航空电子连接器的趋势

第二次世界大战后，航空电子从机电组件发展到电子和数字技术，如电传操纵系统的发展所见。这种演变一直持续到今天，因为军用和商用飞机都使用越来越多的计算能力并产生大量数据。

航空电子设计人员继续寻找将更多计算能力投入到能够处理导航、通信和其他关键功能的嵌入式系统中的方法，从而减轻重量，提高数据传输速率和带宽，同时提高鲁棒性和安全性。为此，军用和商用航空电子标准正在迅速共同发展，以至于值得花点时间关注先进的标准如何改善军用航空电子设备连接器。

不断发展的标准

商业航空公司制造商于1929年成立了航空无线电INC（ARINC），率先开始制定航空电子标准。最初的重点是地面通信标准。范围很快扩大到包括飞机内部的通信标准。

相关的ARINC标准包括：

ARINC 429：1977年，定义了用于点对点网络的双线串行总线标准

ARINC 629：1992年，定义了多发射器数据总线协议，允许多个设备访问同一总线（在波音777飞机上实施）

ARINC 664，第 7 部分，采用航空电子设备全双工交换以太网 （AFDX） 数据网络实施：1998 年，定义了用于飞机数据网络的全双工交换以太网，支持采用商用现货 （COTS） 网络技术

ARINC 653：1993年，2003年更新，为空间和时间分区的计算机资源定义了实时操作系统（RTOS）接口（在波音787飞机和空客A350飞机上实施）

ARINC 836A：即将发布的标准，定义了微型模块化机架的外壳

伴随着ARINC标准的制定，美国军方也采取了两项举措。第一个是集成模块化航空电子设备（IMA）。IMA与其说是一个标准，不如说是一个概念，它源于1987年成立的F-22联合综合航空电子工作组（JIAWG）。对设计人员的好处是，IMA允许在不同的计算机模块之间使用相同的部件或卡，从而有助于减轻重量和维护问题。

第二个军事举措是开放系统架构（OSA）。作为1994年国防部（DoD）指令的结果，OSA也不是一个标准，而是一种依赖于定义和发布的基于标准的接口和模块设计而不是专有技术的战略。许多OSA模块由VITA工作组制定的标准定义，例如嵌入式系统的VPX模块标准。

虽然 IMA 和 OSA 有相似之处，但 IMA 正在引领未来的步伐，在航空电子设计人员的关键两个因素的推动下，大力制定标准：首先，通过启用一个强大的平台来减轻重量，该平台将更多的计算能力放在一个需要更少节点的盒子中;第二，扩大数据传输速度和带宽。

包装的发展

鉴于标准和应用要求的共同演变，军用航空电子设计人员和连接器OEM面临着许多挑战。

第一个挑战是实现与紧凑、轻便的包装系统的模块化集成，使其足够坚固，适合航空航天环境。乍一看，这似乎只是OEM利用COTS技术并使其更加强大的问题。

OEM 在设计更坚固的连接器时可以采取两种不同的路径。路径 1 虽然提供了最大的自由度，但它使用专有的设计方法。因此，连接器将满足苛刻的国防和航空航天要求，但不会成为OSA组件。

路径 2 遵循实施开放 ARINC 和 VITA 标准的 OSA 方法。路径 2 的一个示例是即将推出的 ARINC 836A 中定义的复合微型模块化机架原理 （MiniMRP） 机箱。MiniMRP体现了商业/军事共同进化。最初，该产品针对的是商用客舱系统。标准化模块类似于ARINC 836中定义的已建立的MRP系统，但MiniMRP模块体积小40%，这意味着重量减轻了60%。此外，MiniMRP模块可以取代军事/航空航天应用中使用的传统金属外壳。复合外壳不仅坚固，而且还可以通过屏蔽、电路走线、嵌入式天线和其他功能轻松定制。设计人员可以灵活地定制可制造模块，或者以类似目录的方式从供应商那里选择模块，类似于 COTS 部件。

促进系统连接

航空电子连接器面临的第二个挑战是处理更高的数据速度和带宽。数字战场正在超越商业应用的数据速度/带宽要求。这对军事应用中的盒对盒连接提出了更高的要求。

快速铜

在分布式航空电子设备中，大量链路距离不长，范围从 100 兆以太网到 10 千兆以太网。在这些情况下，铜缆，特别是Cat 6a，适用于飞行控制，航空电子设备和机舱管理系统。Cat 6a 可在 83 米处支持 10 Gb 以太网，而 Cat 6 电缆则支持 36 米。为了坚固耐用，Cat 6a 电缆采用含氟聚合物制成，支持 ANSI/TIA-568-C 规范，可在极端条件下长距离保持稳定性，并提供 24 AWG 或更小的 26 AWG 尺寸，以最大限度地减少尺寸和重量。

对于连接器，Cat 6a 电缆可以使用 ARINC 高速连接器端接。它们可以处理更严格的插入损耗、串扰和其他信号降级因素，以及更快的 I/O 导致的带宽回波损耗要求增加。还提供专有的圆形连接器，专为极端环境而设计，具有速度和尺寸优势，并采用金属或复合外壳。

光纤

为了在更长的距离上提供更高的速度，光纤在骨干应用中越来越受欢迎，特别是随着 100 G 链路（每个传输到接收链路的 10 根 10 千兆位/秒光纤）变得越来越普遍。这些指标清楚地显示了光纤的优势：

速度和距离：双绞线电缆可以在 100 米的距离内传输 1 千兆位/秒的信号;多模光纤可以传输10千兆/秒，传输距离可达550米;和单模光纤，更远一个数量级。

重量：通用 Cat 6a 以太网电缆每 1，000 英尺重 45 磅，而光纤电缆重量减轻 78%，仅重 10 磅。

抗噪性：光纤由介电材料制成;它们既不发射也不接收 EMI。不需要电缆屏蔽。

随着军用航空电子系统继续承载更重的数据负载，端到端光纤解决方案具有吸引力。光纤曾经以易碎和难以使用而闻名。现在情况并非如此：今天的光纤结构在安装过程中可以抵抗挤压和挤压。无环氧/无抛光连接器可显著加快端接速度。

光纤连接器分为两大类：1） 物理接触 （PC），其中配接终端使用用于单根光纤的陶瓷套圈和用于多根光纤的 MT 套圈进行物理接触;2）扩展光束（EB），它对振动，冲击和其他机械危害的耐受性最高。EB连接器较高的插入损耗通常被EB性能的长寿命、可靠性和长期一致性所抵消。

视频收发器是一种相对较新的组件，可以通过有源光纤网络推动重负载。TE 的 MiniCube 视频收发器可以处理商业或军用视频显示器的带宽密集型视频应用。MiniCube产品包括光电设备，用于延长距离和传输离散的单个信号或支持多个视频的多路复用。

先进的解决方案

未来的包装和连接将走向何方？

就包装而言，以前的ARINC标准正在被ARINC 836A等新标准所取代。在消费和工业电子产品中看到的同样更小的尺寸和更高的密度现在正在航空电子设备中发挥作用。航空电子产品的通用包装将继续缩小，以适应更小的盒子和显着减轻的重量。就连接性而言，铜缆和光纤将继续共存，各自具有特定优势。

数字战场侦察、监视和目标获取（RSTA）任务的额外传感器处理对数据交换提出了巨大的要求，这将需要在航空电子设备连接和计算平台方面进行更多创新。

物联网 （IoT） 也在推动传感器革命。借助物联网，飞机内的多个系统（例如发动机、轮胎、结构部件甚至座椅）可以向多个集线器自行报告其状态。当飞机在途中时，支持物联网的设备可以安排维护、订购零件并报告性能，以提高可靠性并最大限度地减少停机时间。

好消息是：航空电子设备连接不断发展。设计人员将受益于各种新选项，以满足不断增长的数据负载。由于标准和产品的激增，航空电子设计人员需要考虑各个方面，从物理层组件、布线和 IMA 解决方案的组件。

审核编辑：郭婷