電連接器在不斷擴展的無人機和設備領域起著關鍵作用

黃正 譯，聞春國 審校

(1.中國電子科技集團公司第40所;2.四川華豐企業集團有限公司)

多年來，電子元件行業一直從引入全新類別的產品當中獲益，這些產品為可分離式連接器創造了更多的應用機會。在某些情況下，歷史上的機械式設備如今已適合于電子設備，或為其所取代。這種"電子化"進程的實例有:個人計算機取代了打字機，3D CAD透視圖取代了工程圖紙，而汽車中的照明和點火電路漸漸地補充了多種多樣的計算機，從娛樂到發動機排氣，計算機幾乎無所不能。

連接器行業已經成為這一進程的一大受益者。它們通過開發一系列可以滿足這些獨特應用需要的新型接口來應對技術挑戰。除了許多已經成為大宗商品的標準連接器外，連接器制造商還研制出了新的接口，以滿足一些特定的應用要求，包括更大的電流、更小的尺寸、更高的針數、更高的可靠性、阻抗受控、EMI屏蔽以及耐惡劣的環境。已為特定應用研制出高度專業化的連接器，其范圍從帶有1000多個接觸件的焊盤柵格陣列插座，到額定值達800A以上的電源連接器，應用十分廣泛。

今天，一種新的設備門類，即無人駕駛的空中、陸地和水下運載工具正在成為一個新興的市場。它起初用于軍事用途，可如今已經漸漸成為民用領域的一個主角。

盡管無人駕駛飛機或自主控制飛機概念可追溯至二十世紀初期，但無人機只是在過去10年中才出現了驚人的增長。"捕食者"就是首批軍用無人機平臺之一。它研制于1994年，在1995年首先部署于波斯尼亞，主要用于監視任務。到了2002年，其作用發生了轉變。在配備了"獄火"導彈之后，它在阿富汗變成了一種有效的尋找和摧毀目標的武器。無人機名錄，連同其功能范圍，已出現了對數式增長態勢。這與它們摧毀位于阿富汗、伊拉克和巴基斯坦的基地組織領導層方面取得的巨大成功有關。突襲敵人、直到最后一刻敵人都沒有察覺的能力，使得我們的軍隊可以將我們的戰士置于安全地帶。這是走向遠程遙控戰爭的一個重大步驟。無人機可以在高空或超低空活動，并可以將觀察飛行時間延長到36小時。美國國防部報告稱，現在其武庫中每三架飛機中就有一架是無人機。

小型無人機，例如"投擲式機器人(Throwbots)"可以照字面意思投擲到房間里，甚至邊爬樓梯邊執行視頻監視或炸彈檢測任務。其中，一些無人機可以認為是可擴展用于單項任務。其它無人機如"捕食者"預計可以工作多年。在這些設備中，使用的元器件必須滿足最高水平的耐用性要求。

近幾年來，人們已經研制出大批新型無人駕駛的軍械設備，用于完成特定的任務，包括炸彈檢測和拆卸、監視、材料運輸，甚至可以救援受傷的士兵。

除了運輸工具之外，典型的軍用無人機系統包括地面控制設備和衛星通訊終端。無人機匯集了一系列范圍極為廣泛的電子系統，分別管理著飛行控制、導航、視頻偵察、武器管理、目標采集及通訊。所有這些系統均要求潛在的惡劣環境中具有絕對的可靠性。

在天平的另一端是"微型機器人(Microbots)"，其直徑只有幾英寸，設計可以在天空飛行、地面爬行、或在海上或海下移動，以提供近程和不可檢測的視頻和音頻信息。近期的演示證明，具有位置感知能力的微型機器人能夠成群浮游，以避免碰撞并執行團隊任務。

自主飛行器是已經進入這一市場的另一種類設備。美國陸軍最近批準了洛克希德·馬丁公司的"小組任務支持系統(SMSS)"。這是一種自主控制的卡車，其自控范圍為125英里，能夠在崎嶇的地面運送1000磅的設備。這些無人駕駛的車輛可行進到設定的目的地，能辨別已確定的道路，并繞過障礙物繼續行駛。

盡管存在著嚴重的道德和法律問題－－在部署之前必須加以解決，但是，人們對于可運載致命性殺傷武器的自殺式無人機的研究工作仍在繼續。

遙控飛機和陸地運載工具也引起了民用部門的注意。小型無人機是替代警方用于執行監視任務的大型直升機的性價比更高的選擇。這不僅是因為該平臺采購起來便宜許多，而且其運行成本只有30美元/小時。消防員可以監測建筑物或森林的火災情況，以確定最有效的滅火辦法。無人駕駛飛機已經開始應用于給農作物噴灑農藥、制作地圖和報導新聞事件，也可用來監測傳輸線路、洪水狀況、家畜和野生動物。目前已有幾十家執法機構獲得了美國聯邦航空局的批準從事民用無人機的運營。

這些監視平臺當中，有許多已被政府部門用于邊界巡邏，打擊毒品走私和非法移民。其它民用機器人主要用來檢測可能的炸彈，并搜尋因地震倒坍的建筑物中是否有幸存者。在日本，遙控機器人被派往受海嘯破壞的核反應堆。這些區域的輻射水平對于人體來說都是致命的。未來應用領域包括采用商用無人飛機在各個機場之間運載貨物甚至旅客的可能性。

民用無人機群已經引發了許多問題，包括隱私問題以及擔心與客機相碰撞的問題。美國聯邦航空管理局正在制定新的管理條例，而且似乎傾向于允許無人機無限制地出入民用空域。這一趨勢明顯是允許更多地部署這些裝備。據說，有50多家公司正在研制民用無人機，因為其市場潛力遠遠超過了軍用領域的預測。

與消費類遙控玩具不同的是，軍用和商用無人機需要高可靠的連接器和電纜組件，用來傳輸從直流電源到高速視頻信號的一切電信號。連接器必須做到體積小，重量輕，能夠經受住沖擊、連續振動以及暴露于潮濕的環境，而且在范圍較廣的環境溫度下也能正常工作。它們必須提供一種自動防故障的連接方法，這一般由未經培訓的人員在現場條件下進行維修。連接器類型從標準和混裝的圓形軍用型式如MIL－DTL－38999到矩形MIL－C－24308型式各不相同。

為了保護關鍵電路，連接器具有環境密封和氣密封以及EMI濾波功能在這些應用中至關重要。它們所具有的阻抗嚴格受控的能力對于高速電路來說非常重要。微型和納米型連接器可以解決外形尺寸和重量上的問題。在某些情況下，近期面市的采用鋁合金和復合外殼的連接器特別適用于無人機應用領域。此外，光纖連接器也因其尺寸小、重量輕、頻帶范圍寬以及抗EMI特性而具有很大的優勢。支持標準接口協議的加固型連接器(包括USB、PCI和10Gb Ethernet)也頗受市場歡迎。

除了位于無人機中的許多接口之外，地面控制和維護設備也為這一市場領域的連接器制造商提供了新的機會。

一向致力于高可靠醫療設備連接器的Fischer公司這樣的供應商，也為無人機應用領域建起了產品線。其它各大供應商，如 Amphenol、Harwin、Hypertronics、Molex和TE Connectivity也在推出相應的連接器類型，以適用這一高附加值連接器領域中的應用。在這一領域，耐久性和可靠性是優先考慮的因素。

據估計，美國軍方在空中、地面和海下目前保有7000多臺無人駕駛設備，還有更多在采購之中。據航空工業預計，到2018年，全球將部署近3萬臺無人機，預計其中有一半部署于美國國內。減少戰場上士兵的人數是美國長期的目標，這些高科技設備具有更大的成本效益優勢，在政治上更容易被接受。雖然整個國防開支預計在今后18個月中將會降低5～10%，但剩下的預算中分配給無人機的百分比預計將會有所增長。

民用市場規?？赡軘当队谲娪妙I域，有19000多個國內執法機構正在考慮采用這一技術。據估計，全球花費在無人機上的開支為59億美元，預計在今后10年這一支出將會增加1倍。其中，連接器將會在這一總值中占據很大的比重，使得這一市場成為頗具吸引力的增長領域。技術進步再一次開辟了新的產品門類，并為電連接器行業帶來更多的機會。