扩展VPX连接中的选项

　　VPX 嵌入式系统需要强大的互连来实现并保持信号完整性。商业技术正在加固和适应电源（VITA 62），光学（VITA 66）和RF（VITA 67）应用，以补充合格的数字背板连接器并完善高性能架构的互连技术集。

　　用于军事和航空航天用途的嵌入式系统制造商面临着与快速发展的电子系统世界保持同步的艰巨挑战。目前正在向支持高速协议（如10 Gbps以太网）的串行交换架构迁移，以实现诸如消除并行数据路径中的差分偏斜等优势。虽然商用硅继续推动带宽和处理能力，但军事/航空航天应用高可靠性世界中的嵌入式计算平台需要能够承受振动、极端热和其他应用严苛的坚固技术。

　　现代嵌入式计算系统非常依赖于板级互连来支持任务和生命关键型应用。VITA是航空航天和国防领域标准化嵌入式架构开发的主要来源。维塔已经指导了从最初的虚拟机总线到最新标准的进展，如维他命41（VXS）和维他命46（VPX）系统。VXS 提供了传统 VMEbus 并行架构和较新的串行交换架构之间的过渡。VXS 既使用传统的 VME 连接器，也使用较新的 MULTIGIG RT 连接器系列中的一系列模块。与 VXS 不同，串行 VPX 不会同时跨越并行世界和串行世界。

　　VPX的一个缺点是互操作性问题。首先，VPX允许广泛的配置选项，其中许多选项从未使用过。其次，标准 VPX 连接器主要用于数字信号。这使得设计人员设计了用于电源、光学和RF连接的临时技术，这只会使互操作性问题变得更糟。

　　为了确保架构级别的互操作性，VITA 65 （OpenVPX） 已被确定为管理标准，并在机箱、背板、插槽和模块级别定义了各种配置的配置文件。最终目标是在不同供应商的产品之间建立兼容性，实现开放式架构以及两级维护和系统升级，允许用户在现场更换生产线可更换模块（LRM）。为了弥补互连技术中的缺陷，已经发展了一系列新的标准，包括VITA 62（功率），66（光学）和67（RF）。

　　使 COTS 连接适应军事化区域

　　商用连接器技术处于支持多千兆位数据速率的最前沿。设计高速连接器是电气工程中的一项挑战。（与连接器相比，高速是一个滑溜溜的术语：从本质上讲，当电气建模将通过连接器的信号路径视为传输线时，高速的概念就会发挥作用，阻抗、电容和电感的影响都会严重影响信号完整性。在某些方面，与信号上升时间相比，任何阻抗不连续性的大小决定了“常规”连接器和高速连接器之间的差异。高速连接器通常代表信号路径中最大的阻抗不连续性。其设计需要导体和电介质的微妙平衡，以防止反射、串扰和其他形式的信号衰减。高速商用连接器可以满足苛刻的电气要求，但难以满足军事/航空航天要求的机械坚固性。

　　相反，传统的军用/航空航天连接器坚固耐用，但不提供所需的速度和密度。最新的坚固型连接器设计将高速商用连接器的最佳属性与从军事/航空航天应用中吸取的经验教训相结合，提供千兆位数据速率、密集封装和机械稳健性的最佳组合。尽管商用背板连接器不能直接用于军事/航空航天应用，但与从头开始构建新连接器相比，采用经过验证的信号传输技术并将其整合到更坚固的封装中要容易得多。因此，我们的目标是充分利用 COTS 技术并对其进行加固。

　　这一目标在为VPX建立VITA 46数字互连时实现，代表了一个执行良好的加固和验证过程。表 1 比较了源商用连接器和加固型 VPX 版本的一些环境性能测试，以说明所执行的扩展验证测试。请注意，VPX 连接器必须通过商业版本无法通过的其他测试。

　　表 1：坚固耐用的 VITA 46 连接器性能优于商用连接器

　　

　　连接器的插入式模块晶圆设计取代了引脚触点，这在商业应用中已经确立。晶圆可用于差分、单端和功率需求，可轻松修改，以支持客户对特性阻抗、传播延迟和其他电气参数的特定需求。连接器的无针背板一半确保了对主板的保护，从而保护了系统、车辆和任务。信号完整性与机械完整性并行提升。作为商业设计的加固版本，VPX 连接器支持高达 10 Gbps 的速度，远高于支持 VPX 的 6.25 Gbps 所需的速度。该设计高度模块化，支持 3U 和 6U 配置。

　　VITA 62： 高密度电源

　　虽然电源可以通过 VPX 连接器带来，但 VITA 62（电源模块）提供了更高容量的路由，它改进了 VITA 46 的电源要求，以支持 OpenVPX 系统级要求，并解决上电时的浪涌电流、输出控制和同步等问题。VITA 62 中定义的连接器专注于电源处理任务。专用电源触点源自商业设计，与前几代触点相比，在相同空间内可提供高达 40% 的功率。该设计采用 20 A 和 50 A 触点，可热插拔，可承受配接不对中，并且配接力较低。

　　VITA 66： 启发式光连接

　　VITA 66 ［光纤互连（以前为 46.12）］ 通过定义光模块进一步扩展了 VPX 生态系统，这些模块展示了使用经过验证的现有技术并使其适应新应用的优势。为光学元件（或RF）提供单独的模块，允许线路可更换单元（LRU）和LRM在背板上断开，从而大大加快装配、维护和升级，从而为设计和制造提供帮助。较旧的方法的工作方式类似，但新的模块化方法适合 VPX 外形尺寸，具有可扩展性，并创建了行业标准方法以代替临时方法。

　　VITA 66 允许用户使用通用模块外形尺寸选择 MT 阵列连接器、ARINC 801 终端或扩展光束 （EB） 触点。它们中的每一个都具有航空航天谱系，并在密度，坚固性，可修复性和其他特性方面具有不同的优势。例如，MT套圈提供最高密度的光纤 - 在3U系统中高达48，在6U系统中高达240。ARINC 801 触头基于已建立的 2.5 mm 陶瓷套圈，提供最佳的光学性能、低插入损耗和低反射率。膨胀梁连接器最能抵抗污垢、振动以及频繁配接和拔拔。任何光学连接器都包含在坚固的机加工外壳中，包括导轨和键控。模块可用于 P2/J2 至 P6/J6 的位置。

　　VITA 67：高密度射频至 40 GHz

　　VITA 67（VPX 上的同轴互连）涵盖射频连接，基于盲配 SMPM 触点，可在高密度配置中实现高达 40 GHz 的高性能。RF 模块符合与 VITA 66 光纤模块相同的包络，支持四个或八个位置，也具有可扩展性，并允许非常快速地组装、修复和重新配置开放式架构 VPX 系统。

　　坚固耐用的商用产品满足军事需求

　　适应和发展商业互连技术已被证明是满足日益增长的军事嵌入式计算需求的首选方式。商业技术通常引领实现新的速度和密度水平，只需要足够坚固耐用即可满足高可靠性应用的更严格要求。虽然这种商业技术的加固可能不是一件小事，但它通常比从头开始提供更低的风险和更快的上市途径。与其证明一项技术是有效的，只需要证明该技术-已经广泛使用-在更严格的环境中工作。

　　审核编辑：郭婷