射频和微波连接器的未来

发布时间:2022-09-25 12:10:26 来源:乐鱼体育APP下载 作者:乐鱼体育在线入口589次
  连接器技术诞生于1930年代,必须在减少尺寸和重量的同时增加功能和应用。在这个市场上成功的制造商

  连接器技术诞生于1930年代,必须在减少尺寸和重量的同时增加功能和应用。在这个市场上成功的制造商将是那些提供现成产品而不是创新解决方案的制造商。

  无论是一般生活,还是射频,微波和同轴技术,最好的结果都来自于良好的连接。当谈到连接器市场的状态时,证据是显而易见的,连接器市场正在快速发展。

  机会激增主要由两个主要因素驱动:5G的迅速发展将产生的影响以及COVID-19带来的意外情况。前者继续在无数行业中引发无穷无尽的新应用,而后者则刺激了在家工作和远程学习场景中的大规模增长。

  连接这两种情况的共同点是对网络和通信的持续需求,这使得连接器市场不断发展,现在比以往任何时候都更加重要,为当今的应用选择合适的互连至关重要。

  在过去的15到20年中,一直存在着一种趋势,即所有设备都变得越来越小,越来越快,越来越轻。作为应对,必须不断重新设计连接器,以解决与尺寸,性能和应用有关的注意事项。虽然较小的连接器(图1)通常更适合高频应用,但制造商始终必须权衡。

  1.多端口SMPM模块(例如此模块)提高了连接的简便性和速度。这是将四方连接器组合成一个产品。

  由于同轴连接器用作可分离的接口系统,因此应用必须在配合方式和接触形状之间做出决定,这会阻止一些较小的连接器在6 GHz以上的市场发挥作用。根据设备的类型和用途,连接器越小,损耗和衰减越大。

  衰减始终是首要考虑的因素,通常归因于三个因素:电阻和介电损耗,反射的能量损耗以及由于屏蔽不足而导致的辐射或泄漏。如果通过传输线发生更大的损耗,则信号源或放大器需要更高的功率,这会增加不必要的成本。

  由于快速过渡到在家工作和远程学习,全球的电信服务提供商在加快宽带部署的同时努力改善所有类型的连接性,而增强连接性需要更多连接器。

  显然5G技术发展尚未达到顶峰,因此还有更多的无线G参与者仍在努力发掘并了解最佳(即产生最多收入)的用例,例如增强型移动宽带。尽管短期内4G LTE可能非常适合大量用户,但互联医疗保健,远距离协作工具和自动驾驶汽车等应用有望推动5G具有更大的带宽和更低的延迟,以供大规模采用。

  新的应用需要新的连接解决方案,这将超出对连接器的要求。对于连接器制造商而言,这是一个很好的机会,可以在概念和设计阶段之初就将其带入价值链,并发挥更大的作用,以推动创新和技术进步。

  自旋转拨号电话鼎盛以来一直使用的连接器无法满足服务提供商和其他开发新一代产品的新性能要求。而且,在很多情况下,仅连接器是不够的。例如,早期为新的多位置射频板对板连接器开发概念的合作可能演变为集成天线阵列的设计,该天线阵列可提供出色的性能,同时还能消除衰减。

  设计这样的解决方案要求涉及系统工程级别的探索和协作,而连接和开发人员并不总是将其视为关键领域。但是,随着应用和行业的进步,这些新的工程合作伙伴产生突破性解决方案的例子将会越来越多。

  5G基站无线电中衰减是一个关键问题,开发一种可以在滤波器模块和天线之间使用的连接器系统将产生巨大影响。在这些无线GHz的无线电不能使用同一根天线G在毫米波(mmWave)频率下也是如此。此处,协作连接器设计以多位置RF板对板连接器的形式可节省大量时间(图2)。

  2.单个SMPM连接器用于各种应用,包括5G无线电,甚至在毫米波频率下。

  制造商与客户之间的互动可以朝多个方向进行,有时甚至会产生令人惊讶的结果。由于将信号分成多个单独的波束,每个蜂窝无线个波束,因此关注衰减仍然是焦点。在输出功率非常低的前提下,如果衰减很大,消费者将无法获得良好的信号,否则通话可能会完全中断。对于无法接受连接中断的潜在5G应用,风险将大大提高。

  如以上示例所示,对定制解决方案的需求不断增长将改变连接器市场。随着时间的流逝,市场可能会偏离当今的标准RF连接器,从而转向量身定制的产品,这些产品非常适合各种应用和用例组合。

  例如,对于汽车应用行业标准的PCB安装连接器,对定制设计的需求在不断增长。即使意味着失去了可以降低成本的大规模现成购买的某些好处,定制需求仍然庞大。相反,我们更加注重平衡成本和对略有不同的功能或改进性能的高级功能的需求。

  定制的其他需求是出于必要而产生的。考虑量身定制解决方案时的情况,使安装人员可以将连接器伸到下方的两个或三个印刷电路板(PCB)进行配对。虽然现成的版本可能可以与该PCB连接器配合,但实际上却无法连接。提出创新的设计,例如包覆成型,既实用又必要。

  总体而言,微波和RF连接器的主要驱动因素是易于使用。因此,制造商必须准备好并且愿意在某些情况下接受客户的定制需求,例如当宽带提供商要求带有包覆成型,颜色编码的塑料应变消除件的RF连接器时。

  新的应用将推动新的解决方案,同时提高对创新制造方法的需求。从历史上看,螺杆加工一直是连接器组件的主要方法。它之所以受欢迎,是因为其经过验证的灵活性,几乎不需要或不需要任何工具——只需要简单设置机器即可。

  螺杆加工的优点是可以提供最严格的公差,与塑料或压铸模压和冲压相比,电气性能更好。计算机数字控制(CNC)车床的新功能使复杂的设计得以完全加工,并具有所有必要的功能。较早的凸轮驱动方法更快,但它们需要许多步骤,例如孔,槽和铣削,这些必须在二次加工单元上进行。

  由黄铜,铍,铜,不锈钢和聚四氟乙烯(PTFE)材料制成的连接器仍然是最受欢迎的选择。铍铜合金最适合用于阴型中心接触设计和外部(接地)导体,因为可以对材料进行热处理以产生弹簧记忆。与其他形式的铜一样,该合金具有良好的导电性。它的高抗张强度以及经过热处理后的长期记忆效应也很不错。

  为客户提供独立组件和完全集成的解决方案之间不断扩大的差距,需要连接器制造商努力缩小。制造商应尽早参与设计和系统工程阶段,从而最好地应对这一挑战。设计强大功能的能力将推动整个连接器行业前进,同时为客户提供适合独特规格并推动差异化的解决方案。

  5G无线电的制造商已经在未知领域开始拓展。依靠传统连接器和技术制造天线不会使此过程变得更容易。当务之急是不要陷入小细节而最终使目标模糊不清。

  这需要一组不同的学科,特别是对于设计工程师。要清晰、创新地看到从连接器到5G的技术进步,以及塑造我们的世界应像COVID-19后那样,需要跳出框架,超出标准范围进行思考。答案在于集成解决方案,这些解决方案可以解决棘手的连接问题,同时又可以推动差异化。

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