飛機以太網數據網絡的互連方案

設計工程師面臨著研發用于航空電子設備以太網網絡應用接觸器的巨大挑戰。對商用飛機以太網系統標準的初步評估，是從ARINC航空電子工程委員會(AEEC)的飛機數據網絡(ADN)小組委員會成立開始的。該小組委員會設立了一個處理ARINC 664飛機數據網絡規范的多個部分組成的文件。該小組的努力促成了航空電子設備全雙工以太網交換機(AFDX)的產生。AFDX是基于IEEE 803.2以太網標準，包含了具體明確的網絡與帶寬功能。

用于標準以太網及其功能的最流行接觸器是被稱為RJ45的8P8C插頭和插孔。盡管對電訊業而言，RJ45接頭并不適合于飛機的嚴酷環境，尤其是對軍用飛機。ADN小組委員會評估了嚴格的環境要求，并明確了RJ45接頭封裝所不適合的應用。進一步的評估揭示了在ARINC 600 LRU應用中盲目匹配的必然性。從接觸器制造商的樣品中獲得大量信息，ADN小組委員會確定了對以太網數據網絡應用所適合的接觸器方案，即“Quadrax”接觸器，如圖1所示。

Quadrax接觸器的規格

Quadrax接觸器包括了四個內部信號接點，這些是彼此絕緣的，并且被包在外殼內。極化的關鍵是保證ARNIC 600或類似接觸器的適當匹配。極化的關鍵還要確定接點2的位置，直接接到這個接點。同樣，布線的關鍵是要確定接點1和接點2的位置，這是因為其直接位于這兩個接點之間。這兩個關鍵點構建起Quadrax接觸器的正確匹配。

與開發Quadrax接觸器同時要做的是研發稱為StarQuad的飛機以太網電纜組裝設計。StarQuad組裝包括了4根導線和四根屏蔽線，它們以螺旋模式纏繞起來，通過電纜組裝屏蔽終端與Quadrax接觸器的外殼相連。

ARINC 664標準確定了StarQuad電纜組裝的具體色彩編碼：紅色、綠色、藍色和黃色。按照標準，電纜纏繞的色彩編碼可以在視覺上來識別A端(紅到綠到藍再到黃的順時針旋轉)，以及B端(紅到黃到藍再到綠的逆時針旋轉)。表1概述了該標準的部分色彩編碼。

StarQuad和Quadrax相結合的設計增加了有關設計和處理軍事以及防空以太網電纜的復雜性。此外，電纜的纏繞或“布局”引起特定的幾何關系，這要求與電纜端點、纏繞以及導線/接點有關的知識。當確定最終組裝和終端時，這一關系是至關重要的。

隨著在接頭交叉點采用標準(尺寸為20 AWG或22 AWG)引腳對傳統導線進行捆束，電纜中導線的纏繞與接點之間的相互關系已不再是一個問題。但是，如果其中的以太網鏈接包含了與Quadrax接點的接觸器，就要制定新的準則。

為了支持這種導線/接點關系，并協助適當的組裝程序，ARINC 664委員會確定了以下色彩分配：引腳1=紅色，引腳2=黃色，引腳3 =藍色，而引腳4 =綠色，如表1所示。在這種命名中，只有四個接點號碼與導線顏色的組合可以使用。

ARINC 600規范確定了外部Quadrax接點的形狀，Quadrax接點插入的方向，以及適當的匹配接口位置，從而確保不同供應商之間接觸器的互匹配性。此外，ARINC 600提供了一個電氣、機械和熱性能要求的清單。

而最初的Quadrax接觸器設計滿足了ARINC 664標準，許多人還沒有能力廢棄StarQuad電纜。此外，Quadrax接觸器最初用于不同類型采用圓形接觸器的飛機機架及儀表板產品，但由于不同公司進行制造，每個Quadrax接觸器含有不同終端方式。一個這樣的終端方式如圖2所示。

例如，ITT電子器件終端處理涉及到剝去StarQuad電纜以及將中心接點卷曲到四個分立的接頭。然后，把該中心接點放入夾具中。用戶把與終端接觸的夾具插入到包含內部絕緣體的Quadrax接點內。最后一步涉及保護機身和采用標準六角卷曲工具的卷曲插芯之間的StarQuad電纜屏蔽。已完成的Quadrax終端組裝如圖3所示。

Quadrax接點電纜屏蔽的附屬裝置提供了很多重要的益處，這包括了減輕電纜應變，以及將底板通過接頭封裝連接到接地屏蔽罩的保護。這是通過接觸腔內的固定夾來實現的。然后，電流從屏蔽罩通過Quadrax機身、固定夾、金屬插頭以及接頭封裝流到底板。這些特性使得接頭在嚴格的軍事以太網規范下實現了預期的功能。