CN116398581A - 一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述装置结合隔振和被动抗振的减振组合设计思想，包括一个带有隔振安装平台的晶振减振壳体结构，所述减振壳体结构为一个独立的盒体，盒体内腔的几何形状为六面体，与探空火箭数传发射机的晶振组件外形紧密配合并留有设定距离的空隙；晶振组件与电路板配合连接。本发明大大提高了探空火箭数传发射机晶振的抗振动性能，从而保证了在强振条件下数传发射机的相位噪声指标及可靠工作。
Description
技术领域
本发明属于航天器通信技术领域，涉及一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置。
背景技术
晶体振荡器(简称晶振)在航天器系统中至关重要，被喻为系统的“心脏”，在各类分系统中都有广泛的应用，例如数据传输、导航、中继终端、测控分系统等。晶振频率经过倍频、分频、混频及频率综合等为各类单机提供时钟和本振信号，因此晶振输出信号的优劣将直接决定单机乃至于整星的性能，其重要性不言而喻。探空火箭从试验到发射飞行，需要经历恶劣的环境，会产生剧烈的振动，同时晶振对振动十分敏感，其受到振动时会产生频率漂移和相位噪声，影响晶振输出信号的质量。在探空火箭发射飞行的过程时，数传发射机需要全程实时进行数据传输工作，因此对设备的抗振性能有着较高的要求，只有达到一定的抗振性，才能保证数传发射机的可靠工作。而数传发射机的抗振性能取决于其中晶振的抗振性，因此必须对晶振采取抗振措施，减小振动对晶振性能的影响。
常规的减振技术中，晶振是直接焊接到电路板上，对于焊接在电路板上的晶振采取点胶或灌胶的方式进行加固减振。这种常规方式的不足之处在于，在电路板与晶振之间没有充分的缓冲措施，电路板的振动会直接传导至晶振器件。这会带来一定的不可控潜在风险。测试结果表明，采用常规的减振技术不能保证探空火箭数传发射机的可靠工作。
对于安装在探空火箭平台的设备，X、Y、Z三个轴性能鉴定随机振动试验条件总均方根值为近20GRMS。在火箭飞行的过程中，数传发射机需要全程实时进行数据传输工作。这种工作条件下，对于数传发射机元件的抗振性能提出了较高要求，如不采取特定的减振措施，不仅电性能不能满足工作要求，还会对于抗振性能较弱的晶振元件造成损毁。专利CN103338020 A公开了一种晶振减振装置，该装置包含盒体、压板和若干减震垫，其中减震垫采用硅橡胶材料制成。然而将减振垫压在晶体振荡器和盒体之间，靠晶体振荡器的焊点进行固定，对焊点要求高，在探空火箭飞行过程中，振动条件较为恶劣，因而容易脱落。专利CN206790456 U公开了一种抗振低噪声晶体振荡器，包括外壳、基座、振荡板组件、钢丝、软线、铜管和引脚。然而其只对晶振内部的振荡器组件采用钢丝悬挂的方式进行减振，减振效果有限，不适用于探空火箭装置，且不利于晶振的固定。专利CN207184453 U公开了一种微型化抗振结构，通过在PCB板下方设置抗振基座，以及在PCB板和抗振基座之间设置用于连接的弹簧结构，从而减少晶振的振动。然而其只通过在晶振模块的基座上安装弹簧材料，同样减振效果有限且不利于晶振的固定。同时抗振基座存在结构较复杂、制作较困难，占用尺寸大等问题，不适用于探空火箭中对电子设备的体积和重量由严格要求的环境。探空火箭在发射飞行过程中，其中的有效载荷需要承受剧烈的冲击和振动环境，因此为保证数传发射机的性能指标，需要对晶振安装及连接实行有效可靠的减振设计。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置。
为了实现上述目的，本发明提出了一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，所述装置包括一个带有隔振安装平台的晶振减振壳体结构，所述晶振减振壳体结构为一个独立的盒体，盒体内腔的几何形状为六面体，与探空火箭数传发射机的晶振组件外形紧密配合并留有设定距离的空隙；晶振组件与电路板配合连接。
作为上述装置的一种改进，所述减振壳体采用铝合金材料。
作为上述装置的一种改进，设定距离的空隙内部填充乳胶材料，用于在晶振组件振动时吸收能量减小振动，实现被动抗振。
作为上述装置的一种改进，所述设定距离的空隙为2.5mm-2.8mm。
作为上述装置的一种改进，所述晶振组件的功能引脚与电路板之间采用软线连接，并进行电性能的连接。
作为上述装置的一种改进，所述软线的标称截面为0.1mm2-0.3mm2。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
本发明设计了一种结合隔振和被动抗振的减振装置，包括一个减振壳体结构和晶振组件与电路板的连接方式，为满足探空火箭飞行任务的机、电、热要求，减振壳体结构设计为一个独立的铝合金盒体；采用细软线连接放置于减振壳体结构中的晶振组件与电路板，大大提高了探空火箭数传发射机晶振的抗振动性能，从而保证了在强振条件下数传发射机的相位噪声指标及可靠工作。
附图说明
图1是本发明的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置安装示意图；
图2是晶振减振装置内部结构示意图；
图3是采用本发明的装置后的振动条件相噪测试结果。
具体实施方式
本发明的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置包括一个带有隔振安装平台的减振壳体结构和晶振组件连接方式，晶振减振装置在探空火箭数传发射机中的位置如图1所示。晶振减振装置的具体结构如图2所示。首先，设计一个减振壳体结构，将晶振电路与晶振的外壳通过此减震结构隔离保护，使振动不能有效传递到对振动敏感的晶体谐振器上，其中减振壳体结构设计为一个独立的铝合金盒体，内腔的几何形状为与晶振组件的外形紧密配合的六面体。由于铝合金密度只有钢的1/3，对减小整体结构的重量特别有用，更适用于对重量要求严格的探空火箭平台，且铝合金与钢的比模量相近，且具有良好的导电性、导热性和电磁屏蔽性能。其次，在晶振组件的每个外表面与所对应的减振壳体内腔的每个内表面之间留有空隙，在空隙内部填充乳胶材料，从而达到振动时阻尼材料吸收能量以减小振动的目的。第三，为了避免连接线缆对减振效果带来影响，晶振功能引脚与电路板之间采用细软线连接，从而释放振动的传递，并进行电性能的连接。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例
本发明的实施例提出了一种用于探空火箭数传发射机的晶体振荡器的减振装置，包括一个减振壳体结构和晶振组件连接方式。其特征之一在于，在安装的层面，减振壳体内腔的几何形状为与晶振组件的外形紧密配合的六面体。其中晶振组件的尺寸为20mm*20mm*10mm，安装晶振组件的腔体内表面尺寸为25mm*25mm*15mm。在晶振组件的每个外表面与所对应的减振壳体内腔的每个内表面之间留有2.5mm-2.8mm的空隙，本实施例留有2.5mm的空隙，在空隙内部填充近2.5mm厚的乳胶材料。乳胶材料填充完成之后，用螺钉进行晶振盖板的紧固。其特征之二在于，在连接方式层面，晶振组件与电路板采用标称截面为0.1mm2-0.3mm2的软线释放振动的传递，并进行电性能连接。本实施例采用的软线标称截面为0.1mm2。
经试验验证，在性能鉴定随机振动试验中，如不采取减振措施，晶振采用传统的直接焊接到电路板上的安装方式，数传发射机的相位噪声恶化，杂散增多，在数传过程中会出现数据丢失，数传发射机电性能不能满足工作要求，晶振元件内部损毁。采取本发明措施后，确保了对晶振的减振效果，使得探空火箭数传发射机在强振动条件下工作稳定可靠性全面提高。如图3所示，在性能鉴定随机振动试验中，数传发射机输出信号相位噪声指标无恶化，无振动导致的杂散现象，振动全过程数传检测无误码。本发明确保了探空火箭数传发射机在强振条件下能够有效可靠地完成数传任务，确保了探空火箭飞行任务数据传输的成功。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述装置包括一个带有隔振安装平台的晶振减振壳体结构，所述晶振减振壳体结构为一个独立的盒体，盒体内腔的几何形状为六面体，与探空火箭数传发射机的晶振组件外形紧密配合并留有设定距离的空隙；晶振组件与电路板配合连接。
2.根据权利要求1所述的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述减振壳体采用铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，设定距离的空隙内部填充乳胶材料，用于在晶振组件振动时吸收能量减小振动，实现被动抗振。
4.根据权利要求1所述的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述设定距离的空隙为2.5mm-2.8mm。
5.根据权利要求1所述的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述晶振组件的功能引脚与电路板之间采用软线连接，并进行电性能的连接。
6.根据权利要求1所述的用于探空火箭数传发射机的晶振减振装置，其特征在于，所述软线的标称截面为0.1mm2-0.3mm2。
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