La tecnología de radiofrecuencia (RF) utilizada en aplicaciones de aviónica militares y comerciales da prioridad a la reducción de peso para mejorar la eficiencia del combustible y, al mismo tiempo, cumple con estrictos requisitos de seguridad eléctrica y mecánica. La baja pérdida, la estabilidad de fase y el alto rendimiento en entornos de impacto y vibración requieren una evaluación cuidadosa de los materiales, la estructura y el mantenimiento para equilibrar la reducción.
Los complejos requisitos de banda de frecuencia de hoy, incluidos 5G, sistemas de comunicaciones por satélite nuevos y mejorados (SATCOM), sistemas de procedimientos de vuelo por instrumentos (IFP) que utilizan Bluetooth, etc., están creando radiofrecuencia (RF) adicional ligera, pequeña y de alta precisión) La demanda de la solución.
En algunos casos, estos sistemas operan a frecuencias de hasta 90 GHz. La industria de la aviónica necesita cables de baja pérdida, resistentes a altas temperaturas y altamente flexibles para la navegación, la prevención de colisiones y las comunicaciones del sistema de comunicación en GPS, la radiodifusión de vigilancia dependiente automática (ADS-B), las comunicaciones por satélite y aire-tierra. aplicaciones.
El espacio para aplicaciones de aviónica también es limitado, porque tienen que adaptarse a más requisitos de aplicación en todo el dispositivo. A medida que las frecuencias aumentan y los tamaños de las interconexiones disminuyen para adaptarse a longitudes de onda más pequeñas, tradicionalmente se han utilizado soluciones semirrígidas para estas aplicaciones. Sin embargo, estos componentes muy pequeños se vuelven frágiles, lo que dificulta e imposibilita la resolución de problemas de la instalación.
El uso de cables altamente flexibles y de alto rendimiento se puede utilizar para aplicaciones de caja abierta densamente empaquetadas; este componente flexible se puede doblar en esquinas estrechas y está muy cerca del conector para minimizar la ocupación de espacio, ahorrar espacio y simplificar el enrutamiento de cables en espacios estrechos. El cable flexible no necesita proteger la parte posterior del conector y simplificar el mantenimiento.
En vuelo, una vibración extremadamente alta puede ejercer presión sobre el hardware de la placa de circuito. Los sistemas de interconexión deben minimizar el espacio entre cables y conectores para soportar altas vibraciones.
Inspírate en la innovación aérea comercial
El Transporte Aéreo Urbano (UAM) es un concepto de un sistema de transporte aéreo seguro y eficiente que utilizará aeronaves altamente automatizadas para operar y transportar pasajeros o carga en áreas de baja altitud en ciudades y suburbios. La mayoría de los vehículos UAM operarán por debajo de los 10,000 pies y la energía de la batería limita su altitud y resistencia. Con el desarrollo de la tecnología, la densidad de UAM en movimiento aumentará y, en una situación llamada "enjambre", sus sistemas ADS deberán comunicarse continuamente para evitar colisiones. Estos sistemas dependen en gran medida de antenas y transceptores de alta frecuencia para permitir que los sensores se comuniquen entre sí, por lo que los cables de baja pérdida, confiables y livianos son esenciales para una comunicación confiable.
Otros desarrollos incluyen soluciones avanzadas de tráfico aéreo (AAM), que se basan en el concepto UAM y cuyas aplicaciones operarán fuera de los entornos urbanos, desde drones de reparto hasta aplicaciones de despegue y aterrizaje verticales eléctricos (eVTOL). Al igual que los vehículos eléctricos, los dispositivos de control eVTOL funcionan con energía a bordo y la batería es pesada, por lo que el peso es una consideración importante. Por lo tanto, estas tecnologías requieren soluciones avanzadas para cumplir con los nuevos requisitos, al tiempo que se adhieren a los principios de tamaño y peso que han dominado a sus predecesores durante décadas.
Aviónica UAV
Otro campo de la aviónica en rápido crecimiento es el campo de los vehículos aéreos no tripulados (UAV). Algunos drones son bastante simples y usan un solo enlace de datos, lo que requiere una solución de interconexión de RF relativamente simple. Sin embargo, con la introducción de la tecnología hipersónica, algunos de estos drones tienen velocidades tan altas como Mach 5, lo que aumenta los requisitos para altas temperaturas. Cuanto mayor es la altitud, mayor es la velocidad, mayor es la frecuencia y más complicado es el problema desde el punto de vista material. Estos problemas pueden resolverse con dieléctricos; Además, también es posible utilizar materiales de cuarzo como dieléctricos para aplicaciones hipersónicas.
En última instancia, la persona que diseña la estructura debe comprender el entorno, los requisitos de altura del dron, la esperanza de vida necesaria, la frecuencia con la que se permite el mantenimiento y el entorno de prueba disponible. Por ejemplo, ¿los drones llevarán sistemas de guerra electrónica (EW) o sistemas de inteligencia electrónica, o la carga útil será puramente enlaces de datos y video?
Correcta interconexión
Una consideración clave para la interconexión de RF de aviónica es el dieléctrico y cómo se comporta en ese entorno cuando alcanza el equilibrio con el entorno circundante. Por ejemplo, a una cierta altitud de vuelo, un avión generará más ambiente de vacío para proporcionar condiciones de desgasificación para dieléctricos y otros materiales electrónicos. Cuando el avión regresa al suelo, el cable es básicamente vacío. Cualquier fluido o gas a su alrededor será absorbido por el dieléctrico y volverá a condensarse en él. En aquel entonces, los dieléctricos eran como esponjas: la única forma de eliminar los contaminantes era hornearlos. Obviamente, esto no es factible dentro de la aeronave, por lo que el sellado con vapor también es esencial para aplicaciones de alta gama, alto rendimiento y gran altitud.
Hay muchos factores que deben tenerse en cuenta al diseñar la solución de interconexión de RF correcta. Por ejemplo, el polietileno mejora la resistencia al fuego y la resistencia al fuego; para ambientes exteriores o interiores, es una muy buena opción de cableado con una cubierta de certificación UL ignífuga. Nota: Los poliuretanos pueden ser más flexibles, pero no se pueden utilizar en entornos con personal.
En cuanto a la estructura del avión, generalmente se utilizan cables dieléctricos de PTFE (fluoropolímero sintético) resistentes a altas temperaturas, y se pueden combinar con bobinado de cinta de PTMP (plástico de poliéster) con muy bajas pérdidas superiores al estándar. Este tipo de solución se puede utilizar hasta 50 GHz o más. En el extremo superior del rango de temperatura, algunos cables de sílice tienen una clasificación de hasta 800 ° C o más.
Optimización de conectores
El objetivo final es optimizar el rendimiento mecánico, medioambiental y eléctrico del conector y hacerlo muy fácil de instalar. Hay una variedad de conectores de aluminio y plástico para elegir para mantener el peso ligero.
La industria está utilizando Delrin y otros materiales para desarrollar plásticos, incluidos conectores roscados, conectores a presión y conectores de bayoneta. Se están realizando otras actividades de investigación y desarrollo de soluciones ultraligeras, incluidas soluciones de conectores modulares con acoplamientos de plástico y soluciones de herramientas. Este método facilitará el mantenimiento y permitirá a los usuarios resolver problemas directamente en el sitio.
Las herramientas pueden simplificar el montaje
Cuando necesite instalar soluciones de interconexión de RF en el mercado de accesorios o realizar trabajos de mantenimiento en el sitio, puede usar herramientas en lugar de usar cuchillas en el sitio, lo que hace que el ensamblaje en el sitio sea más seguro y fácil en áreas que pueden estar en disputa.
Este enfoque de empresas como Times Microwave Systems permite que todos utilicen las mismas herramientas en el cable para la misma aplicación, en lugar de que varios técnicos utilicen diferentes tipos de herramientas y técnicas.
Times Microwave Systems ofrece InstaBend (IB) 047, que es un cable coaxial en miniatura compacto, de fase estable y altamente flexible. Este cable de alto rendimiento fue diseñado originalmente para aplicaciones de vuelos espaciales y se puede adaptar fácilmente a aplicaciones en cajas densamente empaquetadas.
