电连接器在不断扩展的无人机和设备领域起着关键作用

黄正 译，闻春国 审校

(1.中国电子科技集团公司第40所;2.四川华丰企业集团有限公司)

多年来，电子元件行业一直从引入全新类别的产品当中获益，这些产品为可分离式连接器创造了更多的应用机会。在某些情况下，历史上的机械式设备如今已适合于电子设备，或为其所取代。这种"电子化"进程的实例有:个人计算机取代了打字机，3D CAD透视图取代了工程图纸，而汽车中的照明和点火电路渐渐地补充了多种多样的计算机，从娱乐到发动机排气，计算机几乎无所不能。

连接器行业已经成为这一进程的一大受益者。它们通过开发一系列可以满足这些独特应用需要的新型接口来应对技术挑战。除了许多已经成为大宗商品的标准连接器外，连接器制造商还研制出了新的接口，以满足一些特定的应用要求，包括更大的电流、更小的尺寸、更高的针数、更高的可靠性、阻抗受控、EMI屏蔽以及耐恶劣的环境。已为特定应用研制出高度专业化的连接器，其范围从带有1000多个接触件的焊盘栅格阵列插座，到额定值达800A以上的电源连接器，应用十分广泛。

今天，一种新的设备门类，即无人驾驶的空中、陆地和水下运载工具正在成为一个新兴的市场。它起初用于军事用途，可如今已经渐渐成为民用领域的一个主角。

尽管无人驾驶飞机或自主控制飞机概念可追溯至二十世纪初期，但无人机只是在过去10年中才出现了惊人的增长。"捕食者"就是首批军用无人机平台之一。它研制于1994年，在1995年首先部署于波斯尼亚，主要用于监视任务。到了2002年，其作用发生了转变。在配备了"狱火"导弹之后，它在阿富汗变成了一种有效的寻找和摧毁目标的武器。无人机名录，连同其功能范围，已出现了对数式增长态势。这与它们摧毁位于阿富汗、伊拉克和巴基斯坦的基地组织领导层方面取得的巨大成功有关。突袭敌人、直到最后一刻敌人都没有察觉的能力，使得我们的军队可以将我们的战士置于安全地带。这是走向远程遥控战争的一个重大步骤。无人机可以在高空或超低空活动，并可以将观察飞行时间延长到36小时。美国国防部报告称，现在其武库中每三架飞机中就有一架是无人机。

小型无人机，例如"投掷式机器人(Throwbots)"可以照字面意思投掷到房间里，甚至边爬楼梯边执行视频监视或炸弹检测任务。其中，一些无人机可以认为是可扩展用于单项任务。其它无人机如"捕食者"预计可以工作多年。在这些设备中，使用的元器件必须满足最高水平的耐用性要求。

近几年来，人们已经研制出大批新型无人驾驶的军械设备，用于完成特定的任务，包括炸弹检测和拆卸、监视、材料运输，甚至可以救援受伤的士兵。

除了运输工具之外，典型的军用无人机系统包括地面控制设备和卫星通讯终端。无人机汇集了一系列范围极为广泛的电子系统，分别管理着飞行控制、导航、视频侦察、武器管理、目标采集及通讯。所有这些系统均要求潜在的恶劣环境中具有绝对的可靠性。

在天平的另一端是"微型机器人(Microbots)"，其直径只有几英寸，设计可以在天空飞行、地面爬行、或在海上或海下移动，以提供近程和不可检测的视频和音频信息。近期的演示证明，具有位置感知能力的微型机器人能够成群浮游，以避免碰撞并执行团队任务。

自主飞行器是已经进入这一市场的另一种类设备。美国陆军最近批准了洛克希德·马丁公司的"小组任务支持系统(SMSS)"。这是一种自主控制的卡车，其自控范围为125英里，能够在崎岖的地面运送1000磅的设备。这些无人驾驶的车辆可行进到设定的目的地，能辨别已确定的道路，并绕过障碍物继续行驶。

尽管存在着严重的道德和法律问题－－在部署之前必须加以解决，但是，人们对于可运载致命性杀伤武器的自杀式无人机的研究工作仍在继续。

遥控飞机和陆地运载工具也引起了民用部门的注意。小型无人机是替代警方用于执行监视任务的大型直升机的性价比更高的选择。这不仅是因为该平台采购起来便宜许多，而且其运行成本只有30美元/小时。消防员可以监测建筑物或森林的火灾情况，以确定最有效的灭火办法。无人驾驶飞机已经开始应用于给农作物喷洒农药、制作地图和报导新闻事件，也可用来监测传输线路、洪水状况、家畜和野生动物。目前已有几十家执法机构获得了美国联邦航空局的批准从事民用无人机的运营。

这些监视平台当中，有许多已被政府部门用于边界巡逻，打击毒品走私和非法移民。其它民用机器人主要用来检测可能的炸弹，并搜寻因地震倒坍的建筑物中是否有幸存者。在日本，遥控机器人被派往受海啸破坏的核反应堆。这些区域的辐射水平对于人体来说都是致命的。未来应用领域包括采用商用无人飞机在各个机场之间运载货物甚至旅客的可能性。

民用无人机群已经引发了许多问题，包括隐私问题以及担心与客机相碰撞的问题。美国联邦航空管理局正在制定新的管理条例，而且似乎倾向于允许无人机无限制地出入民用空域。这一趋势明显是允许更多地部署这些装备。据说，有50多家公司正在研制民用无人机，因为其市场潜力远远超过了军用领域的预测。

与消费类遥控玩具不同的是，军用和商用无人机需要高可靠的连接器和电缆组件，用来传输从直流电源到高速视频信号的一切电信号。连接器必须做到体积小，重量轻，能够经受住冲击、连续振动以及暴露于潮湿的环境，而且在范围较广的环境温度下也能正常工作。它们必须提供一种自动防故障的连接方法，这一般由未经培训的人员在现场条件下进行维修。连接器类型从标准和混装的圆形军用型式如MIL－DTL－38999到矩形MIL－C－24308型式各不相同。

为了保护关键电路，连接器具有环境密封和气密封以及EMI滤波功能在这些应用中至关重要。它们所具有的阻抗严格受控的能力对于高速电路来说非常重要。微型和纳米型连接器可以解决外形尺寸和重量上的问题。在某些情况下，近期面市的采用铝合金和复合外壳的连接器特别适用于无人机应用领域。此外，光纤连接器也因其尺寸小、重量轻、频带范围宽以及抗EMI特性而具有很大的优势。支持标准接口协议的加固型连接器(包括USB、PCI和10Gb Ethernet)也颇受市场欢迎。

除了位于无人机中的许多接口之外，地面控制和维护设备也为这一市场领域的连接器制造商提供了新的机会。

一向致力于高可靠医疗设备连接器的Fischer公司这样的供应商，也为无人机应用领域建起了产品线。其它各大供应商，如 Amphenol、Harwin、Hypertronics、Molex和TE Connectivity也在推出相应的连接器类型，以适用这一高附加值连接器领域中的应用。在这一领域，耐久性和可靠性是优先考虑的因素。

据估计，美国军方在空中、地面和海下目前保有7000多台无人驾驶设备，还有更多在采购之中。据航空工业预计，到2018年，全球将部署近3万台无人机，预计其中有一半部署于美国国内。减少战场上士兵的人数是美国长期的目标，这些高科技设备具有更大的成本效益优势，在政治上更容易被接受。虽然整个国防开支预计在今后18个月中将会降低5～10%，但剩下的预算中分配给无人机的百分比预计将会有所增长。

民用市场规模可能数倍于军用领域，有19000多个国内执法机构正在考虑采用这一技术。据估计，全球花费在无人机上的开支为59亿美元，预计在今后10年这一支出将会增加1倍。其中，连接器将会在这一总值中占据很大的比重，使得这一市场成为颇具吸引力的增长领域。技术进步再一次开辟了新的产品门类，并为电连接器行业带来更多的机会。