El cobre y la fibra coexisten en la industria aeroespacial comercial

El aumento de las velocidades de datos requiere que los diseñadores consideren la fibra óptica como una forma de ofrecer protocolos de alta velocidad a distancias más largas. Un cable óptico tiene tres ventajas principales:

• Tamaño más pequeño y menor peso. Si bien las comparaciones de fibra a cobre dependen de las configuraciones específicas del cable, considera los cables de referencia "genéricos": un cable de fibra óptica doble ofrece aproximadamente un 25 % de ahorro de espacio y un 50 % de ahorro de peso en comparación con un cable blindado de PVC Cat 5e.
• Inmunidad EMI. Dado que las fibras ópticas son intrínsecamente inmunes al ruido eléctrico, no reciben ni irradian energía, se pueden aplicar sin preocuparse demasiado por el control EMI. La necesidad potencial de blindar los cables de cobre solo aumenta el tamaño y el peso.
• Distancias de transmisión más largas. Si bien muchas distancias de interconexión en los aviones son relativamente cortas, las cabinas de pasajeros en los aviones comerciales pueden presentar desafíos de extremo a extremo para el cable de cobre.
  
  

Sigue existiendo la idea de que la tecnología óptica es más difícil de usar y mantener, especialmente al conectar la fibra con un conector. La nueva tecnología incluye un cable de fibra mejorado para los aviones comerciales y militares, tanto para el cable de fibra como para los conectores, que facilitan la limpieza y el mantenimiento. Los contactos ARINC 801, por ejemplo, tienen manguitos aislantes de acoplamiento extraíbles, mientras que la tecnología de haz expandido protege el núcleo de fibra detrás de las "gafas de seguridad" y se define en los estándares ARINC y SAE AS3.

Otro mito sobre la fibra óptica es la falta de resistencia. La falta ocasional de éxito en la aplicación de transceptores comerciales se considera una prueba de la inadecuación de la fibra en aplicaciones de alta vibración y amplio rango de temperatura. Esto pasa por alto la disponibilidad de transceptores robustos diseñados para entornos aeroespaciales. 

Del mismo modo, las interfaces del conector ofrecen un rendimiento resistente. Hay tres terminales principales utilizados con fibras ópticas: ferrules de cerámica, terminales de haz expandido y férulas multifibra MT. Como una indicación de resistencia, todos se han estandarizado en las especificaciones de VITA 66.x para proporcionar conectividad óptica en aplicaciones informáticas integradas VPX y en las normas de la industria ARINC 801 y SAE AS3.

Además, debido a que la cara final de la férula está cerrada y protegida detrás de la lente, la fibra nunca requerirá limpieza. Solo la superficie exterior expuesta de la lente puede contaminarse, pero se limpia fácilmente. Debido a que el tamaño del haz se expande sustancialmente a través de la interfaz mecánica, la señal no se deteriorará por la contaminación en el aire, por ejemplo, una partícula de polvo de 10 μm, que puede degradar seriamente el rendimiento de los ferrules de conexión. La mayor pérdida de inserción de un conector EB con frecuencia se ve compensada por el rendimiento EB confiable y coherente de por vida.

Los conectores EB originales se construyeron específicamente mediante una interfaz hermafrodita o un inserto para conectores militares estándar. Más recientemente, el concepto de haz expandido se ha adaptado a un contacto de tamaño 16 que se puede utilizar en una cavidad de conector D38999 Serie III o EN4165/ARINC 809 que acepta contactos AS39029 de tamaño 16. Con la amplia gama de insertos disponibles para conectores militares (y comerciales), es fácil mezclar y combinar señales eléctricas, de potencia y ópticas, e incluso usar terminales de EB y de PC en el mismo conector.

A pesar de las ventajas aparentemente abrumadoras de las fibras ópticas, los cables de cobre no desaparecerán pronto. La cubierta reticulada avanzada y los materiales de aislamiento reducen el tamaño y el peso de los cables de cobre, mientras que los avances en las técnicas de modulación y la construcción de cables permiten que los cables admitan datos de alta velocidad a distancias de hasta 100 metros.

A medida que aumentan las velocidades de E/S, los problemas de integridad de la señal y el presupuesto de energía crean nuevos desafíos. En pocas palabras, las señales de alta velocidad son más difíciles de manejar que las señales de baja velocidad. Cuanto mayor sea la velocidad de interconexión, más difícil será gestionar la pérdida de retorno, la pérdida de inserción, la diafonía y factores similares que pueden degradar las señales. Si bien un sistema de cableado ideal no tendría conexiones intermedias entre cajas, la necesidad real de interrupciones en la producción y la modularidad requieren conectores en el camino.

Para abordar esta brecha en la conectividad rápida de cobre, TE Connectivity (TE) ha presentado recientemente tres familias de productos CeeLok capaces de un rendimiento de 10 Gb/s, cada una de las cuales ofrece a los diseñadores ventajas específicas en cuando a rendimiento y tamaño.

Los conectores CeeLok FAS-X de TE utilizan un método innovador para mantener la continuidad de la pantalla a través del conector. Como resultado, los conectores se pueden concatenar varias veces sin degradar el rendimiento. El conector es algo más grande que los otros dos discutidos aquí, pero tiene la mayor integridad de señal, al tiempo que ofrece reparación de campo. Los conectores admiten un solo canal Ethernet 10G en una carcasa de tamaño 11 o cuatro canales en una carcasa de tamaño 25.

Los conectores CeeLok FAS-T son más pequeños, un conector de ocho posiciones en una carcasa de tamaño 8. El patrón de contacto en forma de T del conector proporciona de cancelación de ruido y desacoplamiento para reducir al mínimo la diafonía y mejorar la integridad de señal. La carcasa posterior está integrada en el cuerpo del enchufe para ayudar a proporcionar un bajo perfil, bajo costo, protección contra la tensión de bajo peso y protección EMI. El conector es terminable en campo y reparable.

Los conectores CeeLok FAS-T Nano utilizan el mismo patrón de contacto en forma de T en un tamaño de nanominiatura, los enchufes tienen solo 0.3 pulgadas de diámetro, con una opción de acoplamiento a presión o roscado. A diferencia de los conectores CeeLok FAS-T más grandes, la versión nano está cableada de fábrica en lugar de terminarse en campo. Los conectores se basan en los ya conocidos conectores nanominiatura NANONICS, pero con un inserto diseñado para altas velocidades.