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非接触式连接:机械连接器的有力竞争对手?

非接触式连接的重要性怎么强调都不为过。通过用非接触式解决方案取代机械连接器,可以实现更时尚的设计、更坚固的耐用性和更具创新的功能。

作者:Walter Rivera
高级产品经理

阅读时间:6 分钟

传统的机械连接器当前在外形和功能上都面临着竞争对手。非接触式连接解决方案是一种无线缆的固态设备,可实现近距离设备间的无线数据传输。非接触式解决方案利用高速毫米波射频收发器和天线发送和接收信号,而不是使用电缆和机械连接器来进行连接。  

非接触式连接解决方案刚刚开始进入市场,但已在广泛的应用中被证明是机械连接器的可行替代。是什么原因导致它们在设计工程师中越来越受欢迎? 

了解非接触式连接的三种模式

并非所有的非接触式连接都是一样的。与机械连接器一样,非接触式连接器也有三种传输模式,每种模式都有其独特的用途和优势。  

单工连接只能单向传输数据。数据可以从一个设备流向另一个设备,但反之则不然。单工连接器通常用于单向输入的应用,如键盘向计算机发送信号。 

半双工连接可双向传输数据,但不能同时传输。一些应用实例包括笔记本电脑和外围设备的无线基座,或视频墙上单个显示器的连接。 

全双工连接可在两个设备之间同时传输数据,提高效率并减少延迟。如今,全双工功能可通过使用两对特定的半双工器件来实现,例如 Molex 莫仕的 MX60 USB SuperSpeed 非接触式连接解决方案。未来的全双工解决方案将把射频收发器和天线集成在一个封装中,从而只需使用一对器件。 

非接触式连接器相对于机械式连接器的优势

正在兴起的非接触式连接支持许多当今最流行的通信协议,如 USB SuperSpeed、千兆以太网DisplayPort。以下是设计人员考虑用非接触式连接器替代机械连接器的几个原因。 

类似的速度
仅仅按照特定协议进行通信是不够的,非接触式连接解决方案必须具有与传统连接器类似的性能。例如,Molex 莫仕的 MX60 SuperSpeed 解决方案在两对全双工模式下的传输速率为 5 Gbps,在四对全双工模式下的传输速率为 10 Gbps,非常适合扩展坞、加固型笔记本电脑、AR/VR 设备和工厂自动化等应用。我们预测,在 2025 年至 2028 年期间,非接触式连接的可用速度将提高一倍以上,从而大大扩展适用的应用类型。   

设计更简洁 
非接触式连接无需为机械连接器留出空间,从而使设计更简洁、更美观。例如,可折叠显示器可以省去用于隐藏电缆和连接器的铰链或边框。设计师可以最大限度地减少 AR/VR 设备中支持音频和视频处理所需的布线,从而减少耳机的体积和重量。扩展坞可以让笔记本电脑和外围设备轻松连接,从而减少占用桌面空间。 

出色的坚固耐用性 
非接触式连接解决方案可实现完全密封的产品设计,最大限度地减少灰尘、污垢和湿气可能造成的损坏,是恶劣环境下的理想选择。此外,由于没有电缆和机械连接器,消除了振动、重复运动和重复连接造成的磨损。设备将不再需要诊断端口,因为诊断端口特别容易受到环境条件的影响,从而影响耐用性。 

提高可制造性、可配置性和可测试性
去除诊断端口不仅可以防止灰尘、污垢和湿气入侵,还能缩短产品制造、配置和测试的时间。工厂自动化系统可以立即连接、评估、诊断和修补设备,而无需人工干预或机械连接。  

提升便利性和用户体验
对于设计工程师和最终用户来说,非接触式解决方案比其他互连解决方案更方便。设计人员可以用非接触式连接来取代其他高速 I/O 或柔性线缆对板解决方案。最终用户可以更快地设置系统和设备,而无需连接或隐藏电缆。 

但电源是必要条件 
非接触式连接虽然优点很多,但也有其缺点。与传统连接器不同,非接触式解决方案需要消耗电力。因此,MX60 系列等解决方案的设计功耗仅为毫瓦。 

改进当今和未来的应用

非接触式连接将在当前和新兴应用中发挥主导作用,尤其是那些接触恶劣环境的应用。以下是几个实例: 

只需将屏幕并排放置,就能轻松布置视频显示器,从而实现显示器之间的信号收发。更强的耐用性是户外应用的理想选择。 

耐用型网络设备(如防水网络适配器)能够抵御各种环境因素的侵袭,将入侵风险降至最低,还能确保系统的正常运行时间,降低因长时间暴露在雨雪环境中而发生故障的风险。 

工业机器人将用非接触式解决方案取代机械连接器,从而最大限度地减少磨损,尤其是暴露于运动和空气的区域,如旋转臂。电缆和连接器不会受到最终导致断裂的重复弯曲运动的影响。

智能手表和智能手机等消费电子产品可以变得更轻、更小、更简洁,同时提高耐用性和对环境条件的抵抗力。

医疗技术(如消毒设备)可降低敏感电子系统暴露于刺激性化学品、高温和振动的风险。 

自动驾驶汽车可以利用非接触式解决方案进行系统间通信,减轻重量并简化线束。 

Molex莫仕:连通未来

Molex 莫仕是毫米波天线设计、信号完整性和批量生产领域的领导者,最近发布的 MX60 系列非接触式连接解决方案证明了这一点。MX60 系列的首批型号取代了传统的 USB SuperSpeed、DisplayPort 和千兆以太网连接器,目前正在开发用于 USB2 和其他低速接口的解决方案。非接触式连接的未来会怎样? 非接触式连接的潜力是无穷的,它将使产品的设计和功能达到前所未有的高度。

要了解有关非接触式解决方案以及 Molex 莫仕将连接性推向新高度的其他方法的更多信息,请查看我们的最新报告“预测未来的连接性:创新驱动互联世界”


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