موصلات متعددة المنافذ: حلول ربط عالية الكثافة

موصلات متعددة المنافذ: حلول ربط عالية الكثافة

التعريف والنظرة العامة

تدمج الموصلات متعددة المنافذ عدة نقاط توصيل محورية في وحدة موصل واحدة، مما يتيح كثافة توصيل أعلى مع تقليل وقت التركيب. كما تُقلل هذه الموصلات من حجم النظام الإجمالي وتعقيده. عند اختيار موصل متعدد المنافذ، يجب مراعاة عوامل مثل نطاق التردد المطلوب، وسلامة الإشارة، وقيود المساحة - فهذه عناصر أساسية للاختيار المناسب للتطبيق.

مزايا النظام والتوحيد القياسي

بفضل تجاويف التلامس القياسية في تجميعات كابلات الترددات الراديوية/المحورية متعددة المنافذ، تتيح هذه التجميعات دمجًا مرنًا لوحدات الترددات الراديوية (المحورية، ثنائية المحور، ثلاثية المحور، إلخ)، ووحدات الألياف الضوئية، وموصلات الإشارات غير الراديوية ضمن الموصل نفسه، وذلك حسب حجم التلامس. على سبيل المثال، تُمكّن موصلات D38999 المحورية عالية التردد من Amphenol SV Microwave، التي تعمل بترددات من التيار المستمر إلى 40 جيجاهرتز، من مواصلة استخدام موصلات D38999 مع توسيع نطاق استخدامها ليشمل خطوط نقل الموجات الميكروية.

المخاوف المشتركة وتقدم الاختبار

في تقريره IMS2024، أشار ديفيد شاف، مدير قسم الترددات الراديوية/الميكروويف في شركة Bishop & Associates، إلى أنه على الرغم من أن الاتجاه نحو تجميعات متعددة المنافذ ومتعددة المحاور إما خطي (مستمر) أو كإضافات محورية مثبتة في موصلات متعددة التجاويف، وتم توحيد واجهات مثل SMPM وSMPS/SMP3، إلا أن المخاوف بشأن التوصيل البيني لا تزال قائمة بسبب الاختلافات في أعماق تجويف/واجهة المحور بين الشركات المصنعة. ومع ذلك، أضاف: لقد أجرى العديد من الموردين بنجاح اختبارات التوصيل البيني على تجميعات D38999 التي تستخدم واجهات SMPM لوصلات من الحجم 16 (وربما أحجام تجاويف أكبر) والتي تتضمن الاهتزازات، وما إلى ذلك. لم تُنشر التقارير بعد، ولكن سيكون هؤلاء الموردون موردين مشتركين لـ VITA67 وSOSA. علاوة على ذلك، لا تزال الحلول المحورية لتجاويف الوصلات الصغيرة من الحجم 20 (التي تعمل حتى 110 جيجاهرتز) في MIL-PRF-24308 وMIL-DTL-38999 (جميع السلاسل الأربع)، وحتى الموصل الدائري الجديد MIL-DTL-32689، تُعتبر من المصادر الوحيدة.

الموردون الرئيسيون وأشكال المنتجات

تُقدّم شركات عديدة، منها Radiall وAmphenol SV Microwave وAmphenol CIT وSouthwest Microwave وSOURIAU (Eaton) وTE Connectivity، مجموعات موصلات كابلات محورية لتطبيقات متعددة المنافذ، تشمل أنواعًا دائرية MIL-STD-38999 ومستطيلة MIL-DTL-24308، وحتى ARINC-600، والتي يُمكن تركيبها بواسطة مستخدمين مُؤهلين. إضافةً إلى ذلك، يُقدّم العديد من الموردين، مثل Samtec وHUBER+SUHNER وRosenberger، منتجات متعددة المنافذ كوحدات مُجمّعة مُسبقًا. يُبيّن الشكل أدناه كابلًا محوريًا نموذجيًا مُستقلًا متعدد المنافذ من Radiall.

اعتبارات التصميم

• المعايير: يجب أن تستوفي الموصلات متعددة المنافذ المستخدمة في الأنظمة العسكرية وأنظمة الطيران عالية التردد، أو تتجاوز، المواصفات الكهربائية والميكانيكية والبيئية للموصلات المحورية التقليدية التي تحل محلها. وقد أدى تصميمها وفقًا لمواصفات الموصلات العسكرية القياسية في الصناعة إلى استخدام موصلات MIL-DTL-38999 في التجميعات التجارية، بالإضافة إلى إصدارات تستخدم موصلات MIL-DTL-24308 القياسية والمخصصة. وتشمل الحلول متعددة الأغلفة والحلول ذات الحشوات المتصلة، تجميعات Combo-D المكدسة (مع حشوات MIL) وتجميعات ARINC.

• طريقة التركيب: تُركّب أغلفة الموصلات وفقًا لنظائرها غير المحورية، والتي تختلف باختلاف سلسلة الموصلات. قد تحتوي المنافذ المتعددة المثبتة على اللوحة على نهايات توصيل خاصة بلوحة الدوائر المطبوعة. ملاحظة: إشارات الترددات اللاسلكية غير مناسبة عمومًا لنهايات التوصيل بزاوية 90 درجة، ويجب مراعاة مقاومة مسار لوحة الدوائر المطبوعة. بدلاً من ذلك، يمكن توجيه التوصيلات إلى مواقع أخرى على لوحة الدوائر المطبوعة أو إلى مكونات داخلية، مما يتطلب معرفة الأداء الكهربائي لهذه التوصيلات.

• التزاوج: التوصيل متعدد المنافذ مماثل للتوصيل القياسي. ويمكن تحقيقه عبر التوصيل المباشر غير المرئي، أو التوصيل اللولبي، أو آليات الدفع والسحب. وهذه ميزة رئيسية، حيث يتم توصيل زوج واحد فقط من الموصلات بدلاً من العديد من أزواج موصلات الترددات اللاسلكية الفردية.

• نطاق التردد: يعتمد أداء التردد على الكابلات ولوحة الدوائر المطبوعة المستخدمة. عادةً ما تغطي الكابلات المحورية متعددة المنافذ نطاق تردد من التيار المستمر إلى 20 جيجاهرتز؛ ومع ذلك، يمكن لتجميعات فريدة (غالباً ما تكون مصغرة) مزودة بمكونات وكابلات مناسبة أن تحقق التشغيل حتى 125 جيجاهرتز.

• مقاومة: معظم الموصلات متعددة المنافذ تكون مقاومتها 50 أوم.

• مواقع الموانئ وعددها: تتوفر الموصلات على مستوى اللوحة بتكوينات ثنائية المنافذ، ورباعية المنافذ، وسداسية المنافذ، مع خيارات أحجام متنوعة.

• تقويتها: يجب أن تتحمل الموصلات متعددة المنافذ المستخدمة في تطبيقات MIL/Aero الصدمات والاهتزازات العالية، ونطاقات درجات الحرارة الواسعة، وأن تعمل في ظروف شبه فراغية على ارتفاعات عالية.

• مثال على التوصيل السريع: تتميز كابلات التوصيل السريع متعددة المنافذ من Amphenol CIT بواجهات ترددات لاسلكية سهلة التركيب، مصممة لتقليل وقت وتكلفة التكامل دون المساس بالموثوقية أو الأداء. وهي تدعم نفس مواصفات تردد التشغيل الحرج، وفقدان العودة، والحماية من الترددات اللاسلكية التي تدعمها الواجهات التقليدية أحادية النقطة الملولبة مثل SMA وSMK/2.92 مم.

الأسواق والتطبيقات

تُستخدم الموصلات متعددة المنافذ على نطاق واسع في المجالات العسكرية/الفضاء، والاتصالات/البيانات، والطبية، والصناعية. وتشمل التطبيقات التجارية أنظمة الطيران والأنظمة العسكرية، وخدمات التلفزيون الكبلي والإنترنت، والأتمتة الصناعية، وأجهزة القياس، ومعدات الاختبار.

المنتج النموذجي: سلسلة منافذ متعددة لأفران الميكروويف من تايمز

تُعدّ موصلات Times Microwave Systems متعددة المنافذ (M8) ومتعددة المنافذ الصغيرة (MMP) حلول توصيل عالية الكثافة مصممة لأداء قوي في البيئات القاسية، وتتوافق مع معايير MIL-T-81490 وMIL-C-87104. يدعم موصل M8 ترددات تصل إلى 20 جيجاهرتز، بينما يمتد نطاق تردد MMP إلى 40 جيجاهرتز. يتميز كلا الموصلين بهيكل محكم الإغلاق، وواجهات زنبركية، وأنظمة اقتران لولبية، مما يوفر حماية ممتازة، وفقدًا منخفضًا للإدخال، وموثوقية عالية في ظل الاهتزازات والإجهاد الحراري. وهما مناسبان تمامًا للأنظمة المحمولة جوًا وغيرها من التطبيقات التي تتطلب متانة عالية.