第二次世界大戰(zhàn)后，航空電子從機電組件發(fā)展到電子和數(shù)字技術，如電傳操縱系統(tǒng)的發(fā)展所見。這種演變一直持續(xù)到今天，因為軍用和商用飛機都使用越來越多的計算能力并產生大量數(shù)據(jù)。

航空電子設計人員繼續(xù)尋找將更多計算能力投入到能夠處理導航、通信和其他關鍵功能的嵌入式系統(tǒng)中的方法，從而減輕重量，提高數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬，同時提高魯棒性和安全性。為此，軍用和商用航空電子標準正在迅速共同發(fā)展，以至于值得花點時間關注先進的標準如何改善軍用航空電子設備連接器。

不斷發(fā)展的標準

商業(yè)航空公司制造商于1929年成立了航空無線電INC（ARINC），率先開始制定航空電子標準。最初的重點是地面通信標準。范圍很快擴大到包括飛機內部的通信標準。

相關的ARINC標準包括：

ARINC 429：1977年，定義了用于點對點網絡的雙線串行總線標準

ARINC 629：1992年，定義了多發(fā)射器數(shù)據(jù)總線協(xié)議，允許多個設備訪問同一總線（在波音777飛機上實施）

ARINC 664，第 7 部分，采用航空電子設備全雙工交換以太網 （AFDX） 數(shù)據(jù)網絡實施：1998 年，定義了用于飛機數(shù)據(jù)網絡的全雙工交換以太網，支持采用商用現(xiàn)貨 （COTS） 網絡技術

ARINC 653：1993年，2003年更新，為空間和時間分區(qū)的計算機資源定義了實時操作系統(tǒng)（RTOS）接口（在波音787飛機和空客A350飛機上實施）

ARINC 836A：即將發(fā)布的標準，定義了微型模塊化機架的外殼

伴隨著ARINC標準的制定，美國軍方也采取了兩項舉措。第一個是集成模塊化航空電子設備（IMA）。IMA與其說是一個標準，不如說是一個概念，它源于1987年成立的F-22聯(lián)合綜合航空電子工作組（JIAWG）。對設計人員的好處是，IMA允許在不同的計算機模塊之間使用相同的部件或卡，從而有助于減輕重量和維護問題。

第二個軍事舉措是開放系統(tǒng)架構（OSA）。作為1994年國防部（DoD）指令的結果，OSA也不是一個標準，而是一種依賴于定義和發(fā)布的基于標準的接口和模塊設計而不是專有技術的戰(zhàn)略。許多OSA模塊由VITA工作組制定的標準定義，例如嵌入式系統(tǒng)的VPX模塊標準。

雖然 IMA 和 OSA 有相似之處，但 IMA 正在引領未來的步伐，在航空電子設計人員的關鍵兩個因素的推動下，大力制定標準：首先，通過啟用一個強大的平臺來減輕重量，該平臺將更多的計算能力放在一個需要更少節(jié)點的盒子中;第二，擴大數(shù)據(jù)傳輸速度和帶寬。

包裝的發(fā)展

鑒于標準和應用要求的共同演變，軍用航空電子設計人員和連接器OEM面臨著許多挑戰(zhàn)。

第一個挑戰(zhàn)是實現(xiàn)與緊湊、輕便的包裝系統(tǒng)的模塊化集成，使其足夠堅固，適合航空航天環(huán)境。乍一看，這似乎只是OEM利用COTS技術并使其更加強大的問題。

OEM 在設計更堅固的連接器時可以采取兩種不同的路徑。路徑 1 雖然提供了最大的自由度，但它使用專有的設計方法。因此，連接器將滿足苛刻的國防和航空航天要求，但不會成為OSA組件。

路徑 2 遵循實施開放 ARINC 和 VITA 標準的 OSA 方法。路徑 2 的一個示例是即將推出的 ARINC 836A 中定義的復合微型模塊化機架原理 （MiniMRP） 機箱。MiniMRP體現(xiàn)了商業(yè)/軍事共同進化。最初，該產品針對的是商用客艙系統(tǒng)。標準化模塊類似于ARINC 836中定義的已建立的MRP系統(tǒng)，但MiniMRP模塊體積小40%，這意味著重量減輕了60%。此外，MiniMRP模塊可以取代軍事/航空航天應用中使用的傳統(tǒng)金屬外殼。復合外殼不僅堅固，而且還可以通過屏蔽、電路走線、嵌入式天線和其他功能輕松定制。設計人員可以靈活地定制可制造模塊，或者以類似目錄的方式從供應商那里選擇模塊，類似于 COTS 部件。

促進系統(tǒng)連接

航空電子連接器面臨的第二個挑戰(zhàn)是處理更高的數(shù)據(jù)速度和帶寬。數(shù)字戰(zhàn)場正在超越商業(yè)應用的數(shù)據(jù)速度/帶寬要求。這對軍事應用中的盒對盒連接提出了更高的要求。

快速銅

在分布式航空電子設備中，大量鏈路距離不長，范圍從 100 兆以太網到 10 千兆以太網。在這些情況下，銅纜，特別是Cat 6a，適用于飛行控制，航空電子設備和機艙管理系統(tǒng)。Cat 6a 可在 83 米處支持 10 Gb 以太網，而 Cat 6 電纜則支持 36 米。為了堅固耐用，Cat 6a 電纜采用含氟聚合物制成，支持 ANSI/TIA-568-C 規(guī)范，可在極端條件下長距離保持穩(wěn)定性，并提供 24 AWG 或更小的 26 AWG 尺寸，以最大限度地減少尺寸和重量。

對于連接器，Cat 6a 電纜可以使用 ARINC 高速連接器端接。它們可以處理更嚴格的插入損耗、串擾和其他信號降級因素，以及更快的 I/O 導致的帶寬回波損耗要求增加。還提供專有的圓形連接器，專為極端環(huán)境而設計，具有速度和尺寸優(yōu)勢，并采用金屬或復合外殼。

光纖

為了在更長的距離上提供更高的速度，光纖在骨干應用中越來越受歡迎，特別是隨著 100 G 鏈路（每個傳輸?shù)浇邮真溌返?10 根 10 千兆位/秒光纖）變得越來越普遍。這些指標清楚地顯示了光纖的優(yōu)勢：

速度和距離：雙絞線電纜可以在 100 米的距離內傳輸 1 千兆位/秒的信號;多模光纖可以傳輸10千兆/秒，傳輸距離可達550米;和單模光纖，更遠一個數(shù)量級。

重量：通用 Cat 6a 以太網電纜每 1，000 英尺重 45 磅，而光纖電纜重量減輕 78%，僅重 10 磅。

抗噪性：光纖由介電材料制成;它們既不發(fā)射也不接收 EMI。不需要電纜屏蔽。

隨著軍用航空電子系統(tǒng)繼續(xù)承載更重的數(shù)據(jù)負載，端到端光纖解決方案具有吸引力。光纖曾經以易碎和難以使用而聞名?，F(xiàn)在情況并非如此：今天的光纖結構在安裝過程中可以抵抗擠壓和擠壓。無環(huán)氧/無拋光連接器可顯著加快端接速度。

光纖連接器分為兩大類：1） 物理接觸 （PC），其中配接終端使用用于單根光纖的陶瓷套圈和用于多根光纖的 MT 套圈進行物理接觸;2）擴展光束（EB），它對振動，沖擊和其他機械危害的耐受性最高。EB連接器較高的插入損耗通常被EB性能的長壽命、可靠性和長期一致性所抵消。

視頻收發(fā)器是一種相對較新的組件，可以通過有源光纖網絡推動重負載。TE 的 MiniCube 視頻收發(fā)器可以處理商業(yè)或軍用視頻顯示器的帶寬密集型視頻應用。MiniCube產品包括光電設備，用于延長距離和傳輸離散的單個信號或支持多個視頻的多路復用。

先進的解決方案

未來的包裝和連接將走向何方？

就包裝而言，以前的ARINC標準正在被ARINC 836A等新標準所取代。在消費和工業(yè)電子產品中看到的同樣更小的尺寸和更高的密度現(xiàn)在正在航空電子設備中發(fā)揮作用。航空電子產品的通用包裝將繼續(xù)縮小，以適應更小的盒子和顯著減輕的重量。就連接性而言，銅纜和光纖將繼續(xù)共存，各自具有特定優(yōu)勢。

數(shù)字戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視和目標獲?。?a href="http://www.brongaenegriffin.com/tags/rs/" target="_blank">RSTA）任務的額外傳感器處理對數(shù)據(jù)交換提出了巨大的要求，這將需要在航空電子設備連接和計算平臺方面進行更多創(chuàng)新。

物聯(lián)網 （IoT） 也在推動傳感器革命。借助物聯(lián)網，飛機內的多個系統(tǒng)（例如發(fā)動機、輪胎、結構部件甚至座椅）可以向多個集線器自行報告其狀態(tài)。當飛機在途中時，支持物聯(lián)網的設備可以安排維護、訂購零件并報告性能，以提高可靠性并最大限度地減少停機時間。

好消息是：航空電子設備連接不斷發(fā)展。設計人員將受益于各種新選項，以滿足不斷增長的數(shù)據(jù)負載。由于標準和產品的激增，航空電子設計人員需要考慮各個方面，從物理層組件、布線和 IMA 解決方案的組件。

審核編輯：郭婷