短波通信系统中滤波器的结构设计

摘要：滤波器在短波通信领域的使用非常广泛，大功率短波通信系统中的滤波器内含多个滤波单元，需要用结构的形式来实现线路的连接，且体积大、重量重。结构设计是滤波器功能实现的关键，好的结构设计对实现滤波器的功能起到至关重要的作用。本文介绍一种应用于短波通信领域，大功率通信系统中滤波器的结构设计方法，通过一种新颖的结构形式，使得这种滤波器结构新颖、装配便捷，调试维修方便。

关键词： 滤波器;滤波单元;电感线圈;片状电容

一、引言

随着短波通信技术的不断发展，短波通信系统的应用越来越广泛。滤波器是短波通信系统中的重要组成部分之一，它的性能指标直接影响到短波通信系统的性能。某大功率短波通信系统中的滤波器，内含多个滤波单元，每个滤波单元上又有多个外径达105mm的电感线圈和多个片装电容，造成滤波器抽屉体积大，外形尺寸为宽×高×深（mm）：609.6mm×354.8mm×800mm、重量重（50±5kg），装配、调试、维修时极为不便。本设计正是要解决这一问题，设计一种新颖的结构型式，使内含多个滤波单元，体积大、重量重的大功率滤波器在装配、调试、维修时更加便捷，化繁为简，性能可靠，同时能达到国军标振动、冲击等试验要求。

二、单个滤波单元的结构型式

单个滤波单元主要由一个带螺套的底板、两个垫板、六个绝缘垫块、六个散热块、六个弯角件、五个电感线圈、五个板条、十二个谐振回路中用的片状电容、十个和电感线圈并联的片状电容等组成。如图1所示。

（一）带螺套的底板的设计要点

带螺套的底板中的底板用铝合金板6061-T6做成，这种材料耐蚀性好，焊接性能优良，冷加工性较好，并具有中等强度，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A，生成可导电的最佳防腐蚀铬酸盐转换膜。底板长469mm，宽160mm，厚3mm，中间开有五个78mm×63mm的通孔，起减重作用。

带螺套的底板上有2个直径为5mm的定位孔，装配时，定位孔和抽屉架内部的上、下底板上的导钉配合，起导向作用，便于滤波单元的定位。带螺套的底板上还有6个松不脱面板螺丝PF11-M4-2，用来将滤波单元固定在抽屉架内的底板上。

（二） 垫板的设计要点

两个垫板的结构和尺寸完全相同，长度和带螺套的底板长度相同，各通过5个不锈钢螺钉固定在带螺套的底板上，分布在绝缘垫块的两侧。两个垫板均用钢板20做成，这种材料韧性好，表面电镀Ep· Cu25，可焊性好，谐振回路中用的片状电容的一端焊在垫板上。

（三）绝缘垫块的设计要点

六个绝缘垫块的尺寸和结构完全相同，均采用纯环氧层压玻璃布板做成，这种材料机械强度高，韧性较好，电绝缘性良好，防水、防潮、防霉。通过不锈钢螺钉，将六个绝缘垫块分别固定在带螺套的底板上，六个绝缘垫块的高度均为35mm，绝缘垫块的高度决定了电感线圈离带螺套的底板的距离，保证电感线圈能承受高压。

（四）散热块的设计要点

大功率短波通信系统中，片装电容和电感线圈承受的温度非常高，故将安装电感线圈和片状电容的连接片设计成散热块的型式。散热块固定在绝缘垫块上，谐振回路中用的片状电容的另一端焊在散热块的侧面，和电感线圈并联的片状电容的两端分别焊在对应的散热块的侧面。

六个散热块结构和尺寸完全相同，均用铜块T2做成，这种材料导电导热性能优良、延展性好，耐腐蚀，可将片状电容上的热量快速地带走，表面镀银Ep·Ag7，再涂SP-2002S电接触保护剂，经过电镀工艺处理后的散热块具有良好的导电性、导热性、抗氧化性和可焊性，保护剂可以提高散热块镀银层的表面抗氧化性能，防止早期变色。

（五）弯角件的设计要点

六个弯角件的尺寸和结构完全相同，结构呈“L”形，均用钢板20做成，表面电镀Ep·Cu25。弯角件放置在散热块上，用不锈钢螺钉，穿过散热块，将弯角件的水平面紧固在绝缘垫块上。

（六）电感线圈的设计要点

五个电感线圈的宽度为9mm，厚度为1.6mm，外径达到105mm，因为电感值不同，五个电感线圈的圈数不同。均采用铜带T2绕制而成，表面镀银Ep·Ag7，再涂SP-2002S电接触保护剂。用不锈钢螺钉将五个电感线圈的两端分别固定在对应的弯角件的垂直面上，当指标调试好后，再用高温焊锡丝将五个电感线圈的两端分别和对应的弯角件焊接在一起。如图1所示。

電感线圈只靠两端固定，不能满足国军标振动、冲击等试验要求，因此分别在五个电感线圈下端分别放置五个板条，待指标调试好后，用AK04-2高温高强度修补胶将五个电感线圈和相对应的板条胶牢。板条既确保了电感线圈的间距，保证需要的电感量，又提高了电感线圈的抗振性。

（七）板条的设计要点

五个板条的结构和尺寸完成相同，均采用纯环氧层压玻璃布板做成。板条的一侧开槽，槽的宽度为1.8mm，槽的深度为3mm，槽与槽之间的间距为4.6mm，槽用于和电感线圈相配合，卡住电感线圈。

三、滤波器的结构型式

滤波器的内部结构型式和外部结构型式如图2所示。滤波器主要是由抽屉架、五个滤波单元、十个继电器组件等组成。抽屉架主要由前面板、后面板、左侧板、右侧板、上盖板、下盖板、上底板、下底板等组成，如图3所示。

两个滤波单元及四个继电器组件固定在上底板上，三个滤波单元及六个继电器组件固定在下底板上，每个滤波单元的两端各放置一个继电器组件，五个滤波单元和十个继电器组件之间用连接片进行连接，每个连接片根据空间位置设计，造型各异。

上、下底板采用背靠背的结构型式，如图2内部结构型式所示，这样每个滤波单元都可以独立取出，方便调试，维修。

（一）前面板的设计要点

前面板用铝合金板6061-T6做成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A。前面板上有6个面板螺钉，用于将滤波器安装在机架上，4个直径为5.5mm的孔，用来安装两只把手。前面板上开有通风孔，和装在后面板上的风机，形成前进风，后出风的通风通道，如图3所示。

（二）后面板的设计要点

后面板用铝合金板6061-T6做成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A。后面板上有4个M4的螺纹孔，用来安装插座安装盒，有一个72mm×52mm的长方形孔，用来让连接片穿过，连接片的两端分别连接插座和继电器组件。后面板上还有4组安装风机的螺纹孔，用来安装四只风机，如图3所示。

（三）插座安装盒的设计要点

后面板上装有四只风机，无空间放置插座，故设计出插座安装盒，将插座固定在插座安装盒上，抬高了插座的安装高度，使四只风机和插座错层安装，便于用扳手对插座进行操作，如图4所示。

插座安装盒用铝板LF5-M折弯而成，这种材料耐蚀性良好，可切削性好，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A，接缝烧焊，保证不漏风，修平外焊疤。插座安装盒上有4个直径为8mm的孔，用来安装插座。有4个直径为4.5mm的孔，用来将安装盒固定在后面板上。

（四）左、右侧板的设计要点

左、右侧板均用厚度为2.5mm的铝板LF5-M折弯而成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A，如图3所示。

左、右侧板都分别铆装12个螺套，用于和上面板、下面板固定安装。分别有8个直径为3.5mm的孔，用于安装内置把手。分别有7个直径为4.5mm的孔，用来安装上底板，分别有7个直径为4.5mm的孔，用来安装下底板，分别有5个直径为4.5mm的孔，用于和前面板固定安装，分别有5个直径为4.5mm的孔，用于和后面板固定安装。

（五） 内置把手的设计要点

整个抽屉重达50kg左右，一个人不易搬动，因而设计了把手组件，把手组件包含内置把手和把手罩，先用4个M3 的不锈钢螺钉将内置把手和把手罩固定在一起，在抽屉架中的左侧板、右侧板上分别开有两个长方形孔，再用4个M3的不锈钢螺钉将把手组件固定在长方形孔周，这样便于两个人一起搬动，把手罩罩在内置把手上，实现抽屉内外隔离，如图5所示。

（六）上、下底板的设计要点

上、下底板均用厚度为8mm的铝合金板6061-T6做成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A，如图3所示。上底板上有6个130mm×139mm的长方形孔，下底板上有9个130mm×139mm的长方形孔，起减重作用。上底板上装有4个导钉，下底板上装有6个导钉，便于滤波单元的装入。

（七）上、下盖板的设计要点

上、下盖板均用铝板LF5-M折弯而成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A。上、下盖板均各有20个直径为4.5mm的孔，用来分别和前面板、后面板、左侧板、右侧板固定在一起。下盖板上有5条521mm×14mm的筋，起到增加下盖板强度的作用。

（八）防尘通风网的设计要点

为了满足抽屉内部的防尘要求，设计出防尘通风网，防尘通风网由三层网、围框等组成。网1用不锈钢丝网（20目）做成，丝网成“+”排列;网2用不锈钢丝网（20目）做成，丝网成“×”排列;网3用拉制金属网衬垫48-00476做成，这种材料可以起到电磁屏蔽作用。围框用铝合金板LF21-Y2做成，这种材料强度不高，可塑性好，耐蚀性好。三层网叠在一起，放置在围框中，如图4所示。

前面板的背面，装有卡槽，装配時，沿着前面板上卡槽的导向，将防尘通风网插入前面板的背面，通风网的围框折弯90度，搁在前面板的横梁上，安装下盖板时将其压紧。

（九）继电器组件的设计要点

继电器组件主要由真空继电器、继电器盒、继电器盖等组成。

真空继电器装在继电器盒上，继电器的线圈部位位于盒内，再盖上继电器盖，防止电磁干扰。

继电器盒用铝合金板6061-T6做成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A。继电器盖用铝板LF5-M做成，表面化学氧化处理Ct·Ocd1A。

四、结束语

综上所述，这种结构型式适用于内含多个滤波单元，体积大、重量重的滤波器抽屉，结构新颖实用，装配方便，调试、维修便捷，同时能达到国军标振动、冲击的要求，可广泛使用于短波大功率通信系统中。

作者单位：智颖    中电防务科技有限公司

参  考  文  献

[1]邱成悌，赵惇殳，蒋全兴.电子设备结构设计原理[M].东南大学出版社，2005.

[2]王健石，胡克全，吴传志.电子设备结构设计手册[M].电子工业出版社，1993.

[3]朱森第，方向威，吴民大，等.机械工程材料性能数据手册[M].机械工业出版社，1995.