无人机连接器技术小型化的演变

在世界各地，军事和航空航天工程师都专注于新的设计工作，不仅要使现有操作现代化，还要使这些工作和电子设备小型化，以提高灵活性和便携性以及该领域的整体生存能力。

考虑到这些变化，电子产品和连接器在减少系统的整体重量和尺寸方面发挥着至关重要的作用，同时保持了昨天经过验证的技术，占地面积只有一半。

毫不奇怪，尺寸和重量是当今互连的两个最大因素。士兵通常拖着自己的重量，然后用我们认为的“便携式”电子设备。事实上，随着今天传入和传出战场的数据量，仅昨天的互连解决方案就足以让我们的士兵使用重型模拟驱动技术，更不用说各种后爆电池了，所有这些都是为每个单元和/或设备供电所必需的。幸运的是，这一挑战为新的无人驾驶技术铺平了道路。无人机技术已迅速成为支持现有防御系统以及提供保护国内外前线的新方法的全球领先产业。

无人机技术虽然相对较新，但已经在不断发展。我们所知道的“标准”，如固定翼和机动推进，正在成为过去。相反，研究人员现在正在使用更多的生物模板，例如拍打翅膀来模仿鸟类，以达到一定程度的空中伪装。无人机模仿鸟类或在某些情况下昆虫的能力使无人机几乎可以自然地保护免受元素的影响。即使在战场的中心，敌人也可能会注意到伪装成鸟的无人机，但很可能将其识别为鸟。

所有这些因素- 再加上无人机系统制造商需要更小、更具创新性的互连系统——将小型化带到了最前沿。曾经被认为是便携式军事监视设备的东西现在已经扩展到农业，执法和边境控制等应用，但实际上，现在所有无人机本质上都要求相同的东西：更小的尺寸，更轻的重量，更高的性能，更重要的是，更高质量的小型化连接器，这些连接器就在这里。

更小的尺寸和重量，更坚固

纳米微型连接器开始在许多无人机应用中发挥至关重要的作用。这种小巧轻便的电子设备和组件允许更长的飞行时间，这在这个行业中至关重要。除了尺寸和重量方面的考虑之外，这些新的坚固耐用的互连设计还必须非常坚固耐用。这些连接器必须能够承受高冲击和振动环境。例如，Omnetics BiLobe连接器可以处理每个轴上100 g的冲击，并且每个轴在20 g振幅下通过了10到2，000到10 Hz的振动测试（图1）， 确保足以承受通常与无人机激进着陆倾向相关的高冲击和振动需求。除了尺寸特性和振动因素外，恶劣天气和高海拔等其他条件将无人机的电气要求和整体性能推向了新的高度。

一般来说，电子要求具有新的加固标准，可以同时满足轻质柔性电缆和锁定互连系统的期望。这些新标准迫使连接器制造商“跳出框框”思考，并专门设计以满足这些新发现的要求。基于中心触点的.025“新型连接器设计提供军用级质量和可靠性，适用于无人机。纳米微型互连器件经过专门设计，可满足这些恶劣的要求，同时尽可能占用最小的物理空间。这些纳米级连接器超过了 MIL-DTL-83513（通常称为 Micro D）中规定的性能水平，并且还设计为满足 MIL-DTL-32139 的新要求（图 2）。纳米微型连接器作为一个整体，体积小10倍，重量约为具有相同位置数的标准Micro D连接器的10%。随着相机，武器，GPS模块和其他探测器现在安装在许多这些轻型无人机上，对高数据速率以及视频数据流的大容量的需求也在增加。如果从设计角度正确处理，这些传输信号可能会导致极端的电磁干扰（EMI）条件，并使设计人员极度头疼。

纳米微型连接器面临的挑战

正如我们从过去的努力中了解到的那样，无论行业如何，每一种新技术趋势都会带来新的挑战，纳米微型连接器也不例外。主要原因是旧标准不再适用。同时，MIL-38999圆形和D-Sub等“舒适”连接器也太大了。一些MIL-83513 Micro D在某些姿态下变得太大，因为连接器本身正在成为无人机相关应用的限制因素。

除了上面提到的尺寸和重量挑战之外，今天还有无数其他因素在起作用。整体环境 - 特别是环境保护 - 是开发微型连接器时的主要关注点。工程师经常将此挑战与大海捞针进行比较，尽管困难重重，但解决这一挑战并非不可能。大多数设计用于传输电力或高压信号的电缆相对不受EMI的影响。然而，纳米尺寸的电缆（通常由30 AWG或更小的电线组成）很少设计为传输高功率，而是低电压数据信号（LVDS）。这个问题要求许多无人机制造商在物理上需要电磁脉冲保护（EMP）。针对EMP的设计与针对EMI的设计基本相同，这通常从使用的物理电缆开始，而不是有问题的纳米连接器。

第一道防线通常是双绞线。双绞线电缆适用于传输平衡差分信号，该过程本身可以追溯到电报和无线电的早期。但是，如果双绞线没有切断它，下一步就是物理屏蔽线束。昨天的技术让工程师相信，用于EMI的最佳电缆屏蔽是固体材料，如导管;然而，在轻型解决方案至关重要的无人机市场中，可以有效地使用金属编织屏蔽层来减小尺寸和重量。事实上，随着布线现在携带的LVDS比以往任何时候都多，如果要始终如一地保持传输数据的完整性，适当的屏蔽从未如此重要。屏蔽纳米连接器免受EMI影响的最常用方法是将电缆物理地封闭在由电线组成的紧密编织的金属编织物中，然后根据所讨论的组件将其端接到电缆的一端或两端。

当金属编织物可以物理端接到后壳时，通常可以找到最佳效果。如果这确实是首选，设计人员必须确保屏蔽与后壳具有干净的金属对金属接触，因为连续性是与EMP/EMI保护相关的极其重要的因素。理想情况下，屏蔽层和连接器后壳之间应存在360度圆周机械粘合;这可以使用标准带状夹具或通过焊接工艺实现。各种后壳配置专门用于纳米微型连接器。设计人员可以根据应用选择直线或弯角选项。

纳米微型连接器增强军用无人机的性能

纳米微型连接器正在帮助军用无人机行业克服其无处不在的电子产品尺寸和重量挑战，并提供针对恶劣环境和着陆的坚固保护。这些连接器有助于延长无人机飞行时间，并确保和保持数据传输完整性，占用空间仅为传统连接器的一半，其温度范围为-55至+ 200摄氏度，单排和双排配置，最多85个触点。杰克螺钉硬件是典型的;但是，也可提供免工具的“闭锁”版本。纳米微型连接器也提供环境密封的圆形配置，如Omnetics的Nano 360系列提供。无论形状如何，这些纳米微型连接器都可以使用飞线、跳线组件或涉及多个连接器的定制线束进行制造。

审核编辑：郭婷