Radiofrekvensteknologi (RF) som brukes i militære og kommersielle flyelektronikkapplikasjoner prioriterer vektreduksjon for å forbedre drivstoffeffektiviteten samtidig som de oppfyller strenge elektriske og mekaniske sikkerhetskrav. Lavt tap, fasestabilitet og høy ytelse i støt- og vibrasjonsmiljøer krever nøye vurdering av materialer, struktur og vedlikehold for å balansere nedbemanning.
Dagens komplekse frekvensbåndkrav – inkludert 5G, nye og oppgraderte satellittkommunikasjonssystemer (SATCOM), instrumentflygingsprosedyrer (IFP) systemer som bruker Bluetooth, etc. – skaper ekstra lettvekts, liten, høypresisjonsradiofrekvens (RF) ) Kravet om løsningen.
I noen tilfeller opererer disse systemene ved frekvenser opp til 90 GHz. Flyelektronikkindustrien trenger lavtap, høytemperaturbestandige og svært fleksible kabler for navigasjon, kollisjonsunngåelse og kommunikasjonssystemkommunikasjon i GPS, automatisk avhengig overvåkingskringkasting (ADS-B), satellittkommunikasjon og luft-til-bakke applikasjoner.
Plassen for flyelektronikkapplikasjoner er også begrenset, fordi de må tilpasse seg flere applikasjonskrav i hele enheten. Ettersom frekvensene øker og sammenkoblingsstørrelsene reduseres for å imøtekomme mindre bølgelengder, har halvstive løsninger tradisjonelt blitt brukt for disse applikasjonene. Imidlertid blir disse svært små komponentene skjøre, noe som gjør installasjonen vanskelig og umulig å feilsøke.
Bruken av svært fleksible kabler med høy ytelse kan brukes til tettpakkede applikasjoner med åpen boks; denne fleksible komponenten kan bøyes rundt trange hjørner og er svært nær kontakten for å minimere plassbeslag, spare plass og forenkle kabelføring i trange områder. Den fleksible kabelen trenger ikke å beskytte baksiden av kontakten og forenkle vedlikeholdet.
Under flyging kan ekstremt høye vibrasjoner legge press på kretskortets maskinvare. Sammenkoblingssystemer må minimere avstanden mellom kabler og koblinger for å tåle høye vibrasjoner.
Hent inspirasjon fra kommersiell luftinnovasjon
Urban Air Transportation (UAM) er et konsept for et trygt og effektivt lufttransportsystem som vil bruke høyautomatiserte fly til å operere og transportere passasjerer eller last i lavtliggende områder i byer og forsteder. De fleste UAM-kjøretøyer vil operere under 10 000 fot, og batterikraft begrenser deres høyde og utholdenhet. Med utviklingen av teknologi vil tettheten av UAM-er i bevegelse øke, og i en situasjon som kalles «svermer», vil deres ADS-systemer måtte kommunisere kontinuerlig for å unngå kollisjoner. Disse systemene er avhengige av antenner og høyfrekvente transceivere for å gjøre det mulig for sensorer å kommunisere med hverandre, så lavtap, pålitelige og lette kabler er avgjørende for pålitelig kommunikasjon.
Ytterligere utviklinger inkluderer avanserte lufttrafikkløsninger (AAM), som er basert på UAM-konseptet og hvis applikasjoner vil operere utenfor urbane miljøer, fra leveringsdroner til elektriske vertikale start- og landingsapplikasjoner (eVTOL). I likhet med elektriske kjøretøy, kjører eVTOL-kontrollenheter på strøm ombord og batteriet er tungt, så vekt er en viktig faktor. Derfor krever disse teknologiene avanserte løsninger for å møte nye krav, samtidig som de overholder størrelses- og vektprinsippene som har dominert deres forgjengere i flere tiår.
UAV avionikk
Et annet raskt voksende felt innen avionikk er feltet for ubemannede luftfartøyer (UAV). Noen droner er ganske enkle og bruker en enkelt datalink, noe som krever en relativt enkel RF-sammenkoblingsløsning. Men med introduksjonen av hypersonisk teknologi har noen av disse dronene hastigheter så høye som Mach 5, noe som øker kravene til høye temperaturer. Jo høyere høyde, jo høyere hastighet, jo høyere frekvens, og jo mer komplisert er problemet fra et materiell synspunkt. Disse problemene kan løses med dielektriske; i tillegg er det også mulig å bruke kvartsmaterialer som dielektrikum for hypersoniske applikasjoner.
Til syvende og sist må personen som designer strukturen forstå miljøet, høydekravene til dronen, forventet levetid, hvor ofte vedlikehold er tillatt og hvilket testmiljø som er tilgjengelig. Vil for eksempel droner bære elektroniske krigføringssystemer (EW) eller elektroniske etterretningssystemer, eller vil nyttelasten være rene datalinker og video?
Riktig sammenkobling
En nøkkelfaktor for RF-sammenkobling av flyelektronikk er dielektrikumet og hvordan det oppfører seg i det miljøet når det når likevekt med omgivelsene. For eksempel, ved en viss flyhøyde, vil et fly generere mer vakuummiljø for å gi avgassingsforhold for dielektrikum og andre elektroniske materialer. Når flyet går tilbake til bakken, er kabelen i utgangspunktet vakuum. Eventuell væske eller gass rundt det vil bli absorbert av dielektrikumet, og de vil kondensere igjen i det. På den tiden var dielektrikum som svamper: den eneste måten å fjerne forurensninger på var å bake dem. Dette er åpenbart ikke mulig inne i flyet, så dampforsegling er også viktig for avanserte, høyytelsesapplikasjoner i stor høyde.
Det er mange faktorer som må vurderes ved utforming av riktig RF-sammenkoblingsløsning. For eksempel forbedrer polyetylen flammemotstanden og flammemotstanden; for utendørs eller innendørs miljøer er det et veldig godt kablingsvalg med en flammehemmende UL-sertifiseringskappe. Merk: Polyuretaner kan være mer fleksible, men de kan ikke brukes i bemannede miljøer.
Når det gjelder flyrammen, brukes vanligvis høytemperaturbestandige PTFE (syntetisk fluorpolymer) dielektriske kabler, og kan kombineres med PTMP (polyesterplast) tapevikling med svært lavt tap høyere enn standarden. Denne typen løsning kan brukes opp til 50 GHz eller høyere. I den høye enden av temperaturområdet er noen silikakabler vurdert så høyt som 800 °C eller høyere.
Koblingsoptimalisering
Det endelige målet er å optimalisere den mekaniske, miljømessige og elektriske ytelsen til kontakten og gjøre den veldig enkel å installere. Det finnes en rekke aluminium- og plastkoblinger å velge mellom for å holde vekten lett.
Industrien bruker Delrin og andre materialer for å utvikle plast, inkludert gjengede koblinger, snap-on koblinger og bajonett koblinger. Annen forskning og utvikling av ultralette løsninger er i gang, inkludert modulære koblingsløsninger med plastkoblinger og verktøyløsninger. Denne metoden vil lette vedlikeholdet og gjøre det mulig for brukere å løse problemer direkte på stedet.
Verktøy kan forenkle monteringen
Når du skal installere RF-sammenkoblingsløsninger i ettermarkedet eller utføre vedlikeholdsarbeid på stedet, kan du bruke verktøy i stedet for å bruke kniver på stedet, noe som gjør montering på stedet tryggere og enklere i områder som kan være omstridte.
Denne tilnærmingen til selskaper som Times Microwave Systems lar alle bruke de samme verktøyene på kabelen for samme applikasjon, i stedet for at flere teknikere bruker forskjellige typer verktøy og teknikker.
Times Microwave Systems tilbyr InstaBend (IB) 047, som er en kompakt, fasestabil, svært fleksibel miniatyr koaksialkabel. Denne høyytelseskabelen ble opprinnelig designet for romfartsapplikasjoner og kan enkelt tilpasses tettpakkede applikasjoner.
