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飞机以太网数据网络的互连方案

文章来源:本站 人气:1 分布时间:2021-2-2 15:53:48 S M L

飞机以太网数据网络的互连方案
设计工程师面临着研发用于航空电子设备以太网网络应用接触器的巨大挑战。对商用飞机以太网系统标准的初步评估,是从ARINC航空电子工程委员会(AEEC)的飞机数据网络(ADN)小组委员会成立开始的。该小组委员会设立了一个处理ARINC 664飞机数据网络规范的多个部分组成的文件。该小组的努力促成了航空电子设备全双工以太网交换机(AFDX)的产生。AFDX是基于IEEE 803.2以太网标准,包含了具体明确的网络与带宽功能。
 
用于标准以太网及其功能的最流行接触器是被称为RJ45的8P8C插头和插孔。尽管对电讯业而言,RJ45接头并不适合于飞机的严酷环境,尤其是对军用飞机。ADN小组委员会评估了严格的环境要求,并明确了RJ45接头封装所不适合的应用。进一步的评估揭示了在ARINC 600 LRU应用中盲目匹配的必然性。从接触器制造商的样品中获得大量信息,ADN小组委员会确定了对以太网数据网络应用所适合的接触器方案,即“Quadrax”接触器,如图1所示。

Quadrax接触器的规格
 
Quadrax接触器包括了四个内部信号接点,这些是彼此绝缘的,并且被包在外壳内。极化的关键是保证ARNIC 600或类似接触器的适当匹配。极化的关键还要确定接点2的位置,直接接到这个接点。同样,布线的关键是要确定接点1和接点2的位置,这是因为其直接位于这两个接点之间。这两个关键点构建起Quadrax接触器的正确匹配。
 
与开发Quadrax接触器同时要做的是研发称为StarQuad的飞机以太网电缆组装设计。StarQuad组装包括了4根导线和四根屏蔽线,它们以螺旋模式缠绕起来,通过电缆组装屏蔽终端与Quadrax接触器的外壳相连。
 
ARINC 664标准确定了StarQuad电缆组装的具体色彩编码:红色、绿色、蓝色和黄色。按照标准,电缆缠绕的色彩编码可以在视觉上来识别A端(红到绿到蓝再到黄的顺时针旋转),以及B端(红到黄到蓝再到绿的逆时针旋转)。表1概述了该标准的部分色彩编码。
 

 
StarQuad和Quadrax相结合的设计增加了有关设计和处理军事以及防空以太网电缆的复杂性。此外,电缆的缠绕或“布局”引起特定的几何关系,这要求与电缆端点、缠绕以及导线/接点有关的知识。当确定最终组装和终端时,这一关系是至关重要的。
 
随着在接头交叉点采用标准(尺寸为20 AWG或22 AWG)引脚对传统导线进行捆束,电缆中导线的缠绕与接点之间的相互关系已不再是一个问题。但是,如果其中的以太网链接包含了与Quadrax接点的接触器,就要制定新的准则。
 
为了支持这种导线/接点关系,并协助适当的组装程序,ARINC 664委员会确定了以下色彩分配:引脚1=红色,引脚2=黄色,引脚3 =蓝色,而引脚4 =绿色,如表1所示。在这种命名中,只有四个接点号码与导线颜色的组合可以使用。
 
ARINC 600规范确定了外部Quadrax接点的形状,Quadrax接点插入的方向,以及适当的匹配接口位置,从而确保不同供应商之间接触器的互匹配性。此外,ARINC 600提供了一个电气、机械和热性能要求的清单。
 
而最初的Quadrax接触器设计满足了ARINC 664标准,许多人还没有能力废弃StarQuad电缆。此外,Quadrax接触器最初用于不同类型采用圆形接触器的飞机机架及仪表板产品,但由于不同公司进行制造,每个Quadrax接触器含有不同终端方式。一个这样的终端方式如图2所示。
 

 
例如,ITT电子器件终端处理涉及到剥去StarQuad电缆以及将中心接点卷曲到四个分立的接头。然后,把该中心接点放入夹具中。用户把与终端接触的夹具插入到包含内部绝缘体的Quadrax接点内。最后一步涉及保护机身和采用标准六角卷曲工具的卷曲插芯之间的StarQuad电缆屏蔽。已完成的Quadrax终端组装如图3所示。
 

 
Quadrax接点电缆屏蔽的附属装置提供了很多重要的益处,这包括了减轻电缆应变,以及将底板通过接头封装连接到接地屏蔽罩的保护。这是通过接触腔内的固定夹来实现的。然后,电流从屏蔽罩通过Quadrax机身、固定夹、金属插头以及接头封装流到底板。这些特性使得接头在严格的军事以太网规范下实现了预期的功能。

 

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