Le cuivre et la fibre coexistent dans l’aérospatiale commerciale

L’augmentation des débits de données oblige les concepteurs à envisager la fibre optique pour appliquer des protocoles haute vitesse sur de plus longues distances. Un câble à fibre optique présente trois avantages principaux :

• Taille et poids réduits. La comparaison fibre-cuivre dépend de la configuration des câbles, mais si l’on prend l’exemple de câbles de base « génériques », un câble à fibre optique duplex est 25 % plus petit et 50 % plus léger qu’un câble blindé en PVC Cat 5e.
• Immunité contre les interférences électromagnétiques. Les fibres optiques sont intrinsèquement immunisées contre le bruit électrique (elle ne reçoivent et n’émettent aucune énergie) et il est donc possible de les utiliser sans s’inquiéter du contrôle des interférences électromagnétiques. Les câbles en cuivre peuvent nécessiter un blindage, qui ne fera qu’augmenter la taille et le poids de l’ensemble.
• Distances de transmission plus longues. De manière générale, les distances d’interconnexion dans les avions sont relativement courtes, mais l’utilisation de câbles en cuivre dans les cabines des avions commerciaux peut présenter des défis de bout en bout.
  
  

Selon une idée reçue persistante, la technologie optique est plus difficile à utiliser et à entretenir, et la terminaison de la fibre avec un connecteur serait particulièrement complexe. La nouvelle technologie inclut un câble à fibre optique amélioré (l’amélioration concerne le câble lui-même ainsi que les connecteurs) pour l’aviation commerciale et militaire, qui facilite le nettoyage et l’entretien. Les contacts ARINC 801, par exemple, sont dotés de manchons d’accouplement amovibles, tandis que la technologie de faisceau étendu protège le noyau de la fibre derrière des « verres de sécurité » et est définie dans les normes ARINC et SAE AS3.

Le manque de robustesse fait également partie des mythes associés à la fibre optique. Les rares échecs d’application des émetteurs-récepteurs commerciaux sont considérés comme des preuves de l’incompatibilité de la fibre avec les applications exposées à de fortes vibrations et à une forte amplitude de températures. Mais c’est sans connaître la disponibilité des émetteurs-récepteurs robustes conçus pour les environnements aérospatiaux. 

Les interfaces de connecteur offrent également des performances robustes. Trois terminaisons principales sont utilisées pour la fibre optique : les férules en céramique, les terminaisons à faisceau étendu et les viroles multifibres MT. Preuve de robustesse, toutes ont été normalisées dans les spécifications VITA 66.x pour fournir une connectivité optique dans les applications informatiques embarquées VPX et dans les normes industrielles ARINC 801 et SAE AS3.

De plus, comme la face à l’extrémité de la férule est enfermée et protégée derrière la lentille, aucun nettoyage de la fibre n’est nécessaire. Seule la surface extérieure de la lentille exposée peut être contaminée, mais il est très facile de la nettoyer. Puisque l’étendue du faisceau est bien plus importante à travers l’interface mécanique, le signal ne sera pas dégradé par une contamination aéroportée (par exemple, une particule de poussière de 10 μm), qui peut gravement affecter les performances des férules de connecteurs. La perte d’insertion plus élevée d’un connecteur EB est souvent compensée par la fiabilité et la continuité des performances de ce type de connecteur.

Les connecteurs EB d’origine ont été spécialement construits à l’aide d’une interface hermaphrodite ou d’un insert pour les connecteurs militaires standard. Plus récemment, le concept de faisceau étendu a été adapté à un contact de taille 16 pouvant être utilisé dans une cavité de connecteur D38999 série III ou EN4165/ARINC 809 compatible avec les contacts de taille 16 AS39029. La vaste gamme d’inserts disponibles pour les connecteurs militaires (et commerciaux) facilite le mélange et la mise en correspondance de signaux électriques, de puissance et d’optique, voire l’utilisation de terminaisons EB et PC dans le même connecteur.

Malgré les nombreux arguments en faveur de la fibre optique, les câbles en cuivre ne vont pas disparaître de sitôt. Les matériaux de pointe utilisés pour les gaines réticulées et l’isolation réduisent la taille et le poids des câbles en cuivre, tandis que les avancées dans le domaine des techniques de modulation et de fabrication des câbles permettent aux câbles de prendre en charge le transfert de données à haut débit sur des distances allant jusqu’à 100 mètres.

Avec l’augmentation des vitesses d’E/S, les problèmes d’intégrité du signal et de budget d’alimentation créent de nouveaux défis. En termes simples, les signaux haute vitesse sont plus difficiles à gérer que les signaux basse vitesse. Plus la vitesse d’interconnexion est élevée, plus la gestion de l’affaiblissement de réflexion, de l’affaiblissement d’insertion, de la diaphonie et de facteurs similaires susceptibles de dégrader les signaux est difficile. Un câblage idéal ne présenterait pas de connexions intermédiaires entre les boîtiers, mais les interruptions de production et la modularité requises contraignent les ingénieurs à utiliser des connecteurs.

Pour traiter ce manque de rapidité de la connectivité cuivre, TE Connectivity (TE) a récemment introduit trois familles de produits CeeLok capables d’assurer une connexion de 10 Gbit/s, chacune offrant des avantages spécifiques aux concepteurs en termes de performances et de taille.

Les connecteurs TE CeeLok FAS-X s’appuient sur une méthode innovante pour assurer la continuité du blindage des connecteurs. Les connecteurs peuvent ainsi être concaténés plusieurs fois sans que cela n’affecte les performances. Le connecteur est un peu plus grand que les deux autres décrits ici, mais affiche la meilleure intégrité de signal et peut être réparé sur le terrain. Les connecteurs prennent en charge un seul canal Ethernet 10 G dans une coque de taille 11 ou quatre canaux dans une coque de taille 25.

Les connecteurs CeeLok FAS-T sont plus petits, avec huit positions dans une coque de taille 8. Le motif de contact en forme de T du connecteur permet d’annuler le bruit et le découplage pour minimiser la diaphonie et augmenter l’intégrité du signal. Le capot est intégré au corps de la fiche pour un ensemble de faible épaisseur, économique, léger et protégé contre les interférences électromagnétiques. Le connecteur peut être raccordé et réparé sur le terrain.

Les connecteurs CeeLok FAS-T Nano utilisent le même motif de contact en forme de T dans un format nanominiature : les fiches mesurent seulement 7,62 mm de diamètre (0,3 pouce), avec raccordement à emboîtement ou fileté. Contrairement aux connecteurs CeeLok FAS-T plus grands, la version nano est raccordée en usine. Les connecteurs sont basés sur les nano-connecteurs NANONICS éprouvés, mais intègrent un insert conçu pour des vitesses élevées.