Connecteurs de données haute vitesse

Garantir l’intégrité du signal pour transférer plus de données – rapidement et en toute fiabilité

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Avec l’essor des capteurs multisources, de l’internet des objets, de l’industrie 4.0 et des nouveaux écosystèmes interconnectés, de plus en plus de données doivent être transférées rapidement, de manière fiable et sécurisée.

 

Garantir l’intégrité des signaux en répondant aux exigences de fiabilité et de vitesse des données est essentiel pour les ingénieurs qui conçoivent et interconnectent des applications reposant sur des flux constants de données précises et à forte densité. En effet, à des débits élevés et sur de longues distances, des effets tels que le bruit, la distorsion, les pertes d’insertion/retour et les croisements peuvent dégrader les signaux électriques au point que des erreurs se produisent et qu’un dispositif ou un système tombe en panne.

Nos solutions de connecteurs de données haute vitesse

Les solutions de connecteurs électriques haut débit de Fischer Connectors sont conçues et testées pour les protocoles de transfert de données à haut débit, offrant un boîtier unique, étanche et renforcé, avec un choix de plusieurs systèmes de verrouillage :

Données et puissance optimisées
  • Miniaturisation à haute densité
  • Combinaisons uniques de signaux et de puissance
  • Conçu et testé pour les protocoles de transfert de données à grande vitesse
  • USB 3.2 Gen 2, Ethernet, audio/vidéo UHD
  • Jusqu’à AWG 18 et 10 ampères
  • Blindage CEM à 360° par conception

 

 

Robuste et étanche
  • Jusqu’à 10 000 cycles d’enfichage
  • Assemblage à l’aveugle avec un code clé robuste
  • Températures de fonctionnement de -55 °C à +135 °C
  • Etanchéité IP68 2m/24h en position connecté et déconnecté (plus profonde sur demande)
  • IP69 (protection contre les jets d’eau intenses)
  • Hermétique (étanche au gaz, étanche au vide)
  • Haute résistance aux chocs et aux vibrations
  • Haute résistance à la corrosion (jusqu’à 1 000 heures de brouillard salin)

Notre gamme produit

Idéalement adapté aux applications où le SWaP (taille, poids et puissance) est critique, Fischer MiniMax™ offre une combinaison unique de signal et de puissance, et peut combiner plusieurs protocoles en un seul connecteur. Hautement personnalisable, Fischer Core offre une variété extrêmement polyvalente de connecteurs push-pull de haute performance. Fischer UltiMate™ propose des connecteurs ultra robustes, compacts, légers et scellés, idéaux pour les applications extrêmes qui dépendent de la fiabilité des données et doivent être protégées de toutes sortes d’interférences environnementales.
Nombre de contacts 4 à 30 1 à 55 2 à 42
Terminaison de contact À souder | PCB À souder | À sertir | PCB À souder | À sertir | PCB
Système de verrouillage Push-pull | Quick-release | Vis Push-pull | Quick-release | Sans verrouillage Push-pull | Quick-release
Enfichage à l’aveugle

Cycles d’enfichage Jusqu’à 5,000 Jusqu’à 10,000 Jusqu’à 10,000
Transfert de données & puissance

Type de contact Basse tension Basse tension | Haute tension | Coaxial | Triaxial | Hybride Basse tension
Niveau d’étanchéité IP68 IP30 à IP69 | Hermétique IP68 à IP69 | Hermétique
Embase étanche en état déconnecté

Conformité au protocole de données USB 3.2 | Ethernet | Single Pair Ethernet | Audio/UHD Vidéo USB 2.0 | Ethernet | Single Pair Ethernet | Audio/UHD Vidéo USB 2.0 | Ethernet | Single Pair Ethernet
Tension d’essai DC (kV) Jusqu’à 2.4 Jusqu’à 50 Jusqu’à 3.7
Courant nominal (A) Jusqu’à 10 Jusqu’à 60 Jusqu’à 26
Matériel du boîtier Brass Laiton | Acier inoxydable 316 L | Aluminum | PEI (405) | PBT (4032) | ABS Aluminum | Laiton
AWG 18 jusqu’à 28 9 jusqu’à 32 9 jusqu’à 32
Extérieur câble Ø (mm) 3.0 jusqu’à 8.7 1.5 jusqu’à 22.7 1.9 jusqu’à 18.8
Taille de la fiche Ø (mm) 9.9 jusqu’à 14.9 9 jusqu’à 34 12 jusqu’à 29

En savoir plus sur les connecteurs de données haute vitesse

L’importance de la connectivité

L’émergence de la transmission de données à haut débit au cours des dernières décennies et la demande d’une plus grande bande passante dans les années à venir incitent les ingénieurs de chaque partie du système de connectivité, des développeurs de logiciels aux fournisseurs de connecteurs de câbles, à optimiser leurs produits tout en veillant à ce qu’ils répondent aux nouvelles exigences.

L’équilibre de la performance d’un câblage est définie par plusieurs paramètres. Les plus importants sont l’affaiblissement d’insertion, l’affaiblissement de réflexion (retour), la diaphonie proche (NEXT) et la diaphonie éloignée (FEXT).

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Également appelée atténuation, la perte d’insertion est la quantité d’énergie qu’un signal perd lorsqu’il voyage le long d’une liaison câblée. Cette atténuation est principalement due aux pertes diélectriques et ohmiques.

La perte d’insertion d’un câble dépend évidemment de la longueur du câble – plus le câble est long, plus la perte d’insertion est élevée. La perte d’insertion est également causée par tous les points de connexion le long d’une liaison par câble (c’est-à-dire à l’intérieur des connecteurs et des épissures).

 

Comme la perte d’insertion, la perte de retour est un autre paramètre important dans les systèmes en cuivre et en fibre. Plutôt que de mesurer la quantité de perte sur une liaison, l’affaiblissement de retour mesure la quantité de puissance injectée par la source par rapport à la quantité réfléchie vers la source. En résumé, l’affaiblissement de retour est la perte de puissance du signal due à la réflexion ou au retour du signal par une discontinuité dans une liaison à fibre optique ou une inadéquation d’impédance de la ligne de transmission. Cette discordance d’impédance peut se produire avec un dispositif inséré dans la ligne ou avec la charge de terminaison.

 

La perte par réflexion est le mécanisme le plus important de perte de signal dans le connecteur de données, tandis que l’atténuation (perte d’insertion) est le principal mécanisme de perte dans le câble lui-même. Pour garantir les meilleures performances d’une liaison, la perte de retour et la perte d’insertion doivent être optimisées et incluses dans les calculs du budget de la liaison.

Transmission de données à haute vitesse et intégrité du signal

La conception des interconnexions pour la transmission de données à haute vitesse doit garantir l’intégrité du signal et ainsi supprimer les interférences électromagnétiques et radioélectriques rayonnées externes (EMI/RFI).

 

Pour une transmission réussie des données entre l’émetteur d’un appareil et son récepteur à haute vitesse, les connecteurs et les câbles doivent faire l’objet d’une optimisation croisée. Les principaux paramètres influents à prendre en compte sont: la conception du connecteur, la longueur du câble, les performances du câble (perte) et les processus contrôlés et reproductibles d’assemblage et d’enrobage des câbles au-dessus de 1 Gbit/s.

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La série Fischer MiniMax™ à 9 contacts est un exemple de connecteur spécialement conçu pour réaliser un transfert de données à haute vitesse à l’aide d’un seul protocole (USB 3.2).

Dans leur démarche de conception et de caractérisation, les ingénieurs prêtent donc attention, entre autres, aux paramètres décisifs suivants:

  • Adaptation d’impédance (rapport V/I ou E/H): comme le concept de résistance à basse fréquence, le concept d’impédance à haute fréquence peut être considéré comme le rapport entre le champ électrique et le champ magnétique pour une onde électromagnétique transversale (TEM). Dans le cas d’une liaison de communication, l’impédance de la source, du câble-connecteur et du récepteur doit être la plus proche possible afin d’éviter toute perte de signal par réflexion.

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Connecteur à impédance optimisée. Pour optimiser l’adaptation d’impédance, on tiendra compte de facteurs tels que le diamètre du contact, la distance entre les contacts, le facteur de forme du contact et le type de matériaux de tous les composants. Les figures 1 et 2 montrent les différences entre un connecteur sans et avec une conception optimisée en matière d’adaptation d’impédance.
  • Retard de ligne: latence de la propagation du signal.
  • Perte d’insertion: perte de signal due à une perte diélectrique ou ohmique.
  • Perte de retour: perte de puissance du signal due à la réflexion ou au retour du signal par une discontinuité dans une liaison à fibre optique ou une ligne de transmission.
  • Diaphonie: dans certaines liaisons de communication, il existe des liaisons parallèles qui doivent fonctionner simultanément. Un problème se pose lorsque le champ électromagnétique d’une liaison se couple à un autre champ et provoque des interférences. Deux paramètres bien connus à cet égard sont la paradiaphonie (NEXT) et la télédiaphonie (FEXT).
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Prévention des diaphonies. Pour minimiser les diaphonies, l’emplacement des broches et l’attribution des signaux à la disposition des broches sont essentiels. Les figures 3 et 4 comparent deux diaphonies obtenues par des méthodes différentes d’attribution des signaux dans le même connecteur.
  • Blindage CEM: le blindage de compatibilité électromagnétique (CEM) est un moyen de protéger un signal sensible contre les signaux électromagnétiques externes et d’empêcher les interférences électromagnétiques (EMI) ou les interférences de radiofréquence (RFI) d’avoir un impact sur les systèmes électroniques sensibles et vice versa.

 

Pour assurer de bonnes performances de communication, tous les composants d’une liaison, notamment l’électronique et les câbles-connecteurs, doivent être conformes aux normes applicables, et une procédure de conformité au niveau des composants est fortement recommandée.

 

Notez que dans de nombreux cas, l’application s’écarte de la configuration standard. Dans ces cas-là, vous devez étudier la couche physique complète d’une liaison dans son ensemble: c’est ce que nous appelons les tests au niveau du système. Cela inclut la réalisation de simulations SerDes (sérialiseur / désérialiseur) et le tracé de diagrammes en œil et de courbes de synchronisation BER (taux d’erreur binaire) pour analyser le bilan de gigue.

Protocoles de données

Les protocoles de données fournissent les valeurs normatives des paramètres de transmission des données (perte d’insertion, perte de retour, diaphonie, bruit) afin de garantir la compatibilité des différents composants d’un système, émetteur, récepteur, câble, connecteur, pour qu’ils puissent bien fonctionner ensemble.

 

Parmi les protocoles typiques, citons Ethernet, USB, SDI, DP et Audio/UHD Video. Le protocole détermine le nombre de contacts pour chaque connecteur, par exemple, 4 contacts pour l’USB 2.0, 9 pour l’USB 3.0, 8 pour l’Ethernet Cat 5e (1 Gbit/s) et 19 Audio/UHD Video. Des règles de conception spécifiques relatives à la configuration des broches du connecteur ainsi que des matériaux spéciaux sont nécessaires pour la fabrication du connecteur et du câble afin de réduire les interférences.

Nos solutions de connectivité hautes performances sont compatibles avec la plupart des protocoles de données: USB 2.0, USB 3.2 Gen 1 et Gen 2 jusqu’à 10 Gbit/s, Ethernet jusqu’à 10 Gbit/s, et Audio/UHD Video. Nous proposons également des solutions Single Pair Ethernet qui peuvent transmettre des données à des vitesses allant jusqu’à 1 Gbit/s avec ou sans alimentation par ligne de données (PoDL), par exemple pour les applications industrielles robustes et les drones (UAV) de défense et de sécurité.

 

La conception du connecteur et du câble est optimisée en fonction de chaque protocole de données utilisé ou d’une combinaison de protocoles lorsque votre appareil nécessite une transmission de données multi-protocoles à haute vitesse.

Une fois la conception optimisée pour un protocole défini, un prototype physique d’assemblage connecteur-câble doit être testé pour valider la caractérisation complète à l’aide d’un analyseur de réseau vectoriel. Les paramètres S de l’assemblage de câbles sont mesurés et comparés aux valeurs cibles définies dans la spécification du protocole. Si l’un des paramètres n’est pas conforme, une boucle d’itération sera effectuée sur la conception jusqu’à ce que l’assemblage de câbles remplisse toutes les exigences du protocole; à ce moment-là, le produit peut être déclaré « compatible avec le protocole ».

 

Il peut être impossible de mettre en place un système complexe avec un seul protocole. Dans ce cas, la solution est d’utiliser un adaptateur de protocole ou un émetteur-récepteur qui peut transformer un protocole défini en un autre sans dégrader le signal.

Single Pair Ethernet (SPE) décrit la transmission d’Ethernet sur une seule paire de fils de cuivre torsadés. Outre la transmission de données via Ethernet, SPE permet également une alimentation simultanée des terminaux via la technologie PoDL (Power over Data Line). Sans la technologie SPE, deux paires pour Fast Ethernet (100 Mo) et quatre paires pour Gigabit Ethernet sont nécessaires pour atteindre ce résultat. Outre les économies d’espace et de poids réalisées grâce à la réduction du nombre de fils, SPE transmet des données jusqu’à 10 Gbit/s. Associée à des connecteurs miniaturisés, SPE est une technologie de réseau au potentiel révolutionnaire dans l’Internet des objets (IoT), l’IoT industriel (IIoT) et les systèmes de l’Industrie 4.0, permettant aux ingénieurs de concevoir des solutions d’interconnexion haute densité et haute vitesse, faciles à intégrer et à installer.

Sécurité des données

Les problèmes de fiabilité des données ne sont pas tous liés à l’environnement physique. Pour protéger les connecteurs et les câbles contre les risques environnementaux, il faut également les protéger contre les interférences électromagnétiques (EMI) et les interférences de fréquence radio (RFI). Ces interférences peuvent affecter de nombreux appareils électroniques sensibles et causer bon nombre de problèmes: d’un simple sifflement sur une ligne de communication à l’interruption totale d’un signal essentiel à la sécurité. Le blindage empêche les signaux d’être perturbés par des signaux électromagnétiques externes et empêche les signaux générés d’interférer avec les composants, fils, câbles et capteurs environnants.

 

La compatibilité électromagnétique (CEM) implique qu’un circuit a été conçu avec un blindage qui empêche de telles perturbations. Le blindage CEM désigne toute méthode utilisée pour protéger un signal sensible contre les signaux électromagnétiques externes, ou pour empêcher un signal plus fort de s’échapper et d’interférer avec les composants électroniques environnants. Pour ce faire, on utilise un écran métallique qui absorbe les interférences électromagnétiques transmises par l’air, comme dans une cage de Faraday.

 

Les connecteurs blindés CEM 360° jouent donc un rôle majeur pour garantir l’intégrité des signaux et la transmission sécurisée, fiable et précise des données dans les appareils, équipements et systèmes électroniques utilisés dans des secteurs tels que l’électronique médicale, de défense et aérospatiale, les systèmes de transport en commun, les tests et mesures industriels et les systèmes de navigation et de commande de véhicules.

 

Les options de blindage de câble sont de trois types: tresse, tresse spiralée et feuille. Le blindage consiste en une barrière conductrice entourant les fils isolés à l’intérieur du câble. Il a pour but d’empêcher le bruit émis par d’autres câbles ou appareils électroniques proches et même celui émis par des fils adjacents à l’intérieur d’un câble, comme les diaphonies, de perturber ou d’interrompre les signaux à l’intérieur du câble. Il empêche également les interférences électromagnétiques de se diffuser hors du câble, empêchant ainsi les câbles réseau d’émettre des signaux détectables et discernables.

La sécurité des données dépend aussi fortement de l’encodage et du cryptage des données. Les données sont codées dans le système par l’émetteur du signal et doivent être « comprises » (ou décodées) correctement par le récepteur pour que la transmission des données se fasse correctement. Le cryptage des données garantit que les récepteurs concernés sont autorisés à accéder à ces informations.

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Le CERN utilise la série Fischer Core Brass, blindée à 360° contre les perturbations électromagnétiques, pour répondre aux besoins essentiels en connectivité des outils de mesure, des pompes et des chambres à vide pour les appareils de surveillance et de sécurité. Cette série est parfaite pour éviter les interférences électromagnétiques ou résister à des variations de température extrêmes.

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