Radiofrekvensteknik (RF) som används i militära och kommersiella flygelektroniktillämpningar prioriterar viktminskning för att förbättra bränsleeffektiviteten samtidigt som de uppfyller strikta elektriska och mekaniska säkerhetskrav. Låg förlust, fasstabilitet och hög prestanda i stöt- och vibrationsmiljöer kräver noggrann utvärdering av material, struktur och underhåll för att balansera neddragningar.
Dagens komplexa frekvensbandskrav – inklusive 5G, nya och uppgraderade satellitkommunikationssystem (SATCOM), system för instrumentflygning (IFP) som använder Bluetooth, etc. – skapar ytterligare lättvikts, liten, högprecisionsradiofrekvens (RF) ) Efterfrågan på lösningen.
I vissa fall fungerar dessa system vid frekvenser upp till 90 GHz. Flygelektronikindustrin behöver lågförlust, högtemperaturbeständiga och mycket flexibla kablar för navigering, undvikande av kollisioner och kommunikationssystem i GPS, automatisk beroende övervakningssändning (ADS-B), satellitkommunikation och luft-till-mark applikationer.
Utrymmet för flygelektronikapplikationer är också begränsat, eftersom de måste anpassas till fler applikationskrav i hela enheten. När frekvenserna ökar och sammankopplingsstorlekarna minskar för att rymma mindre våglängder, har halvstyva lösningar traditionellt använts för dessa applikationer. Dessa mycket små komponenter blir dock ömtåliga, vilket gör installationen svår och omöjlig att felsöka.
Användningen av mycket flexibla, högpresterande kablar kan användas för tätt packade applikationer med öppen låda; denna flexibla komponent kan böjas runt smala hörn och är mycket nära kontakten för att minimera utrymmesupptagande, spara utrymme och förenkla kabeldragning i trånga utrymmen. Den flexibla kabeln behöver inte skydda baksidan av kontakten och förenkla underhållet.
Under flygning kan extremt höga vibrationer sätta press på kretskortets hårdvara. Sammankopplingssystem måste minimera utrymmet mellan kablar och kontakter för att motstå höga vibrationer.
Få inspiration från kommersiell flyginnovation
Urban Air Transportation (UAM) är ett koncept för ett säkert och effektivt lufttransportsystem som kommer att använda högautomatiserade flygplan för att operera och transportera passagerare eller gods i låghöjdsområden i städer och förorter. De flesta UAM-fordon kommer att fungera under 10 000 fot, och batterikraften begränsar deras höjd och uthållighet. Med utvecklingen av teknik kommer tätheten av UAM i rörelse att öka, och i en situation som kallas "svärmning" kommer deras ADS-system att behöva kommunicera kontinuerligt för att undvika kollisioner. Dessa system är mycket beroende av antenner och högfrekventa sändtagare för att möjliggöra för sensorer att kommunicera med varandra, så kablar med låg förlust, pålitliga och lätta vikt är avgörande för pålitlig kommunikation.
Ytterligare utvecklingar inkluderar avancerade flygtrafiklösningar (AAM), som är baserade på UAM-konceptet och vars applikationer kommer att fungera utanför stadsmiljöer, från leveransdrönare till elektriska applikationer för vertikal start och landning (eVTOL). Liksom elfordon körs eVTOL-styrenheter på ombordström och batteriet är tungt, så vikt är en viktig faktor. Därför kräver dessa teknologier avancerade lösningar för att möta nya krav, samtidigt som de följer storleks- och viktprinciperna som har dominerat deras föregångare i decennier.
UAV flygelektronik
Ett annat snabbt växande område för flygelektronik är området för obemannade flygfarkoster (UAV). Vissa drönare är ganska enkla och använder en enda datalänk, vilket kräver en relativt enkel RF-sammankopplingslösning. Men med introduktionen av hypersonisk teknologi har vissa av dessa drönare hastigheter så höga som Mach 5, vilket ökar kraven på höga temperaturer. Ju högre höjd, desto högre hastighet, desto högre frekvens, och desto mer komplicerat är problemet ur materiell synvinkel. Dessa problem kan lösas med dielektrikum; dessutom är det också möjligt att använda kvartsmaterial som dielektrikum för hypersoniska applikationer.
I slutändan behöver den som designar strukturen förstå miljön, drönarens höjdkrav, vilken förväntad livslängd som behövs, hur ofta underhåll tillåts och vilken testmiljö som finns tillgänglig. Kommer drönare till exempel att bära system för elektronisk krigföring (EW) eller elektroniska underrättelsesystem, eller kommer nyttolasten att vara enbart datalänkar och video?
Korrekt sammankoppling
En nyckelfaktor för RF-sammankoppling av flygelektronik är dielektrikumet och hur det beter sig i den miljön när det når jämvikt med den omgivande miljön. Till exempel, på en viss flyghöjd kommer ett flygplan att generera mer vakuummiljö för att ge avgasningsförhållanden för dielektrikum och andra elektroniska material. När planet återvänder till marken är kabeln i princip vakuum. All vätska eller gas runt den kommer att absorberas av dielektrikumet, och de kommer att kondensera igen i den. Då var dielektrikum som svampar: det enda sättet att ta bort föroreningar var att baka dem. Detta är uppenbarligen inte möjligt inuti flygplanet, så ångförsegling är också viktigt för avancerade, högpresterande applikationer på hög höjd.
Det finns många faktorer som måste beaktas när man utformar den korrekta RF-sammankopplingslösningen. Till exempel förbättrar polyeten flambeständighet och flambeständighet; för utomhus- eller inomhusmiljöer är det ett mycket bra kabeldragningsval med en flamskyddad UL-certifieringsmantel. Obs: Polyuretaner kan vara mer flexibla, men de kan inte användas i bemannade miljöer.
När det gäller flygkroppen används vanligtvis dielektriska kablar av PTFE (syntetisk fluorpolymer) som är motståndskraftiga mot höga temperaturer, och dessa kan kombineras med PTMP (polyesterplast) tejplindning med mycket låg förlust högre än standarden. Denna typ av lösning kan användas upp till 50 GHz eller högre. I den övre delen av temperaturområdet är vissa kiselkablar klassade så höga som 800 °C eller högre.
Anslutningsoptimering
Det slutliga målet är att optimera den mekaniska, miljömässiga och elektriska prestandan hos kontakten och göra den mycket enkel att installera. Det finns en mängd olika aluminium- och plastkontakter att välja mellan för att hålla vikten lätt.
Industrin använder Delrin och andra material för att utveckla plast, inklusive gängade kopplingar, snäppkopplingar och bajonettkopplingar. Annan forskning och utveckling av ultralätta lösningar pågår, inklusive modulära kopplingslösningar med plastkopplingar och verktygslösningar. Denna metod kommer att underlätta underhållet och göra det möjligt för användare att lösa problem direkt på plats.
Verktyg kan förenkla monteringen
När du behöver installera RF-interconnect-lösningar på eftermarknaden eller utföra underhållsarbete på plats kan du använda verktyg istället för att använda blad på plats, vilket gör monteringen på plats säkrare och enklare i områden som kan vara omtvistade.
Detta tillvägagångssätt hos företag som Times Microwave Systems tillåter alla att använda samma verktyg på kabeln för samma applikation, istället för att flera tekniker använder olika typer av verktyg och tekniker.
Times Microwave Systems erbjuder InstaBend (IB) 047, som är en kompakt, fasstabil, mycket flexibel miniatyrkoaxialkabel. Denna högpresterande kabel designades ursprungligen för applikationer för rymdflyg och kan enkelt anpassas till tätpackade applikationer.
