朱艾嵘1 王琦2
南京熊猫汉达科技有限公司，江苏南京 210000 1.2
摘要：机箱在满足各类指标要求的情况下，对其从散热、振动、电磁兼容、美观等方面出发，进行模块化、细节化设计，同时便于调试及使用者的安装、拆卸、连接和操作。该设备已通过高低温、湿热、振动、冲击、电磁兼容等可靠性实验[1]，满足研制要求。
关键词：机箱 结构设计 模块化 美观
1 引言
随着装备国产化需求和某通信网对于宽带解调器更多功能、更优性能的要求，多通道卫星信道终端的研制迫在眉睫。此设计扮演原位替换及升级版的角色，具有很高的使用和推广前景。
本文针对1U机箱结构进行研究设计，从整体到局部，多角度对机箱结构进行讨论和优化。
2机箱的结构组成
机箱作为系统的一部分，不仅仅是为众多板卡、电源等提供足够的安放空间，同时以自身金属特性帮助其散热，在一定条件下抗振动、防冲压，保护其不易被损坏，同时起到屏蔽电磁辐射的作用。此机箱由底座、
前面板、盖板、把手等结构件组成，同时进行模块化设计[2]，分为主板、解调模块、电源模块、分路器、MMJ模块、上变频模块、
下变频模块、CPU模块等，如图1所示。各模块具有独立性、通用性等特点，可以单独进行设计、生产和移植，大大提高了产品的可靠性及生产效率，更好的适应军工产品批量小、种类多这一特点。
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以往机箱内部布线杂乱，毫无章法，板卡与板卡在设计初时未进行全局通盘规划，未考虑如何走线、接线关系等，机箱内部到处飞线，在振动冲击方面都显示了其不可靠性。此设计将原显示屏、按键板、注密口、毁密口分别与主板连接，改为注密口直接焊接在按键板上，再将按键板与显示屏、毁密口连接后，通过排线连接主板，使设备更加整齐、美观，显控单元整体性更加明显。同理后接口板也是通过排线连接至主板上，大大避免的飞线杂乱等问题。解调板、上下变频器、CPU模块均采用与主板对插模式，再用螺柱、螺钉进行固定，在满足设备振动冲击的要求的情况下，尽可能减少线缆数量，提高了设备的可靠性。
同时在设计初时模拟如何走线布线，在机箱走线隐蔽部位，增加线扣，将线缆捆扎，对其进行固定，如图4所示，减小线缆因振动而导致损坏的可能性，此细节化设计大大提高设备的可靠性，并且将线缆尽可能捆扎在一起，使得机箱看起来更加简明美观。
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前后面板连接器间距分布均匀，根据人机工程学原理，适合安装插拔，操作简单高效，并且均标注名称，可明确插头对应连接器插座的位置，在操作过程中不易出错。
3 机箱的结构设计方案
3.1电磁屏蔽设计
由于风扇尺寸40mm*40mm的局限性，导致目前大多数1U标准机箱在风扇底部有一个开槽，使得电磁泄漏严重。该机箱在风扇处设计了转接压块，使得在不影响安装的情况下，保证机箱的密封性和完整性[3]。
该机箱几乎无明显缝隙、缺口，在盖板安装孔位一圈贴有导电衬垫，再进行螺钉安装，防止其从接触部位缝隙泄漏，保证设备整体电连接。在前面板小门与机箱接触的部分也设计了凹槽部分，装有导电橡胶条，具有良好的电磁密封作用。
显示屏部分也装有夹丝网屏蔽玻璃，安装方式如图5所示。不仅透光性好、高清晰不失真，并且由于在两层光学玻璃之间夹入了导电腐蚀处理过的低阻抗高密度金属丝网，具有屏效高等优点，满足屏蔽要求。同时在各连接器接口处均装有其对应尺寸的铝镀银导电橡胶垫，防止由于开孔过大导致的电磁泄漏。在前面板及后面板风扇处由于强迫风冷需要开孔形成对流所开的小孔经过计算，此设计所开孔径大小、孔距符合实验要求。
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本次设计有效地减少了环境对设备或者设备对环境的电磁干扰，使设备在复杂的环境中也能很好的进行工作。
3.2热设计
对电路板组件、电源等热耗高的器件及模块进行热设计[4]考虑。在热耗高并且比较矮的器件上涂抹导热胶并装散热片，增大散热面积。在电源模块与机箱底部接触部位涂导热胶，保证其紧密接触，减少接触面的接触热阻。同时增加风机，采用强迫风冷的方式，在前面板上开有符合电磁兼容效果的小孔形成良好的散热风道，加速机箱内部空气流动，将热量排到设备外部，保证设备的正常工作。未采取散热措施时的热仿真，如图6所示，机箱内元器件最高温度高达98.86℃，超过所选用电子元器件最高工作温度（85℃）。采取散热措施之后的热仿真如图7所示，机箱内元器件最高温度为75.629℃，元器件温度保持在正常工作温度下，散热效果显著。
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在前后面板开关、220V内部接线头部位，均设计保护罩壳部分，如图9所示，防止调试及使用者由于操作不当、误碰导致的触电等现象，大大提高设备的安全性。
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在生产、装配、运输过程中对结构均进行贴膜保护处理，防止由于操作不当导致的划痕等现象。
4结束语
该机箱进行检验和装配，符合尺寸、加工精度等要求，在联试过程中能够满足技术指标和性能要求，兼容多种体制，能够传输业务。本文重点对1U机箱在保证产品技术战术指标、功能要求的基础上，进行模块化、细节化设计，完成了关键技术突破及试验验证，满足研制要求。从使用者角度出发，不断优化结构，方便操作，尽可能符合人机工程。设备各模块结构紧凑、尺寸精度高、具有较好的防振动抗冲击，抗电磁干扰和“三防”能力，同时内部按照一定规则布线，简明大方美观。
参考文献
[1]GJB150-87. 军用设备环境试验方法[S]. 北京：国防工业出版，1987
[2]倪华.模块化设计在机箱机柜设计中的应用[J].无线互联网科技,2013(06):171+209
[3]王连坡,茅文深.电磁屏蔽技术在结构设计中的应用[J].舰船电子工程,2010,30(1)
[4]王英杰.电子设备机箱散热设计[J]电子测试,2019(16):5-6+31
作者简介：
1.朱艾嵘，女，工学学士，助理工程师。
2.王琦，男，工学学士，助理工程师。