對于軍事和航空航天應用中嵌入式計算機系統的設計者而言，它意味著更高速的處理能夠應對日益復雜的信號情報和網絡戰爭。反過來，這需要連接器不僅能夠處理高數據速率，而且還提供更高的堅固性，以便在惡劣環境中提供可靠的操作。

即使設計人員追求更高的處理負載和更堅固的組件，其他趨勢影響連接器的設計。第一個是解決SWaP尺寸，重量和功耗問題 - 創建體積更小，重量更輕，功能更強大的系統。在無人駕駛或無人駕駛的高性能飛機中，空間總是非常重要，重量與飛行時間和有效載荷有直接關系，高效的配電有助于實現更小的發電組件。因此，系統設計人員對SWaP的癡迷并不奇怪。

另一個重要趨勢是使用商用現貨（COTS）組件 - 確保產品在您需要時可用。即使是新的設計也可以通過使用完善的構建模塊和經過現場驗證的技術來實現基于COTS。

新級別的連接器加固可以采用兩種形式：（1）全新的連接器或（2）升級到現有連接器。選項1提供了最大的自由度，但卻犧牲了傳統的產品設計和標準。選項2允許向后兼容現有的連接器和電路板設計。

TE Fortis Zd連接器是選項1的一個示例。盡管連接器相對較新，但它的根源在于COTS。這款連接器采用軍用系列MIL-DTL-55302迷你盒式觸點設計，是一種新設計，可提供更高的速度（12+ Gb/s）和高水平的堅固性。該連接器已被考慮用于多種標準，并找到性能勝過標準的應用。

在TE的MULTIGIG RT 2連接器中可以看到選項2的示例，下面將對此進行詳細討論。

對連接器設計進行酷刑測試

對于基于標準的嵌入式計算，VITA 46和47已成為衡量合規性和性能的標準。這些標準定義了機械系統封裝要求以及沖擊，振動，溫度和其他環境應力的測試要求，一般系統和連接器必須承受這些應力。

堅固耐用的連接器，例如MULTIGIG RT 2為VITA 46 VPX系統指定的連接器必須滿足VITA 47要求。最近，該行業的一些公司已經開始了解VITA 47之外的利潤率，以及更加緊張的連接器測試。 VITA 72Working Group已經創建了新級別的測試 - 酷刑測試，因為它是連接器，遠遠超出了預期的應用程序危害的需求。在這樣做時，測試導致連接器設計的改進。其中一個連接器是MULTIGIG RT 2連接器。

圖1：典型的VITA 46 6U VPX配置使用MULTIGIG RT 2連接器。在MULTIGIG RT 2子卡連接器中使用晶圓有助于創建重量輕，通用，無引腳的連接器設計。

連接器采用無引腳設計：子卡半部分和分束式晶圓，彈簧觸點在背板側。通過消除引腳以及短截和彎曲引腳的問題，無引腳設計有助于提高可靠性并防止卡處理和配合過程中的損壞。子卡的基于晶片的設計允許每個晶片單獨配置：單端，差分，功率或甚至混合。雖然VITA 46為每個模塊區域（P0到P6）指定了連接器模塊的類型，但晶圓設計為設計人員提供了在必要時混合和匹配晶圓的潛力。滿足SWaP問題的一個重要好處是MULTIGIG RT 2連接器是最輕的VPX連接器，這在很大程度上歸功于輕質晶圓和連接器構造。

測試連接器的精確度

圖2顯示了根據Mercury Systems和VITA 72工作組創建的測試標準，VITA 47標準和VITA 72要求之間振動測試的主要差異之一。 RL3與VITA 47的V3基本相同。 RL3 + 3 dB大大增加了振動水平。這種較高的功率譜密度使連接器承受更大的應力，增加了由于振動引起的接觸相互移動而引起的接觸微動和電鍍磨損的可能性。與之前的VITA 46/VITA 47測試相比，這些更高的振動水平也可以延長曝光時間。一般測試順序為：

RL3隨機振動：每軸1小時

RL3 + 3 dB隨機振動：每軸1小時

RL3 + 3 dB隨機振動：12小時，Z軸

圖2：VITA 72工作組進行的測試使連接器受到很大影響使用RL3 + 3 dB水平隨機振動進行更有壓力的測試。

在檢查了VITA 72工作組測試的產品后，原來的MULTIGIG RT 2連接器表現非常出色;然而，沿著6U卡的選擇位置顯示出高水平的磨損，這表明需要增強的接觸解決方案。

傳統的連接器智慧說增加可分離接口處的接觸點是有效的，因為多個接觸點提供冗余，從而提高了連接的可靠性。有人認為最佳點是四點接觸。例如，如果影響接觸電阻的污染概率例如是給定接觸的0.01，則四點接觸的所有四個點同時受到影響的概率是（0.01）4或10-8！這說明了冗余的力量。部分重新設計包括配對觸點對的重大改進，同時保持與現有設計的向后兼容性。在原始連接器中，每個接觸彈簧梁與晶片墊形成單點接觸。在較新版本中，觸點已經過重新設計，因此每個光束產生兩個接觸點 - 稱為四重冗余 - 大致加倍接觸區域。圖3顯示了原始和重新設計的聯系人。

圖3：原始和四重冗余MULTIGIG RT 2觸點。

新增強設計的一個重要特征是兩個光束上的接觸光束和區域彼此不對稱。接觸波束長度的差異意味著每個波束響應于振動具有獨特的頻率模式，有助于消除兩個波束同時實現諧振的可能性。即使接觸點增加，新的增強型接觸系統也不會增加配合力，同時有助于在極端振動水平下保持可靠的接觸。

配合半部的晶圓也經過輕微修改，以充分利用新的接觸點。梁設計。由于分離光束上的四個接觸點中的兩個更深，因此晶圓上的信號焊盤延伸1.2 mm以在配合期間保持至少2 mm的接觸擦拭，在原始設計的整個配合范圍內保持四重冗余。/p>

測試結果

圖4顯示了當“酷刑測試”達到圖2中規定的水平時6U VPX模塊的結果。為了檢查接觸磨損的指示，每個連接器模塊在原始和修改的接觸系統上解剖并目視檢查接觸磨損的跡象。盡管6U布置中的大多數觸點能夠承受這種極端振動環境，但是存在易受微動磨損影響的特定接觸位置。最重要的是，采用新的四重冗余設計，原始接觸設計所經歷的磨損幾乎消失了。有趣的是，引導硬件的選擇也會影響性能。

引導硬件在幫助加固連接器方面的作用常常被忽視。硬件的主要目的是通過提供卡槽鍵控和連接器半部的初始對準來幫助配合過程。許多導柱和模塊使用壓鑄工藝經濟地制造。為了實現鍵控和引導功能，柱和插座可以具有相當大的制造公差，這對于壓鑄件來說是常見的。因此，導軌在限制沖擊和振動過程中的運動方面起著較小的作用。

機加工導軌硬件因具有挑戰性的應用而備受關注，因為更精確的配合已經證明可以減少微動。精密配合與圓周接地彈簧相結合有助于在高振動環境中穩定連接器，如圖4所示。

配合循環測試

四重冗余觸點設計是還進行了模擬10,000次交配循環的測試。這個周期數遠遠高于現實世界中最合理的應用預期。然而，它既可以證明可靠性，又可以在高周期應用中提供安心，例如測試平臺。高耐久性評估標準是穩定的接觸電阻并且在接觸配合表面處沒有暴露的鎳底鍍。實現了目標（圖5），揭示了連接器配合接口電阻不僅穩定，而且在10,000次交配和取消配合后實際上可以提高。這可以歸因于拋光效果，可以平滑接觸粗糙度，從而實現更緊密的接觸界面。

圖4：VITA 72工作組領導的“折磨測試”時，每個6U VPX測試樣品的最高磨損位置之間的比較。觸點設計和附件硬件都會影響高振動環境下的連接器性能。

圖5：10,000次插接周期后的觸點耐久性測試顯示可接受的接觸面。

VITA兼容性和設計可靠性連接器

由于MULTIGIG RT 2-R連接器具有相同的電路板占位面積和配合接口，因此它是原始VITA 46連接器的直接替代品。四路冗余背板連接器可與原始子卡連接器配合 - 主要區別在于它在所有四個接觸點上保持獨特的接觸擦拭距離。對于與原始背板連接器配合的新子卡連接器，主要區別在于在配合期間額外的1.2 mm接觸擦拭，這為系統插入公差提供了更大的余量。

新的或升級？

在尋找更加堅固的嵌入式計算連接器時，Fortis Zd和MULTIGIG RT 2-R連接器均可提供強大的性能。 Fortis Zd連接器是使用可靠的傳統接觸技術的新連接器的示例，其接觸密度比MULTIGIG RT 2連接器高出約20％（900對728）。因此，對于不需要基于標準（VITA）兼容性的應用程序而言，它是一個不錯的選擇。但是，對于那些對VPX系統投入大量資金的人來說，Fortis Zd連接器通常不是一種選擇。 VPX標準擁有強大的生態系統。 MULTIGIG RT 2-R連接器是一個高性能的例子，可擴展行業標準設計的選項，以實現更加堅固的未來。