【摘要】文章以45MB数字电视传输设备为例，介绍了系统的基本组成并对其进行分析，从总体布局、结构件型式、环境防护等方面阐述了系统结构总体设计的步骤和方法。
【关键词】结构；总体设计；数字电视
【中图分类号】TN948【文献标识】A
【文章编号】1671－5969（2007）06－0176-02
一、引言
45MB数字电视传输设备属2005年度广西科学研究与技术开发计划的科技攻关项目，由桂林南方通信设备工程公司（原电子部611厂）研制开发；并于2006年12月1日通过了广西壮族自治区科技厅主持的科技成果鉴定。该产品广泛吸收国内外先进工艺技术，采用45Mb/s QPSK调相及相干解调技术，44.736Mb/s 数据流中插入辅助数据技术，B3ZS编解码技术，数字滚降技术；同时还有（1+1）切换及自主开发的网管系统。设备技术指标高、传输效果好、性能可靠稳定、结构紧凑、布局合理、便于操作使用与安装维护。是数字电视网络的扩容延伸和数字电视传输的优选产品。
二、系统的组成及分析
45MB数字电视传输设备实质上就是一种数字微波中继通信，由主要单元和配属单元两大部分构成。主要单元部分构成了系统的基本框架；而配属单元则是根据用户的不同需求进行选用。主要单元包括：分支电路（BR CKT）、发信单元（TX UNIT）、收信单元（RX UNIT）、调制解调单元（MODEM）、切换单元（SW）、监控单元（SV）、公务机（DSC）、分复接单元（MUX）、电源单元（PS）。配属单元则有：编码器（ENCODER）、解码器（DECODER）、数据交换机（DATASWITCHBOARD）、协议转换器（PROTOCOLCONVENTER）等。
同所有的电子产品一样，该设备的研制开发也需要进行结构设计。而结构总体设计又是整个结构设计工作中的重点，其主要任务是将电路设计的思想与结构设计有机地结合起来，把分散的电子器件、功能模块从物理上组合成一个有机、有序、系统功能齐全的具体设备；并按实际工作环境和使用条件，采取相应的措施以提高产品的可靠性和使用寿命，保证设备技术指标的实现。
三、系统结构总体设计的步骤和方法
（一）划分插箱数并画出结构方框图
通过详细研究产品的各项技术指标和各主要单元的内部组成，从而推算出各部分所需的空间尺寸。本着机电一体化产品“高性能，高效率，低成本，高可靠性，智能化，结构短、小、轻、薄化”的设计原则，将设备的电原理方框图合理地过渡到结构方框图。由图可见，该产品可分为四大插箱。
（二）确定系统设备所需的承载体
微波中继通信设备通常采用高度进制为44.45mm的19英寸机柜或机架（GB3047.4-86）。两种型式各有优缺点，遵照“用户需求第一”的市场规则，经过反复调研，发现目前大部分客户都倾向于机柜型式，所以设备就选用了由本集团公司生产的42U（内部使用空间高度）机柜。
（三）确定各插箱的结构型式
由结构方框图画出系统设备的立面布置图，初步确定各组合单元在机柜中的位置及其输入、输出端，选择可靠的联接方案，合理分配系统中各单元所占的空间尺寸。
1．分支电路的结构设计。分支电路（8GHz 1+1）位于系统的最上层，主要由环行器、五腔滤波器、变换器、吸收负载、出口弯波导及安装结构件等六部分组成。根据微波信号的传输特点和系统设备的立面布局，将分支电路中的各部件组合成如图3所示的型式，其特点为：整个单元呈直线排列，结构简单。不仅省掉了许多转接波导，降低了生产成本；而且减少了信号的传输损耗，提高了产品的性能。
值得一提的是，为使系统的整体布局合理，将分支电路中的变换器倒置；同时向专业厂家订购了一种加长型SMA插座（弯头），其目的就是让本单元的输入/输出口直接伸出面板，尽量减少中间转接环节，从而增强产品的可靠性。
2．信道机的结构设计。信道机位于分支电路的下方，包括发信单元、收信单元、调制解调单元、切换单元、监控单元、电源单元、检测单元、信道挂箱、母板单元。
设计信道机的主要目的，一是通过母板单元（走线板）将各功能单元从电路上联结起来，大量减少设备各部分之间的连线，使产品的生产、维护更加简便、快速，性能更加稳定。二是有效地利用空间，使机器的外形简洁而紧凑。具体方法如下：
首先对上述的前六单元所含器件进行合理地布局，选择其出口位置、相互间的联接关系，计算其占用的空间尺寸。经过反复修改，可以确定发信、收信单元的外轮廓尺寸为：49.8（宽）*298（高）*213（深）mm3。调制解调、切换、监控、电源单元的外轮廓尺寸为：24.4（宽）*298（高）*213（深）mm3。根据各单元的尺寸特点，可将它们的结构形式定义为25.4mm宽度系列插件。并由此推算出信道挂箱的外形尺寸及内部空间的分配；然后按照国标的有关要求，完成信道挂箱的具体结构设计。该信道挂箱是一个19英寸（宽度）9U（高度）自然空冷式插箱，由左、右侧板，上、下搁板（共五块），顶盖，后盖，塑料成型导轨及一些弯角件组成，是整个信道机的承载体。
母板单元由框架、装有元器件的印制板及一些垫圈构成，通过螺钉安装在信道挂箱后部的上、下搁板上，使整个挂箱成为一个刚体。可以说，母板单元对于增强信道挂箱的刚性，
具有决定性的作用。
检测单元是将装有检测表头、检测板和拨动开关的面板，安装在信道挂箱的正上方，供生产、质检人员和用户测试设备的各项技术指标。
3．公务机及分复接单元的结构设计。由于公务机及分复接单元中所含印制电路板面积较大，无法将其做成插件结构进入信道挂箱。因此，通过对电路精心排版及选用合适的元器件，可将这类单元的结构统一设计成19英寸（宽度）1U（高度）插箱，深度尺寸一般为250mm,特殊情况可按有关规定加长或缩短。
这类插箱从结构上共分为前、后面板，底板和顶盖四大部分。前、后面板与底板的联接均为推入式螺装结构，装卸简便，所以电路板上的出口元器件全部直接从前、后面板伸出，无需任何转接。这些措施对生产来说，确实起到了减少环节、提高效率的作用。另外，该插箱的零部件均采用不锈钢材料（包括紧固件），外露螺钉都设置在装饰性凹沟内，从外观上给人以耳目一新的感觉；同时，先进的压铆螺母工艺的应用，使机器的综合结构性能更为接近国际同类产品的水平。
4．环境防护方面的设计。本设备大量使用无铅元器件，并采用电磁屏蔽技术对产品实施电磁兼容性设计，力争将机器对环境的污染降到最低点。所谓屏蔽就是把电磁能量限制在一定的空间范围内，使感应源和受感器隔离开，从而减小感应源对受感器的干扰，或者说将寄生耦合减少到允许的程度。在结构上主要是用金属屏蔽罩（板）将感应源隔离开。因此，本设备中所有印制电路板的元件面，凡有需要屏蔽的地方均设置了屏蔽框、盖；这是两种使用专用模具加工而成的薄板零件，屏蔽框的定位脚焊接在印制板上，屏蔽盖则通过弹性挤压扣在屏蔽框上，二者联结可靠，装拆方便。同时，在信道机中的各单元插件的焊点面都使用了一块屏蔽板（整面屏蔽），经估算，它们完全满足电磁屏蔽的要求。另外，良好的接地系统的设计，也是消除干扰噪声、保证设备正常工作的重要措施之一。
四、结语
45MB数字电视传输设备自2004年8月立项开始,使用国产三维软件《CAXA实体设计XP》对产品实施全电脑化结构、装潢设计，使产品的外观更加精确、美观，整体布局更加合理。电脑模拟装配，及时消除了零部件相互干涉的隐患，加快了产品的研制周期。当年就生产出试验样机,并在甘肃广电厅微波干线作了三站两跳的试用,2005年又生产六站三跳设备在山西广电厅微波干线作试用，经过一年的试用，设备各项功能及指标均达到设计要求，工作稳定可靠。
因此，2005年9月进行了批量生产，对甘肃广电厅微波干线50个站进行了数字化改造，目前整个网络设备运行正常。2006年9月又进行了第二个批量生产，对山西广电厅微波干线18个站进行了数字化改造。现在，生产45MB数字电视传输设备的各项技术、工艺已趋成熟，用户需求量逐年增多。
【参考文献】
[1]王健石，等编．电子设备结构设计手册[M]．电子工业出版社， 1993．
[2]南京工学院主编．电子设备结构设计原理[M]．江苏科学技术出版社，1981．
【作者简介】 陆青松（1969-），男，广西灌阳人，桂林南方通信设备工程公司工程师，研究方向：微波通信产品的结构设计。