Connecteurs multiports : solutions d’interconnexion haute densité

Connecteurs multiports : solutions d’interconnexion haute densité

Définition et aperçu

Les connecteurs multiports intègrent plusieurs contacts coaxiaux dans un seul module, permettant une densité d'interconnexion plus élevée et un gain de temps d'installation. Ils contribuent également à réduire l'encombrement et la complexité du système. Le choix d'un connecteur multiport doit tenir compte de facteurs tels que la plage de fréquences requise, l'intégrité du signal et les contraintes d'espace ; ces éléments sont essentiels pour une sélection adaptée à l'application.

Avantages et normalisation du système

Les câbles RF/coaxiaux multiports, dotés de cavités de contact standardisées, permettent une intégration flexible des modules RF (coaxiaux, twinax, triaxiaux, etc.), des modules à fibre optique et des contacts pour signaux non RF au sein d'un même connecteur, en fonction de la taille des contacts. Par exemple, les contacts coaxiaux haute fréquence D38999 d'Amphenol SV Microwave, fonctionnant de DC à 40 GHz, permettent de continuer à utiliser les connecteurs D38999 tout en étendant leur application aux lignes de transmission micro-ondes.

Problèmes intermédiaires et avancement des tests

Dans son rapport IMS2024, David Shaff, directeur RF/Micro-ondes chez Bishop & Associates, a noté que même si la tendance pour les assemblages multiports multicoaxiaux est soit linéaire (continue), soit sous forme d'inserts coaxiaux installés dans des connecteurs multicavités, et que les interfaces telles que SMPM et SMPS/SMP3 ont été normalisées, des préoccupations concernant l'interconnexion subsistent en raison des différences de profondeur des cavités/interfaces coaxiales entre les fabricants. Il a toutefois ajouté : Plusieurs fournisseurs ont réalisé avec succès des tests d’interconnexion sur des assemblages D38999 utilisant des interfaces SMPM pour des contacts de taille 16 (et éventuellement des cavités de plus grande taille), incluant des tests de vibrations, etc. Les rapports ne sont pas encore publics, mais ces fournisseurs seront communs aux programmes VITA67 et SOSA. Par ailleurs, les solutions coaxiales pour les petites cavités à 20 contacts (fonctionnant jusqu’à 110 GHz) conformes aux normes MIL-PRF-24308, MIL-DTL-38999 (les quatre séries), et même le nouveau connecteur circulaire MIL-DTL-32689, restent pour l’instant considérées comme des solutions à source unique.

Principaux fournisseurs et formes de produits

Plusieurs entreprises, dont Radiall, Amphenol SV Microwave, Amphenol CIT, Southwest Microwave, SOURIAU (Eaton) et TE Connectivity, proposent des connecteurs coaxiaux pour applications multiports, compatibles avec les normes MIL-STD-38999 (circulaire), MIL-DTL-24308 (rectangulaire) et même ARINC-600, et pouvant être installés par des utilisateurs expérimentés. Par ailleurs, de nombreux fournisseurs tels que Samtec, HUBER+SUHNER et Rosenberger proposent principalement des produits multiports pré-assemblés. La figure ci-dessous illustre un câble coaxial multiport autonome typique de Radiall.

Considérations de conception

• Normes : Les connecteurs multiports utilisés dans les systèmes militaires et avioniques haute fréquence doivent respecter, voire dépasser, les spécifications électriques, mécaniques et environnementales des connecteurs coaxiaux traditionnels qu'ils remplacent. La conception basée sur les spécifications des connecteurs militaires standard a conduit à l'utilisation de connecteurs MIL-DTL-38999 dans les assemblages commerciaux, ainsi que de versions utilisant des connecteurs MIL-DTL-24308 standard et personnalisés. Les solutions multi-coques et les solutions à inserts liés comprennent les assemblages Combo-D empilés (avec inserts MIL) et ARINC.

• Montage: Les boîtiers des connecteurs sont montés selon leurs équivalents non coaxiaux, qui varient selon la série. Les multiports à montage sur panneau peuvent comporter des terminaisons pour circuit imprimé. Remarque : les signaux RF ne sont généralement pas adaptés aux terminaisons à 90°, et l’impédance des pistes du circuit imprimé doit être prise en compte. Il est également possible d’acheminer les connexions vers d’autres emplacements sur le circuit imprimé ou vers des composants internes, ce qui nécessite de connaître les performances électriques de ces connexions.

• Accouplement: Le raccordement multiport est identique au raccordement standard. Il peut être réalisé par raccordement aveugle en ligne, par couplage à vis ou par mécanisme push-pull. C'est un avantage majeur, car une seule paire de connecteurs est raccordée au lieu de plusieurs paires de connecteurs RF individuels.

• Gamme de fréquences : Les performances en fréquence dépendent des câbles et du circuit imprimé utilisés. Un câblage coaxial multiport classique couvre généralement la plage de fréquences de 0 à 20 GHz ; cependant, des assemblages spécifiques (souvent miniaturisés) avec des composants et des câbles appropriés peuvent permettre un fonctionnement jusqu'à 125 GHz.

• Impédance: La plupart des connecteurs multiports sont de 50 Ω.

• Positions et nombre de ports : Les connecteurs au niveau de la carte sont disponibles en configurations à 2 ports, 4 ports et 6 ports, avec différentes options de taille.

• Renforcement des capacités : Les connecteurs multiports utilisés dans les applications militaires/aérospatiales doivent résister à des chocs et des vibrations importants, à de larges plages de températures et fonctionner dans des conditions proches du vide à haute altitude.

• Exemple de connexion rapide : Les faisceaux de câbles multiports à connexion rapide d'Amphenol CIT sont dotés d'interfaces RF à enclenchement rapide conçues pour réduire les coûts et les délais d'intégration sans compromettre la fiabilité ni les performances. Ils respectent les mêmes spécifications de fréquence de fonctionnement critique, d'affaiblissement de retour et de blindage RF que les interfaces filetées monopoint traditionnelles telles que SMA et SMK/2,92 mm.

Marchés et applications

Les connecteurs multiports sont largement utilisés dans les secteurs militaire et aérospatial, des télécommunications et des communications de données, médical et industriel. Parmi les applications commerciales, on peut citer les systèmes militaires et avioniques, les services de télévision par câble et d'accès à Internet, l'automatisation industrielle, l'instrumentation et les équipements de test.

Produit représentatif : Gamme multiport Times Microwave

Les connecteurs multiports (M8) et mini multiports (MMP) de Times Microwave Systems sont des solutions d'interconnexion haute densité conçues pour une performance robuste dans des environnements extrêmes, conformes aux normes MIL-T-81490 et MIL-C-87104. Le connecteur M8 prend en charge des fréquences jusqu'à 20 GHz, tandis que le MMP s'étend jusqu'à 40 GHz. Tous deux sont dotés d'un boîtier étanche, d'interfaces à ressort et d'un système de couplage à vis, assurant un excellent blindage, de faibles pertes d'insertion et une grande fiabilité sous vibrations et contraintes thermiques. Ils sont parfaitement adaptés aux systèmes embarqués et autres applications exigeant une grande durabilité.