เทคโนโลยีคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ที่ใช้ในงานด้านการบินทางการทหารและเชิงพาณิชย์ ให้ความสำคัญกับการลดน้ำหนักเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ในขณะที่ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยทางไฟฟ้าและทางกลที่เข้มงวด การสูญเสียต่ำ ความเสถียรของเฟส และประสิทธิภาพสูงในสภาพแวดล้อมการกระแทกและการสั่นสะท้าน จำเป็นต้องมีการประเมินวัสดุ โครงสร้าง และการบำรุงรักษาอย่างรอบคอบเพื่อให้สมดุลในการลดขนาดลง
ข้อกำหนดย่านความถี่ที่ซับซ้อนในปัจจุบัน ได้แก่ 5G ระบบการสื่อสารผ่านดาวเทียม (SATCOM) ใหม่และที่ได้รับการอัปเกรด ระบบขั้นตอนการบินด้วยเครื่องมือ (IFP) ที่ใช้บลูทูธ ฯลฯ กำลังสร้างความถี่วิทยุ (RF) ที่มีน้ำหนักเบา ขนาดเล็ก และมีความแม่นยำสูงเพิ่มเติม ความต้องการในการแก้ปัญหา
ในบางกรณี ระบบเหล่านี้ทำงานที่ความถี่สูงถึง 90 GHz อุตสาหกรรมการบินต้องการสายเคเบิลที่มีการสูญเสียต่ำ ทนต่ออุณหภูมิสูง และมีความยืดหยุ่นสูงสำหรับการนำทาง การหลีกเลี่ยงการชนกัน และการสื่อสารระบบการสื่อสารใน GPS การแพร่ภาพการเฝ้าระวังอัตโนมัติ (ADS-B) การสื่อสารผ่านดาวเทียม และอากาศสู่พื้นดิน แอปพลิเคชัน
พื้นที่สำหรับแอปพลิเคชัน avionics ก็มี จำกัด เนื่องจากต้องปรับให้เข้ากับข้อกำหนดแอปพลิเคชันเพิ่มเติมในอุปกรณ์ทั้งหมด เนื่องจากความถี่เพิ่มขึ้นและขนาดการเชื่อมต่อระหว่างกันลดลงเพื่อรองรับความยาวคลื่นที่เล็กลง จึงมักใช้สารละลายกึ่งแข็งเพื่อการใช้งานเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ส่วนประกอบขนาดเล็กมากเหล่านี้เปราะบาง ทำให้การติดตั้งทำได้ยากและไม่สามารถแก้ไขปัญหาได้
การใช้สายเคเบิลที่มีความยืดหยุ่นสูงและมีประสิทธิภาพสูงสามารถใช้กับแอปพลิเคชันแบบเปิดกล่องที่บรรจุหนาแน่นได้ ส่วนประกอบที่ยืดหยุ่นนี้สามารถดัดโค้งได้ตามมุมแคบ และอยู่ใกล้กับตัวเชื่อมต่อมาก เพื่อลดการใช้พื้นที่ ประหยัดพื้นที่ และลดความซับซ้อนในการเดินสายเคเบิลในพื้นที่แคบ สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นไม่จำเป็นต้องปกป้องด้านหลังของขั้วต่อและทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้น
ในการบิน การสั่นสะเทือนที่สูงมากสามารถสร้างแรงกดดันต่อฮาร์ดแวร์ของแผงวงจรได้ ระบบเชื่อมต่อระหว่างกันจำเป็นต้องลดช่องว่างระหว่างสายเคเบิลและขั้วต่อเพื่อให้ทนต่อแรงสั่นสะเทือนสูง
ดึงแรงบันดาลใจจากนวัตกรรมทางอากาศเชิงพาณิชย์
การขนส่งทางอากาศในเมือง (UAM) เป็นแนวคิดของระบบขนส่งทางอากาศที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะใช้เครื่องบินอัตโนมัติระดับสูงเพื่อดำเนินการและขนส่งผู้โดยสารหรือสินค้าในพื้นที่ระดับความสูงต่ำในเมืองและชานเมือง ยานพาหนะ UAM ส่วนใหญ่จะใช้งานได้ต่ำกว่า 10,000 ฟุต และพลังงานแบตเตอรี่จำกัดระดับความสูงและความทนทาน ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ความหนาแน่นของ UAM ในการเคลื่อนที่จะเพิ่มขึ้น และในสถานการณ์ที่เรียกว่า "การรวมกลุ่ม" ระบบ ADS จะต้องสื่อสารอย่างต่อเนื่องเพื่อหลีกเลี่ยงการชนกัน ระบบเหล่านี้ต้องอาศัยเสาอากาศและตัวรับส่งสัญญาณความถี่สูงเป็นหลัก เพื่อให้เซ็นเซอร์สามารถสื่อสารกันได้ ดังนั้นสายเคเบิลที่สูญเสียต่ำ เชื่อถือได้ และน้ำหนักเบาจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสื่อสารที่เชื่อถือได้
การพัฒนาเพิ่มเติม ได้แก่ โซลูชันการจราจรทางอากาศขั้นสูง (AAM) ซึ่งอิงตามแนวคิดของ UAM และแอปพลิเคชันดังกล่าวจะทำงานนอกสภาพแวดล้อมในเมือง ตั้งแต่โดรนส่งของไปจนถึงแอปพลิเคชันการขึ้นและลงจอดในแนวตั้ง (eVTOL) เช่นเดียวกับรถยนต์ไฟฟ้า อุปกรณ์ควบคุม eVTOL ใช้พลังงานจากออนบอร์ดและแบตเตอรี่มีน้ำหนักมาก ดังนั้นน้ำหนักจึงเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญ ดังนั้น เทคโนโลยีเหล่านี้จึงต้องการโซลูชันขั้นสูงเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ ในขณะที่ปฏิบัติตามหลักการด้านขนาดและน้ำหนักที่ครอบงำรุ่นก่อนมานานหลายทศวรรษ
UAV avionics
สาขาการบินที่เติบโตอย่างรวดเร็วอีกแห่งคือสนามอากาศยานไร้คนขับ (UAV) โดรนบางรุ่นค่อนข้างเรียบง่ายและใช้ดาต้าลิงค์เดียว ซึ่งต้องการโซลูชันการเชื่อมต่อโครงข่าย RF ที่ค่อนข้างง่าย อย่างไรก็ตาม ด้วยการเปิดตัวเทคโนโลยีไฮเปอร์โซนิก โดรนเหล่านี้บางตัวมีความเร็วสูงถึงมัค 5 ซึ่งเพิ่มข้อกำหนดสำหรับอุณหภูมิสูง ยิ่งระดับความสูงมากขึ้น ความเร็วก็จะสูงขึ้น ความถี่ก็จะสูงขึ้น และปัญหาที่ซับซ้อนมากขึ้นจากมุมมองของวัสดุ ปัญหาเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยไดอิเล็กทริก นอกจากนี้ยังสามารถใช้วัสดุควอตซ์เป็นไดอิเล็กทริกสำหรับการใช้งานที่มีความเร็วเหนือเสียง
ท้ายที่สุด ผู้ออกแบบโครงสร้างต้องเข้าใจสภาพแวดล้อม ความสูงของโดรนที่ต้องการ อายุขัยเฉลี่ยเท่าใด อนุญาตให้มีการบำรุงรักษาบ่อยเพียงใด และสภาพแวดล้อมการทดสอบใดบ้างที่พร้อมใช้งาน ตัวอย่างเช่น โดรนจะพกระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์ (EW) หรือระบบข่าวกรองอิเล็กทรอนิกส์ หรือเพย์โหลดจะเป็นลิงก์ข้อมูลและวิดีโอล้วนๆ หรือไม่
การเชื่อมต่อโครงข่ายที่ถูกต้อง
การพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเชื่อมต่อโครงข่าย RF ของ avionics คือไดอิเล็กตริกและลักษณะการทำงานในสภาพแวดล้อมนั้นเมื่อถึงสมดุลกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ ตัวอย่างเช่น ที่ระดับความสูงที่บินได้ เครื่องบินจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นสุญญากาศมากขึ้นเพื่อให้เกิดสภาวะการขจัดแก๊สสำหรับไดอิเล็กตริกและวัสดุอิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ เมื่อเครื่องบินกลับสู่พื้น สายเคเบิลจะเป็นสุญญากาศโดยพื้นฐาน ของเหลวหรือก๊าซรอบๆ ตัวจะถูกดูดกลืนโดยไดอิเล็กตริกและจะควบแน่นอีกครั้งในนั้น ย้อนกลับไปตอนนั้น ไดอิเล็กทริกเป็นเหมือนฟองน้ำ วิธีเดียวที่จะขจัดสิ่งปนเปื้อนคือการอบพวกมัน เห็นได้ชัดว่าเป็นไปไม่ได้ภายในเครื่องบิน ดังนั้นการปิดผนึกด้วยไอน้ำจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานระดับสูง ประสิทธิภาพสูง และระดับความสูงที่สูง
มีหลายปัจจัยที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบโซลูชันการเชื่อมต่อโครงข่าย RF ที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น โพลิเอทิลีนช่วยเพิ่มความต้านทานเปลวไฟและความต้านทานเปลวไฟ สำหรับสภาพแวดล้อมกลางแจ้งหรือในร่ม เป็นทางเลือกในการเดินสายที่ดีมากพร้อมปลอกรับรอง UL ที่ทนไฟ หมายเหตุ: โพลียูรีเทนสามารถยืดหยุ่นได้มากกว่า แต่ไม่สามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีคนดูแลได้
ในแง่ของเฟรมเครื่องบิน มักใช้สายไดอิเล็กทริก PTFE (ฟลูออโรโพลีเมอร์สังเคราะห์) ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง และสามารถใช้ร่วมกับการพันเทป PTMP (พลาสติกโพลีเอสเตอร์) ที่มีการสูญเสียน้อยกว่ามาตรฐานมาก โซลูชันประเภทนี้สามารถใช้ได้สูงสุด 50 GHz หรือสูงกว่า ที่ช่วงอุณหภูมิสูงสุด สายเคเบิลซิลิกาบางประเภทมีอัตราสูงถึง 800 °C หรือสูงกว่า
การเพิ่มประสิทธิภาพตัวเชื่อมต่อ
เป้าหมายสูงสุดคือการเพิ่มประสิทธิภาพทางกลไก สิ่งแวดล้อม และไฟฟ้าของตัวเชื่อมต่อ และทำให้ติดตั้งง่ายมาก มีขั้วต่ออลูมิเนียมและพลาสติกให้เลือกหลากหลายเพื่อให้น้ำหนักเบา
อุตสาหกรรมนี้ใช้ Delrin และวัสดุอื่นๆ ในการพัฒนาพลาสติก ซึ่งรวมถึงตัวเชื่อมแบบเกลียว ตัวต่อแบบสแน็ปอิน และตัวต่อแบบดาบปลายปืน การวิจัยและพัฒนาโซลูชันน้ำหนักเบาพิเศษอื่นๆ กำลังอยู่ในระหว่างดำเนินการ รวมถึงโซลูชันตัวเชื่อมต่อแบบแยกส่วนพร้อมข้อต่อพลาสติกและโซลูชันเครื่องมือ วิธีนี้จะอำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและช่วยให้ผู้ใช้สามารถแก้ไขปัญหาได้โดยตรงที่ไซต์
เครื่องมือสามารถทำให้การประกอบง่ายขึ้น
เมื่อคุณจำเป็นต้องติดตั้งโซลูชันการเชื่อมต่อ RF ในตลาดหลังการขายหรือดำเนินการบำรุงรักษาที่ไซต์งาน คุณสามารถใช้เครื่องมือแทนการใช้ใบมีดในไซต์งาน ทำให้การประกอบในไซต์มีความปลอดภัยและง่ายขึ้นในพื้นที่ที่อาจมีข้อพิพาท
วิธีการของบริษัทต่างๆ เช่น Times Microwave Systems ช่วยให้ทุกคนใช้เครื่องมือเดียวกันบนสายเคเบิลสำหรับแอปพลิเคชันเดียวกัน แทนที่จะใช้ช่างเทคนิคหลายคนที่ใช้เครื่องมือและเทคนิคประเภทต่างๆ
Times Microwave Systems นำเสนอ InstaBend (IB) 047 ซึ่งเป็นสายเคเบิลโคแอกเซียลขนาดเล็กที่มีความเสถียรเฟสและมีความยืดหยุ่นสูง สายเคเบิลประสิทธิภาพสูงนี้ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานในอวกาศและสามารถปรับให้เข้ากับการใช้งานในกล่องบรรจุอย่างหนาแน่นได้อย่างง่ายดาย
