.svg "publish-industry Verlag GmbH"){kind=logo}
Verschiedene technische Systeme sollen die wachsenden Herausforderungen in der Luft- und Raumfahrttechnik meistern, beginnend mit modernen Sensoren für die Datenerfassung und -verteilung. Es besteht ein hoher Bedarf an situationsbewusster Überwachung mittels Echtzeit-Datenerfassung und schnellerer Signalverarbeitung. Die für die Datensteuerung und -nutzung zugeteilte Zeitspanne hat sich auf ein kritisches Stadium verringert. Als Folge werden neue Kabel und Steckverbinder entwickelt und verbaut, um die anwendungsspezifischen Bedürfnisse der Militär- sowie Luft- und Raumfahrt-Systeme zu erfüllen.
Aus der Luft auf die Erde
Satelliten mit hochauflösenden Kamerasystemen stehen im Mittelpunkt, wenn neue Technologien für die Überwachung und Aufklärung gefordert sind. Multispektrale Kameras liefern Bilder, während zusätzliche Sensoren das Wetter, Ozeane und andere Aktivitäten überwachen. Satelliten bieten auch Daten für das neue weltraumgestützte Überwachungssystem Geospatial Intelligence (GEOINT), das mit einer Bildanalyse-Software ausgestattet ist, die bessere Vergleiche digitaler Bilder mit hoher Geschwindigkeit ausführt. Robuste, leichte, hochkompakte Steckverbinder mit 0,05 Zoll und 0,025 Zoll Pitchabstand kommen dabei zum Einsatz, um diese Daten in die Sendemodule zu übertragen.
Sogenannte Unmanned Aerial Vehicles, kurz UAVs, sind für den Einsatz in sehr niedrigen Höhen ausgelegt und bieten neue Möglichkeiten bei der radargestützten Luftraumüberwachung. Die präzise Elektronik in den Drohnen umfasst die Richtungssteuerung, GPIS-Referenzsysteme und hochauflösende Kameras. Entscheidend ist eine extrem hohe Signalgeschwindigkeit und Integrität. Robuste Miniatur-Steckverbinder mit kleinen Durchmessern, die die Verarbeitung differenzieller Signale unterstützen, sind für die Kabelverbindungen zwischen den Datenspeichermodulen unerlässlich. Immer mehr Micro- und Nano-Steckverbinder mit Verriegelung werden für solche Anwendungen eingesetzt. Sie müssen dabei High-Speed-Digitalsignalformate mit Geschwindigkeiten von über 5 GBit/s unterstützen.
Stabile Signale trotz holpriger Fahrt
Robotik kommt beim Militär beispielsweise bei Perimeterschutzsystemen auf Basis von Intelligent Electronic Devices (IEDs) zum Einsatz. Kabel und Steckverbinder in diesen Geräten müssen robust und wasserdicht sein, den Strom effizient verteilen und gleichzeitig ferngesteuerte Bildaufnahmen und die Datenübertragung unterstützen. Zudem erfordern sie ein geringes Gewicht und müssen zuverlässig sein, da sie Stößen und Vibrationen ausgesetzt sind. Spezielle Stift- und Sockelsysteme mit Beryllium-Kupfer-Feder oder verdrilltem Stahl sorgen für einen dauerhaften Kontakt während dieser Belastungen. Darüber hinaus muss jedes Pin/Sockel-Modul mit Nickel und dann mit Gold plattiert werden, um einen zuverlässigen Kontakt über lange Zeit zu gewährleisten.
Hinsichtlich des Steckverbinderdesigns gibt es eine Einheitslösung in Baugröße und Form. Entwickler müssen alle Details der Elektronik, des mechanischen Gebrauchs und der Betriebsumgebung berücksichtigen, damit die Stecker in diesen fortschrittlichen Systemen zum Einsatz kommen können.
Die Konfiguration für anwendungsspezifische Funktionen beginnt oft mit einer Überprüfung der Geräte, in denen die Stecker verwendet werden sollen. Standard- und COTS-Steckverbinder können berücksichtigt werden, um eine enge Anpassung an die neue Anwendung zu ermöglichen. In frühen Entwicklungsstadien können COTS-Steckverbinder in Prototypen zum Einsatz kommen, was Zeit und Kosten bei der Entwicklung einspart.
Stecker aus militärtauglichen Materialien können die Entwicklungsdauer verkürzen und frühzeitig Erwartungen an die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit preisgeben. Sind Änderungen der Form oder Größe erforderlich, kann ein robustes Modell des neuen Designs schnell beim Steckverbinderhersteller gefertigt und an das Entwicklerteam gesendet werden. Nach der Fertigstellung kann die Produktion der Steckverbinder direkt auf intelligente Fertigungsmaschinen übertragen werden.
Tempo im Kabelbaum
Auch Kabel müssen für höhere Signalgeschwindigkeiten ausgelegt sein. Signallänge, Dämpfung und Versatz von Differenzsignalen müssen beim Design berücksichtigt werden. In der Vergangenheit wurden der Widerstand und mögliches Übersprechen von Signalen innerhalb eines Kabels ebenfalls eingeplant. Heute gilt es, zusätzlich den induktiven Blindwiderstand sowie die High-Speed-Elektronenausbreitungsverzögerungen zwischen Signalleitungen einzubeziehen, die einen Versatz verursachen können.
Hinzu kommen Prozesse hinsichtlich der Vorbereitung und Prüfung des Kabels, bevor es an den Steckverbinder angeschlossen wird. Einige neue Methoden basieren dabei auf der Zuhilfenahme von Time-Delay-Reflection-Instrumenten (TDR-Instrumenten). Die endgültige elektrische und mechanische Prüfung soll eine hohe Leistungsfähigkeit des fertig montierten Steckverbinders am Kabelbaum gewährleisten. Die feldsichere Prüfung und Zertifizierung erfordert eine Kombination aus mechanischer, umgebungsbezogener und Signalintegritäts-Leistungsfähigkeit; das stellt eine wichtige Voraussetzung dar.
