радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой

Формула изобретения

1. Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, содержащий многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала "Земля" для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной экранируемой функциональной зоны в другую, и подключены к точке подвода потенциала "Земля" на многослойной печатной плате, отличающийся тем, что экранируемые функциональные зоны связаны с расположенными за их пределами точками питания соответствующими двухпроводниковыми подводящими линиями питания, состоящими из пар печатных проводников "Питание" и "Земля", причем внутри экранируемой функциональной зоны печатный проводник "Питание" подводящей линии питания соединен с соответствующим фильтрующим элементом, а печатный проводник "Земля" - с земляной плоскостью, при этом экранируемые функциональные зоны окружены по своим периметрам индивидуальными барьерными экранами, конструктивно не связанными с земляными плоскостями и соединенными с точкой подвода потенциала "Земля" на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками.

2. Радиоэлектронный блок по п.1, отличающийся тем, что в двухпроводниковых подводящих линиях питания печатные проводники "Питание" и "Земля" расположены преимущественно параллельно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при конструировании блоков радиоэлектронной аппаратуры с внутриплатной экранировкой функциональных зон.

В частности, изобретение может быть использовано при конструировании одноплатных радиоэлектронных блоков, осуществляющих прием и обработку сигналов корректирующей информации для приемников сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). В таких радиоэлектронных блоках в соответствующих функциональных зонах осуществляется аналоговая, аналого-цифровая и цифровая обработка сигналов, а также формирование необходимых для этого опорных сигналов.

Особенностью конструирования радиоэлектронных блоков, в которых осуществляются аналоговая, аналого-цифровая и цифровая обработка сигналов, является необходимость объединения в одной конструкции разнородных функциональных узлов, осуществляющих эту обработку, что создает проблему обеспечения внутриблочной электромагнитной совместимости (проблему устранения паразитных наводок и наведенных помех и исключения взаимного влияния функциональных узлов друг на друга), см., например, [1] - «Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств»/ А.Д.Князев// М.: Радио и связь, 1984 (с.5, 234-236.). В рассматриваемых одноплатных конструкциях радиоэлектронных блоков, где разнородные функциональные узлы размещаются на одной многослойной печатной плате, задача обеспечения их электромагнитной совместимости решается путем внутриплатной экранировки, реализуемой с помощью конструктивных средств многослойной печатной платы.

Например, в известных одноплатных конструкциях радиоэлектронных блоков, предназначенных для приема и обработки сигналов СРНС, описанных в [2] - RU №2125775 C1, H 05 K 1/00, 3/46, 27.01.1999, [3] - RU №2172080 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14,3/46, 10.08.2001, [4] - RU №2188522 C1, H 05 K 1/14, Н 01 Р 11/00, 27.08.2002, [5] - RU №2192108 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 27.10.2002, [6] - RU №2194375 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 10.12.2002, [7] - RU №2199839 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, 27.02.2003, внутриплатная экранировка разнородных функциональных зон (зон аналоговой, аналого-цифровой и цифровой обработки) реализована с помощью плоскостных экранов - земляных плоскостей, выполненных во внутренних проводящих слоях многослойной печатной платы. Эти земляные плоскости служат плоскостями питания потенциала «Земля» в соответствующих функциональных зонах, к ним подсоединены земляные выводы электрорадиоэлементов этих зон. Внутриплатная плоскостная экранировка с помощью земляных плоскостей позволяет уменьшить влияние паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых элементами, принадлежащими разнородным функциональным зонам и передаваемых, в основном, по цепям питания. Наибольший эффект внутриплатная плоскостная экранировка дает в случаях, когда разнородные функциональные зоны расположены на печатной плате последовательно в соответствии с последовательностью обработки сигналов, при этом экранирующий эффект максимален вблизи земляных плоскостей и уменьшается по мере удаления от них. В частности, экранирующий эффект от внутриплатной плоскостной экранировки снижается у границ экранируемых зон.

В случаях, когда требуется повысить эффект внутриплатной экранировки на границах каких-либо экранируемых зон, к плоскостным экранам добавляются барьерные экраны, например как в известном радиоэлектронном блоке, предназначенном для приема и обработки сигналов СРНС, описанном в [8] - RU №2173036 C1, H 05 K 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 27.08.2001. Этот радиоэлектронный блок, реализующий объединенную внутриплатную плоскостную и барьерную экранировку, принят в качестве прототипа.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой, принятый в качестве прототипа, содержит многослойную печатную плату, несущую на себе соединители для связи с внешними устройствами, а также печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым функциональным зонам. Первая из этих зон является зоной аналоговой обработки сигналов (в ней осуществляется частотная фильтрация сигналов и преобразование по частоте), вторая зона является зоной аналого-цифрового преобразования сигналов, третья зона является зоной цифровой обработки сигналов и интерфейсного преобразования. Указанные зоны расположены последовательно вдоль многослойной печатной платы, каждая из зон занимает всю ширину платы, электрические связи между зонами осуществляются посредством соединительных печатных проводников, расположенных преимущественно в наружных проводящих слоях.

Напряжение питания потенциала «Земля» в функциональные зоны поступает от точки подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате через систему последовательно соединенных земляных плоскостей, служащих одновременно плоскостными экранами и плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов соответствующих функциональных зон. При этом точка подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате соединена с земляной плоскостью третьей функциональной зоны, земляная плоскость третьей функциональной зоны соединена с земляной плоскостью второй функциональной зоны, а земляная плоскость второй функциональной зоны - с земляной плоскостью первой функциональной зоны. Соединение указанных земляных плоскостей, расположенных в одном проводящем слое, осуществлено с помощью земляных перемычек, расположенных в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, служащих для передачи сигналов из одной функциональной зоны в другую.

Напряжение питания потенциала «Питание» в функциональные зоны поступает от точки подвода потенциала «Питание» на многослойной печатной плате через систему последовательно соединенных фильтров питания. Первый фильтр питания, расположенный в третьей функциональной зоне, представляет собой фильтрующий конденсатор, его первый и второй выводы соединены соответственно с точками подвода потенциала «Питание» и «Земля» на многослойной печатной плате. Первый фильтр питания фильтрует напряжение питания, поступающее на плоскость цифрового питания третьей функциональной зоны. Второй фильтр питания, расположенный в третьей функциональной зоне, представляет собой проходной конденсатор, его входной вывод соединен с плоскостью цифрового питания третьей зоны, земляной вывод соединен с земляной плоскостью третьей зоны, а выходной вывод - с расположенной во второй функциональной зоне общей точкой проводников питания этой зоны. Третий фильтр питания, расположенный во второй функциональной зоне, представляет собой проходной фильтр, реализующий функцию Т-образного LC - фильтра, его входной вывод соединен с выходным выводом второго фильтра питания, земляной вывод соединен с земляной плоскостью второй зоны, а выходной вывод - с расположенной в первой функциональной зоне общей точкой проводников питания этой зоны.

Внутриплатная плоскостная экранировка, реализованная в блоке-прототипе с помощью плоскостных экранов - земляных плоскостей функциональных зон, обеспечивает уменьшение влияние паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых в функциональных зонах и передаваемым, в основном, по цепям питания.

Внутриплатная плоскостная экранировка дополнена в блоке-прототипе внутриплатной барьерной экранировкой, усиливающей экранирующий эффект по периметру первой функциональной зоны и по границе между второй и третьей функциональными зонами.

Внутриплатная барьерная экранировка по границе между второй и третьей функциональными зонами реализована с помощью первого барьерного экрана, образованного экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом в наружных и внутренних (свободных от размещения земляных плоскостей) проводящих слоях вдоль границы между второй и третьей функциональными зонами. Экранирующие печатные проводники первого барьерного экрана соединены друг с другом и с земляной плоскостью третьей функциональной зоны соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и имеют разрывы для прохождения печатных проводников, пересекающих этот барьерный экран.

Внутриплатная барьерная экранировка по периметру первой функциональной зоны реализована с помощью второго барьерного экрана, образованного экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом по периметру первой функциональной зоны в наружных и, при необходимости, во внутренних проводящих слоях, свободных от размещения земляных плоскостей. Экранирующие печатные проводники второго барьерного экрана соединены друг с другом и с земляной плоскостью первой функциональной зоны соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и имеют разрывы для прохождения печатных проводников, пересекающих этот барьерный экран.

Особенностью внутриплатной экранировки, реализованной в блоке-прототипе, является то, что барьерные экраны конструктивно и электрически соединены с плоскостными экранами и фактически служат их продолжением в направлении, перпендикулярном их плоскостям, а также то, что барьерные и плоскостные экраны принадлежат одной и той же земляной цепи - цепи подвода потенциала «Земля» в функциональные зоны. Поскольку эта земляная цепь является общей цепью для замыкания на «землю» всех экранируемых в блоке-прототипе токов помех, то для уменьшения их «блуждания» при протекании по указанным экранам необходимо соблюдение принципа последовательного линейного расположения функциональных зон в соответствии с последовательностью обработки сигналов.

При соблюдении этого принципа примененная в блоке-прототипе объединенная плоскостная и барьерная экранировка обеспечивает уменьшение до приемлемого уровня взаимных паразитных наводок и наведенных помех, создаваемых элементами, принадлежащими разным функциональным зонам, тем самым решается задача обеспечения внутриблочной электромагнитной совместимости.

В случае, когда не удается реализовать принцип последовательного линейного расположения функциональных зон в соответствии с последовательностью обработки сигналов, например в случае, когда каждая из функциональных зон имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной, рассмотренная экранировка с помощью объединенных плоскостных и барьерных экранов не дает нужного эффекта для обеспечения электромагнитной совместимости разнородных функциональных зон.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание конструкции одноплатного радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается электромагнитная совместимость разнородных функциональных зон, в том числе в случае, когда каждая из них имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой содержит многослойную печатную плату с наружными и внутренними проводящими слоями, несущую печатные проводники и электрорадиоэлементы, сгруппированные по экранируемым с помощью барьерных и плоскостных экранов функциональным зонам, причем барьерные экраны образованы соединенными соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений экранирующими печатными проводниками, выполненными в наружных и внутренних проводящих слоях друг под другом с разрывами для печатных проводников, пересекающих барьерные экраны, а плоскостные экраны образованы земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов экранируемых функциональных зон, при этом указанные земляные плоскости, расположенные в одном внутреннем проводящем слое, соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной экранируемой функциональной зоны в другую, и подключены к точке подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате. В отличие от прототипа, экранируемые функциональные зоны связаны с расположенными за их пределами точками питания соответствующими двухпроводниковыми подводящими линиями питания, состоящими из пар печатных проводников «Питание» и «Земля», причем внутри экранируемой функциональной зоны печатный проводник «Питание» подводящей линии питания соединен с соответствующим фильтрующим элементом, а печатный проводник «Земля» - с земляной плоскостью, при этом экранируемые функциональные зоны окружены по своим периметрам индивидуальными барьерными экранами, конструктивно не связанными с земляными плоскостями и соединенными с точкой подвода потенциала «Земля» на многослойной печатной плате собственными земляными печатными проводниками.

В вариантах реализации, имеющих практическое значение, в двухпроводниковых подводящих линиях питания печатные проводники «Питание» и «Земля» расположены преимущественно параллельно.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на фиг.1-11, иллюстрирующими пример выполнения на восьмислойной печатной плате радиоэлектронного блока, служащего для приема и обработки сигналов корректирующей информации для приемников сигналов СРНС.

На фиг.1 представлен пример, иллюстрирующий расположение электрорадиоэлементов в наружном первом проводящем слое восьмислойной печатной платы в рассматриваемом примере выполнения заявляемого радиоэлектронного блока (вид со стороны элементов первого проводящего слоя, печатные проводники условно не показаны);

на фиг.2 - пример, иллюстрирующий расположение электрорадиоэлементов в наружном восьмом проводящем слое (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные, печатные проводники условно не показаны);

на фиг.3 - фрагмент рисунка печати наружного первого проводящего слоя;

на фиг.4 - фрагмент рисунка печати внутреннего второго проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.5 - фрагмент рисунка печати внутреннего третьего проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.6 - фрагмент рисунка печати внутреннего четвертого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.7 - фрагмент рисунка печати внутреннего пятого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.8 - фрагмент рисунка печати внутреннего шестого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.9 - пример рисунка печати внутреннего седьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.10 - фрагмент рисунка печати наружного восьмого проводящего слоя (вид со стороны первого слоя, слои условно прозрачные);

на фиг.11 - фрагмент функциональной электрической схемы, поясняющий выполнение электрических связей по «питанию» с помощью двухпроводниковых линий питания.

Заявляемый радиоэлектронный блок с внутриплатной экранировкой в рассматриваемом примере выполнения (фиг.1-11) содержит многослойную печатную плату 1 с восемью проводящими слоями (далее - печатная плата 1), на которой выполнена электрическая схема приема и обработки сигналов корректирующей информации (сигналов «дифференциальных поправок») для приемников сигналов СРНС, излучаемых передатчиками соответствующих корректирующих пунктов или радиомаяков. Входящие в состав этой схемы электрорадиоэлементы 2 и соединители 3 (3₁, 3₂, 3₃, 3₄ ) расположены на наружных проводящих слоях (фиг.1, 2), а печатные проводники - в наружных и внутренних проводящих слоях (фиг.3-10).

В рассматриваемом примере печатные проводники и электрорадиоэлементы 2 сгруппированы по четырем экранируемым функциональным зонам (далее - функциональным зонам) 4, 5, 6 и 7. Функциональная зона 4 является зоной аналоговой обработки сигналов, в ней осуществляется частотная фильтрация и усиление до необходимого уровня аналоговых сигналов, поступающих от источника входных сигналов, например, от внешней приемной антенны (на фиг.1-11 не показана). Функциональная зона 5 является зоной последующей аналого-цифровой обработки сигналов, в ней осуществляется преобразование сигналов в цифровой вид, необходимый для дальнейшей цифровой обработки. Функциональная зона 6 является зоной цифровой обработки сигналов, в ней осуществляется обработка сигналов с помощью цифрового процессора с получением выходных сигналов, несущих корректирующую информацию для приемников сигналов СРНС. Функциональная зона 7 является зоной формирования опорных сигналов, используемых в функциональных зонах 5 и 6.

В рассматриваемом примере соединитель 3₁, предназначенный для подключения источника входных сигналов, расположен внутри функциональной зоны 4, соединитель 3₂, предназначенный для подключения жгута, по которому подаются команды для настройки формирователя опорных сигналов, расположен внутри функциональной зоны 7, соединители 3₃ и 3₄, предназначенные для подключения периферийных устройств и внешнего источника питания, расположены за границами функциональной зоны 6.

Функциональные зоны 4, 5, 6, 7 расположены на печатной плате 1 исходя из обеспечения максимальной плотности компоновки. При этом функциональная зона 4 граничит с функциональными зонами 5, 6 и 7, функциональная зона 6 граничит с функциональными зонами 4 и 5, функциональная зона 5 граничит с функциональными зонами 4, 6 и 7, а функциональная зона 7 граничит с функциональными зонами 4 и 5 (фиг.1, 2).

Электромагнитная совместимость при таком нелинейном расположении функциональных зон 4, 5, 6, 7, когда каждая из них имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной, обеспечивается за счет их экранировки с помощью рассматриваемых ниже раздельных плоскостных и барьерных экранов и применения индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны с расположенными за их пределами точками питания.

Плоскостные экраны, с помощью которых в заявляемом радиоэлектронном блоке осуществляется плоскостная экранировка функциональных зон 4, 5, 6, 7, образованы расположенными во внутренних проводящих слоях земляными плоскостями, служащими плоскостями питания потенциала «Земля» для электрорадиоэлементов этих зон.

Так, в рассматриваемом примере плоскостные экраны в функциональной зоне 4 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений земляными плоскостями 8 и 9, расположенными соответственно во втором и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 9).

Плоскостные экраны в функциональной зоне 5 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений «аналоговыми» 10, 11, 12 и «цифровыми» 13, 14, 15 земляными плоскостями, при этом «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 10 и 13 расположены во втором проводящем слое (фиг.4), «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 11 и 14 расположены в пятом проводящем слое (фиг.7), «аналоговая» и «цифровая» земляные плоскости 12 и 15 расположены в седьмом проводящем слое (фиг.9). Применение раздельных «аналоговых» и «цифровых» земляных плоскостей в функциональной зоне 5 в рассматриваемом примере связано с применением аналого-цифрового преобразователя, требующего раздельного «аналогового» и «цифрового» питания.

Плоскостной экран в функциональной зоне 6 образован земляной плоскостью 16, расположенной в седьмом проводящем слое (фиг.9).

Плоскостные экраны в функциональной зоне 7 образованы соединенными соответствующими отверстиями межслойных соединений земляными плоскостями 17, 18, 19, 20 и 21, расположенными соответственно во втором, третьем, четвертом, шестом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 5, 6, 8, 9).

Земляные плоскости 9, 12, 15, 16, 21 функциональных зон 4, 5, 6, 7, расположенные в седьмом проводящем слое (фиг.9), соединены земляными перемычками, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, предназначенных для передачи сигналов из одной функциональной зоны в другую.

Так, земляная плоскость 9 функциональной зоны 4 соединена с «аналоговой» земляной плоскостью 12 функциональной зоны 5 земляной перемычкой 22 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением сигнального печатного проводника 23 в четвертом проводящем слое (фиг.6), служащего для передачи аналоговых сигналов из функциональной зоны 4 в функциональную зону 5. Земляная плоскость 9 функциональной зоны 4 соединена также с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляной перемычкой 24 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением группы сигнальных печатных проводников 25 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи управляющих сигналов из функциональной зоны 6 в функциональную зону 4. «Цифровая» земляная плоскость 15 функциональной зоны 5 соединена с земляной плоскостью 21 функциональной зоны 7 и с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляными перемычками 26 и 27 (фиг.9), расположенными в соответствии с прохождением через функциональную зону 5 группы сигнальных печатных проводников 28 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи опорных сигналов из функциональной зоны 7 в функциональные зоны 5 и 6. Кроме этого, «цифровая» земляная плоскость 15 функциональной зоны 5 соединена с земляной плоскостью 16 функциональной зоны 6 земляной перемычкой 29 (фиг.9), расположенной в соответствии с расположением группы сигнальных печатных проводников 30 в третьем проводящем слое (фиг.5), служащих для передачи преобразованных в цифровой вид сигналов из функциональной зоны 5 в функциональную зону 6. Кроме этих соединений земляная плоскость 16 функциональной зоны 6 соединена печатным проводником 31 «Земля» с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 (фиг.9).

Конструктивно точка 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 представляет собой металлизированное отверстие межслойных соединений, в котором распаян вывод соединителя 34, предназначенный для соединения с «земляным» выводом внешнего источника питания.

Барьерные экраны, с помощью которых в заявляемом радиоэлектронном блоке осуществляется барьерная экранировка функциональных зон 4, 5, 6, 7, образованы экранирующими печатными проводниками, выполненными друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях по периметрам этих зон и соединенными друг с другом соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений.

Так, в рассматриваемом примере барьерный экран функциональной зоны 4 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 33, а именно 33₁, 33₂ , 33₃, 33₄, 33₅, 33₆ , 33₇, 33₈ соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 33 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 34 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 5 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 35, а именно 35₁, 35₂, 35 ₃, 35₄, 35₅, 35₆, 35 ₇, 35₈ соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 35 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 36 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 6 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 37, а именно 37₁, 37₂, 37 ₃, 37₄, 37₅, 37₆, 37 ₇, 37₈ соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 37 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 38 (фиг.3-10).

Барьерный экран функциональной зоны 7 содержит расположенные по ее периметру и выполненные друг под другом в наружных и внутренних проводящих слоях экранирующие печатные проводники 39, а именно 39₁, 39₂, 39 ₃, 39₄, 39₅, 39₆, 39 ₇, 39₈ соответственно в первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом и восьмом проводящих слоях (фиг.3-10). Экранирующие печатные проводники 39 соединены друг с другом металлизированными отверстиями межслойных соединений 40 (фиг.3-10).

Барьерные экраны образуют в объеме печатной платы 1 индивидуальные, замкнутые по периметрам функциональных зон 4, 5, 6, 7 электрические экранирующие контуры, внутри которых располагаются рассмотренные выше земляные плоскости, служащие для этих функциональных зон плоскостями питания потенциала «Земля» и плоскостными экранами. Печатные проводники, пересекающие барьерные экраны, проходят через соответствующие разрывы, выполненные в экранирующих печатных проводниках, без электрического соединения с ними.

Особенностью рассмотренных барьерных экранов является то, что они, в отличие от прототипа, конструктивно не связаны с плоскостными экранами - земляными плоскостями функциональных зон, а их электрическое соединение с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 осуществлено с помощью собственных земляных печатных проводников 41, расположенных в рассматриваемом примере в четвертом проводящем слое (фиг.6).

Другой отличительной особенностью заявляемого радиоэлектронного блока является применение индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны 4, 5, 6, 7 с расположенными за их пределами точками питания. Подводящие линии питания состоят из пар печатных проводников «Питание» и «Земля», расположенных преимущественно параллельно. Внутри каждой из функциональных зон печатный проводник «Питание» соответствующей подводящей линии питания соединен с фильтрующим элементом, а печатный проводник «Земля» - с земляной плоскостью.

Так, в рассматриваемом примере функциональная зона 6 связана с точкой 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 рассмотренным выше печатным проводником 31 «Земля», расположенным в седьмом проводящем слое (фиг.9, 11), а с точкой 42 подвода потенциала «Питание» на печатной плате 1 - печатным проводником 43 «Питание», расположенным в шестом проводящем слое (фиг.8, 11). Конструктивно точка 42 подвода потенциала «Питание» на печатной плате 1 представляет собой металлизированное отверстие межслойных соединений, в котором распаян вывод соединителя 34, предназначенный для соединения с «потенциальным» выводом внешнего источника питания. Внутри функциональной зоны 6 печатный проводник 31 «Земля» соединен с земляной плоскостью 16 (фиг.9, 11), а печатный проводник 43 «Питание» соединен через диод 44 с конденсатором 45, выполняющим функцию фильтрующего элемента (фиг.11). Диод 44 выполняет функцию ограничительного элемента, препятствующего поступлению напряжения питания непредусмотренной полярности. Соединение печатного проводника 43 «Питание» с диодом 44 осуществляется с помощью соответствующего отверстия межслойных соединений. Выходной вывод диода 44 связан с входным выводом преобразователя напряжения 46, служащего для преобразования входного напряжения питания, например 5 В, в пониженное напряжение питания, например 3 В, используемого, в частности, для питания функциональной зоны 7. Выходной и земляной выводы преобразователя 46 соединены с «потенциальной» 47 и «земляной» 48 точками питания функциональной зоны 7. Эти точки образованы соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и расположены в пределах функциональной зоны 6 (фиг.11, 7, 4).

Двухпроводниковая подводящая линия питания, связывающая функциональную зону 7 с «потенциальной» 47 и «земляной» 48 точками питания, состоит из печатного проводника 49 «Питание», расположенного в пятом проводящем слое (фиг.7, 11), и печатного проводника 50 «Земля», расположенного во втором проводящем слое (фиг.4, 11). Печатные проводники 49 «Питание» и 50 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 7 печатный проводник 49 «Питание» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с фильтрующим элементом - конденсатором 51 (фиг.11), а печатный проводник 50 «Земля» - с земляной плоскостью 17, расположенной во втором проводящем слое (фиг.4, 11), которая в свою очередь соединена соответствующими отверстиями межслойных соединений с земляными плоскостями 18, 19, 20 и 21, расположенными, соответственно, в третьем, четвертом, шестом и седьмом проводящих слоях (фиг.5, 6, 8, 9).

С точками 42 и 32 подвода потенциалов «Питание» и «Земля» на печатной плате 1 связана также функциональная зона 5. В рассматриваемом примере эта связь осуществлена с помощью двух двухпроводниковых подводящих линий питания, что обусловлено использованием в функциональной зоне 5 аналого-цифрового преобразователя, требующего по условиям своего применения раздельного «цифрового» и «аналогового» питания. Одна из этих подводящих линий питания - линия «цифрового» питания - состоит из печатного проводника 52 «Питание», расположенного в шестом проводящем слое (фиг.8, 11), и печатного проводника 53 «Земля», расположенного в третьем проводящем слое (фиг.5, 11). Другая из этих подводящих линий литания - линия «аналогового» питания - состоит из печатного проводника 54 «Питание» и печатного проводника 55 «Земля», оба расположенных в шестом проводящем слое (фиг.8, 11). В каждой из этих подводящих линий питания печатные проводники 52 «Питание» и 53 «Земля», 54 «Питание» и 55 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 5 печатный проводник 52 «Питание» подводящей линии «цифрового» питания соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с входным выводом Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 56 и емкостным 57 компонентами (фиг.11), а печатный проводник 53 «Земля» этой линии соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с «цифровыми» земляными плоскостями 13, 14, 15, расположенными соответственно во втором, пятом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 7, 9, 11). Внутри функциональной зоны 5 печатный проводник 54 «Питание» подводящей линии «цифрового» питания соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с входным выводом Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 58 и емкостным 59 компонентами (фиг.11), а печатный проводник 55 «Земля» этой линии соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с «аналоговыми» земляными плоскостями 10, 11 и 12, расположенными во втором, пятом и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 7, 9, 11). Выходной и земляной выводы Г-образного LC-фильтра, образованного индуктивным 58 и емкостным 59 компонентами, соединены с «потенциальной» 60 и «земляной» 61 точками питания функциональной зоны 4. Эти точки образованы соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений и расположены в пределах функциональной зоны 5 (фиг.11, 6, 7).

Двухпроводниковая подводящая линия питания, связывающая функциональную зону 4 с «потенциальной» 60 и «земляной» 61 точками питания, состоит из печатного проводника 62 «Питание», расположенного в четвертом проводящем слое (фиг.6, 11), и печатного проводника 63 «Земля», расположенного в пятом проводящем слое (фиг.7, 11). Печатные проводники 62 «Питание» и 63 «Земля» на преобладающих участках своей трассировки расположены параллельно. Внутри функциональной зоны 4 печатный проводник 62 «Питание» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с фильтрующим элементом - конденсатором 64 (фиг.11), а печатный проводник 63 «Земля» соединен посредством соответствующего отверстия межслойных соединений с земляными плоскостями 8 и 9, расположенными соответственно во втором и седьмом проводящих слоях (фиг.4, 9, 11).

Практические конструкции, представляющие собой опытные образцы радиоэлектронных блоков, предназначенные для приема и обработки сигналов корректирующей информации для приемников сигналов СРНС, характеризуются следующими конструктивными параметрами: размеры печатной платы 1 с восемью проводящими слоями составляют 45 мм по ширине и 95 мм по длине; шаг, с котором расположены металлизированные отверстия межслойных соединений 34, 36, 38, 40, составляет от 3,0 до 6,0 мм; расстояние между экранирующими печатными проводниками 33, 35, 37, 39 и ближайшими печатными элементами составляет не менее 0,5 мм; ширина земляных перемычек 22, 24, 26, 27, 29 составляет от 1,0 до 4,0 мм; ширина экранирующих печатных проводников 33 в функциональной зоне 4 составляет от 0,3 до 0,5 мм; ширина экранирующих печатных проводников 35, 37, 39 в функциональных зонах 5, 6, 7 составляет от 1,5 до 2,0 мм. Выполнение экранирующих печатных проводников 35, 37, 39 шириной 1,5÷2,0 мм позволяет устанавливать на них, при необходимости, внешние экраны (на фиг.1-11 не показаны), при этом в качестве посадочных мест используются металлизированные отверстий межслойных соединений 36, 38, 40.

Совокупность рассмотренных конструктивных факторов - раздельное выполнение плоскостных и барьерных экранов, отдельное подключение барьерных экранов к точке 32 подвода потенциала «Земля» на печатной плате 1 с помощью собственных земляных печатных проводников 41, применение индивидуальных двухпроводниковых подводящих линий питания, связывающих функциональные зоны 4, 5, 6, 7 и их земляные плоскости с расположенными за их пределами точками питания, соединение земляных плоскостей земляными перемычками 22, 24, 26, 27, 29, расположенными в соответствии с расположением сигнальных печатных проводников, - минимизирует возвратные контура для сигнальных цепей и цепей питания, что уменьшает создаваемые ими помехи (паразитные токи), а также обеспечивает разделение и «канализирование» путей, по которым паразитные токи, экранируемые плоскостными и барьерными экранами, стекаются с плоскостных и барьерных экранов и замыкаются на «землю» в общей точке 13. В результате «канализирования» путей замыкания на «землю» паразитных токов исключается их «блуждание» по экранам, свойственное блоку-прототипу, что повышает эффективность экранирования в отношении каждой из функциональных зон.

Реализуемый таким образом эффект устранения паразитных наводок и наведенных помех и исключения взаимного влияния функциональных зон друг на друга (эффект электромагнитной совместимости) позволяет размещать разнородные функциональные зоны исходя из требования максимальной плотности компоновки, а не из принципа последовательного расположения в соответствии с последовательностью обработки сигналов, что имеет место в блоке-прототипе. Тем самым снимаются конструктивные ограничения на топологию печатной платы и расширяются возможности по миниатюризации радиоэлектронного блока.

Таким образом, из рассмотренного следует, что заявляемое изобретение технически осуществимо, промышленно реализуемо и решает поставленную техническую задачу по созданию конструкции одноплатного радиоэлектронного блока, в котором обеспечивается электромагнитная совместимость разнородных функциональных зон, в том числе в случае, когда каждая из функциональных зон имеет общую границу более чем с одной другой функциональной зоной.

Источники информации

1. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств/ А.Д.Князев// М.: Радио и связь, 1984, с.5.

2. RU №2125775 C1, H 05 К 1/00, 3/46, опубл. 27.01.1999.

3. RU №2172080 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 10.08.2001.

4. RU №2188522 C1, H 05 К 1/14, H 01 P 11/00, опубл. 27.08.2002.

5. RU №2192108 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 27.10.2002.

6. RU №2194375 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 10.12.2002.

7. RU №2199839 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, 9/00, опубл. 27.02.2003.

8. RU №2173036 C1, H 05 К 1/00, 1/11, 1/14, 3/46, опубл. 27.08.2001.