卫星通信车的结构设计范文

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摘要：

介绍了一种新型的天线和通信主机高度集成的一体化卫星通信终端，具有体积小、质量轻、使用方便、安全可靠，防水、防盐雾、抗冲击振动的特点，适用车载及野外背负使用。针对其外观造型和结构设计进行阐述，可为同类的卫星通信终端提供一种新思路。

关键词：

卫星通信；车载；便携；外观；结构设计

0引言

目前国内外的类似产品都是天线和通信主机分体式设计，国内大部分公司的研制工作集中在便携站的天线设计方面［1］。本文的创新点在于便携站的高度集成设计，可以迅速展开，快速对星，既能背负又可以车载，已经进行小批量的投入和使用，预计不久可以大批量生产。

1设计要求

该设备的环境适应性、维修性、标准化、使用性和电磁兼容性分别按照GJB367A－2001和GJB151A－1991相关规定执行。按照市场和用户要求设备尺寸≤220mm×220mm×60mm；重量≤3kg。结合设备的实际使用、运输、贮存环境，具体考虑如下：①小型化、便携式，体积小，重量轻，方便运输及携带。②快速展开、易操作，不需要专业人员指导。根据人机工程学，产品语意学等知识，提高产品的可用性。造型美观、操作界面友好。③模块化设计，尽量采用标准件，加强了产品的兼容性、维修性，降低生产成本。④进行热设计、隔振设计、电磁兼容设计和三防设计。

2整体结构外观及组成经过

对项目背景及设备技术组成的分析，确定了天线和通信主机集成在一个终端内的设计方向，既能在车载环境下使用，又能利用自带的天线，独立使用。该卫星通信车载便携终端由天线组件、腔体组件、铰链组件、减振架及背包构成。在车载环境下，使用减振架；否则选择背包，可以携带PAD、线缆、备用电池和工具等进行移动通信。终端的外观见图1，爆炸图见图2。结构整体感强，外观符合我厂稳重、美观、大气的特点。天线罩、腔体及减振架等，均采用了大圆角过渡避免给人生硬的感觉和对使用者或者包装件的刮伤。腔体组件各对外接口做防水和电磁兼容设计。腔体上开有与其配对的复合导电胶条对应的凹槽，在凹槽中装入胶条，盖上天线组件、电池盖和卡盖，通过合理螺钉间隙和力矩锁紧，可以确保良好的电磁兼容性能和整机完全的密封性。设备外部的螺钉均采用松不脱不锈钢螺钉，防止安装和维修时，螺钉容易丢失或掉入设备内部，引起不必要的故障。该设备多为部队使用，设备主体喷涂无光草绿色塑粉，减振架和铰链喷涂无光黑色塑粉；绿色搭配适量的黑色，突出沉稳、严谨的个性；户外使用无光涂覆层能够避免强光引起的不适感，带来柔和、明快的感觉；喷塑涂层耐腐蚀、耐磨、施工简便、成本低、能够达到理想的防护效果及外观质感。内部铝合金零件进行了导电氧化处理，外部铝合金零件增加喷塑工艺，不锈钢零件进行了钝化处理，印制板进行了三防处理，大的元器件组装后再用胶粘剂固定，线缆用线扣压紧，外部接插件为防锈铝合金表面镀暗镍，提高整机的稳定性和可靠性。腔体为铝合金板一体化加工，具有足够的刚强度；装车时加装减振架，根据设备总重量及设备重心位置，遵循几何对称布置原则，选用适配的车载装配式隔振器，具有良好的隔振效果和防冲击性能，可满足坦克、装甲车、通信车等的适用要求。

2．1天线组件设计

天线罩的主要功能是保护罩内天线系统免受任何形式的损坏和破坏，同时又应为该系统的电磁明窗［2］。由于该终端采用2×2的阵列天线和尺寸限制，天线罩顶面与天线顶面平行。天线罩选用PPT塑胶，该材料耐高温、抗冲击振动和介电性能优良，能够保证通信质量。天线组件外观见图3，大面积的凹凸造型，不但提高了产品的科技感，并且增加了产品的强度和刚度。在四个角上，采用了TPU软胶，隔振缓冲。天线主体及屏蔽盖的材料为铝合金板见图4，质量轻，加工简单。

2．2腔体组件和铰链组件设计

2．2．1腔体组件设计

电子设备设计时，不仅要考虑技术指标，还要考虑机器的可用性。产品的可用性具有如下5个属性［3］：①可学习性，系统应当容易学习；②效率，系统的使用应当高效；③可记忆性，系统应当容易记忆；④出错率，系统应当具有低的出错率；⑤用户满意度，系统应当使用起来令人愉快。根据操作者的操作习惯及各接口功能，合理分布面板布局，接口具有不同的外观和芯数，具备防误插功能。设备前出线，前后有楔形块，车载环境下，锁紧减振架上的锁扣，可以固定设备。接插件对接后的高度不超过主机，避免在复杂的环境下，接插件被误碰而损坏。主机前面板、后面板图如图5、图6所示。观察窗的电磁泄漏往往最大，因此采用了夹金属丝网的屏蔽玻璃，在结构上做好电磁屏蔽措施。从设备内部来分析，要理顺各模块的关系，分布合理、整齐，使走线最短，相互干扰小，散热方向合适，重心尽量低。电子设备的冷却方法取决于设备的热损耗（发热量）及其集中程度、元器件的允许温度以及环境条件等，目前用的较多的方法是根据热流密度来决定，本设备热流密度小于0．08W／cm2，采用自然冷却方式［4］。将射频前端和双工器紧贴腔体底部安装，中间增加导热介质，减少热阻，通过腔体散热。腔体两侧、后面及底面设置了大量的散热筋，不但保证设备外观的美观大方，又可增大散热面积，有助于将内部传导出来的热量通过辐射方式消散掉，如图7～图9所示。操作功能80％以上都是靠手来实现，对“手”进行界面设计时，应注意遵守力学原理、人机工程学和解剖学原则［5］。该设备体积小，重量轻，在腔体两侧上设计出手指抠位把手，在腔体底部设计可以两手搬运和单手拎的把手，大大增加了设备的便携性。

2．2．2铰链组件设计

铰链组件是用来实现终端的俯仰转动，要求展开、收藏便捷。铰链组件由阻尼转轴和支臂组成。从腔体底部拉出支臂，便可以展开；往下按支臂到腔体底部便可以收藏，使用如图10所示。阻尼转轴需要在经常打开支臂且到任意位置的情况下能稳固停住，选用不锈钢棒进行加工，根据力学计算，安全系数值为1．2，寿命公差为22．5％，可以得出扭力值单边预调21．3kgf•cm［6］。支臂选用1．5mm厚的不锈钢板，并进行折弯和打凸工艺处理，大大提高了其刚强度和稳定性，能够满足各种复杂的机动使用环境。

3结束语

对已有产品，体积大、拆装不便、外观传统等缺点，设计了一款适用车载及便携、外观简约、人性化、可用性强的一体化卫星通信终端；对于同类产品的结构设计具有一定的参考借鉴意义。随着卫星通信迅速地发展，该产品有着广阔的市场前景。

参考文献：

［1］李广．基于IP的便携卫星通信终端设计与实现［D］．西安：西安电子科技大学，2014．

［2］胡自力，曹杰．机载天线罩的设计研究［J］．航空学报，2004，25（6）：585－587．

［3］JakobNielsen．可用性工程［M］．北京：机械工业出版社，2004．

［4］赵惇殳．电子设备热设计［M］．北京：电子工业出版社，2009．

［5］蒋竺宏，姜献峰，彭伟．手握式工具的人机工程研究［C］∥2007国际工业设计教育研讨会论文集．北京：中国建筑工业出版社，2007：230－233．

［6］刘鸿文．材料力学［M］．北京：高等教育出版社，1991．

作者:李红英 华煜 单位:广州海格通信集团股份有限公司 施耐德电气信息技术（中国）有限公司