מחברי (High Speed) לשימוש ביישומים צבאיים

ההתפתחות הבלתי-פוסקת בתחכום של ציוד צבאי ואוויר-חלל מודרני ממשיכה להגביר את הצורך במערכות משובצות מחשב עם ביצועים חזקים יותר. מחשבים אלה חייבים לעבד כמויות אדירות של מידע בזמן אמת, ולכן דרוש להם רוחב פס, הן בתוך המחשב עצמו והן בחיבורי קלט / פלטI/O)  ) לקישוריות בין מחשבים. מתכננים רבים שהמערכות שלהם פועלות במהירות  10 Gbps  עם ארכיטקטורות כגון VPX מתכננים את הצעד הבא לקראת 25Gbps והיצרנים בחזית הטכנולוגיה של תעשיית מערכות משובצות מחשב בתקן צבאי מעוניינים ב-10 Gb ומעלה. מעבר לרוחב הפס עצמו, חששות נוספות הן מילוי יעדי גודל, משקל וחשמל הנדרשים לביצוע פעולות מחשוב רבות יותר בפחות מקום ובצריכת חשמל נמוכה יותר.

תמונה MULTIGIG RT 3 – supports up to 25Gb/s :1

התקדמויות במחשבים ליישומים צבאיים תלויות בחלקן ביכולת של חיבורים הדדיים לספק שלמות אות כאשר קצבי נתונים עולים. יישומים אילו נדרשים לעמוד בתנאי סביבה קשים מאד, זעזועים, רעידות, מסעות בטמפרטורות קיצוניות שמחברים אזרחיים לא יכולים לעמוד בהן. מחברים למערכות צבאיות במהירויות גבוהות מהווים שילוב ייחודי של אתגרי הנדסה חשמליים ומכניים. ‏TE Connectivity התמקדה באתגרים אלה והציגה מספר מוצרים המאפשרים למתכנן מענה טכני יישומי שעומד בדרישות אילו.

מחברי לוח אם בתקן VITA

הרבה יישומים צבאיים עדיין משתמשים בארכיטקטורות ישנות כדוגמא: VME  ו- Compact PCI.

השימוש הנרחב המערכות משובצות מחשבים (מחשבי טיסה, מערכות עקיבה, מערכות מידע בזמן אמת, ניטור מידע אויב וכד) מצריך חיבוריות שתתן מענה לתדרים  גבוהים.מהירים ולרוחב פס רחב יותר.

חברת TE Connectivity אשר חברה בועדת הVITA פיתחה חבילה מקיפה לחיבוריות עבור קונפיגורציות של (Board to Board). VPX הינם מחברים מסוג (Board to Board) כאשר הנפוץ שבהם MULTIGIG RT.

המחבר נמצא בשימוש של אוייוניקה במסוקים, מחשבים מוטסים ובמערכות קרקעיות רק”מ.

המחבר המודולרי משתמש בתקן Vita 46 – VPX ומשובצים בו מחברי הספק (power) מסוג Vita 62.

TE Connectivity  משיקה בימים אילו את הדור הבא של מחברי VPX מסוג Multigig RT3. בעוד Multigig RT2 תמך במהירות של 10Gbps  מחבר הMultigig RT3 תומך במהירות של עד 25Gbps. המחבר החדש יהיה תואם למחבר הישן כך שניתן יהיה להשתמש בשני מברים אילו בתאימות מלאה.

MULTIGIG RT 3 – supports up to 25Gb/s:

מחברי RF – Vita 67

מחבר נוסף שעבר שדרוג הינו מחבר ליישומי RF מסוג Vita 67. מחברים בתקן  Vita 67.2 עושים שימוש במחברים מסוג SMPM. חברת TE Connectivity  פיתחה מחבר VITA 67.3 לתדרים של מעל 60GHz. החברה הצליחה לעשות זאת תוך כדי פיתוח של מחבר מסוג Nano RF. בשל גודלו הממוזער ניתן לקבל היום בחצי מודול  8 ו12 מגעים בניגוד לחצי מודול של מחבר Vita 67.1 אשר מגיע עם 4 מגעים בלבד.

תמונה VITA 67.1 4 position half module :2
VITA 67.2 8 position full module

Vita 67.2  אשר מכיל במודול שלם כ 8 מחברים מסוג SMPM, במחברים החדשים מסוג Vita 67.3C מגיע עם 26 מגעים בשימוש במגעי Nano RF. ניתן לראות ללא ספק את היתרון בחיסכון של המקום ובמהירות עבודה של מחברי הVita 67.3.

NanoRF  12 position half module             VITA 67.1    4 position half module

                                                                                VITA 67.2    8 position full module

ניתן לראות באיור למטה איך בעזרת מזעור של המחברים אפשר לקבל כמות גדולה יותר של מגעים, מהירות גבוהה יותר וקישוריות טובה יותר.

שימוש במחברים בתקן Vita נותן מענה ליישומים הצבאיים אך, השווקים דורשים פתרונות מהימנים יותר מאשר תקנים כגון VPX. מגוון רחב של יישומים מתחיל להופיע עם דרישות ליותר – יותר גמישות, יותר צפיפות, יותר פינים, יותר מהירות, יותר חוזק מכני. כדי למלא פער זה, TE Connectivity הציגה את מחבר Fortis Zd, המספק שילוב חסר תקדים של ביצועים חשמליים ומכניים. Fortis Zd, שנוצר באמצעות סינתזה של טכנולוגיות מסחריות וטכנולוגיות מתעשיית ההגנה, מציע את המהימנות של חיבור Mini-Box, תוך מתן אפשרות לתפוקת נתונים בנפח מעל 12 Gb לשנייה לכל זוג דיפרנציאלי. המחבר המודולרי והניתן להתאמה, הזמין בתצורת קצה יחיד ובתצורות דיפרנציאליות, מגיע בגרסאות של 6 שורות ו-9 שורות כדי לאפשר התאמה למגוון כרטיסים. אף שמחבר Fortis Zd מהווה צעד ענק עבור היצרנים והלקוחות הצבאיים , הוא תואם לרכיבים קיימים רבים, כגון חבילת הרכיבים VPX שהוזכרה קודם לכן. ‏Universal Power Module של TE, רכיבי חומרת הדרכה שונים ועוד. עם העומק והרוחב של מוצרים ברמת הלוח הזמינים למתכננים של מערכות צבאיות, הסביבה בתוך המחשב מעולם לא היתה טובה יותר.

תמונה 3:
NanoRF 12 position half module

תמונה 4: משפחת Fortis Zd
מאפשרת קצבי נתונים מעל Gbps 12
בתנאי סביבה צבאיים.

משפחת Fortis Zd מאפשרת קצבי נתונים מעל 12 Gbps בתנאי סביבה צבאיים

מחברי קצה – I/O

אף שרבים מחשיבים סיבים אופטיים כפתרונות קצה האולטימטיביים, אין ספק שכבלי נחושת לא נעלמים. במקרים רבים, הביצועים של נחושת יכולים להיות טובים בהרבהמאלה של סיב אופטי מבחינה כלכלית ובסביבת עבודה עם תנאים צבאיים. שיטות עבודה בעבר, שבהן השתמשו בבנייה מותאמת ללא ההתנגדות, מפנות את דרכן למהנדסים המתכננים פתרונות מקצה לקצה עם התנגדות מותאמת.

כאשר קצבי נתונים ממשיכים לעלות, בנייה עם התנגדות מתואמת התחילה בדרכים בסיסיות יחסית. בתחילה, מתכננים התחילו להשתמש במחברים ללא התנגדות מתואמת, כמו 38999 או ARINC 600, ולחקות עיצוב עם התנגדות מותאמת דרך הקצאת אותות/הארקה. לאחר מכן הופיע מחבר Quadrax, שהיווה צעד בכיוון הנכון יחסית, אך עדיין לא מספיק מתוחכם בנתיב נתונים עם התנגדות מותאמת.

תמונה 5: תצורת ה T של המחבר
מאפשרת שימוש ב 4 קווים דיפרנציאליים

טכנולוגיה זו מפנה כעת את מקומה לעיצובים עם התאמת התנגדות גבוהה, שנבנים במיוחד כדי לשמור על שלמות האות, ומאפשרים ירידה בגודל, במשקל ובחשמל. דוגמאות לעבודה עם העיצוב החדש אפשר למצוא במחבר CeeLok FAS-T ובמחבר CeeLok Fas-X של TE Connectivity. מחבר CeeLok FAS-T הוא מחבר תקשורת מהירה 10Gb (USB 3.0, SATA 3) בעל התנגדות מתואמת של 100ohm תצורת הT  נוצרה על מנת למנוע רעשים בין 4 הקווים דיפרנצליים. כל זוג קווים דיפרציאליים מעביר 2.5Gb. המחבר קטן וקל יותר מפתרונות Quadrax, והוא גם קטן וחזק הרבה יותר מפתרונות מודולריים חזקים יותר של שקע ותקע. מחבר CeeLok Fas-X דומה מבחינת הקונספט למחבר CeeLok FAS-T, אך כולל הכנסה מודולרית הניתנת להתאמה, ומאפשר ספירת פינים או ערוצים גבוהה יותר.

תצורת ה T של המחבר מאפשרת שימוש ב4 קווים דיפרנציאליים

מחבר הFas-X יכול להגיע בציפויים שונים וגם בחומרים לסביבה ימית כגון, ברונזה ימית או נירוסטה 316. שני מחברים אלה תוכננו לעמוד בתנאי סביבה  קיצוניים. למחבר הFas-T יש ורסיה מוקטנת מאד Fas-T Nano. מחבר זה שייך לסדרה של מחברי Nanonics והקוטר החיצוני שלו כקוטר עפרון (10mm).

תמונה CEELOK FAS-T NANO :6

ליישומי Gigabit Ethernet שימוש במחברים RJ45 עדיין עובדים היטב, מספקים עמידות מתונה בפני רעידות והותאמו/הותקנו בגופים

מסידרת  D38999 אשר מעניקים למחבר את כל היתרונות של מחברי מסוג זה.

מחבר צבאי מוגן Deutsch DTS-RJ45

פתרונות מקצה לקצה

מערכות (Systems) בעלי כוח מחשוב מהיר דורשות I/O  מהיר יותר כדי לממש את היתרונות המלאים של קצבי נתונים מוגברים. במהירויות גבוהות, יש להתאים את המחבר והכבל בהקפדה. צורך זה מוביל מהנדסים להעדיף ולבחור כבלים מורכבים (EPD) או לבחור במחברים וכבלים שתוכננו לפעול יחד מאותו ספק. גישה זו לא רק מונעת משיכת תשומת לב, אלא מצמצמת את רשימת הספקים.

תמונה 7: מחבר צבאי מוגן Deutsch
DTS-RJ45

גם עם מיקור גלובלי, חברות רבות עדיין מעדיפות שרשימת הספקים שלהם תהיה קצרה. ההעדפה היא לעבוד עם מספר קטן יותר של ספקים ממוקדים בתחום לעומת מספר גדול של חברות מומחיות עם מיקוד מוגבל. TE Connectivity בשנים האחרונות רכשה מספר חברות בתחוים צבאיים (POLAMCO) אשר מתמחה בייצור Backshells לכל סוג מחבר שקיים בשוק  כולל פיתוח של מחברים מיוחדים, SEACON אשר מתמחה בייצור של מחברים מתחת למים לשוק האסדות, צוללות, ציוד תת ימי ועוד.  סל המוצרים של חברת Connectivity  TE הופך את החברה לחזקה מכולן במשק כנותנת פתרון קצה

TE Connectivity

תגובות סגורות