Robuste Leistung, geringere Größe
Im Folgenden finden Sie 5 Schritte, die Ingenieure bei der Auswahl einer robusten Glasfasertechnik-Lösung berücksichtigen müssen.
Die Auswahl des richtigen Steckverbinders beginnt damit, die fünf Schritte zu verstehen, die bei der Auswahl eines robusten Glasfasersteckers zu berücksichtigen sind. Im ersten Schritt geht es um die Unterscheidung zwischen physischem Kontakt und Expanded Beam-Technologie. Im zweiten Schritt ist die Anforderung an die Signaldichte der Anwendung zu berücksichtigen. Es stehen verschiedene Lösungen zur Verfügung, die dem Bedarf an einer höherer Dichte gerecht werden – besonders in der Box für VPX Embedded-Systeme. Im dritten Schritt geht es um die Wahl der richtigen Anschlüsse, um die Einfügungsdämpfung und Rückstrahlung zu minimieren. Der vierte Schritt sollte sich darauf konzentrieren, welche Steckverbindermaterialien, Formfaktoren und Größen am besten zur Anwendung passen. Im fünften Schritt muss die beste Kabeloption gewählt werden. Auch hier stehen verschiedene Optionen zur Verfügung – je nach Anwendung und ob Kabel auf begrenztem Raum in einer Box oder zwischen Boxen oder aktiven Geräten verlegt werden.
1. Verstehen Sie Ihr Ziel
und die technologischen Kompromisse, die notwendig sind, um es zu erreichen
Wie bei jedem Projekt im Zusammenhang mit Elektronik hängen die ausgewählten Komponenten von den Leistungskriterien ab, die das Projekt erfüllen soll. Es gibt keine „Non-Plus-Ultra”-Lösung, die für jede Situation funktioniert. Daher ist es wichtig, die Kompromisse zwischen verschiedenen Technologien zu verstehen, während Sie auf eine bestimmte Leistung abzielen.
Glasfaserstecker werden verwendet, um eine Lichtquelle, einen Empfänger und andere Komponenten mit einem Glasfaserkabel zu koppeln. Unter den vielen Arten von Glasfasersteckern verwendet jeder in der Regel eine von zwei Verbindungstechnologien: die PC-Technologie (physical contact), die die beiden Glasfaserenden physisch miteinander in Kontakt bringt, oder die Expand Beam-Technologie (EB), die Linsen an der Glasfaser-Stirnfläche einsetzt, um Licht innerhalb eines kleinen Luftspalts im optischen Kabelweg zu erweitern und neu zu fokussieren.
Wer sich zwischen den beiden Typen entscheiden muss, sollte Umweltvariablen wie die Exposition gegenüber Wasser, Staub und Vibrationen berücksichtigen; Endverschlüsse in Bezug auf Einfügungsdämpfung, Rückflussdämpfung, Fehlsteckung und Winkligkeit; Wartbarkeit in Bezug auf Reparaturen, Reinigungsfähigkeit und Verschleiß; und Kabeleinschränkungen wie Biegeradien und Wellenlängenbereich. Ein klares Verständnis Ihrer Betriebsumgebung und Ihrer Signalleistungsbilanz ist für die Wahl der richtigen Steckverbinder von entscheidender Bedeutung. Die PC-Glasfaser-Steckverbindertechnik zeichnet sich durch die Minimierung der Einfügungsdämpfung und Rückflussdämpfung bei gleichzeitiger Maximierung des Wellenlängenbereichs aus. Auf der anderen Seite sind EB-Steckverbinder toleranter gegenüber Fehlsteckung, Vibrationen, Staub und Verschleiß, da der kleine Abstand im optischen Kabelweg die Notwendigkeit beseitigt, einen makellosen physischen Kontakt aufrechtzuerhalten.
2. Signaldichte beachten
Zusätzlich zu berücksichtigen sind die Anforderungen an die Signaldichte der Anwendung. Der Trend geht heute in Richtung einer höheren Dichte – vor allem innerhalb der Box für VPX Embedded-Systeme. Für 110-Zwischenräume besteht Bedarf an einer hohen Faserpfadanzahl durch kleine 38999-Steckverbinder. Einfache Fasern und einfache Kontakte können immer seltener verwendet werden, da schlichtweg nicht genügend Platz vorhanden ist, um sie zu aggregieren und mehrfache Pfade zu erstellen. Die Alternative besteht darin, sie in einem Band zu gruppieren und in einer Mehrfachfaserdruckhülse abzuschließen, die auch als Ferrulensteckverbinder mit mechanischer Übertragung bekannt ist.
In der kommerziellen Datacom-Welt ermöglichen Glasfaserdruckhülsen mit mechanischer Übertragung Verbindungen mit extrem hoher Dichte und fassen in einer kompakten und leichten Druckhülse 12 bis 96 Fasern. MT-Druckhülsen, die in VPX-Anwendungen in rauen Umgebungen eingesetzt werden, weisen in der Regel 12 oder 24 Fasern pro Druckhülse auf, was bis zu 48 Faserpfade in einem halben VPX-Modul bedeutet. Es sind auch Expanded Beam-Steckverbinder der MIL-DTL-38999 Serie III verfügbar, die für bis zu 96 optische Kanäle einen selbstverriegelnden Anti-Vibrations-Kupplungsmechanismus bieten. Diese Lösungen ermöglichen Ihnen das Beste aus beiden Welten – eine hohe Signaldichte und eine hohe Leistung in rauen Umgebungen.
3. Anschlüsse verstehen lernen
Der Endverschluss des Steckverbinders ist ausschlaggebend für die Reduzierung der Einfügungsdämpfung und der Rückstrahlung. Für PC-Glasfaser-Steckverbinder eignen sich zwei grundlegende Polieransätze. Flach polierte Oberflächen für PC- und UPC-Kontakte (Ultra Physical Contact) sind generell akzeptabel für den digitalen optischen Verkehr. Bei optischen Sensoranwendungen wie LiDAR (Light Detection And Ranging) und Hochfrequenzsystemen (HF) über Glasfaseranwendungen muss jedoch die Rückflussdämpfung minimiert werden. In diesen Fällen werden APC-Druckhülsen (Angled Physical Contact) verwendet, um die Rückflussdämpfung zu minimieren.
Bei LB-Steckverbindern reduziert der Mangel an physischem Kontakt die Steckkräfte. Da eine geringere oder keine Federkraft erforderlich ist, behalten LB-Steckverbinder über mehrfache Steckzyklen hinweg eine konsistente Einfügungsdämpfung bei. Sie bieten auch eine höhere Robustheit in rauen und schmutzigen Umgebungen – jedoch zu höheren Kosten. Grund dafür ist, dass bei LB-Steckverbindern Unterkomponenten und Keramik mit den richtigen Endverschluss- und Polierverfahren kombiniert werden müssen. Zu den Kontakten gehören automatisch auch Linsen, die weitere Kosten verursachen. Wenn sie richtig konstruiert sind, können LB-Verbindungen jedoch eine konsistente Einfügungsdämpfung von unter 1,0 dB liefern.
Die gleichen Polier-/Leistungsregeln gelten für MT-Druckhülsen, die als flache (üblicherweise für Multimode-Glasfasern) oder APC-Konfigurationen (üblicherweise für Einzelmodus-Glasfasern) geformt werden. Beim Abschließen dieser verschiedenen Designs besteht der Hauptunterschied im Wechseln der Poliervorrichtungen. Bei mechanischen Übertragungen mit Linse (EBs) ist die Linse in der Regel in die Druckhülse geformt, sodass kein Polierschritt erforderlich ist. Sie müssen jedoch die Bandglasfaser präzise spalten.
4. Steckverbindermaterialien verstehen
Inklusive Formfaktoren und -größen
Die Druckhülse, die der steife Schlauch zum Schutz und zur Ausrichtung eines Glasfaserendes verwendet hat, ist eine sehr kritische Steckverbinderkomponente. Glasfaser-Druckhülsen können aus Keramik, Metall oder Verbundwerkstoffen hergestellt werden. Im Allgemeinen werden Glasfaser -Druckhülsen für PC-Steckverbinder aus Keramik oder Metall hergestellt. Jedes Material hat seine Vor- und Nachteile. Keramik- oder Metalldruckhülsen werden in der Regel für Anwendungen in rauen Umgebungen verwendet.
Druckhülsen werden in Einsätzen unterstützt, die auch aus verschiedenen metallischen, Verbund- und Polymermaterialien bestehen. Kompromisse bedeuten in der Regel ein geringeres Gewicht gegenüber einer höheren Haltbarkeit, Materialkompatibilität mit verschiedenen Flüssigkeiten, und in einigen Fällen die Notwendigkeit, Einsätze mit Oberflächendichtungen zu versehen.
Es stehen verschiedene Steckverbinder-Formfaktoren zur Verfügung: rechteckige und D38999-Rundsteckverbinder mit Metall- und Verbundaußengehäusen, -einsätzen und verwandten Komponenten. In der Regel entsprechen die verwendeten Außengehäuse und anderen Komponenten denen der Kupferversionen. Die Einsätze sind jedoch auf Glasfaserkontakte oder in einigen Fällen auf Hybridkontakte (z.B. Kupfer und Glasfaser) ausgelegt. Letztere werden in der Regel nur in Anwendungen mit geringer Steckkraft verwendet, da Kupferoxide die Glasfaser-Endpunkte verunreinigen können.
5. Unsere neuen Verkabelungsoptionen
erleichtern Ihren Job
Ein Glasfaserkabel besteht aus fünf Hauptkomponenten: Ader, Hülle, Beschichtung, Verstärkungsfasern und Kabelmantel. Die Überlegungen zur Verkabelung hängen davon ab, ob Kabel auf begrenztem Raum innerhalb einer Box oder zwischen Boxen oder aktiven Geräten verlegt werden.
Wie bereits erwähnt, können mehrfache Glasfaser-Flachbandkabel mehrfache Pfade aufnehmen. Darüber hinaus können Flachbandkabel in einzelne Kontakte aufgebrochen werden. Dies ist häufig der Fall zwischen MT-Druckhülsen auf dem Steckverbinder zwischen VPX-Backplane und I/O-Box, wenn der Datenverkehr zu mehrfachen Standorten oder zu den Endpunkten führt.
Kabelsätze für optische Flex-Schaltungen (FCAs; Flexible Circuit Assemblies) sind eine fortschrittliche Version flexibler Flachbandkabel (FFC; Flexible Flat Ribbon Cable). Sie bestehen aus Hunderten oder sogar Tausenden von einzelnen Glasfasern, die präzise auf einem einfachen robusten Substrat positioniert sind. FCAs bieten eine Vielfaser-Kabelsatzlösung, die sich ideal zur Herstellung verkapselter elektronischer Baugruppen eignet.
Die Vorteile flexibler Flachkabel sind:
• Vollständige Anpassungsfähigkeit sowohl für Karte-an-Karte- als auch für Backplane-Anwendungen. Beispielsweise verwendet eine Verteidigungsanwendung derzeit eine FCA mit 3.000 Pfaden.
• Robuste Fasern mit Dünnschichtverkapselung zum Schutz in rauen Luft- und Raumfahrtumgebungen, Verkehrs- und Militärflugzeugen und Verteidigungssystemen.
• Vielseitigkeit beim Einsatz von Überkreuzverbindungen, um die Beanspruchung zu minimieren und gleichzeitig komplexe Leiterführungen wählen zu können.
• Hohe, Backplane-ähnliche Geschwindigkeiten zwischen zwei Prozessorkarten, wobei der gesamte I/O über einen parallelen Transceiver erfolgt, da flexible Flachkabel genauso schnell arbeiten wie eine Backplane.
Darüber hinaus werden neue Materialsätze für Raumfahrtanwendungen und traditionelle Anwendungen in Luft- und Raumfahrt und Verteidigung mit strengen Anforderungen bezüglich strahlungshärtenden und flüchtigen organischen Verbindungen verfügbar. Weitere Informationen zu robusten Glasfaser-Steckverbindern für raue Umgebungen finden Sie im TE Connectivity Online-Store.
