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实现基于COTS的新型连接器

时间:2019-04-04 来源: 关键字:计算机   测试   

对于军事和航空航天应用中嵌入式计算机系统的设计者而言,它意味着更高速的处理能够应对日益复杂的信号情报和网络战争。反过来,这需要连接器不仅能够处理高数据速率,而且还提供更高的坚固性,以便在恶劣环境中提供可靠的操作。

即使设计人员追求更高的处理负载和更坚固的组件,其他趋势影响连接器的设计。第一个是解决SWaP尺寸,重量和功耗问题 - 创建体积更小,重量更轻,功能更强大的系统。在无人驾驶或无人驾驶的高性能飞机中,空间总是非常重要,重量与飞行时间和有效载荷有直接关系,高效的配电有助于实现更小的发电组件。因此,系统设计人员对SWaP的痴迷并不奇怪。

另一个重要趋势是使用商用现货(COTS)组件 - 确保产品在您需要时可用。即使是新的设计也可以通过使用完善的构建模块和经过现场验证的技术来实现基于COTS。

新级别的连接器加固可以采用两种形式:(1)全新的连接器或(2)升级到现有连接器。选项1提供了最大的自由度,但却牺牲了传统的产品设计和标准。选项2允许向后兼容现有的连接器和电路板设计。

TE ForTIs Zd连接器是选项1的一个示例。尽管连接器相对较新,但它的根源在于COTS。这款连接器采用军用系列MIL-DTL-55302迷你盒式触点设计,是一种新设计,可提供更高的速度(12+ Gb/s)和高水平的坚固性。该连接器已被考虑用于多种标准,并找到性能胜过标准的应用。

在TE的MULTIGIG RT 2连接器中可以看到选项2的示例,下面将对此进行详细讨论。

对连接器设计进行酷刑测试

对于基于标准的嵌入式计算,VITA 46和47已成为衡量合规性和性能的标准。这些标准定义了机械系统封装要求以及冲击,振动,温度和其他环境应力的测试要求,一般系统和连接器必须承受这些应力。

坚固耐用的连接器,例如MULTIGIG RT 2为VITA 46 VPX系统指定的连接器必须满足VITA 47要求。最近,该行业的一些公司已经开始了解VITA 47之外的利润率,以及更加紧张的连接器测试。 VITA 72Working Group已经创建了新级别的测试 - 酷刑测试,因为它是连接器,远远超出了预期的应用程序危害的需求。在这样做时,测试导致连接器设计的改进。其中一个连接器是MULTIGIG RT 2连接器。

 

 

图1:典型的VITA 46 6U VPX配置使用MULTIGIG RT 2连接器。在MULTIGIG RT 2子卡连接器中使用晶圆有助于创建重量轻,通用,无引脚的连接器设计。

连接器采用无引脚设计:子卡半部分和分束式晶圆,弹簧触点在背板侧。通过消除引脚以及短截和弯曲引脚的问题,无引脚设计有助于提高可靠性并防止卡处理和配合过程中的损坏。子卡的基于晶片的设计允许每个晶片单独配置:单端,差分,功率或甚至混合。虽然VITA 46为每个模块区域(P0到P6)指定了连接器模块的类型,但晶圆设计为设计人员提供了在必要时混合和匹配晶圆的潜力。满足SWaP问题的一个重要好处是MULTIGIG RT 2连接器是最轻的VPX连接器,这在很大程度上归功于轻质晶圆和连接器构造。

 

 

测试连接器的精确度

图2显示了根据Mercury Systems和VITA 72工作组创建的测试标准,VITA 47标准和VITA 72要求之间振动测试的主要差异之一。 RL3与VITA 47的V3基本相同。 RL3 + 3 dB大大增加了振动水平。这种较高的功率谱密度使连接器承受更大的应力,增加了由于振动引起的接触相互移动而引起的接触微动和电镀磨损的可能性。与之前的VITA 46/VITA 47测试相比,这些更高的振动水平也可以延长曝光时间。一般测试顺序为:

RL3随机振动:每轴1小时

RL3 + 3 dB随机振动:每轴1小时

RL3 + 3 dB随机振动:12小时,Z轴

 

 

图2:VITA 72工作组进行的测试使连接器受到很大影响使用RL3 + 3 dB水平随机振动进行更有压力的测试。

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