军用连接器的产品开发趋势

2023-09-04 11:58:21 来源:《国际线缆与连接》投稿人 冯文飞编译 作者:TTI公司 点击:2637

除了SWaP之外,还有四种趋势影响现代军用连接器设计。

在高强度的军事行动中,支持部队的技术对于在最重要的时候提供性能和安全至关重要。即使是最小的组件(例如连接器)也可以在确保设备以最佳性能运行方面发挥关键作用。

描述军用互连器尺寸、重量和功率(SWaP)规范的两个著名标准有助于标准化设计以简化系统连接。它们是MIL-DTL-83513(微型D连接器)和MIL-DTL-32139(纳米微型连接器)。确切的SWaP参数根据制造商特定设计中的引脚连接和外壳的数量和排列而有所不同。该标准还规定了连接器的方向,例如直式、90°角、PCB安装或其他样式。

该标准将每个触点的电流负载限制为最大约3A,并且每个配置最多可以有100个引脚,但确切的指南考虑了这些标准与连接器设计指南的一致。而且,虽然SWaP值更为人所知,但还有四种先进趋势影响着现代军用连接器设计。

军事应用

增强耐用性

军事应用给工程师带来了耐久性挑战。现有连接器可以承受海底和高盐雾浓度等恶劣环境(以符合相应的军用规格)。然而,开发新航空航天应用的客户假定完全可靠,并且要求耐用性超出标准中涵盖的现有水平。

增加耐用性要求的一个例子可能来自于寻找能够承受十次航天飞机发射的高冲击连接器的制造商。该公司还预计,如果支持组件可以重复使用,连接器将被重新利用,这在昂贵的航天器发射中越来越常见。此外,每次推出时不需要更换的连接器可以节省大量成本(快速收回任何额外的资本成本),同时提高耐用性。

坚固性:术语“坚固”与耐用性相关,表示物品对日益恶劣的环境的抵抗力。当前的趋势是将密封连接器设计到飞行控制和起落架系统中。连接器更易于安装,并且可以承受飞行压力,从而增加组件的坚固性。

新型军用连接器的其他设计条件包括:

·温度暴露范围为–150℃至+150℃

·含有灰尘、污垢、水、化学品、原子氧暴露腐蚀的环境

·一系列环境压力

·热循环

·热冲击

·冲击暴露高达300克/负载

·信号完整性和EMI/RFI保护

信号完整性对于在恶劣环境中运行的高速军事应用至关重要。电磁干扰(EMI)和射频干扰(RFI)可能会将噪声和其他干扰引入信号路径。这些低效率会削弱信号强度,损害信号并降低连接器的可靠性和响应时间。此外,EMI和RFI还会产生辐射发射的二次效应,从而进一步损害元件性能。

幸运的是,工程师可以设计多种控制措施来解决这些干扰类型。前两个控制杆符合MIL-STD-461标准并具有适当的信号完整性设计。该标准确保连接器应在适当的条件下工作,同时设计实践限制会降低信号质量的信号串扰和反射。

设计人员还可以添加屏蔽、滤波和接地来控制和引导有害干扰远离信号,以保持其质量。

减小封装尺寸并实现小型化

小型化是几乎所有电子产品的持久趋势。随着晶体管尺寸从20世纪40年代的毫米减小到2020年代的数十纳米,从而实现小型化元件,从模拟到数字的转变对军用连接器产生了复合的积极影响。

加工密度的提高使得连接器的封装尺寸更小。这一优势释放了关键的设计空间,提高了设计灵活性,节省了材料和成本。此外,较小的尺寸可以减轻重量,并且由于运行路径较短而可以减少损失。

高速、高带宽

现代军事行动需要技术来实时响应。因此,许多应用需要高达10Gb/s的速度,并要求(明示或暗示)保持可靠性。因此,工程师们正在将网络连接器添加到商业和军事/航空航天航空电子设备设计中。这些连接器将使该技术能够实现5G快速、高质量、大容量数据传输的优势。

最近的设计工程兴趣是使用光纤来提供高速和带宽军用连接器。这些纤维可实现从空中、陆地或海上发射点高效、安全和准确地发射导弹。这些电缆遵循MIL-DTL-38999、28876及其他标准,可以长距离传输大量数据,同时将可靠性损失降至最低,并保持一致的高精度性能。

光纤在多个领域都是理想的选择。首先,它们具有空间效率,能够实现比传统铜线更小的封装尺寸,从而为提高系统弹性或改造现有系统以避免资本支出创造冗余机会。

要点

军事应用将连接器暴露在地球上一些最恶劣的环境中。保护和确保连接器性能对于军事行动的成功、安全和结果至关重要。工程师已做好应对这些挑战的准备,通过增强的设计功能来增加当前的尺寸、重量和功率指南。

通过减少干扰来提高耐用性、信号完整性、缩小封装尺寸的小型化以及用于高速和高带宽的光纤是可以应对恶劣环境挑战的四种方法。将这些功能添加到连接器设计中可确保关键军事应用在最需要时以最高水平运行。

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