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从QMA、POB到MMBX——看国内外产品研发和市场环境的差异

05-08
以下文字,是2009年2月,筆者一個人身份參加行業協會技術分標會發言稿的修訂稿。輯錄於此,就正于各位同道:

从QMA、POB到MMBX

——看国内外产品研发和市场环境的差异

1997年,笔者离开上海无线电十六厂后的第二年,有一次我们一些老厂搞技术的同事相见,有人谈起国外已经在研制快速插拔的SMA,大家相互询问是否了解有关信息或进一步的资料。甚至,有一些独自出来创业的同事已经很有兴趣,想跟进这个产品。当然,由于信息不畅通、也没有强有力的经济基础,最终的结果依旧是大家一头雾水,不过至少在那时我们中间已经有人敏感地嗅出味道:一种新型连接器将脱颖而出。

在此前后,灏讯(Huber+Suhner)公司为了配合爱立信通信基站和小型移动基站的研发而研制出QL—SMA(QMA),并于2003年公布此项专利,其后法国Radiall公司、德国Rosenberg公司、美国AMPHENOL公司均取得授权并结成QL联盟,在市场实行对QMA和紧跟着推出的QN实施专利封锁和产品垄断。此时美国AMP公司虽然也在2001年之后开始推出QMA,但是由于刚被Tyco国际集团收购不久,内部整合困难重重,没有及时加入这一联盟,至今也还在联盟之外。

QMA推出以後不久,灏讯公司推出了QN这个产品,QMA正如前面所说,是在灏讯公司与其客户爱立信的配合之中而专门设计的产品,并在其后获得了行业以及其他客户的认可,渐渐形成比较可观的市场。这种元器件供应商和客户之间跟进式配合的模式,在国外由来已久,也相当普遍。所谓的跟进客户需求,在国外不仅仅体现在销售上,还体现在市场开拓、技术、研发、服务等各项领域。供应商组成的销售、研发、工程团队长期跟踪客户的需求并深入而准确的了解客户需求的重点和新产品发展方向,而且在客户产品开发的时候,就给予客户自己所各项擅长的技术方面的支持,在这样的互动中实现和客户之间的、自己团队内部的脑筋激荡(智力冲浪),从而激发出创新的火花。

在亚洲,日本企业在这方面也有很醒目的表现,依旧以连接器行业的情况来举例。

日本连接器主要生产企业广濑(Hirose)几乎就在QMA推出的时间段,和日本松下株式会社(Matsushita)合作,在松下基地站设备中的各类器件端口上使用了POB型射频同轴连接器,如下图。POB和QMA一样都是QL性质的SMA,而日本市场本身所具有的自我保护自觉性,使得广濑公司此款POB以及其后跟进的POD等等一系列产品在日系通信企业中大行其道,形成极具日本特色的市场保护。


上述两个产品研发过程明确体现出来国外企业通过不断技术创新、产品创新,以谋求将其市场份额尽可能的最大化,同时利益最大化。下面我再举一个我亲身经历的一个案例,对这种跟进设计所产生的巨大利益做进一步证明。

2002年,我在上海AMP公司就职,当时欧洲AMP和索尼爱立信联合开发的一款用于手机测试的同轴开关,将要转移到AMP上海生产,这款产品的早期版本已经在西门子6688上采用,这次索爱为了在多款薄型手机上应用,做了改型,高度为5.5mm。


欧洲AMP虽然在同类产品上具有丰富经验,但是这款产品从方案到最后定型大约花了将近一年时间,为了降低成本,决定放到上海工厂组装,零部件供应上也需要在亚太落实。我的上海同事们花了将近三个月时间,在亚太地区没有找到合适的壳体供应商,我的团队受到邀请介入,帮助该案负责团队找到了深圳一家台资企业进行试制,零件样品试制经过三个月反复,每周提供免费零部件——电镀完成品—20,000个,最后在零件供应商、该案负责团队以及我们团队全力配合下,一起对欧洲的设计做了一定调整,完成此案。自2003年2月开始正式投入生产,整个产品一直做到2008年年初(大约是2月份)完全结束,据我所知,深圳的这家供应商平均每月出货量400万件,单价0.8元(含税),大家可以算算,整个零件产值1.92亿人民币,深圳这家工厂添置了大量设备,壮大了整个工厂,人员翻番,特别是在配合上海AMP这个产品的过程中,深圳这家工厂的积极态度受到AMP国际采购处的赞赏,正式成为Tyco/AMP的全球供应商,甚至取得美国AMP、欧洲AMP的射频连接器成品订单。凭借此次产能和技术跃升,该供应商从仅为AMPHENOL主力供应商,而成长为EMERSON、Rosenberg、Molex、Volex、DDK、Radiall、JAE、Hirose以及广东地区众多射频连接器公司的重要零部件供应商。

与此同时上海AMP自有装配线已经无法满足产能,在上海专门找了一家外包厂商组装这些同轴开关。经济上,上海AMP的出货单价0.28美金(不含税),利润率30%,出货量按照零部件98%计算,利润非常可观。欧洲市场部还将在0.28美金的基础上加码,也是相当可观的收入。

以上QMA、POB、AMP同轴开关,这三个例子,很好地证明了一点,不管是系列产品还是单一产品,当供应商和客户紧密结合,早期介入,积极跟进的情况下,赢得了市场、赢得了客户、赢得了优秀供应商团队、赢得了新技术和新工艺,形成了产品、技术、供应链多赢的局面。

这就是最近一个时期,QMA、QN、POB(但不仅仅是QMA、QN、POB以及这些产品本身)等等新产品层出不穷所体现出来的深刻意义。 回顾国内这些年来的行业的发展产品的创新,也是卓有成效的。此间在座的均是本行业的专家,而且也都对连接器行业的发展做出了很高的贡献,所以笔者不再赘述这些产品发展的优点和重大意义,仅就产品本身的差距和创新意识的不足说一些个人的看法。

QMA、QN作为两款极有创意、对行业内技术人员的思路极有启发的产品系列本身,值得大书特书,更值得借鉴学习。不过近两年来,国内本行业的工程技术人员中,就事论事的现象比较普遍,无法认清行业的危机所在,而沾沾自喜于跟在QMA、QN后面跑的“假创新”,甚至沉迷于这种虚假的游戏中自娱自乐,令人担忧。不少国内的军工研究所,作为客户,也对QMA、QN情有獨鍾,歡呼雀躍,似乎只要能搞QMA、QN就很有创意、就很有实力。

当国内企业发现QMA其独有的优势之后,群起效仿,模仿成风。对于那些只会单纯模仿的企业不说了,因为无论他们做得怎样,对于创新这一点来说,毫无意义。

有些还想搞点新意,然而自身研发能力差一点的,就把QMA、QN翻来覆去,围绕这个连接器本身团团转,做做加减法,申报一下项目,于似乎就把自己想像成了不起的企业了,这点蛮滑稽的。有时候政府部门也在推波助澜,助长了这种不良风气的蔓延。

当然还是有一些比较扎实的企业和工程技术人员,看到这种高性能快插形式所展示出来的思路,借鉴这样的思路去开展自己的研究。将这种思路结合其他小型连接器的结构,国内有企业推出CQMA、CQN。这两个系列的产品确实颇有新意,在借鉴了QMA和QN的基础上,结合国内较为成熟的1.0/2.3 (IEC169-17)的推入自锁形式,不失为一种求新、创新。从企业自己公布的各项参数指标来看,不比QMA、QN逊色,甚至有所提升。耗材上,僅僅就连接机构以及靠近连接机构的主体部分来看,确实可以如企业所宣称的,有很大节约。


遗憾的是,也许是企业本身并不专业,其宣传上,随后开始夸夸其谈,“QN用弹性零件来解决端面间隙问题,接触面的阻抗特性是不连续的。高频电磁波在传输时会引起反射,尤其是6GHZ-11GHZ时反射更大,电气性能表现较差。CQN型在连接端口上保持了N头的刚性0间隙和轴向压力结构,接触面的特性阻抗连续,反射极小,接触电阻也很小,由此保持了N型良好的电性能..连接可靠性:N型螺纹振动后容易松动,QN:卡环不容易松动,CQN:锁紧片不会松动..CQN无任何一项指标弱于QN..以上足以证明CQN比QN更适合替代传统N头”“可靠性:SMA振动时螺纹容易松动,QMA卡环不会松动,弹性片有松动,CQMA锁紧片不会松动”“连接器安装培训:N型,SMA专业培训;QMA,QN简单培训;CQMA,CQN简单培训。”“安装用工具:SMA,N型需要专用工具;QMA,N型徒手或简易工具;CQMA,CQN徒手或简易工具”。

这些评述乍看似乎很有道理,但是作为有经验的工程技术人员,大家都很清楚,从例图大家可以看到,无论是CQN还是CQMA,其连接机构本身采用1.0/2.3结构形式的特点,至少很难在可靠性上超越QMA和QN,当然前提是QMA,QN和CQN,CQMA的弹性捕获装置都采用良好的、合乎标准规定的材料。而连接器的安装都需要由专业的培训和作业指导。至于是否使用专用工具,无论是组装还是应用场合,都决定于个案要求。快速插拔型连接器,有一个优势是相对可以高密度应用,但是在高密度应用时,还是需要专门的分离工具的。


总之这种过分夸张的宣传做法、急功近利的心态不是真正的创造力,更容易造成自得自满,固步自封。

当我们还在纠结于这些似是而非的创新时,这个阶段,更多快速插拔类型的连接器由美、日、欧企业推出,快速插拔已经成为一种普便形式,再也没有新意可言了。国内企业面对事实上的落后,要望尘而奋起直追,要在创新的意识上思路上做文章,并不仅仅是针对一两种产品玩一玩银样蜡枪头。

说到这里,顺便给大家介绍一下几年前灏讯公司新推出的MMBX。MMBX是一种借助仿生学原理而开发的射频同轴连接器。


MMBX是一种完全新型的射频连接器(组),由两个插座和一个插头关节组合使用,在PCB板之间实现全浮动对插,利用模仿动物关节在一定范围内可以晃动、扰动的原理,使得PCB板的板间对接更为灵活方便,可以实现相对高密度的端口排布。而且可以满足模块化小空间的要求,实现了不同系统间的相互连接。特别是当两个PCB板的板端有一定的错位现象或者连接器相对有位置度偏差时,利用关节转接器的晃动和扰动,可以实现全浮动的对插

该连接器的电缆连接器和转接器使用频率范围为DC~12.4GHz,而同属于快速插拔分离的SMB只能是用在DC~4GHz,而MCX和MMCX也只能用在DC~6GHz。端接PCB板的MMBX型连接器使用频率范围是DC~6GHz。与PCB的配接形式是表面贴装或者是穿孔焊接。主要运用于各类通信设备的内部不同系统的互连。在一对PCB之间最多可以有7对MMBX同时互连插合,而一般情况下,其他类型的射频同轴连接器无法多对同时互联对插。其专利属于瑞士的Huber-Suhner公司,目前国内尚无生产。

AMPHENOL在第二年也推出一款类似产品,不过囿于回避Huber-Suhner的专利,把关节的杵和臼做了反向处理,效果上没有MMBX理想。

MMBX在使用条件以及机电性能指标方面糅合了SMB、MCX、MMCX以及DIN INSERT 1.0/2.3等快速插拔分离连接器的各自优势,其各项指标均优于上述其它几种连接器。

MMBX的优势与特点是,MMBX虽然属于全浮动柔性连接,无法实现一般连接器紧密的端面对接,但是其性能指标依然非常优秀,在整个使用频段内,无论配接何种电缆或是端接PCB板,其反射系数指标均小于-20dB。

从上述比较可以看出,同样属于快速插拔分离的SMB、MCX和MMCX的各项指标,均无法和MMBX相比,特别是使用频率范围,MMBX比它们均有大幅度提高。由于机械尺寸更小,而且抗冲击和振动性能也相当优越,所以在与各类无源器件、有源器件和系统配套使用中作为大系统内部各子系统的互连,在内部互连时可以大范围替代上述其他连接器,达到性能优化和端口统一的要求。

MMBX的基本工作原理图示以及插合前与插合后的示意图:


由上述图形可以看到,该连接器的插合不严格要求插头和插座的轴线对中,在一定的偏斜角度内,两个板端插座和中间的关节转接器可以柔性的对插。而SMB、MCX和MMCX等小型快速插和分离连接器由于其设计结构采用的是端面配合型,属于刚性连接,所以无法以柔性扰动的方式进行对插。MMBX可以避免因为当板端的多个连接器排列时,各连接器位置公差而引起的相配对的连接器无法刚性的对接;二来当相互对接的两块PCB板无法直接观察对插面时,MMBX也可以因为其全浮动的特点实现盲插。SMB、MCX和MMCX是无法达到这样的效果的。

第三个大的特点是,MMBX在实际的运用中,由于没有锁紧装置,所以可以实现快速的插合和分离,这样一种可以快速插拔的连接器,同时其性能指标比同样是快速插合分离结构的其他连接器更优秀,这点也证明了整个MMBX的设计是一款相当完善的性能优越的新型连接器。

MMBX潜在的应用前景和应用需求,前述的三个主要的特点,使得MMBX可以高密度的安装排列,组成空间利用率很高的端口模块,由于现代通信系统对于小型化,高可靠,高密度的需求越来越重要,其机电接口也必须达到更小、更可靠、更密集的要求。

同时MMBX仿生物关节的设计,柔性浮动界面,可以最大限度的吸收和消除各种振动和冲击所带来的破坏性能量,避免了系统毁损。尤其是军用电子对抗系统,需要在野外运动,需要对付各种复杂的地形所引起的颠簸和振动冲击,一般的连接器,特别是诸如SMB、MCX和MMCX等刚性端接的超小型连接器,极易受损,至少会因为运动而产生松脱。而MMBX在这种适合恶劣条件下,利用其高可靠性的全浮动结构,使其具有广阔的运用前景和军事运用价值。

如果系统的内部采用MMBX作为器件连接端口,将会减少很多内部加固工作,对于武器系统,体积、重量均可减少,武器装备的机动性会提高很多,耐环境等级也会随之提高。

MMBX的全浮动柔性扰动连接,同时使得器件之间、PCB板端之间的接口位置公差要求可以降低,从而降低了整机的制造设备要求和制造成本,能节约大量的经费开支以投入到更多更广的领域。

MMBX,由于其仿生物关节的结构,就像动物的腿部一样,可以尽量的并拢,相对于其它连接器,在对插、分离时相互的干扰极小,所以可以构成模块使用,目前已经实现了最多7对连接器(组)的模块组合,这样就增加了信号传递的通道,同时减少了器件之间连接所需的大量电缆组件以及这些电缆组件本身所带来的连接失效、系统插入损耗的增加。其插合后的最小高度可以小于7mm(当然,根据需要,也可以在间距比较大的PCB板之间运用),大大节省了空间,降低了成本,减少了可靠性的不稳定因素,提高了整机组装效率。

下面是几款MMBX典型品种示意图


我在2006年5月将MMBX提交当时我担任总工程师兼副总经理的一家江苏连接器公司,并获得总后的预研项目,经费支持有300多万。其实,这件事情又反映出另一方面的问题,主管机关不可能完全了解具体产品,企业也就有机会翻旧为新,这就是大环境的問題了嘛,在此不加贅述,也不加評價。

从QMA、QN、POB一直谈到到MMBX,这些例子显示,通用连接器这一阶段的发展是突飞猛进的,今天谈这些产品,是希望能摆脱这些产品的纠结,不要长时间的围绕着这些产品打转转,而是从中汲取养分,拓宽思路,将各学科各门类的知识、技术糅合到我们连接器行业中来,一方面对于国外的先进技术和产品紧跟不舍,另一方面也要开创我们自己的局面。不然我们只能永远远远望着国外产品技术的发展感叹而感叹。

有一个感叹的例子就很值得检讨一番。现在大家都知道不少产品都需要考核一项指标——三阶交调(或称之为三阶无源交调、无源交调),无源网络包括射频同轴连接器本身就具有非线性,当两个以上的频率通过无源网络时,基频信号相互干扰而产生非线性频率分量,称之为交调。

这是一个在无线通信系统中至关重要的指标,实际体现为其本身的抗内部干扰能力。自无源系统产生之日起就自然存在的一个特点,但是在射频连接器中一直未被认真对待,美国军方自上世纪70年代起开始研究其机理和改善措施。

我们在屏蔽室内做射频连接器的一些电气参数检测时,在已经没有任何外在干扰信号的情况下,观察到一些无法解释的干扰,这些蛛丝马迹,根据微波和电磁场的基本概念,可以判断为是无源网络自身产生的。当然长期以来,国内连接器行业以及用户方,均未对此现象有任何疑问。

这种内部产生的干扰,在无线通信之运用尚不广泛普及的年代,各个通信频点之间或者信道之间的间隔较大,产生干扰的几率和幅度都比较小,一旦实现民用,使用者数量激增,就将产生相当严重的干扰,导致通信系统的信号变差、音质劣化,用户将难以忍受。

1989年笔者根据当时通过航天部下属研究所的渠道获得部分北约一份关于GSM通信问题的报告,这些报告透露出,西方国家认为苏联的解体、东欧的变革已经不可避免,新技術的不斷推出以及運用也是快速推進著的,因此GSM民用化将是一种趋势,当GSM系统只运用于军事领域时,仅仅为单频点保密通信,如果进入民用不可避免的将有多频点信号,这是数量爆炸的需要,也将是时局变化、管制放松的結果,其中有一项就提及PIMP(三阶无源交调指标)。于是1990年笔者专门在行业内部撰文指出这个问题,简述了其产生机理,大致的避免(精确的讲是降低)措施(有关文章请参见2005年5月,吴正平主编的《射频连接器设计及论文汇编》)。

当然由于时机问题,当时这个观点并未得到国内业内绝大部分人的认真对待,包括本人作为一个微波专业毕业的产品技术人员,也没有真正的深入下去。

上世纪90年代中后期,GSM通信在国内成级数的增长,这个问题不仅被提出,而且当时的主要系统均采用国外公司的产品,连接器本地采购时,国外系统商已经将此指标明确列入各元器件采购要求中。国内元器件厂商一时比较窘迫。

其实无源交调的概念是比较明确的,也是可以解决的,其原理和特性并不比电压驻波比更难处理。如果能早些投入研究,我们至少也能研制出简易的检测设备和手段甚至制定出我们自己国家的标准,可能会避免网络分析仪只能迷信国外品牌一样的困境。

2000年,蚌埠40所连接器前輩老专家李明德利用其所内有力的设备条件,经过长期分析试验,再次撰文指出这一重要指标在连接器中的重要性,同时提出了一系列詳盡的解決方法和實際手段。并对笔者1990年的文章作出肯定。

国内厂商也在市场上被客户不断要求,才对此有比较完整的了解,经过一段时间的调整整合,也在各自的产品上采取了相应措施,此问题基本得以克服,产品实现和电镀工艺基本自主。但是检测方案、检测指标、检测设备均不得不大部分臣服于国外企业。

这个例证,再次证明,国内企业在知识学习,技术创新,眼界拓展方面的需要更自觉、更敏感。企业和企业内的技术担当者和专业人员,需要更为严谨扎实的钻研精神,企业和企业间、企业内需要更紧密的团队合作,以至于企业、客户、个人、政府主管机关也要结合成更为紧密的团队,响应客户需求并引导客户需求,将产业发展引领上快速、健康、富有朝气、不断创新的轨道。

兄台有何见教

@cqing
这是原创大作啊?

敬仰,拜读!

这是我在行业年会上的发言稿,原创,当然,资料有所借鉴。

这是本人在行业协会年会上的发言,原创,资料有所借鉴

这是09年行业协会技术分标委济南年会上我的发言稿,部分地方有所修改。

非常棒的稿子,学习下

诸如此类的文章,非常值得借鉴参考研读

这样的好帖子就应该多发布一些,只有开源的思维和技术才能促进更大的发展

这么好的文章,关注度不够啊

原来有真神呀!

顶。
仰视。
虽然工作时间尚短,但文中所将,深表同感!
“环境”这个词,有时候只是借口,有时候真的是无奈。

关注一个。
拜读

牛人,崇拜

呵呵,坚持读完了。对这行感觉没那么悲观了,谢谢!

谢谢!虽还未读,但想必见解独到,令读者受益匪浅。希望此类文章常有。

拜服,请问小编现在在哪里高就?

兄台有何见教

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