WO2018141858A1 - Dispositif de connexion à adaptation d'impédance - Google Patents

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WO2018141858A1
WO2018141858A1 PCT/EP2018/052543 EP2018052543W WO2018141858A1 WO 2018141858 A1 WO2018141858 A1 WO 2018141858A1 EP 2018052543 W EP2018052543 W EP 2018052543W WO 2018141858 A1 WO2018141858 A1 WO 2018141858A1
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external connector
external
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Mathieu LEROY
Patrick SAUBLET
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Zodiac Data Systems
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Definitions

  • the invention relates to a connection device for connecting an auxiliary interface for a fast bus (USB3.0, EthlOGb, DVI, etc.) of a device subject to demanding robustness standards (of the aeronautical or military type) directly to a consumer terminal type laptop or tablet.
  • a fast bus USB3.0, EthlOGb, DVI, etc.
  • Embedded equipment typically includes an electrical interface for fast bus (USB3.0, EthlOGb, DVI, ...) to allow a user to load or unload large amounts of data from a computer or device not hardened with a cable terminated with a standard commercial plug.
  • fast bus USB3.0, EthlOGb, DVI,
  • the on-board equipment must be certified for aeronautics or the military and its connector base must be robust (mechanical robustness and electromagnetic robustness) and waterproof (humidity).
  • MIL-DTL-38999 for example
  • connection device based on "quadrax" or coaxial and a device that has a commercial connectivity (USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet ).
  • Figure 1 illustrates such a device 100 connection with its 200 Ethernet cord to be connected to a commercial PC.
  • FIG. 2 illustrates such a device 100 'of connection with the internal cord 300 (here a USB cable).
  • An object of the invention is to provide a connection device whose external electrical interface is adapted to the current commercial standard of computer equipment (USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet, ...) inserted into a base certified to an aeronautical, military or equivalent standard.
  • the invention allows the internal transition that connects the connection device to the electronic circuit to be both robust and impedance-adapted over a large bandwidth.
  • connection device comprising: a base body qualified according to a first standard, the base body being hollow and intended to be fixed to a panel of an on-board equipment;
  • an external connector fixedly mounted in the base body, the external connector being defined according to a second different standard and of lower strength
  • the adapted transition comprises a flexible circuit connecting a first printed circuit supporting the external connector and a second printed circuit supporting the internal connector;
  • the device comprises a support plate on which is fixed the first printed circuit supporting the external connector;
  • the device comprises a cylinder enclosing the outer connector
  • the internal connector and / or the external connector are respectively fixed on the first printed circuit and / or on the second printed circuit;
  • the cylinder is made of a solidified material such as a resin;
  • the base body is compatible with MIL-DTL-38999, MIL-DTL-22992, MIL-DTL-26482.
  • FIG. 3 illustrates a use of a device according to the invention
  • FIGS. 4 to 16 illustrate views of a device according to the invention
  • FIGS. 17 to 22 illustrate views of a device according to the invention connected to a card of an on-board equipment.
  • FIG. 3 shows a terminal 1 of the type of commercial laptop (a terminal can also be a tablet, a smartphone or any other terminal adapted to be connected to a peripheral device) which can be connected to equipment 2 of the type shipped via a cord 3 of the trade.
  • a cord 3 includes a standard consumer plug in force (in Figure 1 a standard USB plug).
  • the cord 3 connects to the equipment 2 via an external connector accessible from the front of a panel of the equipment 2 by means of a device 20 illustrated in FIGS. 2 to 16.
  • the connection device 20 comprises a base body 21 qualified according to a first standard.
  • a first standard is, for example, the MIL-DTL-38999 standard, the MIL-DTL-22992 standard, the MIL-DTL-26482 standard or, more generally, any standard that is qualified for harsh environments (in aeronautics, defense or the field). including space).
  • FIG. 22 illustrates a connector defined according to the first standard and which conventionally comprises the body 21 of cylindrical base housing contacts 210 'thus forming a so-called complete connector.
  • the base body 21 is particularly qualified in that it is configured to be robust and waterproof, withstand harsh environments provided by its standard.
  • An assembly 210 comprising an external connector 22 defined according to a second commercial standard, potentially intended for general use in a domestic environment, is housed inside the base body 21 and held by a mechanical interface described below, not defined by standards.
  • the external connector 22 is however not qualified. In other words, starting from a base body without its contacts (that is to say hollow and empty) to accommodate a connector 22 of the trade (also comprising a base body and contacts). The contacts 210 'give way to the assembly 210 comprising the external connector 22.
  • An internal connector 23 is connected to the external connector 22.
  • the external connector 22 is of the USB type.
  • the internal connector 23 connects to a card of the equipment 2.
  • FIGS 17 to 21 illustrate the internal connector 23 connected to a card
  • the device 20 comprises a transition 24, 25, 25 'impedance-adapted between the external connector 22 and the internal connector 23 configured to, in operation, adapt the impedance of the lines passing between the internal connector 23 and the connector 22 external.
  • the adapted transition 24, 25, 25 ' is preferably housed at least partially in the base body.
  • the adapted transition 24, 25, 25 ' comprises a flexible circuit 24 connecting by controlled impedance lines a first printed circuit 25 supporting the external connector 22 and a second printed circuit 25' supporting the internal connector 23. It is the series setting of these elements (flexible circuit, printed circuit) that ensures the continuity of the transmission of the signal in the connection device while respecting the line impedance all along the path of the latter.
  • Printed 25-25 'circuits can be engraved with shielding ground planes for electromagnetic compatibility. Similarly, on these circuits, imprints impedance matching of the transition between their connector and the flexible circuit and / or filtering functions can be etched.
  • the internal connector 23 is soldered to the second printed circuit 25 'which makes it possible to select it smaller than the external connector 22 in the consumer format. Indeed, the use of a printed circuit makes it possible to have a very low resolution between two adjacent contacts (of the order of 250 ⁇ ).
  • the connector 23 can be connected to the card 29 of the equipment in a robust manner by screws 291 which allow to fix the connector 23 to the card by providing mechanical support to meet the constraints of the embedded.
  • the flexible circuit is, for example, a single electronic circuit having two rigid ends (the printed circuits 25, 25 ') connected by a multilayer flexible sheet (for example: layers of polyamide film taken in epoxy layers at the ends).
  • a multilayer flexible sheet for example: layers of polyamide film taken in epoxy layers at the ends.
  • the connector 23 makes it possible to respect the impedance matching in a wide bandwidth, from the on-board card where the fast bus controller (for example a USB 3.0 driver) is located to the external connector.
  • the fast bus controller for example a USB 3.0 driver
  • the first printed circuit 25 is fixed on a support plate 26.
  • the shape and dimensions of the support plate 26 are such that it is fixed to the base body 21, in particular on its fixing plate 211 by means of the screw 28 (four here). These screws 28 also make it possible to fix the connection device on the front face of the equipment 2.
  • the base body 21 consists of this fixing plate 211 from which extends a tube 212. It is inside the tube 212 that the external connector 22 is housed, held together by the integral assembly. consisting of the printed circuit and the support plate 26.
  • the specific form of the support plate assembly 26 and printed circuit 25 makes it possible to position the end of the external connector 22 in the center and flush with the opening of the tube 211 constituting thus a mechanical adaptation between two different standards which is not defined by either standard.
  • a cylinder 27 may further wrap the outer connector 22 to hold it rigidly and protect it so as to make the assembly very robust.
  • This will preferably be made of an insulating material.
  • this cylinder 27 is made in two parts 271, 272 so as to firmly hold the external connector 22 when these two parts 271, 272 are attached together by means of screws 273.
  • the outer connector 22 is embedded in a material solidifying cold as an insulating and resistant resin, this material then constituting the cylinder 27 in one block which surrounds the external connector 22.
  • the latter is fixed to the support plate 26 by means, for example, of a retaining lug 29 which is screwed to the support plate 26 by means of screws 291 (here two screws 291). .
  • connection device To protect the connection device it comprises a cap (not shown) captive which is screwed on the outer portion of the tube 212 of the base body 21 which is thereby threaded.
  • the plug which is part of the first robust standard to which the base body 21 responds, protects the external connector 22 when not in use. Such a cap is removed when a user wants to connect a device to the external connector 22 which is then accessible.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Transceivers (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif (20) de connexion comprenant : un corps (21) d'embase qualifié selon un premier standard, le corps d'embase étant creux et destiné à être fixé à un panneau d'un équipement embarqué; un connecteur (22) externe logé de manière fixe dans le corps d'embase, le connecteur externe étant défini selon un deuxième standard différent et de robustesse inférieure; un connecteur (23) interne relié au connecteur externe; une transition, adaptée en impédance, souple (24, 25, 25') logée au moins partiellement dans le corps d'embase et disposée entre le connecteur externe et le connecteur interne configuré pour, en fonctionnement, adapter l'impédance des lignes transitant entre le connecteur interne et le connecteur externe.

Description

Dispositif de connexion à adaptation d'impédance
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET ETAT DE LA TECHNIQUE
L'invention concerne un dispositif de connexion permettant de connecter une interface auxiliaire pour bus rapide (USB3.0, EthlOGb, DVI, etc.) d'un équipement soumis à des normes de robustesse exigeantes (de type aéronautique ou militaire) directement à un terminal grand public du type ordinateur portable ou tablette.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Un équipement embarqué comprend typiquement une interface électrique pour bus rapide (USB3.0, EthlOGb, DVI, ...) afin de permettre à un utilisateur de charger ou décharger de gros volumes de données à partir d'un ordinateur ou périphérique non durci muni d'un câble terminé par une fiche au standard commercial.
Selon les besoins, l'équipement embarqué doit être certifié pour l'aéronautique ou le militaire et son embase de connecteur doit être robuste (robustesse mécanique et robustesse électromagnétique) et étanche (humidité).
On connaît des dispositifs de connexion de gamme militaire et aéronautique (MIL-DTL- 38999 par exemple) qui permettent de transmettre des signaux de grande bande passante sur des contacts « quadrax » ou coaxiaux tout en conservant l'intégrité du signal et la compatibilité avec les contraintes des équipements embarqués.
Toutefois, cela nécessite un cordon spécifique entre ce dispositif de connexion à base de « quadrax » ou de coaxial et un appareil qui présente une connectique du commerce (USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet ...). La figure 1 illustre un tel dispositif 100 de connexion avec son cordon 200 Ethernet pour être connecté à un PC du commerce.
On connaît également des embases étanches qui permettent de déporter à travers une cloison l'embase au standard commercial, mais dans ce cas, la liaison interne à l'équipement incorpore une fiche et un cordon non conformes aux exigences de certification. La figure 2 illustre un tel dispositif 100' de connexion avec le cordon interne 300 (ici un cordon USB). PRESENTATION DE L'INVENTION
Un but de l'invention est de disposer d'un dispositif de connexion dont l'interface électrique externe est adaptée au standard commercial en vigueur du matériel informatique (USB, eSATA, DVI, HDMI, Ethernet, ...) inséré dans une embase certifiée selon une norme aéronautique, militaire ou équivalente. L'invention permet à la transition interne qui relie ce dispositif de connexion au circuit électronique d'être à la fois robuste et adaptée en impédance sur une grande bande passante.
A cet effet, l'invention propose un un dispositif de connexion comprenant : un corps d'embase qualifié selon un premier standard, le corps d'embase étant creux et destiné à être fixé à un panneau d'un équipement embarqué ;
un connecteur externe logé de manière fixe dans le corps d'embase, le connecteur externe étant défini selon un deuxième standard différent et de robustesse inférieure ;
un connecteur interne relié au connecteur externe ;
une transition, adaptée en impédance, souple logée au moins partiellement dans le corps d'embase et disposée entre le connecteur externe et le connecteur interne configuré pour, en fonctionnement, adapter l'impédance des lignes transitant entre le connecteur interne et le connecteur externe.
L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :
- la transition adaptée comprend un circuit souple reliant un premier circuit imprimé supportant le connecteur externe et un second circuit imprimé supportant le connecteur interne ;
- le dispositif comprend une plaque support sur laquelle est fixé le premier circuit imprimé supportant le connecteur externe ;
- Le dispositif comprend un cylindre enserrant le connecteur externe ;
- le connecteur interne et/ou le connecteur externe sont, respectivement, fixés sur le premier circuit imprimé et/ou sur le second circuit imprimé ; - le cylindre est constitué d'un matériau solidifié comme une résine ;
- le corps d'embase est compatible avec le standard MIL-DTL- 38999, MIL- DTL-22992, MIL-DTL-26482. PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels outre les figures 1 et 2 déjà discutées :
- la figure 3 illustre une utilisation d'un dispositif selon l'invention ;
- les figures 4 à 16 illustrent des vues d'un dispositif selon l'invention ;
- les figures 17 à 22 illustrent des vues d'un dispositif selon l'invention connecté à une carte d'un équipement embarqué.
Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On a illustré sur la figure 3 un terminal 1 du type ordinateur portable du commerce (un terminal peut également être aussi une tablette, un smartphone ou tout autre terminal adapté à être connecté à un périphérique) qui peut être connecté à un équipement 2 du type embarqué via un cordon 3 du commerce. Un tel cordon 3 comprend une fiche au standard grand public en vigueur (sur la figure 1 une fiche au standard USB).
Le cordon 3 se connecte à l'équipement 2 via un connecteur externe accessible par la face avant d'un panneau de l'équipement 2 grâce à un dispositif 20 illustré sur les figures 2 à 16.
Le dispositif 20 de connexion comprend un corps 21 d'embase qualifié selon un premier standard. Un premier standard est par exemple le standard MIL-DTL- 38999, le standard MIL-DTL-22992, le standard MIL-DTL-26482 ou de manière plus générale tout standard qualifié pour des environnement sévères (en aéronautique, défense ou dans le domaine spatial notamment).
La figure 22 illustre un connecteur défini selon le premier standard et qui comprend classiquement le corps 21 d'embase cylindrique abritant des contacts 210' formant ainsi un connecteur dit complet.
Le corps 21 d'embase est notamment qualifié en ce qu'il est configuré pour être robuste et étanche, supporter des environnements sévères prévus par son standard. Un ensemble 210 comprenant un connecteur 22 externe défini selon un deuxième standard du commerce, potentiellement destiné à un usage grand public dans un environnement domestique, est logé à l'intérieur du corps 21 d'embase et maintenu par une interface mécanique décrite plus loin, non définie par les standards.
Le connecteur 22 externe n'est en revanche pas qualifié. En d'autres termes, on part d'un corps d'embase sans ses contacts (c'est-à-dire creux et vide) afin d'y loger un connecteur 22 du commerce (comprenant également un corps d'embase et des contacts). Les contacts 210' laissent la place à l'ensemble 210 comprenant le connecteur 22 externe.
Un connecteur 23 interne est relié au connecteur 22 externe.
Comme illustré sur les figures, à titre d'exemple non limitatif, le connecteur 22 externe est du type USB.
Le connecteur 23 interne se connecte à une carte de l'équipement 2.
Les figures 17 à 21 illustrent le connecteur 23 interne connecté à une carte
29 de l'équipement 2.
En outre, le dispositif 20 comprend une transition 24, 25, 25' adaptée en impédance entre le connecteur 22 externe et le connecteur interne 23 configuré pour, en fonctionnement, adapter l'impédance des lignes transitant entre le connecteur 23 interne et le connecteur 22 externe. La transition adaptée 24, 25, 25' est de préférence logée au moins partiellement dans le corps d'embase.
De manière avantageuse, la transition adaptée 24, 25, 25' comprend un circuit souple 24 reliant par des lignes d'impédance contrôlée un premier circuit 25 imprimé supportant le connecteur 22 externe et un second circuit 25' imprimé supportant le connecteur 23 interne. C'est la mise en série de ces éléments (circuit souple, circuits imprimés) qui assure la continuité de la transmission du signal dans le dispositif de connexion en respectant l'impédance de ligne tout le long du trajet de ce dernier.
Les circuits 25-25'imprimés peuvent être gravés avec des plans de masse assurant un blindage pour la compatibilité électromagnétique. De même, sur ces circuits, des empreintes réalisant l'adaptation d'impédance de la transition entre leur connecteur et le circuit souple et/ou des fonctions de filtrage peuvent être gravées. Le connecteur 23 interne est soudé sur le second circuit imprimé 25' ce qui permet de le sélectionner de plus petite taille que le connecteur externe 22 au format grand public. En effet, l'utilisation d'un circuit imprimé permet d'avoir une très faible résolution entre deux contacts adjacents (de l'ordre de 250μΐτι).
Le connecteur 23 peut être connecté à la carte 29 de l'équipement de manière robuste par des vis 291 qui permettent de fixer le connecteur 23 à la carte en assurant un maintien mécanique répondant aux contraintes de l'embarqué.
Le circuit souple est, par exemple, un circuit électronique unique comportant deux extrémités rigides (les circuits imprimés 25, 25') reliées par une nappe souple multicouches (par exemple : couches de film polyamide prises dans des couches d'époxy aux extrémités). La technologie du circuit imprimé prolongé par une nappe souple garantit la constance d'impédance avec le minimum de rupture aux transitions.
Le connecteur 23 permet de respecter l'adaptation d'impédance dans une large bande passante, depuis la carte embarquée où se situe le contrôleur du bus rapide (par exemple un driver USB 3.0) jusqu'au connecteur externe.
Le premier circuit 25 imprimé est fixé sur une plaque support 26. La forme et les dimensions de la plaque support 26 sont telles que celle-ci vienne se fixer au corps 21 d'embase, en particulier sur sa plaque de fixation 211 au moyen des vis 28 (quatre ici). Ces vis 28 permettent également de fixer le dispositif de connexion sur la face avant de l'équipement 2.
Le corps d'embase 21 est constitué de cette plaque de fixation 211 à partir de laquelle s'étend un tube 212. C'est à l'intérieur du tube 212 qu'est logé le connecteur externe 22, maintenu par l'ensemble solidaire constitué du circuit 25 imprimé et de la plaque support 26. La forme spécifique de l'ensemble plaque support 26 et circuit 25 imprimé permet de positionner l'extrémité du connecteur 22 externe au centre et au ras de l'ouverture du tube 211, constituant ainsi une adaptation mécanique entre deux standards différents qui n'est définie par aucun des deux standards.
Un cylindre 27 peut en outre envelopper le connecteur externe 22 pour le maintenir rigidement et le protéger de façon à rendre l'ensemble très robuste. Celui- ci sera de préférence fait dans un matériau isolant. Dans une première réalisation, ce cylindre 27 est réalisé en deux parties 271, 272 de manière à maintenir fermement le connecteur externe 22 lorsque ces deux parties 271, 272 sont attachées ensemble au moyen de vis 273. Dans une deuxième réalisation, pour améliorer la robustesse et l'étanchéité du connecteur, le connecteur 22 externe est noyé dans un matériau se solidifiant à froid comme une résine isolante et résistante, ce matériau constituant alors le cylindre 27 d'un seul bloc qui enrobe le connecteur 22 externe.
Pour maintenir en position le circuit 24 souple ce dernier est fixé à la plaque support 26 au moyen, par exemple, d'une patte 29 de maintien qui vient se visser à la plaque support 26 au moyen de vis 291 (ici deux vis 291).
Afin de protéger le dispositif de connexion celui-ci comprend un bouchon imperdable (non représenté) qui se visse sur la partie externe du tube 212 du corps d'embase 21 qui est à ce titre filetée. Le bouchon, qui fait partie du premier standard robuste auquel répond le corps d'embase 21, permet de protéger le connecteur 22 externe lorsqu'il n'est pas utilisé. Un tel bouchon est retiré dès lors qu'un utilisateur souhaite connecter un appareil au connecteur 22 externe qui est alors accessible.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (20) de connexion comprenant :
un corps (21) d'embase qualifié selon un premier standard, le corps (21) d'embase étant creux et destiné à être fixé à un panneau d'un équipement embarqué ;
un connecteur (22) externe logé de manière fixe dans le corps (21) d'embase, le connecteur (22) externe étant défini selon un deuxième standard différent et de robustesse inférieure ;
un connecteur (23) interne relié au connecteur (22) externe ;
une transition, adaptée en impédance, souple (24, 25, 25') logée au moins partiellement dans le corps (21) d'embase et disposée entre le connecteur (22) externe et le connecteur (23) interne configuré pour, en fonctionnement, adapter l'impédance des lignes transitant entre le connecteur (23) interne et le connecteur (22) externe.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la transition adaptée comprend un circuit (24) souple reliant un premier circuit (25) imprimé supportant le connecteur externe et un second circuit (25') imprimé supportant le connecteur interne.
3. Dispositif selon la revendication 2, comprenant une plaque support (26) sur laquelle est fixé le premier circuit imprimé supportant le connecteur externe.
4. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 3, comprenant un cylindre (27) enserrant le connecteur (22) externe
5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le connecteur interne et/ou le connecteur externe sont, respectivement, fixés sur le premier circuit imprimé (25) et/ou sur le second circuit imprimé (25').
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le cylindre (27) est constitué d'un matériau solidifié comme une résine.
7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le corps d'embase est compatible avec le standard MIL-DTL- 38999, MIL-DTL-22992, MIL- DTL-26482.
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