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与应用同行,射频连接器继续走“精细”发展道路
发布:2012/4/14 浏览:2043 次

 

射频连接器种类繁多,它们广泛应用于汽车、军事/航空、通信和无线产业。这几种应用都具有一个共同特征,即需要在越来越局促的空间内容纳越来越小的互连。在有些情况下,这意味着在缩小连接器的封装体积的同时还要提高工作频率(对于无线应用来说,频率达到2.5GHz;而对于宽带应用,频率更高达6GHz),而这正是所有连接器制造商都面临的一项关键挑战。
正如ITT 工业公司的75欧姆通信产品经理George Blazas指出,在美国通信行业,由于电话局的空间变得越来越宝贵,以及重新设计后的设备尺寸变小,提高连接器密度、缩小尺寸和改善性能已成为一种必然的趋势。该公司的无线产品经理Ted Worroll也表示,在无线应用领域,连接器也需要缩小尺寸和提高频率,同时也面临降低成本和模块化的问题。他说:“模块化是指把不同的连接器封装在一个模块之中,而提高密度是指缩小连接器的尺寸或者占用的电路板空间,二者略有不同。”
随着相机、上网功能和高分辨率彩屏等新特点进入手机之中,不仅对射频连接器的互连系统产生巨大影响,而且对传送低频或射频信号的板对板和板对元件应用中的所有元件的互连系统产生重大影响。与之相应地,连接器制造商正在关注新的制造工艺和材料,以满足上述新的需求。它们的研究成果包括尺寸更小的BNC和MCX连接器、新型板对板连接器、微型同轴电缆连接器。有些新的设计还具有便于使用的插入式锁扣接口和塑料电镀技术。
微型化、低阻抗是射频连接器的永恒诉求
在射频应用领域,连接器通常是越小越好。Tyco Electronics公司的射频产品全球销售经理David Gravina表示,微型化在新产品开发方面正在发挥关键作用,因为产品尺寸变得越来越小,封装密度越来越高。Bomar和Tyco等一些连接器制造商已推出微型BNC连接器,用于通信和视频/广播应用。这些连接器通常具有较高的性能,工作频率从1GHz提高至2GHz。
例如,Tyco的新款微型BNC连接器具有锁扣机制,并允许更快地连接和脱离,同时把密度提高了40%。这种新型连接器的插拔寿命为500次,频率高达2GHz。它也能与其它BNC连接器相连。PC板上的插座使用与标准BNC插座同样的占位面积,以便在DS3通信应用中进行插入式替换。该公司表示,此外,它利用标准BNC安装工具,因此不必重新培训现场安装人员。
Tyco的微型BNC连接器具有直形和直角形两种插头配置,满足常见的电缆尺寸,并可以提供直形和直角形PCB插座,用于电路板安装配置。该公司表示,也可以开发适合其它电缆尺寸和适配器的连接器。在典型的生产批量情况下,直形电缆插头价格为2.35美元,直角电缆插头为2.61美元,直形插座价格为1.34美元,直角插座价格为2.10美元。可以提供样品。
与之类似,Bomar公司的微型BNC连接器具有迅速连接/脱离接口,所需PC板空间比标准产品少三分之一。适于高密度射频设计,50欧姆的型号适用于500MHz以上的应用,通常在1GHz时反射很低,而75欧姆连接器即使工作在3GHz时的电压驻波比也很低。
连接器制造商亦在开发超小型MCX (MMCX)射频连接器。这些连接器可以用于汽车、全球定位系统和无线应用。Tyco公司的MMCX射频连接器把尺寸缩小了35%,满足未来系统升级对于从直流到6GHz的宽带性能要求。
但是,MMCX的尺寸还在不断缩小。Molex公司今年稍晚的时候将推出其SSMCX连接器,以用来取代MMCX。据称,SSMCX是50欧姆连接器,占位面积缩小30%,电气性能提高10%,具有插入式锁扣机制,面向内置802.11天线的笔记本电脑应用。这种新产品将在两三个月后上市。
Tyco的Gravina表示,除了继续向缩小占位面积方向努力之外,还有一个趋势是使用更多的板对板互连,以取消电缆装配,特别是在面向手机设计的时候。Tyco最近开发出的一种板对板连接器,是一种低高度、一体式的射频连接器,高度从4mm到14mm不等,频率最高为4GHz。
此外,ITT的Worroll还指出,电池消耗也是一个问题,它意味着手机制造商越来越重视其它不消耗电力的元件。ITT为此开发出了一种表面安装的通用接触系统,它除了尺寸较小以外,其接触阻抗只有20毫欧,所以不会消耗大量电力。这种通用连接器的最小触点间距为1.35mm,可以放置在小型器件的下面,设计人员可以把连接器摆放成任何角度。
ITT同时在为手机开发小型射频连接器。该公司的最新产品将于近期推出,相比现有产品5.6×4.0mm的尺寸,新产品的占位面积仅为2.6平方毫米,高度为1.6mm。此外,该公司新的LPC系列连接器工作频率高达6GHz,插拔寿命为12,000次,角度误差允许达到3度。
ITT还将推出新系列的超小型微型同轴电缆组件。这种同轴电缆有五层,分别是导体、绝缘层、金属箔片、网状屏蔽和外壳,外径只有42gauge。该连接器的触点间距约为0.3mm或0.4mm。
该公司目前供应一种2.4GHz 射频板对板连接器,高度为4.5mm,消除了对不准的问题。这种连接器具有一个弹簧式地线和信号触点,通过连接器和与两个电路板相连把阻抗控制在50欧姆以内。其它关键规格还包括频率为6GHz时最大电压驻波比为1.3,插拔寿命超过100次,允许径向移动1.6mm,轴向移动1mm,角度误差为3度。
Cinch Connectors公司最近改善了它的75欧姆BBF(宽带频率)系列连接器。目前应用频率从750 MHz到1.5GHz,面向FTTU、光纤与同轴电缆混和网络、线缆接入节点和网络接口部件等高速应用。该公司表示,新型BBF连接器使用了一种绝缘材料,具有极好的电气性能,如独特的三点高强度触点,回波损耗低,1.5 GHz时电压驻波比仅为1.2等。
该系列连接器提供直角安装形式以及插座-插座适配器,可与多种F电缆连接器可靠配合,工作温度范围在-40℃至105℃之间,其独特的带棱纹的PCB柱可牢固安装在PCB板上,能保持波峰焊时的稳定性。
方便的锁扣式连接
设计人员希望使接口连接更加方便,不必使用钳子,以大大简化安装,目前这个目标正在实现。例如,ITT在它的一些产品线中,已用一种正向锁扣接口取代传统的BNC接口。前者主要用于欧洲市场。该公司的Blazas表示,这不仅缩小了连接器的尺寸和提高了性能,而且更加容易安装,并没有牺牲易组装性和现场可更换性。目前,ITT的Type 43SMZ连接器和微型1.0/2.3高密度75欧姆连接器都可以正向锁扣。
Winchester Electronics推出了一系列新型射频连接器,面向从军用雷达和卫星系统到无线通讯的各种应用,这些连接器具有插入锁扣式迅速连接/脱离接口。Winchester公司的WSML超小型闭锁射频连接器旨在取代线对面板或线对PC板应用中的threaded SMA连接器,具有正向插入锁扣接口。这种50欧姆的连接器适应频率高达18GHz,而且包括一种先接触后脱离的功能,允许连接器在系统不断电的情况下接合。
Winchester公司还提供MXC和MMCX连接器,具有插入锁扣接口,并可以满足高频需求。MCX 射频连接器分为50和75欧姆两种,工作频率可达6GHz,尺寸是SMB连接器的三分之一。这些产品可以用于天线和通讯基站。其50欧姆MMCX线对PC板连接器用于空间有限和频率较高的应用,如手持无线设备、测试与测量设备以及医疗设备等。
降低装配成本
除了缩小尺寸和提高密度以外,许多射频设计厂商要求降低装配成本,这导致许多连接器制造商寻找替代材料和制造工艺。
例如,Tyco公司利用一种特殊的塑料电镀技术,也称之为模块化互连器件(MID)技术,作为一种解决尺寸、可制造性和成本问题的解决方案。Tyco的Siemax开关同轴产品采用了MID技术,通过在一个模块中封装二、三或四个连接器,缩小了尺寸并提高了密度。在几年前推出这个产品以后,Tyco对MID工艺进行了改进,占位面积略有缩小,并准备在微型MCX和SMB等其它产品中采用这种工艺。该公司称,除了减少了元件数量(从三个减少到两个)并降低了成本以外,这种技术的其它好处还包括可复制性和共面效率。
Molex公司也在对使用塑料电镀技术进行评估。Molex旗下射频/微波连接器部门的销售经理Roger Kauffman表示,该技术可以使设计人员在屏蔽与信号处理方面具有灵活性和创造性。他还指出,有一个相当明显的趋势是采用封装式或ganged连接器。设计人员希望把六个、八个、十个或更多的连接器封装在一个模块或面板之中。他说,这样做的关键好处是易于安装,而且密度可能略有提高,因为连接器可以相当紧密地封装在一起。
这些ganged连接器产品一般需要定制,但是Kauffman指出,不要因为需要定制而却步,Molex在射频应用方面取得成功的一个因素就是提供定制连接器,而没有较高的加工成本或者延长交货期。Molex可以在六周内完成定制产品订单,与标准产品的交货期相当。ITT的Blazas也认为,厂商必须尽快供货,“我们必须在几天内交货,而不是几周或几个月。”根据该公司基于价值的产品开发(VBPD)策略,ITT能够在几天内提供试生产器件。
作者:鲁思奇
■ 赛迪顾问公司

全球市场复苏带动中国连接器市场增长

全球连接器市场在2001年由于受到世界经济及电子信息整体行业不景气的影响,出现了23%的负增长。但自2002年以来,随着计算机与通信产品市场的增长,全球连接器市场已经开始复苏。2002年市场销售额恢复到270亿美元的水平,比2001年增长5.4%。在2002年全球连接器区域市场中。亚太地区(不含日本)市场增长最快,其销售额增幅达到8.6%;其次为北美地区,销售额增幅为7.4%;日本市场、欧洲市场以及其它地区市场的增长幅度则分别为2.4%、3%和2.9%。

世界市场的大起大落对中国连接器市场也带来了极大影响。近年来,由于计算机、通信与网络以及消费电子产品等连接器上游产业在中国的迅速发展,中国连接器市场一直保持着20%以上的年增长率。但在2001年,由于受国际市场严重衰退的影响,中国连接器市场的增幅下滑到9.1%,为近年来的最低水平。2002年以来,随着世界市场的复苏,中国连接器市场也开始恢复较高的增长态势,全年国内连接器市场总销售量达到16.52亿只,比2001年增长11.8%。总销售额达到88亿元,比2001年的79亿元增长11.3%。

图1 2000-2002年中国连接器市场增长情况(略)
图2 2002年中国信息产业各领域对连接器产品的需求比例(略)
表1 2002年中国连接器市场产品销售量情况(略)


近年来中国连接器市场的高速增长首先得益于国内计算机行业的快速发展,目前国内连接器产品需求也多集中在计算机领域。虽然近几年部分连接器厂商逐渐把产品转入通信与网络领域,但从连接器产品整体的应用而言,国内仍偏重于计算机领域。2002年中国计算机领域对连接器产品的市场需求量达到7.1亿只,占国内连接器市场总销售量的43%。而随着通信与网络产品制造业在国内的迅速发展,通信与网络领域也已成为目前国内连接器产品的第二大需求领域,2002年其所需的连接器为3.3亿只,占市场总量的20%。此外,消费电子及工控与仪器仪表也是国内连接器市场的重要应用领域。

从2002年中国连接器市场的产品构成看,低频连接器仍是市场销量最大的产品,其10.96亿只的销售量占国内连接器市场总销量的三分之二。其中,条形连接器仍占据着市场的主流地位,2002年的市场销量达到10.21亿只,占市场总销量的61.8%。由于国内通信设备制造业的快速发展,目前市场对各类射频连接器的需求增长很快,其中片式射频连接器2002年销售量同比增长达到18.1%,成为市场需求增长最快的连接器产品。

外商投资拉动中国连接器产业发展

纵观中国连接起产业的发展,早期国内连接器产业的发展与国防建设有着密切相关。在1950-1970年,中国连接器的生产主要由原电子工业部和航天工业部的部属企业以及地方国有企业组成,所生产的连接器主要应用在雷达设备、通信设备、导航设备、电子测量仪器等电子设备中。1980年以后,随着中国电子工业的逐渐发展,连接器的生产逐步应用到黑白/彩色电视机等消费电子产品。进入1990年以来,在中国外资政策及鼓励措施的推动下,中国台湾地区、中国香港地区及美国、日本、欧洲的连接器企业纷纷加强对中国内地的投资。包括AMP、Molex、Berg、Amphenol等国际知名连接器企业在内的全球各地连接器厂商几乎大都把生产基地转移到中国内地。外商投资的大量涌入直接带动了中国连接器产业的快速发展,目前中国从事连接器生产与加工的企业已经发展到600余家(其中外资企业超过一半),从业人员达到20万人,。

在国内外资连接器生产企业中,台湾厂商占据了举足轻重的地位,过去几年约有半数以上的台湾连接器企业到内地投资设厂,具有代表性的企业包括鸿海、连展、正崴、龙杰等台湾大型连接器公司,截至到2002年台湾在内地设立的连接器企业已超过250家,占国内连接器企业总数的三分之一以上。这些台资连接器企业主要分布在珠江三角洲地区的深圳、东莞以及长江三角洲地区的苏州、昆山等地,京津地区也正在成为台湾连接器企业投资的热点地区。

图3 中国连接器企业投资构成情况(略)
表2 台湾在祖国内地的主要连接器厂商(略)


境外企业的大量投资设厂使中国连接器生产规模迅速扩大。目前国内连接器产品的年生产能力已经超过20亿只。随着产量的扩大,国内连接器的出口也在逐年增加。2002年中国连接器出口量达到8.08亿只,比2001年增长11.8%,出口金额达到7.94亿美元,比2001年增长15.2%。目前中国连接器产品的出口市场主要在欧洲、北美洲、中东以及东南亚等地区。

从中国内地连接器生产企业的情况看,其企业总数在300家左右,并分布在国内25个省市自治区。其中浙江和江苏是分布最集中的两个省份。与外资企业相比,中国内地连接器厂商的规模普遍较小,生产发展起点不高,开发创新能力不足,产品技术性能、生产工艺技术等与国际水平相比,尚有一定的差距。其产品主要集中在中低档,具有市场发展潜力的片式连接器和微型高速连接器,还很少有企业能够生产。

中国连接器市场未来发展潜力巨大

未来5年,随着电子信息产业的持续发展,中国市场对连接器产品的需求将继续扩大,预计今后5年中国连接器市场的年均增幅将保持在14%左右,大大高于世界市场7%左右的增长预期。到2005年,中国连接器市场销量预计将达到25.11亿只,销售额将达到145.8亿元,到2007年中国连接器市场销量预计将达到32.31亿只,销售额将达到187.6亿元,中国将是世界最具发展潜力的连接器市场之一。

就今后连接器市场的发展热点看,随着各类计算机、移动通信、笔记本电脑和PDA产品的蓬勃发展,微型化及高密度、高传输速度已成为连接器的发展趋势。现在,使用连接器的整机产品外形都是集小型化、薄型化和高性能为一身,这也促进连接器产品朝微型化和小间距方向发展。目前,在板间连接器产品中已开始大批量使用0.5mm的片型连接器。在移动信息终端产品中也开始大批量使用更加小型化的0.4mm的窄片型连接器产品。在笔记本电脑和PDA等电子产品中,则多数采用FDC连接器,在这些领域中,0.3mm~0.5mm间距的FDC连接器产品将得到更加广泛的应用。此外,笔记本电脑、数码相机等电子产品正越来越多地使用高精度的LCD显示屏,适用于这种高精度LCD显示屏的SX-GA型LCD连接器将成为未来市场的热点。而与液晶显示屏等数字型显示屏用DVI连接器也将获得快速的发展。除以上产品外,高速信号传输连接器、存储棒连接器,以及应用于WDM、DWDM的光纤传输连接器和与无线LAN相关的小型同轴连接器的市场需求量也正在逐步扩大。这些新型连接器产品将成为今后带动市场增长的新热点。
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