一种小型化ACARS接收处理的电磁兼容装置

一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置
技术领域
1.本实用新型属于电磁兼容技术领域，尤其涉及一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置。

背景技术：

2.飞机通信寻址与报告系统(aircraft communications,addressing and reporting system，缩写：acars)，是一种在航空器和地面站之间通过无线电或卫星传输短消息(报文)的数字数据链系统，具有传输速度快、抗干扰能力强以及误码率低等特点。在航天、航空飞速发展的背景下，为对航空器进行飞行安全监控，全球各国航空公司都配备了acars系统，而对acars无线信号接收和监测的抗干扰性就显得尤为重要。又因电磁兼容(electromagnetic compatibility,emc)是可靠通信或监测的关键技术，包括三方面：(1)电磁干扰，即处在一定环境中的设备或系统，在正常运行时，不应产生超过相应标准所要求的电磁能量；(2)电磁抗扰度，即处在一定环境中的设备或系统，在正常运行时，设备或系统能承受相应标准规定范围内的电磁能量干扰；(3)电磁环境，即系统或设备的工作环境。由于传统acars接收和处理模块一般是两个独立屏蔽模块，分别是将射频信号经超外差下变频至模拟中频信号，再经模数转换(即adc采样)将模拟信号离散化以及数字化后进行相应的数字信号处理，导致了装置易受外部干扰、体积大、重量大、功耗高、可靠性差、性能不稳定和极易出现故障。

技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置，放弃了现有的分离式工作原理，分别为acars接收和处理模块的射频单元和数字单元设计了emi滤波电路，大幅度提高了抗干扰性，解决了传统acars接收和处理模块易受外部干扰、体积大、重量大、功耗高、可靠性差、性能不稳定和极易出现故障的问题。
4.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.本实用新型提供一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置，包括金属屏蔽腔壳体、射频单元金属屏蔽腔盖板、数字单元金属屏蔽腔盖板、射频电路板、数字电路板、射频单元电源emi滤波模块、数字单元电源emi滤波模块和外部电源输入端口；
6.所述射频单元金属屏蔽腔盖板与金属屏蔽腔壳体外部的一侧连接；所述数字单元金属屏蔽腔盖板与金属屏蔽腔壳体外部的另一侧连接；所述射频电路板设于金属屏蔽腔壳体内靠近射频单元金属屏蔽腔盖板的一侧；所述数字电路板设于金属屏蔽腔壳体内靠近数字单元金属屏蔽腔盖板的一侧；所述射频单元电源emi滤波模块设于射频电路板上；所述数字单元电源emi滤波模块设于数字电路板上；所述外部电源输入端口设于金属屏蔽腔壳体靠近射频单元电源emi滤波模块侧的一端。
7.进一步地，所述射频单元电源emi滤波模块包括型号为tps54340ddar的dc/dc电源芯片u1、电容c1、电容c2、接地电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、接地电容c7、电容c8、电容
c9、电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5、电阻r1、接地电阻r2、电阻r3、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6和二极管d1；
8.所述电容c1的正极与电感l2的一端连接，并外接+12v电源；所述电容c1的负极与电感l1的一端连接，并接地；所述电感l1的另一端与电容c2的负极连接，并接地；所述电感l2的另一端分别与电容c2的正极、电阻r1的一端和dc/dc电源芯片u1的第2引脚连接；所述dc/dc电源芯片u1的第1引脚与电容c4的一端连接；所述电容c4的另一端分别与二极管d1的负极、电感l3的一端和dc/dc电源芯片u1的第8引脚连接；所述二极管d1的正极接地；所述dc/dc电源芯片u1的第4引脚与接地电阻r2连接；所述dc/dc电源芯片u1的第5引脚分别与电阻r5的一端和接地电阻r4连接；所述dc/dc电源芯片u1的第6引脚分别与电容c5的一端和电阻r3的一端连接；所述电阻r3的另一端与电容c6的一端连接；所述电容c5的另一端和电容c6的另一端连接，并接地；所述dc/dc电源芯片u1的第7引脚接地；所述电感l3的另一端分别与电阻r5的另一端、电阻r6的一端、电容c8的正极和电感l5的一端连接；所述电阻r6的另一端与接地电容c7连接；所述电容c8的负极与电感l4的一端连接，并接地；所述电感l5的另一端与电容c9的正极连接，并外接+5.6v电源；所述电容c9的负极与电感l4的另一端连接，并接地。
9.进一步地，所述数字单元电源emi滤波模块包括电阻r7、二极管d2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15和型号为pi1的电源滤波器芯片u2；
10.所述电阻r7的一端分别与电容c10的一端、电容c11的正极、电容c12的正极和电源滤波器芯片u2的第1引脚连接，并外接+5v电源；所述电阻r7的另一端与二极管d2的正极连接；所述二极管d2的负极接地；所述电容c10的另一端分别与电容c11的负极、电容c12的负极和电源滤波器芯片u2的第3引脚连接，并接地；所述电源滤波器芯片u2的第2引脚分别与电容c13的正极、电容c14的正极和电容c15连接，并外接+5v电源；所述电源滤波器芯片u2的第4引脚分别与电容c13的负极、电容c14的负极和电容c15的另一端连接，并接地。
11.进一步地，所述外部电源输入端口采用型号为j30j-2芯电源接口。
12.本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置，放弃原有分离式工作原理，利用emi滤波电路，大幅度提高了抗干扰性，同时减小了体积、重量及功耗，且工艺可靠、性能温度，有利于航天和航空设备的低功耗小型化应用。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例中射频电路板侧的小型化acars接收处理的电磁兼容装置的半剖视图。
14.图2为本实用新型实施例中数字电路板侧的小型化acars接收处理的电磁兼容装置的半剖视图。
15.图3为本实用新型实施例中射频单元电源emi滤波模块的电路原理图。
16.图4为本实用新型实施例中数字单元电源emi滤波模块的电路原理图。
17.其中：1、金属屏蔽腔壳体；201、射频单元金属屏蔽腔盖板；202、数字单元金属屏蔽腔盖板；3、射频电路板；4、数字电路板；501、射频单元电源emi滤波模块；502、数字单元电源emi滤波模块；6、外部电源输入端口。
具体实施方式
18.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
19.如图1和图2所示，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提供一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置，包括金属屏蔽腔壳体1、射频单元金属屏蔽腔盖板201、数字单元金属屏蔽腔盖板202、射频电路板3、数字电路板4、射频单元电源emi滤波模块501、数字单元电源emi滤波模块502和外部电源输入端口6；
20.所述射频单元金属屏蔽腔盖板201与金属屏蔽腔壳体1外部的一侧连接；所述数字单元金属屏蔽腔盖板202与金属屏蔽腔壳体1外部的另一侧连接；所述射频电路板3设于金属屏蔽腔壳体1内靠近射频单元金属屏蔽腔盖板201的一侧；所述数字电路板4设于金属屏蔽腔壳体1内靠近数字单元金属屏蔽腔盖板202的一侧；所述射频单元电源emi滤波模块501设于射频电路板3上；所述数字单元电源emi滤波模块502设于数字电路板4上；所述外部电源输入端口6设于金属屏蔽腔壳体1靠近射频单元电源emi滤波模块501侧的一端；
21.如图3所示，所述射频单元电源emi滤波模块501包括型号为tps54340ddar的dc/dc电源芯片u1、电容c1、电容c2、接地电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、接地电容c7、电容c8、电容c9、电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5、电阻r1、接地电阻r2、电阻r3、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6和二极管d1；
22.所述电容c1的正极与电感l2的一端连接，并外接+12v电源；所述电容c1的负极与电感l1的一端连接，并接地；所述电感l1的另一端与电容c2的负极连接，并接地；所述电感l2的另一端分别与电容c2的正极、电阻r1的一端和dc/dc电源芯片u1的第2引脚连接；所述dc/dc电源芯片u1的第1引脚与电容c4的一端连接；所述电容c4的另一端分别与二极管d1的负极、电感l3的一端和dc/dc电源芯片u1的第8引脚连接；所述二极管d1的正极接地；所述dc/dc电源芯片u1的第4引脚与接地电阻r2连接；所述dc/dc电源芯片u1的第5引脚分别与电阻r5的一端和接地电阻r4连接；所述dc/dc电源芯片u1的第6引脚分别与电容c5的一端和电阻r3的一端连接；所述电阻r3的另一端与电容c6的一端连接；所述电容c5的另一端和电容c6的另一端连接，并接地；所述dc/dc电源芯片u1的第7引脚接地；所述电感l3的另一端分别与电阻r5的另一端、电阻r6的一端、电容c8的正极和电感l5的一端连接；所述电阻r6的另一端与接地电容c7连接；所述电容c8的负极与电感l4的一端连接，并接地；所述电感l5的另一端与电容c9的正极连接，并外接+5.6v电源；所述电容c9的负极与电感l4的另一端连接，并接地；
23.如图4所示，所述数字单元电源emi滤波模块502包括电阻r7、二极管d2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15和型号为pi1的电源滤波器芯片u2；
24.所述电阻r7的一端分别与电容c10的一端、电容c11的正极、电容c12的正极和电源滤波器芯片u2的第1引脚连接，并外接+5v电源；所述电阻r7的另一端与二极管d2的正极连接；所述二极管d2的负极接地；所述电容c10的另一端分别与电容c11的负极、电容c12的负极和电源滤波器芯片u2的第3引脚连接，并接地；所述电源滤波器芯片u2的第2引脚分别与电容c13的正极、电容c14的正极和电容c15连接，并外接+5v电源；所述电源滤波器芯片u2的
第4引脚分别与电容c13的负极、电容c14的负极和电容c15的另一端连接，并接地；
25.所述外部电源输入端口6采用型号为j30j-2芯电源接口。
26.本实用新型的工作原理为：
27.射频电路板3和数字电路板4通过螺钉与金属屏蔽腔壳体1紧固，且在射频电路板3的必要关键区域处对金属屏蔽腔壳体1设置有空间避让；并将射频单元金属屏蔽腔盖板201和数字单元金属屏蔽腔盖板202通过螺钉分别与射频电路板3和数字电路板4紧密相连，实现壳体、pcb和盖板构成的空间腔完全密闭；完成了对外部信号完全屏蔽、对内部信号完全封闭，实现了既不会对外辐射能量，又不会接收到外部向内的干扰能量；
28.对应射频单元电源emi滤波模块501，+12v供电电源经钽电容c1、功率电感l2、钽电容c2以及由电阻r1和电容c3构成的r-c匹配辅助电路等构成的电源emi滤波器后，传输至型号为tps54340ddar的dc/dc电源芯片u1，经dc转换降压至+5.6v，且其输出端口采用与输入端口对称式的emi电源滤波电路，降压后电压流经该emi电源滤波电路输出给射频电路供电；在射频单元电源emi滤波模块501中，钽电容c2既作为滤波电容又作为ic储能电容，消除或抑制外部干扰能量，同时又为ic工作储能。功率电感l1和l2共同组成对称式共模抑制电感，对外部供电电源和供电接地上存在的干扰能量有效抑制；且本方案中的射频电路板利用数字板的layout思想，采用了多层板布局和单独电源层，且对于不同电压电源和接地情况进行了电源和接地分割，利用过孔传导电压，缩短了电源地回路距离，有效将内部产生的干扰信号传导至模块地，即良好接地对干扰能有效抑制；
29.对于数字单元电源emi滤波模块502而言，+5v的外部供电电源依次经电容c10、电容c11、电容c12、以及型号为pi1的电源滤波器芯片u2。经分割电源地，输出端口并接电容c13、电容c14和电容c15；同样的在数字单元电源emi滤波模块502中采用多层板布局，且电源层和接地层交叉叠层，对于不同电压电源进行电源分割，利用过孔传导电压，缩短了电源地回路距离，有效地将内部产生的干扰信号传导至模块地，即良好接地对干扰能有效抑制。
30.本实用新型提供的电路为无源电路，因此在不引入其他噪声情况下，有效地提高了模块抗干扰性，减小了模块体积、重量及功耗，且工艺可靠，性能稳定；由于本方案提供的小型化acars接收处理的电磁兼容装置可有效降低或抑制数字处理单元对模拟射频单元的影响，因此在结构上采用数字模拟正反面双腔空间分离方式，有效地提高了空间利用率；本方案降低了干扰信号能量及减少了干扰路径，提升了acars系统接收处理模块工作的可靠性，同时小型化了acars接收处理模块的结构，即降低了acars接收处理模块体积，减少了acars接收处理模块重量；由于体积和重量的减小，因此有效地降低了航天、航空的能源消耗。

技术特征：

1.一种小型化acars接收处理的电磁兼容装置，其特征在于，包括金属屏蔽腔壳体(1)、射频单元金属屏蔽腔盖板(201)、数字单元金属屏蔽腔盖板(202)、射频电路板(3)、数字电路板(4)、射频单元电源emi滤波模块(501)、数字单元电源emi滤波模块(502)和外部电源输入端口(6)；所述射频单元金属屏蔽腔盖板(201)与金属屏蔽腔壳体(1)外部的一侧连接；所述数字单元金属屏蔽腔盖板(202)与金属屏蔽腔壳体(1)外部的另一侧连接；所述射频电路板(3)设于金属屏蔽腔壳体(1)内靠近射频单元金属屏蔽腔盖板(201)的一侧；所述数字电路板(4)设于金属屏蔽腔壳体(1)内靠近数字单元金属屏蔽腔盖板(202)的一侧；所述射频单元电源emi滤波模块(501)设于射频电路板(3)上；所述数字单元电源emi滤波模块(502)设于数字电路板(4)上；所述外部电源输入端口(6)设于金属屏蔽腔壳体(1)靠近射频单元电源emi滤波模块(501)侧的一端。2.根据权利要求1所述的小型化acars接收处理的电磁兼容装置，其特征在于，所述射频单元电源emi滤波模块(501)包括型号为tps54340ddar的dc/dc电源芯片u1、电容c1、电容c2、接地电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、接地电容c7、电容c8、电容c9、电感l1、电感l2、电感l3、电感l4、电感l5、电阻r1、接地电阻r2、电阻r3、接地电阻r4、电阻r5、电阻r6和二极管d1；所述电容c1的正极与电感l2的一端连接，并外接+12v电源；所述电容c1的负极与电感l1的一端连接，并接地；所述电感l1的另一端与电容c2的负极连接，并接地；所述电感l2的另一端分别与电容c2的正极、电阻r1的一端和dc/dc电源芯片u1的第2引脚连接；所述dc/dc电源芯片u1的第1引脚与电容c4的一端连接；所述电容c4的另一端分别与二极管d1的负极、电感l3的一端和dc/dc电源芯片u1的第8引脚连接；所述二极管d1的正极接地；所述dc/dc电源芯片u1的第4引脚与接地电阻r2连接；所述dc/dc电源芯片u1的第5引脚分别与电阻r5的一端和接地电阻r4连接；所述dc/dc电源芯片u1的第6引脚分别与电容c5的一端和电阻r3的一端连接；所述电阻r3的另一端与电容c6的一端连接；所述电容c5的另一端和电容c6的另一端连接，并接地；所述dc/dc电源芯片u1的第7引脚接地；所述电感l3的另一端分别与电阻r5的另一端、电阻r6的一端、电容c8的正极和电感l5的一端连接；所述电阻r6的另一端与接地电容c7连接；所述电容c8的负极与电感l4的一端连接，并接地；所述电感l5的另一端与电容c9的正极连接，并外接+5.6v电源；所述电容c9的负极与电感l4的另一端连接，并接地。3.根据权利要求1所述的小型化acars接收处理的电磁兼容装置，其特征在于，所述数字单元电源emi滤波模块(502)包括电阻r7、二极管d2、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电容c14、电容c15和型号为pi1的电源滤波器芯片u2；所述电阻r7的一端分别与电容c10的一端、电容c11的正极、电容c12的正极和电源滤波器芯片u2的第1引脚连接，并外接+5v电源；所述电阻r7的另一端与二极管d2的正极连接；所述二极管d2的负极接地；所述电容c10的另一端分别与电容c11的负极、电容c12的负极和电源滤波器芯片u2的第3引脚连接，并接地；所述电源滤波器芯片u2的第2引脚分别与电容c13的正极、电容c14的正极和电容c15连接，并外接+5v电源；所述电源滤波器芯片u2的第4引脚分别与电容c13的负极、电容c14的负极和电容c15的另一端连接，并接地。4.根据权利要求1所述的小型化acars接收处理的电磁兼容装置，其特征在于，所述外部电源输入端口(6)采用型号为j30j-2芯电源接口。

技术总结

本实用新型公开了一种小型化ACARS接收处理的电磁兼容装置，属于电磁兼容技术领域，包括金属屏蔽腔壳体、射频单元金属屏蔽腔盖板、数字单元金属屏蔽腔盖板、射频电路板、数字电路板、射频单元电源EMI滤波模块、数字单元电源EMI滤波模块和外部电源输入端口；本实用新型放弃了现有的分离式工作原理，分别为ACARS接收和处理模块的射频单元和数字单元设计了EMI滤波电路，大幅度提高了抗干扰性，解决了传统ACARS接收和处理模块易受外部干扰、体积大、重量大、功耗高、可靠性差、性能不稳定和极易出现故障的问题。故障的问题。故障的问题。

技术研发人员：

罗春兰 蔡乐才 焦三秀 高祥 赵云龙 王新杰 唐林

受保护的技术使用者：

四川轻化工大学

技术研发日：

2022.11.28

技术公布日：

2023/2/28