Беседы о бионике

Радиоэлектронная аппаратура также может конструироваться в виде модулей, т. е. узлов стандартных размеров, кратных определенной единице измерения. Модули могут состоять из различных радиодеталей и выполнять различные рабочие функции (генератора, усилителя, триггера и т. д.). В зависимости от характера применения электронной аппаратуры, отводимого для нее пространства на объекте установки и от окружающих условий работы модульные функциональные узлы могут иметь различную форму, но для конкретной аппаратуры узлы изготовляются по однотипной конструкции.

Широкому использованию принципов модульного конструирования в радиоэлектронике в большой степени способствовало появление полупроводников и освоение техники печатного монтажа. Применение модульного конструирования, использование миниатюрных полупроводниковых приборов, разработка новых технологических приемов монтажа позволили резко, в 5 — 10 раз, повысить плотность "упаковки" радиодеталей в функциональных узлах электронной аппаратуры. Там, где еще недавно радиотехника удовлетворялась размещением 0,2 — 0,3 детали в 1 см? объема и считала это пределом плотности монтажа, стала возможной установка 1,5 — 3 деталей. Самое же главное заключается в том, что новый метод конструирования функциональных узлов и печатный монтаж впервые позволили механизировать и частично автоматизировать сборку радиоэлектронных устройств, уменьшив ее трудоемкость по сравнению с традиционным навесным монтажом в 10 и более раз! Таким образом, метод модульного конструирования, создание полупроводниковых приборов и использование печатного монтажа положили начало миниатюризации, механизации и автоматизации производства радиоэлектронных устройств.

Около десяти лет назад у слова "модуль" появилась приставка "микро". Микромодуль — это функциональный узел, элементом которого является стандартная плоская керамическая пластинка — галета размером 9,6 X 9,6 X 0,25 мм. На такой пластинке можно размещать различные радиодетали, например: четыре сопротивления (до 1 Мом), конденсаторы, в том числе электролитические, кварцы для стабилизации частот (начиная с 7 Мгц), катушки индуктивности (от долей микрогенри до 10 Мгн), транзисторы, диоды и другие полупроводниковые приборы (рабочая часть их размещается между двумя тонкими галетами), электромеханические фильтры, а также другие детали — подстроечные конденсаторы и т. д. Производство микроэлементов, сборка их в пакеты (их спаивают проволочками, образуя подобие "этажерки"), настройка и последующая герметизация (их заливают "намертво" специальным, очень прочным составом) осуществляются машинами-автоматами. Высота микромодулей, собираемых на квадратных пластинках, может быть различной и зависит от схемы. Максимальная рассеиваемая мощность составляет 1 — 2 вт на каждый микромодуль. Два-три таких кубика-микромодуля размером в 1 — 2 см³, установленные на общей плате из диэлектрика и электрически соединенные друг с другом печатными проводниками, образуют радиоприемник, передатчик, телевизор и другие радиоэлектронные устройства.

Электронные системы в микромодульном исполнении обладают хорошей механической прочностью, они легки и компактны. В каждом кубическом сантиметре микромодуля помещается от 15 до 25 радиоэлементов. Это значит, что в таком функциональном узле можно достичь почти в 10 раз большей плотности монтажа, чем в печатных схемах, и примерно в 100 раз превысить плотность классического, навесного, объемного монтажа обычных радиодеталей. Наглядное представление о том, насколько микромодули позволяют уменьшить размеры и вес радиоэлектронной аппаратуры, могут дать следующие примеры. В чехословацком Научно-исследовательском институте техники связи им. А. С. Попова создан малогабаритный чувствительный радиовещательный супергетеродинный приемник. Он состоит из 7 микромодулей и имеет размеры 92 X 72 X 32 мм, которые определяются в основном габаритами громкоговорителя, переменного конденсатора и четырех миниатюрных батарей. Его выходная мощность равна 100 мвт. Недавно разработан образец радиоприемника на 5 микромодулях (каждый объемом 1,64 см³). По своим размерам он не больше авторучки, весит 62 г, а по качеству не хуже обычного лампового приемника среднего класса, который мы с трудом поднимаем двумя руками. Объем индикатора навигационного устройства, выполненного на микромодулях, в 100 раз меньше, чем при использовании ламп, а потребление мощности — в 6 раз меньше. Американская аппаратура для высокочастотной телефонии AN/TCC13, собранная на электронных лампах с применением объемного монтажа, весила 540 кг и занимала объем 1100 дм³. Новая аппаратура на транзисторах AN/TCC26, имевшая такие же параметры, весила всего 31 кг и имела объем 68,5 дм³. Такая же аппаратура на микромодулях имеет вес 1,35 кг и объем 1,93 дм³. И последний пример. Электронное устройство размером в комнату в микромодульном исполнении занимает объем портативной пишущей машинки.