射频连接器可靠性设计探讨李明德提要：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，也是进行了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取得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。

采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，有条件时还进行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。