电子设备结构设计精选(九篇)
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第1篇：电子设备结构设计范文
电子设备结构设计电磁兼容设计中，常见问题体现在PCB设计、屏蔽设计、滤波设计、接地设计等方面，它们的出现，不仅降低工作效率，还可能导致安全事故发生。为应对这些问题，实际工作中应该有针对性采取处理措施，并重视电子设备的养护管理，提高设备综合性能。
关键词：
电子设备；结构设计；电磁兼容设计
1前言
电子设备结构设计构成比较复杂，它是由PCB、屏蔽系统、滤波、接地系统组合而成的综合设备。随着技术创新发展，综合性能更为强大，功能更加多元化，内部结构也更加复杂。但不能否定的是，如果忽视设计和管理工作，往往容易出现故障，不仅影响工作进度，还可能引发安全事故，降低电子设备的工作效率和综合效益。文章结合电子设备结构设计和运行作业的基本情况，探讨常见的不足，并有针对性的提出设计对策，希望能为实际工作提供指导与借鉴。
2电子设备电磁干扰源分析
电子设备运行过程中，往往受到内部和外部干扰，影响设备的正常运行，需要提高设计水平，促进设备作用的充分发挥。
2．1内部干扰
内部各元器件之间相互作用，进而产生干扰现象，对设备运行带来不利影响。常见形式如下:元器件发生漏电现象而引起干扰，无线电信号出现耦合，导线之间出现互感现象引起内部干扰。元器件工作时间过长导致发热，影响元器件运行的稳定性。公共地线上汇集电流，当电子设备在运营时，会出现电压降低现象，对设备产生不必要的干扰。
2．2外部干扰
外部电源及高电压出现绝缘漏电现象，对电子设备产生干扰。功率大的外部设备产生较强的磁场，出现耦合进而导致干扰现象发生。外部空间电磁波干扰电子设备正常运行，设备在温度不稳定的环境下工作，导致设备参数改变，也会干扰电子设备正常运行。
3电子设备结构设计电磁兼容设计的不足
电子设备结构设计中，有些设备存在质量缺陷，操作人员的综合技能不高，存在违规违章操作现象，可能导致电子设备出现相应的故障，制约设备综合性能的发挥，常见故障体现在PCB设计、屏蔽设计、滤波设计、接地设计等方面。
3．1PCB设计的不足
例如，PCB尺寸设计不合理，忽视对其综合性能的考虑，PCB板和元器件布局设计不到位，未能对各项参数全面考虑，难以提高设备的抗干扰能力，也制约电磁兼容性能提升。
3．2屏蔽设计的不足
组合体之间的电接触设计不合理，屏蔽材料选择不到位。设备机箱缝隙的屏蔽设备设计不到位，制约屏蔽设计水平提升，也难以提高电子设备的抗干扰性能。
3．3滤波设计的不足
设计过程中忽视对设备性能进行全面考虑，未能采取有效措施切断电磁干扰源，出现电磁干扰现象。
3．4接地设计的不足
接地点位置不合理，忽视考虑接地工作需要。电路组合接地方案不科学，抑制接电干扰措施不到位，降低接电设计水平，对设备运行也带来不利影响。
4电子设备结构设计电磁兼容设计的对策
为避免结构设计中可能出现的故障，提高施工作业效率，更好处理作业中遇到的问题，结合实际工作需要，笔者认为今后应该采取以下处理措施。
4．1PCB设计对策
首先，合理进行PCB尺寸设计。考虑抗噪音和抗串扰性能，提高尺寸合理性，避免出现尺寸过大或过小情况，使其更好发挥作用。其次，PCB板布局设计。尽量缩短高频元器件之间的连线，合理布置电路各功能单位的位置，确保信号流通性良好，尽量让信号流通方向保持一致。合理确定元器件参数，提高设备性能，并让元器件平行排列，增强抗干扰能力。最后，元器件布局设计。采用集成电路元器件，增强其抗干扰性能，提高电磁兼容性能。
4．2屏蔽设计对策
合理设计屏蔽组合体各部分之间的电接触，将接触电阻降到最小。屏蔽材料选用导磁率和导电率较高的材料，可在高导磁材料表面增加一层高导电率材料，促进材料的抗干扰能力增强。采取相应措施，提高设备机箱缝隙的屏蔽效果。将带背胶的铍青铜簧片粘贴于机箱缝隙结合面处，促进屏蔽效果提升。机箱制作时，应该合理采用焊接措施，确保焊缝平滑和连续，让接缝处和金属板的射频电阻尽可能相等，有效提升屏蔽效果。
4．3滤波设计对策
切断沿导线传播的干扰源，从而有效落实电磁兼容设计方法。采用两个电容器和一个电感器组成π型滤波器，作为滤波形式，并消除电路间的耦合，促进电磁兼容设计水平提升。将差模和共模滤波单元组合起来，抑制电流，降低高频段噪声衰减，提高兼容设计水平，促进设备综合性能提升。
4．4接地设计对策
合理选择接地点，提高电路组合接地方案科学性。采用多点就近接地方式，让接地点间的电位差尽量接近，避免相互之间产生干扰。要确保接地线和接地面的直流搭接阻抗小于2．5mW，确保电气连接的可靠性。注重接地面处理，提升抗氧化和抗腐蚀性能，促进接地设计水平提升。
4．5电子设备结构其他设计对策
重视接电保护工作，当电子设备出现损坏现象时，要检查各项设备，掌握设备的综合性能，确保满足要求。结构出现损失时，应该及时更换新的设备，保证设备运行的安全。还要提高电子设备设计和维修人员素质，完善设计措施和管理制度，加强电子设备的性能监测，及时排除故障，确保电子设备性能良好。
5结语
电子设备在日常运行中，由于受到自身质量状况、所在环境、工作人员操作技能等因素的影响，可能出现相应故障。如果未能及时处理，会影响作业顺利进行。实际工作中应该认真分析形成原因，有针对性的采取控制和完善措施，将故障及时排除，提高电磁兼容设计水平，促进电子设备有效运行。
参考文献:
［1］张敏．电子设备的电磁兼容设计［J］．科技风，2016(5)，86．
［2］刘丽平．电子设备电磁兼容设计研究［J］．信息与电脑，2013(1)，16～17．
［3］刘兴俊．电子设备结构设计中的电磁兼容［J］．中国新技术新产品，2015(3)，2～3．
第2篇：电子设备结构设计范文
关键词：面向装配的设计；简化设计；虚拟装配；模块化设计
中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）02-0094-02
随着现代电子产品的高度集成化和小型化，以及用户对设备的可靠性、环境适应性等提出的越来越严格的要求，使得电子设备结构复杂程度不断提高，也使产品的装配面临越来越多的困难，导致出现装配质量下降、装配效率降低等一系列问题。在这一环境下，引入面向装配的设计（DFA）这一产品开发模式，在电子设备结构设计阶段即充分考虑产品的装配环节以及各种相关因素的影响，采用简化产品设计、减少零件数量、使用标准件、零件装配模块化和减少装配过程中的调节、装配防错等方法，并利用分析、评价、规划、仿真等各种技术手段，不断地完善设计和改进装配性能，确保装配工序简单、效率高、质量高、不良率低和成本低[1]。
1 基于SolidWorks的DFA应用方法
将SolidWorks功能和DFA方法相结合，在SolidWorks的环境下，主要可以进行以下三方面的应用方法研究。
1.1 简化设计
简化设计就是在设计中遵循KISS原则。简化设计过程往往是对已有的产品结构进行提炼和优化的过程，可以充分利用CAD的数据存储和规划优势，建立各种库文件，选择和调用成熟设计和模块，构建具有较高装配性能的产品。
1.2 标准化模块化设计
在电子设备结构设计过程中，运用标准化和模块化的设计方法，能大幅提高装配质量的可靠性，使装配问题能更早、更容易被发现，从而提高产品装配效率和装配质量。
1.3 虚拟装配
以产品设计为中心的虚拟装配，是在虚拟环境下对CAD模型进行装配性能分析的一项计算机辅助设计技术。基于DFA虚拟装配的基本任务是寻求产品装配结构的最优解，即通过CAD模拟产品装配、进行定量或定性分析，找出结构设计中装配性差的结构特征，进行设计修改和完善的过程。
使用SolidWorks 等CAD软件，可对产品的三维模型进行虚拟装配，并利用CAD提供的分析模块，进行包括静态干涉、运动干涉分析以及装配公差分析等装配性能分析、判断和改进。
2 DFA应用步骤
产品概念设计阶段的主要任务是根据用户要求、设计输入定义产品的架构，并将产品进行模块划分；在此基础上，建立产品装配模型，将各类库文件引入建模过程中，贯彻标准化、模块化设计理念；完成装配模型建立之后，开始虚拟装配，即对模型进行装配性能分析，运用 DFA简化设计等方法对装配体及零部组件进行简化、合并等设计改进，并且进行装配相关检查，直到得到优化模型。
根据DFA的应用方法，制定出在SolidWorks环境下产品设计的流程，见图1所示。
3 DFA装配建模
主要需要建立两类模型，一类是建立一系列库模型，一类是对产品本身结构的建模，而前者是后者的基础。在对产品建模的过程中贯彻标准化模块化思想，为产品的简化设计提供良好的土壤。
3.1 产品装配建模
CAD装配建模有自下而上和自顶向下两种方法。自下而上设计法即首先完成零件设计建模，然后在装配文件中逐一插入零部件，组合成装配体模型，零部件之间无关联；自顶向下法为在装配文件中直接建立零部件模型，零部件之间往往存在几何关联以及配合限制。
综合两种设计方法的优势，在方案设计阶段，采用自顶向下的设计思路，首先规划产品装配体的框架，划分模块类型，在此基础上，将产品主体零件在装配图中进行初步建模或者将通用模块装入装配体中，使产品具备基本的模型架构，然后进入自下而上的模式，对构成装配体的零件模型作细化处理以及建立相关的零件，将生产的零部件装入装配体中并进行配合限制，逐步装配形成产品最终的装配模型。
3.2 库文件建模
库文件泛指CAD软件可调用的所有子组件和模块，它是构建新研制产品的基础，也是面向装配的设计中标准化和模块化设计原则实施的基础。
库文件建立的原则是：
（1）库文件归属文件夹应层次分明，库文件名应简洁明确地表示出库集合的特征，以方便选用；
（2）库文件中固化的组件和模块，如紧固件、外购件等，尽量以零件形式建模，以便存储和调用；
（3）分析同一系列模块的主要安装尺寸，形成尺寸系列表，以方便建模和扩充；
（4）同一系列化零件的建模尽量采用一个模型、多个配置；
（5）模块应尽量包含安装基准、安装尺寸等装配信息，有助于选用和避免装配加工错误。
根据库文件存放的位置和模块的类型可分为两类库，一是存放于计算机本地的本地资源库；另一种需要通过网络管理可上传和下载的ODM电子仓库。
3.2.1 本地资源库
根据电子设备的特点，在CAD环境中主要建立紧固件库（螺钉、螺母等）、电子器件库（连接器、显示屏、键盘、滤波器等）、机械成品库（风机、减震器等）、材料库（屏蔽材料、密封材料、铝型材）以及通用件库（机柜、机箱、控制台、把手、导轨、走线架等）。建立各种库后，将其存放地址添加到SolidWorks系统选项中的设计库中，即可开始在CAD界面中直接调用设计库文件。库文件的设计、编辑、修改等较容易实现， 技术人员可以通过改变某些参数而不必改动元件设计的全过程来更新设计。
3.2.2 PDM电子仓库
SolidWorks Workgroup PDM作SolidWorks的插件，主要用于工作组的产品数据管理，可以将本地成熟产品的数据检入到电子仓库，同时也可以分享工作组内其他成员上传到电子仓库并共享的数据，以实现设计资源的充分利用，并且能确保设计版本和复杂的结构件挂接关系得到有效管理。
根据电子设备结构面向装配的设计需要，以便于选择和调用为建库原则，电子仓库可主要划分为公用资料库、设备资源库和工艺资源库等。将设计相关标准、规范、资料放入公用资料库中；将工艺相关规程、工具资料等放入工艺资源库；设备资源库可以根据电子设备使用的工作环境，如地面、车载、舰载、星载、机载等进行分类，也可以按照结构形式、密封性、抗冲击振动性和电磁兼容性等产品结构特点设置有利于搜索的关键词。
4 装配性能分析
4.1 直观检查
SolidWorks软件界面中提供了装配统计、对称性检查、质量特性以及间隙检查等命令，可以很方便、直观地对已建立的产品模型进行相关的统计和检查，根据检查结果对装配体作进一步简化、合并、调整等减少装配错误、提高装配效率的设计，直观检查一般包含以下几项：
（1）考虑把相邻、相似、对称的零件合并成一个零件；（2）设计多功能零件，减少零件数量；（3）合并减少紧固件的种类、数量；（4）调整装配体及主体零件重心，避免装配时失稳；（5）通过间隙检查，避免零件过约束；（6）进行防错设计，避免非对称零部件具有一个以上的装配位置。
4.2 干涉检查
对产品装配体的干涉检查主要包括静态干涉检查和运动干涉检查两种方式。
SolidWorks命令项中的干涉检查，能够直观、明确、定量地给出装配体静态情况下干涉的零件、部位和干涉几何尺寸，有利于对干涉的零部件定位、定向进行设计修正。
对实现机械运动的产品，采用虚拟仿真工具SolidWorks Motion插件，对虚拟装配体进行运动学和动力学状态的仿真，模拟产品的不同运动状态，检验产品的运动性能及设计计算结果的正确性，对运动部件进行运动干涉检查，查看限位运动的干涉情况以及装配情况和零部件模型的精确程度，有助于在设计中发现产品结构空间布置的干涉和运动机构的碰撞等问题。
更好地完成干涉检查的关键点是完善装配体模型，尽量详尽真实地建模，特别是应注重建立自制件以外的外购件、紧固件、附件等的真实几何模型，往往一些看似微不足道的省略处会在实际装配时出现干涉问题。
4.3 公差分析
SolidWorks有 DimXpert和TolAnalyst两项与公差相关的插件。DimXpert可以直接在3D图形中按照标准生成标注，还可以帮助用户查找图形是否缺少尺寸；TolAnalyst主要作用是解决公差设计的问题。
将公差分析的结果与装配体的简化设计原则相结合，简化装配关系、减少尺寸链数量、减小累积公差，才能够降低尺寸公差等级，实现宽松且合理的公差设计，提高装配质量和装配效率。
4.4 动态装配
SolidWorks的爆炸视图和animator插件可提供静态和动态装配拆分效果图，按需要对虚拟装配体进行拆分、分组，通过爆炸路径和键码对动画进行编辑，生成各虚拟装配体各部分的动画和图样文件。可以用于电子设备结构设计方案评审中，提供直观生动的产品效果；也可以直接应用于实际装配生产，特别是对于复杂的产品的装配具有指导作用。
5 结语
通过基于SolidWorks软件及其插件对电子设备结构面向装配的设计作了一些研究和尝试，体会到无论对软件强大功能的应用，还是对先进的产品设计模式的理解和运用，都需要更加深入地探索。新的设计方法和设计思路在不断涌现，CAD软件的功能也在与时俱进，设计师如何将两者更好地结合进而提升设计水平，是结构设计人员面临的一项艰巨任务。
参考文献
[1]钟元.面向制造和装配的产品设计指南[M].北京：机械工业出版社，2013.
第3篇：电子设备结构设计范文
关键词：机载电子模块；热设计；热仿真
中图分类号：TP391.7文献标志码：A文章编号：1002－2333（2016）01－0119－03
作者简介：董伟（1986—），男，工程师，主要从事机载电子设备结构设计
0引言
随着各类飞机各项性能的提升，对机载电子设备的指标也越来越高，例如机载电子设备的体积越来越小，重量越来越轻，功耗却越来越高，机载电子设备的环境越来越恶劣，其内部的元器件能够正常可靠地工作，是机载电子设备在设计之初着重考虑的内容。随着设计仿真技术的不断创新，在热设计方面，技术也日趋成熟，通过合理地运用热分析工具，对产品设计进行多轮迭代改进完善，充分论证产品的各项性能，使得产品的设计符合需求，以期达到后续生产制造和使用方面风险最小，减少资源浪费，降低成本，提高产品的可靠性，延长使用寿命［1］。本文采用热仿真分析，从散热效果方面对某机载电子模块的两种设计方案进行评估，根据两种方案的几种工况，进行对比分析，确定最优的结构设计方案。
1热仿真分析背景
1.1方案介绍
根据电气功能设计要求，某机载电子模块安装于某机箱内，机箱采用自然散热，模块拟采用子卡实现其一部分功能，但是由于空间有限，该子卡可以采用一个单独元器件进行替代，所以该模块有两种方案：方案一是采用基板和子卡结构，即基板和子卡分别安装在散热板两侧。其中基板功耗为20W，主要由4个5W的元器件组成。而子卡功耗为5W，其中子卡上有3个主要元器件，分别是1.5W、1.5W和2W；方案二是采用基板结构，子卡的功能集中到一个单元器件上，基本功耗为25W，主要由5个5W的元器件组成。两种方案中，元器件都是通过散热板进行散热，散热板再与机箱通过传导散热，将热量导出。各元器件的最高允许工作温度为105℃。
1.2两种方案的对比说明
方案一的基板模块大小为174mm×170mm，子卡大小为74mm×74mm。子卡采用独立印制板形式，与基板分别安装于散热板两面。其中子卡上的元器件通过导热垫与散热板紧贴安装，基板的元器件从另外一面通过导热垫与散热板紧贴安装，这样所有元器件的热量将首先传导至散热板，散热板再将热量传导至机箱，机箱作为热沉，为模块提供冷却路径。此种方案有以下优缺点：子卡元器件通过散热板、子卡印制板传导热量，子卡有独立的印制板辅助散热；基板元器件通过散热板、基板印制板传导热量；散热途径相对独立，互相影响小；可以根据基板的功耗布局，调整子卡的位置。如图2所示。方案二是采用独立元器件形式，基板上的元器件通过导热垫与散热板紧贴安装，另一面则设计有散热翅，加速热量传导至机箱。方案二将方案一中装子卡的位置设计为散热翅，可以增大导热路径。此种方案有以下优缺点：所有元器件通过基板印制板和散热板传导；散热板传导面积大；热量较为集中，各元器件导热会受到周围元器件影响；单个元器件热流密度大［3］。
1.3两种方案的四种工况
在上述两种方案中，子卡的安装方式和散热板的厚度将影响到元器件散热，为了更详细地论证这两种方案的优劣，分别设计有以下4种工况［4］，具体细节如下：
1）工况一：a.采用方案一；b.基板与子卡分别安装于散热板两面；c.子卡位于中部；d.散热板壁厚7mm；e.子卡镶嵌于散热板中。仿真模型如图5所示。
2）工况二：a.采用方案二；b.基板安装于散热板一侧；c.替代子卡的元器件位于中部；d.散热板壁厚7mm。3）工况三：a.采用方案一；b.基板与子卡分别安装于散热板两面；c.散热板壁厚2mm；d.子卡安装在散热板之上。4）工况四：a.采用方案二；b.基板安装于散热板一侧；c.散热板壁厚2mm。仿真模型如图8所示。
2仿真计算
针对以上4种工况，分别进行热仿真分析，设置环境温度为70℃，设置机箱温度为90℃，机箱为模块提供热沉，计算各模块的最高温度，各工况具体仿真结果如图4所示［5］。经计算，工况一中元器件最高温度为99.7℃，工况二中元器件最高温度为101℃，工况三中元器件最高温度为104℃，工况四中元器件最高温度为106℃。3仿真结果分析通过以上仿真计算可以看出：工况一中因为子卡上的元器件与基板上的元器件分别位于散热板两侧，避免了热量过于集中；子卡上的元器件还可以通过子卡的边缘传导部分热量，为元器件热量提供了更多的导热路径；厚度为7mm的散热板为模块的导热提供了更好的途径，进而加速了模块的导热。所以综合以上结果，最终确定方案一的工况一为最优方案。4结语通过对两种设计方案的若干工况进行热仿真分析对比，综合考虑散热效果、安装方式和可靠性，并以此为依据选择了最优方案，并开展后续的设计工作，该模块采用此种方案已完成了相应的机械结构设计和电气设计，并进行了环境试验，其中温度试验可以满足要求，产品顺利交付用户，使用情况良好，为项目的顺利开展提供了保障。另外，本文中提出的几种工况，对同类型的机载电子模块具有较大的参考价值，可以进一步指导设计人员开展热设计工作。
［参考文献］
［1］曲行柱.Flotherm软件在电子元器件系统热设计中的应用［J］.电子元件与材料，2014，33（10）：101-102.
［2］张娅妮，胡清.某机载电子设备热设计［J］.现代电子技术，2013，36（3）：151-153
［3］邱成悌，赵惇殳，蒋全兴．电子设备结构设计原理［M］．南京：东南大学出版社，2005：56－58
［4］张雪粉，陈旭.功率电子散热技术［J］.电子与封装，2007，21（7）：35－39.
第4篇：电子设备结构设计范文
【关键词】电子屏蔽设备；基本原理；屏蔽结构；设计分析；安装方法
电子技术在近几年发展迅速，应用范围不断扩大，越来越多的人使用电子设备工作或生活，由于电子设备的增加，导致空间中设备散布密度变大，磁场变强，相互之间的干扰越来越严重，为了使电子设备在使用中更加精准与稳定，电子设备的屏蔽显得越来越重要。我们需要消除其他设备电磁干扰，将之控制在一定范围之内，通过电路改进设备消除电子设备干扰需要付出高额的经济代价与时间代价，付出与回报不成比例。而屏蔽设计的采用能够付出较少的代价从而回收较大的效果，在实践中被较多使用。电子屏蔽设备不同于传统电子设备，在设计中有许多问题需要思考，在设计之初就应该对屏蔽问题进行构思，满足其电磁兼容的特殊要求。本文对电子屏蔽设备的设计原理与设计结构进行分析，最后对安装方法进行总结。
1 电子屏蔽类型与原理
根据电子屏蔽原理可以进行如下三种分类：
1.1 静电屏蔽
静电屏蔽的主要作用在于对静电场影响的规避，应用原理主要是将两个电路之间的耦合干扰作用消除，防止电子设备互相干扰。静电感应在强电场中产生阻抗的高输入来说是主要的干扰因素。
1.2 磁场屏蔽
磁场屏蔽在电子设备的屏蔽中主要应用于避免寄生电感的耦合，通过高导磁率材料的选取和磁场分布的选择，运用磁力线将寄生电感约束在磁屏蔽体中，通过磁场屏蔽的方法抑制磁场的扩散，形成电子设备的屏蔽干扰。
1.3 电磁屏蔽
在电子设备产生的干扰中，往往不仅有电场的因素也有磁场的因素，因此在屏蔽中不仅需要对电场进行屏蔽也应屏蔽磁场。电磁屏蔽的屏蔽体常常是导电率高的金属材料，电磁屏蔽的原理是磁场的相互抵消，通过屏蔽金属内消除干扰产生的电流感应与原有的电磁感应相互抵消，通过这种模式将电子设备之间的干扰进行屏蔽，获得预期效果。
2 几种常用的屏蔽结构
2.1 屏蔽线
同轴电缆线；其二为低频屏蔽线，又被称之为金属隔离状皮线。这两种屏蔽线所用材料不同，在用途上也有所不同。高屏蔽线主要用在特定要求的波阻抗与严格显著传输衰减的场合，而低频屏蔽线主要运用于低频信号流通的电路线路中，主要作用为负荷电流，不需要对特定匹配阻抗问题进行解决。
对屏蔽线的正确使用能够产生更加显著的抑制干扰作用，在操作实践中使用屏蔽线应注意以下问题：
（1）屏蔽线的电容分布大的情况下，使用高频率电流回路连接屏蔽线，会导致回路中总电容量增大，降低回路中的谐振抗阻能力。
（2）假设屏蔽线的长度比最小波长的25%长，那么导线上则会产生驻波，出现辐射天线。因此在使用中，屏蔽线长度应比信号25%波长小，高频情况下应比波长的5%小，除此之外，使用过长的屏蔽线会产生阻抗匹配的相关问题。
（3）使用高频信号线进行屏蔽，可以将屏蔽线与其余导线进行合并捆扎，应注意的是，高平信号线不应该与低电平信号线相互合并，避免前者对后者的干扰，因此高平信号线一般应单独进行走线。
（4）同轴电缆在接地时不能随意连接隔离皮，以免不恰当连接导致的高频低电流，产生电流会导致电子设备部件之间的耦合，产生噪声源。实践中避免干扰的方法是将隔离皮与部件屏蔽体进行连接。需要特别注意连接点的位置选择。
2.2 屏蔽盒
屏蔽盒是一种特殊的盒式屏蔽体，一般拥有一个或多个腔体。屏蔽盒分为多种形式，分别为：单层或双层屏蔽盒形式、多层屏蔽盒形式以及单腔屏蔽盒形式与多腔屏蔽盒形式。关于多腔屏蔽盒形式的屏蔽体，需要做到每个腔体均产生较好的屏蔽效果。
2.3 屏蔽室
针对效果而言，采用金属板作为屏蔽室的屏蔽体效果最好，然而从通风角度与采光方面进行分析，综合采用金属网材料做屏蔽体较为合适，金属网孔洞越小，屏蔽效果越好，一般实践中采用1.3～1.5mm孔洞的金属网最为合适。单层屏蔽的效果不如双层屏蔽产生的效果，双层屏蔽中可以使用绝缘衬垫，将两层金属网之间的间距控制在10cm左右最为合适。
3 屏蔽体的设计
根据电子设备的屏蔽要求，设计屏蔽体的材料选择与厚度大小，从而确定其结构与形式。可以利用屏蔽效能公式分析屏蔽效果，测量是否达到屏蔽要求。由于客观条件的限制，屏蔽体的效能要差于理论结果，因此在设计中应对这部分效果进行验证后进行补充。
3.1 屏蔽体的材料选择原则
对于屏蔽材料的选择，应在测量屏蔽效果后选择铜、铝或铁等材料，对于有特殊要求的屏蔽体应选择效果更好的坡莫合金进行设计制作。对于低频电子干扰设备的屏蔽，在选择上应倾向于反射损耗较大的金属，对于高频电子干扰设备的屏蔽，应倾向于吸收损耗大的金属材料，在选择上可以考虑金属材料的重量与机械强度等因素。在屏蔽体材料的选择上应尽量选择电化次序排列相近的金属进行制作，防止出现电化学腐蚀现象与有害噪电压现象，影响屏蔽设备的使用时间与降低屏蔽效果。
3.2 屏蔽体结构设计原则
（1）设计屏蔽体应尽可能减少孔洞设计，以免降低屏蔽效能，在开口时应尽量避免开口为矩形。
（2）在屏蔽体结构设计中应使屏蔽体内部缝隙与内部线圈之间的轴线相互垂直。
（3）屏蔽体设计中应控制缝隙之间的直线尺寸，将大小控制在10%的最小波长内，将孔洞直径控制在20%的工作波长内，否则会出现天线效应，影响屏蔽体的屏蔽效能。减少屏蔽体缝隙的方法有以下几种：通过减少屏蔽室单元结构的划分来减少缝隙，减少屏蔽盒子与盖板大小，缩短屏蔽体缝隙；增加屏蔽体盖板上的螺丝钉数量，减少固定艰间距，缩短缝隙大小，同时也可以采用增加接触板压力的方式缩短缝隙大小；选用梳形接触片的弹簧结构，代替螺丝钉固定盖板，减少屏蔽体缝隙大小；放置导电垫圈装置；使用多层复合式盖板，严合盖板缝隙；改善盖板结构，使用弹性盖板结构，改变接触机制。
4 屏蔽体的安装方法
对于屏蔽设备的安装，重点在于安装屏蔽盒体以及屏蔽隔板，安装正确直接影响电子设备的屏蔽效能，安装中应本着最小缝隙的原则，即在安装屏蔽体时应尽量做到减小缝隙、减小接触电阻。连接屏蔽隔板与屏蔽盒体时使用熔焊技术或钎焊技术比螺丝钉、铆钉连接会取得更加优越的效果，因为螺丝钉电气连接为不连续连接，且由于氧化与或腐蚀等原因会造成电阻加大，接触不良。加工屏蔽体最好的方法是铣削，通过这种方式可以将屏蔽能效达到最高，在400～500MHz时，屏蔽体效果可以高达100dB以上，铣削的缺点是加工成本较高，加工不便。
5 总结
电子屏蔽设备在电子应用领域研究十分广泛，屏蔽技术是运用电磁兼容技术的重要技术，主要解决电子设备的电磁干扰现象，在屏蔽设备应用中，电子设备能够长期稳定、精准工作运转，结合电子屏蔽技术能够解决电磁兼容问题，使应用电子技术变得更加简单可靠。
【参考文献】
[1]顾金良，王松岩，李安源.电子设备的屏蔽效能分析及设计方法[J].情报指挥控制系统与仿真技术，2004，04：76-80.
[2]杨明冬.电子设备的电磁屏蔽设计[J].电子工业专用设备，2010，05：46-49.
第5篇：电子设备结构设计范文
关键词：屏蔽 电场 磁场 电磁兼容 结构设计
随着科学技术的不断发展，电子设备的数量及应用逐渐增多,电磁环境也日益复杂，结果必将造成电磁干扰越来越严重,在日趋恶劣的电磁环境中，如若不采取恰当的电磁屏蔽措施，会导致设备之间的电磁干扰，轻则使电子设备的性能下降，重则使系统瘫痪不能正常工作。为了保证电子设备在复杂的电磁环境中既不干扰其他设备，而又不被其他设备干扰，这就要求在设备研制的初期阶段必须从结构、技术等方面进行严格的电磁兼容设计。
1、总体设计
放电电子设备(以下简称设备)结构设计是把如PCB、调制器、固态继定器、功放、场效应管、滤波器和电源等元器件按规律安装在同一个机箱里，并使其内部各单元相互间不干扰且不受外在电磁场的干扰，即满足电磁兼容要求。达到电磁兼容的目的，其主要方法就是采取有效手段阻塞各种耦合通道。干扰源所产生的电磁波通过各种途径到达感受器。针对设备的具体情况应重点考虑在结构设计方面如何进行合理布局并利用屏蔽体屏蔽和抑制干扰，提高其电磁兼容性。如图1所示。
图1 机箱内部布局
1.1 屏蔽体上的所有插座与屏蔽体之间,金属面与金属面非永久性接缝之间均安装电磁屏蔽材料如定向金属丝填充硅实芯橡胶等,并且在金属与金属接触面上不允许喷漆。安装如图2所示。
图2 屏蔽体上插座安装
1.2 屏蔽视窗的安装,屏蔽视窗既能屏蔽辐射干扰,又能透光,是观察显示孔最佳的屏蔽材料,目前已广泛应用于雷达显示器、计算机显示终端、打印机、电台等的数字及图像显示窗口，产品有镀膜玻璃、夹丝网玻璃等，我们选择夹丝网屏蔽玻璃进行安装。夹丝网屏蔽玻璃是将经过导电防腐蚀处理的低阻抗高密度金属丝网通过特殊工艺夹入两层普通安全玻璃或聚丙烯树脂之间,具有结构坚固、透光性好、显示失真小，屏蔽效率高等，可以满足该设备的使用要求。具体安装如图。
3所示。
图3 金属丝网夹芯型玻璃安装示意图
2、屏蔽体材料的选择
屏蔽体的设计在电磁兼容设计中是一个非常重要的方面。屏蔽是抑制一切无关信号的重要手段，一般可分为3种类型：电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。电屏蔽的实质是减小两个回路间电场感应的影响，电屏蔽利用良导体制成，且通过良好接地，既可阻止屏蔽体内部干扰源产生的电力线泄漏到外部，也可阻止屏蔽体外部的电力线进入到屏蔽体内部；磁屏蔽主要是依赖高磁导率材料所具有的低磁阻特性起到磁分路作用，磁场引起的干扰主要是低频条件下产生的；电磁屏蔽是利用屏蔽体阻止高频电磁场在空间的传播，屏蔽体的电导率越高，屏蔽性能越好。而且本设备的工作频率都很高，主要考虑电屏蔽和电磁屏蔽。
因此，屏蔽体材料的一个很重要的特点就是要导电良好。导电性能良好的材料有很多，如铝、铜等。
对铝、铜的密度，电导率及价格进行对比分析：体积相同时，铜的导电性优于铝；重量相同时，铝的导电性优于铜；重量相同时，铝比铜价格低；
因此选用铝材。再通过对比各种铝及铝合金的物理、机械性能，最后选择5A06-F。
需注意的一点是，铝材结构要进行导电氧化后使用。
3、屏蔽体壁厚的选择
导电媒质中电磁波的衰减随频率、电导率的增加而增大，特别是良导体的电导率都在107数量级，也就是说在良导体中电磁波只存在于表面，这种现象称为集肤效应。工程上常用穿透深度(亦称集肤深度)表示集肤程度。它等于电磁波场强的振幅衰减到表面值的l／e所经过的距离，按此定义：
式中, 为衰减常数。
例如在UHF波段时，当时，
对于牌号为5A06-F的铝，磁导率为电导率为
所以
为了得到有效的屏蔽作用，屏蔽体厚度必须满足：
根据应用的具体情况，考虑体积，重量和工艺等因数，将屏蔽体厚度取为1.5mm。采取此厚度的屏蔽体将能屏蔽覆盖VHF、UHF、L、C、S、X、Ku、K，K以上各个频段以及部分中低频信号，完全能满足电磁屏蔽要求。
4 缝隙的处理
一个完全封闭的金属壳体电磁场有良好的屏蔽效果。如果壳体上开有缝隙，电磁场会由缝隙泄漏，则屏蔽效果会显著下降，从缝隙中泄漏出电磁场,磁场强度估算公式为：
式中，HO为缝隙处屏蔽的磁强度；Hg为从缝隙处漏出的磁场强度；t为金属板的厚度，即缝隙深度；g为金属板的缝隙宽度 ，显然，缝隙深而窄泄漏就小，穿透深度随频率升高而降低。在缝隙尺寸一定的情况下，频率越高，缝隙泄漏的影响就越大。在实际结构设计中，应使屏蔽体的缝隙数量最少，且增加缝隙的深度，减小缝隙的宽度和长度。接缝分为永久性接缝和非永久性接缝。永久性接缝一般在加工过程中产生，最常见的是焊接。非永久性接缝一般在螺钉紧固方式时由于接合表面不平、紧固件(如螺钉、铆钉)之间存在不密封的空隙等原因产生。要提高屏蔽体的屏蔽效能，改善这些缝隙的电接触对屏蔽体的结构设计是至关重要的，因此采取以下的措施：
①机箱箱体所有焊缝均满焊，最大限度地消除永久性焊缝；
②屏蔽体与盖板接触表面安装指型金属簧片衬垫，簧片可在很大程度上增加盖与盒体的导电性、接地性。
5、结束语
经实际工程应用的检验，该放电设备的电磁兼容性的各项指标均达到了预期的设计要求，电磁兼容考核测试一次通过，证明该设计方法有效、可行。本次设计在复杂电磁环境情况下，通过合理布局和设置屏蔽体等方法，在提高机箱电磁兼容性能方面做了一次有益的尝试，也为今后相关方向的设计提供了一种新的思路。
参考文献：
[1]王庆斌等,编著.电磁干扰与电磁兼容技术[M].机械工业出版社
[2]周旭,编著.电子设备防干扰原理与技术[M].国防工业出版社
第6篇：电子设备结构设计范文
3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。它无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成多样形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率并降低生产成本。在工业生产中3D打印技术的应用已衍生到很多领域，装饰行业、医疗行业、赛车零件、飞机零件以及为个人定制产品等可以用3D软件刻画的实体都可以用该技术制造出来。
3D打印快速成型技术，已经出现几十年，在生产制造领域的应用研究已经取得了一些进度，3D打印金属的性能在某些领域已经接近甚至超越传统的常规加工。从材料角度讲，传统常规工艺采用原始的液体、固体、粉末等材料，材料本身无特殊处理;而3D打印使用的金属粉末材料，是经过特殊处理的，加入了更多成分元素，已经具有了屈伸强度、拉伸强度、延伸率、杨氏模量、硬度、断裂拉伸界点、热膨胀系数、弹性模数、熔度范围、耐腐蚀性、粘合强度等几十项指标。而此类材料的性能是经过研究、测试、引用，已经证明是符合结构件的需求。
目前3D打印技术虽然可应用领域广泛，但其也有自身的局限性，主要体现在加工材料上，目前打印材料主要是塑料、树脂和金属，骨骼等有机原料的研究也正在进行并有了初步成果。受材料限制，3D 打印最初的应用局限在建模和工业设计领域。但如今，3D 打印技术逐渐开始被用于生产环节，可定制个性化造型的各种产品，它适用于小批量加工，由于不需要模具，对产品的修改不会增加额外成本，只需修改设计图即可。这也意味着，小批量个性化定制的成本被降低。未来，定制个性化的家具、食品、工艺品等商品将变得更加划算。
二、民用雷达电子设备加工方式及现状
在电子设备中，由工程材料按合理的连接方式进行连接，且能安装电子元器件及机械零部件，使设备成为一个整体的基础结构，称为电子设备结构。目前电子设备技术的进一步发展，组成设备的元器件越来越多，体积越来越小，使用范围也趋于广泛，设备所处的工作环境也越来越复杂，对设备的使用精度和可靠性要求也越来越高。因此，电子设备的结构设计已经称为产品研发的一个重要技术环节。
民用雷达电子设备主要包括机柜、机箱、插件及盒体，机柜机箱类通常采用的加工方式有钣金折弯或运用铝型材进行组合装配。钣金折弯的方式灵活多样，适合单件多品种生产方式，其用料品种少，生产周期短，且成型件的强度与刚度能够达到使用要求。但由于其外形尺寸的加工公差较大，且对钣金工的要求较高，因此不宜于批量生产。型材组合的结构形式可采用多种不同断面形状的铝型材通过螺钉在转角处连接组成机箱框架，再加前后面板及左右、上下盖板组成机箱，其优点在于外形尺寸变换方便，适应于多品种及有一定批量的产品。但由于机加工的工作量大，且型材尺寸精度要求高，因此型材加工也具有一定的局限性。
盒体在电子设备设计中属于中小型器件，一般装配在机箱及机柜内，其外形规整，常用加工材料主要为铝，盒体内常装配的零件有印制板、连接器、电源板等精密设备，且装配精度要求较高，因此在这类盒体加工时需要特别注重加工精度。由于雷达电子设备的设计以模块化为主，设计的主导思想是自上而下，层层嵌套，所以各种尺寸的盒体在整个雷达电子设备的结构总体设计中占有很大数量。完成一套电子设备器件需要经过设计、投产、加工、质检、装配等一系列过程，这些环节层层相扣但相互独立，不同的环节由不同的人员负责，这就要求每个环节能够衔接紧密且相互沟通顺畅，但实际加工中往往很难无缝沟通，周期延迟和加工问题会频频出现。
三、3D打印与加工中心的优势对比
数控机床(Numerical Control Machine Tools)是指装备了计算机数控系统的机床，简称CNC机床或加工中心。它被广泛应用于各类机械加工领域，其加工精度、强度等指标都能够达到当今机械加工要求，是较为成熟的一种机械加工方式。与3D打印技术相比，CNC使用的时间较长，有着更深的技术积淀，但也同时存在很多问题，从机械加工长远的发展角度来看，3D打印技术如能得到普及，将会是工业加工生产的一次重要蜕变。
3D打印机以数字模型为基础，采用材料堆叠的方法将模型逐层打印成型，CNC加工则需要预先选择尺寸合适的材料，以数字模型为基础，对选材进行切削。 从材料利用率来看，3D打印机采用加法的方式，对材料进行逐层堆叠，CNC加工中心则采用减法的形式，对材料进行切削，3D打印的材料利用率更高。从工艺角度出发，3D打印机可以加工各种优美曲面及复杂的工业造型，并且能够一次成型，也无需考虑工装夹具的使用。CNC加工中心加工复杂的工业造型难度很大，且需要专人设计，也需使用夹具，大多造型需要分多次才可加工完成。从加工流程来看，3D打印只需导入相应格式的文件，即可完成打印，而CNC则需要专业编程人员对数字模型进行编程后将数字输入机器中才能完成整个模型的加工。在材料选择上，3D打印目前选用较多，较成熟的为工程塑料，颜色可多样化。CNC在用料上有着明显的优势，以加工金属原料为主，在材料运用上更胜一筹。
从以上对比中可以得出，3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的零件，从而极大地缩短产品的研制周期，提高生产率和降低生产成本。与传统技术相比，三维打印技术通过摒弃生产线而降低了成本;大幅减少了材料浪费;而且，它还可以制造出传统生产技术无法制造出的外形，让人们可以更有效地设计出飞机机翼或热交换器;另外，在具有良好设计概念和设计过程的情况下，三维打印技术还可以简化生产制造过程，快速有效又廉价地生产出单个物品。
四、3D打印技术对民用雷达电子设备实际生产中的启示
3D打印技术在电子设备设计中能够带来首要的优势就是设计和制作的协同合作，电子设备设计中设计师的外观设计以及结构设计的设计方法，决定了每个模块都是独立的，这意味着设计、制造、材料、维护、采购等不同的环节以及人员之间需要相互协作。在整个设计和生产过程中设计师不得不协同合作，因此返工和拖延时间的事件也时有发生。
3D打印技术可在电子设备设计中简化设计流程，将设计和制造过程融为一体。电子设备结构设计的流程一般为输入—设计—交流—输出，设计与交流阶段往往是一个往复的过程，设计师在输出产品之前通过模型、图纸等方式与需求方进行沟通，最终确定设计方案。接下来就是生产环节，在这个环节中，设计师任然需要提供一定技术支持，产品加工完成后经过质量检验最终到设计师手中。通过3D打印的方式在电子设备设计中，整个设计与加工流程可实现同步优化，在设计完成后可以直接将模型文件导入3D打印机内，实物很快就能呈现在设计师面前，这对设计与加工起到了关键的衔接作用。
在电子设备产品生产中，成本和效率是重要的因素，盒体加工生产在电子设备加工生产中占有很大的比例，通常采用加工方式为数控加工，但由于流程偏长导致其成本偏高，效率偏低。3D打印可在设计师的办公室里直接运用，随用随打，在设计研发初期能够节省材料大量节省成本，大幅度提高生产加工效率，同时也缩短了产品研发周期。
因此，随着3D打印技术的兴起并逐步走向成熟，它所应用的领域会逐步渗透到工业生产的每个角落。民用雷达电子设备的加工生产，在不久的将来也一定会受3D打印技术的影响，实现加工方式和加工效率的改革。
第7篇：电子设备结构设计范文
【关键词】线管收缩器；卷尺；涡旋扭簧
Abstract：In real life，the electronic equipment of line pipe when use frequently，tie up into a ball，when using the trouble and remove the problems easy to be broken line.In order to facilitate the use of line pipe，and improve the service life of line pipe，don't cause unnecessary waste.Starting from the design of tape measure，put forward a kind of line pipe can be instruments of contraction.Its depend on the torsional spring，make the pipe line to achieve the effect of pared with other existing set line device，its applicability is wide and easy to remove，is more safe and practical，can play a more important role in our daily life.
Key words：Line pipe contraction；A tape measure；Vortex torsional spring
目前，电子设备普及度很高，比如耳机、键盘、鼠标等电子设备在日常生活中处处可见。但是它们的线管却不能被很好地保护，比如经常发生耳机线缠在一起，导致使用时必须花费不少的精力去拆解，有时甚至会将它拉断，其它电子设备也经常出现类似的情况，
为了解决这些问题，前人已经做出了一些设计。是黎彬设计了耳机线自动收缩器[1]；张德超设计了一种能收缩的挂机耳机[2]；钟文双设计了一种双向手动收缩耳机[3]；陈晖、周细应等人设计了一种自动卷线鼠标[4]。可见，前人已经在此问题上取得了不小的成果。这些设计有一些共同的地方，基本上都是利用弹簧对线管进行收缩。但是，它们也存在一些局限性，这些设计基本上都是针对某一种电子设备而设计的，适用范围比较窄，用途单一。所以这一领域仍需进一步的设计开发。
本文基于前人的研究成果，借助卷尺的设计理念，设计了一种便携式线管收缩器，该收缩器由外壳、卷线器、漩涡扭簧三部分构成，具有制作简单、使用方便的优点，与现有装置相比，其最大创新之处在于该装置易拆卸安装，可以适用于各种电子设备，如键盘、耳机、鼠标等，使用范围广，实用性强。
1.便携式线管收缩器的设计
1.1 便携式线管收缩器的整体设计
线管收缩器借助了卷尺的设计理念，需要的时候可以将线管拉出来，不需要的时候可以放在容器里。不同之处在于卷尺本身可以达到收缩功能，一般线管没有这个效果。因此扭簧和线之间应该有个传递力的装置，设计出的卷线盘便可以达到这个效果。线管收缩器的基本设计思想为拉伸线时，会使得卷线盘旋转，同时带动着涡旋扭簧被拉紧，当不拉伸时，弹簧在自身弹性回复力作用下向着初始位置反向旋转，这样会带动着卷线盘将线卷起来。
装配时，先将扭簧凹槽与底壳的主轴固定，再将卷线盘固定在主轴上，同时保证卷盘器的销与扭簧的凹槽无缝契合。接下来就可以将需要便携收缩的线管卷在卷线器上，卷线时保证线管中央部分被卷线器凹槽卡紧，然后将线分别在两侧缠绕，注意不能重合。缠绕好了一后，用螺丝将上壳与底壳连接。使用时，将需要使用的电子设备的导线全部缠绕在卷线器上，合上外壳，然后你就可以根据自己的需要调整导线的长度了，使用过程中也可以随意调整长度，这样子就不需要但心电子设备的线管打结缠绕的问题了。当你不使用电子设备时，便携式线管收缩器在扭簧的回复力作用下会自动收缩。
1.2 部分设计
线管收缩器由3部分构成，外壳，卷线盘及涡旋扭簧。
1.2.1 外壳的设计
如图1所示，线管收缩器的外壳由上下两部分构成。线管收缩器的外壳需要达到三个功能，一是容纳线，二是为线的两端设计出口，三是内部有根轴可以固定弹簧和卷线器。
为了达到以上功能，外壳设计时必须选择充分大的空间来容纳线，然后外壳两侧分别有两个小孔，使得线可以从两侧引出。图1中8和9分别为插销和插孔，它利用长度优势保证线管收缩器有一个最大的容纳量，使线管足够卷进去；同时采用四个这样的插销可以对线进行引导作用，保证线管的两端可以有规律的进出。为了固定扭簧和卷线器，外壳内部设计一轴，如图所示，此轴由8和10构成，其上端截面为圆，下端截面为正方形。如图所示，下端设计是为了使外壳与弹簧的正方形挂钩6契合，从而使得外侧转动时弹簧会产生回复力。上端设计是与卷线器内部凹槽有间隙契合，起到平衡卷线器的设计，同时也保证了线不会因此而打结。
1.2.2 卷线器的设计
卷线器由图1中3、4、5构成，其功能有二，一是卷线，保证线管在装置中不会缠绕打结；二是将线固定在卷线器里面，保证线不会与卷线器发生相对运动；二是连接扭簧，从而使得扭簧转动会带动卷线器转动，从而带动线的收缩。图1中，3是一个梯形凹槽，如图2所示，其第一个作用是将线管固定在集线器上，使用时将所需收缩线管的中间部分夹在凹槽里面，这样拉动线管时线管和卷线器就不会发生相对滑动。第二个作用是保证线管在装置中不会缠绕打结，由于凹槽为梯形凹槽，两侧的线管可以在不同高度进行卷线，这样保证了线管不会出现打结缠绕的情况。4是与扭簧最外侧凹槽吻合的键，其功能是将扭簧的运动情况与卷线器运动状态同步，使得扭簧可以通过这个卷线器带动线管的收缩。5是集线器的底部轴孔，如图2所示，其作用是平衡卷线器，防止卷线器在卷线过程中不能保持平衡，导致线管缠在一起。但是由于在转动过程中集线器与外壳会发生相对运动，所以5与10为有隙契合。为了更好得表达卷线器的设计，此处画出了其三视图：
1.2.3 涡旋扭簧的设计
涡旋扭簧是一种应用很广泛的弹性装置，它是由细长的弹性材料弯曲成形而成的，其两端均设置有弯曲的用于和其他部件连接的挂钩，这就形成了一个位于中心的挂钩和一个位于其外侧圆周的挂钩[5]。此处涡旋扭簧在线管收缩器内的作用是给提供一个回复力的作用，使线管收缩器达到收缩的效果。为了使扭簧可以和外壳还有卷线器可以契合，此处结构设计将弹簧中心挂钩改成正方形正方形挂钩6，可以与外壳上的轴契合。其外侧圆周的挂钩改成圆形挂钩7，可以和卷线器的插销契合，两个挂钩可以保证扭簧可以通过其回复力保持卷线器处于平衡位置。
2.结论与讨论
为了解决电子设备由于线的原因不易携带而且使用不方面的问题，本文设计了一种便携式线管收缩器。它具有制作简单、使用方便的优点，与现有装置相比，其最大创新之处在于该装置易拆卸安装，可以适用于各种电子设备，如键盘、耳机、鼠标等，使用范围广，实用性强。
通过本文的设计，线管收缩器的结构设计已经基本成熟。在后续研究中，需要对不同器具进行实验，确定弹簧的弹性系数、绕线器半径最佳范围及外壳大小等参数，进一步完善便携式线管收缩器的设计，提高其适用范围。
参考文献
[1]是黎彬.耳机线自动收缩器：中国，203387651[P]. 2014-01-08
[2]张德超.一种能收缩的挂件耳机：中国，201766693[P]. 2011-03-16
[3]钟文双.一种双向手动收缩耳机线：中国，203104739[P]. 2013-07-31
[4]李明洁.一种自动卷线鼠标：中国，201892928[P].2011 -07-06
[5]沈皓然.扭簧收缩装置：中国，103157739[P].2013-06-19.
基金项目：2013年山西省高等学校大学生创新创业项目（2013102）。
第8篇：电子设备结构设计范文
【关键词】电子机柜；布线板；线束
1.概述
随着我国航空航天事业的快速发展，电子设备内部各功能模块之间需要相互通信，所敷设的电缆（线扎）电压不同、电流不同、频率不同，这些电缆的相互位置，以及走向都将对设备整体的电磁兼容性能产生影响。所以，必须对电缆进行合理的分类布局，使之更适合于机载机柜的布线要求。
2.当前机载电子设备布线分析
我所常用的机载电子设备中的电子电路装配设计，通常只有一份接线图和接线表，不能体现电子设备电缆和线扎的电气性能和机械特征。接线图和接线表在生产操作人员布线过程中容易出现一些情况：
（1）没有明确电路图中的电缆是由哪些导线组成的，没有对电缆进行交流电缆、直流电缆、数字信号电缆、模拟信号电缆、高频电缆和高压电缆等进行分类。
（2）没有明确电子设备中电缆布线的空间位置，也没有对电缆之间容易出现信号干扰等问题进行明确注明。
由于这些传统的设计缺陷，因此机载电路布线过程中没有明确的电气设计，根本不可能进行电缆布线设计。此外机载设备较小，集成度高，控制机柜和驱动机柜合而为一，趋于采用标准的一体化控制机柜。这种控制机柜通常采用抽屉推拉的结构，如图1所示。机载方舱空间有限，各机柜并列紧密排在一起，背靠机体，侧面、后面被封死，装配、维修困难。机载方舱机柜由于机体空间而限制了机柜的数量，机体高度的限制又使得机柜高度变低，为了不减少控制单元的功能数量，只有加长抽屉的长度，而抽屉容量的增大，使得机柜的纵深加长。如图1所示，H尺寸变小，L尺寸变大。机柜数量的压缩使得单个机柜的电器单元容量增加，电器之间的互联性增多，导线数量随之加大；抽屉长度的加长，使得抽屉后面的线束随之加长，线束过长给抽屉的推拉增加了不小的困难。
3.机载电子设备布线改进
从以上两种布线上所需的硬件分析，我们可以看出由于电缆和线扎是属于机械电气类的产品，在处理设计问题时，必须兼有电气技术与机械技术两个专业的特点。电缆布线设计需要将电气技术、机械技术、制造技术的有关内容结合起来，综合考虑。
3.1 改进机柜走线
针对机载装备系统中方舱空间窄小、机柜结构复杂、导线数量较多的具体情况，克服传统走线的缺点，从工艺角度考虑设计了一种新的机柜走线方案。
(1)增大机柜抽屉之间的空间，用于布线抽屉面板尺寸不动，抽屉高度缩小，抽屉底板向上抬高30mm，与抽屉上部原有10mm高度合在一起，在两抽屉之间留出40mm的空间，用于布线。
(2)去掉跟线装置，加装布线板去掉抽屉后面的跟线装置，改变走线路径，在抽屉之间留出的布线空间内加装金属布线板；在布线板上走线、布线。图2。
3.2 布线设计优点
(1)布线板上线束固定有依托，不会随飞机的起飞、降落、颠簸、振动、加速、制动而晃荡，始终不受力，插头也不受力，保证整机设备的电气性能。
(2)可满足电气方面的要求。每个抽屉内有强、弱信号控制线，有电源线、有大电流线，信号线与电源线可从机柜两侧分开分别走线，在布线板上可分开一定距离布线，避免电源线干扰信号线。而跟线架是无法满足这一电气要求的。
(3)抽屉后面的线束不需要留过多的余量，缩短了导线长度，降低了信号损耗，节约了线材，且不会再有线束下垂、绞缠的现象。
(4)各抽屉之间线束互不影响，彻底分离，上面抽屉的线束不会影响下面抽屉。
(5)布线板上各插头线束各自分开，条理分明，不会绞在一起，装卸抽屉，人为操作都在机柜前面，能看见，易操作，各插头、插座不易插乱，减少人为误插。
(6)布线板上开有许多长条孔，可用于固定线束，同时利于机柜通风，并减轻重量。
3.3 布线过程应注意的问题
(1)金属布线板一定要把毛刺打磨掉，并对所有棱边打磨，避免毛刺、棱边划伤导线。
(2)线束拐弯不能打死弯，弯曲半径要比线束直径大两倍以上。
(3)插头线束较多可编成辫子形状，以减轻线束弯曲张力。
4.结语
新的机载电子设备机柜布线方法解决了机柜传统的布线弊端，有效地改善了机柜电气设备的电气性能，使之更适合机载机柜的布线要求。同时也使机柜的走线从外观上条理清晰，整齐美观，便于装联、调试和日后的维护、维修。
参考文献
[1]龚维蒸.无线电设备结构设计与工艺[M].天津:天津科学技术出版社,1983.
[2]吴汉森.电子设备结构与工艺[M].北京:北京理工大学出版社,1995.
第9篇：电子设备结构设计范文
【关键词】散热设计;数值模拟;优化;基站
基站是在一定的无线电覆盖区域中通过交换中心，与终端之间进行信息传递的无线电收发装置，它是无线通信系统的重要信息枢纽。整个基站的稳定性直接决定了整个通信系统是否稳定可靠地长期运行。在现代电子设备中，电子设备散热设计对设备的可靠性、稳定性至关重要。
目前基站设备越来越向大容量、大功率、高集成度方向发展，单位体积的热耗散也越来越大，而体积却越做越小，基站热设计已成为基站整机设计中越来越重要的问题。通常情况下，当温度超过一定值时电子器件的失效率随着温度增加按指数增加，不合适的冷却是使电子设备可靠性降低的主要原因之一，电子设备的故障20%是由于高温引起的[1]。
1.热设计与热仿真
1.1 热设计
一般情况下，热设计从狭义的角度上的定义是指对电子产品进行热控制，即对电子元器件以及整机或系统的温升进行控制所采取的措施[2]。
电子设备热设计的目的是要为电子设备内部各组成要素（如芯片、元件、组件、系统等）提供良好的热环境，确保电子设备内部各组成要素在所处的工作环境条件下温度不超过标准及规范所规定的最高温度， 保证它们在规定的热环境下，能按预定的参数正常、可靠地工作。
1.2 热量传递
热量传递是指能量从高温物体向低温物体转移的过程，是能量转移的一种方式。热量传递通过三种方式传播，即热传导、热对流、热辐射。
热传导是指依靠物体内部的温度差或两个不同物体直接接触，不产生相对运动，仅靠物体内部颗粒热运动传递能量，如分子碰撞、自由电子运动、分子热运动等。
热对流是指流体中温度不同的各部分之间发生相对位移是引起的热量的过程，如自然对流、受迫对流等。
热辐射是指物体由于热的原因内能转化为电磁波，通过电磁波辐射传递能量的过程。
一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。
1.3 热仿真
电子设备的散热方式很多，根据不同电子设备具体的热产生和传播机理，选择不同的散热方式保证电子设备在允许的温度范围内工作。在电子设备设计过程中可以借助热设计分析软件，确定或优化热设计方案，以便于达到设备的热环境要求。
电子冷却分析软件通过模型建立模型求解和结果解释三方面将电子产品的热效应分析放在了设计阶段，以期解决如下问题： 优化电子系统内结构设计参数; 对电子系统强迫对流和自然对流冷方案进行优化。
目前电子产品热设计中计算机仿真软件在界面、精度、可靠性、速度等方面都已成熟。如目前的6SigmaET软件，它是由英国Future Facilities公司开发的新一代热分析软件，具备系统、设备、板、器件等级别的散热设计解决能力。6SigmaET具备快速建立模型功能、查错功能、智能化网格生成功能、自动简化模型功能。
2.基站大功率发热模块散热设计及优化
本研究中所涉及到的该型基站主要组成为天馈单元、功放单元、信道单元、控制单元、接口单元、电源单元和风机单元等。其中发热量较大的单元为天馈单元、功放单元和电源单元，其中天馈单元位于基站机柜上部，本次仅对基站天馈单元内的大功率发热模块的热设计及优化做以研究。
2.1 天馈大功率发热模块的散热设计
基站天馈单元3D 效果图如图1所示，整机尺寸为482.6×177×420mm。天馈单元主要由合路器和双工器等构成，其中大功率发热模块位于合路器部位。发热模块内部主要发热元是三个微带电阻器，单个平均功耗为50W，整体功耗为150W。
图1 基站天馈单元模型
天馈单元位于整个基站最上端，基站整机采用垂直式风道设计，根据天馈内部大功率发热模块的热耗散情况，借用基站机柜内已有垂直式风道形成的强迫风冷方式散热其优点在于：
（1）设备器件可布置在腔体或壳体内部，器件不与环境气体直接接触，避免灰尘、潮气等进入设备内部;
（2）借助已有风道的无风扇设计的设备可靠性明显高于有风扇参与的散射方式。
图2 大功率发热模块（合路器）散热尺截面图
发热模块的散热尺和整机风道方向一致，为垂直方向。发热模块内的热源（微带电阻器）安装在散热尺下面的腔体内壁上，温度通过腔体传递到腔体外面散热尺上，通过散热尺的表面与机柜内的垂直气流接触，通过热传递将热量散失到周围空气中，热气体通过自行上升或机柜顶部风机的提升排到基站外部。
根据天馈单元的尺寸和合路器散热方式的考虑，将合路器腔体（含散热器）截面设计为图2所示的形状。合路器腔体材质为铝合金，重量为3.8Kg。
2.2 仿真分析
基站使用环境温度为-20～+55℃，微带电阻器的工作温度范围为-55～+150℃。
首先，将天馈模型导入到6SigmaET中，并将与仿真运算关系不大的部件和零件等进行简化处理，以减少求解器的运算量。然后完成仿真环境的建模，包括测试空间设置、热源定义、材料属性定义、风道设置等。完成建模后，设置求解器参数：环境温度为55℃，网格数上限为2848320，湍流模型为标准k-e模型。
标准k-e模型是个半经验公式，主要是基于湍流动能和扩散率，k方程是精确方程，e方程是由经验公式导出的方程。标准 k-e是目前工程流场计算中主要的工具，适用范围广，比较经济，有足够的精度。
所有设置完成后，提交给求解器计算。计算完成后查看散热温度云图，如图3所示，达到热平衡状态时的器件表面最高为91.7℃，温升不超过36.7℃，器件工作温度在其工作容许温度的范围内，满足设计要求。
图3 大功率发热模块（合路器）温度分布图
图4 优化后的散热器散热尺截面图
2.3 散热优化设计
由热平衡状态下的温度分布云图（图3）上可以看出，整个散热器两边约五分之一处的温度基本上与环境温度比较接近，发热主要集中在中间部位。可以发现热量很少传递到散热器两边边缘位置的散热尺上，中部的热阻比较大。为了达到最佳散热效果，采取相应减小接触热阻的措施（可采取加铟合金片或涂导热脂），保证良好的热传递。根据仿真情况，可以改进散热器形状，减小两端散热尺的空气接触面积，从结构参数上减小中间部分热阻，满足散热和支撑需求的情况下减轻腔体重量，优化后的含散热器截面设计为图4所示，重量为3.2Kg。
图5 优化后的大功率发热模块（合路器）温度分布图
模型修改完成后，重新提交计算，计算完成后查看散热温度云图，如图5所示，达到热平衡状态时的器件表面最高为91.1℃，相比优化前温度下降0.6℃，优化后的散热器质量下降15.8%。
根据工程验证的实际情况，在高温工作阶段（环境温度55℃），设备工作正常，位于热源附近的温度传感器温度为88.5℃，仿真数据接近真实发热情况。
3.结论
a.利用6SigmaET热仿真软件对基站大功率发热模块进行优化设计，在重量下降15.8%的同时，温升也下降了1.6%。
b.在产品研发初期，尤其针对大功率器件散热器要进行优化设计，利用先进的设计手段和方法找到最优设计参数，使重量，温升等指标达到最优。
c.在工程设计中，先进的热分析仿真技术有助于电子设备设计环节中的热设计，优化产品设计，提升产品设计质量和产品经济性。
参考文献
[1]王锡吉.电子设备可靠性工程[M].西安：陕西科学技术出版社，1999：50.
