4-射频连接器可靠性设计探讨
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谈射频同轴连接器屏蔽效率的测量张志谦【摘要】屏蔽效率(射频泄漏)是射频同轴连接器的一项重要的电性能参数。
在国际上,不论是美军标中还是国际电工委员会文件中,对该参量都有明确的要求。
文中阐述了屏蔽效率的定义,测量屏蔽效率的意义,并介绍了测试方法及专用的测试装置。
一、引言在我国对屏蔽效率这一参数的测量已经开展了技术研究,并在不少单位取得了一定进展。
在总结了大量的资料和科研成果的基础上,编制了“射频同轴连接器屏蔽效率测试方法”国家标准稿(已报批),这将为我国今后开展该项参数的测量工作打下良好的基础。
二、射频同轴连接器屏蔽效率的定义射频同轴连接器是用来传输微波信号。
当射频同轴连接器进行微波信号传输时,不可避免的要从其啮合部位或其它部位泄漏出极少量的微弱的微波信号。
尽管泄漏的信号是极其微弱的,但是它所引起的负作用是不可忽视的,尤其是在复杂的电子控制设备中,可能由于微波信号的泄漏而导致失控以致产生非常严重的后果。
屏蔽效率就是用来描述射频同轴连接器在工作中微波信号泄漏状况的参量。
关于射频同轴连接器屏蔽效率的定义。
在不同的文件中,叙述不同,但描述的问题的实质是一样。
国际电工委员会文件中关于屏蔽效率的定义如下:射频同轴传输线的屏蔽效率就是其外导体保护传输线免受外界电磁场干扰的能力。
反之,也是防止传输线内的电磁场干扰外界的能力。
就射频同轴连接器而言,在其外壳上通过的纵向电流不应在同轴电路中产生不适当的电压。
转移电动势或其等效电压U1与内同轴线纵向电流I1的商,即U1/I1=Z1,称为转移阻抗,用来确定射频同轴连接器的屏蔽效率。
在实际测试中,大都用在传输线内传输的微波信号功率和泄漏在传输线外部的微波信号功率的比值换算成“分贝”来表示。
转移阻抗和功率比“分贝”值之间有着一定的定量关系。
在通信设备和电子设备中,大量的使用了射频同轴连接器。
如果射频同轴连接器的屏蔽效率差,那么很可能使电子线路各部分之间相互干扰而无法工作。
尤其在宇航部门,造成的危害则更大。
射频连接器的结构设计简述1射频连接器简介射频连接器是一种同轴传输线,是一种通用性的互连元件,广泛应用于各类微波系统中。
作为基础元件,在微波系统中起电气和机械连接作用。
射频连接器一般分为三类。
(1)面板座:一端配接标准(或非标)界面连接器,一端配接微带、玻珠等,执行GJB976A-2009《同轴、带状线或微带传输线用射频同轴连接器通用规范》。
(2)转接器:两端配接标准(或非标)界面连接器,GJB680A-2009《射频连接器转接器通用规范》。
(3)接电缆连接器:一端配接标准(或非标)界面连接器,一端配接电缆,执行GJB681A-2002《射频连接器通用规范》。
射频连接器的内部结构分为三层,由外向内分别是外导体、绝缘介质和内导体。
外导体接地,绝缘介质起绝缘作用、支撑作用,内导体通电。
特性阻抗计算公式截止频率计算公式:a-内导体外径;b-外导体内径;-绝缘介质相对介电常数。
2射频连接器的界面结构标准界面的射频连接器,应符合GJB5246《射频连接器界面》。
其主要的插合形式包括:螺纹旋接(SMA、TNC);推入自锁(QMA);浮动盲插(BMA、SBMA);直插擒纵(SMP、SSMP);卡口连接(BNC)等。
(a)SMA型射频连接器(螺纹旋接式)(b)QMA型射频连接器(推入自锁式)(c)BMA型射频连接器(浮动盲插式)图1射频连接器的主要插合形式示意图以螺纹旋接形式为例:在插头和插座进行互连时,通过旋动螺套,带动插头外导体插入插座外导体中,直至两者的电气和机械基准面完全重合,在此过程中,实现内导体(插针和插孔)的插合接触。
可以明确的是,电气和机械基准面完全重合之前,内导体端面是不应该接触的,否则在外导体持续推进过程中,内导体会因此端面互顶,从而造成整个连接器内部结构的破坏。
但同时,内导体端面之间的缝隙使得此处存在一段高阻抗,造成反射增大。
因此,一些测试级转接器会控制插合完成后,内导体端面处的缝隙大小。
根据连接过程,界面设计时,插合部分的尺寸公差应满足界面手册的要求,内孔不能小于下限值,外圆不能大于上限值,以避免无法完成插合过程。
相位可调同轴连接器的设计孟世乐【摘要】本文叙述了一种新型连接器——相位可调同轴连接器——的设计原理和设计方法。
该连接器突破原先的连接器长度固定不变的概念,利用一个调节螺套的调节带动连接器的内外导体同时伸缩,可获得0—9㎜的长度变化。
在18GHz时可调节的相位范围超过180°(±90°),调节的相位精度小于3°相位。
调节完成后,两个锁紧螺母使连接器的长度在振动条件下不产生变化。
这种新型连接器可以大大简化相控阵雷达,电子对抗系统及其他需进行相位控制的设备的相位匹配方法并可提高其相位匹配精度。
试验表明,该连接器具有稳定的电气和机械性能,达到了设计目标,可以在各种相位匹配系统中广泛应用。
一、引言在相控阵雷达及电子对抗的相位匹配系统中,要求电缆/连接器组件具有精确的电长度。
随着雷达工作频率的提高,相位匹配精度要求越来越高。
在X波段和Ku波段,这种精度控制变得特别困难。
雷达制造厂家在进行安装调试时要对电缆/连接器组件进行切割、安装及测试。
由于每次切割和安装都难以做到“恰到好处”,所以需进行多次反复才能大致达到要求,而且相位匹配精度也难以提高。
稍有不慎,便会因切割过量而使电缆报废。
对于多单元系统需逐一进行匹配,上述问题就变得更加突出。
使用相位可调同轴连接器不仅可以使上述问题大大简化,而且可以提高相位匹配的精度。
由于连接器的电长度具有一定的变化范围,因此,各匹配单元的电缆/连接器组件可根据分析计算一次切割安装完成,其需要调节的长度可通过调节连接器本身的长度进行补偿。
又由于连接器调节螺套每转一周其长度仅改变0.5㎜左右,所以各单元的相位匹配精度可以大大提高。
调节长度是设计者首先要考虑的问题。
调节长度△l与波长λ、介电常数ε及调节的相位△Q的关系由下式决定△Q=2π △l/λ(1)在Ku波段,要求在18GHz(λ=16.667㎜)时能调节180°相位,对于空气介质ε=1,调节长度△l为△l=△Qλ/2π=8.43(㎜)(2)所以,用于Ku波段的相位可调同轴连接器的调节长度应大于8.43㎜,一般选用9㎜。
研究射频连接器耐射频高电位的电压测试摘要:随着电子信息技术的快速发展,射频连接器的应用变得更加广泛,人们也加强了对射频连接器的重视与研究。
下面,针对射频连接器耐射频高电位的电压测试问题进行深入研究,希望文中内容对相关工作人员能够有所帮助。
关键词:电子信息;射频连接器;高电位;电压测试射频连接器通常被装接在设备或电缆上,其是供传电系统连接的可分离元件。
射频连接器的应用环境十分复杂,为了确保其在应用期间,性能能够得到合理发挥,确保其应用的合理性。
1 射频连接器的电气性能与机械性能1.1射频连接器的电气性能射频连接器在具体应用过程中的电性能主要取决于电缆性能、连接器尺寸情况、电缆接触等。
同轴线的最大频率必须是传输线中最薄弱的元件的最大使用频率,这主要因为其不是由某一个元件决定的,而是由所有元件决定的。
例如,一只射频连接器的使用频率为10GHz,将其连接在使用频率为5GHz电缆上,那么该组件在具体运行过程中的最大使用频率不是10GHz,而是5GHz [1]。
1.2射频连接器的机械性能对射频连接器在应用过程中的机械性能进行考虑时,要对实际生产的规模和数量进行全面考虑。
对于其特性下可以达到要求的原因进行分析的意义重大,这种分析可以避免相同错误的再次发生[2]。
此外,射频连接器的制造会随着其尺寸的变小而更加困难,也会相应的提高制造成本。
2 射频连接器抗电强度指标射频电子连接器在电子干扰机、雷电等设备中都有着广泛应用,用量非常的大。
例如,在相控阵雷达的天线上,同一种型号连接器产品就会用到上千只。
射频连接器在应用过程中,为了避免强电对其应用,以及性能造成干扰,使其具有不会被强电击穿的能力意义重大。
例如,在雷达设备中,如果天线系统中安装有上千只连接器,这些连接器在使用过程中,其中一只由于外部强雷影响被击穿,整机将无法正常作业,致使雷达无法发挥其作用,会造成严重的后果。
而这里提到的射频连接器避免强电干扰而不被击穿的能力指标指的就是“抗电强度”,这也是衡量射频连接器在运行过程中的一项重要指标[3]。
射频连接器装配工艺解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代通信和电子领域中,射频连接器扮演着至关重要的角色。
它们被广泛应用于无线通信设备、卫星通信系统、雷达系统以及各种电子设备等领域。
射频连接器负责连接不同设备之间的射频电路,确保高频信号的传输和稳定性。
而射频连接器的装配工艺则决定了其性能和可靠性。
1.2 文章结构本文将详细探讨射频连接器装配工艺的解释说明以及概述。
首先,在第2部分中我们将介绍射频连接器的基础知识,包括其类型、结构和特点等方面的内容。
然后,在第3部分中,我们将详细描述射频连接器的装配和焊接工艺流程,并提供常见问题以及相应的解决方法。
最后,在第4部分中,我们将给出一个概述,包括硬件要求、步骤和注意事项,以及一些最佳实践和技巧。
1.3 目的本文的目的是为读者提供关于射频连接器装配工艺的全面理解,并帮助读者学习如何正确地进行射频连接器的装配工作。
通过对射频连接器基础知识、装配工艺流程以及常见问题的介绍,读者将能够更好地理解和掌握射频连接器的装配技术。
此外,我们还将展望未来射频连接器装配工艺的发展趋势,希望能够为相关领域的研究和实践提供一些思路和参考。
2. 射频连接器装配工艺解释说明:2.1 射频连接器基础知识:射频连接器是一种专门设计用于传输高频信号的电子组件,常见于无线通信、电子设备和其他射频应用中。
它们起着将信号从一个设备传输到另一个设备的重要作用。
射频连接器通常由两个主要部分组成:插头和插座。
插头是与设备中的天线或射频接口相连的组件,而插座则固定在另一个设备上以接收插头。
这两个部分通过特定的接触方式实现信号传输,并保持稳定的连接。
在选择适合特定应用的射频连接器时,需要考虑多种因素,包括工作频率范围、阻抗匹配、可靠性和可维护性等。
此外,还有许多不同类型的射频连接器可供选择,如SMA、BNC、N型等。
2.2 装配及焊接工艺流程:射频连接器的装配过程非常重要,直接关系到整个系统性能和稳定性。
射频同轴连接器标准-概述说明以及解释1.引言1.1 概述射频同轴连接器作为一种重要的电子连接器,广泛应用于电信、无线通信、航空航天等领域。
其性能和质量对于整个系统的运行稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
为了确保不同厂家生产的射频同轴连接器具有互通性和一致性,制定了一系列的标准来规范其设计、制造和测试要求。
本文将重点讨论射频同轴连接器标准的重要性、现状和未来发展趋势,以期为相关行业的从业者提供参考和指导。
部分的内容1.2 文章结构文章结构部分的内容:文章结构包括了引言、正文和结论三大部分。
在引言部分,我们将对射频同轴连接器进行概述,介绍文章的结构以及阐明文章的目的。
在正文部分,我们将进一步探讨射频同轴连接器的定义、主要特点和应用领域,以便读者更好地了解这一主题。
最后,在结论部分,我们将强调射频同轴连接器标准的重要性,讨论当前标准的现状,并展望未来标准的发展趋势。
通过这样的结构,读者将能够全面了解射频同轴连接器标准的相关内容,为进一步研究和实践提供参考和指导。
1.3 目的本文的主要目的是探讨射频同轴连接器标准的重要性及其在现代通讯领域的应用。
通过对射频同轴连接器的定义、主要特点以及应用领域的介绍,希望读者能够更全面地了解这一连接器的重要性。
同时,通过对目前射频同轴连接器标准的现状和未来发展趋势的分析,为相关行业的技术人员和决策者提供参考,促进射频同轴连接器标准化工作的进一步发展,推动整个行业的健康发展。
目的部分的内容2.正文2.1 射频同轴连接器的定义射频同轴连接器是一种用于连接射频传输线路的电连接器,其设计旨在确保射频信号在连接过程中传输的稳定性和可靠性。
同轴连接器通常由两个主要部分组成,即母头(插头)和公头(插座),通过这两个部分之间的结构设计和金属接触,实现射频信号的传输。
射频同轴连接器的设计考虑了信号传输的频率范围、阻抗匹配、电气特性和机械性能等因素。
在连接器的内部结构中,还包括了密封件和保护层,以确保连接器在各种环境条件下都能够保持良好的连接状态。
射频同轴连接器的失效现象分析及改进措施摘要:射频同轴连接器作为电子系统中的关键基础元件,一旦失效将会造成电子系统的故障,极大程度上降低了整机系统的可靠性。
如果能准确定位连接器的失效现象及失效机理,就能在射频同轴连接器的研制、生产过程中,预防失效现象再次发生或者失效现象的重复出现,就会极大的提高射频同轴连接器的可靠性。
本文通过对我单位射频连接器在研制及用户使用过程中出现的失效现象进行分析,使产品技术人员能够掌握基本的射频同轴连接器失效分析方法,提高射频同轴连接器产品的可靠性及技术水平。
关键词:射频同轴连接器;失效分析;改进措施1 引言射频同轴连接器的主要功能是在电子系统、设备及元(部)件间起机械连接、分离和传输射频信号的作用[1]。
为提高射频同轴连接器的可靠性,必须在连接器的全生命周期中做好失效分析,预先采取必要的措施,以提高连接器的质量。
失效分析是确定产品失效原因及机理的过程。
对射频同轴连接器的失效分析是对已失效连接器进行的一种事后检查,其目的是明确失效机理,找出失效原因,提出改进和预防措施,以提升连接器的可靠性。
2.射频同轴连接器失效现象及失效分析方法射频同轴连接器的种类较多,从常用的连接机构形式可以分为:螺纹连接形式(如SMA、N、TNC等)、卡口连接形式(如BNC等)、推入连接形式(如BMA、SBMA、SMP等)[2]。
通过对这些形式连接器在研制及使用过程中出现的失效现象的归纳及总结,射频同轴连接器的失效现象可以进行大致的分类:机械性能失效、环境性能失效及电性能失效。
围绕射频同轴连接器失效现象的分析是看似简单实际却很复杂的过程。
2.1射频同轴连接器失效现象射频同轴连接器的常见的失效现象如表1所示。
表1 射频同轴连接器失效模式2.2射频同轴连接器失效分析方法失效现象分析的目的是通过对已失效元器件的检查分析,明确失效机理,查找失效原因,提出改进措施,从而能提升产品的可靠性[3]。
射频同轴连接器进行失效分析一般先进行非物理破坏性分析,再进行破坏性分析;先进行外部现象分析,再进行内部分析。
射频连接器基础知识和设计要求射频连接器是用于连接射频设备的一种电子连接器。
它们在无线通信、微波技术、卫星通信、雷达等领域中起着至关重要的作用。
以下是关于射频连接器的基础知识和设计要求:1. 射频连接器的类型:常见的射频连接器类型有SMA、BNC、N型、TNC、SMB、MCX等。
不同类型的连接器应用于不同的频率范围和功率要求,因此在选择连接器时需要根据具体的应用需求进行合理的选择。
2. 频率范围:射频连接器的频率范围通常在几十MHz到几十GHz之间。
连接器的频率范围决定了它能够传输的信号频率范围。
在选择连接器时,应根据所需的频率范围来确定连接器的类型和规格。
3. 带宽:射频连接器的带宽是指连接器能够传输的信号频率范围。
带宽越宽,连接器能够传输的信号频率范围就越大。
在设计射频系统时,应根据系统的带宽需求来选择合适的连接器。
4. 插入损耗:射频连接器的插入损耗是指连接器引入的信号衰减。
插入损耗越低,连接器就能够更好地保持信号的强度和质量。
在设计射频系统时,应选择插入损耗较低的连接器来减小信号衰减。
5. 阻抗匹配:射频连接器和射频设备之间的阻抗匹配非常重要。
当连接器和设备之间的阻抗不匹配时,会导致信号的反射和损耗。
在设计射频系统时,应确保连接器和设备之间的阻抗匹配良好,以保证信号的传输质量。
6. 插拔次数:射频连接器的插拔次数是指连接器能够承受的插拔次数。
插拔次数越多,连接器的使用寿命就越长。
在选择连接器时,应根据具体的应用需求来确定连接器的插拔次数要求。
7. 环境适应性:射频连接器在各种环境条件下都应能够正常工作。
例如,它们应能够承受高温、低温、湿度、振动等条件。
在设计和选择连接器时,应考虑连接器的环境适应性,以确保连接器能够在各种环境下稳定可靠地工作。
总之,射频连接器的选择和设计应根据具体的应用需求来确定,考虑到频率范围、带宽、插入损耗、阻抗匹配、插拔次数和环境适应性等因素,以确保连接器能够满足系统的要求。
射频连接器可靠性设计探讨中国电子科技集团公司第四十研究所李明德提要:本文从可靠性的基本概念入手,阐述了射频连接器在可靠性指标方面的特殊性。
进而从实施质量体系认证制度,强化设计控制;做好设计验证、优化设计、安保设计和冗余设计;继承传统,发扬企业优势;以曾现失效模式为鉴,避免失效现象重现等方面,阐明了可靠性设计的具体措施和内容,以达到提高射频连接器固有可靠性的目的。
关键词:射频连接器可靠性设计固有可靠性1 引言提到可靠性,不论对射频连接器设计者、制造者、还是对射频连接器使用者来说都是非常关注、非常重视的问题。
产品的可靠性是产品质量的重要体现。
产品可靠性的高低,体现了产品质量的好坏。
高可靠,既是使用者殷切的希望,也是射频连接器设计者、制造者追求的目标。
射频连接器的可靠性,与其设计选用的材料、生产工艺、生产过程、质量控制及其正确使用有关。
但对射频连接器的固有可靠性而言,起决定性作用的是在连接器生产定型前的设计各阶段。
即:方案论证、初样设计、初样验证、正样设计、设计确认(设计定型)、小批量试生产和生产定型等阶段。
在这个研制全过程中,既是产品设计的全过程,也包含了可靠性验证和可靠性增长的过程,同时,也是进行可靠性设计的全过程。
射频连接器可靠性设计的主要依据是:射频连接器研制任务书,合同或技术协议书,以及相关的产品标准、法规和技术条件。
可靠性设计的指导思想是在以“预防为主”的方针指导下,在产品设计过程中,采取可靠性设计技术,既要使产品符合射频连接器相关标准、法规,满足用户要求,又要达到增强产品固有可靠性的目的。
2 射频连接器在可靠性指标方面的特殊性关于可靠性这个概念,它的定义为:产品在规定的条件下完成规定任务的可能性(概率),叫做产品的可靠性。
所谓规定的条件是指:规定的时间、产品所处的环境条件、维护条件、使用条件及其完成规定任务所规定的时间。
完成规定任务的可能性往往用一个大体的百分比值来表示。
这意味着,如果有大批同样产品,则大体上有多少百分比的产品能完成规定的任务。
因而,产品的可靠性指标则定义为:在军用规范的额定条件下所获得的失效率的最大值。
一般以每小时负n次方(10-n /小时)来表示。
这种概念进一步深化,就是概率。
一般来说,产品的可靠性包括如下三大指标:第一,保险期。
产品出厂时间越久,一般来说它完成规定任务的可能性就越低。
所以,一定的可靠性是对一定的时期而言的,这个时期通常叫做产品的保险期;第二,有效性。
当需要产品执行任务时,它在规定时间内能够执行任务的可能性,叫做产品的有效性。
有效性决定于产品出故障的可能性的大小,发生故障所在部位及排除故障所需时间的长短,备份件是否足够。
适当的维护,假如定期周密地进行检查、维修、更新,可以提高产品的有效性;第三,狭义可靠性。
指产品在规定时间内完成规定任务的无故障工作的可能性。
有的用无故障工作时间来表示,有的用MTBF(平均故障间隔)来表示。
以上是一般意义上理解的产品可靠性及其特点。
对于射频连接器,不论是我国军用标准(GJB),还是我国的国家标准(GB/T);不论是美国的军用标准(MIL),还是国际电工委员会标准(IEC),都没有规定射频连接器的可靠性指标,也没有规定具体的质量等级。
MIL-HDBK-217E,1986年《电子设备可靠性预计手册》中也说:“有些元器件是按老的规范制造,既无可靠性指标,未规定质量等级。
这些一般只有两个质量等级,即:军用(高档)或民用(低档)。
”射频连接器就属于这种元件。
关于射频连接器的可靠性指标问题,在二十世纪九十年代,在我国行业内曾有人进行专门研究,最终仍无法确定可靠性指标。
至今为止,对射频连接器不仅没有规定可靠性指标,也不规定通常意义上标志产品可靠性的三大指标,即:保险期、有效性和无故障工作时间。
关于射频连接器的质量等级,虽然在我国射频连接器的有关标准中,没有规定质量等级,但是在我国指导性文件:GJB/Z 299A-91《电子设备可靠性预计手册》中,给出了元器件(包括射频连接器)质量等级的概念。
定义为:元器件装机使用前,按产品执行标准或供需双方的技术协议,在制造、检验及筛选过程中其质量的控制等级。
并根据执行标准的不同,确定了射频连接器的质量等级及其质量系数πQ值。
满足计算连接器的工作失效率模型λp值的需要。
以便对电子设备可靠性进行预计。
对于射频同轴连接器,虽然没有规定可靠性指标,也不规定通常意义上标志产品可靠性的三大指标:保险期、有效性和无故障工作时间。
但是,不等于对射频连接器没有可靠性要求,更不能以未规定相关的可靠性指标为由,放松或降低对射频连接器可靠性的要求,以及进行可靠性设计的要求。
由原材料制成元器件,元器件构成组件,组件再组成日益复杂的尖端系统,所有的电子产品从材料到工作系统的各阶段都存在可靠性问题。
因此在研制和设计的每一阶段,应该把查明可靠性工程所发生的影响作为一条纪律,以便在工程上对不可靠性的问题给予特别关注。
因此,在新品研制、产品改进和改型时,均应有可靠性要求,在性能、功能设计时,应同步进行可靠性设计。
这些也是用户特别关注的问题。
所有电子产品是这样,射频连接器也是如此。
对于射频连接器,一般都规定应符合的电气性能、机械性能和耐环境性能。
其可靠性要求也体现在这些性能要求上。
按有关标准规定,这些性能是:电气性能和指标。
例如:特性阻抗,频率范围,电压驻波比(VSWR),插入损耗,接触电阻,绝缘电阻,耐电压,射频泄漏和无源交调(PIM)指标等;机械性能和指标。
例如:标准规保持力,插拔寿命,电缆夹紧装置对电缆抗拉伸、弯曲和旋转的能力,连接机构抗拉强度,耐力矩,中心接触件的固定性,耐振动,抗冲击等;耐环境性能和指标。
例如:温度范围,高温、低温,温度循环或温度冲击,长期潮热,盐雾,低气压,密封等。
3 射频连接器可靠性设计可靠性设计是产品整个设计过程中的一个重要组成部分。
它与整个设计过程同步进行,贯穿于产品整个设计的各个阶段。
它是提高产品固有可靠性的根本保证。
可靠性设计的内容包括对产品的可靠性进行技术设计(产品固有可靠性设计),可靠性预测和使用维修可靠性设计等。
可靠性技术设计是在设计上采取措施,以保证产品性能指标得以实现。
它包括选用适当的原材料、工艺、结构设计、热设计、抗电磁干扰、低交调(PIM)设计、防振动、冲击、防潮和密封等措施,以及维修使用的条件要求等。
当现实的条件不能满足要求的可靠性时,在设计上如何采取可靠性补救措施等。
如何才能搞好可靠性设计,这与企业的质量管理认证体系,设计控制等的运行有效性有关,与产品设计技术人员的技术素质、设计水平和经验积累的多少有关,与企业的产品生产条件,可靠性验证条件有关。
综合有关因素,搞好射频连接器可靠性设计工作,主要应考虑以下四个方面的内容。
3.1有效实施质量体系认证制度,强化设计控制,是搞好可靠性设计的基本保证产品的可靠性是产品质量的一项重要标志。
从某种意义上讲,产品可靠性的高低客观地反映了产品质量的好坏。
长期以来,为提高产品的质量和可靠性,尤其是军用产品的可靠性,不仅在可靠性研究和可靠性培训方面有关部门做了大量的工作,同时,也在质量和可靠性管理方面采取了卓有成效的具体措施。
从开展“七专”工作模式,全面质量管理模式,到上个世纪八、九十年代,随着世界范围内开展推广的质量体系认证工作,在我国也相继实施质量体系认证制度。
在军品生产科研单位,强制性要求必须实施质量体系认证制度。
质量体系认证制度将所有影响产品质量、可靠性的因素,包括技术管理和人员方面都采取了有效的方法进行控制。
它涵盖了开展的可靠性管理、可靠性设计和可靠性验证等方面的诸多内容。
因而具有减少、消除,特别是预防产品缺陷的机制。
这与进行可靠性设计,贯彻以“预防为主”的方针相互吻合。
一言一蔽之,质量体系具有持续、稳定地满足质量要求和产品可靠性的能力。
国际、国内实施质量体系认证制度的实践,也证明了这些观念。
产品的可靠性,与其结构设计,选用的材料、生产工艺、生产过程、质量控制及其正确使用有关。
但对产品的固有可靠性起决定作用的是在生产定型前的各阶段。
这些也是贯彻质量体系中设计控制部分的主要环节。
供方通过设计把需方(顾客)和其它相关要求转化为对采购、制造、检验和服务等技术规范和文件,体现了产品质量的适用性。
设计控制就是要从设计策划开始,到设计确认的全过程实施控制和验证。
通过制定并执行产品设计控制和验证的文件化程序,使设计工作有计划按程序地进行,以确保产品的适用性能和可靠性,满足顾客和有关要求。
可靠性设计融入其中,同步进行。
军用射频连接器产品设计定型前的一般设计程序如图1。
图1 产品设计定型前的一般设计程序框图在产品设计过程中,充分考虑用户使用和工艺条件,认真进行设计评审和设计验证工作,这是集思广益,优化设计,预防缺陷,确保产品质量和可靠性的重要过程。
通过强化设计控制,按设计程序有计划进行,这样为可靠性设计的完善和实施提供了基本保证。
3.2设计验证,优化设计,安保设计,冗余设计是可靠性设计的重要方法在设计过程中,以及同步进行的可靠性设计中,尤其是在方案论证和设计评审中,常用的主要方法有:设计验证,优化设计,安保设计和冗余设计等。
用这些设计理念,对设计方案、图样、结构设计,选材或样品进行分析对比和评价论证,从而进行设计改进,实现可靠性增长,以满足产品可靠性要求。
设计验证设计验证是在产品设计过程中不可缺少的首要环节,也是进行可靠性设计的常用手段。
它是通过验算和实验的方法来验证设计方案的结构、或选用的材料,采用的工艺规范是否正确可靠,是否满足设计要求和可靠性要求。
经验不可少,实践检验更是不能丢。
设计验证是发现缺陷,预防失效不可少的措施。
设计验证包括验算和实验两种方法,对配合尺寸,公差的选取,应进行尺寸链验算;对阻抗设计,补偿设计,往往采用经验公式进行验算;对耐电压,绝缘强度和受力结构的抗拉强度等常常既采用电学和力学的相关公式进行验算,有条件时用试验的方法进行验证;对电压驻波比(VSWR )、插入损耗和无源交调(PIM )性能通常采用测试的方法进行验证。
验算和实验的方法多种多样,针对不同阶段和不同的需要采取不同的验算和试验方法。
试验方法有机械性能试验、电气性能试验和环境试验等。
值得注意的又是常被忽视的是,对承受拉应力、剪应力和扭转应力的结构或材料,应采用材料力学的强度理论和有关公式进行强度校核和试验,保证承受的最大应力,应在材料的许用应力范围之内,并应具有一定的安全系数。
优化设计射频连接器的优化设计,目前通常应用的有以下模式:一是利用现代的模拟仿真优化设计软件,进行优化设计,作为初设计,制做样品,然后对样品测试验证,对其性能缺陷,利用时域分析法(对转接器利用时域分析法很难确定缺陷部位)或阻抗圆图分析法,确定缺陷原因和部位,进行改进验证,直至达到目的;二是凭借设计经验,优化设计方案,制做样品,然后进行测试验证,根据经验,不断改进,验证,直至达到设计目的;最后是利用现代手段和设计经验相结合进行优化设计。