Многопортовые соединители: высокоплотные решения для межсоединений 

Определение и обзор

Многопортовые соединители объединяют несколько коаксиальных контактов в одном модуле, что позволяет увеличить плотность межсоединений и сократить время монтажа. Такие соединители также уменьшают общие габариты системы и её сложность. При выборе многопортового соединителя необходимо учитывать требуемый диапазон частот, целостность сигнала и ограничения по пространству – это ключевые факторы при подборе под конкретное применение.

Системные преимущества и стандартизация

Благодаря стандартизированным контактным гнёздам многопортовых РЧ/коаксиальных кабельных сборок, в зависимости от размера контактов, можно гибко интегрировать в одном соединителе РЧ (коаксиальные, твинакс, триакс и т.д.), волоконно-оптические модули и не-РЧ сигнальные контакты. Например, высокочастотные коаксиальные контакты D38999 постоянного тока до 40 ГГц от Amphenol SV Microwave позволяют продолжать использовать соединители D38999 и расширять их применение на линии передачи СВЧ.

Проблема взаимного сочленения и прогресс в испытаниях

В своём докладе на IMS2024 Дэвид Шафф, руководитель направления РЧ/СВЧ в Bishop & Associates, отметил, что, хотя «тенденция для многопортовых многокоаксиальных сборок – либо линейные (непрерывные), либо коаксиальные вставки, устанавливаемые в многогнёздные соединители», а такие интерфейсы, как SMPM и SMPS/SMP3, стандартизированы, опасения по поводу взаимного сочленения остаются из-за различий в глубине коаксиальных выемок/интерфейсов у разных производителей. Однако он добавил: «Несколько поставщиков успешно провели испытания взаимного сочленения сборок D38999, в которых используются интерфейсы SMPM для контактов размера 16 (и, возможно, больших размеров гнёзд) в условиях вибрации и т.д. Отчёты пока не опубликованы, но поставщики будут общими для VITA67 и SOSA». Кроме того, коаксиальные решения для малых контактных гнёзд размера 20 (рабочая частота до 110 ГГц) в спецификациях MIL-PRF-24308, MIL-DTL-38999 (все четыре серии) и даже для нового круглого соединителя MIL-DTL-32689 по-прежнему считаются единственным источником.

Основные поставщики и формы продукции

Множество компаний, включая Radiall, Amphenol SV Microwave, Amphenol CIT, Southwest Microwave, SOURIAU (Eaton) и TE Connectivity, предлагают коаксиальные кабельные соединительные сборки для многопортовых применений, охватывающие круглые MIL-STD-38999, прямоугольные MIL-DTL-24308 и даже типы ARINC-600, которые могут устанавливаться квалифицированными пользователями. Кроме того, многие поставщики, такие как Samtec, HUBER+SUHNER и Rosenberger, предлагают многопортовые изделия преимущественно в виде предварительно собранных блоков. Ниже показан типичный отдельный многопортовый коаксиальный кабель от Radiall.

Рекомендации по проектированию

• Стандарты: Многопортовые соединители, используемые в высокочастотных военных и авиационных системах, должны соответствовать или превосходить электрические, механические и экологические спецификации традиционных коаксиальных соединителей, которые они заменяют. Проектирование на основе отраслевых военных спецификаций привело к использованию соединителей MIL-DTL-38999 в коммерческих сборках, а также версий со стандартными и заказными соединителями MIL-DTL-24308. Многокорпусные решения и решения со связанными вставками включают стековые Combo-D (с MIL-вставками) и сборки ARINC.

• Монтаж: Корпуса соединителей монтируются в соответствии с их некоаксиальными аналогами, которые различаются в зависимости от серии соединителя. Панельные многопортовые соединители могут иметь PC-выводы. Примечание: РЧ-сигналы, как правило, не подходят для 90-градусных выводов, и необходимо учитывать импеданс печатной платы. В качестве альтернативы они могут подключаться к другим местам на печатной плате или внутренним компонентам, что требует знания электрических характеристик этих соединений.

• Сочленение: Сочленение многопортовых соединителей аналогично стандартному. Оно может выполняться с помощью линейного слепого сочленения, винтовой сцепки или механизма «тяни-толкай». Это ключевое преимущество, поскольку сочленяется только одна пара соединителей, а не множество отдельных РЧ-пар.

• Диапазон частот: Частотные характеристики зависят от используемых кабелей и печатной платы. Сам по себе многопортовый коаксиальный кабель обычно покрывает диапазон от постоянного тока до 20 ГГц; однако уникальные (часто миниатюризированные) сборки с соответствующими компонентами и кабелями могут достигать рабочей частоты до 125 ГГц.

• Импеданс: Большинство многопортовых соединителей имеют импеданс 50 Ом.

• Расположение и количество портов: Доступны разъёмы для печатного монтажа с 2, 4 и 6 портами, различных размеров.

• Устойчивость к внешним воздействиям: Многопортовые соединители для военной/авиакосмической техники должны выдерживать высокие ударные и вибрационные нагрузки, широкие диапазоны температур и работать в условиях, близких к вакууму, на больших высотах.

• Пример быстрого соединения: Быстроразъёмные многопортовые кабельные жгуты Amphenol CIT с РЧ-интерфейсами push-on предназначены для сокращения времени и затрат интегратора без ущерба для надёжности или производительности. Они поддерживают те же ключевые рабочие частоты, потери на отражение и спецификации РЧ-экранирования, что и традиционные одноточечные резьбовые интерфейсы, такие как SMA и SMK/2,92 мм.

Рынки и применение

Многопортовые соединители широко используются в военной/аэрокосмической области, телекоммуникациях и передаче данных, медицине и промышленности. Коммерческие применения включают военные и авиационные системы, кабельное телевидение и интернет-услуги, промышленную автоматизацию, контрольно-измерительные приборы и испытательное оборудование.

Типовой продукт: серия многопортовых соединителей Times Microwave

Многопортовые (M8) и мини-многопортовые (MMP) соединители Times Microwave Systems представляют собой высокоплотные решения для межсоединений, предназначенные для надёжной работы в экстремальных условиях и соответствующие стандартам MIL-T-81490 и MIL-C-87104. Соединитель M8 поддерживает частоты до 20 ГГц, а MMP – до 40 ГГц. Оба типа имеют герметизированные корпуса, подпружиненные интерфейсы и системы сочленения с винтами-домкратами, обеспечивающие отличное экранирование, низкие вносимые потери и высокую надёжность при вибрационных и температурных нагрузках. Они идеально подходят для бортовых систем и других применений, требующих высокой долговечности.