系統(tǒng)的可靠性設計
1.簡化設計
系統(tǒng)在設計過程中將在滿足性能指標的條件下,線路盡可能簡單,系統(tǒng)設計充分借鑒2G直放站設計經驗,采用可靠性高的、模塊化的標準射頻模塊,提高系統(tǒng)的集成度,監(jiān)控盤直接借用2G直放站監(jiān)控盤,根據3G通信協(xié)議重新設計監(jiān)控程序,電源采用公司成熟的模塊化電源解決方案,以提高產品的可靠性。
2.模塊和元器件選擇和控制
優(yōu)先選用公司元器件大綱中的器件,優(yōu)先選用經過認證的合格供應商提供的器件,盡可能減少元器件的品種、規(guī)格,嚴格控制選用非標準規(guī)格的元器件;
需要外購的部分射頻模塊一方面嚴格對供貨商進行準入認證,另一方面要對入庫的外購模塊進行嚴格的性能檢驗,以保證外購模塊的質量。外購的模塊和元器件在裝機前將100%進行環(huán)境應力篩選試驗(ESS),以保證元器件在裝機前已消除了早期的性能缺陷。
3.熱設計考慮
直放站結構設計時均對產品進行熱分析和預計,對產品內部最高溫升進行設計控制,采用大功率散熱器,并預留足夠的余量,同時對發(fā)熱量較大的功率放大器模塊安裝時底部覆涂導熱硅脂,保證功放表面溫升不大于25℃。
總體結構方案設計完成后,針對電子設備熱產生機理與傳播方式,對電子設備的熱場分布進行分析研究,采用合理的熱設計方法保證電子設備在允許的溫度范圍內工作。通過CAE輔助分析軟件,進行模型建立、模型求解和結果解釋三方面對直放站產品進行熱效應分析,優(yōu)化整機設備關鍵器件、部件的參數(shù)位置;并對電子系統(tǒng)強迫對流和自然對流冷結構設計方案進行優(yōu)化。在仿真方案達到設計要求后,通過環(huán)境溫升試驗對設備結構設計方案作最終考評,以保證直放站設備的熱設計可靠性。
4.降額設計
降低元器件在電路中所承受的應力(一般主要指溫度應力及電應力)可以提高元器件的可靠性,元器件的工作溫度范圍要求大于整機的工作溫度范圍,電阻、電容等元器件的耐壓值應大于額定工作電壓的2倍,電源模塊實際功耗不超過額定功率的70%。
5.通信可靠性
由于整機采用模塊化的設計,所以就涉及到各個模塊和主監(jiān)控模塊的通信問題,為了保證了該通信的穩(wěn)定性,我們采用了RS485總線式通信方式,該方式采用高壓差的差分數(shù)字信號的總線通信,可以大大提高信號的抗干擾能力,同時,我們每個模塊內部都統(tǒng)一采用負壓保護、過流保護等抗線上干擾設計,從而保證內部模塊通信的穩(wěn)定性。
6.FMEA分析
FMEA是進行可靠性分析的重要手段,由于直放站整機采用成熟的模塊化設計技術,根據2G直放站的設計經驗,功放模塊的故障或失效對整機的功能影響較大,當功放模塊失效或發(fā)生參數(shù)飄移時,對整機造成的影響是整機無輸出或者輸出功率失控,嚴重時導致網絡癱瘓,因此將功放模塊確定為整機的關鍵件,在研發(fā)和生產過程中必須加以重點控制,功放模塊在裝機前必須進行嚴格檢測和篩選,同時嚴格控制功放模塊在使用過程中的表面溫升不超過25℃。
7.耐環(huán)境防護設計
直放站整機的結構設計將充分考慮振動和沖擊的影響,監(jiān)控盤中高度過高的元器件采用機械固定或膠固定等專門的緊固措施,箱體內所有的走線分類捆扎牢固,長度過長的銅管線采取專門措施固定,以防在振動環(huán)境中出故障,產品在轉產前應根據相關標準進行振動和沖擊試驗。
通過選取較寬工作溫度范圍的模塊和元器件,保證產品滿足相關標準規(guī)定的高低溫和濕熱試驗要求,在產品的例行試驗中必須進行高低溫和濕熱試驗。
8.靜電防護及EMC設計
在滿足功能要求的前提下,監(jiān)控盤和射頻模塊優(yōu)先選用抗靜電放電能力高(即損傷閥值高)的元器件。監(jiān)控盤所有引出的IO管腳均設有靜電防護電路等保護裝置。
整機電源模塊設計有過流保護、電壓保護、短路保護電路,在非正常情況下可立即切斷電源。
對電磁兼容設計的考慮思路為:模塊化設計,逐級細化,從供電模塊入手,首要保證供電模塊的電磁兼容指標,多級濾波,確保從電源模塊輸出的電壓范圍的合理性。在各有源模塊中,對電源設計部分,采用大功率且耐壓值高的電容及電感,對輸入的直流電壓進行濾波處理,確保在存在浪涌、電源紋波等情況下,系統(tǒng)射頻指標的可靠性。
直放站在設計中,需要對電源及內部各模塊供電電路進行濾波處理,依據3GPP TS25.113《Base Station (BS) and repeater ElectroMagnetic Compatibility (EMC)》的要求,設備需通過電磁兼容試驗,包括傳導騷擾、輻射雜散(適用于無線及光遠端)、輻射連續(xù)騷擾(適用于光近端)、諧波電流、電壓波動和閃爍、靜電放電抗擾度、輻射抗擾度、電快速瞬變脈沖群、浪涌(沖擊)抗擾度、傳導抗擾、電壓暫降和短時中斷(交流電源)試驗項目,以保證設備的電磁兼容設計可靠性。
由于3G直放站產品在整機結構設計、整機組裝及關鍵模塊等方面均借鑒G網站成熟產品的設計經驗和設計模式,且在3GPP TS25.113《Base Station (BS) and repeater ElectroMagnetic Compatibility (EMC)》中對3G直放站EMC輻射雜散騷擾的測試要求與2G直放站相關標準的要求完全相同;考慮到同類產品的可類比性,GZF900系列產品的EMC測試報告基本可以說明3G直放站的EMC性能。
9.RoHS考慮
對于歐盟的ROHS指令,公司現(xiàn)有的焊接設備全面支持無鉛焊接工藝,公司也正從元器件采購開始,盡量使用無鉛焊器件,并且公司已通過ISO14001環(huán)境體系認證。
10.包裝可靠性考慮
公司通過改進產品的包裝方式、包裝材料,保證產品的運輸可靠性,確保了產品安全到達客戶手中。產品定型前要求進行運輸振動試驗,以更好地確保產品的機械強度、安裝工藝的可靠性和產品包裝運輸?shù)目煽啃浴?/p>