VPX 嵌入式系統(tǒng)需要強大的互連來實現(xiàn)并保持信號完整性。商業(yè)技術正在加固和適應電源（VITA 62），光學（VITA 66）和RF（VITA 67）應用，以補充合格的數(shù)字背板連接器并完善高性能架構的互連技術集。

用于軍事和航空航天用途的嵌入式系統(tǒng)制造商面臨著與快速發(fā)展的電子系統(tǒng)世界保持同步的艱巨挑戰(zhàn)。目前正在向支持高速協(xié)議（如10 Gbps以太網）的串行交換架構遷移，以實現(xiàn)諸如消除并行數(shù)據路徑中的差分偏斜等優(yōu)勢。雖然商用硅繼續(xù)推動帶寬和處理能力，但軍事/航空航天應用高可靠性世界中的嵌入式計算平臺需要能夠承受振動、極端熱和其他應用嚴苛的堅固技術。

現(xiàn)代嵌入式計算系統(tǒng)非常依賴于板級互連來支持任務和生命關鍵型應用。VITA是航空航天和國防領域標準化嵌入式架構開發(fā)的主要來源。維塔已經指導了從最初的虛擬機總線到最新標準的進展，如維他命41（VXS）和維他命46（VPX）系統(tǒng)。VXS 提供了傳統(tǒng) VMEbus 并行架構和較新的串行交換架構之間的過渡。VXS 既使用傳統(tǒng)的 VME 連接器，也使用較新的 MULTIGIG RT 連接器系列中的一系列模塊。與 VXS 不同，串行 VPX 不會同時跨越并行世界和串行世界。

VPX的一個缺點是互操作性問題。首先，VPX允許廣泛的配置選項，其中許多選項從未使用過。其次，標準 VPX 連接器主要用于數(shù)字信號。這使得設計人員設計了用于電源、光學和RF連接的臨時技術，這只會使互操作性問題變得更糟。

為了確保架構級別的互操作性，VITA 65 （OpenVPX） 已被確定為管理標準，并在機箱、背板、插槽和模塊級別定義了各種配置的配置文件。最終目標是在不同供應商的產品之間建立兼容性，實現(xiàn)開放式架構以及兩級維護和系統(tǒng)升級，允許用戶在現(xiàn)場更換生產線可更換模塊（LRM）。為了彌補互連技術中的缺陷，已經發(fā)展了一系列新的標準，包括VITA 62（功率），66（光學）和67（RF）。

使 COTS 連接適應軍事化區(qū)域

商用連接器技術處于支持多千兆位數(shù)據速率的最前沿。設計高速連接器是電氣工程中的一項挑戰(zhàn)。（與連接器相比，高速是一個滑溜溜的術語：從本質上講，當電氣建模將通過連接器的信號路徑視為傳輸線時，高速的概念就會發(fā)揮作用，阻抗、電容和電感的影響都會嚴重影響信號完整性。在某些方面，與信號上升時間相比，任何阻抗不連續(xù)性的大小決定了“常規(guī)”連接器和高速連接器之間的差異。高速連接器通常代表信號路徑中最大的阻抗不連續(xù)性。其設計需要導體和電介質的微妙平衡，以防止反射、串擾和其他形式的信號衰減。高速商用連接器可以滿足苛刻的電氣要求，但難以滿足軍事/航空航天要求的機械堅固性。

相反，傳統(tǒng)的軍用/航空航天連接器堅固耐用，但不提供所需的速度和密度。最新的堅固型連接器設計將高速商用連接器的最佳屬性與從軍事/航空航天應用中吸取的經驗教訓相結合，提供千兆位數(shù)據速率、密集封裝和機械穩(wěn)健性的最佳組合。盡管商用背板連接器不能直接用于軍事/航空航天應用，但與從頭開始構建新連接器相比，采用經過驗證的信號傳輸技術并將其整合到更堅固的封裝中要容易得多。因此，我們的目標是充分利用 COTS 技術并對其進行加固。

這一目標在為VPX建立VITA 46數(shù)字互連時實現(xiàn)，代表了一個執(zhí)行良好的加固和驗證過程。表 1 比較了源商用連接器和加固型 VPX 版本的一些環(huán)境性能測試，以說明所執(zhí)行的擴展驗證測試。請注意，VPX 連接器必須通過商業(yè)版本無法通過的其他測試。

表 1：堅固耐用的 VITA 46 連接器性能優(yōu)于商用連接器

連接器的插入式模塊晶圓設計取代了引腳觸點，這在商業(yè)應用中已經確立。晶圓可用于差分、單端和功率需求，可輕松修改，以支持客戶對特性阻抗、傳播延遲和其他電氣參數(shù)的特定需求。連接器的無針背板一半確保了對主板的保護，從而保護了系統(tǒng)、車輛和任務。信號完整性與機械完整性并行提升。作為商業(yè)設計的加固版本，VPX 連接器支持高達 10 Gbps 的速度，遠高于支持 VPX 的 6.25 Gbps 所需的速度。該設計高度模塊化，支持 3U 和 6U 配置。

VITA 62： 高密度電源

雖然電源可以通過 VPX 連接器帶來，但 VITA 62（電源模塊）提供了更高容量的路由，它改進了 VITA 46 的電源要求，以支持 OpenVPX 系統(tǒng)級要求，并解決上電時的浪涌電流、輸出控制和同步等問題。VITA 62 中定義的連接器專注于電源處理任務。專用電源觸點源自商業(yè)設計，與前幾代觸點相比，在相同空間內可提供高達 40% 的功率。該設計采用 20 A 和 50 A 觸點，可熱插拔，可承受配接不對中，并且配接力較低。

VITA 66： 啟發(fā)式光連接

VITA 66 ［光纖互連（以前為 46.12）］ 通過定義光模塊進一步擴展了 VPX 生態(tài)系統(tǒng)，這些模塊展示了使用經過驗證的現(xiàn)有技術并使其適應新應用的優(yōu)勢。為光學元件（或RF）提供單獨的模塊，允許線路可更換單元（LRU）和LRM在背板上斷開，從而大大加快裝配、維護和升級，從而為設計和制造提供幫助。較舊的方法的工作方式類似，但新的模塊化方法適合 VPX 外形尺寸，具有可擴展性，并創(chuàng)建了行業(yè)標準方法以代替臨時方法。

VITA 66 允許用戶使用通用模塊外形尺寸選擇 MT 陣列連接器、ARINC 801 終端或擴展光束 （EB） 觸點。它們中的每一個都具有航空航天譜系，并在密度，堅固性，可修復性和其他特性方面具有不同的優(yōu)勢。例如，MT套圈提供最高密度的光纖 - 在3U系統(tǒng)中高達48，在6U系統(tǒng)中高達240。ARINC 801 觸頭基于已建立的 2.5 mm 陶瓷套圈，提供最佳的光學性能、低插入損耗和低反射率。膨脹梁連接器最能抵抗污垢、振動以及頻繁配接和拔拔。任何光學連接器都包含在堅固的機加工外殼中，包括導軌和鍵控。模塊可用于 P2/J2 至 P6/J6 的位置。

VITA 67：高密度射頻至 40 GHz

VITA 67（VPX 上的同軸互連）涵蓋射頻連接，基于盲配 SMPM 觸點，可在高密度配置中實現(xiàn)高達 40 GHz 的高性能。RF 模塊符合與 VITA 66 光纖模塊相同的包絡，支持四個或八個位置，也具有可擴展性，并允許非?？焖俚亟M裝、修復和重新配置開放式架構 VPX 系統(tǒng)。

堅固耐用的商用產品滿足軍事需求

適應和發(fā)展商業(yè)互連技術已被證明是滿足日益增長的軍事嵌入式計算需求的首選方式。商業(yè)技術通常引領實現(xiàn)新的速度和密度水平，只需要足夠堅固耐用即可滿足高可靠性應用的更嚴格要求。雖然這種商業(yè)技術的加固可能不是一件小事，但它通常比從頭開始提供更低的風險和更快的上市途徑。與其證明一項技術是有效的，只需要證明該技術-已經廣泛使用-在更嚴格的環(huán)境中工作。

審核編輯：郭婷