行業標準電纜不具備航空航天應用所需的機械與環境性能。

航空航天布線應用越來越多地通過成熟的商業協議進行高速數據傳輸。TE 供圖

尺寸小而重量輕的電纜配置可以滿足較短距離的高速以太網傳輸需求。圖中的各個條形分別表示不同導線的實際傳輸距離。TE 供圖

即使經濟艙中的乘客也都希望能夠隨時訪問音頻、視頻和游戲。高速電纜可以很好地滿足他們的需求。波音公司供圖

CeeLok FAS-X 連接器在軍事和航空航天高速網絡應用中，均可提供可靠、一致的高速性能。TE 供圖

飛機營運和乘客服務中的數據量急劇增加，承載數據所需的導線數量也隨之增加。Ecolift 公司供圖

航空航天應用中的商業協議為設計人員帶來了一定的挑戰，要求他們在標準和應用的特定需求方面尋找平衡。

在物理層中，用于千兆和萬兆以太網、USB、IEEE 1394 及其他協議的電纜便是實現這種平衡的一大示例。這些協議的標準詳細地規定了電纜的電氣和結構要求。設立這些標準的目標之一是為了充分地描述電纜的特征，以便您找到相應的電纜，安心地插入自己的應用。

這種方法非常適合商業應用。不過，航空航天應用還需要關注其他一些問題，因此設計人員必須對這種便捷的即插即用方法予以重新考慮。主要的驅動因素是盡可能縮減飛機的尺寸和重量。飛機營運和乘客服務中的數據量急劇增加，承載數據所需的導線數量也隨之增加。總的來說，商用電纜是縮減尺寸和重量的重點領域。同時，行業標準電纜不具備航空航天應用所需的機械與環境性能，尤其是不能滿足難以或無法安全逃生的密閉空間對于較低煙霧生成、毒性和可燃性的嚴苛要求。

Cat 電纜案例

以用于千兆以太網的 Cat 5e 電纜為例。其典型的商用結構包括 24 AWG 實心裸銅導線、聚乙烯絕緣層和 PVC 護套。ANSI/TIA 568-C.2 標準規定了它的衰減、插入損耗、回波損耗、串擾等電氣要求。我們在這里重點考慮插入損耗。該特性在很大程度上決定了容許電纜長度（假設滿足串擾目標）。

進一步考慮用于航空航天的 Cat 5e 電纜。距離每增加一步，都會導致電纜的衰減和插入損耗增加，最終減小其容許長度。TE 與航空航天設計人員密切合作，精心制定符合應用協議目標以及尺寸、重量和皮實性要求的布線方案。

絞合導線在空間有限的飛機上安裝和布線具有更大的靈活性。雖然 568-C.2 標準認為絞合導線可用于短接插線，但它規定干線必須采用實心導線，因為實心導線的插入損耗比較低。如果將實心導線換成絞合導線，那么插入損耗會增加 20%，導致最大電纜走線長度也減少 20%。

許多航空航天應用都指定使用鍍銀的銅合金導線，因為這樣的導線具有較高的抗拉強度。純銅換成銅合金，插入損耗將會再增加 10% 左右，具體取決于電纜設計。

尺寸較小的導線可以減輕重量，這也是 26 AWG 甚至 28 AWG 的發展趨勢日益明顯的原因所在。此外，使用薄壁、低介電常數的電介質和更加堅韌的護套材料也可以進一步降低尺寸和重量。

USB 案例

USB 2.0 和 3.0 應用與 Cat 5e 以太網應用的情況恰好相反。設計人員希望將 USB 2.0 的傳輸距離延長到標準的 5 米以上（USB 3.0 沒有規定最大電纜長度，但商用電纜的實際長度為 3 米）。由于 USB 支持電源和數據，因此設計人員需要同時考慮電源線的壓降和數據線的插入損耗。另一個問題是時延：USB 2.0 電纜的端到端時延為 26 納秒，每米時延為 5.2 納秒。

延長 USB 的數據傳輸距離涉及導線尺寸和絕緣類型（以及絕緣層是固體還是發泡材料）。雖然尺寸較大的導線可以降低插入損耗，但是傳輸速度對于滿足時延要求更為關鍵。高速絕緣有助于實現更長的傳輸距離，而不會增加時延。低密度聚四氟乙烯（PTFE）和發泡氟化乙烯丙烯（FEP）的傳輸速度比商用 USB 電纜使用的聚乙烯大約要快 13% - 25%。即便不考慮插入損耗，低密度 PTFE 或發泡 FEP 也可將傳輸距離延長至 6.3 米，同時仍可滿足時延要求。

IEEE 1394 案例

IEEE 1394 作為一種數據接口技術，已在航空航天市場占據一席之地。系統設計人員開始移除為終端設備或傳感器供電的組件。IEEE 1394 的四軸電纜結構僅提供兩個數據對，因此可以實現尺寸最小、重量最輕的電纜配置。根據導線尺寸的不同，最大電纜長度可達 50 英尺甚至 80 英尺以上。然后，通過適當尺寸的其他導線給設備供電，以滿足輸入電壓要求。

實現堅固耐用性

絕緣和護套的選擇也會影響電纜的堅固耐用性。標準電纜的制作可以使用一系列的聚合物，以滿足耐受化學和燃油、擴大溫度范圍、低釋氣、低毒、阻燃、柔韌等特定要求。而為了滿足航空航天應用嚴苛的煙霧、毒性、可燃性及其他環境要求，絕緣和護套的材料往往比商用電纜結構所用的材料更為昂貴。

現貨供應還是量身定制？

雖然 ANSI/TIA 568 和 USB 等標準有助于以統一的方式來部署應用，但是我們既可視其為強制性的要求，也可視其為非強制性的建議。對于大多數用戶來說，它們是強制性的要求。了解電纜符合所有 Cat 5e 技術規范，即可確保它在應用中能夠有效地發揮作用。然而，長遠來看，信道性能必須優于組件性能：重要的是交付的信號必須具有接收器所需的信號完整性。標準的存在是為了確保信號的交付。只要滿足總體的應用要求，航空航天設計人員就能夠接受性能規范的部分修改。

這樣的電纜可以現貨供應，也可以半定制。例如，TE 在打造符合特定用途的電纜方面有著十分豐富的經驗。這些經驗使得我們能夠平衡各個方面的因素，通過尺寸更小、重量更輕的電纜，既滿足高速傳輸的要求，同時承受各種應用風險。