Utilizzo di connettori multiporta in modalità High

Jun 04, 2023

Oggi, i sistemi elettronici militari e avionici vengono sviluppati con gamme di frequenza più ampie per aggiungere larghezza di banda e funzionalità e allo stesso tempo essere progettati per adattarsi a spazi più piccoli. Il raggiungimento degli obiettivi di sistema di dimensioni, peso e potenza ridotti (SWaP) pone sfide per cavi e connettori RF/microonde ad alta frequenza che devono soddisfare specifiche elettriche, meccaniche e ambientali complesse ma consentire anche l'accesso ai moduli del sottosistema per la manutenzione e la risoluzione dei problemi. Fortunatamente, le nuove tecnologie di interconnessione multiporta presentano una bassa perdita alle frequenze RF/microonde con elevata sicurezza e ripetibilità. Il loro approccio diretto semplifica la disconnessione anche in applicazioni con spazio limitato, pur mantenendo i requisiti EMI/EMC più esigenti.

I sistemi avionici civili e militari come gli altimetri radar e i sistemi di atterraggio a microonde (MLS) che una volta occupavano la DC fino a 12 GHz si stanno ora espandendo a frequenze più elevate, tipicamente fino a 18 GHz e spesso fino a 40 GHz. Questa espansione richiede interconnessioni di sottosistemi in grado di fornire le prestazioni più elevate e affidabili, adattandosi allo stesso tempo allo spazio limitato della cellula.

In generale, i sistemi elettronici militari come i sistemi di guerra elettronica (EW), radar e contromisure elettroniche (ECM) vengono progettati per spazi più piccoli e maggiore efficienza tramite architetture modulari. Tali approcci progettuali richiedono interconnessioni a banda larga infallibili che possano essere collegate e disconnesse negli spazi più ristretti, soddisfacendo al tempo stesso tutti i requisiti elettrici, meccanici e ambientali delle interconnessioni tradizionalmente più permanenti a 50 Ω, inclusi cavi e connettori a guida d'onda e coassiali. Lo spazio limitato aumenta inoltre la necessità di livelli molto bassi di radiazioni EM e di perdite in tutte le interconnessioni ad alta frequenza per ridurre al minimo le interferenze tra i moduli del sottosistema.

La miniaturizzazione e la densità funzionale dei moderni sistemi militari e avionici evidenziano la necessità di connettori multiporta che possano essere utilizzati per instradare molti segnali in spazi ristretti. I connettori multiporta consentono di ridurre la quantità totale di hardware di interconnessione per i sistemi avionici con equipaggio e per i veicoli aerei senza pilota (UAV), dove un peso leggermente inferiore contribuisce notevolmente ad aumentare la portata del veicolo.

Le applicazioni con un numero crescente di interconnessioni a frequenze RF/microonde crescenti possono facilmente evolversi in masse aggrovigliate di cavi coassiali con interconnessioni e terminazioni difficili da tracciare quando ciascun cavo ha i propri connettori di ingresso e uscita. Il concetto di base di un'interconnessione multiporta è quello di individuare punti di interconnessione per il maggior numero possibile di cavi all'interno di un singolo cablaggio in modo che diversi moduli del sottosistema possano essere interconnessi in un punto di giunzione e persino codificati a colori o etichettati per facilitare l'identificazione e l'accessibilità durante la manutenzione e ispezione.

Ma tra le sfide nella creazione di un cablaggio multiporta di questo tipo c'è quella di consentire collegamenti diretti da connettore a connettore all'interno del cablaggio senza aggiungere dimensioni e peso equivalenti alle interconnessioni separate totali, pur mantenendo i requisiti di prestazione elettrica e meccanica.

I connettori coassiali tradizionali come i connettori Threaded Neill–Concelman (TNC) da 50 Ω (Figura 1) si uniscono da tempo ai moduli del sottosistema militare e avionico con frequenze fino a 18 GHz, terminando i cavi coassiali flessibili e semirigidi mediante attacchi a crimpare o saldare. L'accoppiamento filettato dei connettori TNC maschio e femmina forma una connessione elettrica e meccanica sicura e affidabile in grado di resistere agli elevati livelli di urti e vibrazioni a cui questi sistemi sono spesso soggetti. Una connessione multiporta deve gestire un forte stress fisico raggiungendo frequenze più elevate per supportare le ampie larghezze di banda dei sistemi moderni. Poiché i connettori coassiali dipendono dalla lunghezza d'onda in termini di dimensione dell'interfaccia, le dimensioni dell'interfaccia devono essere molto più piccole di quelle di un componente tradizionale come un connettore TNC per fornire prestazioni a bassa perdita fino a 30 GHz o addirittura 40 GHz.