用于航空电子设备的射频电缆和连接器平衡尺寸、材料

用于军事和商业航空电子设备应用的射频（RF）技术优先考虑减轻重量以提高燃油效率，同时满足严格的电气和机械安全要求。在冲击和振动环境中，低损耗、相位稳定性和高性能需要通过仔细评估材料、结构和维护来平衡减小尺寸。

当今复杂的频段要求（包括 5G、新的和升级的卫星通信 （SATCOM） 系统、使用蓝牙的仪表飞行程序 （IFP） 系统等）正在催生对更多轻量级、小型、高精度射频 （RF） 解决方案的需求。在某些情况下，这些系统的工作频率高达 90 GHz。航空电子行业需要低损耗、高温、高灵活性的电缆，用于导航、防撞和通信系统，如 GPS、自动相关监视广播 （ADS-B）、SATCOM 和空对地通信。

航空电子应用的空间也有限，因为它们可以满足整个车辆的更多应用需求。随着频率的增加和互连尺寸的减小以适应较小的波长，这些应用传统上一直使用半刚性解决方案。然而，这些尺寸非常小的组件变得脆弱，使安装变得困难且无法排除故障。

使用高度灵活的高性能电缆可用于密集包装的盒内应用;这种灵活的组件可以在狭窄的角落周围弯曲，并非常靠近连接器后面，以最大限度地减少占地面积，节省空间，并简化狭小空间中的电缆布线。柔性电缆消除了保护连接器背面的需要，并简化了维护。

在飞行中，极高的振动会给电路板硬件带来压力。最小化电缆和连接器之间的空间对于互连系统承受高振动是必要的。

从商业空气创新中汲取灵感

城市空中交通（UAM）是一个安全高效的航空运输系统的概念，该系统将使用高度自动化的飞机在城市和郊区的较低高度操作和运输乘客或货物。大多数UAM车辆将在10，000英尺以下运行，电池电量限制了其高度和耐力。随着技术的发展，运动中的UAM密度将增加，在称为“蜂拥”的情况下，它们的ADS系统将需要保持持续通信以避免碰撞。这些系统在很大程度上依赖于天线和高频收发器，使传感器能够相互通信，因此低损耗、可靠、轻重量的电缆对于可靠的通信至关重要。

进一步的发展包括先进的空中机动性（AAM）解决方案，这些解决方案建立在UAM概念的基础上，其应用将在城市环境之外运行，从交付无人机到电动垂直起降（eVTOL）应用。与电动汽车一样，eVTOL 控制装置依靠车载电力运行，电池很重，因此重量是一个重要的考虑因素。因此，这些技术需要先进的解决方案来满足新的要求，同时遵守几十年来支配其前辈的尺寸和重量原则。

无人机的航空电子设备

航空电子设备的另一个快速增长领域是无人机（UAV）。一些无人机相当简单，使用单个数据链路，这需要相对简单的射频互连解决方案。然而，随着高超音速的引入，其中一些无人机高达5马赫，这增加了高温要求。海拔越高，速度越高，频率越高，从材料的角度来看问题就越复杂。这些问题可以通过电介质来解决;此外，有可能使用石英材料作为高超音速应用的电介质。

最终，设计结构的人需要了解环境、无人机的高度要求、需要什么样的寿命、允许维护的频率以及可用的测试环境。例如，无人机是携带电子战（EW）系统还是电子情报系统，还是有效载荷纯粹是数据链和视频？

正确的互连

航空电子设备射频互连的一个关键考虑因素是电介质及其在该环境中与周围环境达到平衡状态时的行为。例如，地面上的飞机满载空气，而在飞行高度，会产生更多的真空环境，为电介质和其他电子材料提供除气条件。当飞机返回地面时，电缆基本上是真空的。它周围的任何流体或气体都会被电介质吸收，并在电介质内重新凝结。此时，电介质就像海绵一样：去除污染物的唯一方法是烘烤它。这在飞机内部显然是不可行的，因此蒸汽密封对于高端、高性能、高海拔应用也至关重要。

在设计正确的RF互连解决方案时，必须考虑许多因素。例如，聚乙烯提高了阻燃性和阻燃性;对于室外环境或带有阻燃、UL 认证护套的室内环境，这是一个非常好的布线选择。需要注意的是：聚氨酯可以更加灵活，但它们不能在载人环境中使用。

在机身侧，通常使用耐高温的PTFE（合成含氟聚合物）介电电缆，并且可以与高于标准的PTMP（聚酯塑料）胶带包装结合使用，该胶带的损耗非常低。这种类型的解决方案可以一直使用到50千兆赫或更高。在温度频谱的高端，一些二氧化硅电缆的额定温度高达800°C或更高。

连接器优化

最终目标是优化连接器的机械、环境和电气性能，并使其非常易于安装。有许多铝和塑料连接器可供选择，以保持其轻量化。

塑料的开发工作正在进行中，包括螺纹连接器、卡扣线连接器、卡口式连接器等，材料如 Delrin。超轻解决方案的其他研究和开发正在进行中，包括带有塑料联轴器和工具解决方案的模块化连接器解决方案。这种方法将有助于维护，使用户能够直接在现场解决问题。

模具可以简化装配

当需要在售后安装射频互连解决方案或在现场进行维护工作时，可以使用工具，无需在现场使用剃须刀片，使现场组装更安全、更容易在可能有争议的地区。Times Microwave Systems等公司的这种方法使每个人都可以在电缆上使用相同的工具用于相同的应用，而不是替代的，多个技术人员使用不同类型的工具和技术。

审核编辑：郭婷