对于军事和航空航天领域,通信和网络 SWaP 通常是重点。如今,系统生成的数据越来越多,需要快速高效地移动,不存在阻碍实时运行的技术瓶颈。尽管传统上使用铜线,但它们越来越多地被光纤和无线连接所取代。本文章将介绍光纤如何在提供所需高吞吐量的同时,提供较低的每比特数字数据 SWaP,以及可满足严苛环境和运营需求。

光纤与铜线比较

对于军事和航空航天等高可靠性应用,需要考虑三个关键因素:坚固性、尺寸、重量以及性能。

当您在地面以上一英里处时,可靠性至关重要。光纤不易受温度、电磁干扰和天气等环境因素的影响。光纤还具有更长的使用寿命,大约 30 至 50 年,从而降低了维护和总体运营成本。

光纤的整体重量和尺寸远远小于铜。光缆重量约 4 磅/1000 英尺,而铜缆重 39 磅/1000 英尺。光缆的直径尺寸也小得多。例如,Cat 5e 电缆铜缆布线所占用的空间是同等数量光纤带的 100 倍以上。

光纤性能较铜缆更胜一筹。带宽比铜线大得多,衰减也低得多。光纤的带宽吞吐量超过 60 Tbps,而 Cat 5e 铜缆仅 10 Gbps。每 31 英里左右的光纤需要网络中继器,而铜缆每 5 英里就需要网络中继器。

在考虑可靠性、尺寸、重量以及性能的情况下,光纤是最佳选择。

参考:

https://www.tutorialspoint.com/Comparison-of-Fiber-Optics-and-Copper-Wire

Stratos Optical Connectivity Solutions

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当高可靠性收发器发挥作用时

为了获得光纤的好处,许多客户可能会首先考虑专为电信市场设计的收发器。它们可能成本更低,速度可能更快,但不如军事和航空航天专用解决方案般强大或设计精良。对于寻求最佳质量、尺寸和可靠性组合的客户而言,只有专为军事和航空航天市场设计的解决方案才能满足所有关键因素。

图 1Stratos 光连接解决方案

Stratos 连接器

就尺寸而言,许多光纤收发器均为标准尺寸,乍一看似乎只有一种尺寸适用于特定应用。然而,像 Cinch Connectivity Solutions 这样的制造商可以提供更小的收发器,从而减小解决方案的整体尺寸。Cinch 的众多收发器的尺寸只有典型同类竞品的一半或更小。

为了确保整个系统可从这些减小的尺寸中获益,在设计流程中尽早考虑混合或小型尺寸收发器,将确保使用最优尺寸器件。

小型光纤收发器提供了众多优势,但它们可能并不适合所有场合。例如,现有的板材设计可能需要特定尺寸的收发器。在这种情况下,Cinch 可以提供定制的收发器,这些收发器的设计考虑了特定的尺寸,也使用标准接口,并根据现有军用规范进行了测试。定制的 Cinch 解决方案可以让您按时、在预算范围内完成。

有些市场的要求比标准商业产品更具体,但不像火箭或无人机那样专业。这些行业包括重工业、石油和天然气以及医疗应用,上述行业对大多数组织中的高速通信提出了越来越高的要求。在此情况下,Cinch 可以提供定制的收发器,这些收发器可以作为商用收发器定制并按特定规格和尺寸制造,而且价格仍然具有竞争力,并且比常见的电信产品更小。

Cinch 如何降低 SWaP

为减少 SWaP,Cinch 在其收发器中使用了比通常商业电信行业产品更高等级的组件。本品结合精心的工程设计,使 Cinch 能够最大限度地利用收发器内部的空间,并创造出更小、更轻、功耗更低的产品。

另一种是 Cinch 的混合收发器,它通过陶瓷板上安装的芯片构建,然后利用引线键合在一起。如此设计出紧凑可靠的收发器,可以满足最苛刻的军事和航空航天应用需求。

热管理是 Cinch 擅长的另一领域。Cinch 在设计流程中进行了广泛的分析,选择在所需温度参数内协同工作的元件,使 Cinch 能够通过广泛的测试和认证过程验证所有部件是否符合必要规范。

取得成果的关键是在装配过程中对细节的不懈关注和极高的质量控制 - 每个生产单元都经过严格测试,以确保在温度、振动和时间方面的表现。Cinch 开发了自己的生产设备,结合多年的经验,使其能够设计和制造更小、更高效的收发器。

Cinch's Fiber Flex Optical Circuits

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仅举一例,Cinch 的 Low Rider 收发器系列提供从 155 Mbps 至 10 Gbps 的选项,采用最大高度为 0.386 英寸(9.8 毫米)的小尺寸设计。这些收发器可在 -40°C 至 85°C 的工业温度范围内工作,并经认证可在恶劣环境中使用。

另一个例子是 H2-TR4 四路混合收发器,其中包括四个独立的传输和接收端口,每个端口的速率为 2.125 Gbps,且典型功耗低于 1W。它采用紧凑、高度坚固封装,占地面积较小,仅为一英寸(25.4 毫米)见方,最大高度小于 0.285 英寸(7.24 毫米)。这款收发器包括一个端接至行业标准 1x12 MT 连接器的集成 FiberFlex 电缆,也可以定制为具有不同 FiberFlex 长度的、自定义 FiberFlex 布线,或使用替代类型的光纤终端,例如 ST、SC 或 MIL-T-29504。

结论

总之,许多军事和航空航天客户需要坚固、可靠的收发器,以提供最佳 SWaP 特性组合。对于上述应用,专门为 SWaP 设计的收发器通常是最佳解决方案 - 实现最小可用尺寸,以及扩展温度范围和最佳定制等其他品质。

对于这些要求苛刻的应用,Cinch 在设计和制造小尺寸收发器方面提供了必要的专长,并且在军事和航空航天应用中具有悠久的成功实施历史。

图 2Fiber flex 和 H2-TR4 四路混合收发器

Fiber flex 和 H2-TR4 四路混合收发器

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