Mehrfachsteckverbinder: Hochdichte Verbindungslösungen

Mehrfachsteckverbinder: Hochdichte Verbindungslösungen

Definition und Überblick

Mehrfachsteckverbinder integrieren mehrere Koaxialkontakte in ein einziges Steckverbindermodul und ermöglichen so eine höhere Verbindungsdichte bei gleichzeitig kürzerer Installationszeit. Diese Steckverbinder reduzieren zudem den Platzbedarf und die Komplexität des Gesamtsystems. Bei der Auswahl eines Mehrfachsteckverbinders müssen Faktoren wie der benötigte Frequenzbereich, die Signalintegrität und die Platzverhältnisse berücksichtigt werden – dies sind Schlüsselelemente für die anwendungsspezifische Auswahl.

Systemvorteile und Standardisierung

Da Mehrfach-HF/Koaxialkabelbaugruppen über standardisierte Kontaktkammern verfügen, ermöglichen sie die flexible Integration von HF-Modulen (Koaxial-, Twinax-, Triax-Module usw.), Glasfasermodulen und Nicht-HF-Signalkontakten innerhalb desselben Steckverbinders, abhängig von der Kontaktgröße. Beispielsweise ermöglichen die Hochfrequenz-Koaxialkontakte D38999 von Amphenol SV Microwave für den Frequenzbereich von DC bis 40 GHz die weitere Verwendung von D38999-Steckverbindern und erweitern deren Anwendungsbereich auf Mikrowellenübertragungsleitungen.

Intermittierende Bedenken und Testfortschritte

In seinem IMS2024-Bericht stellte David Shaff, RF/Microwave Director bei Bishop & Associates, fest, dass der Trend bei Multiport-Multikoaxialbaugruppen entweder linear (kontinuierlich) verläuft oder als Koaxialeinsätze in Mehrkammersteckverbindern installiert werden und Schnittstellen wie SMPM und SMPS/SMP3 standardisiert wurden, Bedenken hinsichtlich der Interkonnektion aufgrund von Unterschieden in den Koaxialvertiefungen/Schnittstellentiefen zwischen den Herstellern bestehen bleiben. Er fügte jedoch hinzu: Mehrere Lieferanten haben erfolgreich Kopplungstests an D38999-Baugruppen durchgeführt, die SMPM-Schnittstellen für Kontakte der Größe 16 (und möglicherweise größere Hohlraumgrößen) verwenden, einschließlich Vibrationen usw. Die Berichte sind noch nicht veröffentlicht, aber die Lieferanten werden gemeinsame Lieferanten von VITA67 und SOSA sein. Darüber hinaus gelten Koaxiallösungen für kleine Hohlräume mit 20 Kontakten (Betrieb bis zu 110 GHz) in MIL-PRF-24308, MIL-DTL-38999 (alle vier Serien) und sogar der neue Rundsteckverbinder MIL-DTL-32689 weiterhin als exklusiv.

Hauptlieferanten und Produktformen

Mehrere Unternehmen, darunter Radiall, Amphenol SV Microwave, Amphenol CIT, Southwest Microwave, SOURIAU (Eaton) und TE Connectivity, bieten Koaxialkabel-Steckverbinder für Mehrport-Anwendungen an. Diese Steckverbinder decken die Standards MIL-STD-38999 (rund), MIL-DTL-24308 (rechteckig) und sogar ARINC-600 ab und können von erfahrenen Anwendern installiert werden. Darüber hinaus bieten viele Anbieter wie Samtec, HUBER+SUHNER und Rosenberger Mehrport-Produkte hauptsächlich als vorkonfektionierte Einheiten an. Die Abbildung unten zeigt ein typisches, eigenständiges Mehrport-Koaxialkabel von Radiall.

Gestaltungsüberlegungen

• Normen: Mehrfachsteckverbinder für Hochfrequenzsysteme in Militär und Avionik müssen die elektrischen, mechanischen und umwelttechnischen Spezifikationen der herkömmlichen Koaxialsteckverbinder erfüllen oder übertreffen. Die Entwicklung nach Industriestandards für Militärsteckverbinder hat zur Verwendung von MIL-DTL-38999-Steckverbindern in kommerziellen Baugruppen geführt, ebenso wie zu Varianten mit Standard- und kundenspezifischen MIL-DTL-24308-Steckverbindern. Mehrgehäuselösungen und Lösungen mit verbundenen Einsätzen umfassen gestapelte Combo-D-Steckverbinder (mit MIL-Einsätzen) und ARINC-Baugruppen.

• Montage: Die Gehäuse der Steckverbinder werden entsprechend ihren nicht-koaxialen Pendants montiert, die je nach Steckverbinderserie variieren. Mehrfachsteckverbinder für die Frontplattenmontage können über Leiterplattenanschlüsse verfügen. Hinweis: HF-Signale sind im Allgemeinen nicht für 90°-Anschlüsse geeignet, und die Leiterbahnimpedanz der Leiterplatte muss berücksichtigt werden. Alternativ können Verbindungen zu anderen Stellen auf der Leiterplatte oder zu internen Komponenten geführt werden, was Kenntnisse über die elektrischen Eigenschaften dieser Verbindungen erfordert.

• Paarung: Die Mehrfachsteckverbindung entspricht der Standardsteckverbindung. Sie kann durch Inline-Blindsteckung, Schraubkupplung oder Push-Pull-Mechanismen realisiert werden. Dies ist ein entscheidender Vorteil, da nur ein einziges Steckerpaar anstelle vieler einzelner HF-Steckerpaare verbunden wird.

• Frequenzbereich: Die Frequenzleistung hängt von den verwendeten Kabeln und der Leiterplatte ab. Koaxialkabel mit mehreren Anschlüssen decken typischerweise den Frequenzbereich von Gleichstrom bis 20 GHz ab; spezielle (oft miniaturisierte) Baugruppen mit geeigneten Komponenten und Kabeln ermöglichen jedoch einen Betrieb bis zu 125 GHz.

• Impedanz: Die meisten Mehrfachsteckverbinder haben einen Widerstand von 50 Ω.

• Hafenpositionen und Anzahl: Steckverbinder auf Platinenebene sind in 2-Port-, 4-Port- und 6-Port-Konfigurationen mit verschiedenen Größenoptionen erhältlich.

• Robustheit: In MIL/Aero-Anwendungen eingesetzte Mehrfachsteckverbinder müssen hohen Stößen und Vibrationen sowie einem breiten Temperaturbereich standhalten und unter nahezu Vakuumbedingungen in großen Höhen funktionieren.

• Beispiel für eine Schnellverbindung: Die Mehrfachanschluss-Schnellanschlusskabelbäume von Amphenol CIT verfügen über aufsteckbare HF-Schnittstellen, die den Integrationsaufwand und die Kosten reduzieren, ohne Kompromisse bei Zuverlässigkeit oder Leistung einzugehen. Sie unterstützen dieselben kritischen Betriebsfrequenz-, Rückflussdämpfungs- und HF-Abschirmungsspezifikationen wie herkömmliche einpunktige Gewindeschnittstellen wie SMA und SMK/2,92 mm.

Märkte und Anwendungen

Mehrfachsteckverbinder finden breite Anwendung in der Militär- und Luftfahrtindustrie, der Daten- und Telekommunikationsbranche, der Medizintechnik und der Industrie. Zu den kommerziellen Anwendungen zählen Militär- und Avioniksysteme, Kabelfernseh- und Internetdienste, industrielle Automatisierung, Messtechnik und Prüfgeräte.

Beispielprodukt: Times Mikrowellen-Mehrport-Serie

Die Multi-Port- (M8) und Mini-Multi-Port-Steckverbinder (MMP) von Times Microwave Systems sind hochdichte Verbindungslösungen für den robusten Einsatz in extremen Umgebungen und erfüllen die Standards MIL-T-81490 und MIL-C-87104. Der M8-Steckverbinder unterstützt Frequenzen bis zu 20 GHz, der MMP-Steckverbinder bis zu 40 GHz. Beide zeichnen sich durch abgedichtete Gehäuse, federbelastete Schnittstellen und Schraubkupplungssysteme aus und bieten so hervorragende Schirmung, geringe Einfügedämpfung und hohe Zuverlässigkeit unter Vibrationen und thermischer Belastung. Sie eignen sich ideal für Bordelektronik und andere Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Belastbarkeit.