סיכוך EMI/ RFI, סיבים אופטיים בתנאים קשים, ניהול כמות סיבים גדולה
מאת: רונלד האבקות [Ronald Habekothe], החטיבה הגלובלית למוצרים משולבים ב–
ובאדיבות Molex Israel Eyal Sagi
מאמר זה דן בנושא הסיכוך נגד הפרעות EMI ו–RFI. הנושא חשוב עבור השוק האזרחי והצבאי כאחד והוא מתאר כמה שיקולי תכנון ופתרונות. הסיכוך יכול להתבצע באמצעות רכיבים מצופים במתכת, בחומרים מרוכבים או ברכיבי מתכת והם נבדלים אלה מאלה ביעילות הסיכוך, בעלותם ובמשקלם. חברת Molex מציעה טווח של פתרונות השונים בסוג ההתקנה ובממשק המחבר. המאמר מתאר גם פתרונות ומוצרי מתאמים חדשים.
המגמה של שימוש בסיבים אופטיים בסביבה לא מבוקרת כולל מחברים תעשייתיים שמתחברים ישירות למקמ”שים נדונה אף היא. בהמשך נתאר כיצד Molex הופכת את השילוב של רכיבים צבאיים עם רכיבים אופטיים רגילים לחסכוני וגמיש יותר באמצעות חיבור termini שיכול לשמש במחברי MIL–38999 ובמחברי LC2 עם גוף מתכתי. לבסוף, השימוש בסיבים–אופטיים בסרט (ribbon fibre) מתפשט כיום במידה רבה בעזרת תקנים חדשים כגון QSFP ו–CXP.
במאמר מתוארים חלק מהפתרונות לכמות סיבים גדולה כדוגמת מחברים מוקשחים לסיבים–אופטיים בסרט, ומעגלי FlexPlane.
מבוא
עם העליה בתדירויות ובקצבי נתונים, עולה גם החשיבות של הסיכוך נגד הפרעות EMI ו–RFI. בשוק האזרחי, חקיקת FCC ו–EU אוכפת את הסיכוך בעוד שבשוק הצבאי התקנים הצבאיים מביאים לשימוש בסיכוך. בנוסף, בשוק הצבאי, ההגנה על נתונים מסווגים ורגישים מהווה אף היא שיקול. בהמשך יתוארו החידושים האחרונים בנושא הסיכוך ופתרונות לניהול סיבים אופטיים במספרים גדולים.
סיכוך נגד הפרעות EMI/ RFI
הגידול בצפיפות הרכיבים והעלייה בתדירויות בציוד האלקטרוני בימינו מעלים את חשיבות מניעת הכניסה והיציאה של הפרעות EMI/ RFI אל ומתוך ציוד. בדיקות רישוי ותאימות רשמיות מתבצעות בשלב מאוחר בתכנון לאחר שתכנון החומרה הושלם. בנוסף, למען הקטנת העלות, המשקל והנפח ולקיצור זמן התכנון ושיפור הגישה, יש חשיבות למנוע את הצורך בסיכוך.
איור 1 – מתאמי LC מסוככים נגד EMI
בשנים האחרונות פותחו פתרונות ודרכי פעולה המספקים סיכוך נגד הפרעות EMI/ RFI במערכות אלקטרוניות. שגיאה, הנפוצה בקרב מתכננים, גורסת שאין צורך בסיכוך כשמשתמשים בחיבורים של סיבים אופטיים. כידוע, כבילה סיב–אופטית חסינה מפני ההשפעות של ההפרעות הללו בזכות העברת המידע בזכוכית. בנוסף, הרוב המכריע של רכיבי החיבורים עשוי מפולימרים לא מתכתיים. הרכיבים הלא מתכתיים הם אלו שגורמים למתכננים בעיות בהשגת ההגנה מפני הפרעות, מאחר שהם מותקנים בפתחים במארז הציוד, בדרך כלל בפנל הקדמי, מהווים פערים נרחבים בסיכוך ומאפשרים כניסה ויציאה של הפרעות.
דרך פשוטה לסיכוך רכיבים פולימריים היא לצפות אותם במתכת בתהליך אידוי (evaporative). היתרונות כוללים עלות נמוכה, משקל קל ותהליכי תכנון סטנדרטיים. בין החסרונות אפשר למצוא גימור לא אחיד, חוסר עמידות, רגישות לפגיעה או קילוף הציפוי ואבק הנוצר בנקודות הבלאי ומזהם את החלקים האופטיים. רמת סיכוך גבוהה יותר מושגת בעלות מעט גבוהה יותר באמצעות חומרים מרוכבים.
רמת הסיכוך והביצועים הכוללים הגבוהים ביותר מושגים בשימוש ברכיבים מתכתיים ובאטמי EMI/ RFI מתאימים. אחת הדוגמאות לרכיבים חדשים כאלה הם מתאמי EMI סיב–אופטיים במבנה יציקת אבץ עם ציפוי ניקל ואטמים מוליכים. האטמים מקטינים למינימום את דליפות EMI/ RFI על ידי מילוי המרווחים בין משטחי ההתקנה ויצירה של נתיב הארקה מוליך בין המתאם והמארז. אטמי סיליקון ספוגים בכסף משמשים עם מתאמים המותקנים עם ברגים. אטמים במבנה עבה יותר ודחיס של ספוג בציפוי בד מתכתי משמשים עם מתאמים בחיבור קפיצי מהיר (snap), כדי לפצות על מידות עובי שונות של פנל ועל הבדלים בהתאמת הרכיבים. משטחי ההתקנה חייבים להיות נקיים מצבע ומחומרים מבודדים, כדי לאפשר מגע טוב בין המשטחים. דרישה זו מעמידה לעתים אתגר בתהליך הייצור ושיטות התקנה שונות מאפשרות להתגבר עליו וליצור מגע בין האטם לבין משטחי הפנל הקדמי או האחורי.
איור2 – מגוון רחב של מתאמי EMI
מתאמי EMI קיימים עבור כמה סוגי מחברים בתקן תעשייתי כמו SC, LC ו–MPO. יעילות הסיכוך משתנה בהתאם לגודל ולצורת תקן החיבור. מתאמי Duplex–LC של Molex משיגים יעילות סיכוך גדולה מ–50dB ב–4 ג’יגה–הרץ. גרסאות מסתובבות (איור 3) מאפשרות שינוי זווית היציאה של הכבל.
איור 3 – מתאמי EMI מסתובבים של Molex.
תנאי סביבה קשים
לאחרונה, יותר מבעבר, משמשים כבלים סיב אופטיים במגוון תנאי סביבה קשים וביישומים מחוץ למבנה. מחברי LC התעשייתיים של Molex (איור 4) מתאימים למגוון יישומים מחוץ למבנה כדוגמת ממשקי ציוד תקשורת ורשתות, תחנות בסיס, FTTA, RRH, מגברי אנטנה, מצלמות אבטחה ולשימוש בכלי רכב.
המחבר משמש בתקן ODVA ונמצא בתהליך שבו יקבע כתקן האירופי CENELEC.
איור 4 – מחבר LC תעשייתי של Molex
המחברים, הקיימים בגרסת פולימר או מתכת, משמשים עם אום חיבור Bayonet שמספק איטום לפי IP67. הם יכולים לשמש ביישומים תוך וחוץ מבניים ובכבלים טקטיים צבאיים.
החברה מציעה גם מחברים צבאיים עם ממשקי SC ו–MTP/ MPO (איור 5).
איור 5 – מחברי SC, LC ו–MPO של Molex
איורים 1-5
Molex מציעה שני פתרונות לציוד המשתמש במקמ”שי SFP שבהם מחבר LC תעשייתי יכול להתחבר ישירות למקמ”ש. כך מתאפשר למתכננים ליצר ציוד רישות לתנאי סביבה קשים, עם מודולי SFP הקיימים כיום בטווח גדול של מהירויות, אורכי גל ומרחקים.
הפתרון הראשון, המכונה שקע SFP אטום (איור 6), מתחבר לרוב מקמ”שי SFP במימשק LC הנמכרים מהמדף.
איור 6 – מחבר LC תעשייתי עם שקע SFP אטום
מערכת SFP מתחברת למעגל המודפס בכל מקום לפי החלטת המתכנן דרך מכלול כבל נחושת מהיר. מעטפת ההארקה (cage), המסוככת בפני הפרעות EMI, מתאימה לכמה תכנוני מקמ”שים. מתאם SFP ומעטפת ההארקה משתלבים באופן חלק עם קו המוצרים התעשייתיים האופטיים של כבלי LC. המכלולים מבטיחים חיבור אופטי אטום בשלב אחד, עם חיבור מכני בדחיפה, משולב בנעילת Bayonet. יחידת המתאם, הכוללת את מעטפת ההארקה של SFP, מתחב
