Como equilibrar o tamanho e o material dos cabos e conectores RF para aviónica?

As tecnologias de RF para aplicações aviónicas militares e comerciais dão prioridade à redução de peso para eficiência de combustível, ao mesmo tempo que cumprem rigorosos requisitos de segurança eléctrica e mecânica. A baixa perda, a estabilidade de fase e o alto desempenho em ambientes de choque e vibração exigem uma redução equilibrada do tamanho por meio de materiais, construção e manutenção. Os actuais requisitos complexos para bandas de frequência, incluindo 5G, sistemas de comunicações por satélite (SATCOM) novos e actualizados e sistemas de procedimentos de voo por instrumentos (IFP) que utilizam Bluetooth, estão a criar a necessidade de soluções de radiofrequência (RF) mais leves, mais pequenas e mais precisas. Nalguns casos, estes sistemas podem funcionar até 90 GHz ou mais. A indústria aviónica exige cabos de baixa perda, resistentes a altas temperaturas e altamente flexíveis para aplicações como navegação, prevenção de colisões e comunicações de sistemas de comunicação em GPS, Automatic Dependent Surveillance Broadcast (ADS-B), comunicações por satélite, ar-terra e outras aplicações. As aplicações aviónicas também têm limitações de espaço devido à necessidade de satisfazer os requisitos gerais de aplicação do equipamento. As soluções semi-rígidas são frequentemente utilizadas nestas aplicações quando as frequências aumentam e as dimensões das interligações se tornam mais pequenas para acomodar comprimentos de onda mais pequenos. No entanto, estes componentes muito pequenos podem tornar-se frágeis, tornando-os difíceis de instalar e de resolver problemas. A utilização de cabos altamente flexíveis e de elevado desempenho pode ser utilizada em aplicações prontas a utilizar, densamente compactadas; este componente flexível pode ser dobrado em cantos apertados e próximo uns dos outros para minimizar a área ocupada, poupar espaço e simplificar a passagem de cabos em espaços apertados. O cabo flexível não precisa de proteger a parte de trás do conetor e é fácil de manter. O elevado nível de vibração durante o voo pode exercer uma grande pressão sobre o hardware da placa. Os sistemas de interconexão precisam minimizar o espaço entre cabos e conectores para suportar altas vibrações.

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1. Inspiração da Inovação Empresarial Aerotransportada A Mobilidade Aérea Urbana (UAM) é um conceito para um sistema de transporte aéreo seguro e eficiente que utilizaria aeronaves altamente automatizadas para operar e transportar passageiros e carga em áreas de baixa altitude de áreas urbanas e suburbanas. A maioria dos veículos UAM opera abaixo de 10.000 pés, com a energia da bateria a limitar a altitude e o tempo de voo. À medida que a tecnologia avança, a densidade de UAMs em movimento aumenta e, quando ocorre o chamado "enxameamento", os seus sistemas ADS precisam de comunicar constantemente para evitar colisões. Estes sistemas dependem fortemente de antenas e transceptores de alta frequência para permitir que os sensores comuniquem entre si, pelo que os cabos de baixa perda, fiáveis e leves são fundamentais para uma comunicação fiável. Existem também soluções avançadas de transporte aéreo (AAM) que se baseiam no conceito UAM para aplicações que funcionarão fora dos ambientes urbanos, desde veículos aéreos não tripulados a aplicações de descolagem e aterragem vertical eléctrica (eVTOL). Tal como os automóveis eléctricos, os controladores eVTOL são alimentados por eletricidade a partir do interior do veículo e as baterias são mais pesadas, pelo que o peso é uma consideração importante. Assim, estas tecnologias, embora respeitem os princípios de tamanho e peso que dominaram os seus antecessores durante décadas, também exigem soluções avançadas para satisfazer novas exigências.2. Veículos Aéreos Não TripuladosUma outra área de aviónica em rápido crescimento é a dos veículos aéreos não tripulados (UAV). Alguns UAVs são bastante simples, utilizando uma única cadeia de dados e exigindo soluções de conetividade RF relativamente simples. No entanto, quando a tecnologia hipersónica é utilizada, alguns UAV podem viajar a Mach 5, aumentando a necessidade de altas temperaturas. Quanto maior a altitude, maior a velocidade e maior a frequência, mais complexo se torna o problema do ponto de vista do material. Isto pode ser resolvido com dieléctricos; além disso, é possível utilizar materiais de quartzo como dieléctricos para aplicações hipersónicas. Em última análise, o projetista estrutural precisa de compreender o ambiente, os requisitos de altitude do UAV, a sua duração, a frequência da sua manutenção e o tipo de ambiente de teste a que será sujeito. Por exemplo, o UAV transportará um sistema de Guerra Eletrónica (EW) ou um sistema de Inteligência Eletrónica, ou será apenas uma ligação de dados e vídeo? 3. Interconexões corretas Uma consideração importante para as interconexões de RF do equipamento de aviónica é o dielétrico e a forma como este se comporta quando atinge um estado de equilíbrio com o seu ambiente. Por exemplo, quando um avião está a voar a uma determinada altitude, gera mais ambiente de vácuo para proporcionar condições de desgaseificação para dieléctricos e outros materiais electrónicos. Quando a aeronave regressa ao solo, o cabo é essencialmente vácuo. Qualquer fluido ou gás que se encontre na sua proximidade será absorvido pelo dielétrico e recondensar-se-á aí. Nessa altura, o dielétrico é como uma esponja: a única forma de remover os contaminantes é cozê-lo. Obviamente, isto não é viável no interior de um avião, pelo que a vedação de vapor é também importante para aplicações de topo de gama, de elevado desempenho e de grande altitude. Há muitos factores que devem ser considerados ao conceber uma solução de interligação RF adequada. Por exemplo, o polietileno proporciona um maior retardamento de chama e é uma excelente opção de cablagem para ambientes exteriores ou interiores com revestimento retardador de chama listado pela UL. Nota: O PU pode ser mais flexível, mas não é adequado para ambientes tripulados. Em termos de corpos, os cabos dieléctricos de PTFE (fluoropolímero sintético) resistentes a altas temperaturas são frequentemente utilizados e podem ser enrolados com perdas mais elevadas do que o PTMP (plástico de poliéster) normal. Estas soluções podem ser utilizadas a 50 GHz ou mais. Na gama de altas temperaturas, alguns cabos de sílica podem ser classificados para temperaturas até 800°C ou mais.4. Otimização do conectorO objetivo final é otimizar as caraterísticas mecânicas, ambientais e eléctricas do conetor e torná-lo muito fácil de instalar. Os conectores de alumínio e plástico estão disponíveis numa variedade de opções para manter o peso leve. A indústria está a utilizar Delrin e outros materiais para desenvolver plástico, incluindo conectores roscados, de encaixe e do tipo baioneta. Estão a ser desenvolvidas outras soluções ultra-leves, incluindo soluções de conectores modulares com acoplamento de plástico e soluções de ferramentas. Esta abordagem ajuda a manutenção, para que os utilizadores possam resolver os problemas diretamente no terreno. 5, as ferramentas podem simplificar a montagem no mercado pós-venda, quando a solução de interligação RF ou o trabalho de reparação no local, pode utilizar parte do campo não pertence à lâmina da ferramenta, tornando a montagem no local mais segura, mas também para facilitar a montagem de áreas disputadas. Times Microwave Systems e outras empresas Esta abordagem permite que todos utilizem a mesma ferramenta no cabo sem terem de ter vários técnicos a utilizar diferentes tipos de ferramentas e técnicas. A Times Microwave Systems oferece o InstaBend(IB)047, um cabo coaxial miniatura compacto e estável. Originalmente concebido para aplicações em voos espaciais, este cabo de elevado desempenho pode ser facilmente adaptado a aplicações em caixas de alta densidade.

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