RU202250U1

RU202250U1 - WIRELESS MODEM

Info

Publication number: RU202250U1
Application number: RU2020121345U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Подобуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Спутник Телекоммьюникейшн Энтетейнмент Компани" (ООО "СТЭК.КОМ")
Priority date: 2020-06-26
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2021-02-09

Abstract

Полезная модель является устройством, предназначенным для использования в авиационных системах спутниковой связи с управляемыми антеннами. Беспроводной модем может использоваться в качестве бортового авиационного модема в составе подвижной (бортовой) станции спутниковой связи, включающей, в частности, приемник (работающий, например, в диапазоне радиоволн от 10,95 до 12,75 ГГц) и передатчик (работающий, например, в диапазоне радиоволн от 13,75 до 14,5 ГГц), управляемую приемо-передающую антенну, систему управления приемо-передающей антенной. При использовании заявленной полезной модели обеспечивается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности применения беспроводного модема в качестве бортового авиационного модема за счет повышения устойчивости к внешним физическим воздействиям, в частности к внешнему электромагнитному излучению, изменениям температуры, давления, влажности окружающей среды, механическим ударам, вибрации, ускорениям, а также за счет одновременного снижения уровня собственного электромагнитного излучения беспроводного модема. Беспроводной модем, содержащий плату модема, устройство управления питанием и вычислительный модуль, установленные в первом корпусе, образованном основанием, а также и первой и второй крышками, световые индикаторы и второй корпус, вмещающий в себя первый корпус. В качестве платы модема использована плата спутникового модема, в первом корпусе между основанием и планарно размещенными относительно друг друга платой вычислительного модуля и платой устройства управления питанием установлена пластина с закрепленными в ее прорезях резистивными электронагревателями, плата спутникового модема размещена между второй крышкой и основанием, которое выполнено теплопроводящим и находится в тепловом контакте с платой спутникового модема, пластиной и выполненным полуоткрытым вторым корпусом, на котором с его открытой стороны установлен снабженный теплорассеивающими элементами корпус-радиатор с обеспечением его электрического контакта с вторым корпусом. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.The utility model is a device intended for use in aeronautical satellite communication systems with steerable antennas. A wireless modem can be used as an onboard aviation modem as part of a mobile (airborne) satellite communications station, including, in particular, a receiver (operating, for example, in the radio wave range from 10.95 to 12.75 GHz) and a transmitter (operating, for example, in the range of radio waves from 13.75 to 14.5 GHz), a controllable transmit-receive antenna, a control system for a transmit-receive antenna. When using the claimed utility model, a technical result is provided, which consists in ensuring the possibility of using a wireless modem as an on-board aviation modem by increasing resistance to external physical influences, in particular to external electromagnetic radiation, changes in temperature, pressure, ambient humidity, mechanical shock, vibration , accelerations, as well as due to the simultaneous reduction of the level of its own electromagnetic radiation of the wireless modem. A wireless modem containing a modem card, a power management device and a computing module installed in a first housing formed by the base and also by the first and second covers, indicator lights, and a second housing housing the first housing. As a modem board, a satellite modem board is used, in the first case between the base and the board of the computing module and the board of the power control device, which are planarly placed relative to each other, a plate with resistive electric heaters fixed in its slots is installed, the satellite modem board is placed between the second cover and the base, which is made heat-conducting and is in thermal contact with the satellite modem board, the plate and a half-open second casing, on which a radiator casing equipped with heat dissipating elements is installed on its open side, ensuring its electrical contact with the second casing. 5 p.p. f-ly, 6 dwg

Description

Беспроводной модем является устройством, предназначенным для использования в авиационных системах спутниковой связи с управляемыми антеннами. Беспроводной модем может использоваться в качестве бортового авиационного модема в составе подвижной (бортовой) станции спутниковой связи, включающей, в частности, приемник (работающий, например, в диапазоне радиоволн от 10,95 до 12,75 ГГц) и передатчик (работающий, например, в диапазоне радиоволн от 13,75 до 14,5 ГГц), управляемую приемо-передающую антенну, систему управления приемо-передающей антенной.A wireless modem is a device designed for use in aeronautical satellite communications systems with steerable antennas. The wireless modem can be used as an onboard aircraft modem as part of a mobile (airborne) satellite communication station, including, in particular, a receiver (operating, for example, in the radio wave range from 10.95 to 12.75 GHz) and a transmitter (operating, for example, in the range of radio waves from 13.75 to 14.5 GHz), a controllable transmit-receive antenna, a control system for a transmit-receive antenna.

Известен беспроводной модульный модем (патент США №9380357, кл. Н04М 1/00, оп. 28.06.2016), содержащий несущее основание, на котором с помощью винтов закреплены модуль модема (в корпусе, снабженном радиатором охлаждения в виде ребер) и модуль сетевого доступа. Несущее основание с установленными на нем элементами помещены во внешний корпус с откидной крышкой.Known wireless modular modem (US patent No. 9380357, CL. H04M 1/00, op. 06/28/2016), containing a supporting base, on which the modem module (in a case equipped with a cooling radiator in the form of fins) and a network module are fixed with screws access. The supporting base with the elements installed on it is placed in an outer casing with a hinged cover.

Недостатком известного устройства является наличие проблемы, заключающейся в невозможности применения известного устройства в качестве бортового авиационного модема по причине его недостаточной устойчивости к внешним физическим воздействиям таким, как, например: электромагнитное излучение; изменения температуры, давления, влажности окружающей среды; механические удары, вибрации, ускорения. Одновременно, для известного устройства характерен слишком высокий уровень собственного электромагнитного излучения во внешнее пространство.The disadvantage of the known device is the presence of the problem, which consists in the impossibility of using the known device as an on-board aviation modem due to its insufficient resistance to external physical influences such as, for example: electromagnetic radiation; changes in temperature, pressure, humidity of the environment; mechanical shock, vibration, acceleration. At the same time, the known device is characterized by a too high level of its own electromagnetic radiation into the external space.

Наиболее близким к заявленному является беспроводной модем (патент США №6026119, кл. Н04В 1/38, оп. 15.02.2000), содержащий плату модема, устройство управления питанием, установленные в первом корпусе, включающем основание, первую и вторую крышки, а также вычислительный модуль, группу световых индикаторов и второй корпус.Closest to the claimed is a wireless modem (US patent No. 6026119, CL H04B 1/38, op. 02/15/2000), containing a modem board, a power control device installed in a first case, including a base, first and second covers, and a computing module, a group of light indicators and a second building.

Недостатком известного устройства является наличие проблемы, заключающейся в невозможности применения известного устройства в качестве бортового авиационного модема по причине его недостаточной устойчивости к внешним физическим воздействиям таким, как, например: электромагнитное излучение; изменения температуры, давления, влажности окружающей среды; механические удары, вибрации, ускорения. Одновременно, для известного устройства характерен слишком высокий уровень собственного электромагнитного излучения во внешнее пространство. Наличие указанной проблемы определяется тем, что к бортовому авиационному оборудованию предъявляется сложные требованиями по обеспечению возможности его функционирования в условиях постоянно изменяющихся в полете физических параметров окружающей среды. Такие требования изложены, например, в нормативном документе: Квалификационные требования KT-160D "Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования (Внешние воздействующие факторы) Требования, нормы и методы испытаний", издано Авиационным регистром международного авиационного комитета - АРМАК, 2004 г., 324 с.The disadvantage of the known device is the presence of the problem, which consists in the impossibility of using the known device as an on-board aviation modem due to its insufficient resistance to external physical influences such as, for example: electromagnetic radiation; changes in temperature, pressure, humidity of the environment; mechanical shock, vibration, acceleration. At the same time, the known device is characterized by a too high level of its own electromagnetic radiation into the external space. The presence of this problem is determined by the fact that complex requirements are imposed on the on-board aviation equipment to ensure the possibility of its functioning under conditions of constantly changing physical parameters of the environment in flight. Such requirements are set forth, for example, in a regulatory document: Qualification requirements KT-160D "Operating and environmental conditions for airborne aviation equipment (External influences) Requirements, standards and test methods", published by the Aviation Register of the International Aviation Committee - ARMAK, 2004. , 324 p.

При использовании заявленной полезной модели обеспечивается технический результат, заключающийся в обеспечении возможности применения беспроводного модема в качестве бортового авиационного модема за счет повышения устойчивости к внешним физическим воздействиям, в частности, к внешнему электромагнитному излучению, изменениям температуры, давления, влажности окружающей среды, механическим ударам, вибрации, ускорениям, а также за счет одновременного снижения уровня собственного электромагнитного излучения беспроводного модема.When using the claimed utility model, a technical result is provided, which consists in providing the possibility of using a wireless modem as an on-board aviation modem by increasing resistance to external physical influences, in particular, to external electromagnetic radiation, changes in temperature, pressure, ambient humidity, mechanical shock, vibration, acceleration, as well as by simultaneously reducing the level of its own electromagnetic radiation of the wireless modem.

Указанный технический результат достигается тем, что беспроводной модем, содержащий плату модема, устройство управления питанием и вычислительный модуль, установленные в первом корпусе, образованном основанием, а также и первой и второй крышками, световые индикаторы и второй корпус, вмещающий в себя первый корпус, отличающийся тем, что в качестве платы модема использована плата спутникового модема, в первом корпусе между основанием и планарно размещенными друг относительно друга платой вычислительного модуля и платой устройства управления питанием установлена пластина с закрепленными в ее прорезях резистивными электронагревателями, плата спутникового модема размещена между второй крышкой и основанием, которое выполнено теплопроводящим и находится в тепловом контакте с платой спутникового модема, пластиной и выполненным полуоткрытым вторым корпусом, на котором с его открытой стороны установлен снабженный теплорассеивающими элементами корпус-радиатор с обеспечением его электрического контакта с вторым корпусом.The specified technical result is achieved in that a wireless modem containing a modem board, a power control device and a computing module installed in the first housing formed by the base, as well as the first and second covers, light indicators and a second housing containing the first housing, which differs the fact that a satellite modem board is used as a modem board, a plate with resistive electric heaters fixed in its slots is installed in the first case between the base and the computational module board and the power control board, which are planarly placed relative to each other, the satellite modem board is placed between the second cover and the base , which is thermally conductive and is in thermal contact with the satellite modem board, the plate and a half-open second housing, on which a radiator housing equipped with heat dissipating elements is installed on its open side, providing its electrical connection clock with the second body.

Указанный результат достигается, в частности, тем, что, корпус-радиатор снабжен крышкой, а в противолежащих боковых стенках корпуса-радиатора выполнены сквозные вентиляционные отверстия, которые оснащены электрическими вентиляторами, подключенными к выходу платы устройства управления питанием. Теплорассеивающие элементы корпуса-радиатора, в частности, могут быть выполнены в виде ребристого радиатора. Первая и вторая крышки, пластина, основание, второй корпус и корпус-радиатор, в частном случае, выполнены из деформируемого алюминиевого сплава с никелевым покрытием. При этом в торцевой части боковых стенок второго корпуса по его периметру может быть выполнена канавка, в которой может быть установлена упругая токопроводящая прокладка, которая, в частности, может быть изготовлена из электропроводящего силиконового эластомера.The specified result is achieved, in particular, in that the radiator case is provided with a cover, and through ventilation holes are made in the opposite side walls of the radiator case, which are equipped with electric fans connected to the output of the power control device board. The heat dissipating elements of the radiator housing, in particular, can be made in the form of a finned radiator. The first and second covers, the plate, the base, the second housing, and the radiator housing, in particular, are made of a deformable nickel-plated aluminum alloy. In this case, a groove can be formed in the end part of the side walls of the second housing along its perimeter, in which an elastic conductive gasket can be installed, which, in particular, can be made of an electrically conductive silicone elastomer.

На чертежах показана конструкция беспроводного модема.The drawings show the construction of a wireless modem.

На фиг. 1 показан общий вид беспроводного модема в сборе (аксонометрическая проекция).FIG. 1 shows a general view of the assembled wireless modem (axonometric projection).

На фиг. 2 показана пространственная схема расположения элементов беспроводного модема, относящихся к первому корпусу и его содержимому.FIG. 2 shows a spatial diagram of the arrangement of wireless modem elements related to the first housing and its contents.

На фиг. 3 показана пространственная схема расположения элементов беспроводного модема, относящихся ко второму корпусу и корпусу-радиатору.FIG. 3 shows a spatial diagram of the arrangement of the wireless modem elements related to the second housing and the heatsink housing.

На фиг. 4 показан общий вид беспроводного модема в сборе со снятой стенкой второго корпуса и местными разрезами.FIG. 4 shows a general view of a wireless modem assembled with a removed wall of the second housing and local sections.

На фиг. 5 показан общий вид беспроводного модема со снятым вторым корпусом (аксонометрическая проекция).FIG. 5 shows a general view of a wireless modem with the second housing removed (axonometric projection).

На фиг. 6 показана общая электрическая структурная схема беспроводного модема.FIG. 6 shows a general electrical block diagram of a wireless modem.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Беспроводной модем содержит первый корпус 1 (фиг. 5), образованный (как показано на фиг. 2) основанием 2, пластиной 8, а также первой 3 и второй 4 крышками. В первом корпусе 1 установлены (фиг. 2) плата 5 спутникового модема, планарно размещенные друг относительно друга плата 6 устройства управления питанием и плата 7 вычислительного модуля. В качестве платы 5 спутникового модема может быть использована, например, плата бескорпусного спутникового модема UHP-210 (см. публикацию: http://www.eastar.ru/products/hardware/UHP-210/).The wireless modem contains the first housing 1 (Fig. 5), formed (as shown in Fig. 2) by the base 2, the plate 8, as well as the first 3 and second 4 covers. In the first housing 1, a satellite modem board 5 is installed (Fig. 2), a power control device board 6 and a computing module board 7 are planarly placed relative to each other. As a satellite modem card 5, for example, a UHP-210 open-frame satellite modem card can be used (see the publication: http://www.eastar.ru/products/hardware/UHP-210/).

Платы 6 и 7 могут быть выполнены, в частности, методом печатного монтажа.Boards 6 and 7 can be made, in particular, by printed wiring.

В первом корпусе 1 между основанием 2 и планарно размещенными друг относительно друга платой 7 вычислительного модуля и платой 6 устройства управления питанием установлена изготовленная из алюминиевого сплава Д16 упомянутая пластина 8 с закрепленными в ее углублениях 9 на электроизоляционных подложках резистивными электронагревателями (далее, нагреватели) 10, 11, 12 и 13 (фиг. 2, 4, 6).In the first housing 1, between the base 2 and the board 7 of the computing module and the board 6 of the power control device, which are planarly placed relative to each other, there is a plate 8 made of D16 aluminum alloy with resistive electric heaters (hereinafter, heaters) 10 fixed in its recesses 9 on electrical insulating substrates, 11, 12 and 13 (Figs. 2, 4, 6).

Плата 5 спутникового модема размещена между второй крышкой 4 и основанием 2, которое выполнено теплопроводящим и находится в тепловом контакте с платой 5 спутникового модема, пластиной 8 и выполненным полуоткрытым с одной из сторон вторым корпусом 14 (фиг. 1, 3, 4), в полости которого установлен первый корпус 1. Тепловой контакт между указанными элементами обеспечивается благодаря тому, что на их поверхностях в местах сопряжения между собой нанесена теплопроводящая паста.The satellite modem board 5 is located between the second cover 4 and the base 2, which is thermally conductive and is in thermal contact with the satellite modem board 5, plate 8 and the second body 14 half-open on one side (Figs. 1, 3, 4), in the cavity of which the first housing 1 is installed. Thermal contact between these elements is ensured due to the fact that a heat-conducting paste is applied on their surfaces at the interface between them.

Гарантированный тепловой контакт основания 2 со вторым корпусом 14 может быть обеспечен, в частности, тем, что основание 2 снабжено выступами 15, выполненными с возможностью сопряжения посредством винтов 33 при сборке беспроводного модема с ответными выступами 16 второго корпуса 14 через опоры 43 (фиг. 3, 4, 5).The guaranteed thermal contact of the base 2 with the second body 14 can be provided, in particular, by the fact that the base 2 is provided with projections 15 made with the possibility of mating by means of screws 33 when assembling the wireless modem with the counter projections 16 of the second body 14 through the supports 43 (Fig. 3 , 4, 5).

На втором корпусе 14 с его открытой стороны установлен снабженный теплорассеивающими элементами 17 и, в частном случае, крышкой 18 корпус-радиатор 19. Теплорассеивающие элементы 17, установленные на корпусе-радиаторе 19 могут быть выполнены, в частности, в виде ребристого радиатора (как показано на фиг. 3). Причем указанные теплорассеивающие элементы 17 могут быть выполнены, например, как единое целое с корпусом-радиатором 19 (например, методами литья, фрезерования из цельной заготовки или методом 3D-печати) или могут быть изготовлены в виде отдельного блока любым из указанных методов с последующей установкой такого блока в корпусе-радиаторе 19 с условием обеспечения между ними надежного теплового контакта. В обоих случаях теплорассеивающие элементы 17 могут быть выполнены, в частности, из алюминиевого сплава Д16.On the second housing 14, from its open side, a housing-radiator 19 equipped with heat-dissipating elements 17 and, in the particular case, a cover 18, is installed. The heat-dissipating elements 17 mounted on the housing-radiator 19 can be made, in particular, in the form of a finned heatsink (as shown in Fig. 3). Moreover, these heat dissipating elements 17 can be made, for example, as a whole with a radiator housing 19 (for example, by casting, milling from a solid workpiece or by 3D printing) or can be made as a separate block by any of the indicated methods with subsequent installation such a block in the housing-radiator 19 with the condition of ensuring reliable thermal contact between them. In both cases, the heat dissipating elements 17 can be made, in particular, of an aluminum alloy D16.

При этом между вторым корпусом 14 и корпусом-радиатором 19 должен быть обеспечен надежный электрический контакт, который может быть создан, например, за счет плотного прижатия друг к другу их соприкасающихся поверхностей при стягивании винтами 34 (фиг. 3). Обеспечение указанного электрического контакта уменьшает собственное (паразитное) электромагнитное излучение беспроводного модема, повышая тем самым уровень его электромагнитной совместимости с окружающим оборудованием.In this case, a reliable electrical contact must be provided between the second housing 14 and the radiator housing 19, which can be created, for example, by tightly pressing their contacting surfaces against each other when tightening with screws 34 (Fig. 3). Providing the specified electrical contact reduces the intrinsic (parasitic) electromagnetic radiation of the wireless modem, thereby increasing the level of its electromagnetic compatibility with the surrounding equipment.

Оптимальный по надежности электрический контакт между указанными корпусами может быть обеспечен, когда в торцевой части боковых стенок второго корпуса 14 по его периметру выполнена канавка 20, в которой установлена упругая токопроводящая прокладка 21 (выполненная, например, из токопроводящего силиконового эластомера), в несжатом состоянии частично выступающая из указанной канавки (фиг. 3, 5). В таком случае при установке корпуса-радиатора 19 на второй корпус 14 и стягивании их между собой винтами происходит упругое сжатие токопроводящей прокладки 21, что увеличивает надежность электрического контакта между указанными корпусами.An optimum in terms of reliability electrical contact between these housings can be ensured when a groove 20 is made in the end part of the side walls of the second housing 14 along its perimeter, in which an elastic conductive strip 21 (made, for example, of a conductive silicone elastomer) is installed, partially in an uncompressed state protruding from the specified groove (Fig. 3, 5). In this case, when installing the radiator housing 19 on the second housing 14 and tightening them together with screws, the conductive spacer 21 is resiliently compressed, which increases the reliability of the electrical contact between the said housings.

В частном случае, корпус-радиатор 19 может быть снабжен крышкой 18. В противолежащих боковых стенках корпуса-радиатора 19 выполнены сквозные вентиляционные отверстия 22, которые оснащены электрическими вентиляторами 23 (фиг. 3). Вентиляторы 23 электрически подключены к групповому выходу платы 6 устройства управления питанием (фиг. 6). Электрические вентиляторы 23 относительно вентиляционных отверстий 22 размещены таким образом, чтобы они обладали возможностью обеспечивать приточно-вытяжную вентиляцию внутренней полости корпуса-радиатора 19 (фиг. 3).In a particular case, the radiator case 19 can be provided with a cover 18. In the opposite side walls of the radiator case 19, through ventilation holes 22 are made, which are equipped with electric fans 23 (Fig. 3). The fans 23 are electrically connected to the group output of the board 6 of the power control device (Fig. 6). Electric fans 23 relative to the ventilation openings 22 are arranged so that they have the ability to provide supply and exhaust ventilation of the internal cavity of the radiator housing 19 (Fig. 3).

В качестве платы 7 вычислительного модуля может быть использована, например, плата входящая в состав промышленно выпускаемого вычислительного модуля ВМ - 03 (см. http://uav-siberia.com/catalog/product/vm-03/). Указанная плата оснащена датчиком 24 ее температуры. Плата 5 спутникового модема оснащена датчиком 25 ее температуры. Устройство управления питанием размещено на плате 6 и оснащено датчиком 26 температуры платы 6 устройства управления питанием.As a board 7 of the computing module can be used, for example, the board included in the commercially available computing module VM - 03 (see http://uav-siberia.com/catalog/product/vm-03/). The specified board is equipped with a sensor 24 of its temperature. The satellite modem board 5 is equipped with a temperature sensor 25. The power control device is located on the board 6 and is equipped with a temperature sensor 26 of the board 6 of the power control device.

В качестве датчиков температуры плат 5, 6 и 7 могут быть использованы, в частности, устанавливаемые методом пайки непосредственно на этих платах термисторы, например, типа NCP18WB473F10RB, см. публикацию https://www.murata.com/en-us/api/pdfdownloadapi?cate=&partno=NCP18WB473F10RB.Temperature sensors of boards 5, 6 and 7 can be used, in particular, thermistors installed by soldering directly on these boards, for example, of the type NCP18WB473F10RB, see publication https://www.murata.com/en-us/api/ pdfdownloadapi? cate = & partno = NCP18WB473F10RB.

Датчики температуры 24, 25, 26 (как показано на фиг. 6) подключены к первым входам операционных усилителей 40.Temperature sensors 24, 25, 26 (as shown in Fig. 6) are connected to the first inputs of the operational amplifiers 40.

В качестве операционных усилителей 40 могут быть использованы, например, операционные усилители типа TLE2024BMDW, см. публикацию https://ru.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/LE2024BMDW?qs=sGAEpiMZZMvtNjJOt4UgLRcOdEb8Mg41c6q8rSr8yT0%3D.As operational amplifiers 40, for example, operational amplifiers of the TLE2024BMDW type can be used, see the publication https://ru.mouser.com/ProductDetail/Texas-Instruments/LE2024BMDW?qs=sGAEpiMZZMvtNjJOt4UgLRcOdEb8Mg41rc8.

Операционные усилители 40 своими вторыми входами подключены к микроконтроллеру 39. Они также подключены ко второму входу/выходу импульсного преобразователя 38, ко второму входу/выходу импульсного преобразователя с гальванической развязкой 36, а так же к биполярным транзисторам 41 и ко второму входу/выходу импульсного преобразователя 37.The operational amplifiers 40 are connected with their second inputs to the microcontroller 39. They are also connected to the second input / output of the pulse converter 38, to the second input / output of the pulse converter with galvanic isolation 36, as well as to bipolar transistors 41 and to the second input / output of the pulse converter 37.

В качестве микроконтроллера 39 может быть использован, в частности, устанавливаемый методом пайки непосредственно на плате микроконтроллер, например, типа ATMEGA328P-MU, см. публикацию https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328P.As the microcontroller 39 can be used, in particular, a microcontroller installed by soldering directly on the board, for example, of the ATMEGA328P-MU type, see publication https://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega328P.

В качестве импульсного преобразователя с гальванической развязкой 36 может быть использован, в частности, устанавливаемый методом пайки непосредственно на плате преобразователь, например, типа TEN20-2422WTN, см. публикацию https://www.tracopower.com/products/browse-by-category/find/ten-20win/3/.As a pulse converter with galvanic isolation 36 can be used, in particular, a converter installed by soldering directly on the board, for example, type TEN20-2422WTN, see the publication https://www.tracopower.com/products/browse-by-category / find / ten-20win / 3 /.

В качестве импульсного преобразователя 37 может быть использован, в частности, устанавливаемый методом пайки непосредственно на плате преобразователь, например, типа МАХ17503АТР, см. публикацию https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX17503.html.As a pulse converter 37 can be used, in particular, a converter installed by soldering directly on the board, for example, of the MAX17503ATP type, see publication https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX17503. html.

В качестве импульсного преобразователя 38 может быть использован, в частности, устанавливаемый методом пайки непосредственно на плате преобразователь, например, типа, МАХ17504АТР см. публикацию https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX17504.html.As a pulse converter 38 can be used, in particular, a converter installed by soldering directly on the board, for example, of the type MAX17504ATP see publication https://www.maximintegrated.com/en/products/power/switching-regulators/MAX17504. html.

В качестве биполярных транзисторов 41 могут быть использованы, в частности, устанавливаемые методом пайки непосредственно на плате 6 транзисторы, например, типа, PHPT60410NY см. публикацию https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/PHPT60410NY.pdf.As bipolar transistors 41 can be used, in particular, soldered directly on the board 6 transistors, for example, of the type PHPT60410NY see the publication https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/PHPT60410NY.pdf.

Разъем питания POWER 46, установленный на втором корпусе 14, подключен по шине «Питание» (фиг. 6) к первым входам/выходам импульсных преобразователей 36, 37 и 38. Выход импульсного преобразователя с гальванической развязкой 36 по шине «Питание U1» подключен к входам питания платы спутникового модема 5 и платы вычислительного модуля 7. Выход импульсного преобразователя 38 по шине «Питание U2» подключен к электрическим вентиляторам 23. Биполярные транзисторы 41 подключены по шине «Питание U3» к нагревателям 10, 11, 12, 13.The power connector POWER 46, installed on the second housing 14, is connected via the "Power" bus (Fig. 6) to the first inputs / outputs of the pulse converters 36, 37 and 38. The output of the pulse converter with galvanic isolation 36 via the "Power U1" bus is connected to the power inputs of the satellite modem board 5 and the computational module board 7. The output of the pulse converter 38 via the Power U2 bus is connected to the electric fans 23. The bipolar transistors 41 are connected via the Power U3 bus to the heaters 10, 11, 12, 13.

Далее по тексту термин «разъем» (снабженный цифровым и/или буквенным обозначением) используется для обозначения механической детали, обеспечивающей возможность электрического соединения с одноименным входом/выходом спутникового модема 5, «портом» вычислительного модуля 7 или служащей для подачи питания на платы и элементы беспроводного модема.Further in the text, the term "connector" (provided with a digital and / or letter designation) is used to denote a mechanical part that provides the possibility of electrical connection to the same input / output of the satellite modem 5, the "port" of the computing module 7 or serves to supply power to the boards and elements wireless modem.

Первый и второй входы/выходы спутникового модема 5 подключены, соответственно, к первому 28 (Eth1) и второму 29 (Eth2) Ethernet-разъемам беспроводного модема, установленным на его втором корпусе 14.The first and second inputs / outputs of the satellite modem 5 are connected, respectively, to the first 28 (Eth1) and second 29 (Eth2) Ethernet connectors of the wireless modem installed on its second housing 14.

Высокочастотный выход спутникового модема 5 подключен к высокочастотному разъему 31 (выход Тх), установленному на втором корпусе 14 беспроводного модема.The high-frequency output of the satellite modem 5 is connected to the high-frequency connector 31 (Tx output) installed on the second housing 14 of the wireless modem.

Высокочастотный вход спутникового модема 5 подключен к высокочастотному разъему 30 (вход Rx), установленному на втором корпусе 14 беспроводного модема.The high-frequency input of the satellite modem 5 is connected to the high-frequency connector 30 (Rx input) installed on the second housing 14 of the wireless modem.

Первый вход/выход вычислительного модуля 7 подключен к третьему Ethernet-разъему 32 (Eth3), также установленному на втором корпусе 14 беспроводного модема.The first input / output of the computing module 7 is connected to the third Ethernet connector 32 (Eth3), also installed on the second housing 14 of the wireless modem.

Описанное расположение плат в беспроводном модеме минимизирует длину монтажных проводов между платами и, таким образом, повышает устойчивость беспроводного модема к внешнему электромагнитному излучению и, одновременно, снижает уровень собственного электромагнитного излучения беспроводного модема.The described arrangement of the boards in the wireless modem minimizes the length of the wiring between the boards and, thus, increases the immunity of the wireless modem to external electromagnetic radiation and, at the same time, reduces the level of inherent electromagnetic radiation of the wireless modem.

Для обеспечения минимальных значений переходного контактного сопротивления между конструктивными элементами беспроводного модема и достижения, тем самым, требуемой его устойчивости к внешнему электромагнитному излучению с одновременным снижением уровня собственного электромагнитного излучения конструктивные элементы (фиг. 4): основание 2 и второй корпус 14 - посредством винтов 33, второй корпус 14 и корпус-радиатор 19 - посредством винтов 34, крышка корпуса-радиатора 18 и корпус-радиатор 19 - посредством винтов 35, первая крышка 3 и пластина 8 - посредством винтов 49, основание 2 и вторая крышка 4 - посредством винтов 42, а также основание 2 и пластина 8 - посредством винтов 50, жестко стянуты друг с другом. Одновременно, этой мерой достигается устойчивость беспроводного модема к механическим ударам, вибрации, ускорениям.To ensure the minimum values of the contact resistance between the structural elements of the wireless modem and thereby achieve the required resistance to external electromagnetic radiation while reducing the level of its own electromagnetic radiation, structural elements (Fig. 4): base 2 and the second housing 14 - by means of screws 33 , the second case 14 and the radiator case 19 - by means of screws 34, the cover of the radiator case 18 and the radiator case 19 - by means of screws 35, the first cover 3 and plate 8 - by means of screws 49, base 2 and the second cover 4 - by means of screws 42 , as well as base 2 and plate 8 - by means of screws 50, are rigidly tightened to each other. At the same time, this measure achieves the resistance of the wireless modem to mechanical shock, vibration, acceleration.

На фиг. 3 винты 33 условно показаны установленными в опоры 43 выступов 16 второго корпуса 14.FIG. 3, the screws 33 are schematically shown installed in the supports 43 of the protrusions 16 of the second housing 14.

Усиление указанного эффекта в предложенном беспроводном модеме достигается тем, что шины 44 нулевого потенциала на платах 5, 6 и 7 выведены на контактные площадки (не показаны), имеющие электрический контакт с электропроводящими стойками 45, на которые устанавливаются платы (фиг. 2). Электропроводящие стойки 45 могут быть выполнены за одно целое с основанием 2 и первой крышкой 3, например, методом литья. Эти стойки могут быть также запрессованы в перечисленные элементы конструкции беспроводного модема с обеспечением электрического контакта с этими элементами.The enhancement of this effect in the proposed wireless modem is achieved by the fact that the zero potential buses 44 on the boards 5, 6 and 7 are brought out to the contact pads (not shown) having electrical contact with the electrically conductive racks 45 on which the boards are installed (Fig. 2). The electrically conductive struts 45 can be made in one piece with the base 2 and the first cover 3, for example, by casting. These racks can also be pressed into the listed structural elements of the wireless modem to provide electrical contact with these elements.

С этой же целью первая 3 и вторая 4 крышки, основание 2, пластина 8, второй корпус 14, корпус-радиатор 19 и его крышка 18 выполнены, предпочтительно, из деформируемого алюминиевого сплава (например, Д16) с никелевым покрытием и имеют электрический контакт со штырем заземления 27 беспроводного модема (фиг. 1).For the same purpose, the first 3 and second 4 covers, base 2, plate 8, second housing 14, radiator housing 19 and its cover 18 are preferably made of a deformable aluminum alloy (for example, D16) with a nickel coating and have electrical contact with the grounding pin 27 of the wireless modem (Fig. 1).

На втором корпусе 14 беспроводного модема также установлен разъем 46 POWER (фиг. 1, 6) питания всего устройства, а также световые индикаторы 48 (фиг 3), в качестве которых могут быть использованы, например, светодиоды.The second housing 14 of the wireless modem also has a POWER connector 46 (Fig. 1, 6) for powering the entire device, as well as light indicators 48 (Fig. 3), which can be, for example, LEDs.

Беспроводной модем, собранный из описанных деталей и узлов, устанавливается, например, в авиационной бортовой станции спутниковой связи с использованием винтов (на показаны) и резьбовых отверстий 47, предназначенных для крепления модема.A wireless modem, assembled from the described parts and assemblies, is installed, for example, in an aircraft on-board satellite communication station using screws (shown) and threaded holes 47 intended for fastening the modem.

Описанное конструктивное выполнение беспроводного модема, как устройства, в сочетании с примененными в нем схемными решениями, обеспечивает возможность его применения в качестве бортового авиационного модема за счет повышения устойчивости к внешним физическим воздействиям, в частности, к внешнему электромагнитному излучению, изменениям температуры, давления, влажности окружающей среды, механическим ударам, вибрации, ускорениям, а также за счет одновременного снижения уровня собственного электромагнитного излучения беспроводного модема.The described design of a wireless modem as a device, in combination with the circuit solutions used in it, makes it possible to use it as an onboard aviation modem by increasing its resistance to external physical influences, in particular, to external electromagnetic radiation, changes in temperature, pressure, humidity environment, mechanical shock, vibration, acceleration, as well as by simultaneously reducing the level of its own electromagnetic radiation of the wireless modem.

Описание работы беспроводного модемаDescription of the operation of the wireless modem

При работе в качестве бортового авиационного модема его включение обеспечивают путем подачи рабочего напряжение питания (например, номиналом 28 Вольт постоянного тока) на разъем 46 питания POWER. Указанное напряжение питания поступает на первые входы импульсных преобразователей 36, 37, 38 напряжения. Значения температур с датчика 24 температуры платы 7 вычислительного модуля, с датчика 25 температуры платы 5 спутникового модема, а также с датчика 26 температуры платы 6 передаются на операционные усилители 40, а далее на микроконтроллер 39. Последний вычисляет среднее арифметическое значение температур плат 5, 6 и 7.When operating as an onboard aircraft modem, it is enabled by supplying an operating supply voltage (eg, 28 Volts DC) to the POWER connector 46. The specified supply voltage is supplied to the first inputs of the voltage pulse converters 36, 37, 38. Temperature values from the temperature sensor 24 of the board 7 of the computing module, from the temperature sensor 25 of the board 5 of the satellite modem, as well as from the temperature sensor 26 of the board 6 are transmitted to the operational amplifiers 40, and then to the microcontroller 39. The latter calculates the arithmetic mean of the temperatures of the boards 5, 6 and 7.

В зависимости от полученного среднего арифметического значения температур плат 5, 6 и 7 микроконтроллер 39 управляет подачей напряжений на плату спутникового модема 5, плату вычислительного модуля 7, вентиляторы 23 и электронагреватели 10, 11, 12, 13.Depending on the obtained arithmetic mean value of the temperatures of the boards 5, 6 and 7, the microcontroller 39 controls the supply of voltages to the satellite modem board 5, the computing module board 7, fans 23 and electric heaters 10, 11, 12, 13.

Управление подачей напряжения питания U1 на платы 5 и 7 происходит путем подачи сигнала от микроконтроллера 39 через операционные усилители 40 на импульсный преобразователь напряжения 36.Controlling the supply of supply voltage U1 to boards 5 and 7 occurs by supplying a signal from microcontroller 39 through operational amplifiers 40 to a switching voltage converter 36.

Управление подачей напряжения U2 на вентиляторы 23 происходит путем подачи сигнала от микроконтроллера 39 через операционные усилители 40 на импульсный преобразователь напряжения 38.The supply of voltage U2 to the fans 23 is controlled by supplying a signal from the microcontroller 39 through the operational amplifiers 40 to the pulse voltage converter 38.

Напряжение от импульсного преобразователя 37 поступает на операционные усилители 40, микроконтроллер 39 и биполярные транзисторы 41, которые служат в качестве ключей для подачи напряжения на нагреватели 10, 11, 12,13. При подаче сигнала от микроконтроллера 39 на биполярные транзисторы 41, последние подают напряжение питания U3 на нагреватели 10, 11, 12, 13.The voltage from the pulse converter 37 is supplied to the operational amplifiers 40, the microcontroller 39 and the bipolar transistors 41, which serve as switches for supplying voltage to the heaters 10, 11, 12, 13. When a signal from the microcontroller 39 is applied to the bipolar transistors 41, the latter supply the supply voltage U3 to the heaters 10, 11, 12, 13.

Нагреватели 10, 11, 12, 13 и вентиляторы 23 являются исполнительными элементами.Heaters 10, 11, 12, 13 and fans 23 are actuators.

Логика включения/выключения исполнительных элементов беспроводного модема, а также включения/выключения питания U1 плат 5 и 7 в зависимости от среднего арифметического значений температур плат 5, 6 и 7 приведена в таблице 1.The logic of turning on / off the executive elements of the wireless modem, as well as turning on / off the power supply U1 of boards 5 and 7, depending on the arithmetic mean values of the temperatures of boards 5, 6 and 7, is shown in Table 1.

Поскольку электронагреватели 10, 11, 12 и 13 расположены непосредственно между основанием 2 и пластиной 8, нагрев плат 5, 6 и 7 происходит путем передачи к ним тепла от основания 2 и пластины 8.Since the electric heaters 10, 11, 12 and 13 are located directly between the base 2 and the plate 8, the heating of the boards 5, 6 and 7 occurs by transferring heat to them from the base 2 and the plate 8.

Вентиляторы 23 являются побудителями движения воздуха в корпусе-радиаторе 19 и обеспечивают приточно-вытяжную вентиляцию его внутренней полости через отверстия 22, увеличивающую теплоотдачу с теплорассеивающих элементов 17.The fans 23 are the inducers of air movement in the radiator housing 19 and provide supply and exhaust ventilation of its inner cavity through the holes 22, which increases the heat transfer from the heat dissipating elements 17.

Выполнение перечисленных в таблице 1 действий обеспечивает соответствие беспроводного модема Квалификационным требованиям KT-160D, обеспечивая, тем самым, возможность его применения в качестве бортового авиационного модема за счет повышения устойчивости к внешним физическим воздействиям, в частности, к изменениям температуры окружающей среды, а также давления и влажности окружающей среды, непосредственно влияющих на температурный режим беспроводного модема, как электронного устройства.Performing the steps listed in Table 1 ensures that the wireless modem meets the KT-160D Qualification Requirements, thereby ensuring its use as an onboard aviation modem by increasing its resistance to external physical influences, in particular, to changes in ambient temperature and pressure and ambient humidity, directly affecting the temperature regime of the wireless modem as an electronic device.

При наличии напряжения питания на плате 7 вычислительного модуля и плате 5 спутникового модема беспроводной модем осуществляет свою работу.In the presence of supply voltage on the board 7 of the computing module and the board 5 of the satellite modem, the wireless modem performs its work.

На размещенный на плате 7 вычислительный модуль установлено программное обеспечение (далее, ПО), например, зарегистрированное в РФ программное обеспечение «SatUnion» (по свидетельству о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015613858). Вычислительный модуль получая информацию о координатах от бортовой инерциальной системы летательного аппарата (ЛА) с внешнего разъема 29 автоматически (с использованием указанного ПО) просчитывает доступность всех спутников текущего профиля и при недоступности текущего спутника (имеющего, например, отрицательные или нулевые значения элевации), либо по причине пропадания канала связи, подает в систему управления приемо-передающей антенны (антенна и ее система управления - антенная система - не показаны) запрос о переориентации на следующий из доступных спутников с указанием его номера.The computing module located on the board 7 is equipped with software (hereinafter referred to as software), for example, the software “SatUnion” registered in the Russian Federation (according to the certificate of state registration of the computer program No. 2015613858). The computing module, receiving information about the coordinates from the onboard inertial system of the aircraft (AC) from the external connector 29, automatically (using the specified software) calculates the availability of all satellites of the current profile and if the current satellite is unavailable (having, for example, negative or zero elevation values), or due to the loss of the communication channel, submits to the control system of the transmitting and receiving antenna (antenna and its control system - antenna system - not shown) a request for reorientation to the next of the available satellites indicating its number.

По интерфейсу RS-232 между четвертым портом вычислительного модуля 7 и вторым входом спутникового модема 5 производится изменение настроек спутникового модема 5, необходимых для в нового выбранного спутника.Via the RS-232 interface between the fourth port of the computing module 7 and the second input of the satellite modem 5, the settings of the satellite modem 5 are changed, which are required for the newly selected satellite.

Плата 5 спутникового модема принимает и передает трафик на стабильной скорости. Во время работы через высокочастотный разъем 30 (вход Rx) плата спутникового модема 5 получает высокочастотный сигнал от антенной системы и далее его модулирует в цифровой сигнал, который посредством разъемов 28 и 29 выводится на устройства пользователя (не показаны). Также через разъемы 28 и 29 спутниковый модем 5 получает цифровой трафик, далее модулирует его в высокочастотный сигнал и через высокочастотный разъем 31 (выход Тх) отправляет его на усилитель мощности системы управления приемо-передающей антенны. В зависимости от полученных координат от бортовой инерциальной системы навигации ЛА (не показана) вычислительный модуль 7 автоматически управляет настройками платы 5 спутникового модема через связывающий их интерфейс RS-232. Управление антенной системой происходит через разъем 32.The satellite modem card 5 receives and transmits traffic at a stable speed. During operation, through the high-frequency connector 30 (Rx input), the satellite modem card 5 receives a high-frequency signal from the antenna system and then modulates it into a digital signal, which is output to user devices (not shown) through connectors 28 and 29. Also, through connectors 28 and 29, the satellite modem 5 receives digital traffic, then modulates it into a high-frequency signal and through the high-frequency connector 31 (Tx output) sends it to the power amplifier of the control system of the receiving-transmitting antenna. Depending on the coordinates obtained from the onboard inertial navigation system of the aircraft (not shown), the computing module 7 automatically controls the settings of the satellite modem board 5 through the RS-232 interface connecting them. The antenna system is controlled via connector 32.

Claims

1. A wireless modem containing a modem card, a power management device and a computing module installed in the first housing formed by the base, as well as the first and second covers, light indicators and a second housing containing the first housing, characterized in that the modem board uses a satellite modem board, in the first case between the base and the computational module board and the power control board, which are planarly placed relative to each other, a plate with resistive electric heaters fixed in its slots is installed, the satellite modem board is placed between the second cover and the base, which is heat-conducting is in thermal contact with the satellite modem board, the plate and a half-open second casing, on which a radiator casing equipped with heat dissipating elements is installed on its open side, ensuring its electrical contact with the second casing.

2. A wireless modem according to claim 1, characterized in that the radiator case is equipped with a cover, and through ventilation holes are made in the opposite side walls of the radiator case, which are equipped with electric fans connected to the output of the power control device board.

3. A wireless modem according to claim 1, characterized in that the heat dissipating elements of the radiator housing are made in the form of a finned radiator.

4. Wireless modem according to claim. 1, characterized in that the first and second covers, plate, base, second housing and radiator housing are made of a deformable aluminum alloy with a nickel coating.

5. The wireless modem according to claim 1, characterized in that a groove is made in the end part of the side walls of the second housing along its perimeter, in which an elastic conductive gasket is installed.

6. A wireless modem according to claim 5, wherein the elastic conductive pad is made of an electrically conductive silicone elastomer.