电子机械工程主要研究电子装备机械结构设计与制造等,其特点在于如何使系统或装备在复杂的机械环境、电磁环境以及热环境中满足对其电性能的要求,并具有高的可靠性。飞速发展的电子信息技术已成为我国现代化建设的一个关键技术。电子信息技术的实现依赖于电子装备的性能,包括电磁性能和机械结构性能。机械结构不仅是电性能实现的载体和保障,而且往往制约着电性能的实现。随着电子装备向高频段、高增益;高密度、小型化;快响应、高指向精度方向的发展,这种制约作用愈加凸显。电子机械工程即专门研究为实现电子装备性能,进行机械结构设计与制造的学科,是一门多学科相交融的学科。具体可分为如下四个方面:

一 机械结构因素对电性能的影响:如天线伺服驱动系统的结构谐振频率限制了控制系统的带宽;摩擦、间隙、弹性变形等对控制系统性能的影响;天线结构变形和反射面误差影响天线的效率;微波器件的加工精度与表面粗糙度对微波器件的影响等;实际上微波器件的结构设计与电气设计已经密不可分。因此必须清楚透析这些影响的机理与规律,才能正确设计结构,确保电子装备的性能优良。这是一个多种物理场的耦合问题,可归结为机械、电子、控制的耦合理论以及耦合问题的建模和求解。

二 电子设备对各种恶劣环境的防护:包括电子设备在强烈的振动与冲击下可靠工作,防止失效;在严酷环境下电子设备的温度控制,使电子元、器件温度不超过允许值;电子设备抵御外界电磁干扰的能力和避免自身对环境的电磁污染等。其特点在于使系统或装备在复杂的机械环境、电磁环境以及热环境中满足对其电性能的要求,并具有高的可靠性。此外,还有防潮、防霉、防盐雾腐蚀以及防原子、防生物化学武器等。涉及机械学、传热学、电磁场理论、环境科学、化学、材料学等多门学科。因此在电子设备的设计中必须将各种防护措施综合、统一来考虑。

三 电子组装技术:即如何将成千上万的电子元器件正确而有效地连接、组装及布局,组成一个性能满足要求的整机或系统。在组装过程中,内部要考虑各电子元器件间的互相影响;外部要考虑各种环境因素的影响,最终确保其高可靠性、易维修性及易操作性。目前电子组装技术已发展到表面安装、三维组装及微组装。其中,电路、结构、工艺密不可分。此外为了使操作人员能高效地工作,人机工程学也不容忽视。

四 电子精密机械设计:为实现电子设备的功能,往往需要精密机械,甚至大型机械与结构。典型的如雷达天线、射电望远镜天线、计算机外部设备、机器人等。雷达天线是一种典型的精密机械,其精度与精密机床相比毫不逊色;直径几十米、上百米的全可动抛物面反射器结构高精度的要求,工程上很难实现;计算机外部设备如绘图机、扫描仪、打印机等,其设计是典型的机、光、电一体化设计。这里的电子精密机械设计不同于一般概念上的精密机械设计,是为了满足电子设备性能要求的机电综合性设计。

特别需要指出的是军用电子设备与系统,由于要适应条件苛刻、问题突出、要求严格、更新快的战争环境,在民用产品中罕见应用的代价高昂的许多尖端新技术,率先在军事装备中获得广泛应用。在未来战争中电子战与信息战将起着至关重要的作用,这将赋予电子机械工程在加强现代化国防建设中更重大的责任,也将使电子机械工程面临新的挑战。

为系统总结我国在电子机械工程领域的研究工作,中国电子学会电子机械工程分会特组织编写了《电子机械工程》丛书,旨在服务于我国电子机械领域的科学研究和装备研制工作。

希望该丛书的出版将对我国电子机械工程技术的发展起到积极的促进作用。

西安电子科技大学校长

中国电子学会电子机械工程分会主任委员