設(shè)計(jì)工程師面臨著研發(fā)用于航空電子設(shè)備以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接觸器的巨大挑戰(zhàn)。對(duì)商用飛機(jī)以太網(wǎng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的初步評(píng)估，是從ARINC航空電子工程委員會(huì)(AEEC)的飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(ADN)小組委員會(huì)成立開(kāi)始的。

        該小組委員會(huì)設(shè)立了一個(gè)處理ARINC 664飛機(jī)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的多個(gè)部分組成的文件。該小組的努力促成了航空電子設(shè)備全雙工以太網(wǎng)交換機(jī)(AFDX)的產(chǎn)生。AFDX是基于IEEE 803.2以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包含了具體明確的網(wǎng)絡(luò)與帶寬功能。

        用于標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)及其功能的最流行接觸器是被稱(chēng)為RJ45的8P8C插頭和插孔。盡管對(duì)電訊業(yè)而言，RJ45接頭并不適合于飛機(jī)的嚴(yán)酷環(huán)境，尤其是對(duì)軍用飛機(jī)。ADN小組委員會(huì)評(píng)估了嚴(yán)格的環(huán)境要求，并明確了RJ45接頭封裝所不適合的應(yīng)用。進(jìn)一步的評(píng)估揭示了在ARINC 600 LRU應(yīng)用中盲目匹配的必然性。從接觸器制造商的樣品中獲得大量信息，ADN小組委員會(huì)確定了對(duì)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用所適合的接觸器方案，即“Quadrax”接觸器，如圖1所示。

        Quadrax接觸器的規(guī)格

        Quadrax接觸器包括了四個(gè)內(nèi)部信號(hào)接點(diǎn)，這些是彼此絕緣的，并且被包在外殼內(nèi)。極化的關(guān)鍵是保證ARNIC 600或類(lèi)似接觸器的適當(dāng)匹配。極化的關(guān)鍵還要確定接點(diǎn)2的位置，直接接到這個(gè)接點(diǎn)。同樣，布線(xiàn)的關(guān)鍵是要確定接點(diǎn)1和接點(diǎn)2的位置，這是因?yàn)槠渲苯游挥谶@兩個(gè)接點(diǎn)之間。這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)構(gòu)建起Quadrax接觸器的正確匹配。

        與開(kāi)發(fā)Quadrax接觸器同時(shí)要做的是研發(fā)稱(chēng)為StarQuad的飛機(jī)以太網(wǎng)電纜組裝設(shè)計(jì)。StarQuad組裝包括了4根導(dǎo)線(xiàn)和四根屏蔽線(xiàn)，它們以螺旋模式纏繞起來(lái)，通過(guò)電纜組裝屏蔽終端與Quadrax接觸器的外殼相連。

        ARINC 664標(biāo)準(zhǔn)確定了StarQuad電纜組裝的具體色彩編碼：紅色、綠色、藍(lán)色和黃色。按照標(biāo)準(zhǔn)，電纜纏繞的色彩編碼可以在視覺(jué)上來(lái)識(shí)別A端(紅到綠到藍(lán)再到黃的順時(shí)針旋轉(zhuǎn))，以及B端(紅到黃到藍(lán)再到綠的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))。表1概述了該標(biāo)準(zhǔn)的部分色彩編碼。

        StarQuad和Quadrax相結(jié)合的設(shè)計(jì)增加了有關(guān)設(shè)計(jì)和處理軍事以及防空以太網(wǎng)電纜的復(fù)雜性。此外，電纜的纏繞或“布局”引起特定的幾何關(guān)系，這要求與電纜端點(diǎn)、纏繞以及導(dǎo)線(xiàn)/接點(diǎn)有關(guān)的知識(shí)。當(dāng)確定最終組裝和終端時(shí)，這一關(guān)系是至關(guān)重要的。

        隨著在接頭交叉點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)(尺寸為20 AWG或22 AWG)引腳對(duì)傳統(tǒng)導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行捆束，電纜中導(dǎo)線(xiàn)的纏繞與接點(diǎn)之間的相互關(guān)系已不再是一個(gè)問(wèn)題。但是，如果其中的以太網(wǎng)鏈接包含了與Quadrax接點(diǎn)的接觸器，就要制定新的準(zhǔn)則。

        為了支持這種導(dǎo)線(xiàn)/接點(diǎn)關(guān)系，并協(xié)助適當(dāng)?shù)慕M裝程序，ARINC 664委員會(huì)確定了以下色彩分配：引腳1=紅色，引腳2=黃色，引腳3 =藍(lán)色，而引腳4 =綠色，如表1所示。在這種命名中，只有四個(gè)接點(diǎn)號(hào)碼與導(dǎo)線(xiàn)顏色的組合可以使用。

        ARINC 600規(guī)范確定了外部Quadrax接點(diǎn)的形狀，Quadrax接點(diǎn)插入的方向，以及適當(dāng)?shù)钠ヅ浣涌谖恢?，從而確保不同供應(yīng)商之間接觸器的互匹配性。此外，ARINC 600提供了一個(gè)電氣、機(jī)械和熱性能要求的清單。

        而最初的Quadrax接觸器設(shè)計(jì)滿(mǎn)足了ARINC 664標(biāo)準(zhǔn)，許多人還沒(méi)有能力廢棄StarQuad電纜。此外，Quadrax接觸器最初用于不同類(lèi)型采用圓形接觸器的飛機(jī)機(jī)架及儀表板產(chǎn)品，但由于不同公司進(jìn)行制造，每個(gè)Quadrax接觸器含有不同終端方式。一個(gè)這樣的終端方式如圖2所示。

        例如，ITT電子器件終端處理涉及到剝?nèi)tarQuad電纜以及將中心接點(diǎn)卷曲到四個(gè)分立的接頭。然后，把該中心接點(diǎn)放入夾具中。用戶(hù)把與終端接觸的夾具插入到包含內(nèi)部絕緣體的Quadrax接點(diǎn)內(nèi)。最后一步涉及保護(hù)機(jī)身和采用標(biāo)準(zhǔn)六角卷曲工具的卷曲插芯之間的StarQuad電纜屏蔽。已完成的Quadrax終端組裝如圖3所示。

        Quadrax接點(diǎn)電纜屏蔽的附屬裝置提供了很多重要的益處，這包括了減輕電纜應(yīng)變，以及將底板通過(guò)接頭封裝連接到接地屏蔽罩的保護(hù)。這是通過(guò)接觸腔內(nèi)的固定夾來(lái)實(shí)現(xiàn)的。然后，電流從屏蔽罩通過(guò)Quadrax機(jī)身、固定夾、金屬插頭以及接頭封裝流到底板。這些特性使得接頭在嚴(yán)格的軍事以太網(wǎng)規(guī)范下實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。

         軍用級(jí)接觸器的出現(xiàn)

        盡管，事實(shí)是Quadrax接點(diǎn)最初的起源是板載以太網(wǎng)機(jī)架和儀表板應(yīng)用，隨著時(shí)間的推移網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用遷移到其他市場(chǎng)，這包括了民用和軍用航空應(yīng)用。這一市場(chǎng)遷移迫使Quadrax組件連接到其他標(biāo)準(zhǔn)化接頭配置，例如的MIL-DTL-38999和ARINC 404等。

        而通常的Quadrax接觸器一般包含獨(dú)立的接點(diǎn)、絕緣體以及與絕緣體保留來(lái)自外殼的單獨(dú)接點(diǎn)的封裝組件，某些Quadrax接觸器將絕緣體與接頭外殼集成在一起，向外殼提供最大的電纜屏蔽。這種類(lèi)型的接觸器還可以提供在接觸器Quadrax鎖定上的直接電纜屏蔽接地。例如，ITT電子器件公司的38999 Quadrax接觸器采用后者的設(shè)計(jì)，提供了軍事環(huán)境所需要的必要的魯棒性和可靠性。

        此外，在某些情況下，Quadrax接觸器的電纜往往被終止，除非匹配接頭是安裝在一個(gè)盒子里。盒內(nèi)是接頭必須連接的設(shè)備，無(wú)論是通過(guò)電纜還是通過(guò)接頭后面的印制電路板，然后需要將Quadrax焊接到板子上。

        備選的設(shè)計(jì)允許接點(diǎn)被取消和/或更換，而不必拆開(kāi)整個(gè)盒子和所有焊點(diǎn)。這在野戰(zhàn)維修和接點(diǎn)可修復(fù)方面提供了最大的便利條件。

       圖4至6顯示了采用8接頭尺寸Quadrax接觸器配置的不同標(biāo)準(zhǔn)的接頭封裝。

        提供多樣性的接觸器

        可以獲得MIL-DTL-38999、ARINC 600和404矩形接觸器等很多接頭的配置。這些配置分別列在表2、3和4中。所有插頭配置都提供了電纜屏蔽到外殼的電焊接，并且MIL-DTL-38999插頭是外殼不可分割的一部分。

        正如所示，在安裝從滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定到靈活設(shè)計(jì)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)，Quadrax接觸器的設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)工程師提供了很多好處。Quadrax接觸器提供了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ARINC 600接口，安裝到插頭/結(jié)頭上的電纜屏蔽的瞬間焊接，以及MIL-DTL-38999接頭防止由于耦合時(shí)扭轉(zhuǎn)載荷所造成的絕緣體開(kāi)裂。

        同樣的Quadrax接點(diǎn)可用于多種接觸器類(lèi)型，這包括ARINC 600、ARINC 404和MIL-DTL-38999。此外，具有卷曲終端的后可插入、后可拆卸Quadrax，以及具有PWB終端設(shè)計(jì)的前可插入、前可拆卸Quadrax提供了易維護(hù)性和可修復(fù)性。此外，在各種接觸器設(shè)計(jì)中能夠使用相同Quadrax接點(diǎn)，以及同樣的接觸器能容納具有PWB終端引腳或插口的Quadrax，同時(shí)降低了庫(kù)存和生產(chǎn)成本，但增加了簡(jiǎn)潔性和易用性。

        必須研發(fā)滿(mǎn)足日益增加的高性能、易用性、終端要求、可靠性以及可用性等市場(chǎng)需求的接觸器，從而滿(mǎn)足制造商和應(yīng)用的要求。根據(jù)焊料和接點(diǎn)的卷曲形式、形狀、大小和外殼設(shè)計(jì)，接觸器設(shè)計(jì)的廣泛形式和靈活性允許Quadrax被設(shè)計(jì)為滿(mǎn)足以太網(wǎng)功能不斷發(fā)展的應(yīng)用。