РАЗЪёМЫ LEMO: ОТ СИГНАЛЬНЫХ К ОПТОВОЛОКОННЫМ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Разъемы Ьето:

от сигнальных к оптоволоконным

Андрей ГУСЕВ

chip@vital-ic.com

Одной из основных тенденций развития электроники является переход на цифровую технику, это касается радиочастотных трактов, сигнальной техники и традиционно — аналоговой силовой электроники, где нередко можно увидеть такие узлы, как ШИМ-контроллеры, выдающие сигнал для управления силовыми ключами. Как следствие, гораздо большую роль стали играть сложные цифровые устройства, для которых важным фактором работоспособности является обмен данными с другими устройствами.

По мере развития цифровой техники и внедрения ее во все сферы деятельности появилась устойчивая тенденция роста скорости обмена информацией. Возникла потребность в том, чтобы каналы передачи данных увеличивали свою пропускную способность и расширялись, пока не встал вопрос о передаче достаточно больших объемов информации. В первую очередь это коснулось магистральных каналов передачи информационных потоков: современные каналы требуют для своей работы пропускной способности десятки гигабит в секунду и даже больше. Вполне закономерным является

выбор подходящей среды для передачи данных. В качестве наиболее подходящего решения может выступать медный проводник, но по мере роста скорости, а следовательно, и роста частот передаваемых сигналов будут сказываться минусы проводника: затухание ВЧ сигнала и его подверженность электромагнитным помехам. В итоге появилась альтернатива: оптическое волокно — как среда для передачи больших потоков информации, оно не имеет недостатков, столь характерных для металлических проводных линий. Ключевыми факторами является не только нечувствительность транслируемого сигнала к электро-

магнитному излучению, но и существенно лучшие массо-габаритные характеристики по сравнению с многожильными кабелями для передачи данных. Помимо самого оптического волокна важную роль играют оптические разъемы: именно они обеспечивают надежное соединение различных сегментов оптического кабеля, оперативную коммутацию и защиту волокна от агрессивных воздействий. О решениях для соединения оптоволокна и пойдет речь в этом обзоре.

Одна из старейших компаний в сфере производства разъемов и соединителей, ведущих свою историю с 1946 года, — корпорация Lemo — активно развивает направление, занимающееся оптоволоконными соединителями. Она придерживается той концепции, что решения для соединения оптоволокна должны быть столь же универсальными и надежными, что и хорошо себя зарекомендовавшие разъемы для проводных соединений. Сейчас выпускается несколько семейств оптоволоконных коннекторов. Они рассчитаны на различные сферы применения и имеют свои особенности, характерные для каждого из семейств разъемов (табл. 1). В каждом из семейств есть решения для установки как на кабель, так и на приборную панель. Самые компактные оптические разъемы Lemo входят в серию «00» (рис. 1), они предназначены для соединения кабеля, содержащего единичное волокно. Эта серия коннекторов рекомендована для портативной техники либо для аппаратуры с плотным расположением коммуникационных портов. Внутри разъемов серии «00» допускается установка оптоэлектронных компонентов: фотодиодов и светодиодов, выполненных в корпусах ТО-18. Дополнительно серия «00» содержит довольно удачные решения разъемов для установки на печатную плату.

Несколько большими размерами отличаются устройства, входящие в серию «0B» (рис. 2, 3), они рассчитаны на установку более толстого волокна с диаметром от 100 до

Таблица1. Сравнение разных семейств разъемов

Семейства

0 ов 0К 2В...5В К 5 И 3К.93С

Внешний

вид

Система фиксации

Материал корпуса

металл

металл

металл или полимер

металл

металл

Тип

оптического волокна

одномодовое или многомодовое с толщиной волокна <100 мкм

многомодовое с толщиной волокна > 100 мкм

одномодовое или многомодовое с толщиной волокна <100 мкм

многомодовое с толщиной волокна > 100 мкм

одномодовое или многомодовое с толщиной волокна <100 мкм

одномодовое или многомодовое с толщиной волокна <100 мкм

Одиночные оптические соединители

Комбинированные разъемы (силовые/ сигнальные контакты+ оптические коннекторы)

ключ W

металл

1500 мкм, защита которого улучшена. В качестве решения с высокой устойчивостью к вибрации и механическим нагрузкам рекомендуется использовать серию «0К» (рис. 4), разъемы в ней могут обладать степенью защиты от внешних воздействий вплоть до класса 1Р67 (полная защита разъема от пыли и кратковременного погружения в жидкость). В том случае, если требуется соединять не один

оптоволоконный кабель, а несколько, и в комбинации с электрическими контактами, следует обратить внимание на семейства многоконтактных коннекторов «2В...5В» (рис. 5, 6) и «2К...5К» (рис. 7, 8). Решением, ориентированным для применения в профессиональной аудиовизуальной и мультимедийной технике, является сравнительно новая серия разъемов 3К.93С, (рис. 9, 10), они предназна-

чены для студийной аппаратуры и инфраструктуры для организации телевещания.

Если рассмотреть структуру самого оптического соединителя, то можно увидеть, что оптический коннектор устроен аналогично электрическому разъему и несет в своей конструкции те элементы, которые обеспечили

Рис. 11. Оптоволоконный наконечник

Lemo славу надежного продукта. Например, прочный корпус из литого металла и удобный механизм push-pull, позволяющий надежно фиксировать обе части разъема. Вместе с тем конструкция контактной части была существенно переработана: для соединения оптоволокна используются модульные контакты, содержащие непосредственно наконечники оптоволокна (феррулы) (рис. 11), систему фиксации волокна и несущий держатель, который устанавливается в сам разъем. Благодаря такой конструкции обеспечивается высокая надежность соединения и отсутствие смещений волокна, приводящих к сильным потерям.

Для подготовки оптического волокна к окон-цеванию и монтажа в феррулы (которые могут быть выполнены как из керамики, так и из металла) используются удобные наборы монтажного инструмента от Ьешо. Для различных применений выпускается пять видов наконечников: Ь1, Ь2, Ь3, Ь4 и Ь7 (таблица 2), ориентированных на разные виды оптоволоконного кабеля. Особо стоит отметить новую серию контактов Ь7, которая отличается малыми габаритами, с диаметром керамического наконечника, составляющим всего 1,25 мм.

Сама конструкция несущей части разъемов Ьешо обеспечивает взаимную совместимость

Таблица 2. Серии наконечников

Тип конт акта Одиночное Многоволоконный Одно- Многомодовое Структура контакта

волокно или гибридный модовое <140 мкм >140 мкм

F1 V V “ т

F2 V V V V

F3 V V

F4 V V

F7 V V V V і >

Тип кабеля

Тип волокна

Рис. 10. Внешний вид разъемов 3K.93C

по посадочным местам не только для электрических, но и для оптических соединителей. Это позволяет устанавливать в одном многоконтактном разъеме как контакты для подачи электрического сигнала, так и оптоволоконные соединители. За счет этого достигается уникальная гибкость конструкции разъема, позволяющая комбинировать в различных сочетаниях оба типа соединений, в зависимости от потребностей техники, в которую планируется устанавливать разъемы Ьешо.Такая компоновка, сочетающая оптоволоконные и электрические соединители «в одном флаконе», получила название гибридной компоновки, а сами разъемы стали называться гибридными (рис. 12). Если необходимо в разрабатываемое устройство поместить, к примеру, десять сигнальных контактов и пять оптоволоконных соединителей, то можно это реализовать на одном-единст-венном разъеме Ьешо, благо, что в линейке этой компании есть разъемы с общим числом соединителей до 106 штук на одном физическом многоконтактном разъеме, что позволяет перекрывать достаточно большой спектр применений. В отличие от достаточно узкоспециализированных решений, применяемых

Рис. 12. Гибридный разъем

Рис. 13. Lemo и «телекомовские» разъемы

для соединения оптики, например в телекоммуникациях (рис. 13), коннекторы Lemo отличаются высокой механической прочностью и хорошей экранировкой при использовании гибридной компоновки разъемов.

Какова сфера применения таких соединителей? За счет надежного конструктива разъемов, наличия ключей «защиты от дурака», исключающих ошибочное подключение, надежной системы фиксации push-pull и высокого класса защиты от внешних воздействий разъемы Lemo можно использовать в самых разных областях. Но приоритетными являются измерительные и научные приборы, телекоммуникационное оборудование, медицинская аппаратура, студийная аудио- и видеоаппаратура. Компания Lemo предлагает готовые решения с применением оптоволоконных технологий, в том числе и оптических разъемов. Специально для студийной видеоаппаратуры, работающей с телевидением высокой четкости HDTV (рис. 14), которое в связи с грядущим переходом телевизионного вещания в нашей стране на цифровое стандарта DVB-T, будет достаточно востребовано и у нас, компания Lemo разработала модули медиаконвертеров для работы со студийным видеооборудованием (рис. 15). Задача данных модулей — трансляция нескольких видеопотоков в цифровой форме по оптоволокну, что позволяет обойтись без

достаточно громоздкого коаксиального кабеля и вместе с тем полностью решить проблему защиты от возможных электромагнитных помех. Используемый в медиаконвертере разъем семейства 3К.93С является типичным представителем гибридной компоновки: он содержит два соединителя для оптики и два силовых соединителя, например для питания удаленной камеры, а также два сигнальных. Это позволяет использовать один разъем вместо большого количества отдельных соединителей, что повышает надежность и оперативность монтажа оборудования. Также компания Ьешо выпускает модули двунаправленных медиаконвертеров для под-

Coaxial HD/SDI

SMPTE cable Fibre optic

Coaxial HD/SDI OB van

4 xTx signal

SMPTE cable Fibre optic

Camera 2 Feedback monltorl Feedback monitor2

Camera 1 Camera 2 Camera 3 Feedback monitorl

J=bFbJ=bJ=bFL

SMPTE cable Fibre optic

1 xTx signal 1 x Rx signal

Рис. 15. Структура медиаконвертера

ключения к локальной сети ЕЛетй 100 Ва8еТ через оптическое волокно (рис. 16). Это позволяет передавать данные на расстояние до 20 км без использования промежуточных репитеров и при этом полностью решить проблему электромагнитных помех, приводящих к сбоям при передаче данных. Используемый в разъемах Ьешо металлический корпус и возможность установки толстого бронированного кабеля позволяет создавать на их базе решения с высокой вандалоустой-чивостью и способные работать в жестких условиях эксплуатации: при перепаде давлений и температур, приводящем к появлению росы, «воздействии» грызунов на коммутируемую аппаратуру. Это актуально для производителей и интеграторов телекоммуникационного оборудования, а также провайдеров локальных сетей. Более того, использование коннекторов с гибридной компоновкой в сочетании с многожильным кабелем, содержащим как оптоволокно, так и медные проводники, позволит использовать сетевое оборудование, получающее

Рис. 16. Ethernet медиаконвертер

питание от магистрального канала через электрические контакты, тем самым обеспечив автономность телекоммуникационного оборудования и обеспечив его безотказную работу вне зависимости от перепадов напряжения в месте расположения технических средств для телекоммуникаций.

При разработке высокотехнологичной аппаратуры, использующей в своей конструкции соединения для оптического волокна и призванной надежно работать в жестких условиях, следует обратить внимание на продукцию Ьешо. ■

Литература

1. ^ tp://ww w.lemo.c om/catalogs/mdex.jsp

2. Ы tp:/ /amphenol-aerospace.c om/ index.asp?page=dispcatalog.asp?catalog=12-094

3. Ы tp://w ww.commspecial.c om/ connectorguide.h tm#fiber

4. Ы tp://w ww.conec.c om/section23/ fiber.optic.connector.ht ml

5. Ы tp:/ /vital-ic.ru/index.p hp?page=brand&id=3