基于IMA架构数字化航电互联系统的制作方法

基于ima架构数字化航电互联系统
技术领域
1.本实用新型属于通信系统技术领域，具体涉及基于ima架构数字化航电互联系统。


背景技术：

2.目前，军用标准总线形式及结构可分为sem-e标准模块、asaac标准模块和v不a标准模块等，一般依托于封闭或半封闭机箱安装。电气互连系统主要包括供配电系统、电源转换、数据交互、总线互连、物理寻址和对外转接等系统功能。各系统功能具体如下：
3.供配电系统：通过外部线缆经航插至机箱内部进行电源分配；
4.电源转换：机箱内部电源模块将航插电源转换为各板卡供电电源；
5.数据交互：各板卡内部串口、时钟、网络等信号之间的数据互连；
6.总线互连：各板卡通过lvds、srio、gth、can等总线形式进行通信；
7.物理寻址：主控交换板卡通过ipmb等总线对各板卡进行物理寻址；
8.对外转接：机箱内部各板卡通过对外航插与外部设备数据通信及调试。
9.现有的机箱一般采用标准连接器通过母板实现槽位之间的信号互连，内部转接采用线缆连接至对外航插，导致机箱内部线缆数量、种类繁多、内部空间占有率高、可靠性降低等缺点。同时，对外转接连接器数量众多且体积较大，在有限空间内插拔方式不易操作。


技术实现要素：

10.为解决上述技术问题，本实用新型提供基于ima架构数字化航电互联系统。
11.本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的基于ima架构数字化航电互联系统，包括机架，机架内设置多个用于插装板卡的槽位，机架后端设置母板组件，母板组件上设置与槽位一一对应的连接器，板卡插装在机架上后与母板组件上的连接器插接；机架后端还设置转接刚柔板，转接刚柔板上包括柔性区域、通过柔性区域连接的两个刚性区域，两个刚性区域分别设置与外部设备连接的对外航插、与母板组件连接的板间转接连接器。
12.进一步的，所述转接刚柔板的刚性区域材质选用fr4或者tu872slk、柔性区域材质选用聚酰亚胺。
13.进一步的，所述对外航插为高密度微圆形连接器。
14.进一步的，所述母板组件上的连接器为lrm连接器，对应的，板卡为lrm板卡。
15.进一步的，所述母板组件上设置与lrm连接器一一对应的自恢复保险丝器件。
16.进一步的，所述母板组件上设置与板间转接连接器连接的对外转接连接器。
17.进一步的，所述母板组件上的连接器为圆形盲插连接器。
18.进一步的，所述机架底部设置风扇模块，风扇模块包括智能风扇调速板、供电板、调速风扇、风扇结构件，风扇模块通过风扇结构件固定在机架底部。
19.进一步的，所述机架后端设置与机架内用电器件连接的断路器、滤波器。
20.进一步的，所述机架内各板卡通过总线进行通信，并且该系统的板卡与其他相同
系统中的板卡通过总线进行通信。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：
22.1、ima架构航电互连电气系统采用“母板+转接刚柔板”架构进行传输，实现信号传输无缆化和模块化设计，减少内部空间和重量，提高信号传输的可靠性和可维修性。
23.2、ima架构航电互连电气系统可扩展集成光、电、射频等信号，实现千兆以太网交换模块、万兆以太网交换模块、管理模块、数据存储模块等多类型、高速率信号传输。
24.3、ima架构航电互连电气系统可以实现多台机架并联扩展使用，扩大信号传输的存储量和吞吐量。
25.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例的分解示意图；
27.图2为图1中fpc转接刚柔板示意图；
28.图3为本实用新型采用矩形连接器的母板组件；
29.图4为本实用新型采用圆形盲插连接器的母板组件；
30.图5为本实用新型采用总线形式连接的示意图。
31.【附图标记】
32.1-机架，101-支座，102-锁紧器，2-板卡，3-母板组件，301-pcb板，302-lrm连接器，4-后盖，5-转接刚柔板，501-刚性区域，502-柔性区域，503一对外航插，504-板间转接连接器，6-断路器，7-滤波器，8一风扇模块。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.本实用新型基于ima架构数字化航电互联系统的实施例，如图1至图5所示，包括机架1、板卡2、母板组件3、后盖4、转接刚柔板5、断路器6、滤波器组件7、风扇模块8。
35.机架1为内部设置空腔的框架结构，其前端开口，用于向机架内插装板卡2，后端设置母板组件3、后盖4、转接刚柔板5、断路器6、滤波器组件7，底部设置风扇模块8。机架1整体通过支座101支撑在工作面上，机架1内设置多个用于插装板卡2的槽位，每个槽位底部设置供板卡2插入的轨道，机架1前端开口下方设置锁紧器102，待板卡2竖直插装在机架1内后，利用板卡2上的锁紧装置与机架1上的锁紧器配合，使板卡2牢固与机架1后端的母板组件插接固定。
36.由于该系统为综合化、模块化的航电系统，属于现场可快速更换模块的平台，为适应其需求性，该系统中与板卡连接的连接器需选用防水和电磁屏蔽的连接器，并且该连接器能够实现ima架构的高速信号传输，在本实施例中，连接器采用符合asaac标准速率为
12.5gbps的lrm系列电连接器(以下简称lrm连接器)，对应的，本实施例中的板卡1采用lrm板卡。在本实施例中，lrm连接器采用矩形连接器。当板卡1与机架1上的lrm连接器对插后可实现全屏蔽密封功能。
37.母板组件3包括pcb板301、lrm连接器302、自恢复保险丝器件、对外转接连接器。母板组件3固定在机架上，其上设置多个lrm连接器302，lrm连接器302与机架1内用于插装板卡2的槽位一一对应。其中，pcb板301用于支撑固定母板组件上的各个元器件，将板卡2插装在lrm连接器上后，pcb能够使各板卡的内部信号互连。根据各板卡互连总线类型及传输速率，pcb选择低介电常数的印制板材料，通过板内叠层、高速信号差分对内和对间等长、背钻、阻抗等设计，使整个互连链路可满足12.5gbps以上的传输速率。自恢复保险丝器件集成在pcb板301上，与机架上用于安装板卡的槽位一一对应，为各个板卡提供配电保护功能，由于自恢复保险丝器件在链路短路或者过流时会使自身电阻值增大，从而降低链路通过的大电流，在故障消除后，自恢复保险丝组件恢复正常，当某个板卡短路时，可以避免对其它板卡造成损坏。
38.母板组件3后侧设置转接刚柔板5，母板组件3通过转接刚柔板5与机架外部设备通信连接，转接刚柔板5用于母板组件3与机架外部设备之间的数据交换。母板组件3除了实现板卡2之间的信号互连以外，还可以通过刚柔转接板5将板卡2的信号转接至机架外部设备。转接刚柔板5为一种软硬结合的线路板，转接刚柔板5的刚性区域501材质选用pr4或者tu872slk等材质的印制板，柔性区域502材质选用聚酰亚胺等材质的软板，在本实施例中，转接刚柔板5包括两个刚性区域501、一个柔性区域502，两个刚性区域通过柔性区域连接。两个刚性区域分别设置对外航插503、板间转接连接器504。板间转接连接器504插接在母板组件3上的对外转接连接器上，对外航插503的接口穿出后盖4与机架外部设备连接。
39.转接刚柔板5的柔性区域502可按照机架结构的布局进行共形设计，可弯曲、扭转，实现三维组装，在三维空间内进行敷设和立体组装，实现元器件装配和导线连接的一体化。由于ima架构的机架具有体积小、重量轻及空间利用率高的特点，对机架内部器件的空间占比要求较高，采用柔性材料的多片印制板代替线缆组件，一方面可以提高内部空间利用率和降低重量，实现无缆化；另一方面减少对外信号的转接次数，提高传输信号的稳定性和可靠性。
40.考虑到ima架构机架的空间利用率和小型化，对外航插需具备体积小、安装方便、插拔快速、连接可靠的特点，因此，对外航插503选用f系列的高密度微圆形连接器，该连接器具有快速插拔、高密度、小体积等特点，且插合后具有自锁功能，适合于高密度安装场景以及相对狭小的空间安装场合。该连接器集成在fpc转接刚柔板上，采用后装形式设置在机架面板上，然后将刚柔转接板5上的板间转接连接器504与母板组件3上的对外转接连接器对插，一方面提高航电互连电气系统的可靠性及维修性；另一方面实现航电系统的模块化和无缆化。
41.风扇模块8包括智能风扇调速板、供电板、调速风扇、风扇结构件，风扇模块通过8风扇结构件固定在机架底部。在风扇模块8的作用下，从机架底部进风，通过lrm板卡的散热齿将热量带至机架外部，从而实现强迫风冷。
42.断路器6为机架内的各个用电设备提供短路和过流保护功能，与母板组件3上各槽位对应的自恢复保险丝器件联合设计，提高设备工作的安全性和保障性。滤波器7用于去除
信号传递中的杂波。断路器6、滤波器7、fpc刚柔转接板5、母板组件3的后侧罩盖有用于防护上述器件的后盖4。
43.该系统中安装的各个板卡可以集成光、电、射频等信号，板卡可以是千兆以太网交换模块、万兆以太网交换模块、管理模块、数据存储模块，电信号传输速率可达12.5gbps以上、光传输信号可达10gbps以上、射频传输频率可达40ghz。为保证各板卡之间的互换性和可扩展性，可采用总线形式进行通信并进行统一管控，可采用管理总线和时间总线对各个板卡进行统一管理，保证时序的准确性。也可以采用总线形式将多个该系统并联扩展使用，如图5所示。
44.为提高该系统的扩展性，矩形连接器可替换为圆形盲插连接器，该种连接器主要适用于内部互连关系较少的系统平台，同时该系统也可采用线缆进行信号传输，线缆通过圆形盲插连接器将各个设备连接起来，实现便携式通信。该系统的优点总结如下：
45.(1)ima架构航电互连电气系统既可以采用圆形盲插连接器实现盲插连接，也可以采用矩形连接器，实现ima架构航电互连系统连接的多元化。
46.(2)ima架构航电互连电气系统采用“母板+转接刚柔板”架构进行传输，实现信号传输无缆化和模块化设计，减少内部空间和重量，提高信号传输的可靠性和可维修性。
47.(3)ima架构航电互连电气系统采用“总断路器+各槽位的自恢复保险丝器件”装置，提高设备工作的稳定性、安全性和可靠性。
48.(4)ima架构航电互连电气系统可扩展集成光、电、射频等信号，实现千兆以太网交换模块、万兆以太网交换模块、管理模块、数据存储模块等多类型、高速率信号传输。
49.(5)ima架构航电互连电气系统可以实现多台机架并联扩展使用，扩大信号传输的存储量和吞吐量。
50.因此，本实用新型可用于解决现有军用封闭或半封闭机箱互连系统的以下问题：
51.(1)内部互连链路布线繁杂、整机重量较重；
52.(2)内部板卡功能种类较多，不具备互换性和可扩展性；
53.(3)内部母板上各槽位对应供电输入处缺少短路和过流保护功能，降低内部供电设备的安全性；
54.(4)内外部信号传输转接次数较多，易降低信号传输质量来节省机架内部空间；
55.(5)机架对外转接连接器数量较多且体积较大，空间利用率不高。
56.尽管已经展示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。