用于嵌入式计算系统的坚固型光收发器，高效助力航空航天应用

时间： 2022-03-22 来源：Smiths Interconnect

技术问答

本文对于军事和航空航天应用，C4ISR（指挥、控制、计算、通信、情报、监视、侦察）对于几乎即时的高端决策制定非常宝贵。情报、监视和侦察过程 (ISR) 需要收集和处理由有源电子扫描阵列 (AESA) 雷达、高分辨率相机、声纳等各种类型的大量传感器产生的信号。模拟信号被数字化并通过高比特率光纤链路传输到高性能嵌入式计算单元 (HPEC) 进行数据融合和处理。通过深度学习算法，确定要采取的行动并将其传达给决策中心。

ISR技术趋势

HPEC由电子板上的多个高速微处理器、内存和存储装置组成，通常通过铜背板电路互连。然而，随着这些互连的数据速率达到10 Gbps以上，光互连开始成为首选，因为它们具有高带宽、高密度I/O、低损耗、低重量和抗EMI能力。

传感器：更高分辨率的相机和雷达

处理器：多核、低功耗 GPGPU、GPP、FPGA

存储：固态、小型、坚固、可靠（RAID）

传感器融合：关联来自传感器的信息

计算：虚拟化、并行处理

小型 SWaP：SFF (3U VPX) 的更多功能

全数字化：多用途、软件定义的功能

智能：学习机器

数据丰富：实时和历史数据

安全：防黑客通信

可靠：无单点故障

小巧：比其他系统的有效载荷更多

可扩展：升级简单，寿命长

多用途：目标ID、天气、通信。

图1 C4ISR 系统不同元素

光互连有诸多应用，其中包括美国空军搭建的太空监视网，其有源电子扫描阵列(AESA)雷达能够探测、跟踪、编目地球轨道上的卫星和碎片。发射器阵列采用S波段（2 GHz~4 GHz），拥有36000个独立的辐射单元，可以产生数千个雷达波束。接收器阵列与发射器阵列分离，拥有86000个独立接收元件，其DBF和频率复用能够接收数千个波束。

图2 美国空军太空监视网

BAE ARGUS IS系统作为ISR技术趋势，拥有四个高分辨率可见光相机，并使用 368 CCD COTS 5 Mp 相机，有4×48光纤带状电缆，同时16×SNAP 12 @ 3 Gbps 提供 600 Gbps 总 I/O 吞吐量。ARGUS IS系统使用光互连，具备高带宽，低延迟，小Swap以及高密度，重新定义了系统性能。

下图显示了将传感器连接到嵌入式计算机系统的电力消耗的粗略评估。这里我们只考虑每个系统的前端，光学互连所需的功率比电气连接少2 到3倍。

图3 将传感器连接到嵌入式计算机系统的电力消耗评估

Reflex Photonics（已被Smiths Interconnect收购） Light ABLE ^™ 系列芯片尺寸坚固的并行光收发器满足恶劣环境应用的要求。

性能：

·已证明：用于数千用于航空航天和国防应用

·可扩展带宽：28 Gbps+

·接收器灵敏度：–12 dBm

·低误码率：10 ^-15

·低损耗：0.003 dB/m (OM3 @850 nm)

·达到: 300 m (OM3 @10G)

图4 480G 全双工 I/O， FPGA 处理器、服务器卡和蜂窝系统

小型SWaP-C：

·芯片尺寸光收发器

·高度小于 5 毫米

·轻量级电子产品和玻璃纤维

·I/O 密度：MT 连接器中 48 根光纤

·低功耗：1.2 W在12 通道10 Gbps情况下

图5 微型同轴连接器与光学 MT 插芯连接器的比较

坚固性：

·符合 Telcordia GR-468-CORE 和 MIL-STD-883E 标准，适用于恶劣的环境条件。

·工作温度：−40 °C~85 °C 工作 @ 10 Gbps

·储存温度： − 57 °C~125 °C

·防潮和抗热冲击

·EMI 和 EMP 免疫

图6 恶劣环境

除此之外，还有很多采用 Reflex Photonics 嵌入式光学器件的 VPX 光学解决方案，例如Amphenol VPX 媒体转换器、接口概念光学 FMC 板以及Meritec 有源光模块。综上所述，Reflex Photonics 旗下的并行光收发器满足恶劣环境应用的要求，并提供具有更少 SWaP-C 的高性能。其能够在工业温度范围（-40°C~85°C）下运行，BER低至 10 ⁻¹⁵ ，提供10 Gbps/ch和 –12 dBm灵敏度。高度小于5 毫米具有100 mW/ch的低功耗。其久经考验，适用于数千种用于航空航天和国防应用。

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LightABLE 10G LGA 12TX or 12RX Rugged optical transceiver

型号- LLT12P9185330AA,LIGHTABLE™ 10G LGA 12RX,LIGHTABLE 10G 12TX LGA,LIGHTABLE 10G LGA 12RX,LIGHTABLE™ 10G LGA 12TX,LLR12P9185301AA,LIGHTABLE 10G LGA 12TX,LIGHTABLE 10G 12RX LGA,LLR12P9185303AA

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Laird（莱尔德）Eccosorb™ 微波射频吸波材料选型指南（英文）

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型号- SOFTZORB GDS,ECCOSORB JCP PBT 252,NS 1000 C,ECCOSORB CRS,ECCOSORB MF-TPE,ECCOSTOCK HIK500F,ECCOSTOCK FLEX-LOK,ECCOSORB JCS,ECCOSORB JCP PP,ECCOSORB MCS,ECCOSORB CFS-8480,ECCOSORB MF500F,ECCOSORB MF-PP,ECCOSORB QR-13AF,ECCOSORB SF,ECCOSTOCK 0005,ECCOSTOCK FFP,ECCOSTOCK PP,ECCOSORB JCP PA,ECCOSORB HR,ECCOSORB 5GMEF1,ECCOSTOCK LOK,ECCOSORB LS,ECCOSORB FGM,ECCOSORB MF-PA,ECCOSTOCK SH,ECCOSORB BSR,SOFTZORB MCS,ECCOSORB MF,ECCOSORB GDS,ECCOSORB MF-PPS,ECCOSORB 5GHIF1,ECCOSORB CR,NS 1000,ECCOSORB AN,NS 1000 H,NS 1000 F,ECCOSTOCK HIK,ECCOSORB MML

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SpaceABLE 10G SL Series Radiation-resistant Optical Transceivers

型号- SLR12P918530101,SLX04P918532101,SL SERIES,SL,SLT12P918533001

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LightABLE 10G LGA 4TRX Rugged optical transceiver

型号- LIGHTABLE™ LGA 4TRX,LIGHTABLE 10G 4TRX LGA,LIGHTABLE 4TRX LGA,LIGHTABLE 10G LGA 4TRX,LLX04P9185323AA,LLX04P9185321AA

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Smiths Interconnect 光收发器选型指南

描述- The new line of Reflex Photonics 28 Gbps transceivers and VPX interconnects are based on a low profile module that mounts to the board via an LGA connector.They are offered as a 4TRX 4-lane transceiver, a 12TX 12-channel transmitter or 12RX 12-channel receiver that operate at up to 28 Gbps per channel from –40℃ to 85℃ at ultra-low bit error rates of 10–12.

型号- LIGHTCONEX® 10G LC,LCX12A418532101,LIGHTABLE 10G LL,LIGHTABLE 10G LM,LIGHTCONEX 10G LC,LMX04P4182323AA,LCR12C428530502,LLX04P928532502,LCX04A418532101,LCX04D418532301,SPACEABLE 10G SL,LIGHTCONEX 10G LC SERIES,LMT12P4182330AA,LMR12P4184303AA,SPACEABLE 28G SL SERIES,LLR12P9185303AA,LMX04P4183323AA,LIGHTABLE 10G LL SERIES,LMT12P4184330AA,LLR12P618530101,LLX04P9185321AA,SLR12P918530102,LCT12C428532002,LLT12P628523003,415-00051,LIGHTCONEX® 10G LC SERIES,LMT12P4183310AA,LLX04P618532101,LCT12D428532002,450-00104,LIGHTABLE 28G,LMR12P4182303AA,450-00065,450-00066,450-00067,10G LL SERIES,LMT12P4182310AA,SLX04P918532102,SNT12C0050123,LMR12P4183303AA,SNR12C0100123,LCR12D428530502,LIGHTABLE 10G LM SERIES,SNAP12,LLR12P628530502,SLT12P928533002,LLX04P628532502,LCX04C418532101,LMX04P4182353AA,SPACEABLE 10G,LMT12P4183330AA,SNR12C0050123,SNT12C0180123,LMX04P4182321AA,LCX04A418532301,LCX04D418532101,LIGHTCONEX 28G LC,LIGHTABLE 10G,LCX04D428532502,LCX12D418532101,415-00019,415-00018,415-00025,LMR12P4184301AA,LIGHTCONEX 10G SERIES,LLR12P9185301AA,LIGHTABLE 28G LL,SPACEABLE 28G SL,LMX04P4183321AA,LIGHTCONEX 28G LC SERIES,LCX12C418532101,SLT12P918533002,LLX04P9185323AA,415-00005,LIGHTABLE 28G LL SERIES,SPACEABLE 28G,LCX04C428532502,LIGHTCONEX 10G,LMR12P4182301AA,LLR12P928530502,450-00070,SNR12C0180123,LLT12P9185330AA,10G LM SERIES,SPACEABLE 10G SL SERIES,LLT12P928523003,415-00041,LMR12P4183301AA,LMT12P4184310AA,LLT12P618533001,SNT12C0100123,LIGHTCONEX 28G,415-00032,SLR12P928530102,LCX04C418532302,SLX04P528532102,10G LL,LLX12P418532101,10G LM,LMX04P4184323AA

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型号- LS NS1000,REZORB JCP-PP,ECCOSORB CRS,LS,ECCOSORB MF-LCP-115,HR,RF-LB,ECCOSTOCK™ 0005,ECCOSORB MF-PP,ECCOSORB QR-13AF,ECCOSORB SF,GDS,MF,ECCOSORB 5GMEF1,ECCOSORB FGM,HTRC,BSR,QR-13AF,MMI,FGM,AN,ECCOSTOCK™ FLEX-LOK,THERMOPLASTIC MF,JCP-PBT 252,NS100OHTRC,ECCOSORB AN,SF AN AN,NS1000Q,ECCOSORB JCP-PBT 252,ECCOSORB JCP-PP,SOFTZORB GDS,ECCOSORB JCS-NEXT,5GHIF1,CRS,ECCOSORB MF-TPE,ECCOSTOCK™ HIK,NS1000 Q,JCP-PP,ECCOSORB MCS,ECCOSORB CFS-8480,ECCOSORB JCP-PA,ECCOSORB MF500F,CFS,MF500F,NS1000 F,SF,NS1000 H,CFH SOFTZORB,ECCOSTOCK™ LOK,ECCOSORB HR,JCP-PA,NS1000 C,ECCOSORB LS,JCS-NEXT,RF-LW,ECCOSORB MF-PA,ECCOSTOCK™ HIK500F,ECCOSTOCK™ FFP,ECCOSORB MMI,NS1000HTRC,NS1000,5GMEF1,ECCOSORB BSR,SOFTZORB MCS,CR,ECCOSORB GDS,ECCOSORB CV,ECCOSORB 5GHIF1,ECCOSORB CR,ECCOSORB RF-LW,MCS,THERMO-PLASTIC MF

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