RU2192108C1

RU2192108C1 - Radio-electronic unit

Info

Publication number: RU2192108C1
Application number: RU2001113991A
Authority: RU
Inventors: В.И. Малашин; В.Н. Корулин; А.Н. Солдатенков; В.Н. Иванов; С.Б. Писарев; Б.В. Шебшаевич
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: radio-electronics; receiving and processing signals from satellite radio navigation systems. SUBSTANCE: radio-electronic unit has multilayer printed-circuit board whose external conducting layers carry printed-circuit tracks, contact pads, electrical and radio components, high-frequency connector for receiving antenna and low-frequency connector for peripheral devices, remaining printed-circuit tracks being disposed in its internal conducting layers. Electrical and radio components are assembled in regions of which first one accommodates electrical and radio components for reception and frequency conversion of signals and second region holds those designed for digital processing of signals. First region relates to first and second shielding ground planes provided in internal second and last but one conducting layers and second region, to third shielding ground plane and also to power plane. Power conductors of electrical and radio components in first region and power conductor interconnecting output lead of power switch and input lead of receiving-antenna power filter are concentrated in one internal conducting layer between internal second and last but one conducting layers, total number of internal conducting layers being minimum three. Mentioned power conductors of electrical and radio components are made in the form of printed-circuit tracks fanning out from branching node disposed within first region; it is essentially equipotential area. Vacant sections of this area are used as ground sections connected to first and second shielding ground planes. Center of branching node is connected to output lead of first power filter whose input lead is connected through separate printed-circuit track to output lead of second power filter; connected to the latter is also power plane related to second region. Electrical and radio components of different types disposed on multilayer printed-circuit board as well as receiving antenna are supplied with power from common external power source. EFFECT: eliminating stray pick-ups and induced noise on printed-circuit board where electrical and radio components are compactly disposed. 5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании блоков радиоэлектронной аппаратуры, в частности радиоэлектронных блоков, предназначенных для приема и обработки сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС). The invention relates to electronics and can be used in the construction of blocks of electronic equipment, in particular radio electronic blocks, designed to receive and process signals from satellite radio navigation systems (SRNS).

Особенностью конструирования радиоэлектронных блоков, осуществляющих прием и обработку сигналов СРНС, является необходимость использования в них разнотипных функциональных элементов и узлов - различных аналоговых СВЧ и ВЧ устройств, реализующих процессы приема и частотного преобразования входных СВЧ сигналов, а также различных цифровых устройств - корреляторов, процессоров, преобразователей интерфейса, работающих на существенно более низких частотах и реализующих операции цифровой обработки сигналов, включая операции корреляционного поиска, слежения и формирования выходных сигналов, несущих навигационную информацию, необходимую потребителю [1, с.112, рис.47; с. 126, рис.64]. A feature of the design of radio-electronic units that receive and process SRNS signals is the need to use different types of functional elements and nodes — various analog microwave and RF devices that implement the processes of receiving and frequency conversion of input microwave signals, as well as various digital devices — correlators, processors, interface converters operating at significantly lower frequencies and implementing digital signal processing operations, including correlation operations oh search, tracking and formation of output signals that carry navigation information necessary for the consumer [1, p.112, Fig. 47; from. 126, Fig. 64].

Поскольку конструкция радиоэлектронного блока, осуществляющего прием, частотное преобразование и цифровую обработку входных СВЧ сигналов, в частности сигналов СРНС, должна соединять в себе указанные разнотипные элементы и узлы, то возникает проблема их конструктивного объединения с обеспечением электромагнитной совместимости в условиях плотной компоновки в рамках одной конструкции. Поскольку такая конструкторская задача не имеет общепринятого решения, то при разработке конкретных образцов техники приходится применять индивидуальные конструкторские решения и приемы. Since the design of the radio-electronic unit that receives, frequency converts, and digitally processes the input microwave signals, in particular the SRNS signals, must combine the indicated heterogeneous elements and nodes, the problem arises of their structural combination with the provision of electromagnetic compatibility in a tight arrangement within the same design . Since such a design problem does not have a generally accepted solution, when developing specific models of equipment, individual design decisions and techniques have to be applied.

Например, известны конструкции объемных модулей [2], [3], [4], в которых осуществляется прием СВЧ сигналов, их преобразование и цифровая обработка. Основной принцип конструирования, реализованный в [2], [3], [4], заключается в том, что функциональные узлы электрической схемы выполняются на отдельных микроплатах. Эти микроплаты устанавливаются, например, в металлических рамках, а затем собираются в виде пакета в корпусе объемного интегрального модуля. Электрические связи между микроплатами осуществляются посредством коммутационной платы, устанавливаемой перпендикулярно к торцам микроплат. Проблемы электромагнитной совместимости в таких конструкциях решаются выполнением микроплат на однотипных элементах, работающих на близких частотах, а также, при необходимости, межплатной экранировкой и использованием раздельного (по микроплатам) питания. For example, the constructions of volume modules [2], [3], [4], in which microwave signals are received, converted, and digitally processed, are known. The basic design principle, implemented in [2], [3], [4], is that the functional units of the electrical circuit are performed on separate microcards. These microcards are installed, for example, in metal frames, and then assembled in the form of a package in the body of a volumetric integrated module. The electrical connections between the microboards are carried out by means of a patch board installed perpendicular to the ends of the microboards. The problems of electromagnetic compatibility in such designs are solved by performing microboards on the same type of elements operating at close frequencies, as well as, if necessary, inter-board shielding and the use of separate (micro-boards) power.

В плоскостных конструкциях, например представленных в [5, с.51- 50, рис. 2.9; с. 70-71, рис.3.6], [6], проблемы электромагнитной совместимости решаются путем размещения микроплат, на которых выполнены функциональные узлы электрической схемы, в соответствующих гнездах монолитного металлического основания, закрываемого металлической крышкой. Металлическое основание является несущим элементом в такой конструкции, а также выполняет функцию экрана. Размещение микроплат в гнездах, отделенных друг от друга слоем металла, позволяет в таких конструкциях исключить взаимное влияние разнотипных функциональных узлов электрической схемы друг на друга, устранить паразитные наводки и наведенные помехи. Однако применение монолитного металлического основания с гнездами для размещения микроплат увеличивает массу и габариты конструкции. In planar structures, for example, presented in [5, p. 51–50, fig. 2.9; from. 70-71, Fig. 3.6], [6], the problems of electromagnetic compatibility are solved by placing microplates on which the functional units of the electrical circuit are made in the corresponding sockets of a monolithic metal base covered by a metal cover. The metal base is a supporting element in this design, and also serves as a screen. The placement of microboards in the slots separated from each other by a metal layer makes it possible in such designs to exclude the mutual influence of heterogeneous functional units of the electric circuit on each other, to eliminate spurious interference and induced interference. However, the use of a monolithic metal base with slots for accommodating microplates increases the mass and dimensions of the structure.

Известен радиоэлектронный блок [7, с. 24, рис. 3,2], представляющий плоскостную конструкцию, в которой микроплаты, на которых выполнены отдельные функциональные узлы электрической схемы, установлены горизонтально на нижней стороне несущей коммутационной платы, на верхней стороне которой размещены остальные электрорадиоэлементы электрической схемы. Микроплаты и электрорадиоэлементы на несущей коммутационной плате сгруппированы по функциональным зонам. Функциональные зоны разделены вертикальными экранирующими металлическими перегородками, которые размещены на верхней стороне несущей коммутационной платы. Группировка по функциональным зонам и разделение функциональных зон внешними экранирующими перегородками - конструкторский прием, позволяющий в данной конструкции решить задачи электромагнитной совместимости (исключить взаимное влияние разнотипных функциональных узлов друг на друга, устранить паразитные наводки и наведенные помехи). При этом использование коммутационной платы в качестве общего несущего элемента для микроплат и электрорадиоэлементов дает возможность уменьшить габариты данной конструкции по сравнению с конструкциями, где микроплаты размещаются в гнездах металлического основания. Known electronic unit [7, p. 24, fig. 3,2], representing a planar structure in which microboards, on which separate functional units of the electric circuit are made, are mounted horizontally on the lower side of the carrier switching circuit board, on the upper side of which the remaining electrical components of the electric circuit are located. Micro-boards and radio-electronic elements on the carrier switching board are grouped by functional zones. The functional areas are separated by vertical shielding metal partitions, which are located on the upper side of the carrier switching board. Grouping by functional zones and separation of functional zones by external shielding partitions is a design technique that allows solving electromagnetic compatibility problems in this design (to eliminate the mutual influence of different types of functional nodes on each other, to eliminate spurious interference and induced interference). At the same time, the use of a circuit board as a common load-bearing element for microboards and electro-radio elements makes it possible to reduce the dimensions of this design in comparison with designs where microboards are located in the sockets of the metal base.

Общим для рассмотренных конструкций является применение в них функциональных узлов, выполненных на отдельных микроплатах. Такой конструкторский прием соответствует принципу конструирования, изложенному, например, в [5, с. 11-13], суть которого заключается в объединении конструктивно законченных простых структурных единиц в более сложные. Привлекательность такого конструкторского приема обусловлена простотой реализации отдельных структурных единиц. Однако платой за преимущества, связанные с такой конструктивной реализацией отдельных функциональных узлов, является неизбежное увеличение габаритов и усложнение конструкции радиоэлектронного блока в целом. Common to the considered designs is the use of functional units in them, made on separate microboards. Such a design technique corresponds to the design principle set forth, for example, in [5, p. 11-13], the essence of which is to unite structurally completed simple structural units into more complex ones. The attractiveness of this design technique is due to the ease of implementation of individual structural units. However, the payment for the benefits associated with such a constructive implementation of individual functional units is the inevitable increase in size and complexity of the design of the electronic unit as a whole.

В качестве прототипа заявляемого радиоэлектронного блока принят радиоэлектронный блок, описанный в [8], в котором решается задача конструктивного объединения разнотипных функциональных узлов (аналоговых СВЧ и ВЧ узлов, цифровых НЧ узлов) с обеспечением их электромагнитной совместимости в условиях плотной компоновки на одной многослойной печатной плате. As a prototype of the inventive radio-electronic unit, a radio-electronic unit is adopted, described in [8], which solves the problem of constructively combining different types of functional units (analog microwave and RF nodes, digital low-frequency nodes) with ensuring their electromagnetic compatibility in a tight arrangement on a single multilayer printed circuit board .

Радиоэлектронный блок [8], принятый в качестве прототипа, содержит многослойную печатную плату, в которой в наружных первом и последнем проводящих слоях размещены печатные проводники, контактные площадки, электрорадиоэлементы и соединители для внешних подключений, а во внутренних проводящих слоях - остальные печатные проводники электрической схемы, предназначенной для приема, частотного преобразования и цифровой обработки сигналов, например сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS". Общее число проводящих слоев в многослойной печатной плате в блоке-прототипе не менее шести. Межслойные соединения печатных проводников осуществляются посредством металлизированных отверстий межслойных соединений. The radio electronic unit [8], adopted as a prototype, contains a multilayer printed circuit board in which printed conductors, contact pads, radio electronic elements and connectors for external connections are placed in the outer first and last conductive layers, and the remaining printed conductors of the electrical circuit are in the inner conductive layers , intended for receiving, frequency conversion and digital signal processing, for example, the signals SRNS "GLONASS" and "GPS". The total number of conductive layers in a multilayer printed circuit board in the prototype unit is at least six. Interlayer connections of printed conductors are carried out by means of metallized holes of interlayer connections.

Электрорадиоэлементы, размещенные на многослойной печатной плате, сгруппированы по зонам, первая из которых является зоной размещения электрорадиоэлементов, предназначенных для приема и частотного преобразования сигналов, а вторая - зоной размещения электрорадиоэлементов, предназначенных для цифровой обработки сигналов. В первой зоне размещен также высокочастотный соединитель, предназначенный для подключения приемной антенны, а во второй зоне - низкочастотный соединитель, предназначенный для подключения внешних устройств. The radio-electronic elements placed on the multilayer printed circuit board are grouped into zones, the first of which is the zone of placement of radio-electronic elements intended for receiving and frequency conversion of signals, and the second is the zone of placement of radio-electronic elements intended for digital signal processing. In the first zone there is also a high-frequency connector designed to connect the receiving antenna, and in the second zone - a low-frequency connector designed to connect external devices.

Первой зоне соответствуют соединенные друг с другом посредством металлизированных отверстий межслойных соединений первая и вторая экранирующие земляные плоскости, выполненные во внутренних втором и предпоследнем проводящих слоях, соседствующих с наружными первым и последним проводящими слоями. Первой зоне в блоке-прототипе соответствует также плоскость аналогового питания, расположенная в одном из внутренних проводящих слоев, свободном от размещения экранирующих земляных плоскостей. The first zone corresponds to the first and second shielding ground planes connected to each other by means of metallized holes of the interlayer connections, made in the inner second and last but one conductive layers adjacent to the outer first and last conductive layers. The first zone in the prototype block also corresponds to the plane of the analog power supply, located in one of the inner conductive layers, free from the placement of shielding earth planes.

Второй зоне соответствуют третья экранирующая земляная плоскость и плоскость цифрового питания, расположенные каждая в своем внутреннем проводящем слое. Третья экранирующая земляная плоскость в блоке-прототипе состоит из отдельных земляных участков, соединенных между собой земляными перемычками. Плоскость цифрового питания второй зоны в устройстве-прототипе также состоит из отдельных участков питания, связь между которыми осуществляется, например, с внешней стороны через внешние источники питания. Рассмотренное выполнение третьей экранирующей земляной плоскости и плоскости цифрового питания из отдельных участков вытекает из принятого в блоке-прототипе принципа размещения электрорадиоэлементов второй зоны по функциональным участкам, для которых используются индивидуальное питание и экранировка. При отказе от этого принципа, т. е. при использовании общего (без разделения на участки) питания, третья экранирующая земляная плоскость и плоскость цифрового питания выполняются без указанного разделения на участки,
В первой зоне поступающие с приемной антенны аналоговые сигналы, например сигналы СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS" с частотами в диапазоне от 1200 до 1700 МГц, усиливаются, фильтруются от помех и преобразуются с понижением несущей частоты с помощью соответствующих аналоговых и аналого-цифровых функциональных узлов. Во второй зоне сигналы подвергаются многоканальной корреляционной обработке, обработке в цифровом процессоре и интерфейсных элементах с формированием выходных сигналов, несущих навигационную информацию для потребителя. В процессе своей обработки сигналы проходят последовательно от первой зоны ко второй, при этом в первой зоне сигналы проходят последовательно от одного функционального узла к другому, а во второй зоне - от одного функционального участка к другому.The second zone corresponds to the third shielding earth plane and the digital power plane, each located in its own internal conductive layer. The third shielding earthen plane in the prototype block consists of separate earthen plots interconnected by earthen lintels. The plane of the digital power supply of the second zone in the prototype device also consists of separate sections of power, the connection between which is carried out, for example, from the outside through external power sources. The considered implementation of the third shielding earth plane and the digital power plane from individual sections follows from the principle of placing radio-electronic elements of the second zone in functional sections, adopted for the individual power supply and shielding, adopted in the prototype block. If this principle is rejected, that is, when using the common (without division into sections) power supply, the third screening earth plane and the digital power plane are performed without the specified division into sections,
In the first zone, analog signals coming from the receiving antenna, for example, GLONASS and GPS signals with frequencies in the range from 1200 to 1700 MHz, are amplified, filtered out from noise and converted with lower carrier frequency using the corresponding analog and analog-to-digital functional nodes. In the second zone, the signals are subjected to multichannel correlation processing, processing in a digital processor and interface elements with the formation of output signals that carry navigation information for the consumer. In the process of processing, the signals pass sequentially from the first zone to the second, while in the first zone the signals pass sequentially from one functional node to another, and in the second zone from one functional section to another.

Рассмотренные конструкторские решения и приемы, реализованные в блоке-прототипе, позволяют решить задачу электромагнитной совместимости, т.е. задачу устранения паразитных наводок и наведенных помех и исключения взаимного влияния разнотипных (аналоговых и цифровых) электрорадиоэлементов в условиях их размещения на одной многослойной печатной плате. При этом наибольший эффект по устранению паразитных наводок и наведенных помех обеспечивается, когда в первой зоне функциональные узлы электрической схемы располагаются строго линейно, в соответствии с последовательностью обработки сигналов, а во второй зоне электрорадиоэлементы размещаются территориально строго по своим функциональным участкам - участкам с индивидуальным питанием и экранировкой. The considered design solutions and techniques implemented in the prototype block allow solving the problem of electromagnetic compatibility, i.e. the task of eliminating spurious interference and induced interference and eliminating the mutual influence of heterogeneous (analog and digital) radio and electronic elements in the conditions of their placement on one multilayer printed circuit board. In this case, the greatest effect on eliminating spurious interference and induced interference is ensured when in the first zone the functional units of the electrical circuit are located strictly linearly, in accordance with the sequence of signal processing, and in the second zone the radio-electronic elements are placed territorially strictly in their functional areas - areas with individual power supply and shielded.

Поскольку в блоке-прототипе наилучший результат обеспечивается при условии индивидуального питания функциональных участков, обеспечиваемого за счет нескольких внешних источников питания, то это существенно сужает область его возможного применения. Кроме этого, размещение электрорадиоэлементов второй зоны территориально строго по своим функциональным участкам - участкам с индивидуальным питанием и экранировкой - увеличивает габариты блока-прототипа, что также ограничивает область его возможного применения. В частности, указанные особенности конструкции блока-прототипа не позволяет использовать его в "карманном" ("носимом") приборе, в котором используется один внешний источник питания и в котором жесткие требования по минимизации габаритов и плотному размещению электрорадиоэлементов и печатных проводников не позволяют разместить электрорадиоэлементы во второй зоне территориально строго по своим функциональным участкам с обеспечением индивидуального питания и экранировки, а в первой зоне не позволяют расположить функциональные узлы электрической схемы строго линейно, в соответствии с последовательностью обработки сигналов. Since in the prototype block the best result is ensured under the condition of individual supply of functional areas provided by several external power sources, this significantly narrows the scope of its possible application. In addition, the placement of electro-radio elements of the second zone is geographically strictly in terms of its functional areas - areas with individual power supply and shielding - increases the dimensions of the prototype unit, which also limits the scope of its possible application. In particular, these design features of the prototype unit do not allow its use in a "pocket" ("wearable") device, which uses one external power source and in which the stringent requirements to minimize dimensions and tight placement of radio electronic elements and printed conductors do not allow placing radio electronic elements in the second zone, territorially strictly according to their functional areas with the provision of individual nutrition and shielding, and in the first zone it is not possible to arrange the functional nodes of the ele Critical diagram is strictly linear, in accordance with the sequence of signal processing.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение паразитных наводок и наведенных помех в указанных условиях плотного размещения на многослойной печатной плате разнотипных электрорадиоэлементов и применения для их питания, а также для питания приемной антенны одного внешнего источника питания. The technical problem to which the claimed invention is directed is the elimination of spurious interference and induced interference under the indicated conditions of dense placement on the multilayer printed circuit board of different types of radio-electronic elements and their use for power supply, as well as for powering the receiving antenna of one external power source.

Сущность изобретения заключается в том, что в радиоэлектронном блоке, содержащем многослойную печатную плату, в которой в наружных первом и последнем проводящих слоях размещены печатные проводники, контактные площадки, электрорадиоэлементы и соединители для внешних подключений, а во внутренних проводящих слоях - остальные печатные проводники электрической схемы, предназначенной для приема, частотного преобразования и цифровой обработки сигналов, причем межслойные соединения печатных проводников осуществлены посредством металлизированных отверстий межслойных соединений, электрорадиоэлементы, размещенные на многослойной печатной плате, сгруппированы по зонам, первая из которых является зоной размещения электрорадиоэлементов, служащих для приема и частотного преобразования сигналов, а вторая - зоной размещения электрорадиоэлементов, служащих для цифровой обработки сигналов, причем в первой зоне размещен также высокочастотный соединитель, предназначенный для подключения приемной антенны, а во второй зоне - низкочастотный соединитель, предназначенный для подключения внешних устройств, первой зоне соответствуют соединенные друг с другом посредством металлизированных отверстий межслойных соединений первая и вторая экранирующие земляные плоскости, выполненные соответственно во внутренних втором и предпоследнем проводящих слоях, соседствующих с наружными первым и последним проводящими слоями, а второй зоне соответствуют плоскость питания и третья экранирующая земляная плоскость, выполненные каждая в своем внутреннем проводящем слое, в отличие от прототипа, в первой зоне проводники питания электрорадиоэлементов, а также дополнительный проводник питания, связывающий выходной вывод коммутатора питания приемной антенны с входным выводом фильтра питания приемной антенны, сконцентрированы в одном внутреннем проводящем слое между внутренними вторым и предпоследним проводящими слоями при общем числе внутренних проводящих слоев не менее трех, при этом проводники питания электрорадиоэлементов выполнены в виде печатных проводников, расходящихся лучами из узла разветвления, размещенного в пределах границ первой зоны и представляющего собой эквипотенциальную площадку, а на участках площади, остающихся в данном проводящем слое в пределах границ первой зоны свободными от размещения узла разветвления, проводников питания электрорадиоэлементов и дополнительного проводника питания, а также металлизированных отверстий межслойных соединений, не подлежащих заземлению, выполнены земляные участки, соединенные посредством соответствующих металлизированных отверстий межслойных соединений с первой и второй экранирующими земляными плоскостями по крайней мере в местах подключения к ним земляных выводов соответствующих электрорадиоэлементов первой зоны, центр узла разветвления соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с выходным выводом первого фильтра питания, земляной вывод которого соединен с первой и второй экранирующими земляными плоскостями, а входной вывод посредством отдельного печатного проводника соединен с выходным выводом второго фильтра питания, входной и земляной выводы которого соединены соответственно с выводами "Питание" и "Земля" низкочастотного соединителя, служащими для подключения внешнего источника питания, причем с выводом "Земля" низкочастотного соединителя соединены также все указанные экранирующие земляные плоскости, с выходным выводом второго фильтра питания - также плоскость питания, относящаяся к второй зоне. The essence of the invention lies in the fact that in a radio electronic unit containing a multilayer printed circuit board in which printed conductors, contact pads, radio electronic elements and connectors for external connections are placed in the outer first and last conductive layers, and the remaining printed conductors of the electrical circuit are in the inner conductive layers intended for receiving, frequency conversion and digital signal processing, and interlayer connections of printed conductors made by metallizir of the holes of the interlayer connections, the radio-electronic elements placed on the multilayer printed circuit board are grouped into zones, the first of which is the zone of placement of the radio-elements used to receive and frequency convert signals, and the second is the zone of the placement of the radio-elements used for digital signal processing, and in the first zone a high-frequency connector is also provided for connecting the receiving antenna, and in the second zone, a low-frequency connector for connecting of the external devices, the first zone corresponds to the first and second shielding ground planes connected to each other by means of metallized holes of the interlayer connections, made respectively in the inner second and last but one conductive layers adjacent to the outer first and last conductive layers, and the second plane corresponds to the power plane and the third shielding earth plane, each made in its own inner conductive layer, unlike the prototype, in the first zone, power conductors radio-electric elements, as well as an additional power conductor connecting the output terminal of the power antenna of the receiving antenna with the input terminal of the power filter of the receiving antenna, are concentrated in one inner conductive layer between the inner second and penultimate conductive layers with a total number of internal conductive layers of at least three, while the power conductors radio-electronic elements are made in the form of printed conductors, diverging rays from a branching unit located within the boundaries of the first zone and which is an equipotential site, and on the areas of the area remaining in this conductive layer within the boundaries of the first zone free from the location of the branching unit, power conductors of the electrical radio elements and an additional power conductor, as well as metallized holes of the interlayer connections that are not subject to grounding, earthen sections connected through the corresponding metallized holes of the interlayer connections with the first and second shielding earthen planes at least a month When connecting the ground leads of the corresponding electrical elements of the first zone to them, the center of the branching unit is connected through the corresponding metallized hole of the interlayer connections to the output terminal of the first power filter, the ground terminal of which is connected to the first and second screening ground planes, and the input terminal is connected to the output via a separate printed conductor the output of the second power filter, the input and ground conclusions of which are connected respectively to the conclusions of "Power" and "Ze A "low-frequency coupler serving to connect the external power source, and a terminal" Earth "low-frequency coupler connected to said shield also all excavation plane to the output terminal of the second filter supplies - as the power plane relevant to the second zone.

В преимущественных вариантах реализации, имеющих практическое применение, соединение вывода "Земля" низкочастотного соединителя с первой и второй экранирующими земляными плоскостями осуществляется через третью экранирующую земляную плоскость, которая выполнена в одном внутреннем проводящем слое с первой или второй экранирующей земляной плоскостью и соединена с ней посредством земляной перемычки, первый фильтр питания выполнен в виде проходного помехоподавляющего фильтра, второй фильтр питания выполнен в виде проходного помехоподавляющего конденсатора, а фильтр питания приемной антенны содержит по крайней мере одно Г-образное фильтрующее LC звено, у которого соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов образуют его входной вывод, второй вывод индуктивного компонента образует выходной вывод, а второй вывод емкостного компонента образует земляной вывод. In preferred embodiments having practical application, the connection of the Earth terminal of the low-frequency connector to the first and second screening earth planes is carried out through the third screening earth plane, which is made in one inner conducting layer with the first or second screening earth plane and is connected to it by means of an earth jumpers, the first power filter is made in the form of a pass-through noise suppression filter, the second power filter is made in the form of a pass-through noise suppressor an effective capacitor, and the power filter of the receiving antenna contains at least one L-shaped LC filtering element, in which the first terminals of the inductive and capacitive components connected to each other form its input terminal, the second terminal of the inductive component forms the output terminal, and the second terminal of the capacitive component forms earthen conclusion.

Сущность изобретения, его реализуемость и возможность промышленного применения поясняются на примере конструкции радиоэлектронного блока, выполняющего функцию навигационного приемника-процессора сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS" и реализованного на шестислойной печатной плате. Чертежи, иллюстрирующие в рассматриваемом примере конструктивные особенности выполнения заявляемого радиоэлектронного блока, поясняющие сущность изобретения, представлены на фиг.1 - 9. The essence of the invention, its feasibility and the possibility of industrial application are illustrated by the example of the design of a radio electronic unit that performs the function of a navigation receiver-processor of the SRNS GLONASS and GPS signals and is implemented on a six-layer printed circuit board. Drawings illustrating in this example the design features of the claimed radio electronic unit, explaining the invention, are presented in figures 1 to 9.

На фиг. 1 представлен вид в разрезе многослойной печатной платы в рассматриваемом примере ее выполнения с шестью проводящими слоями (расположение печатных проводников и металлизированных отверстий межслойных соединений условное, электрорадиоэлементы условно не показаны),
на фиг. 2 - пример, иллюстрирующий группировку по зонам электрорадиоэлементов, размещенных в наружном первом проводящем слое (вид со стороны электрорадиоэлементов, печатные проводники условно не показаны);
на фиг. 3 - пример, иллюстрирующий группировку по зонам электрорадиоэлементов, размещенных в наружном шестом проводящем слое (вид "на просвет" со стороны наружного первого проводящего слоя, слои условно прозрачные, печатные проводники условно не показаны);
на фиг. 4 - пример рисунка печати внутреннего второго проводящего слоя (вид "на просвет" со стороны наружного первого проводящего слоя, слои условно прозрачные);
на фиг. 5 - пример рисунка печати внутреннего третьего проводящего слоя (вид "на просвет" со стороны наружного первого проводящего слоя, слои условно прозрачные);
на фиг. 6 - пример рисунка печати внутреннего пятого проводящего слоя (вид "на просвет" со стороны наружного первого проводящего слоя, слои условно прозрачные);
на фиг. 7 - фрагмент рисунка печати наружного первого проводящего слоя, иллюстрирующий размещение второго фильтра питания и его связь по печати с выводом "Питание" низкочастотного соединителя (электрорадиоэлементы и низкочастотный соединитель условно не показаны);
на фиг. 8 - фрагмент рисунка печати наружного шестого проводящего слоя, иллюстрирующий размещение фильтра питания приемной антенны и коммутатора питания приемной антенны (электрорадиоэлементы условно не показаны);
на фиг.9 - фрагмент функциональной электрической схемы, поясняющий принцип разводки питания в рассматриваемом примере выполнения радиоэлектронного блока.In FIG. 1 shows a sectional view of a multilayer printed circuit board in the considered example of its implementation with six conductive layers (the location of the printed conductors and metallized holes of the interlayer connections is conventional, the electrical and radio elements are not conventionally shown),
in FIG. 2 is an example illustrating grouping by zones of electro-radio elements located in the outer first conductive layer (view from the side of electro-radio elements, printed conductors are conventionally not shown);
in FIG. 3 is an example illustrating the grouping by zones of electro-radio elements located in the outer sixth conductive layer (view "on the gap" from the side of the outer first conductive layer, the layers are conditionally transparent, the printed conductors are not conventionally shown);
in FIG. 4 - an example of a print pattern of the inner second conductive layer (view "on the gap" from the side of the outer first conductive layer, the layers are conditionally transparent);
in FIG. 5 is an example of a print pattern of the inner third conductive layer (view of the “transparency” from the side of the outer first conductive layer, the layers are conditionally transparent);
in FIG. 6 is an example of a print pattern of the inner fifth conductive layer (view of the "transparency" from the side of the outer first conductive layer, the layers are conditionally transparent);
in FIG. 7 is a fragment of the print pattern of the outer first conductive layer, illustrating the placement of the second power filter and its printing relationship with the "Power" output of the low-frequency connector (radio elements and the low-frequency connector are not conventionally shown);
in FIG. 8 is a fragment of the print pattern of the outer sixth conductive layer illustrating the location of the power filter of the receiving antenna and the power switch of the receiving antenna (radio elements conventionally not shown);
Fig.9 is a fragment of a functional electrical circuit explaining the principle of power wiring in the considered example of the implementation of the electronic unit.

Заявляемый радиоэлектронный блок содержит многослойную печатную плату 1 (в рассматриваемом примере - шестислойную) с наружными первым 2 и шестым 3 проводящими слоями, с внутренними вторым 4, третьим 5, четвертым 6 и пятым 7 проводящими слоями. Внутренние проводящие слои 4, 5, 6 и 7 отделены друг от друга и от наружных проводящих слоев 2 и 3 изолирующими слоями 8 (фиг.1). The inventive electronic block contains a multilayer printed circuit board 1 (in this example, six-layer) with the outer first 2 and sixth 3 conductive layers, with an inner second 4, third 5, fourth 6 and fifth 7 conductive layers. The inner conductive layers 4, 5, 6 and 7 are separated from each other and from the outer conductive layers 2 and 3 by insulating layers 8 (Fig. 1).

В наружных проводящих слоях 2 и 3 размещены (фиг.1, 2, 3) контактные площадки 9, печатные проводники 10 и электрорадиоэлементы 11, а также высокочастотный 12 и низкочастотный 13 соединители для внешних подключений, являющиеся конструктивными элементами электрической схемы, осуществляющей прием, частотное преобразование и цифровую обработку сигналов - в рассматриваемом случае сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS" Во внутренних проводящих слоях 4, 5, 6 и 7 размещены печатные проводники (фиг.4 - 6). Межслойные соединения печатных проводников осуществляются посредством соответствующих металлизированных отверстий 14 межслойных соединений (на фиг.1 выполнение металлизированных отверстий 14 межслойных соединений показано условно). В случае, когда металлизированные отверстия межслойных соединений должны проходить через печатные проводники без электрического контакта с ними, в этих проводниках выполняются соответствующие окна, лишенные металлизации. In the outer conductive layers 2 and 3 are placed (FIGS. 1, 2, 3) pads 9, printed conductors 10 and electro-radio elements 11, as well as high-frequency 12 and low-frequency 13 connectors for external connections, which are structural elements of the receiving electrical circuit, the frequency signal conversion and digital processing — in this case, the GLONASS and GPS signals of the SRNS. Printed conductors are placed in the inner conductive layers 4, 5, 6, and 7 (FIGS. 4-6). The interlayer connections of the printed conductors are carried out by means of the corresponding metallized holes 14 of the interlayer connections (in Fig. 1, the performance of the metallized holes 14 of the interlayer connections is shown conditionally). In the case when the metallized holes of the interlayer connections must pass through the printed conductors without electrical contact with them, the corresponding windows are deprived of metallization in these conductors.

Электрорадиоэлементы 11, размещенные в наружных проводящих слоях 2 и 3, сгруппированы по двум зонам 15 и 16 (фиг.2, 3, 7, 8), при этом первая зона 15 является зоной размещения электрорадиоэлементов, предназначенных для приема и частотного преобразования сигналов, а вторая зона 16 - зоной размещения электрорадиоэлементов, предназначенных для цифровой обработки сигналов. В первой зоне 15 также размещен высокочастотный соединитель 12 (например, типа SMA или SMB), предназначенный для подключения приемной антенны. Во второй зоне 16 также размещен низкочастотный соединитель 13 (например, вилка 828430 АМР), предназначенный для подключения внешних устройств, в том числе внешнего источника питания. The electro-radio elements 11 located in the outer conductive layers 2 and 3 are grouped into two zones 15 and 16 (FIGS. 2, 3, 7, 8), while the first zone 15 is a zone for the placement of electro-radio elements intended for receiving and frequency conversion of signals, and the second zone 16 is a zone for the placement of electro-radio elements intended for digital signal processing. In the first zone 15 is also placed high-frequency connector 12 (for example, type SMA or SMB), designed to connect a receiving antenna. In the second zone 16 is also placed a low-frequency connector 13 (for example, plug 828430 AMP), designed to connect external devices, including an external power source.

Первая зона 15 представляет собой зону, в которой осуществляется прием и частотное преобразование входных сигналов - широкополосных аналоговых СВЧ сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS", а также их аналого-цифровое преобразование В первой зоне 15 с помощью электрорадиоэлементов, а также за счет соответствующей топологии реализованы, в частности, полосковые линии, СВЧ полосовые фильтры, малошумящие СВЧ усилители, смесители, полосовые фильтры на поверхностно акустических волнах, синтезаторы частот, опорный генератор, компараторы, осуществляющие аналого-цифровое преобразование, а также сформированы цепи питания электрорадиоэлементов и приемной антенны. Электрорадиоэлементы первой зоны 15 представляют собой, в основном, конденсаторы, резисторы, микросхемы. Характерными микросхемами первой зоны 15 являются, например, микросхемы типа MGA-87563 фирмы HEWLETT-PACKARD (США) или МААМ 12021 М/А СОМ фирмы MOTOROLA (США) (малошумящие СВЧ усилители), микросхемы типа LMX2330ATM фирмы MOTOROLA (США) (синтезаторы частот), микросхемы типа UPC2753 фирмы NEC (США) (преобразователи сигналов и усилители), микросхемы типа MC13142D фирмы Motorola (США) (смесители), микросхемы типа TXO255AR 10,00 MHz, 3V фирмы RAKON (США) (опорный генератор), микросхемы типа MAX962ESA фирмы MAXIM (США) (компараторы). За исключением высокочастотного соединителя 12, электрорадиоэлементы, размещенные в первой зоне 15, включая микросхемы, относятся к элементной базе V поколения, предназначенной для поверхностного монтажа. Техника (технология) поверхностного монтажа [9, с. 107-110] , используемая в заявляемом радиоэлектронном блоке, позволяет реализовать максимальную плотность компоновки при минимальных габаритах многослойной печатной платы 1. The first zone 15 is a zone in which the reception and frequency conversion of input signals - broadband analog microwave signals of the SRNS "GLONASS" and "GPS", as well as their analog-to-digital conversion in the first zone 15 with the help of radio-electronic elements, as well as due to the corresponding topologies are implemented, in particular, strip lines, microwave bandpass filters, low-noise microwave amplifiers, mixers, bandpass filters on surface acoustic waves, frequency synthesizers, a reference oscillator, comparators performing anal ogo-digital conversion, as well as formed power supply circuit of radio electronic elements and receiving antenna. The radio elements of the first zone 15 are mainly capacitors, resistors, microcircuits. Typical microcircuits of the first zone 15 are, for example, microcircuits of the type MGA-87563 from HEWLETT-PACKARD (USA) or MAAM 12021 M / A COM of the company MOTOROLA (USA) (low-noise microwave amplifiers), microcircuits of the type LMX2330ATM from MOTOROLA (USA) (frequency synthesizers ), NEC type UPC2753 chips (USA) (signal converters and amplifiers), Motorola type MC13142D chips (USA) (mixers), TXO255AR chips 10.00 MHz, 3V type RAKON firm (USA) (reference oscillator), type chips MAX962ESA company MAXIM (USA) (comparators). With the exception of the high-frequency connector 12, the radio-electronic elements located in the first zone 15, including microcircuits, belong to the V generation elemental base intended for surface mounting. Technique (technology) of surface mounting [9, p. 107-110], used in the inventive electronic unit, allows you to realize the maximum density with the minimum dimensions of a multilayer printed circuit board 1.

Вторая зона 16 представляет собой зону, где осуществляется многоканальная корреляционная обработка сигналов, поступающих из первой зоны 15, вычисление навигационных данных и преобразование интерфейса. Электрорадиоэлементы второй зоны 16 представляют собой, в основном, конденсаторы, резисторы, микросхемы. Характерными микросхемами второй зоны 16 являются, например, микросхемы типа 1836ВЖ1, 1836ВЖ1-01 (Россия) или ASIC (Корея "SAMSUNG" - Россия "КОТЛИН") (коррелятор), микросхемы типа TMS320LC203PZA или TMS320VC5410PGE фирмы TEXAS INSTRUMENTS (США) (процессор), микросхемы типа KM616V1002ATI-15 фирмы SAMSUNG (Корея) (память), микросхемы типа МАХ3223ЕАР фирмы MAXIM (США) (преобразователи интерфейса). За исключением низкочастотного соединителя 13, электрорадиоэлементы, размещенные в зоне 16, включая микросхемы, относятся к элементной базе V поколения, предназначенной для поверхностного монтажа. The second zone 16 is a zone where multichannel correlation processing of signals coming from the first zone 15, the calculation of navigation data and the conversion of the interface. The electro-radio elements of the second zone 16 are mainly capacitors, resistors, microcircuits. Typical microchips of the second zone 16 are, for example, microchips of the type 1836VZh1, 1836VZh1-01 (Russia) or ASIC (Korea "SAMSUNG" - Russia "KOTLIN") (correlator), microchips of the type TMS320LC203PZA or TMS320VC5410PGE from TEXAS INSTRUMENTS (USA) , chips like KM616V1002ATI-15 of SAMSUNG firm (Korea) (memory), chips like MAXIM 3223EAR firm MAXIM (USA) (interface converters). With the exception of the low-frequency connector 13, the radio-electronic elements located in zone 16, including microcircuits, belong to the fifth-generation elemental base intended for surface mounting.

В рассматриваемом примере выполнения заявляемого радиоэлектронного блока первой зоне 15 соответствуют первая 17 и вторая 18 экранирующие земляные плоскости, выполненные во внутренних втором 4 и предпоследнем (пятом) 7 проводящих слоях, соседствующих с наружными первым 2 и последним (шестым) 3 проводящими слоями. Первая 17 и вторая 18 экранирующие земляные плоскости (фиг.4, 6), соединены между собой соответствующими металлизированными отверстиями межслойных соединений, расположенными, в частности, по их периметру. In this example, the implementation of the inventive electronic block of the first zone 15 corresponds to the first 17 and second 18 shielding earth planes made in the inner second 4 and penultimate (fifth) 7 conductive layers adjacent to the outer first 2 and last (sixth) 3 conductive layers. The first 17 and second 18 shielding earthen planes (Figs. 4, 6) are interconnected by respective metallized holes of the interlayer connections, located, in particular, along their perimeter.

Второй зоне 16 соответствует плоскость питания 19 и третья экранирующая земляная плоскость 20, выполненные каждая в своем внутреннем проводящем слое. В рассматриваемом примере плоскость питания 19 выполнена во внутреннем втором проводящем слое 4 (фиг.4), а третья экранирующая земляная плоскость 20 выполнена во внутреннем пятом проводящем слое 7, т.е. в том же внутреннем проводящем слое, что и вторая экранирующая земляная плоскость 18 (фиг.6). The second zone 16 corresponds to the supply plane 19 and the third shielding earthen plane 20, each made in its own inner conductive layer. In this example, the supply plane 19 is made in the inner second conductive layer 4 (FIG. 4), and the third shielding ground plane 20 is made in the inner fifth conductive layer 7, i.e. in the same inner conductive layer as the second shielding earth plane 18 (Fig.6).

В первой зоне 15 расположены соответствующие функциональные узлы цепи питания подсоединяемой к высокочастотному соединителю 12 приемной антенны (на чертежах не показана), предназначенные для развязки цепи питания приемной антенны от цепи сигналов СРНС и для включения/отключения питания приемной антенны по управляющему сигналу. В рассматриваемом примере для развязки цепи питания приемной антенны от цепи сигналов СРНС предназначен фильтр 21 питания приемной антенны, а для включения/отключения питания приемной антенны - коммутатор 22 питания приемной антенны, оба размещенные в наружном шестом проводящем слое 3 (фиг.3, 8, 9). In the first zone 15 there are corresponding functional units of the power circuit of the receiving antenna connected to the high-frequency connector 12 (not shown in the drawings), intended for decoupling the power circuit of the receiving antenna from the SRNS signal chain and for turning on / off the power of the receiving antenna by a control signal. In this example, to isolate the power antenna of the receiving antenna from the SRNS signal chain, the filter 21 is used to receive the power of the receiving antenna, and to enable / disable power to the receiving antenna is a switch 22 of the power of the receiving antenna, both located in the outer sixth conductive layer 3 (Figs. 3, 8, 9).

В качестве коммутатора 22 питания приемной антенны может быть использована, например, микросхема типа ADP3330ART-3 0 фирмы ANALOG DEVICES (США), реализующая функции стабилизатора напряжения и электронного ключа и предназначенная для поверхностного монтажа. As the switch 22 of the power of the receiving antenna can be used, for example, a chip type ADP3330ART-3 0 company ANALOG DEVICES (USA), which implements the functions of a voltage stabilizer and an electronic switch and intended for surface mounting.

Фильтр 21 питания приемной антенны содержит по крайней мере одно Г-образное фильтрующее LC звено, в рассматриваемом примере - два последовательно включенных Г-образных фильтрующих LC звена 23 (23₁, 23₂) (фиг.9). В каждом из Г-образных фильтрующих LC звеньев 23 (23₁, 23₂) соединенные между собой первые выводы индуктивного и емкостного компонентов образуют его входной вывод, второй вывод индуктивного компонента образует выходной вывод, а второй вывод емкостного компонента образует земляной вывод.The filter 21 of the power of the receiving antenna contains at least one L-shaped filtering LC link, in this example, two serially connected L-shaped filtering LC links 23 (23 ₁ , 23 ₂ ) (Fig. 9). In each of the L-shaped LC filtering links 23 (23 ₁ , 23 ₂ ), the interconnected first terminals of the inductive and capacitive components form its input terminal, the second terminal of the inductive component forms the output terminal, and the second terminal of the capacitive component forms the earth terminal.

В первой зоне 15 проводники питания 24 электрорадиоэлементов, а также дополнительный проводник питания 25, связывающий выходной вывод коммутатора 22 питания приемной антенны с входным выводом фильтра 21 питания приемной антенны (фиг 9), сконцентрированы в одном внутреннем проводящем слое между внутренним вторым 4 и предпоследним (пятым) 7 проводящими слоями, в рассматриваемом примере - во внутреннем третьем проводящем слое 5 (фиг.5). Проводники питания 24 электрорадиоэлементов выполнены в виде печатных проводников, расходящихся лучами из узла разветвления 26, размещенного в пределах границ первой зоны 15 и представляющего собой эквипотенциальную площадку На участках площади, остающихся во внутреннем третьем проводящем слое 5 в пределах границ первой зоны 15 свободными от размещения узла разветвления 26 проводников питания 24 электрорадиоэлементов и дополнительного проводника питания 25, а также металлизированных отверстий межслойных соединений, не подлежащих заземлению, выполнены земляные участки 27 (фиг.5) Земляные участки 27 посредством соответствующих металлизированных отверстий межслойных соединений соединены с первой 17 и второй 18 экранирующими земляными плоскостями - по крайней мере в местах подключения к ним земляных выводов соответствующих электрорадиоэлементов первой зоны 15. In the first zone 15, the power conductors 24 of the radio electronic elements, as well as an additional power conductor 25 connecting the output terminal of the receive antenna power switch 22 to the input terminal of the receive antenna power filter 21 (Fig. 9), are concentrated in one inner conducting layer between the inner second 4 and the penultimate ( fifth) 7 conductive layers, in this example, in the inner third conductive layer 5 (figure 5). The power conductors 24 of the radio-electronic elements are made in the form of printed conductors, diverging rays from the branching unit 26, located within the boundaries of the first zone 15 and representing an equipotential area In the areas remaining in the inner third conductive layer 5 within the boundaries of the first zone 15 free from the location of the node branching 26 power conductors 24 radio-electronic elements and an additional power conductor 25, as well as metallized holes of interlayer connections that are not grounded On July, earthen sections 27 were made (Fig. 5) Earthen sections 27 were connected to the first 17 and second 18 shielding earthen planes by means of the corresponding metallized holes of the interlayer connections, at least at the points of connection of the earth terminals of the corresponding electro-radio elements of the first zone 15.

Центр узла разветвления 26 (фиг.5) соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с выходным выводом 28 первого фильтра питания 29 (фиг.2, 9). В рассматриваемом примере первый фильтр питания 29 расположен на наружном первом проводящем слое 2 (фиг.2) и выполнен в виде проходного помехоподавляющего фильтра - электрорадиоэлемента, состоящего из трубчатого керамического конденсатора и без виткового дросселя [10, с.236-240, рис 5.9], реализующего функцию П-образного или Т-образного LC фильтра с индуктивным компонентом в продольном плече (в рассматриваемом примере - функцию Т-образного LC фильтра). Практически, в качестве первого фильтра питания 29 может использоваться проходной помехоподавляющий фильтр серии NFM61T фирмы MURATA (США), предназначенный для поверхностного монтажа и реализующий функцию Т-образного LC фильтра. The center of the branching assembly 26 (FIG. 5) is connected via the corresponding metallized hole of the interlayer connections to the output terminal 28 of the first power filter 29 (FIGS. 2, 9). In this example, the first power filter 29 is located on the outer first conductive layer 2 (Fig. 2) and is made in the form of a pass-through noise suppression filter - an electric radio element consisting of a tubular ceramic capacitor and without a coil choke [10, p.236-240, Fig. 5.9] that implements the function of a U-shaped or T-shaped LC filter with an inductive component in the longitudinal arm (in this example, the function of a T-shaped LC filter). In practice, the NFM61T series MURATA (USA) series pass-through noise suppression filter designed for surface mounting and realizing the function of a T-shaped LC filter can be used as the first power filter 29.

В рассматриваемом примере параллельно выходному выводу 28 и земляному выводу 30 первого фильтра питания 29 подключен дополнительный емкостной компонент 31, выполненный в виде двух соединенных параллельно конденсаторов (фиг. 2, 9), один из которых представляет собой фильтрующий высокочастотный конденсатор, например керамический типа X7R-16V-0,1μF, s. 0603... s. 1206, а другой - низкочастотный электролитический конденсатор, например танталовый типа В45196-Н-2227-К509-10V-220μF или оксидно-полупроводниковый типа К-53-22. In this example, an additional capacitive component 31 is connected parallel to the output terminal 28 and the ground terminal 30 of the first power filter 29, made in the form of two capacitors connected in parallel (Fig. 2, 9), one of which is a high-frequency filter capacitor, for example, ceramic type X7R- 16V-0.1μF, s. 0603 ... s. 1206, and the other is a low-frequency electrolytic capacitor, for example, tantalum type B45196-H-2227-K509-10V-220μF or oxide-semiconductor type K-53-22.

Земляной вывод 30 первого фильтра питания 29 соединен посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений с первой 17 и второй 18 экранирующими земляными плоскостями (фиг.4, 6, 9). The ground terminal 30 of the first power filter 29 is connected through the corresponding metallized holes of the interlayer connections with the first 17 and second 18 shielding earth planes (Figs. 4, 6, 9).

Входной вывод 32 первого фильтра питания 29 посредством соответствующего металлизированного отверстия межслойных соединений и отдельного печатного проводника 33, выполненного в рассматриваемом примере во внутреннем втором проводящем слое 4 (фиг.4), соединен с выходным выводом 34 второго фильтра питания 35 (фиг.2, 7, 9). С выходным выводом 34 второго фильтра питания 35 также соединена плоскость питания 19 (фиг.4, 9). The input terminal 32 of the first power filter 29 is connected to the output terminal 34 of the second power filter 35 by means of a corresponding metallized hole of the interlayer connections and a separate printed conductor 33 made in the example in the inner second conductive layer 4 (Fig. 4). , 9). With the output terminal 34 of the second power filter 35 is also connected to the power plane 19 (Fig.4, 9).

Второй фильтр питания 35, так же как и первый фильтр питания 29, расположен на наружном первом проводящем слое 2 (фиг.2). В рассматриваемом примере второй фильтр питания 35 выполнен в виде проходного помехоподавляющего конденсатора. Конструкция проходного помехоподавляющего конденсатора (одна обкладка соединена с токонесущим проводом между входным и выходным выводами, а вторая - с земляным выводом) обеспечивает неизменность емкостного сопротивления в широкой полосе частот [10, с.238-239, рис.5.8]. Практически, в заявляемом радиоэлектронном блоке в качестве второго фильтра питания 35 может использоваться проходной помехоподавляющий конденсатор серии NFM41P фирмы MURATA (США), предназначенный для поверхностного монтажа. The second power filter 35, as well as the first power filter 29, is located on the outer first conductive layer 2 (FIG. 2). In this example, the second power filter 35 is made in the form of a pass-through noise suppression capacitor. The design of the pass-through noise-suppressing capacitor (one lining is connected to the current-carrying wire between the input and output terminals, and the second to the ground terminal) ensures the constant capacitance in a wide frequency band [10, p.238-239, Fig. 5.8]. In practice, in the inventive radio-electronic unit as a second power filter 35, an NFM41P series pass-through capacitor MURATA (USA) intended for surface mounting can be used.

Входной 36 и земляной 37 выводы второго фильтра питания 35 соединены (фиг. 9) соответственно с выводами 38 и 39 "Питание" и "Земля" низкочастотного соединителя 13, служащими для подключения внешнего источника питания. Соединение входного вывода 36 второго фильтра питания 35 с выводом 38 "Питание" низкочастотного соединителя 13 (фиг.9) осуществляется в наружном первом проводящем слое 2 коротким и широким печатным проводником 40 (фиг.7). Соединение земляного вывода 37 второго фильтра питания 35 с выводом 39 "Земля" низкочастотного соединителя 13 (фиг.9) осуществляется посредством соответствующего отверстия межслойных соединений, соединенного во внутреннем пятом проводящем слое 7 с третьей экранирующей земляной плоскостью 20 на участке 41 вблизи места ее соединения с выводом 39 "Земля" низкочастотного соединителя 13 (фиг.6). The input 36 and earth 37 conclusions of the second power filter 35 are connected (Fig. 9), respectively, with the conclusions 38 and 39 "Power" and "Earth" of the low-frequency connector 13, which are used to connect an external power source. The connection of the input terminal 36 of the second power filter 35 with the output 38 "Power" of the low-frequency connector 13 (Fig.9) is carried out in the outer first conductive layer 2 by a short and wide printed conductor 40 (Fig.7). The connection of the ground terminal 37 of the second power filter 35 with the terminal 39 "Earth" of the low-frequency connector 13 (Fig. 9) is carried out by means of the corresponding hole of the interlayer connections connected in the inner fifth conductive layer 7 to the third shielding ground plane 20 in the area 41 near the place of its connection with pin 39 "Earth" of the low-frequency connector 13 (Fig.6).

Помимо указанного соединения третьей экранирующей земляной плоскости 20 с выводом 39 "Земля" низкочастотного соединителя 13, с ним также электрически соединены первая 17 и вторая 18 экранирующие земляные плоскости. Соединение вывода 39 "Земля" низкочастотного соединителя 13 с первой 17 и второй 18 экранирующими земляными плоскостями осуществлено через третью экранирующую земляную плоскость 20 следующим образом. Первая экранирующая земляная плоскость 17 соединена с второй экранирующей земляной плоскостью 18 посредством металлизированных отверстий межслойных соединений, а вторая экранирующая земляная плоскость 18 соединена с расположенной в одном с ней внутреннем пятом проводящем слое 7 третьей экранирующей земляной плоскостью 20 посредством земляной перемычки 42 (фиг.6). In addition to the indicated connection of the third shielding earth plane 20 with the terminal 39 "Earth" of the low-frequency connector 13, the first 17 and the second 18 shielding earth planes are also electrically connected to it. The connection of the terminal 39 "Earth" of the low-frequency connector 13 with the first 17 and second 18 shielding earth planes is carried out through the third shielding earth plane 20 as follows. The first shielding ground plane 17 is connected to the second shielding ground plane 18 through metallized holes of the interlayer connections, and the second shielding ground plane 18 is connected to the third fifth shielding ground plane 7 located in the same inner conducting layer 7 by means of the earth bridge 42 (Fig. 6) .

Для включения в работу заявляемого радиоэлектронного блока, выполняющего в рассматриваемом примере функцию навигационного приемника-процессора сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS", к высокочастотному соединителю 12 подключается приемная антенна, а к низкочастотному соединителю 13 - внешний источник питания, а также другие необходимые для работы радиоэлектронного блока внешние устройства, например средства регистрации, контроля, управления режимом (на чертежах не показаны). To turn on the inventive radio-electronic unit that performs the function of a navigation receiver-processor of SRNS GLONASS and GPS signals in the example under consideration, a receiving antenna is connected to the high-frequency connector 12, and an external power source, as well as others, necessary for low-frequency connector 13 the operation of the electronic unit external devices, such as means of registration, control, mode control (not shown in the drawings).

Напряжение питания, поступающее от внешнего источника питания на выводы 38 и 39 "Питание" и "Земля" низкочастотного соединителя 13, в самом начале своего распределения по зонам 15 и 16 фильтруется от высокочастотных составляющих и наводок с помощью второго фильтра питания 35. Второй фильтр питания 35 осуществляет замыкание высокочастотных составляющих входного напряжения питания на "землю" источника питания, предотвращая тем самым распространение высокочастотных наводок на функциональные узлы и электрорадиоэлементы радиоэлектронного блока. The voltage supplied from the external power source to the terminals 38 and 39 "Power" and "Earth" of the low-frequency connector 13, at the very beginning of its distribution in zones 15 and 16 is filtered from high-frequency components and interference using a second power filter 35. The second power filter 35 carries out the closure of the high-frequency components of the input supply voltage to the ground of the power source, thereby preventing the propagation of high-frequency pickups to the functional units and radio electronic components of the electronic unit.

Отфильтрованное таким образом напряжение питания подводится во вторую 16 и в первую 15 зоны. The supply voltage thus filtered is supplied to the second 16 and first 15 zones.

Во вторую зону 16 напряжение питания потенциалов "Питание" и "Земля" подводится соответственно с помощью плоскости питания 19 и третьей экранирующей земляной плоскости 20. При этом на плоскость питания 19 напряжение питания потенциала "Питание" приходит с выходного вывода 34 второго фильтра питания 35, а на третью экранирующую земляную плоскость 20 напряжение питания потенциала "Земля" приходит с вывода 39 "Земля" низкочастотного соединителя 13. In the second zone 16, the power supply voltage of the potentials "Power" and "Earth" is supplied respectively using the power plane 19 and the third screening ground plane 20. In this case, the power supply voltage of the potential "Power" comes to the power plane 19 from the output terminal 34 of the second power filter 35, and on the third shielding earth plane 20, the voltage supply of the potential "Earth" comes from the output 39 "Earth" of the low-frequency connector 13.

В первую зону 15 напряжение питания потенциалов "Питание" и "Земля" подводится следующим образом. Напряжение питания потенциала "Земля" вначале поступает на вторую экранирующую земляную плоскость 18 (с третьей экранирующей земляной плоскости 20 через земляную перемычку 42), а затем - на первую экранирующую земляную плоскость 17 (со второй экранирующей земляной плоскости 18 через соответствующие металлизированные отверстия межслойных соединений) Напряжение питания потенциала "Питание" поступает с выходного вывода 34 второго фильтра питания 35 в центр узла разветвления 26 проводников питания 24 электрорадиоэлементов - вначале по отдельному печатному проводнику 33, конструктивно не связанному с плоскостью питания 19, а затем - через первый фильтр питания 29. При этом первый фильтр питания 29 фильтрует высокочастотные составляющие напряжения питания, распространяющиеся по печатному проводнику 33 со стороны второй зоны 16, а также фильтрует на "землю" высокочастотные составляющие, распространяющиеся внутри первой зоны 15 по проводникам питания 24 электрорадиоэлементов. In the first zone 15, the supply voltage of the potentials "Power" and "Earth" is supplied as follows. The voltage supply of the potential "Earth" is first supplied to the second screening ground plane 18 (from the third screening ground plane 20 through the ground bridge 42), and then to the first screening ground plane 17 (from the second screening ground plane 18 through the corresponding metallized holes of the interlayer connections) The supply voltage of the “Power” potential is supplied from the output terminal 34 of the second power filter 35 to the center of the branching unit 26 of the power conductors 24 of the radio-electronic elements - first, by a separate a printed conductor 33, which is not structurally connected with the supply plane 19, and then through the first power filter 29. In this case, the first power filter 29 filters the high-frequency components of the supply voltage propagating along the printed conductor 33 from the side of the second zone 16, and also filters to ground "high-frequency components propagating inside the first zone 15 through the power conductors 24 of the radio-electronic elements.

С проводников питания 24 электрорадиоэлементов и соединенных между собой первой 17 и второй 18 экранирующих земляных плоскостей напряжение питания потенциалов "Питание" и "Земля" посредством соответствующих металлизированных отверстий межслойных соединений поступает на электрорадиоэлементы первой зоны 15, в том числе на коммутатор 22 питания приемной антенны. Коммутатор 22 питания приемной антенны в зависимости от режима радиоэлектронного блока "работа" или "контроль" пропускает или не пропускает напряжение питание для приемной антенны, обеспечивая тем самым ее дистанционное "включение" или "отключение". В режиме "работа", когда приемная антенна "включена", радиоэлектронный блок осуществляет прием и обработку сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS". В режиме "контроль", когда приемная антенна "отключена", в радиоэлектронном блоке осуществляется, в частности, проверка внутренних шумов. Нужное состояние коммутатора 22 питания приемной антенны (включенное или выключенное) задается управляющим сигналом, формируемым, например, процессором, размещенным во второй зоне 16. При включенном состоянии коммутатора 22 питания приемной антенны с его выходного вывода снимается напряжение питания, которое по дополнительному проводнику питания 25 поступает на входной вывод фильтра 21 питания приемной антенны, а с его выходного вывода - на центральный проводник высокочастотного соединителя 12. При этом Г-образные фильтрующие LC звенья 23 (23₁, 23₂) фильтра 21 питания приемной антенны обеспечивают эффективную высокочастотную развязку цепи питания приемной антенны от цепи сигналов СРНС.From the power conductors 24 of the electro-radio elements and interconnected by the first 17 and the second 18 shielding earth planes, the power voltage of the potentials “Power” and “Earth” through the corresponding metallized holes of the interlayer connections is supplied to the electro-radio elements of the first zone 15, including the power switch 22 of the receiving antenna. Switch 22 of the power of the receiving antenna, depending on the mode of the electronic unit "work" or "control" passes or does not pass the voltage supply for the receiving antenna, thereby ensuring its remote "on" or "off". In the "work" mode, when the receiving antenna is "turned on", the radio-electronic unit receives and processes the GLONASS and GPS GPS signals. In the “control” mode, when the receiving antenna is “disconnected”, in particular, the internal noise is checked in the electronic unit. The desired state of the receiving antenna power switch 22 (on or off) is set by a control signal generated, for example, by a processor located in the second zone 16. When the power switch 22 of the receiving antenna is switched on, the power supply voltage is removed from its output terminal, which is supplied via an additional power conductor 25 goes to the input terminal of the filter 21 of the power of the receiving antenna, and from its output terminal to the central conductor of the high-frequency connector 12. In this case, the L-shaped LC filtering links 23 (23 ₁ , 23 ₂ ) the filter 21 of the power supply of the receiving antenna provide efficient high-frequency isolation of the power circuit of the receiving antenna from the signal circuit of the SRNS.

Таким образом, в заявляемом радиоэлектронном блоке обеспечивается эффективная высокочастотная развязка цепей питания первой 15 и второй 16 зон, а в пределах первой зоны 15 - цепей питания электрорадиоэлементов друг от друга и цепи питания приемной антенны от цепи сигналов СРНС, что минимизирует взаимное влияние электрорадиоэлементов обеих зон друг на друга по цепям питания и снижает уровень взаимных наводок. Минимизации взаимного влияния электрорадиоэлементов друг на друга, снижению уровня взаимных наводок способствует также экранирующее действие земляных плоскостей 17, 18, 20 и земляных участков 27. Положительная роль экранирующих земляных плоскостей 17, 18, 20 и земляных участков 27, помимо эффекта плоскостной экранировки, заключается в обеспечении оптимальных токовых путей, отвечающих требованиям минимальной индуктивности, что устраняет потери в возвратных контурах цепей прохождения сигналов и снижает их восприимчивость к воздействию излучений и перекрестных помех. Все это обеспечивает устранение паразитных наводок и наведенных помех в рассматриваемых условиях применения одного внешнего источника питания и плотной компоновки электрорадиоэлементов и печатных проводников, когда в полной мере не удается реализовать принципы линейного, в соответствии с последовательностью обработки сигналов, размещения электрорадиоэлементов, функциональных узлов и печатных проводников электрической схемы. Thus, in the inventive radio-electronic unit provides an effective high-frequency isolation of the power supply circuits of the first 15 and second 16 zones, and within the first zone 15 - power supply circuits of radio electronic elements from each other and the power supply circuit of the receiving antenna from the SRNS signal circuit, which minimizes the mutual influence of radio-electronic elements of both zones each other through the power supply circuit and reduces the level of mutual interference. The screening effect of the ground planes 17, 18, 20 and the ground sections 27 also contributes to minimizing the mutual influence of electro-radio elements on each other and to a reduction in the level of mutual interference. The positive role of the screening ground planes 17, 18, 20 and the ground sections 27, in addition to the effect of plane screening, lies in providing optimal current paths that meet the requirements of minimum inductance, which eliminates losses in the return circuits of the signal paths and reduces their susceptibility to radiation s and crosstalk. All this provides the elimination of spurious interference and induced interference under the considered conditions of using one external power source and a dense arrangement of electrical components and printed conductors, when it is not possible to fully realize the principles of linear, in accordance with the sequence of signal processing, placement of electrical components, functional units and printed conductors electrical circuitry.

Записываемые рассмотренным образом электрорадиоэлементы первой 15 и второй 16 зон осуществляют требуемые операции по приему, частотному преобразованию и цифровой обработке сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS", формируя выходные сигналы, несущие навигационную информацию потребителю. При этом входные сигналы, представляющие собой широкополосные аналоговые СВЧ сигналы - сигналы СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS" с частотами в диапазоне от 1200 до 1700 МГц. поступают через высокочастотный соединитель 12 в первую зону 15, где осуществляется их полосовая фильтрация, усиление, частотное преобразование с понижением несущей частоты до десятков мегагерц и аналого-цифровое преобразование. При преобразовании сигналов используются гетеродинные и тактовые сигналы, формируемые синтезаторами и формирователями частот, расположенными в первой зоне 15. Далее сигналы поступают во вторую зону 16, где осуществляется многоканальная корреляционная обработка, обработка в процессоре и интерфейсных элементах с формированием выходных низкочастотных сигналов, несущих навигационную информацию для потребителя. Выходные низкочастотные сигналы снимаются с соответствующих выводов низкочастотного соединителя 13. The electrical radio elements of the first 15 and second 16 zones recorded in the considered way carry out the required operations for receiving, frequency converting and digitally processing the GLONASS and GPS GPS signals, generating output signals that carry navigation information to the consumer. At the same time, the input signals, which are broadband analog microwave signals, are the GLONASS and GPS GPS signals with frequencies in the range from 1200 to 1700 MHz. enter through the high-frequency connector 12 into the first zone 15, where they are bandpass filtered, amplified, frequency converted with a decrease in the carrier frequency to tens of megahertz and analog-to-digital conversion. When converting signals, heterodyne and clock signals generated by synthesizers and frequency shapers located in the first zone 15 are used. Next, the signals are sent to the second zone 16, where multichannel correlation processing is carried out, processing in the processor and interface elements with the formation of output low-frequency signals carrying navigation information for the consumer. The output low-frequency signals are removed from the corresponding terminals of the low-frequency connector 13.

Таким образом, совокупность предложенных конструктивных мер позволяет в заявляемом радиоэлектронном блоке решить поставленную техническую задачу устранения паразитных наводок и наведенных помех в заданных условиях плотной компоновки печатных проводников и разнотипных электрорадиоэлементов на многослойной печатной плате, использующей для своего питания один внешний источник питания. Thus, the totality of the proposed design measures allows us to solve the technical problem in the inventive radio electronic unit to eliminate spurious interference and induced noise in the given conditions of a dense arrangement of printed conductors and heterogeneous electro-radio elements on a multilayer printed circuit board that uses one external power source for its power.

Эксперименты, проведенные над радиоэлектронными блоками заявляемой конструкции с рассмотренной выше элементной базой, показали, что устранение паразитных наводок и наведенных помех, требуемое из условий обеспечения работоспособности при обработке сигналов СРНС "ГЛОНАСС" и "GPS", может быть реализовано при выполнении радиоэлектронного блока на многослойных печатных платах с габаритными размерами (ширина и длина) 45•95 мм и меньше. The experiments conducted on the electronic blocks of the claimed design with the above-considered elemental base showed that the elimination of spurious pickups and induced disturbances required from the conditions for ensuring operability when processing the GLONASS and GPS GPS signals can be realized when the electronic block is multilayer printed circuit boards with overall dimensions (width and length) 45 • 95 mm and less.

Из рассмотренного следует, что заявляемый радиоэлектронный блок технически осуществим, промышленно реализуем, решает поставленную техническую задачу и имеет перспективы по широкому практическому использованию, в том числе при конструировании малогабаритной ("карманной") аппаратуры потребителей сигналов СРНС
Источники информации
1. Бортовые устройства спутниковой радионавигации. И.В. Кудрявцев, И.Н. Мищенко, А.И. Волынкин и др./Под ред. B. C. Шебшаевича. М.: Транспорт, 1988.From the above it follows that the claimed radio-electronic unit is technically feasible, industrially feasible, solves the technical problem and has prospects for widespread practical use, including in the design of small-sized ("pocket") equipment for SRNS signal consumers
Sources of information
1. On-board devices of satellite radio navigation. I.V. Kudryavtsev, I.N. Mishchenko, A.I. Volynkin et al. / Ed. BC Shebshaevich. M .: Transport, 1988.

2. Авт. свид. СССР 1700789 (А1), кл. Н 05 К 7/02, опубл. 23.12.91. 2. Auth. testimonial. USSR 1700789 (A1), class H 05 K 7/02, publ. 12/23/91.

3. Авт. свид. СССР 1786695 (А1), кл. Н 05 К 7/02, опубл. 07.01.93. 3. Auth. testimonial. USSR 1786695 (A1), cl. H 05 K 7/02, publ. 01/07/93.

4. Авт. свид. СССР 1829127 (А1), кл. Н 05 К 7/02, опубл. 23.07.93. 4. Auth. testimonial. USSR 1829127 (A1), cl. H 05 K 7/02, publ. 07/23/93.

5 И. Н. Филатов, О. А. Бакрунов, П.В. Панасенко. Микроэлектронные СВЧ устройства. М.: Высшая школа, 1987. 5 I.N. Filatov, O.A. Bakrunov, P.V. Panasenko. Microelectronic microwave devices. M .: Higher school, 1987.

6. Свидетельство РФ на полезную модель 11644 (U1), кл. Н 05 К 1/00, опубл. 16.10.99. 6. Certificate of the Russian Federation for utility model 11644 (U1), cl. H 05 K 1/00, publ. 10/16/99.

7. А. А. Яшин. Конструирование микроблоков с общей герметизацией. М.: Радио и связь, 1985. 7. A. A. Yashin. Design of microblocks with general sealing. M .: Radio and communication, 1985.

8. Патент РФ 2125775 (С1), кл. Н 05 К 1/00, 3/46, опубл.27.01.99 (прототип). 8. RF patent 2125775 (C1), cl. H 05 K 1/00, 3/46, publ. 27.01.99 (prototype).

9. Конструирование радиоэлектронных средств / В.Ф. Борисов, О.П. Лавренов, АС. Назаров, А.Н. Чекмарев; Под ред. А.С. Назарова. М.: Издательство МАИ, 1996. 9. The design of electronic equipment / V.F. Borisov, O.P. Lavrenov, AC. Nazarov, A.N. Chekmarev; Ed. A.S. Nazarova. M.: Publisher MAI, 1996.

10. А.Д. Князев. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1984. 10. A.D. Knyazev. Elements of the theory and practice of ensuring electromagnetic compatibility of electronic equipment. M .: Radio and communications, 1984.

Claims

1. A radio electronic unit comprising a multilayer printed circuit board in which printed conductors, contact pads, electronic components and connectors for external connections are placed in the outer first and last conductive layers, and the remaining printed conductors of the electrical circuit for receiving the frequency in the inner conductive layers conversion and digital signal processing, and the interlayer connections of the printed conductors are carried out by means of metallized holes of the interlayer connections, ele The radio-electronic elements placed on the multilayer printed circuit board are grouped into zones, the first of which is the zone of placement of radio-electronic elements used for receiving and frequency conversion of signals, and the second is the zone of placement of radio-electronic elements serving for digital signal processing, and the high-frequency connector is also located in the first zone designed to connect the receiving antenna, and in the second zone - a low-frequency connector designed to connect external devices, the first zone there are first and second shielding earth planes connected to each other by means of metallized holes of the interlayer connections, made respectively in the inner second and second to last conductive layers adjacent to the outer first and last conductive layers, and the second zone corresponds to the supply plane and the third shielding earth plane, made each in its inner conductive layer, characterized in that in the first zone, the power conductors of electro-radio elements, as well as an additional the power conductor connecting the output terminal of the power antenna of the receiving antenna with the input terminal of the power filter of the receiving antenna is concentrated in one inner conductive layer between the inner second and penultimate conductive layers with a total number of internal conductive layers of at least three, while the power conductors of the electric and radio elements are made in the form of printed conductors diverging rays from a branching node located within the boundaries of the first zone and representing an equipotential site, and n the areas of the area remaining in this conductive layer within the boundaries of the first zone free from the location of the branching assembly, power conductors of the electric radio elements and the additional power conductor, as well as metallized holes of the interlayer connections that are not to be grounded, earthen sections connected by the corresponding metallized holes of the interlayer connections with the first and second shielding earthen planes, at least in the places where the earthing terminals are connected to them, respectively of the existing radio-electronic elements of the first zone, the center of the branching unit is connected through the corresponding metallized hole of the interlayer connections to the output terminal of the first power filter, the ground terminal of which is connected to the first and second shielding earth planes, and the input terminal is connected via a separate printing conductor to the output terminal of the second power filter, the input and the earth terminals of which are connected respectively to the terminals "Power" and "Earth" of the low-frequency connector, serving to connecting an external power source, and a terminal "Earth" low-frequency coupler connected to said shield also all excavation plane to the output terminal of the second filter supplies - as the power plane relevant to the second zone.

2. The radio-electronic unit according to claim 1, characterized in that the connection of the Earth terminal of the low-frequency connector to the first and second screening earth planes is carried out through the third screening earth plane, which is made in one inner conducting layer with the first or second screening earth plane and is connected with her through an earthen jumper.

3. The radio-electronic unit according to claim 1, characterized in that the first power filter is made in the form of a pass-through noise suppression filter.

4. The radio-electronic unit according to claim 1, characterized in that the second power filter is made in the form of a pass-through noise suppressing capacitor.

5. The radio-electronic unit according to claim 1, characterized in that the power filter of the receiving antenna contains at least one L-shaped filter LC link, in which the first terminals of the inductive and capacitive components connected to each other form its input terminal, the second terminal of the inductive component forms output terminal, and the second terminal of the capacitive component forms an earthen terminal.