基于CPCI总线;插箱结构设计,cpci总线,cpci总线协议,realcodec播放器插件,flash插件,大脚插件,红杏插件,ios83越狱插件,蘑菇插件,chrome插件
·106· 基于CPCI总线的军用插件、插箱结构设计 程国辉 （中国电子科技集团第36研究所浙江嘉兴314033） 摘要：本文粗略地介绍了CPCI总线的基本尺寸、射频盲插的实现途径及插件插箱的结构设计要 点，希望有机会能够提供参考。 关键词：CPCI总线设备射频盲插结构设计 Abstract:ThisarticleintroducetheCPCIbasicsizes、thewayofRFblind-plugandMainframeand Moduledesign，hopetoofferdesignreferenceofstructure。 Kekywords:CPCIEquipmentRFblind-plugstructuredesign 0引言 CPCI总线标准将VME的高性能、扩展性和可靠性与PCI标准的经济有效和灵活性有机 地结为一体、融合了计算机电信的CT-Bus总线标准，因而被设备制造商和服务供应商广泛接 受。CPCI规范的设备有成熟的工业应用，在耐用性、抗震性、散热性等方面比传统总线有很 大优势，但在抗恶劣环境设计方面，一般商用插箱插件还是有先天不足，在应用中一定要进行 加固设计；同时必须实现射频盲插技术后，才能把I/O接线全部后置，插件前面板没有任何连 线，真正大幅度提高维修性。 1CPCI插件的基本尺寸 CPCI规范是由PICMG制定的，其模块插件符合标准的欧卡尺寸规范，一般为3U和6U 两种板卡，板卡尺寸分别为3U（100X160mm），6U（233.35X160mm）。 我们一般采用6U尺寸，装上面板、助拔器后尺寸如图1所示，结构设计时必须注意印制 板与面板之间有2.54mm的间隙。 160 2 3 3 .3 5 162.54 6.11 171.64 图16U插件基本尺寸 ·107· CPCI标准（CompactPCISpecificationPICMG2.0R2.1）中规定插件印制板端面距离分 界面为4.07mm，电源插件印制板端面距离分界面为偏移1/2HP，为6.61mm，如图2所示。 CPCI插件分界面距离印制板背面很近（4.07-1.6＝2.47mm），结构设计时必须注意。 20.32 分界面 分界面 4.07 分界面 分界面 6.61 20.32 0.160.16 图2印制板距分界面尺寸 插件深度方向配合尺寸为175.24mm，我们取中间值175.6mm，装配尺寸如图3所示。 2射频盲插技术 一般商用CPCI模块的射频输出布置在前面板，组成系统后，射频电缆连接都在前面板， 不但影响美观而且对维修造成很烦。因此要最大限度发挥CPCI模块化优势，还必须实现 射频盲插。 射频盲插的实现有两种方式：混装式、分立式。混装式盲插将射频头、座集成在CPCI 相应的插头、插座内；分立式则直接使用独立的射频头、座。CPCI标准板卡的连接器分布如 图3所示，可以看到3U板卡由于高度较小，只有两个连接器的位置，可以利用J2连接器的 位置安装射频插头，扩展能力不足。而6U板卡可以利用J2和J4两个连接器的位置，扩展能 力较大，适合组成复杂系统。 ＋0.86 －0.14 ·108· 图3CPCI板卡连接器分布 我们主要应用6U插件，目前规定J2、J4插座位置用来安装盲插射频头，根据插件的形 式，印制板插件选用SBMA-JWHD，模块式插件选用SBMA-JFB2。结构设计时要保证两种不 同盲插射频头的对盲插射频座的安装接口尺寸一致，保障插件的通用性，盲插射频头的位置 尺寸如图4所示。 分界面 分界面 4.07 20.32 0.160.16 24..5101010 1 6 2 .5 4 233.35 262.05 2 6 .42 0 1 7 1 .1 4 图46U印制板插件盲插射频头位置图 背板上安装盲插射频座，型号选用盲插射频座选用SSMA/SBMA-KFK，射频盲插插座 SSMA/SBMA-KFK与背板之间需要垫高4mm，如图5所示。 6UCard J5 J4 J3 J2 J1 3UCard J2 J1 ·109· 175.6面板接触面背板 171.6() 盲插座 盲插头 4 图5插件深度方向装配尺寸 3插件、插箱的结构设计 3.1插件的结构设计 我们常用的CPCI插件结构主要有两种，一种为数字电路插件，屏蔽要求较低，可采取印 制板单板形式，如图6所示。另一种是模拟电路插件，由于射频部分需要进行电磁屏蔽，一 般采用腔体式模块插件结构，高频部分与低频部分分腔安装，如图7所示。 图6印制板式插件 ·110· 图7腔体式插件 针对某些特殊环境条件，可以采用楔形固定装置做加固处理，如图8所示。插件用楔 形块锁紧后可以避免在使用条件下发生振冲位移，同时能保证插件和插箱之间可靠的热传导， 因此比常用商业导轨形式更适应恶劣环境的使用要求。由于参照标准的CPCI欧卡尺寸规范， 对于采购的商用板卡也只要通过换装加固配件就能实现加固要求。 图8特殊加固CPCI插件 但是采取楔形装置加固方式后，大量商用结构件将无法应用，如导轨、助拔器、横梁型 材等。因此一般环境条件下，我们优先考虑在商用结构形式基础上做加固处理。 楔形固定装置 ·111· 3.2通用CPCI插箱的结构设计 我所通用CPCI插箱应用6U插件，可提供20个标准槽位，插箱结构上大量应用商用结 构件，如助拔器、导轨、横梁型材等。插箱基本尺寸符合《Q/LB13-2002面板宽度为482.6mm 和540mm的插箱结构要素》中面板宽度为482.6mm插箱的规定，可以直接上我所通用机柜。 插箱外形尺寸设计为宽度为482.6mm，高度为8U，深度为440mm。 插箱由左右侧板、前后面板、上下盖板、横梁、风道等组成，左右侧板有固定轴，其尺 寸符合所标通用机箱要求，标准商用导轨条固定在前后横梁上，为插件提供导向和支撑，总 线背板固定在后部横梁上。插件上部安装3个离心风机，前面板设计进风波导，后面板设计 出风波导，并设计挡板形成良好的风道，插箱结构如图9 所示。 图9 8U 常规CPCI 插箱 3.3 插箱、插件的加固设计 插箱、插件要应用于军用环境，必须做加固设计，主要针对抗振性能、电磁屏蔽性能、 散热性能来进行加固。 （1）插箱承重的横梁设计加强衬板、插箱侧板进行打凸处理以提高结构刚性。 （2）选用支持ESD 针的导轨、助拔器型号以提高连接可靠性。 （3）增加6U 印制板插件中印制板与面板的固定点数，提高连接可靠性，尽可能设计PCB 加强筋以防止PCB 在插拔过程中发生变形。 （4）腔体形式的插件其自身刚性很好，主要保障内部印制板的抗振冲性能，一般要求印 制板固定孔间距小于75mm。 （5）增加背板的厚度，一般要求背板厚度为 4.8mm，这样既可提高背板刚性，又可提高 背板印制线）插件要进行有效的电磁屏蔽设计，减少电磁泄漏；应用D 型FOF 屏蔽衬垫消除插件 之间及插件与插箱之间的间隙；进出风口设计通风波导。 （7）加强插件散热设计，通过仿真分析进行优化，使之符合军用环境要求。 ·112· 3.4 冷却系统设计要求 （1）插箱必须设计合适的冷却系统，为插箱内各槽位提供合适的工作环境，保证插件安 装后可以通过温度环境试验试验。 （2）通用插箱上部设计三个离心式风机模块，下部设计有进风口，进风口宽度尺寸定为42mm。 冷却空气从前面板下部进风，经过下部的风道、下导轨、CPCI 插件之间的间隙以及上导轨， 通过机箱的后部排出，如图9 所示。 （3）结构不封装的印制板插件，如数字电路插件，冷却空气可以直接流过元器件表面， 散热环境较好，热密度较大的器件可以背负散热器提高散热能力。 （4）需要电磁屏蔽封装的模块插件，如模拟电路插件，冷却空气不能直接冷却印制板上 元器件，只能通过插件腔体（盖板）表面进行散热，因此散热环境较差。这种类型的插件必 须进行相对有效的传导散热设计，将内部元器件的热量低热阻的传递到插件腔体（盖板），使用导 热衬垫将元器件与插件腔体（盖板）接触在一起是很常用的措施。 （5）插件之间必须留出足够的间隙形成风道，特别是腔体式插件，间隙要不小于 3.32mm。具体必须结合插件、插箱冷却系统来进行热仿真分析，保证有效的散热，避免局部过 热现象。 参 考 文 献 [1] GJB4195-2001 外设部件互连（PC）总线] 邱成悌 蒋全兴等编著.电子设备结构设计原理[M].南京:东南大学出版社，2001.12 作者简介 程国辉（1974－），男，高级工程师，1996 年毕业于电子科技大学电子机械系，现在三十 六所结构工艺室工作。主要是做电子设备结构设计与研究工作。 Email:-6405 浙江省嘉兴市9 号信箱 314033
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