CA2620025A1 - Reseau de bus de communication optique pour equipements d'avionique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système avionique pour aéronef comportant au moins deux équipements (10a, 10b) aptes à échanger des informations au moyen de au moins un bus électrique de communication bidirectionnel simultané dans lequel les informations sont aptes à être échangées entre les équipements (10a, 10b) au moyen d'un bus optique (20) apte à être raccordé sur des interfaces électriques (11a, 11b) desdits équipements. Le bus optique (20) du système avionique comporte au moins un câble optique (21) comportant au moins une fibre optique (22), et, à chaque extrémité, un connecteur (30) incorporant des moyens (41, 42, 45, 46) pour convertir des signaux électriques en signaux optiques et des moyens pour convertir des signaux optiques en signaux électriques. Le bus optique (20) se raccorde sur les prises électriques des équipements existants.
Description
2 PCT/FR2006/050825 RESEAU DE BUS DE COMMUNICATION OPTIQUE
POUR EQUIPEMENTS D'AVIONIQUE
La présente invention concerne des moyens pour relier au moyen d'un réseau de bus de communication optiques des équipements d'avionique à bord d'un aéronef lorsque ces équipements ont été conçus pour des communications par un réseau de bus électriques, et ceci sans qu'il soit nécessaire de modifier lesdits équipements d'avionique.
Les avions civils actuels font largement appel aux technologies numériques. Des équipements divers comportant une interface de communication électronique, tels des calculateurs ou d'autres équipements équipés de microprocesseurs, de microcontrôleurs ou d'interfaces numériques, assurent les fonctions de commande, de contrôle et de surveillance à bord de l'aéronef et échangent des informations sur des bus numériques.
Les bus les plus utilisés sont les bus électriques utilisant des câbles avec une âme en métal conducteur, en général à base de cuivre ou d'aluminium. Les données numériques sont alors transmises sous la forme de variations de tension électrique. La technologie des bus électriques, en particulier les bus série ou les informations codées sont émises successivement sur le même support physique, est justifiée en particulier par la fiabilité des moyens de connexion qui sont, à bord des avions, soumis à des environnements opérationnels sévères. Cependant ces bus électriques ont le défaut d'être relativement lourds et d'être sensibles aux perturbations électromagnétiques.
Le besoin, notamment pour des raisons opérationnelles d'interchangeabilité, d'une forte stabilité de la définition des équipements mis en oeuvre à bord des avions, en particulier au niveau de leurs interfaces physiques et fonctionnelles, conduit les fabricants d'aéronefs à normaliser les interfaces mécaniques et électriques de ces équipements.
Le monde aéronautique connaît bien par exemple la norme ARINC 429 qui définit en détail les interfaces et les protocoles de communication entre les équipements à bord des avions au moyen des bus mono directionnels qui répondent à cette norme.
Plus récemment la simplification des bus physiques a été rendue possible par l'augmentation des débits que ces bus sont capables aujourd'hui de supporter avec les conditions de fiabilité nécessaires aux applications aéronautiques.
Ainsi plusieurs bus mono-directionnels de débits relativement modestes utilisés dans les systèmes conformes à la norme ARINC 429 peuvent être remplacés par un bus bidirectionnel à grand débit, de cent Méga Bits par seconde par exemple.
Ces bus bidirectionnel à grand débit sont associés à de nouvelles normes et bien sûr à
de nouvelles interfaces de communication pour les équipements d'avionique.
Ces nouvelles interfaces sont toujours actuellement associées à des bus de communication électriques pour les raisons de fiabilité opérationnelle déjà
citées.
Sur la figure 1 est présenté une architecture pour un ensemble d'équipements électroniques embarqués reliés par un bus électrique à haut débit.
Sur cet exemple, des calculateurs la, lb, lc sont reliés, par des bus de communication électriques 4a, 4b, 4c respectivement, à un commutateur 2 qui est un équipement capable de faire transiter les signaux d'un bus vers un autre en fonction des signaux d'adressage qui arrivent sur le bus lui-même. D'autres équipements 3a, 3b, par exemples des capteurs ou des actionneurs, sont reliés directement aux calculateurs respectivement la, lb aux moyens de bus de communication électriques 5a, 5b respectivement.
Les bus de communication électriques bidirectionnels simultanés, dit Full Duplex, sont en général constitués de deux paires de conducteurs électriques, ou câble dit quadraxial, chaque paire étant dédiée à un sens de communication. En général chaque paire est torsadée, et le câble ainsi constitué comporte un blindage destiné à protéger les câbles des agressions électromagnétiques venant de l'extérieur comme à protéger l'environnement extérieur des rayonnements électromagnétiques qui pourraient être émis par le câble. Ces câbles ont fréquemment des masses linéiques de l'ordre de 40 à 50 g/m. Le câble est équipé
à chacune de ses extrémités de connecteurs comportant quatre contacts électriques, mâle ou femelle suivant le besoin, avec une reprise du blindage sur la
POUR EQUIPEMENTS D'AVIONIQUE
La présente invention concerne des moyens pour relier au moyen d'un réseau de bus de communication optiques des équipements d'avionique à bord d'un aéronef lorsque ces équipements ont été conçus pour des communications par un réseau de bus électriques, et ceci sans qu'il soit nécessaire de modifier lesdits équipements d'avionique.
Les avions civils actuels font largement appel aux technologies numériques. Des équipements divers comportant une interface de communication électronique, tels des calculateurs ou d'autres équipements équipés de microprocesseurs, de microcontrôleurs ou d'interfaces numériques, assurent les fonctions de commande, de contrôle et de surveillance à bord de l'aéronef et échangent des informations sur des bus numériques.
Les bus les plus utilisés sont les bus électriques utilisant des câbles avec une âme en métal conducteur, en général à base de cuivre ou d'aluminium. Les données numériques sont alors transmises sous la forme de variations de tension électrique. La technologie des bus électriques, en particulier les bus série ou les informations codées sont émises successivement sur le même support physique, est justifiée en particulier par la fiabilité des moyens de connexion qui sont, à bord des avions, soumis à des environnements opérationnels sévères. Cependant ces bus électriques ont le défaut d'être relativement lourds et d'être sensibles aux perturbations électromagnétiques.
Le besoin, notamment pour des raisons opérationnelles d'interchangeabilité, d'une forte stabilité de la définition des équipements mis en oeuvre à bord des avions, en particulier au niveau de leurs interfaces physiques et fonctionnelles, conduit les fabricants d'aéronefs à normaliser les interfaces mécaniques et électriques de ces équipements.
Le monde aéronautique connaît bien par exemple la norme ARINC 429 qui définit en détail les interfaces et les protocoles de communication entre les équipements à bord des avions au moyen des bus mono directionnels qui répondent à cette norme.
Plus récemment la simplification des bus physiques a été rendue possible par l'augmentation des débits que ces bus sont capables aujourd'hui de supporter avec les conditions de fiabilité nécessaires aux applications aéronautiques.
Ainsi plusieurs bus mono-directionnels de débits relativement modestes utilisés dans les systèmes conformes à la norme ARINC 429 peuvent être remplacés par un bus bidirectionnel à grand débit, de cent Méga Bits par seconde par exemple.
Ces bus bidirectionnel à grand débit sont associés à de nouvelles normes et bien sûr à
de nouvelles interfaces de communication pour les équipements d'avionique.
Ces nouvelles interfaces sont toujours actuellement associées à des bus de communication électriques pour les raisons de fiabilité opérationnelle déjà
citées.
Sur la figure 1 est présenté une architecture pour un ensemble d'équipements électroniques embarqués reliés par un bus électrique à haut débit.
Sur cet exemple, des calculateurs la, lb, lc sont reliés, par des bus de communication électriques 4a, 4b, 4c respectivement, à un commutateur 2 qui est un équipement capable de faire transiter les signaux d'un bus vers un autre en fonction des signaux d'adressage qui arrivent sur le bus lui-même. D'autres équipements 3a, 3b, par exemples des capteurs ou des actionneurs, sont reliés directement aux calculateurs respectivement la, lb aux moyens de bus de communication électriques 5a, 5b respectivement.
Les bus de communication électriques bidirectionnels simultanés, dit Full Duplex, sont en général constitués de deux paires de conducteurs électriques, ou câble dit quadraxial, chaque paire étant dédiée à un sens de communication. En général chaque paire est torsadée, et le câble ainsi constitué comporte un blindage destiné à protéger les câbles des agressions électromagnétiques venant de l'extérieur comme à protéger l'environnement extérieur des rayonnements électromagnétiques qui pourraient être émis par le câble. Ces câbles ont fréquemment des masses linéiques de l'ordre de 40 à 50 g/m. Le câble est équipé
à chacune de ses extrémités de connecteurs comportant quatre contacts électriques, mâle ou femelle suivant le besoin, avec une reprise du blindage sur la
3 structure métallique du connecteur. La norme ARINC 600 (voir le supplément 14 annexe 20 de l'édition provisoire du 15 juillet 2003) décrit les caractéristiques électriques et mécaniques d'un tel connecteur de type quadraxial. Sur ces connecteurs à 4 contacts électriques, les deux contacts dédiés à l'émission sont généralement repérés Tx+ et Tx- et les deux contacts dédiés à la réception sont généralement repérés Rx+ et Rx-. Les signes + et - rappellent que le bus est polarisé et que cette polarité doit être respectée lors du montage des connecteurs sur le câble électrique du bus.
Il est également possible de convertir les informations à transmettre en signaux optiques qui peuvent se propager dans des fibres optiques. Les bus de communication optique, qui présentent des avantages en termes de masse linéique, de débit d'information et d'insensibilité aux rayonnements électromagnétiques, ne sont pas encore largement utilisés dans le domaine des avions de transport civil en raison des problèmes de connexion des liaisons optiques et du fait de la technologie des équipements actuels qui est aujourd'hui majoritairement adaptée pour fonctionner avec des bus de communication électriques.
La présente invention se propose de faire bénéficier les aéronefs dont les équipements sont conçus pour fonctionner avec des bus de communication électriques de la possibilité de communiquer par des bus de communication optiques et donc de bénéficier de cette technologie en particulier en termes de masse et d'insensibilité aux perturbations électromagnétiques, deux problèmes particulièrement critiques pour les aéronefs, sans remettre en cause la définition existante des équipements raccordés à ces bus et qui répondent, et doivent répondre encore pendant plusieurs années, à des normes qui correspondent à
des bus de communication électriques.
Pour cela dans un système avionique pour aéronef selon l'invention comportant deux ou plusieurs équipements conçus pour échanger des informations au moyen d'un ou de plusieurs bus électriques de communication bidirectionnel simultané au moins un des bus électriques est remplacé par au moins un bus optique dont les connecteurs d'extrémité sont aptes à être raccordé
sur des interfaces électriques desdits équipements.
Il est également possible de convertir les informations à transmettre en signaux optiques qui peuvent se propager dans des fibres optiques. Les bus de communication optique, qui présentent des avantages en termes de masse linéique, de débit d'information et d'insensibilité aux rayonnements électromagnétiques, ne sont pas encore largement utilisés dans le domaine des avions de transport civil en raison des problèmes de connexion des liaisons optiques et du fait de la technologie des équipements actuels qui est aujourd'hui majoritairement adaptée pour fonctionner avec des bus de communication électriques.
La présente invention se propose de faire bénéficier les aéronefs dont les équipements sont conçus pour fonctionner avec des bus de communication électriques de la possibilité de communiquer par des bus de communication optiques et donc de bénéficier de cette technologie en particulier en termes de masse et d'insensibilité aux perturbations électromagnétiques, deux problèmes particulièrement critiques pour les aéronefs, sans remettre en cause la définition existante des équipements raccordés à ces bus et qui répondent, et doivent répondre encore pendant plusieurs années, à des normes qui correspondent à
des bus de communication électriques.
Pour cela dans un système avionique pour aéronef selon l'invention comportant deux ou plusieurs équipements conçus pour échanger des informations au moyen d'un ou de plusieurs bus électriques de communication bidirectionnel simultané au moins un des bus électriques est remplacé par au moins un bus optique dont les connecteurs d'extrémité sont aptes à être raccordé
sur des interfaces électriques desdits équipements.
4 Dans un mode préféré de réalisation du système avionique le bus optique comporte au moins un câble optique avec au moins une fibre optique et à chaque extrémité, un connecteur incorporant des moyens de conversion des signaux électriques en signaux optiques et des moyens de conversion des signaux optiques en signaux électriques.
Le connecteur du câble optique comporte à son extrémité destinée à être raccordé à un équipement une interface électrique et mécanique identique à
celles de bus électriques du type quadraxial comportant deux contacts électriques d'émission et deux contacts électriques de réception des signaux électriques.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens électro-optiques de conversion des signaux incorporés dans le connecteur sont alimentés par au moins un fil conducteur pouvant être raccordé à une source d'énergie extérieure au connecteur. La mise à la masse électrique des moyens de conversions électro-optiques peut être réalisée par un second fil conducteur relié à la masse de l'aéronef ou de préférence par la structure du boitier du connecteur.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens électro-optiques de conversion des signaux incorporés dans le connecteur sont alimentés par une tension appliquée sur un des contacts électriques, soit d'émission soit de réception, du connecteur. Préférentiellement dans ce cas, les équipements d'avioniques délivrent au niveau de la prise de bus de l'équipement, sur le contact retenu, soit d'émission soit de réception, la tension nécessaire à
l'alimentation des moyens électro-optiques, les autres contacts étant protégés contre les effets de cette tension dans le cas ou un bus de communication électrique serait raccordé
et conduirait à appliquer ladite tension d'alimentation sur le contact en vis à vis du contact servant à l'alimentation. Par ces précautions le système avionique peut utiliser indifféremment un bus électrique de communication ou un bus optique de communication sur une liaison entre deux équipements.
L'invention concerne aussi un bus bidirectionnel simultané pour la communication de données sous forme numérique entre équipements d'avionique d'un aéronef comportant un câble optique incorporant au moins une fibre optique avec à la première extrémité dudit câble optique un premier connecteur comportant des moyens de maintien du câble optique et de positionnement de la fibre optique, des moyens électro-optiques de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde A 1, des moyens électro-optiques de conversion de signaux optiques de longueur d'onde A 2 en signaux électriques, des contacts électriques géométriquement et électriquement conformes à ceux d'un bus électrique de type quadraxial et avec à la seconde extrémité dudit câble optique un second connecteur comportant des moyens de maintien du câble optique similaires dans leurs fonctions à ceux du premier connecteur, des moyens électro-optiques de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde A 2, des moyens électro-optiques de conversion de signaux optiques de longueur d'onde A 1 en signaux électriques, et des contacts électriques géométriquement et électriquement conformes à ceux d'un bus électrique de type quadraxial mais pouvant être différents de ceux du premier connecteur.
Pour la mise en oeuvre du mode de réalisation dans lequel les moyens de conversions électro-optiques du connecteur sont alimentés par un ou des contacts du connecteur électrique du bus optique, l'invention concerne aussi un équipement d'avionique comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial tel qu'une tension d'alimentation pour les moyens de conversions électro-optiques est superposée au signal numérique sur au moins un des deux contacts électriques de la prise dédiés à l'émission de signaux sur le bus électrique de communication et comportant en outre des moyens pour qu'un signal numérique, aboutissant sur les contacts électriques dédiés à la réception, soit reçus correctement par l'équipement que ce signal soit ou non superposé à une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens de conversions électro-optiques.
De façon similaire, l'invention concerne un équipement d'avionique comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial tel qu'une tension d'alimentation pour les moyens de conversions électro-optiques est générée sur au moins un des deux contacts électriques de la prise dédiés à réception de signaux et comportant des moyens pour qu'un signal numérique, émis sur les contacts électriques de la prise dédiés à la transmission, soit correctement transmis par l'équipement que ces contacts ou l'un de ces contacts électriques de transmission soient ou non soumis à une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens de conversions électro-optiques.
Une description de modes de réalisation préférée de l'invention est décrite en référence aux figures :
- figure 1 : état de l'art, déjà cité, d'un réseau de bus de communication électrique ;
- figure 2 : exemple d'architecture de réseau de bus de communication suivant l'invention ;
- figure 3: détails d'installation d'un équipement d'avionique et de ses moyens de raccordements électriques ; le détail (a) est une vue en bout du connecteur, côté contacts électriques ;
- figure 4 : détails d'un connecteur électrique (coupe partielle) pour bus optique suivant l'invention ;
- figure 5: bus optique (coupes partielles) avec connexion électrique de type quadraxial Le système avionique suivant l'invention comporte un ensemble d'équipements, au moins deux, 10a, 10b, à bord d'un aéronef et qui échangent des informations par un réseau de bus de communication en utilisant au moins un bus numérique optique 20.
Ces équipements 10a, 10b, peuvent être de toutes natures mais sont aptes à émettre et ou à recevoir des informations numériques, par exemple des calculateurs effectuant des opérations plus ou moins complexes relatives par exemple au pilotage, à la conduite de la mission ou à la surveillance de l'aéronef et de ses systèmes, des capteurs ou des concentrateurs de mesures de capteurs, des actionneurs, des équipements spécifiques au réseau de bus de communication comme des commutateurs électroniques ou des routeurs électroniques.
Tous les équipements 10a, 10b considérés disposent d'au moins une interface de raccordement de bus 11 a, llb comportant au moins une prise électrique de type quadaxial, pour être raccordée à au moins un bus de communication électrique bidirectionnel pour assurer les échanges d'informations avec un ou plusieurs autres équipements.
Dans la présente architecture de système avionique, en dépit des interfaces 11 a, 11 b qui sont définies pour que ces équipements 10a, 10b, soient reliés par des bus de communication électriques, au moins une liaison pour échanger des informations entre les équipements 10a, 10b, est réalisée à
l'aide un bus de communication optique 20 comportant un câble optique 21 muni à ses extrémités de connecteurs 30a, 30b, dont les terminaisons comportent des prises de connexion électriques compatibles avec les prises électriques pour câble quadraxial des équipements 10a, 10b.
La prise de connexion électrique du connecteur 30 comporte deux contacts 32a et 32b dédiés à l'émission d'informations depuis l'équipement d'avionique et deux contacts 33a, 33b dédiés à la réception d'informations par l'équipement d'avionique. Afin d'assurer la conversion des signaux électriques en signaux optiques pour la paire de contacts 32a, 32b destinée à être raccordée aux contacts émetteurs de la prise du calculateur 10 et la conversion des signaux optiques en signaux électriques pour la paire de contacts 33a, 33b destinée à
être raccordée aux contacts récepteurs de la prise du calculateur 10, chaque connecteur 30 monté à une extrémité du bus de communication optique 20 comportent des composants électro-optiques configurés pour assurer ces conversions, soit électrique en optique 45, soit optique en électrique 46. De tels composants électro-optiques sont déjà connus pour la réalisation de systèmes de transmissions de données au moyen de fibres optiques. Installés dans les équipements électroniques, le raccordement des fibres optiques se fait, dans ce cas, sur l'équipement au moyen d'un connecteur optique. Il existe également des composants électro-optiques qui intègrent les deux fonctions de conversion, électrique vers optique et optique vers électrique, ce qui s'avère utile dans les applications disposant de peu de place et lorsque les deux sens de communication sont supportés par une même fibre optique.
Le connecteur 30 comporte fonctionnellement trois zones - une première zone d'extrémité 31 destinée à coopérer avec l'équipement électronique 10 au moyen d'un accouplement électrique géométriquement et électriquement identique aux connecteurs de type bus quadraxial et conforme à la définition requise pour l'équipement d'avionique 10 considéré ;
- une zone intermédiaire 40 comportant les moyens électro-optiques de conversion des signaux électriques issus de l'équipement 10 en signaux optiques 45 pour l'émission sur le bus de communication optique 20 et de conversion des signaux optiques en signaux électriques 46 pour la réception depuis le bus de communication optique 20 à destination de l'équipement 10, ainsi que des circuits électroniques respectivement 41 et 42 associés aux composants électro-optiques 45 et 46 pour en assurer le fonctionnement ;
- une seconde zone d'extrémité 50 à l'opposée de la première zone 31 sur le connecteur 30 apte à se raccorder au câble optique 21 c'est à
dire à assurer la liaison mécanique entre le connecteur 30 et le câble optique 21 et à garantir le positionnement de la ou des fibres optiques 22 qui transmettent le signal optique.
La première zone d'extrémité 31 du connecteur 30 doit être conforme à la définition des interfaces électriques attendues par l'équipement d'avionique considéré et garantir, notamment par sa géométrie, le montage sur le réceptacle 13 généralement fixé à l'arrière du berceau, le rack, 12 qui doit recevoir l'équipement d'avionique 10, ou le montage directement sur l'interface 11 de l'équipement d'avionique si celui-ci a prévu un tel montage direct.
La zone intermédiaire 40 du connecteur 10 contient la partie électro-optique du connecteur 30. De préférence on utilise des composants électro-optiques les plus miniaturisés possible compatibles avec la taille des boitiers existants de connecteurs pour câble électrique quadraxial, mais, si les contraintes liées à
l'intégration des composants électronique et électro-optiques le nécessitent, il convient de modifier la géométrie de cette zone 40 comparativement à celle d'un connecteur de type quadraxial conventionnel, par exemple en l'allongeant, en veillant que cela ne conduise pas à l'impossibilité de monter le connecteur 30 sur le réceptacle 13 de la partie arrière du rack 12 support de l'équipement 10 ou sur l'équipement lui-même.
Le convertisseur électro-optique comporte :
- au moins un circuit électronique 41, 42 - des raccordements électriques 43, 44 des contacts électriques 32a, 32b, 33a, 33b du connecteur au dit au moins un circuit électronique 41,42;
- au moins un composant de conversion 45 d'un signal électrique en signal optique (par exemple diode électroluminescente, diode laser ...) raccordé électriquement aux composants d'émission 41 du au moins un circuit électronique 41, 42 ;
- au moins un composant de conversion 46 d'un signal optique en signal électrique (par exemple phototransistor ...) raccordé
électriquement aux composants de réception 42 du au moins un circuit électronique 41, 42.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, des moyens de traitement des signaux électriques, par exemple des amplificateurs ou des circuits de mise en forme des signaux, sont montés dans le connecteur 30, par exemple pour améliorer la qualité du signal transmis. Ces moyens peuvent être séparés du circuit électronique 41, 42 ou incorporés sur celui -ci.
Le bus de communication optique 20 devant être bidirectionnel et simultané, les signaux en émission et en réception sont avantageusement transmis sur la ou les mêmes fibres optiques 22 du câble optique 21, alors qu'ils transitent sur des paires de conducteurs électriques distincts dans le cas d'un bus électrique quadraxial conventionnel. Afin de séparer les signaux optiques en émission des signaux optiques en réception, ceux-ci seront transmis de préférence en utilisant des signaux optiques de longueurs d'ondes différentes, et A 2, pour chacun des sens de communication, ce qui est obtenu au moyen de composants émetteurs 45 et récepteurs 46 des signaux optiques adaptés aux longueurs d'ondes choisies et ou au moyen de filtres, non représenté sur les figures, sélectifs des longueurs d'ondes choisies et associés aux composants émetteurs 45 et récepteurs 46. Par exemple, avec les composants électro-optiques et les fibres optiques connus dans le domaine des communications optiques, les signaux sont transmis avec des longueurs d'onde centrées sur nanomètres dans une direction le long de la fibre optique et avec des longueurs d'onde centrées sur 850 nanomètres dans l'autre direction pour obtenir une bonne séparation des signaux transmis dans chaque sens.
On notera que si A 1 est la longueur d'onde correspondant aux signaux émis à une extrémité, par exemple celle correspondant au connecteur 30a, du bus optique 20, c'est à dire la longueur à laquelle le composant optique 45a est adapté
pour émettre le signal optique injecté dans la fibre optique 22, c'est à cette même longueur d'onde A 1 que doit être adapté le composant optique 46b recevant le signal optique à l'autre extrémité du bus optique 20, correspondant au connecteur 30b dans cet exemple. A cette même autre extrémité du bus optique le composant optique 45b associé au connecteur 30b doit être adapté pour émettre le signal optique à la longueur d'onde A 2 qui est aussi la longueur d'onde à laquelle le composant optique de réception 46a associés au connecteur 30a à la première extrémité du bus optique 20 doit être adapté. Ainsi pour chaque bus optique 20 du réseau, c'est à dire un élément comportant un câble optique 21 entre 2 connecteurs 30a, 30b ayant des extrémités avec des contacts électriques de type quadraxial, les connecteurs 30a et 30b situés à chaque extrémité du bus optique sont différents dans la mesure où les longueurs d'ondes d'émission et de réception sont inversées entre les deux connecteurs. Les caractéristiques des composants électro-optiques 45 et 46 assurant les fonctions d'émission et de réception sont donc adaptées pour tenir compte de cette inversion. Si l'on ne considère pas l'aspect géométrique des extrémités 31 comportant les connexions électriques, qui toutefois doivent respecter les conditions de polarité de la prise quadraxiale, sur les connecteurs 30a, 30b montés aux deux extrémités du bus de communication optique 20, qui peuvent être identiques ou différentes suivant la destination du bus, les connecteurs 30a et 30b doivent être complémentaires en raison des caractéristiques optiques différentes pour les deux sens de communication des signaux transmis.
En pratique, pour répondre à la nécessité de réaliser des bus de communication optique 20 équipés à chacune de leurs deux extrémités indifféremment d'un connecteur mâle ou d'un connecteur femelle, il est nécessaire de disposer d'au moins quatre modèles de connecteurs pour remplacer les bus de communication électriques de type quadraxial par des bus de communication optiques suivant l'invention, soit :
- Modèle MA : connecteur mâle émettant les signaux à la longueur d'onde A 1 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 2;
- Modèle FA : connecteur femelle émettant les signaux à la longueur d'onde A 1 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 2;
- Modèle MB : connecteur mâle émettant les signaux à la longueur d'onde A 2 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 1;
- Modèle FB : connecteur femelle émettant les signaux à la longueur d'onde A 2 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 1;
Les bus de communication optiques 20 suivant l'invention seront ainsi réalisés avec des combinaisons de connecteurs 30a, 30b à leurs extrémités mâle-mâle ou mâle- femelle ou femelle- femelle en respectant une combinaison de modèles de connecteurs de type xA- yB dans laquelle x et y seront M ou F en fonction des besoins du réseau de bus de communication auquel sont destinés les bus.
Pour limiter le risque de monter des connecteurs 30a et 30b identiques dans leur fonctionnement optique aux extrémités d'un même bus de communication optique 20, par mesure de sécurité et aux fins de contrôle qualité, les connecteurs 30a, 30b des deux types au regard de leur fonctionnement optique sont différenciés par exemple au moyen de formes différentes d'une partie du connecteur 30 dont la forme ne risque pas de gêner le montage des connecteurs sur les réceptacles 13 de destination et ou de code de couleur et ou de marquages 47a, 47bsur le corps des connecteurs 30a, 30b. Malgré cette dissymétrie dans le fonctionnement optique interne au bus de communication optique 20, le bus 20 n'a pas de sens privilégié sur le plan fonctionnel et il fonctionne également qu'il soit raccordé dans un sens ou dans l'autre entre les deux équipements 10a, 10b entre lesquels il assure la transmission de données, si les interfaces électriques sont compatibles et si aucun moyen mécanique ne limite le sens du montage du bus de communication optique 20.
Un autre aspect du bus de communication optique 20 est relatif à
l'alimentation électrique des composants de l'électronique incorporée dans les connecteurs 30. Les composants utilisés actuellement pour réaliser les conversions de signaux électriques en signaux optiques ou inversement nécessitent en général une alimentation en courant continu de faible tension (quelques volts). Il est donc nécessaire d'amener une telle alimentation électrique au connecteur 20 et aux circuits électroniques incorporés dans la zone intermédiaire 40. Cette alimentation électrique est par exemple réalisée au moyen d'un fil d'alimentation unique 34 qui est raccordée à une source de tension, non représentée, adaptée au besoin de l'électronique incorporée dans le connecteur 20. Par exemple le fil d'alimentation 34 est équipé à son extrémité libre d'un contact électrique 35 apte à être inséré dans un logement du réceptacle 13 ou d'un réceptacle équivalent, ledit logement correspondant à un point de contact électrique ou la tension recherchée est disponible. Généralement les concepteurs de systèmes d'avionique prévoient sur les réceptacles de connecteurs et de contacts électriques des emplacements libres en réserve sur lesquels des contacts peuvent être câblés pour amener la tension voulue depuis les générations électriques de l'avion. La masse électrique du boitier 36 du connecteur 30 étant en règle générale, une fois le connecteur 30 raccordé, reliée à la masse électrique de l'aéronef assure alors le retour de courant. Si le retour de courant par la masse du boiter du connecteur 30 n'est pas souhaité ou n'est pas possible, un second fil 37 est prévu dont l'extrémité opposée au connecteur 30 est reliée à la masse électrique de l'aéronef. Si la tension nécessaire au fonctionnement de l'électronique incorporée dans le connecteur 30 est une des tensions nécessaires au fonctionnement de l'équipement électronique 10 concerné, cette tension est en général disponible sur un contact du réceptacle de fond de rack 12.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les équipements d'avionique 10a, 10b sont modifiés pour qu'une tension soit superposée au signal sur au moins un contact électrique du connecteur de l'équipement d'avionique auquel doit se raccorder le connecteur 30 d'extrémité du bus de communication optique 20. Avantageusement la tension d'alimentation est appliquée entre un contact électrique du connecteur concerné de l'équipement d'avionique 10 et la masse électrique de ce connecteur, généralement relié à la masse électrique de l'équipement 10. Il est également possible d'appliquer la tension d'alimentation entre deux des contacts électriques du connecteur concerné de l'équipement d'avionique 10. Une telle tension, continue ou quasi continue au regard des fréquences des signaux porteurs des informations transmises sur le bus de communication, est sans incidence sur la qualité du signal numérique à
transmettre et permet d'alimenter les circuits électroniques 41, 42 incorporés dans le connecteur 30 d'extrémité de bus de communication optique 20, directement par l'alimentation interne de l'équipement d'avionique 10. Ce mode de réalisation permet d'éviter un câblage électrique additionnel au niveau du réceptacle 13 du rack 12 de support de l'équipement 10.
Lorsque l'alimentation électrique du connecteur 30 par l'équipement d'avionique 10 est réalisé uniquement par un ou les deux contacts d'émissions 32a, 32b du connecteur 30 ou bien uniquement par un ou les deux contacts de réception 33a, 33b, ce choix étant a priori arbitraire, des moyens de découplage entre les signaux et les alimentations électriques sont avantageusement prévus pour que les équipements d'avionique fonctionnent indifféremment avec des bus de communication optique selon l'invention et des bus de communication électrique quadraxial traditionnel que les bus de communication optique remplacent. Lorsque la tension d'alimentation du connecteur 30a est appliquée sur un contact électrique, par exemple le contact d'émission 32a si ce choix est fait, par l'équipement 10a situé à une extrémité du bus de communication, cette tension aboutit, lorsqu'un bus de communication électrique quadraxial traditionnel relie les deux équipements 10a et 10b, sur un contact différent du second équipement 10b, le contact de réception 33a dans le choix retenu à titre d'exemple, lequel contact est associé aux dits moyens de découplage qui sont incorporés dans les équipements d'avionique 10 modifiés pour alimenter l'électronique interne des connecteurs 30 selon l'invention. Ces moyens de découplage séparent le signal et la tension d'alimentation pour que le fonctionnement de l'équipement d'avionique 10 ne soit pas perturbé par l'application sur le contact électrique de la prise dudit équipement d'avionique de la tension provenant de l'équipement d'avionique raccordé à l'autre extrémité
du bus de communication électrique. De tels moyens peuvent par exemple être réalisés au moyen de capacités qui stoppent la composante quasi continue de la tension d'alimentation et laissent passer les signaux qui sont de fréquences élevées.
La seconde zone d'extrémité 50 du connecteur 30 a pour rôle de maintenir le câble optique 21 à l'extrémité du connecteur 30 en assurant le l'alignement de la fibre optique 22 avec les fenêtres optiques 51 d'émission et de réception des signaux optiques des composants électro-optiques 45, 46 de la zone intermédiaire. Ce montage requiert une très grande précision et de la qualité
de sa réalisation dépend la qualité de la transmission du signal qui transite par la fibre optique. Parmi les critères ayant une forte incidence sur la qualité de la transmission, et sur la durée pendant laquelle cette qualité sera maintenue, se trouvent l'absence de poussières, graisses ou autres éléments pouvant réduire la transparence de la connexion optique, la perpendicularité et le polissage de l'extrémité de la fibre optique, le centrage de la fibre par rapport aux composants électro-optiques. Les méthodes de montage de l'extrémité d'un câble optique permettant d'obtenir de bonnes qualités de transmission sont connues, y compris la prise en compte des problèmes de résistance mécanique du raccord et d'étanchéité du montage. Le bus suivant l'invention permet de réaliser ces opérations de montage dans des ateliers spécialisés où toutes les conditions pour obtenir la qualité requise peuvent être garanties avec des moyens qui sont très difficile, voir impossible, à mettre en oeuvre industriellement pour obtenir la même qualité lorsque le raccordement optique est réalisé au moment du montage du bus optique 20 dans l'aéronef.
Ainsi, avec une architecture avionique utilisant les bus de communication 20 suivant l'invention, tous les raccords et les opérations de connexions /
déconnexions sont réalisées sur des contacts électriques sans aucune fragilité
particulière. L'exploitant de l'aéronef n'a besoin à aucun moment de prendre en considération qu'un bus optique est mis en oeuvre et en particulier il n'a pas besoin de prévoir les conditions particulières pour les opérations de maintenance que l'utilisation de connecteurs optiques impose. Les personnes des équipes de maintenance de l'aéronef n'ont donc pas besoin de recevoir de formation ni de qualification particulières autres que celles acquises pour les besoins de la maintenance des bus électriques existants.
En outre, comme les équipements d'avionique 10 sont totalement compatibles avec un réseau de bus de communication électriques et avec un réseau de bus de communication optiques selon l'invention, il n'y a pas de risque d'erreur sur le modèle de l'équipement et une compagnie aérienne qui utilise des avions équipés des deux types de bus n'a pas besoins de gérer deux familles d'équipements en fonction du type de bus de communication installé sur chaque avion.
Lorsque le mode de réalisation consistant à alimenter l'électronique interne des connecteurs 30 par un contact du connecteur au moyen d'équipements électroniques modifiés est mis en oeuvre, il est possible de remplacer, par exemple au cours d'une opération d'entretien, un bus de communication électrique par un bus de communication optique suivant l'invention, ou inversement, sans qu'il ne soit nécessaire d'intervenir sur le câblage du réceptacle 13 de l'équipement d'avionique 10.
Le connecteur du câble optique comporte à son extrémité destinée à être raccordé à un équipement une interface électrique et mécanique identique à
celles de bus électriques du type quadraxial comportant deux contacts électriques d'émission et deux contacts électriques de réception des signaux électriques.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens électro-optiques de conversion des signaux incorporés dans le connecteur sont alimentés par au moins un fil conducteur pouvant être raccordé à une source d'énergie extérieure au connecteur. La mise à la masse électrique des moyens de conversions électro-optiques peut être réalisée par un second fil conducteur relié à la masse de l'aéronef ou de préférence par la structure du boitier du connecteur.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens électro-optiques de conversion des signaux incorporés dans le connecteur sont alimentés par une tension appliquée sur un des contacts électriques, soit d'émission soit de réception, du connecteur. Préférentiellement dans ce cas, les équipements d'avioniques délivrent au niveau de la prise de bus de l'équipement, sur le contact retenu, soit d'émission soit de réception, la tension nécessaire à
l'alimentation des moyens électro-optiques, les autres contacts étant protégés contre les effets de cette tension dans le cas ou un bus de communication électrique serait raccordé
et conduirait à appliquer ladite tension d'alimentation sur le contact en vis à vis du contact servant à l'alimentation. Par ces précautions le système avionique peut utiliser indifféremment un bus électrique de communication ou un bus optique de communication sur une liaison entre deux équipements.
L'invention concerne aussi un bus bidirectionnel simultané pour la communication de données sous forme numérique entre équipements d'avionique d'un aéronef comportant un câble optique incorporant au moins une fibre optique avec à la première extrémité dudit câble optique un premier connecteur comportant des moyens de maintien du câble optique et de positionnement de la fibre optique, des moyens électro-optiques de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde A 1, des moyens électro-optiques de conversion de signaux optiques de longueur d'onde A 2 en signaux électriques, des contacts électriques géométriquement et électriquement conformes à ceux d'un bus électrique de type quadraxial et avec à la seconde extrémité dudit câble optique un second connecteur comportant des moyens de maintien du câble optique similaires dans leurs fonctions à ceux du premier connecteur, des moyens électro-optiques de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde A 2, des moyens électro-optiques de conversion de signaux optiques de longueur d'onde A 1 en signaux électriques, et des contacts électriques géométriquement et électriquement conformes à ceux d'un bus électrique de type quadraxial mais pouvant être différents de ceux du premier connecteur.
Pour la mise en oeuvre du mode de réalisation dans lequel les moyens de conversions électro-optiques du connecteur sont alimentés par un ou des contacts du connecteur électrique du bus optique, l'invention concerne aussi un équipement d'avionique comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial tel qu'une tension d'alimentation pour les moyens de conversions électro-optiques est superposée au signal numérique sur au moins un des deux contacts électriques de la prise dédiés à l'émission de signaux sur le bus électrique de communication et comportant en outre des moyens pour qu'un signal numérique, aboutissant sur les contacts électriques dédiés à la réception, soit reçus correctement par l'équipement que ce signal soit ou non superposé à une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens de conversions électro-optiques.
De façon similaire, l'invention concerne un équipement d'avionique comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial tel qu'une tension d'alimentation pour les moyens de conversions électro-optiques est générée sur au moins un des deux contacts électriques de la prise dédiés à réception de signaux et comportant des moyens pour qu'un signal numérique, émis sur les contacts électriques de la prise dédiés à la transmission, soit correctement transmis par l'équipement que ces contacts ou l'un de ces contacts électriques de transmission soient ou non soumis à une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens de conversions électro-optiques.
Une description de modes de réalisation préférée de l'invention est décrite en référence aux figures :
- figure 1 : état de l'art, déjà cité, d'un réseau de bus de communication électrique ;
- figure 2 : exemple d'architecture de réseau de bus de communication suivant l'invention ;
- figure 3: détails d'installation d'un équipement d'avionique et de ses moyens de raccordements électriques ; le détail (a) est une vue en bout du connecteur, côté contacts électriques ;
- figure 4 : détails d'un connecteur électrique (coupe partielle) pour bus optique suivant l'invention ;
- figure 5: bus optique (coupes partielles) avec connexion électrique de type quadraxial Le système avionique suivant l'invention comporte un ensemble d'équipements, au moins deux, 10a, 10b, à bord d'un aéronef et qui échangent des informations par un réseau de bus de communication en utilisant au moins un bus numérique optique 20.
Ces équipements 10a, 10b, peuvent être de toutes natures mais sont aptes à émettre et ou à recevoir des informations numériques, par exemple des calculateurs effectuant des opérations plus ou moins complexes relatives par exemple au pilotage, à la conduite de la mission ou à la surveillance de l'aéronef et de ses systèmes, des capteurs ou des concentrateurs de mesures de capteurs, des actionneurs, des équipements spécifiques au réseau de bus de communication comme des commutateurs électroniques ou des routeurs électroniques.
Tous les équipements 10a, 10b considérés disposent d'au moins une interface de raccordement de bus 11 a, llb comportant au moins une prise électrique de type quadaxial, pour être raccordée à au moins un bus de communication électrique bidirectionnel pour assurer les échanges d'informations avec un ou plusieurs autres équipements.
Dans la présente architecture de système avionique, en dépit des interfaces 11 a, 11 b qui sont définies pour que ces équipements 10a, 10b, soient reliés par des bus de communication électriques, au moins une liaison pour échanger des informations entre les équipements 10a, 10b, est réalisée à
l'aide un bus de communication optique 20 comportant un câble optique 21 muni à ses extrémités de connecteurs 30a, 30b, dont les terminaisons comportent des prises de connexion électriques compatibles avec les prises électriques pour câble quadraxial des équipements 10a, 10b.
La prise de connexion électrique du connecteur 30 comporte deux contacts 32a et 32b dédiés à l'émission d'informations depuis l'équipement d'avionique et deux contacts 33a, 33b dédiés à la réception d'informations par l'équipement d'avionique. Afin d'assurer la conversion des signaux électriques en signaux optiques pour la paire de contacts 32a, 32b destinée à être raccordée aux contacts émetteurs de la prise du calculateur 10 et la conversion des signaux optiques en signaux électriques pour la paire de contacts 33a, 33b destinée à
être raccordée aux contacts récepteurs de la prise du calculateur 10, chaque connecteur 30 monté à une extrémité du bus de communication optique 20 comportent des composants électro-optiques configurés pour assurer ces conversions, soit électrique en optique 45, soit optique en électrique 46. De tels composants électro-optiques sont déjà connus pour la réalisation de systèmes de transmissions de données au moyen de fibres optiques. Installés dans les équipements électroniques, le raccordement des fibres optiques se fait, dans ce cas, sur l'équipement au moyen d'un connecteur optique. Il existe également des composants électro-optiques qui intègrent les deux fonctions de conversion, électrique vers optique et optique vers électrique, ce qui s'avère utile dans les applications disposant de peu de place et lorsque les deux sens de communication sont supportés par une même fibre optique.
Le connecteur 30 comporte fonctionnellement trois zones - une première zone d'extrémité 31 destinée à coopérer avec l'équipement électronique 10 au moyen d'un accouplement électrique géométriquement et électriquement identique aux connecteurs de type bus quadraxial et conforme à la définition requise pour l'équipement d'avionique 10 considéré ;
- une zone intermédiaire 40 comportant les moyens électro-optiques de conversion des signaux électriques issus de l'équipement 10 en signaux optiques 45 pour l'émission sur le bus de communication optique 20 et de conversion des signaux optiques en signaux électriques 46 pour la réception depuis le bus de communication optique 20 à destination de l'équipement 10, ainsi que des circuits électroniques respectivement 41 et 42 associés aux composants électro-optiques 45 et 46 pour en assurer le fonctionnement ;
- une seconde zone d'extrémité 50 à l'opposée de la première zone 31 sur le connecteur 30 apte à se raccorder au câble optique 21 c'est à
dire à assurer la liaison mécanique entre le connecteur 30 et le câble optique 21 et à garantir le positionnement de la ou des fibres optiques 22 qui transmettent le signal optique.
La première zone d'extrémité 31 du connecteur 30 doit être conforme à la définition des interfaces électriques attendues par l'équipement d'avionique considéré et garantir, notamment par sa géométrie, le montage sur le réceptacle 13 généralement fixé à l'arrière du berceau, le rack, 12 qui doit recevoir l'équipement d'avionique 10, ou le montage directement sur l'interface 11 de l'équipement d'avionique si celui-ci a prévu un tel montage direct.
La zone intermédiaire 40 du connecteur 10 contient la partie électro-optique du connecteur 30. De préférence on utilise des composants électro-optiques les plus miniaturisés possible compatibles avec la taille des boitiers existants de connecteurs pour câble électrique quadraxial, mais, si les contraintes liées à
l'intégration des composants électronique et électro-optiques le nécessitent, il convient de modifier la géométrie de cette zone 40 comparativement à celle d'un connecteur de type quadraxial conventionnel, par exemple en l'allongeant, en veillant que cela ne conduise pas à l'impossibilité de monter le connecteur 30 sur le réceptacle 13 de la partie arrière du rack 12 support de l'équipement 10 ou sur l'équipement lui-même.
Le convertisseur électro-optique comporte :
- au moins un circuit électronique 41, 42 - des raccordements électriques 43, 44 des contacts électriques 32a, 32b, 33a, 33b du connecteur au dit au moins un circuit électronique 41,42;
- au moins un composant de conversion 45 d'un signal électrique en signal optique (par exemple diode électroluminescente, diode laser ...) raccordé électriquement aux composants d'émission 41 du au moins un circuit électronique 41, 42 ;
- au moins un composant de conversion 46 d'un signal optique en signal électrique (par exemple phototransistor ...) raccordé
électriquement aux composants de réception 42 du au moins un circuit électronique 41, 42.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, des moyens de traitement des signaux électriques, par exemple des amplificateurs ou des circuits de mise en forme des signaux, sont montés dans le connecteur 30, par exemple pour améliorer la qualité du signal transmis. Ces moyens peuvent être séparés du circuit électronique 41, 42 ou incorporés sur celui -ci.
Le bus de communication optique 20 devant être bidirectionnel et simultané, les signaux en émission et en réception sont avantageusement transmis sur la ou les mêmes fibres optiques 22 du câble optique 21, alors qu'ils transitent sur des paires de conducteurs électriques distincts dans le cas d'un bus électrique quadraxial conventionnel. Afin de séparer les signaux optiques en émission des signaux optiques en réception, ceux-ci seront transmis de préférence en utilisant des signaux optiques de longueurs d'ondes différentes, et A 2, pour chacun des sens de communication, ce qui est obtenu au moyen de composants émetteurs 45 et récepteurs 46 des signaux optiques adaptés aux longueurs d'ondes choisies et ou au moyen de filtres, non représenté sur les figures, sélectifs des longueurs d'ondes choisies et associés aux composants émetteurs 45 et récepteurs 46. Par exemple, avec les composants électro-optiques et les fibres optiques connus dans le domaine des communications optiques, les signaux sont transmis avec des longueurs d'onde centrées sur nanomètres dans une direction le long de la fibre optique et avec des longueurs d'onde centrées sur 850 nanomètres dans l'autre direction pour obtenir une bonne séparation des signaux transmis dans chaque sens.
On notera que si A 1 est la longueur d'onde correspondant aux signaux émis à une extrémité, par exemple celle correspondant au connecteur 30a, du bus optique 20, c'est à dire la longueur à laquelle le composant optique 45a est adapté
pour émettre le signal optique injecté dans la fibre optique 22, c'est à cette même longueur d'onde A 1 que doit être adapté le composant optique 46b recevant le signal optique à l'autre extrémité du bus optique 20, correspondant au connecteur 30b dans cet exemple. A cette même autre extrémité du bus optique le composant optique 45b associé au connecteur 30b doit être adapté pour émettre le signal optique à la longueur d'onde A 2 qui est aussi la longueur d'onde à laquelle le composant optique de réception 46a associés au connecteur 30a à la première extrémité du bus optique 20 doit être adapté. Ainsi pour chaque bus optique 20 du réseau, c'est à dire un élément comportant un câble optique 21 entre 2 connecteurs 30a, 30b ayant des extrémités avec des contacts électriques de type quadraxial, les connecteurs 30a et 30b situés à chaque extrémité du bus optique sont différents dans la mesure où les longueurs d'ondes d'émission et de réception sont inversées entre les deux connecteurs. Les caractéristiques des composants électro-optiques 45 et 46 assurant les fonctions d'émission et de réception sont donc adaptées pour tenir compte de cette inversion. Si l'on ne considère pas l'aspect géométrique des extrémités 31 comportant les connexions électriques, qui toutefois doivent respecter les conditions de polarité de la prise quadraxiale, sur les connecteurs 30a, 30b montés aux deux extrémités du bus de communication optique 20, qui peuvent être identiques ou différentes suivant la destination du bus, les connecteurs 30a et 30b doivent être complémentaires en raison des caractéristiques optiques différentes pour les deux sens de communication des signaux transmis.
En pratique, pour répondre à la nécessité de réaliser des bus de communication optique 20 équipés à chacune de leurs deux extrémités indifféremment d'un connecteur mâle ou d'un connecteur femelle, il est nécessaire de disposer d'au moins quatre modèles de connecteurs pour remplacer les bus de communication électriques de type quadraxial par des bus de communication optiques suivant l'invention, soit :
- Modèle MA : connecteur mâle émettant les signaux à la longueur d'onde A 1 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 2;
- Modèle FA : connecteur femelle émettant les signaux à la longueur d'onde A 1 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 2;
- Modèle MB : connecteur mâle émettant les signaux à la longueur d'onde A 2 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 1;
- Modèle FB : connecteur femelle émettant les signaux à la longueur d'onde A 2 et recevant les signaux à la longueur d'onde A 1;
Les bus de communication optiques 20 suivant l'invention seront ainsi réalisés avec des combinaisons de connecteurs 30a, 30b à leurs extrémités mâle-mâle ou mâle- femelle ou femelle- femelle en respectant une combinaison de modèles de connecteurs de type xA- yB dans laquelle x et y seront M ou F en fonction des besoins du réseau de bus de communication auquel sont destinés les bus.
Pour limiter le risque de monter des connecteurs 30a et 30b identiques dans leur fonctionnement optique aux extrémités d'un même bus de communication optique 20, par mesure de sécurité et aux fins de contrôle qualité, les connecteurs 30a, 30b des deux types au regard de leur fonctionnement optique sont différenciés par exemple au moyen de formes différentes d'une partie du connecteur 30 dont la forme ne risque pas de gêner le montage des connecteurs sur les réceptacles 13 de destination et ou de code de couleur et ou de marquages 47a, 47bsur le corps des connecteurs 30a, 30b. Malgré cette dissymétrie dans le fonctionnement optique interne au bus de communication optique 20, le bus 20 n'a pas de sens privilégié sur le plan fonctionnel et il fonctionne également qu'il soit raccordé dans un sens ou dans l'autre entre les deux équipements 10a, 10b entre lesquels il assure la transmission de données, si les interfaces électriques sont compatibles et si aucun moyen mécanique ne limite le sens du montage du bus de communication optique 20.
Un autre aspect du bus de communication optique 20 est relatif à
l'alimentation électrique des composants de l'électronique incorporée dans les connecteurs 30. Les composants utilisés actuellement pour réaliser les conversions de signaux électriques en signaux optiques ou inversement nécessitent en général une alimentation en courant continu de faible tension (quelques volts). Il est donc nécessaire d'amener une telle alimentation électrique au connecteur 20 et aux circuits électroniques incorporés dans la zone intermédiaire 40. Cette alimentation électrique est par exemple réalisée au moyen d'un fil d'alimentation unique 34 qui est raccordée à une source de tension, non représentée, adaptée au besoin de l'électronique incorporée dans le connecteur 20. Par exemple le fil d'alimentation 34 est équipé à son extrémité libre d'un contact électrique 35 apte à être inséré dans un logement du réceptacle 13 ou d'un réceptacle équivalent, ledit logement correspondant à un point de contact électrique ou la tension recherchée est disponible. Généralement les concepteurs de systèmes d'avionique prévoient sur les réceptacles de connecteurs et de contacts électriques des emplacements libres en réserve sur lesquels des contacts peuvent être câblés pour amener la tension voulue depuis les générations électriques de l'avion. La masse électrique du boitier 36 du connecteur 30 étant en règle générale, une fois le connecteur 30 raccordé, reliée à la masse électrique de l'aéronef assure alors le retour de courant. Si le retour de courant par la masse du boiter du connecteur 30 n'est pas souhaité ou n'est pas possible, un second fil 37 est prévu dont l'extrémité opposée au connecteur 30 est reliée à la masse électrique de l'aéronef. Si la tension nécessaire au fonctionnement de l'électronique incorporée dans le connecteur 30 est une des tensions nécessaires au fonctionnement de l'équipement électronique 10 concerné, cette tension est en général disponible sur un contact du réceptacle de fond de rack 12.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les équipements d'avionique 10a, 10b sont modifiés pour qu'une tension soit superposée au signal sur au moins un contact électrique du connecteur de l'équipement d'avionique auquel doit se raccorder le connecteur 30 d'extrémité du bus de communication optique 20. Avantageusement la tension d'alimentation est appliquée entre un contact électrique du connecteur concerné de l'équipement d'avionique 10 et la masse électrique de ce connecteur, généralement relié à la masse électrique de l'équipement 10. Il est également possible d'appliquer la tension d'alimentation entre deux des contacts électriques du connecteur concerné de l'équipement d'avionique 10. Une telle tension, continue ou quasi continue au regard des fréquences des signaux porteurs des informations transmises sur le bus de communication, est sans incidence sur la qualité du signal numérique à
transmettre et permet d'alimenter les circuits électroniques 41, 42 incorporés dans le connecteur 30 d'extrémité de bus de communication optique 20, directement par l'alimentation interne de l'équipement d'avionique 10. Ce mode de réalisation permet d'éviter un câblage électrique additionnel au niveau du réceptacle 13 du rack 12 de support de l'équipement 10.
Lorsque l'alimentation électrique du connecteur 30 par l'équipement d'avionique 10 est réalisé uniquement par un ou les deux contacts d'émissions 32a, 32b du connecteur 30 ou bien uniquement par un ou les deux contacts de réception 33a, 33b, ce choix étant a priori arbitraire, des moyens de découplage entre les signaux et les alimentations électriques sont avantageusement prévus pour que les équipements d'avionique fonctionnent indifféremment avec des bus de communication optique selon l'invention et des bus de communication électrique quadraxial traditionnel que les bus de communication optique remplacent. Lorsque la tension d'alimentation du connecteur 30a est appliquée sur un contact électrique, par exemple le contact d'émission 32a si ce choix est fait, par l'équipement 10a situé à une extrémité du bus de communication, cette tension aboutit, lorsqu'un bus de communication électrique quadraxial traditionnel relie les deux équipements 10a et 10b, sur un contact différent du second équipement 10b, le contact de réception 33a dans le choix retenu à titre d'exemple, lequel contact est associé aux dits moyens de découplage qui sont incorporés dans les équipements d'avionique 10 modifiés pour alimenter l'électronique interne des connecteurs 30 selon l'invention. Ces moyens de découplage séparent le signal et la tension d'alimentation pour que le fonctionnement de l'équipement d'avionique 10 ne soit pas perturbé par l'application sur le contact électrique de la prise dudit équipement d'avionique de la tension provenant de l'équipement d'avionique raccordé à l'autre extrémité
du bus de communication électrique. De tels moyens peuvent par exemple être réalisés au moyen de capacités qui stoppent la composante quasi continue de la tension d'alimentation et laissent passer les signaux qui sont de fréquences élevées.
La seconde zone d'extrémité 50 du connecteur 30 a pour rôle de maintenir le câble optique 21 à l'extrémité du connecteur 30 en assurant le l'alignement de la fibre optique 22 avec les fenêtres optiques 51 d'émission et de réception des signaux optiques des composants électro-optiques 45, 46 de la zone intermédiaire. Ce montage requiert une très grande précision et de la qualité
de sa réalisation dépend la qualité de la transmission du signal qui transite par la fibre optique. Parmi les critères ayant une forte incidence sur la qualité de la transmission, et sur la durée pendant laquelle cette qualité sera maintenue, se trouvent l'absence de poussières, graisses ou autres éléments pouvant réduire la transparence de la connexion optique, la perpendicularité et le polissage de l'extrémité de la fibre optique, le centrage de la fibre par rapport aux composants électro-optiques. Les méthodes de montage de l'extrémité d'un câble optique permettant d'obtenir de bonnes qualités de transmission sont connues, y compris la prise en compte des problèmes de résistance mécanique du raccord et d'étanchéité du montage. Le bus suivant l'invention permet de réaliser ces opérations de montage dans des ateliers spécialisés où toutes les conditions pour obtenir la qualité requise peuvent être garanties avec des moyens qui sont très difficile, voir impossible, à mettre en oeuvre industriellement pour obtenir la même qualité lorsque le raccordement optique est réalisé au moment du montage du bus optique 20 dans l'aéronef.
Ainsi, avec une architecture avionique utilisant les bus de communication 20 suivant l'invention, tous les raccords et les opérations de connexions /
déconnexions sont réalisées sur des contacts électriques sans aucune fragilité
particulière. L'exploitant de l'aéronef n'a besoin à aucun moment de prendre en considération qu'un bus optique est mis en oeuvre et en particulier il n'a pas besoin de prévoir les conditions particulières pour les opérations de maintenance que l'utilisation de connecteurs optiques impose. Les personnes des équipes de maintenance de l'aéronef n'ont donc pas besoin de recevoir de formation ni de qualification particulières autres que celles acquises pour les besoins de la maintenance des bus électriques existants.
En outre, comme les équipements d'avionique 10 sont totalement compatibles avec un réseau de bus de communication électriques et avec un réseau de bus de communication optiques selon l'invention, il n'y a pas de risque d'erreur sur le modèle de l'équipement et une compagnie aérienne qui utilise des avions équipés des deux types de bus n'a pas besoins de gérer deux familles d'équipements en fonction du type de bus de communication installé sur chaque avion.
Lorsque le mode de réalisation consistant à alimenter l'électronique interne des connecteurs 30 par un contact du connecteur au moyen d'équipements électroniques modifiés est mis en oeuvre, il est possible de remplacer, par exemple au cours d'une opération d'entretien, un bus de communication électrique par un bus de communication optique suivant l'invention, ou inversement, sans qu'il ne soit nécessaire d'intervenir sur le câblage du réceptacle 13 de l'équipement d'avionique 10.
Claims (13)
1- Système avionique pour aéronef comportant au moins deux équipements (10a, 10b) aptes à échanger des informations au moyen d'au moins un bus électrique de communication bidirectionnel simultané lorsque ledit bus électrique est raccordé à
des interfaces électriques normalisées (11a, 11b) des dits au moins deux équipements caractérisé en ce qu'au moins un bus optique (20) de communication bidirectionnel est raccordé sans équipement intermédiaire sur les interfaces électriques normalisées (11a, 11b) en lieu et place du au moins un bus électrique, avec lequel il est interchangeable, pour échanger les informations entre les au moins deux équipements (10a, 10b) normalement échangées par le au moins un bus de communication électrique.
des interfaces électriques normalisées (11a, 11b) des dits au moins deux équipements caractérisé en ce qu'au moins un bus optique (20) de communication bidirectionnel est raccordé sans équipement intermédiaire sur les interfaces électriques normalisées (11a, 11b) en lieu et place du au moins un bus électrique, avec lequel il est interchangeable, pour échanger les informations entre les au moins deux équipements (10a, 10b) normalement échangées par le au moins un bus de communication électrique.
2 - système avionique suivant la revendication 1 dans lequel le au moins un bus optique (20) comporte :
- au moins un câble optique (21) comportant au moins une fibre optique (22), et ;
- à chacune de ses extrémités, un connecteur (30) incorporant des moyens (41, 42, 45, 46) pour convertir des signaux électriques en signaux optiques et des moyens pour convertir des signaux optiques en signaux électriques.
- au moins un câble optique (21) comportant au moins une fibre optique (22), et ;
- à chacune de ses extrémités, un connecteur (30) incorporant des moyens (41, 42, 45, 46) pour convertir des signaux électriques en signaux optiques et des moyens pour convertir des signaux optiques en signaux électriques.
3 - système avionique suivant la revendication 1 ou la revendication 2 dans lequel l'extrémité (31) du connecteur (30) destiné à être raccordé à un équipement est du type quadraxial comportant deux contacts électriques (32a, 32b) dédiés à
l'émission de signaux électriques et deux contacts électriques (33a, 33b) dédiés à la réception de signaux électriques.
l'émission de signaux électriques et deux contacts électriques (33a, 33b) dédiés à la réception de signaux électriques.
4 - système avionique suivant la revendication 2 ou la revendication 3 dans lequel les moyens (41, 42, 45, 46) incorporés dans les connecteurs (30) pour convertir les signaux électriques en signaux optiques ou les signaux optiques en signaux électriques comporte des composants électroniques (41, 42) alimentés par au moins un fil conducteur (34) apte à être relié à une source d'énergie extérieure au connecteur (30).
- système avionique suivant la revendication 2 ou la revendication 3 dans lequel les moyens (41, 42, 46, 46) incorporés dans les connecteurs (30) pour convertir les signaux électriques en signaux optiques ou les signaux optiques en signaux électriques comportent des composants électroniques (41, 42) alimentés par au moins un des contacts électriques (32a, 32b, 33a, 33b) du connecteur (30).
6 - système avionique suivant la revendication 5 dans lequel le au moins un contact électrique par lequel sont alimentés les moyens (41, 42, 45, 46) incorporés dans le connecteur (30) pour convertir les signaux est un des contacts électriques (32a, 32b) dédiés à l'émission des informations.
7 - système avionique suivant la revendication 5 dans lequel le au moins un contact électrique par lequel sont alimentés les moyens (41, 42, 45, 46) incorporés dans le connecteur (30) pour convertir les signaux est un des contacts électriques (33a, 33b) dédiés à la réception des informations.
8- système avionique suivant la revendication 6 dans lequel au moins un des équipements (10) comporte une source d'alimentation électrique apte à fournir l'énergie aux moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans le connecteur (30), laquelle source d'alimentation est reliée à au moins un contact électrique d'émission de signaux de la prise du au moins un équipement sur laquelle doit être raccordé un connecteur (30) du bus optique (20).
9 - système avionique suivant la revendication 7 dans lequel au moins un des équipements (10) comporte une source d'alimentation électrique apte à fournir l'énergie aux moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans le connecteur (30), laquelle source d'alimentation est reliée à au moins un contact électrique de réception de signaux de la prise du au moins un équipement sur laquelle doit être raccordé un connecteur (30) du bus optique (20).
- système avionique suivant l'une des revendications 5 à 9 dans lequel au moins un des équipements (10a) comporte des moyens pour rendre les contacts électriques de la prise dudit équipement fonctionnellement insensible à la présence d'une tension électrique générée par l'autre équipement (10b), lui permettant d'utiliser indifféremment un bus électrique de communication ou un bus optique de communication (20) sur au moins une prise de l'interface électrique (11a) de raccordement des bus de communication.
11 - bus bidirectionnel (20) simultané pour la communication de données sous forme numérique entre deux équipements d'un système avionique suivant l'une des revendications précédentes comportant :
- un câble optique (21) incorporant au moins une fibre optique (22) ;
- à une première extrémité du câble optique (21) un connecteur (30a) comportant :
~ des moyens de maintien du câble optique (21) pour rendre le câble optique (21) solidaire du connecteur (30) en assurant le positionnement souhaité de la au moins une fibre optique (22) ;
~ des moyens électro-optiques (41a, 45a) de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde .lambda.1 ;
~ des moyens électro-optiques (42a, 46a) de conversion de signaux optiques de longueur d'onde .lambda.2 en signaux électriques ;
~ des contacts électriques (32a, 32b, 33a, 33b) géométriquement et électriquement conformes à ceux pour un bus électrique de type quadraxial ;
- à la seconde extrémité du câble optique (21) un connecteur (30b) comportant :
~ des moyens de maintien du câble optique (21) pour rendre le câble optique (21) solidaire du connecteur (30) en assurant le positionnement souhaité de la au moins une fibre optique (22), ~ des moyens électro-optiques (41b, 45b) de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde .lambda.2 ;
~ des moyens électro-optiques (42b, 46b) de conversion de signaux optiques de longueur d'onde .lambda.1 en signaux électriques ;
~ des contacts électriques (32a, 32b, 33a, 33b) géométriquement et électriquement conformes à ceux pour le bus électrique de type quadraxial ;
- un câble optique (21) incorporant au moins une fibre optique (22) ;
- à une première extrémité du câble optique (21) un connecteur (30a) comportant :
~ des moyens de maintien du câble optique (21) pour rendre le câble optique (21) solidaire du connecteur (30) en assurant le positionnement souhaité de la au moins une fibre optique (22) ;
~ des moyens électro-optiques (41a, 45a) de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde .lambda.1 ;
~ des moyens électro-optiques (42a, 46a) de conversion de signaux optiques de longueur d'onde .lambda.2 en signaux électriques ;
~ des contacts électriques (32a, 32b, 33a, 33b) géométriquement et électriquement conformes à ceux pour un bus électrique de type quadraxial ;
- à la seconde extrémité du câble optique (21) un connecteur (30b) comportant :
~ des moyens de maintien du câble optique (21) pour rendre le câble optique (21) solidaire du connecteur (30) en assurant le positionnement souhaité de la au moins une fibre optique (22), ~ des moyens électro-optiques (41b, 45b) de conversion de signaux électriques en signaux optiques de longueur d'onde .lambda.2 ;
~ des moyens électro-optiques (42b, 46b) de conversion de signaux optiques de longueur d'onde .lambda.1 en signaux électriques ;
~ des contacts électriques (32a, 32b, 33a, 33b) géométriquement et électriquement conformes à ceux pour le bus électrique de type quadraxial ;
12 - Equipement (10) pour système avionique suivant l'une des revendications 3 à 10 comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial dans lequel une tension d'alimentation pour les moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans les connecteurs (30) du bus optique (20) est superposée au signal numérique sur au moins un des deux contacts électriques de ladite prise dédiés à l'émission de signaux sur le bus électrique de communication et en ce qu'il comporte des moyens de découplage de telle sorte qu'un signal numérique, aboutissant sur les contacts électriques de ladite prise dédiés à la réception, soit reçus correctement par l'équipement (10) que ce signal soit ou non superposé à une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans le connecteur (30).
13 - Equipement (10) pour système avionique suivant l'une des revendications 3 à 10 comportant au moins une prise pour bus électrique de communication numérique bidirectionnel simultanée de type quadraxial dans lequel une tension d'alimentation pour les moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans les connecteurs (30) du bus optique (20) est générée sur au moins un des deux contacts électriques de la prise dédiés à réception de signaux depuis le bus électrique de communication et en ce qu'il comporte des moyens de découplage de telle sorte qu'un signal numérique, émis sur les contacts électriques de la prise dédiés à la transmission, soit correctement émis par l'équipement (10) que ces contacts ou l'un de ces contacts électriques de transmission soient ou non soumis à
une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans le connecteur (30).
une tension de mêmes caractéristiques que la tension d'alimentation des moyens (41, 42, 45, 46) de conversion des signaux incorporés dans le connecteur (30).
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