無(wú)人機(jī)連接器技術(shù)小型化的演變

在世界各地，軍事和航空航天工程師都專注于新的設(shè)計(jì)工作，不僅要使現(xiàn)有操作現(xiàn)代化，還要使這些工作和電子設(shè)備小型化，以提高靈活性和便攜性以及該領(lǐng)域的整體生存能力。

考慮到這些變化，電子產(chǎn)品和連接器在減少系統(tǒng)的整體重量和尺寸方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，同時(shí)保持了昨天經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的技術(shù)，占地面積只有一半。

毫不奇怪，尺寸和重量是當(dāng)今互連的兩個(gè)最大因素。士兵通常拖著自己的重量，然后用我們認(rèn)為的“便攜式”電子設(shè)備。事實(shí)上，隨著今天傳入和傳出戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)量，僅昨天的互連解決方案就足以讓我們的士兵使用重型模擬驅(qū)動(dòng)技術(shù)，更不用說(shuō)各種后爆電池了，所有這些都是為每個(gè)單元和/或設(shè)備供電所必需的。幸運(yùn)的是，這一挑戰(zhàn)為新的無(wú)人駕駛技術(shù)鋪平了道路。無(wú)人機(jī)技術(shù)已迅速成為支持現(xiàn)有防御系統(tǒng)以及提供保護(hù)國(guó)內(nèi)外前線的新方法的全球領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)。

無(wú)人機(jī)技術(shù)雖然相對(duì)較新，但已經(jīng)在不斷發(fā)展。我們所知道的“標(biāo)準(zhǔn)”，如固定翼和機(jī)動(dòng)推進(jìn)，正在成為過(guò)去。相反，研究人員現(xiàn)在正在使用更多的生物模板，例如拍打翅膀來(lái)模仿鳥(niǎo)類，以達(dá)到一定程度的空中偽裝。無(wú)人機(jī)模仿鳥(niǎo)類或在某些情況下昆蟲(chóng)的能力使無(wú)人機(jī)幾乎可以自然地保護(hù)免受元素的影響。即使在戰(zhàn)場(chǎng)的中心，敵人也可能會(huì)注意到偽裝成鳥(niǎo)的無(wú)人機(jī)，但很可能將其識(shí)別為鳥(niǎo)。

所有這些因素- 再加上無(wú)人機(jī)系統(tǒng)制造商需要更小、更具創(chuàng)新性的互連系統(tǒng)——將小型化帶到了最前沿。曾經(jīng)被認(rèn)為是便攜式軍事監(jiān)視設(shè)備的東西現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到農(nóng)業(yè)，執(zhí)法和邊境控制等應(yīng)用，但實(shí)際上，現(xiàn)在所有無(wú)人機(jī)本質(zhì)上都要求相同的東西：更小的尺寸，更輕的重量，更高的性能，更重要的是，更高質(zhì)量的小型化連接器，這些連接器就在這里。

更小的尺寸和重量，更堅(jiān)固

納米微型連接器開(kāi)始在許多無(wú)人機(jī)應(yīng)用中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。這種小巧輕便的電子設(shè)備和組件允許更長(zhǎng)的飛行時(shí)間，這在這個(gè)行業(yè)中至關(guān)重要。除了尺寸和重量方面的考慮之外，這些新的堅(jiān)固耐用的互連設(shè)計(jì)還必須非常堅(jiān)固耐用。這些連接器必須能夠承受高沖擊和振動(dòng)環(huán)境。例如，Omnetics BiLobe連接器可以處理每個(gè)軸上100 g的沖擊，并且每個(gè)軸在20 g振幅下通過(guò)了10到2，000到10 Hz的振動(dòng)測(cè)試（圖1）， 確保足以承受通常與無(wú)人機(jī)激進(jìn)著陸傾向相關(guān)的高沖擊和振動(dòng)需求。除了尺寸特性和振動(dòng)因素外，惡劣天氣和高海拔等其他條件將無(wú)人機(jī)的電氣要求和整體性能推向了新的高度。

一般來(lái)說(shuō)，電子要求具有新的加固標(biāo)準(zhǔn)，可以同時(shí)滿足輕質(zhì)柔性電纜和鎖定互連系統(tǒng)的期望。這些新標(biāo)準(zhǔn)迫使連接器制造商“跳出框框”思考，并專門設(shè)計(jì)以滿足這些新發(fā)現(xiàn)的要求?；谥行挠|點(diǎn)的.025“新型連接器設(shè)計(jì)提供軍用級(jí)質(zhì)量和可靠性，適用于無(wú)人機(jī)。納米微型互連器件經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，可滿足這些惡劣的要求，同時(shí)盡可能占用最小的物理空間。這些納米級(jí)連接器超過(guò)了 MIL-DTL-83513（通常稱為 Micro D）中規(guī)定的性能水平，并且還設(shè)計(jì)為滿足 MIL-DTL-32139 的新要求（圖 2）。納米微型連接器作為一個(gè)整體，體積小10倍，重量約為具有相同位置數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)Micro D連接器的10%。隨著相機(jī)，武器，GPS模塊和其他探測(cè)器現(xiàn)在安裝在許多這些輕型無(wú)人機(jī)上，對(duì)高數(shù)據(jù)速率以及視頻數(shù)據(jù)流的大容量的需求也在增加。如果從設(shè)計(jì)角度正確處理，這些傳輸信號(hào)可能會(huì)導(dǎo)致極端的電磁干擾（EMI）條件，并使設(shè)計(jì)人員極度頭疼。

納米微型連接器面臨的挑戰(zhàn)

正如我們從過(guò)去的努力中了解到的那樣，無(wú)論行業(yè)如何，每一種新技術(shù)趨勢(shì)都會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，納米微型連接器也不例外。主要原因是舊標(biāo)準(zhǔn)不再適用。同時(shí)，MIL-38999圓形和D-Sub等“舒適”連接器也太大了。一些MIL-83513 Micro D在某些姿態(tài)下變得太大，因?yàn)檫B接器本身正在成為無(wú)人機(jī)相關(guān)應(yīng)用的限制因素。

除了上面提到的尺寸和重量挑戰(zhàn)之外，今天還有無(wú)數(shù)其他因素在起作用。整體環(huán)境 - 特別是環(huán)境保護(hù) - 是開(kāi)發(fā)微型連接器時(shí)的主要關(guān)注點(diǎn)。工程師經(jīng)常將此挑戰(zhàn)與大海撈針進(jìn)行比較，盡管困難重重，但解決這一挑戰(zhàn)并非不可能。大多數(shù)設(shè)計(jì)用于傳輸電力或高壓信號(hào)的電纜相對(duì)不受EMI的影響。然而，納米尺寸的電纜（通常由30 AWG或更小的電線組成）很少設(shè)計(jì)為傳輸高功率，而是低電壓數(shù)據(jù)信號(hào)（LVDS）。這個(gè)問(wèn)題要求許多無(wú)人機(jī)制造商在物理上需要電磁脈沖保護(hù)（EMP）。針對(duì)EMP的設(shè)計(jì)與針對(duì)EMI的設(shè)計(jì)基本相同，這通常從使用的物理電纜開(kāi)始，而不是有問(wèn)題的納米連接器。

第一道防線通常是雙絞線。雙絞線電纜適用于傳輸平衡差分信號(hào)，該過(guò)程本身可以追溯到電報(bào)和無(wú)線電的早期。但是，如果雙絞線沒(méi)有切斷它，下一步就是物理屏蔽線束。昨天的技術(shù)讓工程師相信，用于EMI的最佳電纜屏蔽是固體材料，如導(dǎo)管;然而，在輕型解決方案至關(guān)重要的無(wú)人機(jī)市場(chǎng)中，可以有效地使用金屬編織屏蔽層來(lái)減小尺寸和重量。事實(shí)上，隨著布線現(xiàn)在攜帶的LVDS比以往任何時(shí)候都多，如果要始終如一地保持傳輸數(shù)據(jù)的完整性，適當(dāng)?shù)钠帘螐奈慈绱酥匾?。屏蔽納米連接器免受EMI影響的最常用方法是將電纜物理地封閉在由電線組成的緊密編織的金屬編織物中，然后根據(jù)所討論的組件將其端接到電纜的一端或兩端。

當(dāng)金屬編織物可以物理端接到后殼時(shí)，通?？梢哉业阶罴研Ч?。如果這確實(shí)是首選，設(shè)計(jì)人員必須確保屏蔽與后殼具有干凈的金屬對(duì)金屬接觸，因?yàn)檫B續(xù)性是與EMP/EMI保護(hù)相關(guān)的極其重要的因素。理想情況下，屏蔽層和連接器后殼之間應(yīng)存在360度圓周機(jī)械粘合;這可以使用標(biāo)準(zhǔn)帶狀?yuàn)A具或通過(guò)焊接工藝實(shí)現(xiàn)。各種后殼配置專門用于納米微型連接器。設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)應(yīng)用選擇直線或彎角選項(xiàng)。

納米微型連接器增強(qiáng)軍用無(wú)人機(jī)的性能

納米微型連接器正在幫助軍用無(wú)人機(jī)行業(yè)克服其無(wú)處不在的電子產(chǎn)品尺寸和重量挑戰(zhàn)，并提供針對(duì)惡劣環(huán)境和著陸的堅(jiān)固保護(hù)。這些連接器有助于延長(zhǎng)無(wú)人機(jī)飛行時(shí)間，并確保和保持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸完整性，占用空間僅為傳統(tǒng)連接器的一半，其溫度范圍為-55至+ 200攝氏度，單排和雙排配置，最多85個(gè)觸點(diǎn)。杰克螺釘硬件是典型的;但是，也可提供免工具的“閉鎖”版本。納米微型連接器也提供環(huán)境密封的圓形配置，如Omnetics的Nano 360系列提供。無(wú)論形狀如何，這些納米微型連接器都可以使用飛線、跳線組件或涉及多個(gè)連接器的定制線束進(jìn)行制造。

審核編輯：郭婷