用于航空電子設(shè)備的射頻電纜和連接器

用于軍事和商業(yè)航空電子設(shè)備應(yīng)用的射頻（RF）技術(shù)優(yōu)先考慮減輕重量以提高燃油效率，同時(shí)滿(mǎn)足嚴(yán)格的電氣和機(jī)械安全要求。在沖擊和振動(dòng)環(huán)境中，低損耗、相位穩(wěn)定性和高性能需要通過(guò)仔細(xì)評(píng)估材料、結(jié)構(gòu)和維護(hù)來(lái)平衡減小尺寸。

當(dāng)今復(fù)雜的頻段要求（包括 5G、新的和升級(jí)的衛(wèi)星通信 （SATCOM） 系統(tǒng)、使用藍(lán)牙的儀表飛行程序 （IFP） 系統(tǒng)等）正在催生對(duì)更多輕量級(jí)、小型、高精度射頻 （RF） 解決方案的需求。在某些情況下，這些系統(tǒng)的工作頻率高達(dá) 90 GHz。航空電子行業(yè)需要低損耗、高溫、高靈活性的電纜，用于導(dǎo)航、防撞和通信系統(tǒng)，如 GPS、自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視廣播 （ADS-B）、SATCOM 和空對(duì)地通信。

航空電子應(yīng)用的空間也有限，因?yàn)樗鼈兛梢詽M(mǎn)足整個(gè)車(chē)輛的更多應(yīng)用需求。隨著頻率的增加和互連尺寸的減小以適應(yīng)較小的波長(zhǎng)，這些應(yīng)用傳統(tǒng)上一直使用半剛性解決方案。然而，這些尺寸非常小的組件變得脆弱，使安裝變得困難且無(wú)法排除故障。

使用高度靈活的高性能電纜可用于密集包裝的盒內(nèi)應(yīng)用;這種靈活的組件可以在狹窄的角落周?chē)鷱澢⒎浅？拷?a target="_blank">連接器后面，以最大限度地減少占地面積，節(jié)省空間，并簡(jiǎn)化狹小空間中的電纜布線(xiàn)。柔性電纜消除了保護(hù)連接器背面的需要，并簡(jiǎn)化了維護(hù)。

在飛行中，極高的振動(dòng)會(huì)給電路板硬件帶來(lái)壓力。最小化電纜和連接器之間的空間對(duì)于互連系統(tǒng)承受高振動(dòng)是必要的。

從商業(yè)空氣創(chuàng)新中汲取靈感

城市空中交通（UAM）是一個(gè)安全高效的航空運(yùn)輸系統(tǒng)的概念，該系統(tǒng)將使用高度自動(dòng)化的飛機(jī)在城市和郊區(qū)的較低高度操作和運(yùn)輸乘客或貨物。大多數(shù)UAM車(chē)輛將在10，000英尺以下運(yùn)行，電池電量限制了其高度和耐力。隨著技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)動(dòng)中的UAM密度將增加，在稱(chēng)為“蜂擁”的情況下，它們的ADS系統(tǒng)將需要保持持續(xù)通信以避免碰撞。這些系統(tǒng)在很大程度上依賴(lài)于天線(xiàn)和高頻收發(fā)器，使傳感器能夠相互通信，因此低損耗、可靠、輕重量的電纜對(duì)于可靠的通信至關(guān)重要。

進(jìn)一步的發(fā)展包括先進(jìn)的空中機(jī)動(dòng)性（AAM）解決方案，這些解決方案建立在UAM概念的基礎(chǔ)上，其應(yīng)用將在城市環(huán)境之外運(yùn)行，從交付無(wú)人機(jī)到電動(dòng)垂直起降（eVTOL）應(yīng)用。與電動(dòng)汽車(chē)一樣，eVTOL 控制裝置依靠車(chē)載電力運(yùn)行，電池很重，因此重量是一個(gè)重要的考慮因素。因此，這些技術(shù)需要先進(jìn)的解決方案來(lái)滿(mǎn)足新的要求，同時(shí)遵守幾十年來(lái)支配其前輩的尺寸和重量原則。

無(wú)人機(jī)的航空電子設(shè)備

航空電子設(shè)備的另一個(gè)快速增長(zhǎng)領(lǐng)域是無(wú)人機(jī)（UAV）。一些無(wú)人機(jī)相當(dāng)簡(jiǎn)單，使用單個(gè)數(shù)據(jù)鏈路，這需要相對(duì)簡(jiǎn)單的射頻互連解決方案。然而，隨著高超音速的引入，其中一些無(wú)人機(jī)高達(dá)5馬赫，這增加了高溫要求。海拔越高，速度越高，頻率越高，從材料的角度來(lái)看問(wèn)題就越復(fù)雜。這些問(wèn)題可以通過(guò)電介質(zhì)來(lái)解決;此外，有可能使用石英材料作為高超音速應(yīng)用的電介質(zhì)。

最終，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的人需要了解環(huán)境、無(wú)人機(jī)的高度要求、需要什么樣的壽命、允許維護(hù)的頻率以及可用的測(cè)試環(huán)境。例如，無(wú)人機(jī)是攜帶電子戰(zhàn)（EW）系統(tǒng)還是電子情報(bào)系統(tǒng)，還是有效載荷純粹是數(shù)據(jù)鏈和視頻？

正確的互連

航空電子設(shè)備射頻互連的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是電介質(zhì)及其在該環(huán)境中與周?chē)h(huán)境達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的行為。例如，地面上的飛機(jī)滿(mǎn)載空氣，而在飛行高度，會(huì)產(chǎn)生更多的真空環(huán)境，為電介質(zhì)和其他電子材料提供除氣條件。當(dāng)飛機(jī)返回地面時(shí)，電纜基本上是真空的。它周?chē)娜魏瘟黧w或氣體都會(huì)被電介質(zhì)吸收，并在電介質(zhì)內(nèi)重新凝結(jié)。此時(shí)，電介質(zhì)就像海綿一樣：去除污染物的唯一方法是烘烤它。這在飛機(jī)內(nèi)部顯然是不可行的，因此蒸汽密封對(duì)于高端、高性能、高海拔應(yīng)用也至關(guān)重要。

在設(shè)計(jì)正確的RF互連解決方案時(shí)，必須考慮許多因素。例如，聚乙烯提高了阻燃性和阻燃性;對(duì)于室外環(huán)境或帶有阻燃、UL 認(rèn)證護(hù)套的室內(nèi)環(huán)境，這是一個(gè)非常好的布線(xiàn)選擇。需要注意的是：聚氨酯可以更加靈活，但它們不能在載人環(huán)境中使用。

在機(jī)身側(cè)，通常使用耐高溫的PTFE（合成含氟聚合物）介電電纜，并且可以與高于標(biāo)準(zhǔn)的PTMP（聚酯塑料）膠帶包裝結(jié)合使用，該膠帶的損耗非常低。這種類(lèi)型的解決方案可以一直使用到50千兆赫或更高。在溫度頻譜的高端，一些二氧化硅電纜的額定溫度高達(dá)800°C或更高。

連接器優(yōu)化

最終目標(biāo)是優(yōu)化連接器的機(jī)械、環(huán)境和電氣性能，并使其非常易于安裝。有許多鋁和塑料連接器可供選擇，以保持其輕量化。

塑料的開(kāi)發(fā)工作正在進(jìn)行中，包括螺紋連接器、卡扣線(xiàn)連接器、卡口式連接器等，材料如 Delrin。超輕解決方案的其他研究和開(kāi)發(fā)正在進(jìn)行中，包括帶有塑料聯(lián)軸器和工具解決方案的模塊化連接器解決方案。這種方法將有助于維護(hù)，使用戶(hù)能夠直接在現(xiàn)場(chǎng)解決問(wèn)題。

審核編輯：郭婷