Многопортовые разъемы: решения для высокоплотной межсоединительной связи.

Многопортовые разъемы: решения для высокоплотной межсоединительной связи.

Определение и обзор

Многопортовые разъемы объединяют несколько коаксиальных контактов в одном модуле, что обеспечивает более высокую плотность соединений и сокращает время установки. Эти разъемы также уменьшают общую занимаемую площадь и сложность системы. При выборе многопортового разъема необходимо учитывать такие факторы, как требуемый частотный диапазон, целостность сигнала и ограничения по пространству — это ключевые элементы для выбора, специфичного для конкретного применения.

Преимущества системы и стандартизация

Благодаря стандартизированным контактным полостям многопортовых радиочастотных/коаксиальных кабельных сборок, они обеспечивают гибкую интеграцию радиочастотных (коаксиальных, двухжильных, трехжильных и т. д.), волоконно-оптических модулей и нерадиочастотных сигнальных контактов в одном разъеме, в зависимости от размера контакта. Например, высокочастотные коаксиальные контакты D38999 от Amphenol SV Microwave, работающие в диапазоне постоянного тока до 40 ГГц, позволяют продолжать использовать разъемы D38999, расширяя их применение на микроволновые линии передачи.

Проблемы, связанные с взаимосвязью, и ход испытаний

В своем отчете IMS2024 Дэвид Шафф, директор по радиочастотам и микроволновой технике в компании Bishop & Associates, отметил, что, хотя тенденция к созданию многопортовых многокоаксиальных сборок либо линейная (непрерывная), либо в виде коаксиальных вставок, устанавливаемых в многогнездные разъемы, и интерфейсы, такие как SMPM и SMPS/SMP3, стандартизированы, сохраняются опасения по поводу сопряжения из-за различий в глубине коаксиальных углублений/интерфейсов у разных производителей. Однако он добавил: «Несколько поставщиков успешно провели испытания на совместимость узлов D38999, использующих интерфейсы SMPM для контактов типоразмера 16 (и, возможно, больших размеров полостей), включая вибрацию и т. д. Отчеты пока не опубликованы, но эти поставщики будут общими поставщиками VITA67 и SOSA. Кроме того, коаксиальные решения для небольших контактных полостей типоразмера 20 (работающих до 110 ГГц) в MIL-PRF-24308, MIL-DTL-38999 (все четыре серии) и даже в новом круглом разъеме MIL-DTL-32689 по-прежнему считаются единственным доступным вариантом».

Основные поставщики и формы продукции

Многие компании, включая Radiall, Amphenol SV Microwave, Amphenol CIT, Southwest Microwave, SOURIAU (Eaton) и TE Connectivity, предлагают коаксиальные кабельные разъемы для многопортовых приложений, соответствующие стандартам MIL-STD-38999, MIL-DTL-24308 и даже ARINC-600, которые могут быть установлены опытными пользователями. Кроме того, многие поставщики, такие как Samtec, HUBER+SUHNER и Rosenberger, в основном предлагают многопортовые продукты в виде предварительно собранных блоков. На рисунке ниже показан типичный автономный многопортовый коаксиальный кабель от Radiall.

Вопросы проектирования

• Стандарты: Многопортовые разъемы, используемые в высокочастотных военных и авиационных системах, должны соответствовать или превосходить электрические, механические и экологические характеристики традиционных коаксиальных разъемов, которые они заменяют. Разработка на основе отраслевых стандартов военных разъемов привела к использованию разъемов MIL-DTL-38999 в коммерческих сборках, а также версий с использованием стандартных и изготовленных на заказ разъемов MIL-DTL-24308. Многослойные решения и решения со связанными вставками включают в себя многослойные сборки Combo-D (с вставками MIL) и сборки ARINC.

• Монтаж: Корпуса разъемов устанавливаются в соответствии с их некоаксиальными аналогами, которые различаются в зависимости от серии разъемов. Многопортовые разъемы для панельного монтажа могут иметь оконечные выводы для печатной платы. Примечание: радиочастотные сигналы, как правило, не подходят для выводов под углом 90°, и необходимо учитывать импеданс дорожек печатной платы. В качестве альтернативы, они могут обеспечивать соединения с другими участками печатной платы или с внутренними компонентами, что требует знания электрических характеристик этих соединений.

• Спаривание: Многопортовое соединение аналогично стандартному соединению. Оно может осуществляться с помощью линейного глухого соединения, винтового соединения или механизмов "тяни-толкай". Это ключевое преимущество, поскольку соединяется только одна пара разъемов, а не множество отдельных пар радиочастотных разъемов.

• Диапазон частот: Частотные характеристики зависят от используемых кабелей и печатных плат. Сами по себе многопортовые коаксиальные кабели обычно охватывают диапазон частот от постоянного тока до 20 ГГц; однако уникальные (часто миниатюрные) сборки с соответствующими компонентами и кабелями могут обеспечить работу до 125 ГГц.

• Импеданс: Большинство многопортовых разъемов имеют сопротивление 50 Ом.

• Расположение и количество портов: Разъемы для подключения к печатной плате доступны в 2-, 4- и 6-портовых конфигурациях, с различными вариантами размеров.

• Упрочнение: Многопортовые разъемы, используемые в военной/аэрокосмической отрасли, должны выдерживать сильные удары и вибрацию, работать в широком диапазоне температур и в условиях, близких к вакууму, на больших высотах.

• Пример быстроразъемного соединения: Многопортовые быстроразъемные кабельные жгуты Amphenol CIT оснащены быстросъемными радиочастотными интерфейсами, разработанными для сокращения времени и затрат интеграторов без ущерба для надежности или производительности. Они поддерживают те же критически важные характеристики рабочей частоты, коэффициента отражения и радиочастотного экранирования, что и традиционные одноточечные резьбовые интерфейсы, такие как SMA и SMK/2,92 мм.

Рынки и приложения

Многопортовые разъемы широко используются в военной/аэрокосмической, телекоммуникационной, медицинской и промышленной отраслях. Коммерческие применения включают военные и авиационные системы, кабельное телевидение и интернет-услуги, промышленную автоматизацию, измерительную и испытательную аппаратуру.

Типичный продукт: Серия многопортовых микроволновых печей Times.

Многопортовые (M8) и мини-многопортовые (MMP) разъемы компании Times Microwave Systems представляют собой решения для высокоплотных межсоединений, разработанные для надежной работы в экстремальных условиях и соответствующие стандартам MIL-T-81490 и MIL-C-87104. Разъем M8 поддерживает частоты до 20 ГГц, а MMP — до 40 ГГц. Оба разъема имеют герметичные корпуса, подпружиненные интерфейсы и винтовые соединения, обеспечивая превосходное экранирование, низкие потери на входе и высокую надежность при вибрации и термических нагрузках. Они идеально подходят для бортовых систем и других применений с высокой износостойкостью.