用于可穿戴设备的微型连接器不断缩小，但它们的性能却在不断提高，可以承载更高带宽的信号和更大的功率。可穿戴设备增加了功能，从而在相同尺寸的包中增加了更多的组件和互连。应用范围从智能手表和健康监测设备到增强现实/虚拟现实(AR/VR)设备，以及医疗和军事系统。
本FAQ首先回顾了用于消费和工业可穿戴设备的连接器的一些进展，查看了医疗和军事可穿戴设备的需求，并简要介绍了军事环境中的医疗可穿戴设备。
除了物理尺寸和重量测量外，圆形连接器有时还会根据密度因素进行比较。密度因子等于插座直径除以该插座尺寸中可用的接触数。它可以用于比较具有相同尺寸触点的连接器。高密度连接器在有大量通道的数据采集或其他应用中特别有用。在某些情况下，例如电源处理，触点需要是最小尺寸，限制了连接器的可能密度。在恶劣环境中使用的工业或军事设备可能需要更大的触点来保证可靠性，这再次限制了可能的密度。
例如，高密度圆形连接器尺寸为06(直径10毫米)，包括多达12个0.5毫米电源和信号触点，密度系数为0.83。在另一个实例中，有24个触点的尺寸为08(12毫米)的圆形连接器，密度为0.5。虽然密度没有那么高，但这些连接器比一些同类设备轻了75%。根据应用的不同，重量可能与密度同样重要。尺寸、重量和功率(SWaP)受限的应用，如可穿戴设备，可以在密度和重量之间进行不同的权衡。例如，像智能手表这样的应用程序需要尽可能小的解决方案。小型板对板连接器可用，接触间距在0.35至0.3 mm之间。这些连接器最多有40个触点，最适合智能手表、健康监测传感器和类似的可穿戴设备(图1)。
这些紧凑的连接器可以处理超过10 Gbps的信号速率，并具有坚固的性能和易于集成到可穿戴设备的装甲结构。它们可以混合使用电源和信号引脚，每个电源引脚的额定功率可达5A，使一个带有四个电源引脚的连接器可以处理高达10a的电流，从而实现更快、更冷的充电。
医疗这套
由于对这些设备的广泛测试和监管要求，医疗应用中可穿戴设备的采用速度较慢。与用于消费和工业环境的设备相比，用于医疗可穿戴设备的连接器由一套不同的标准来判断。这些差异包括:
- 医疗设备市场面临着更大的监管挑战，连接器的设计必须满足灭菌、进入保护(IP)等级和更高的EMI/EMC要求的各种需求。
- 医疗设备制造商规避风险，只有在连接器等组件在其他应用领域得到验证后才会采用它们。
- 医疗可穿戴设备不像其他领域的可穿戴设备那样依赖无线连接。
- 对于医疗可穿戴设备来说，小型化并不是那么重要。
虽然这不是那么重要，但小型化医疗可穿戴设备仍然是可取的。它在助听器或智能戒指等应用中更为重要，而在背心、臂章和鞋子中则不那么重要(图2)。例如，用于医疗可穿戴设备的板对板连接器可提供4到60个位置，间距为0.35 mm，堆叠高度为0.6 mm，电流等级可达5A。另一个0.6 mm高板对板连接器系列可提供多达5个信号引脚和2个1.7 mm宽度的电源引脚。
柔性印刷电路(FPC)到板连接器也可用，间距为0.35 mm，堆叠高度为0.6 mm。这些FPC到板连接器宽1.9毫米，可容纳各种电源(最高可达5A)和信号引脚配置。铠装设计可防止配合时损坏，这些连接器在宽度方向上具有±0.3 mm的自对准范围，在俯仰方向上具有±0.22 mm的自对准范围。
圆形连接器已被设计成可缝入医疗监测设备的服装。它们具有360度的配合自由运动，防护等级为IP68，简化了清洗(图3)。低尺寸设计的额定配合次数高达10,000次。塑料版本是IP67等级，额定高达5000个配合循环，比金属版本轻70%。
战士这套
可穿戴设备正被用于提高士兵的态势感知能力，并改善士兵之间的协调能力。这些战士可穿戴设备中使用的连接器必须符合美国奈特勇士计划和欧盟/北约通用开放士兵系统参考架构(GOSSRA)计划的要求。“战士”可穿戴设备包括显示器和摄像头、软件可编程无线电、地理定位和导航、武器监控以及其他功能(图3)。
MIL-DTL-38999圆形压接连接器既是一个完善的标准，也是微型连接器如何发展以满足可穿戴应用需求的一个很好的例子。这些连接器正在不断更新，以满足新出现的SWaP需求。使用最新开发的复合材料使D38999连接器能够在更轻的重量解决方案中支持更高的数据速度和频率。例如，微型连接器满足D38999的振动和屏蔽要求，但比标准D38999连接器小52%，轻72%。
微型圆形连接器根据Nett Warrior规范设计，符合GOSSRA标准，可用于士兵穿戴设备中的关键通信、导航和USB数据传输。锁定连接器也可用于奈特勇士应用程序。在这些连接器中，当配对时，插座提供了一个听觉和触觉指示，并包括一个集成的锁定机构，以防止意外断开。锁紧机构还显著降低了配对和解配这些连接器所需的力，并且可以用戴着手套的手进行配对和解配。
对于具有关键SWaP需求的密集封装应用，设计人员可以使用MIL-DTL-32139额定的纳米微型连接器，尺寸为2-28位，接触间距为0.64 mm(0.025英寸)。它们表示可用的最小的Mil-Qual圆形连接器。它们有塑料外壳或带螺纹、扭锁和分离设计的金属设计。分离版本可以承受高水平的冲击和振动。这些连接器有一个额外的弹簧，可以在预定的力下断开(释放连接)。一些型号的防护等级高达IP68，可在恶劣环境中使用。这是目前最小的Mil-Quality圆形连接器。具有承受高冲击和振动的能力，同时保持电气完整性，分离功能是最苛刻的应用程序的理想选择，其中尺寸和坚固性的价值。这些连接器可以根据应用程序的需要包括各种电源和信号引脚。
军用+医疗可穿戴设备
成为一名战士是一项对体力的要求和压力的活动。军事组织越来越多地使用各种无线连接的可穿戴设备，覆盖内特勇士设备，以监测和评估战士的身体健康。这些军用医疗可穿戴设备监测心率、体温、加速度和步行距离等因素，以估计能量消耗和监测身体状况(图4)。虽然主要为医疗应用开发的可穿戴监测设备有望提供高精度和准确性，但这些因素在军用医疗监测中不太重要。在军事医疗监测可穿戴设备中，设备必须舒适，不能降低战士的主要任务。军用医疗可穿戴设备中使用的连接器必须小、轻、不显眼。这些设备不是用来监测身体状况的微小变化。尽管如此，它们仍有望在能量消耗增加、心率或体温过高或其他可能对主要任务产生负面影响的情况下发出警报。
总结
用于可穿戴设备的连接器的尺寸正在缩小，而性能和种类正在增加。可穿戴设备应用于各种应用，从消费和工业设备到医疗、军事和军事+医疗。它们也用于具有不同SWaP需求的环境中。除了满足SWaP规范外，连接器还经常受到严格的信号完整性要求和苛刻的操作条件的影响，例如需要使用医用连接器对设备进行消毒，或将军用连接器暴露在高水平的振动和冲击中。
参考文献
移动和病人穿戴式医疗设备中连接器设计的注意事项菲舍尔连接器
通用开放士兵系统参考体系结构, GOSSRA
不让士兵掉队:基于物联网的低功耗军事移动医疗系统设计, IEEE
士兵运动监测装置的佩戴舒适性与可接受性IISE职业工效学与人为因素汇刊
可穿戴设备的趋势和连接器解决方案日本航空电子工业公司
了下:连接器技巧
