一種用于慣性系統(tǒng)的剛撓背板設(shè)計(jì)方法

馬一通，閆文民，翟慶輝，楊 洋

（1.超精密航天控制儀器技術(shù)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100039；2.北京航天控制儀器研究所， 北京 100039）

0 引言

慣性系統(tǒng)背板用來連接各功能電路，其主要用途是在各子電路板之間起到一個(gè)橋梁的作用。背板具有通信速率高、電路密度大、信號(hào)線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜等鮮明特點(diǎn)，在高精度慣性系統(tǒng)的背板設(shè)計(jì)中需要考慮信號(hào)諸多、電源完整性等問題，如時(shí)序延時(shí)、信號(hào)串?dāng)_、傳輸線效應(yīng)、噪聲干擾、電源分配等。

傳統(tǒng)的慣性系統(tǒng)電路箱背板采用的是PCB板，背板通過連接器與各主功能板進(jìn)行連接。背板上的布線包括供電電源線、高速傳輸線、低速控制線、功率線以及電源平面。隨著信號(hào)速率的提高以及電路規(guī)模的增大，傳統(tǒng)背板給信號(hào)質(zhì)量的提升帶來了挑戰(zhàn)。傳輸速率的提高、傳統(tǒng)電路箱信號(hào)的完整性問題逐漸突出，成為制約信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為改善信號(hào)完整性問題，背板需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

結(jié)合線纜背板的優(yōu)勢(shì)與剛撓背板的好處，將電路背板與模塊子板的連接部分做成PCB板，而需要三維信號(hào)傳輸?shù)牟糠謩t通過FPC柔性線來實(shí)現(xiàn)連接。FPC的柔軟性要比線纜好，且FPC的布線密度要比線纜大。對(duì)于有阻抗和屏蔽要求的特殊信號(hào)，則采用專用高速線纜。這三種方式結(jié)合的背板設(shè)計(jì)保證了信號(hào)傳輸質(zhì)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的長(zhǎng)距離傳輸，帶來了安裝方便，同時(shí)保證了物理連接的可靠性。

本文基于慣性系統(tǒng)設(shè)計(jì)了有限空間內(nèi)不同功能電路的電氣連接方案，完成了慣性系統(tǒng)中機(jī)電一體化的合理布局布線，解決了電場(chǎng)、磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)等綜合因素對(duì)精度電路的干擾問題。高效的設(shè)計(jì)方法和合理的仿真分析為慣性系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了便利，實(shí)現(xiàn)了慣性系統(tǒng)的功能緊湊性和性能的可靠性。

1 慣性系統(tǒng)電氣背板的方案設(shè)計(jì)

在本文設(shè)計(jì)中，采用PCB板、FPC線和高速線纜的混合形式。在設(shè)計(jì)電氣背板時(shí)，不僅需要考慮背板的安裝方便，更重要的是要考慮傳輸通道的性能。電氣背板的結(jié)構(gòu)如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)包括電源入口EMI濾波、一體化電源、功能電路背板、FPC線纜、高速屏蔽信號(hào)、敏感器和執(zhí)行器剛撓連接、高速外界線纜。

采用的新電氣背板方法考慮了物理特性的力、熱、電、磁等方面因素，很好地解決了空間布局復(fù)雜的慣性系統(tǒng)電路連接問題，有效地提高了電路的抗干擾能力。

圖1 背板電路的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of rigid-flex backplane circuit

2 剛撓背板的具體設(shè)計(jì)

2.1 模塊電路的合理劃分

電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該將模塊電路的功能進(jìn)行分區(qū)及布局。分區(qū)的目的是把有干擾的功能區(qū)、電源層、接地層與其他敏感區(qū)和無干擾的或靜態(tài)區(qū)域分開，功能區(qū)的布局要根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能區(qū)的需要、頻率接近度、電平接近度、功率分布等幾方面來確定。

剛撓電路所連接的部分包括：加速度計(jì)電路、軸角轉(zhuǎn)換電路、慣性計(jì)算機(jī)電路、自監(jiān)測(cè)電路、電源濾波電路、一體化電源接口、慣性儀表輸入輸出接口、力矩電機(jī)接口。剛撓電路的數(shù)字化智能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了功能電路的三維布局，保證了慣性系統(tǒng)機(jī)電一體化后電路系統(tǒng)的緊湊性。

2.2 電源濾波和集中分配

總電源進(jìn)行的針對(duì)性電磁濾波針對(duì)的是電路中的所有一次電源和二次電源，這些電源都設(shè)計(jì)了電源濾波電路。每個(gè)器件都設(shè)計(jì)有濾波電容，電容盡可能接近芯片的電源端，減小了環(huán)路面積。

一次電源入口端：濾波器與DC/DC的配套使用是為滿足電磁兼容GJB151A-97的CE102的要求。根據(jù)電源負(fù)載種類的不同，將濾波器分組使用。彈上電源用的HFD28-461F-B型濾波器在500kHz頻段上的噪聲抑制≥50dB，地面電源用的HFH-461F-B型濾波器在100kHz頻段上的噪聲抑制≥40dB。一次電源入口后的電源系統(tǒng)布局如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)電源布局Fig.2 Layout of system power

為使輸入電源噪聲能夠減小，在二次電源輸入端放置π型濾波器，π型濾波器應(yīng)靠近接插件的位置，同時(shí)濾波電路應(yīng)盡量靠近電源。在本文的設(shè)計(jì)中，所采用的3組8種電源的輸入端就使用了π型濾波器濾波以減小電源的擾動(dòng)，在電源輸入端和功率輸出端設(shè)計(jì)了共模和差模濾波器。電源電流頻率特性如表1所示，在芯片電源引腳附近設(shè)置去耦電容，降低了電源干擾對(duì)電路的影響。

表1 慣性系統(tǒng)二次電源特性表Table 1 Characteristics of secondary power supply

傳統(tǒng)的慣性系統(tǒng)電源電路均為板級(jí)設(shè)計(jì)，布置在電路箱內(nèi)，對(duì)電路箱的熱學(xué)環(huán)境和電磁環(huán)境會(huì)帶來不利影響。集中化分配二次電源可以改善系統(tǒng)的熱環(huán)境和電磁環(huán)境，同時(shí)提高電源的數(shù)字化、智能化、一體化水平。

分系統(tǒng)的二次電源進(jìn)行集中分配，該產(chǎn)品為獨(dú)立數(shù)控并具備自監(jiān)測(cè)功能的電源系統(tǒng)，為儀表和電路提供所需的電機(jī)電源和交直流電源，同時(shí)完成一次電源與二次電源及二次電源各路之間的隔離任務(wù)。二次電源系統(tǒng)包括3組共8路直流電源、1路可控的交流方波馬達(dá)電源、2路交流正弦激磁電源、電源控制電路和電源監(jiān)測(cè)電路。數(shù)字化一體電源采用模塊式獨(dú)立單件設(shè)計(jì)，減小了電路箱內(nèi)的發(fā)熱功率和電磁干擾，同時(shí)提高了自身的散熱性能，改善了系統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)和電磁兼容性。

數(shù)字化智能電源模塊實(shí)現(xiàn)了受控電源的數(shù)字控制、電源功能的自監(jiān)測(cè)、故障的自診斷，系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各電源狀態(tài)并根據(jù)慣性系統(tǒng)功能要求控制各種電源的工作狀態(tài)。

2.3 功能電路的電氣連接

功能電路的電氣連接主要包括6組相互隔離的參考地、多個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的二級(jí)溫控系統(tǒng)、石英表輸出系統(tǒng)、軸角度采集系統(tǒng)、穩(wěn)定調(diào)平回路系統(tǒng)等功能電路的230多根不同網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的電氣連接網(wǎng)絡(luò)。軟件自動(dòng)檢驗(yàn)對(duì)照接線表的檢查，提高了走線的正確性。電氣背板的剛撓混合設(shè)計(jì)取消了背板到接插件的焊接過程，省去了檢驗(yàn)對(duì)照接線表的檢查，避免了不同地線分組的信號(hào)相互交叉。

印制板設(shè)計(jì)合理劃分不同電源的電地層，防止相互感應(yīng)產(chǎn)生干擾；信號(hào)走線布局合理，防止不同電位信號(hào)相互干擾；電氣背板的剛撓設(shè)計(jì)為不同參考地的信號(hào)分區(qū)走線提供了可能。本設(shè)計(jì)的參考地包括：數(shù)字參考地、回路參考地、加速度計(jì)參考地、功率參考地、地面參考地和通信參考地。信號(hào)參考地的疊層按顏色區(qū)分，如圖3所示。

在電氣背板中，不僅有各種低壓直流電，還有正弦交流電和三相方波交流電。因此，電源平面的設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。在這種情況下，為了降低電源對(duì)高速信號(hào)的影響，需要在水平方向上將背板分成若干個(gè)獨(dú)立的區(qū)域，即高速信號(hào)區(qū)域和功率電流區(qū)域，這些區(qū)域之間采用完全隔離的方法。采用水平方向上的隔離，可以有效降低電源平面對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的噪聲。

圖3 剛撓背板電氣連接圖Fig.3 Electric connection diagram of rigid-flex backplane

背板信號(hào)種類數(shù)量較多，在有限面積的印制線內(nèi)完成走線，信號(hào)完整性應(yīng)得到重視。影響SI的主要因素有：1）信號(hào)阻抗匹配：發(fā)送端串聯(lián)匹配和接收端并聯(lián)匹配；2）通信信號(hào)回路：高速串口、1553B總線盡量減少高速信號(hào)走線回路；3）串?dāng)_：高速信號(hào)之間平行走線長(zhǎng)度的間距應(yīng)遵循3W原則。

3 剛撓背板的優(yōu)化設(shè)計(jì)

為了確保該電氣背板的性能，主要從背板覆銅板和銅箔材料的選材、連接方式的選擇、通信方式、電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面來提升性能。

3.1 電氣背板的設(shè)計(jì)要求

背板覆銅板的選?。涸陔娐钒逯?，影響信號(hào)傳輸損耗的主要因素有導(dǎo)體損耗和介質(zhì)損耗。為減少傳輸損耗，功能電路間的信號(hào)連接選擇較短的信號(hào)，采用FR4板材。對(duì)于信號(hào)交換背板上的高速傳輸線，種類比較多且長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，為了降低傳輸通道的衰減，采用Nelco板材。背板與子板的連接關(guān)系如圖4所示。

圖4 背板與子板連接關(guān)系圖Fig.4 Connection diagram of backplane and daughter-board

背板銅箔材料的選?。恒~箔對(duì)高速信號(hào)容易產(chǎn)生較大的損耗，主要是由銅箔的粗糙度和信號(hào)趨膚效應(yīng)引起的。由于趨膚效應(yīng)的影響，傳輸線的阻性損耗會(huì)增大，從而影響數(shù)字通信系統(tǒng)的性能。由此，信號(hào)幅度的降低會(huì)影響信號(hào)的噪聲容限，邊沿變化率的減慢會(huì)影響信號(hào)的時(shí)序容限。在直流或者低頻電路中，系統(tǒng)只有直流損耗。但隨著頻率的增加，在高頻電流經(jīng)過導(dǎo)線時(shí)，大部分電流將會(huì)集中到趨膚深度的環(huán)面導(dǎo)體中。趨膚效應(yīng)使得傳輸線的有效電流面積減小，且使得傳輸線的等效電阻增加。

3.2 背板的通信總線設(shè)計(jì)

對(duì)于數(shù)字總線，并行方式邏輯時(shí)序簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)吞吐量大，但信號(hào)線數(shù)量多，在距離較近處理器之間交互數(shù)據(jù)采用并行方式；而對(duì)于需要長(zhǎng)距離傳輸?shù)男盘?hào)，則采用串行方式。背板數(shù)據(jù)交換采用串行和并行總線相結(jié)合的方式，背板總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。這種方式可以適應(yīng)彈上任務(wù)與數(shù)據(jù)傳輸需求，兼具功能電路的監(jiān)測(cè)功能，該方式的特點(diǎn)在于高效率的傳輸協(xié)議、適中的傳輸速度、較小的電路規(guī)模，優(yōu)點(diǎn)則是電氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清晰、擴(kuò)充性好、便于故障檢測(cè)和功能維修。

圖5 背板總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.5 Topology structure of backplane bus

高速1553B線纜部分采用的是單線形式，每根線都有獨(dú)自的屏蔽層，這樣的設(shè)計(jì)方式可以很好地減少信號(hào)線在傳輸過程中受到的干擾。采用單端線的方式還可以很好地減少來自信號(hào)線之間的串?dāng)_，從而確保信號(hào)能量用于傳輸有效信號(hào)。

慣性系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)采用的是差分RS422信號(hào)線進(jìn)行傳輸，緊耦合和差分特性使信號(hào)能有效抑制外界噪聲干擾。差分信號(hào)可以使得信號(hào)在返回路徑中不受傳輸線特性阻抗的影響，從而抵抗信號(hào)的反射和突變。

背板總線設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：1）背板總線的最大傳輸速率不低于1Mbps；2）可支持多個(gè)遠(yuǎn)程終端，支持一主多從分布式監(jiān)測(cè)采集目標(biāo)；3）既可作為內(nèi)部總線，也可用于外部通信總線接口；4）監(jiān)測(cè)模塊可同時(shí)監(jiān)控多模塊，對(duì)模擬量、狀態(tài)量、控制量等信號(hào)實(shí)時(shí)上傳，對(duì)回路控制律、精度補(bǔ)償量、標(biāo)定參數(shù)等數(shù)據(jù)下發(fā)。

3.3 高速傳輸線的阻抗設(shè)計(jì)

背板傳輸線的阻抗區(qū)別于電阻、電容和電感的特性，特性阻抗是傳輸線的一項(xiàng)重要指標(biāo)，根據(jù)發(fā)送端和接收端的收發(fā)特性來評(píng)估電氣背板傳輸線的阻抗。當(dāng)信號(hào)傳輸線源端和負(fù)載端的阻抗不匹配時(shí)，信號(hào)會(huì)進(jìn)行反射從而產(chǎn)生振鈴，信號(hào)的反射引起的信號(hào)疊加會(huì)造成電壓過沖。為了檢查背板傳輸線的阻抗?jié)M足情況，需要利用時(shí)域反射儀對(duì)PCB板、FPC傳輸線、連接器以及線纜的阻抗進(jìn)行測(cè)量。

混合背板中，阻抗設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)包括PCB板及過孔、FPC傳輸線、電連接器和線纜等。在設(shè)計(jì)中需要對(duì)傳輸通道的阻抗變化進(jìn)行評(píng)估，降低阻抗的變化量，并避免傳輸路徑上產(chǎn)生較大的阻抗突變，使傳輸路徑的阻抗做到相對(duì)一致。不同電路板之間的阻抗測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

控制阻抗首先可以在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)PCB時(shí)進(jìn)行，常用50Ω來控制。對(duì)傳輸速率較高的高速串并信號(hào)，其阻抗允許偏差應(yīng)控制在10%以內(nèi)；而對(duì)于傳輸速率較低的單端線，其偏差可以稍大一些。板級(jí)設(shè)計(jì)優(yōu)化后，還可以采用的手段是添加分立元件，使輸入或輸出阻抗與信號(hào)匹配，以此消除一次或二次反射。常見的阻抗匹配有：戴維南匹配、串聯(lián)匹配、并聯(lián)匹配和交流匹配。

圖6 阻抗測(cè)試結(jié)果Fig.6 Test result of impedances

3.4 背板的電磁兼容優(yōu)化

背板電路的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)慣性系統(tǒng)的EMI性質(zhì)和低頻特性來考慮電子設(shè)備的EMC設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中盡量抑制干擾源的電磁輻射，切斷電磁干擾的耦合通道，提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。針對(duì)不同對(duì)象，采用接地、濾波、屏蔽、隔離等方法實(shí)現(xiàn)電磁防護(hù)。實(shí)際設(shè)計(jì)中，對(duì)于噪聲耦合采用遠(yuǎn)端單點(diǎn)接地；在電源線、控制線、信號(hào)線的端口，采用低通濾波來抑制差模、共模干擾；對(duì)于電路箱體不連續(xù)導(dǎo)電的縫隙、孔隙等帶來的電磁泄露，應(yīng)該采用導(dǎo)電材料進(jìn)行密封屏蔽設(shè)計(jì)。

4 背板信號(hào)的傳輸串?dāng)_分析

串?dāng)_的大小與傳輸線之間的距離有關(guān)，距離越近，受到的干擾越大。串?dāng)_的評(píng)估手段有頻域和時(shí)域兩種，頻域串?dāng)_評(píng)估手段分為S參數(shù)、插入損耗偏差、串?dāng)_功率和、回波損耗等，而時(shí)域中的串?dāng)_評(píng)估辦法主要包括阻抗評(píng)估、眼圖、串?dāng)_噪聲、誤碼率等。本文主要以S參數(shù)和眼圖來分析高速信號(hào)背板設(shè)計(jì)的合理性。

4.1 背板頻域的S參數(shù)仿真

S參數(shù)表征傳輸通道的頻域特性，反映了被測(cè)信號(hào)在每個(gè)頻點(diǎn)上的傳輸、反射和串?dāng)_的情況，S參數(shù)值的大小跟傳輸介質(zhì)的損耗、銅箔的損耗以及阻抗的一致性有關(guān)系。S參數(shù)是從能量角度來分析傳輸損耗和回波損耗的，傳輸損耗指信號(hào)從起始端經(jīng)過傳輸路徑傳入到目標(biāo)端的能量損耗，而回波損耗指信號(hào)在傳輸路徑上被反射回的能量損耗。信號(hào)的傳輸路徑包括不同的功能子板、剛撓背板、屏蔽連接線纜、接插件等，因此整個(gè)鏈路的S參數(shù)需要以各段S參數(shù)為參考。

以監(jiān)測(cè)總線的溫度通信接口為例，信號(hào)走線的鏈路通道如圖7所示。全部鏈路通道包括：溫度信號(hào)起始端（TX）—走線（溫度采集板）—接插件（溫度采集板）—走線（背板）—FPC走線—走線（背板）—接插件（背板）—走線（監(jiān)測(cè)板）—溫度信號(hào)終止端（RX）。

圖7 信號(hào)走線的鏈路通道Fig.7 Link channel of signal wiring

根據(jù)實(shí)際的PCB設(shè)計(jì)文件，結(jié)合立體信號(hào)走線路徑，分別針對(duì)每個(gè)通道環(huán)節(jié)，利用仿真工具SIwave進(jìn)行S參數(shù)的提取。最終將參數(shù)導(dǎo)入仿真工具HFSS中，建立三維走線模型，進(jìn)一步對(duì)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃頻分析，得到整個(gè)鏈路的S模型。HFSS能對(duì)任意三維立體走線進(jìn)行頻域分析，并針對(duì)背板功能板、過孔、接插件等薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。

圖8為監(jiān)測(cè)總線在100kHz頻點(diǎn)的插入損耗與回波損耗結(jié)果。從測(cè)試結(jié)果來看，在100kHz頻點(diǎn)上，傳輸通道的最大損耗為-9dB，而最小的損耗為-2dB。

4.2 背板時(shí)域的眼圖分析

眼圖是通過將連續(xù)采樣的數(shù)據(jù)段進(jìn)行重疊覆蓋形成的，它以圖形的形式反映數(shù)字信號(hào)的整體特征。眼圖分析的常用參數(shù)有：眼高、眼寬、眼交叉比和平均功率等。眼圖直觀地反映了信號(hào)的串?dāng)_、高頻損耗、開關(guān)噪聲、信號(hào)反射等，因而成為觀測(cè)高速數(shù)字信號(hào)通信鏈路信號(hào)質(zhì)量的有效辦法。

為了對(duì)高速串行信號(hào)進(jìn)行眼圖分析，需要利用高帶寬示波器進(jìn)行信號(hào)測(cè)量，再將測(cè)量得到的信號(hào)波形疊加成眼圖。泰克示波器DPO7104C上帶有眼圖及抖動(dòng)分析軟件DPO，利用該軟件可以得到信號(hào)的眼圖、抖動(dòng)及抖動(dòng)分離結(jié)果、浴盆曲線等。對(duì)于時(shí)鐘信號(hào)通道的信號(hào)分析，利用示波器測(cè)試時(shí)鐘起始點(diǎn)到終點(diǎn)的眼圖對(duì)比，直接就可以反映出時(shí)鐘信號(hào)的傳輸質(zhì)量。但是，對(duì)于無源通道的眼圖分析，應(yīng)從通道起點(diǎn)接入信號(hào)源，示波器接到信號(hào)通道的終點(diǎn)，這樣被測(cè)信號(hào)將按時(shí)間疊加成眼圖，如圖9所示。

圖8 通信鏈路的測(cè)試結(jié)果Fig.8 Test result of signal link

圖9 眼圖的測(cè)量結(jié)果Fig.9 Measurement results of eye diagram

對(duì)于信號(hào)眼圖的優(yōu)化，主要包括以下幾個(gè)方面：走線長(zhǎng)度和寬度、信號(hào)有效屏蔽、板材的介電常數(shù)、信號(hào)的均衡處理、信號(hào)間的串?dāng)_影響。

5 背板的測(cè)試與驗(yàn)證

本文根據(jù)慣性系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)構(gòu)架，并結(jié)合多種背板優(yōu)化措施，設(shè)計(jì)了基于高速信號(hào)傳輸?shù)谋嘲咫娮酉到y(tǒng)，設(shè)計(jì)考慮到了通信鏈路阻抗的連續(xù)、信號(hào)完整性的回流路徑、高速信號(hào)的串?dāng)_和輻射抑制等問題。

相對(duì)于傳統(tǒng)慣性系統(tǒng)裝配的明線焊接過程，本文設(shè)計(jì)的背板電子系統(tǒng)的裝配時(shí)間節(jié)約了80%，省略了電裝焊接和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)的過程。調(diào)試階段具備自動(dòng)化測(cè)試能力，提高了調(diào)試效率，保證了測(cè)試質(zhì)量，降低了誤操作概率。

剛撓電氣背板的疊層為12層，其中第2層、第5層、第8層、第11層為完整的地層，鋪銅厚度均為1oz。優(yōu)化前后的電路箱對(duì)比如圖10所示。

圖10 背板改進(jìn)前后對(duì)比圖Fig.10 Comparison of backplane before and after improvement

電氣背板連接所有各功能單板、慣性器件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，信號(hào)類型復(fù)雜、種類繁多，電磁兼容性能較差。本文針對(duì)以上問題，研究了背板的電磁兼容性、信號(hào)完整性和電源完整性，新設(shè)計(jì)的剛撓電氣背板使得電路規(guī)模合理化、緊湊化。通過實(shí)踐表明，該設(shè)計(jì)方法提升了電路規(guī)模的集成度，縮小了整個(gè)產(chǎn)品的體積，為后續(xù)新型號(hào)的新慣性產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了參考。

6 結(jié)論

本文提出了一種慣性系統(tǒng)電氣背板的設(shè)計(jì)方法，分別從模塊化分、電源分配、電氣連接、阻抗設(shè)計(jì)、電磁優(yōu)化以及串?dāng)_優(yōu)化等方面對(duì)背板進(jìn)行設(shè)計(jì)?？偩€板的設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮：信號(hào)組成和總線驅(qū)動(dòng)方式、高速信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量、電磁輻射及共模抑制、電源的分配以減小地平面的噪聲、規(guī)劃信號(hào)互連以解決信號(hào)完整性問題。

慣性系統(tǒng)電氣剛撓背板的設(shè)計(jì)完成了對(duì)背板的功能、性能、可靠性、穩(wěn)定性等性能的測(cè)試和驗(yàn)證；自動(dòng)化的電路網(wǎng)表檢驗(yàn)省去了印制板間的明線焊接過程，提高了走線的正確性。在剛撓背板的生產(chǎn)調(diào)試階段，主要技術(shù)指標(biāo)為：各個(gè)電源輸出、頻率穩(wěn)定性、背板的數(shù)據(jù)通道導(dǎo)通、背板數(shù)據(jù)交換的性能。經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證，本文提出的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)了電路板的自動(dòng)化測(cè)試，提高了測(cè)試質(zhì)量和測(cè)試效率。