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1、RF射频同轴连接器现状与未来射频同轴连接器是连接电器线路的机电元件,其作用使传输线电气连接或断开,失效机理较为复杂。同时,作为一种利用机械结构传导电磁波信号的元件,也可称其为一种机电一体化产品。射频同轴连接器亦称RF连接器。“R”是RADOI(射频)的第一个字母,“F”是FREQUENCY(频率)的第一个字母。简单理解,射频同轴连接器就是电器设备或者电缆电线的端口。一.射频同轴连接器发展概况 射频同轴连接器(以下简称RFC)通常被认为是装接在电缆上或安装在仪器上的一种元件,作为传输线电气连接或分离的元件。它属于机电一体化产品。简单的讲它主要起桥梁作用。同其它电子元件相比,RFC的发展史较短。有
2、两种说法,一种说法认为1930年出现的UHF连接器是最早的RF连接器。但是笔者认为,UHF连接器无论从其使用场合还是其基本设计都不能认为是射频同轴连接器,最多只能称为同轴连接器。 第二种说法,BNC是最早的射频同轴连接器。二次世界大战期间,由于战争急需,各类舰载机载电子设备的损坏,令到美国海空作战武器大量损伤待修,为了压缩修理时间,美国海军部集中了一部分优秀科研人员和工程师,在较短时间内发明了快速插合分离的连接器BNC(Bayonets - Navy ? Connector),成为全世界射频同轴连接器的发端。 随着雷达、电台和微波通信的发展,产生了N、C、TNC、等系列,1958年后出现了SM
3、A、SMB、SMC等小型化产品,1964年制定了美国军用标准MIL-C-39012射频同轴连接器总规范,从此,RFC开始向标准化、系列化、通用化方向发展。 在六十多年的时间里,经过各国专业技术人员和工程师的共同努力,使RFC形成了独立完整的专业体系,成为连接器大家族中的重要组成部分。是同轴传输系统不可缺少的关键元件。欧美国家的RFC研制技术处于领先地位,其设计、生产、测试、使用技术已成龙配套,趋于完善,不仅形成了完整的标准体系,而且原材料、辅助材料、测试系统、装配工具等也已标准化,并进行专业化规模生产。在装配自动化方面,RFC因多品种、小批量、不连续的特点,一般采用人工作业,或者半自动。表现最
4、为突出的是法国雷迪埃,该公司将一些产量巨大,连续生产的产品生产线实现了全自动化装配。当然法国工人的高工资以及休假多,是雷迪埃搞自动化的原始动力。二.国内RF连接器行业面临的问题1.实力单薄、规模太小。 目前国内最大的几家企业,无论是国营还是民营,期年产值均未超过2亿人民币的水准,绝大部分尚可称为优良的国内企业,均在3000万到1亿之间徘徊。外企方面呢,单单一个Amphenol RF,综合出货量就已经逼近10亿。比较严重的问题是,由于市场竞争的残酷,几乎所有做得比较“大”的国内企业,其毛利率都很低,这样就很难有更多资金投入到新产品研发、设备更新、后备力量培养上。 在人员投入上相比较,国内企业的效
5、率、人均贡献度均远远落后于国际大厂。2.参与市场竞争观念陈旧,民品市场已出现低于成本价销售的情况,也出现其它不正当竞争的事情。 这个行业和国内其他行业一样,很多新进入的资本并不是看好这个行业,也不是对这个行业有其历史渊源上的感受或感情,而是这些资本或资金实在没有更好的投资方向,一旦地域、客户关系、技术这些方面的因素有一项满足要求,就犹如热钱一样快速杀进来,捞上一票或者并没有真的捞成,又犹如潮水一般退去。所以在这连续不断的个别企业的潮涨潮落阶段,恶性竞争如影随形,不公平竞争更成为“正常”现象。低于成本销售的现象虽说时有发生,但是还只是个别害群之马的捣蛋行为,一次有位企业老总在一个竞标会上的公开扬
6、言,成为当年的行业名言“反正我中不了标了,干脆出更低的价格,我做不了,你们也别想做。我就是捣蛋,怎么样?”这样的企业、这样的“企业家”令人哑然。3.不具备真正的全球化意识,无法适应新经济时代的需要。 说起全球化意识,不少人的理解就是和外商做生意,或者把生意做到国外去。全球化真的这么简单?其实不然,全球化的出发点是产业分工和市场的全面开放和协作,但是全球化的规则是由少数发达国家或经济体制定的,如果一味以为是所谓的产业(或企业)发展的契机,那是一厢情愿的想法。即使这些规则完全公平,上面已经提及,目前国内整个行业的基础不牢固,各层面人员的心态也很浮躁,恶性竞争激烈,全球化来临,就像一个小孩一下站到了
7、泰森面前,完全不是敌手。 国内企业在全球化的过程中,没有变成供应链的最下端,就是万幸之事。三.企业产品提升以及突破的方向 整个行业的状况,目前而言没有实施整体提升的可能,这个题目实在太大,难以由单个或几个企业,甚至行业本身也没有能力独立完成。 是不是坐以待毙?或者自甘沦落?那要看每个企业的决心,企业至少可以找到自己的道路。有数据报道,“八五”期间,我国连接器年平均增长速度为30.5%、“九五”期间增长速度为15%,“十五”期间增长速度为25%。2005年、2006年我国连接器市场连续两年增长率达25%以上,产量超过230亿件,销售额达216亿元。2007年增长速度达20%以上,预计2008年市
8、场前景仍保持良好的态势。尤其是国内的通信事业的发展速度超过了20%的增长率,对射频同轴连接器及电缆组件、微矩形连接器、印制电路连接器、线簧连接器、圆形连接器等需求不断上升,市场需求非常看好。预计“十一五”期间连接器市场将继续呈现平稳增长的态势,年增长速度仍将保持在20%25%左右。预计未来几年,我国各种连接器市场将进入一个新的增长周期,产品市场份额有望超过400亿元。 国内企业预备在这块蛋糕上分到多少呢? 1.根据高端客户的需求,实施产品设计跟进产品向上发展的趋势永远存在,这个需求是绝对刚性的,很多军工单位、整机厂所在研制新的武器系统时,对于元器件的需求是急迫的。不过因为元器件厂商自身生存的压
9、力巨大,军用元器件研制的过程并非短时间即可形成量产,当缺少国家支持或国家支持失当时,连接器企业的参与热情就不会很高。 如果一个企业本身具备相当实力、并且具有真正的前瞻性,就应该抓紧时机,下功夫切入这一块,要认识到产品的推广和量产化本身需要这样一个过程,我们现在在产的品种都经历过这个过程。一旦我们失去创新能力,就不能奢谈领先的问题,国内高端客户的此类需求就不得不向国外企业寻求支持,那么新品种新技术就一直掌握在国外企业手中,我们只能永远望其项背,步其后尘,甚至望尘莫及。 据我们所知,行业内的各大企业已经具有相当成熟的产品检测条件,企业已经装备绝大部分检测设备,即使有不完备的地方,但是在行业内是有大
10、量资源可以互补的,或者我们的高端客户会具备一些特殊的检测手段。 借助这些条件,有实力的企业可以密切跟踪客户的需求,当客户整机部分尚在研制阶段,元器件厂商就可以积极参与,帮助客户选择产品,更可以真正的独创某些实际运用类型。形成真正的知识产权自主,并进而建立相应标准和某种程度产品保护。长期坚持,能使中国的企业在产品基础上振兴起来、发展起来 2.小型化、精密化、模组化、表面贴装的运用对于产品的新动态,纵观历史,无非遵循小型化、精密化、模组化、表面贴装的运用形态;新材料、新工艺的制作要求;电气性能扩展,包括频率扩展、高可靠性等等性能要求。这些要求数十年来贯穿整个产品的发展历史。 信息产业的飞速发展确实
11、为基础电子元件带来机遇,作为基础元件重要组成部分的RFC市场受整机的拉动,同样在快速增长。同时无论是从原材料消耗的角度还是人类对于常规产品日益精巧的追求,小型化一直是各种产品的目标。 特别是对于RFC这样的电磁信号传输产品,其本身就具有小型化的理论依据,因为RFC产品的理论截止频率上限和其几何尺寸成反比,这些基本原理在此不加赘述。电镀、模具、机加、注塑、冲压等是连接器产品最基本的制造技术,随着国内制造业专业化技术水平的不断提升和由于连接器自身发展的需要,越来越多的新技术、新工艺和新材料被用在了连接器产品的生产过程中,如代金和局部镀金等节金工艺,金属零件的精密压铸、冷挤和热锻等模具化生产工艺代替
12、某些单件操作的机加工工艺。 过去很长一个时期,囿于加工设备的局限性,比较高精度的小型化很难实现,小批量的专门制作尚能应付,大规模生产无法实现。同样的道理,精密化、模组化、表面贴装的实施,也有赖于制造设备以至于应用设备的精密化,90年代以前的条件是不充分的。 时至今日,国内已经拥有各种类型的加工企业,各类加工设备也已经日益完善,加工手段也日益丰富。一般性加工设备中,数十万美金一台的数控机床国内已经拥有,其加工精度都是10-3mm级,一次成型性,微小孔径、异形、前后端在同一台机床加工、同时加工已经不是难题。内导体在加工孔、槽的同时实施弯曲、冲除孔内外毛刺、残屑、收口均可在一台MS7型车床上实现,而
13、MS7型也只需要几十万人民币。 冲压成形的方式很早已经被引入RFC的制造,目前设备精度能够形成高速、多工位、小尺寸的特性,某些10-1mm量级的接触件均能以冲压方式加工成形。 冲压的方式,不仅提高了加工速度,而且对于原材料消耗极小,对于近日惊人高企的原料价格,不失为一种解决之道。 很多连接器的弹性接触件就是利用冲压方式加工成形的,诸如SMB和MCX就经常使用冲压成形的铍青铜接触件,不仅仅零件一致性很高,而且其耗材几乎就是零件本身。同时,数以万件的零部件只需要一台冲床在短时间内即可完成,如果用单件加工的车削方式加工,就需要数倍数量的设备以数倍的时间才能完成。 锌铝合金压铸也是一种在行业里流行了几
14、十年的加工方式,只是国内很长一段时间无法实施精密压铸、电镀问题也久拖未决,因而90年代之前这种方法国内较少运用,目前已经没有这方面的瓶颈。以锌铝合金模具方式,可以方便地制造异形、弯曲、多脚位、多侧孔、多定位块的连接器外壳。如果某些加工面需要比较高的光洁度,可以利用高光洁度的模具来实现;更常规的加工方式,就是成形后,再进行精加工。 注塑方式也并非新的工艺,但是随着化工行业的发展,各种新材料的涌现,以及塑料模具本身的工艺提高,塑料越来越多的运用到连接器制造中。不仅仅有利用普通工程塑料来替代成本比较高的聚四氟乙烯做绝缘体,由于塑料电镀工艺的突破,数以百万计的连接器主体和连接机构采用了注塑形式加工。
15、上述锌合金压铸以及塑料注塑的大量运用,对于RFC的模组化、小型模组化、高密度模组化以及高低频混装带来了很大的便利,现在不少设备的端口大量使用能量端口、电磁端口、信号端口组合在一个模块中,不仅有利于设备的小型化、便携性,而且大量节省原材料,更为有利的是布线也可实现以线束代替单根导线和电缆,现场施工难度降低,出错概率降低,维修便捷。 冲压、压铸和注塑形式,也有利于表面贴装的实现。多年前,车削方式加工产品,表面贴装类型的,其贴装面乃加工和装配的难度所在。上述三种方式的成熟,贴装面的异形脚、非均布脚,内导体的异形化得以轻松解决,与各种基板的组合配接将更为方便。塑料件结合局部电镀的方式,在多层基板上也能
16、加以运用(不过这一运用目前还很不成熟,主要受制于使用方的设备精度)。 在组装方面,自动、半自动结合人工的设备大量使用,连续带料形式的送料方式也使得小型连接器装配更方便。这些设备中大量运用了气缸、电磁阀、蜗杆、曲杆等基本机械方式提供运动和动力。能保证装配的准确度、精度和力度,提高产品的一致性3.新型材料的运用 最早期的连接器,完全使用铜材制作,包括铍青铜、黄铜、紫铜等,后来又引入了不锈钢(但是不锈钢有时又会被排斥在需要高抗磁的场合),再后来为了降低成本,最早在BNC的制造上引入锌合金和塑料的主体外壳。 同样的要求和可能性继续展现在整个连接器的发展历史中。在没有抗磁要求的场合,铝质、铁质零部件也在大行其道。 但是更多的比较壮观的行为是新型材料的介入,近年来,一种新型镍铜(也称作白铜,但有别于三元