Robuste VXI-Backplanes für Militär und Verteidigung

Abi Wylie

Aktualisiert:

Eine robuste VXI-Backplane (VME eXtensions for Instrumentation) wird typischerweise in militärischen und luftfahrttechnischen Computersystemen für automatisierte Test- und Messanwendungen eingesetzt.

Aufbauend auf der bewährten VMEbus-Architektur werden VXI-Backplanes eingesetzt, um den hohen Anforderungen einer Vielzahl von Anwendungsfällen gerecht zu werden, wie beispielsweise elektronische Kriegsführung, Avionik und Radarsysteme.

Der VXI-Standard

Der VXI-Standard wurde entwickelt, um die bestehende VMEbus-Computerarchitektur zu erweitern und sie speziell auf automatisierte Test- und Messumgebungen abzustimmen. Die in den VXI-Standard integrierten Verbesserungen berücksichtigen Faktoren wie elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), fortschrittliche Kühlung und zusätzliche Stromschienen, die alle die Robustheit und Vielseitigkeit der Plattform erhöhen.

Eine VXI-Backplane verfügt in der Regel über 6 oder 13 Steckplätze und kann Karten oder Module in vier definierten Größen – gekennzeichnet mit A bis D – aufnehmen, die alle eine Höhe von 6U haben. Der modulare Aufbau ermöglicht eine hohe Flexibilität und eignet sich für eine Vielzahl von Mess- und Regelungsanwendungen.

Karten der Größen C und D verfügen über eine größere Oberfläche, was eine verbesserte Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) und zusätzliche Schaltkreise ermöglicht. VXI-Karten der Größe C sind am weitesten verbreitet und bieten den optimalen Kompromiss zwischen Kompaktheit und Leistung.

VXI wurde als offener Standard konzipiert, sodass Module verschiedener Hersteller nahtlos mit jeder kompatiblen VXI-Backplane verbunden werden können. Diese Interoperabilität gewährleistet, dass Rüstungsunternehmen und militärische Organisationen erstklassige Komponenten von einer Vielzahl von Anbietern beziehen können.

Darüber hinaus bieten VXI-Systeme eine kostengünstige Lösung für den Ersatz veralteter militärischer Testsysteme und ermöglichen so eine Modernisierung ohne umfangreiche Umrüstungen. Zu den Modulen, die in VXI-Systeme integriert werden können, gehören:

  • Signalgeneratoren – Werden zur Simulation und Analyse elektronischer Signale verwendet.
  • Digitale Multimeter – Unverzichtbar für präzise elektrische Messungen in komplexen Systemen.
  • Analog-Digital-Wandler (ADCs) – Wandeln analoge Signale in digitale Daten um und ermöglichen so eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung.
  • HF-Synthesizer und Abwärtswandler – Schlüsselkomponenten bei der Prüfung von Radar- und militärischen Kommunikationssystemen.
  • Leistungsmesser – Überwachen und messen den Stromverbrauch und gewährleisten so Effizienz und Systemzustand.
  • Datenerfassungs- (DAQ) und E/A-Module – Erleichtern die Erfassung und Verarbeitung von Daten aus verschiedenen Quellen.

Die Modularität und Skalierbarkeit von VXI-Systemen machen sie unverzichtbar für Test- und Messanwendungen im Verteidigungsbereich, die Präzision, Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit erfordern.

Merkmale robuster VXI-Backplanes

VXI-Backplanes für Militär- und Luft- und Raumfahrtanwendungen werden unter Umständen umfangreichen technischen Anpassungen unterzogen, um sicherzustellen, dass sie rauen Betriebsbedingungen, starker Beanspruchung und langen Lebenszyklen standhalten.

Materialien und Beschichtungen

Eine robuste VXI-Backplane kann aus Materialien und mit Beschichtungen hergestellt werden, die korrosionsbeständig sind und den Verschleiß bei längerem Einsatz minimieren. Der Einsatz von Schutzbeschichtungen trägt dazu bei, empfindliche Elektronik vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen und so das Risiko eines Systemausfalls zu verringern.

Steckverbinder und Steckplätze sind verstärkt, um wiederholte Steck- und Entnahmevorgänge ohne Qualitätsverlust zu bewältigen – eine Eigenschaft, die für modulare Systeme, die häufige Neukonfigurationen oder Wartungsarbeiten erfordern, von entscheidender Bedeutung ist.

Wärmemanagement


Die Kühlung ist ein weiterer entscheidender Aspekt. Eine VXI-Backplane kann mit fortschrittlichen Wärmemanagementtechniken wie Wärmeleitung, Konvektion und Flüssigkeitskühlung ausgestattet sein, um Wärme effizient abzuführen. Dies verhindert eine Überhitzung von Hochleistungs-Messmodulen und gewährleistet eine stabile Leistung auch bei längerem Betrieb.

Ausfallsichere Mechanismen

Um die Zuverlässigkeit weiter zu erhöhen, verfügen robuste VXI-Backplanes häufig über redundante Stromschienen und ausfallsichere Mechanismen. Diese Konstruktionen gewährleisten einen unterbrechungsfreien Betrieb, selbst wenn ein Teil der Stromversorgung ausfällt, was für missionskritische Systeme von entscheidender Bedeutung ist.

Die Kombination aus robuster Bauweise und ausfallsicherem Design garantiert eine hohe mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF), während die modulare Architektur zu einer kurzen mittleren Reparaturzeit (MTTR) beiträgt, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Betriebseffizienz gesteigert werden.

Anwendungen von VXI-Backplanes

Robuste VXI-Backplanes sind aus einer Vielzahl von Verteidigungsanwendungen nicht mehr wegzudenken und unterstützen Systeme, die eine schnelle Datenerfassung, Signalverarbeitung und Echtzeitanalyse erfordern. Diese Anwendungen erstrecken sich über bodengestützte, marine und luftgestützte Plattformen und unterstreichen die Vielseitigkeit und entscheidende Bedeutung der VXI-Technologie.

Radar- und elektronische Kampfsysteme

VXI-Systeme ermöglichen die für Radartests und -kalibrierungen erforderliche Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung und Signalverarbeitung. In Anwendungen der elektronischen Kriegsführung beherbergen VXI-Backplanes Module, die feindliche Signale analysieren und neutralisieren und so einen technologischen Vorsprung im elektronischen Kampf bieten.

Avionik-Prüfung und -Simulation

Flugzeugsysteme erfordern strenge Tests, um die Einsatzbereitschaft sicherzustellen. Häufig bildet eine VXI-Backplane die Infrastruktur für Avionik-Prüfstände, die Flugbedingungen simulieren und die Leistung von Navigations-, Kommunikations- und Steuerungssystemen überprüfen.

Marine-Subsysteme

VXI wurde zum Aufbau einer eingebetteten Rechenplattform genutzt, die Signale und Informationen zwischen verschiedenen Kommunikationssubsystemen an Bord von U-Booten weiterleitet.

Die Möglichkeit, modernste softwaredefinierte Messtechnik zu integrieren, erweitert die Fähigkeiten von VXI-Systemen zusätzlich. Diese Anpassungsfähigkeit erleichtert die Erstellung umfassenderer und flexiblerer Testkonfigurationen und -programme mit hoher Robustheit und Wiederholbarkeit, was zu einem größeren Vertrauen in das fertige System führt.

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