可靠性設(shè)計的基本方法

　　系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

　　1．簡化設(shè)計

　　系統(tǒng)在設(shè)計過程中將在滿足性能指標(biāo)的條件下，線路盡可能簡單，系統(tǒng)設(shè)計充分借鑒2G直放站設(shè)計經(jīng)驗，采用可靠性高的、模塊化的標(biāo)準(zhǔn)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(jù)3G通信協(xié)議重新設(shè)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(chǎn)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(jīng)過認(rèn)證的合格供應(yīng)商提供的器件，盡可能減少元器件的品種、規(guī)格，嚴(yán)格控制選用非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的元器件；

　　需要外購的部分射頻模塊一方面嚴(yán)格對供貨商進(jìn)行準(zhǔn)入認(rèn)證，另一方面要對入庫的外購模塊進(jìn)行嚴(yán)格的性能檢驗，以保證外購模塊的質(zhì)量。外購的模塊和元器件在裝機(jī)前將100％進(jìn)行環(huán)境應(yīng)力篩選試驗（ESS），以保證元器件在裝機(jī)前已消除了早期的性能缺陷。

　　3．熱設(shè)計考慮

　　直放站結(jié)構(gòu)設(shè)計時均對產(chǎn)品進(jìn)行熱分析和預(yù)計，對產(chǎn)品內(nèi)部最高溫升進(jìn)行設(shè)計控制，采用大功率散熱器，并預(yù)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(dǎo)熱硅脂，保證功放表面溫升不大于25℃。

　　總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計完成后，針對電子設(shè)備熱產(chǎn)生機(jī)理與傳播方式，對電子設(shè)備的熱場分布進(jìn)行分析研究，采用合理的熱設(shè)計方法保證電子設(shè)備在允許的溫度范圍內(nèi)工作。通過CAE輔助分析軟件，進(jìn)行模型建立、模型求解和結(jié)果解釋三方面對直放站產(chǎn)品進(jìn)行熱效應(yīng)分析，優(yōu)化整機(jī)設(shè)備關(guān)鍵器件、部件的參數(shù)位置；并對電子系統(tǒng)強(qiáng)迫對流和自然對流冷結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。在仿真方案達(dá)到設(shè)計要求后，通過環(huán)境溫升試驗對設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計方案作最終考評，以保證直放站設(shè)備的熱設(shè)計可靠性。

　　4．降額設(shè)計

　　降低元器件在電路中所承受的應(yīng)力（一般主要指溫度應(yīng)力及電應(yīng)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(jī)的工作溫度范圍，電阻、電容等元器件的耐壓值應(yīng)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(jī)采用模塊化的設(shè)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?jǐn)?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(nèi)部都統(tǒng)一采用負(fù)壓保護(hù)、過流保護(hù)等抗線上干擾設(shè)計，從而保證內(nèi)部模塊通信的穩(wěn)定性。

　　6．FMEA分析

　　FMEA是進(jìn)行可靠性分析的重要手段，由于直放站整機(jī)采用成熟的模塊化設(shè)計技術(shù)，根據(jù)2G直放站的設(shè)計經(jīng)驗，功放模塊的故障或失效對整機(jī)的功能影響較大，當(dāng)功放模塊失效或發(fā)生參數(shù)飄移時，對整機(jī)造成的影響是整機(jī)無輸出或者輸出功率失控，嚴(yán)重時導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓，因此將功放模塊確定為整機(jī)的關(guān)鍵件，在研發(fā)和生產(chǎn)過程中必須加以重點控制，功放模塊在裝機(jī)前必須進(jìn)行嚴(yán)格檢測和篩選，同時嚴(yán)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(hù)設(shè)計

　　直放站整機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)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(jī)械固定或膠固定等專門的緊固措施，箱體內(nèi)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(chǎn)品在轉(zhuǎn)產(chǎn)前應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)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(chǎn)品滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的高低溫和濕熱試驗要求，在產(chǎn)品的例行試驗中必須進(jìn)行高低溫和濕熱試驗。

　　8．靜電防護(hù)及EMC設(shè)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(shè)有靜電防護(hù)電路等保護(hù)裝置。

　　整機(jī)電源模塊設(shè)計有過流保護(hù)、電壓保護(hù)、短路保護(hù)電路，在非正常情況下可立即切斷電源。

　　對電磁兼容設(shè)計的考慮思路為：模塊化設(shè)計，逐級細(xì)化，從供電模塊入手，首要保證供電模塊的電磁兼容指標(biāo)，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(shè)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(jìn)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(biāo)的可靠性。

　　直放站在設(shè)計中，需要對電源及內(nèi)部各模塊供電電路進(jìn)行濾波處理，依據(jù)3GPP TS25.113《Base Station （BS） and repeater ElectroMagnetic Compatibility （EMC）》的要求，設(shè)備需通過電磁兼容試驗，包括傳導(dǎo)騷擾、輻射雜散（適用于無線及光遠(yuǎn)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(dǎo)抗擾、電壓暫降和短時中斷（交流電源）試驗項目，以保證設(shè)備的電磁兼容設(shè)計可靠性。

　　由于3G直放站產(chǎn)品在整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、整機(jī)組裝及關(guān)鍵模塊等方面均借鑒G網(wǎng)站成熟產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求完全相同；考慮到同類產(chǎn)品的可類比性，GZF900系列產(chǎn)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(shè)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(rèn)證。

　　10．包裝可靠性考慮

　　公司通過改進(jìn)產(chǎn)品的包裝方式、包裝材料，保證產(chǎn)品的運(yùn)輸可靠性，確保了產(chǎn)品安全到達(dá)客戶手中。產(chǎn)品定型前要求進(jìn)行運(yùn)輸振動試驗，以更好地確保產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度、安裝工藝的可靠性和產(chǎn)品包裝運(yùn)輸?shù)目煽啃浴?/p>