A tecnologia de radiofrequência (RF) usada em aplicações aviônicas militares e comerciais prioriza a redução de peso para melhorar a eficiência do combustível, ao mesmo tempo que atende aos rígidos requisitos de segurança elétrica e mecânica. Baixa perda, estabilidade de fase e alto desempenho em ambientes de choque e vibração requerem avaliação cuidadosa dos materiais, estrutura e manutenção para equilibrar o downsizing.
Os complexos requisitos de banda de frequência de hoje - incluindo 5G, sistemas de comunicação por satélite novos e atualizados (SATCOM), sistemas de procedimentos de voo por instrumentos (IFP) usando Bluetooth, etc. - estão criando radiofrequência (RF) leve, pequena e de alta precisão adicional) A demanda pela solução.
Em alguns casos, esses sistemas operam em frequências de até 90 GHz. A indústria de aviônicos precisa de cabos de baixa perda, resistentes a altas temperaturas e altamente flexíveis para navegação, prevenção de colisões e comunicações do sistema de comunicação em GPS, transmissão automática de vigilância dependente (ADS-B), comunicações por satélite e ar-solo formulários.
O espaço para aplicações aviônicas também é limitado, pois elas precisam se adaptar a mais requisitos de aplicação em todo o dispositivo. Conforme as frequências aumentam e os tamanhos de interconexão diminuem para acomodar comprimentos de onda menores, as soluções semirrígidas têm sido tradicionalmente usadas para essas aplicações. No entanto, esses componentes muito pequenos se tornam frágeis, tornando a instalação difícil e impossível de solucionar.
O uso de cabos altamente flexíveis e de alto desempenho pode ser usado para aplicações de caixa aberta densamente compactadas; este componente flexível pode ser dobrado em cantos estreitos e está muito perto do conector para minimizar a ocupação de espaço, economizar espaço e simplificar o roteamento de cabos em espaços estreitos. O cabo flexível não precisa proteger a parte traseira do conector e simplificar a manutenção.
Em vôo, vibrações extremamente altas podem colocar pressão no hardware da placa de circuito. Os sistemas de interconexão precisam minimizar o espaço entre os cabos e conectores para resistir a altas vibrações.
Inspire-se na inovação aérea comercial
Transporte Aéreo Urbano (UAM) é um conceito de sistema de transporte aéreo seguro e eficiente que utilizará aeronaves altamente automatizadas para operar e transportar passageiros ou cargas em áreas de baixa altitude em cidades e subúrbios. A maioria dos veículos UAM operam abaixo de 10.000 pés, e a energia da bateria limita sua altitude e resistência. Com o desenvolvimento da tecnologia, a densidade de UAMs em movimento aumentará e, em uma situação chamada de “enxame”, seus sistemas ADS precisarão se comunicar continuamente para evitar colisões. Esses sistemas dependem fortemente de antenas e transceptores de alta frequência para permitir que os sensores se comuniquem uns com os outros, portanto, cabos leves, confiáveis e de baixa perda são essenciais para uma comunicação confiável.
Outros desenvolvimentos incluem soluções avançadas de tráfego aéreo (AAM), que são baseadas no conceito UAM e cujas aplicações operarão fora de ambientes urbanos, de drones de entrega a aplicações de decolagem e pouso vertical elétrico (eVTOL). Como os veículos elétricos, os dispositivos de controle eVTOL funcionam com energia a bordo e a bateria é pesada, portanto, o peso é uma consideração importante. Portanto, essas tecnologias exigem soluções avançadas para atender a novos requisitos, ao mesmo tempo que seguem os princípios de tamanho e peso que dominaram seus predecessores por décadas.
Aviônicos UAV
Outro campo de crescimento rápido da aviônica é o campo de veículos aéreos não tripulados (UAV). Alguns drones são bastante simples e usam um único link de dados, o que requer uma solução de interconexão de RF relativamente simples. No entanto, com a introdução da tecnologia hipersônica, alguns desses drones têm velocidades tão altas quanto Mach 5, o que aumenta os requisitos para altas temperaturas. Quanto maior a altitude, maior a velocidade, maior a frequência e mais complicado é o problema do ponto de vista material. Esses problemas podem ser resolvidos por dielétricos; além disso, também é possível usar materiais de quartzo como dielétricos para aplicações hipersônicas.
Em última análise, a pessoa que projeta a estrutura precisa entender o ambiente, os requisitos de altura do drone, a expectativa de vida necessária, a frequência com que a manutenção é permitida e o ambiente de teste disponível. Por exemplo, os drones transportarão sistemas de guerra eletrônica (EW) ou sistemas de inteligência eletrônica, ou a carga útil consistirá apenas em links de dados e vídeo?
Interconexão correta
Uma consideração importante para a interconexão de RF de aviônicos é o dielétrico e como ele se comporta naquele ambiente quando atinge o equilíbrio com o ambiente circundante. Por exemplo, em uma determinada altitude de vôo, um avião irá gerar mais ambiente de vácuo para fornecer condições de desgaseificação para dielétricos e outros materiais eletrônicos. Quando o avião retorna ao solo, o cabo está basicamente a vácuo. Qualquer fluido ou gás ao seu redor será absorvido pelo dielétrico e se condensarão novamente nele. Naquela época, os dielétricos eram como esponjas: a única maneira de remover os contaminantes era cozê-los. Obviamente, isso não é viável dentro da aeronave, portanto, a vedação a vapor também é essencial para aplicações de alta altitude, de alto desempenho e de ponta.
Existem muitos fatores que devem ser considerados ao projetar a solução de interconexão RF correta. Por exemplo, o polietileno melhora a resistência à chama e a resistência à chama; para ambientes internos ou externos, é uma escolha de fiação muito boa com um revestimento de certificação UL retardador de chamas. Observação: os poliuretanos podem ser mais flexíveis, mas não podem ser usados em ambientes tripulados.
Em termos de fuselagem, cabos dielétricos de PTFE (fluoropolímero sintético) resistentes a altas temperaturas são normalmente usados, e podem ser combinados com enrolamento de fita PTMP (plástico de poliéster) com perdas muito baixas acima do padrão. Esse tipo de solução pode ser usado em até 50 GHz ou mais. No limite superior da faixa de temperatura, alguns cabos de sílica são avaliados em até 800 ° C ou mais.
Otimização do conector
O objetivo final é otimizar o desempenho mecânico, ambiental e elétrico do conector e torná-lo muito fácil de instalar. Há uma variedade de conectores de alumínio e plástico à sua escolha para manter o peso leve.
A indústria está usando Delrin e outros materiais para desenvolver plásticos, incluindo conectores roscados, conectores de pressão e conectores de baioneta. Outras pesquisas e desenvolvimento de soluções ultraleves estão em andamento, incluindo soluções de conectores modulares com acoplamento de plástico e soluções de ferramentas. Este método facilitará a manutenção e permitirá que os usuários resolvam problemas diretamente no local.
Ferramentas podem simplificar a montagem
Quando você precisa instalar soluções de interconexão de RF no mercado de reposição ou realizar trabalhos de manutenção no local, você pode usar ferramentas em vez de usar blades no local, tornando a montagem no local mais segura e fácil em áreas que podem ser contestadas.
Essa abordagem de empresas como a Times Microwave Systems permite que todos usem as mesmas ferramentas no cabo para a mesma aplicação, em vez de vários técnicos usando diferentes tipos de ferramentas e técnicas.
A Times Microwave Systems oferece o InstaBend (IB) 047, que é um cabo coaxial em miniatura compacto, de fase estável e altamente flexível. Este cabo de alto desempenho foi originalmente projetado para aplicações em voos espaciais e pode ser facilmente adaptado para aplicações em caixas densamente compactadas.
