射頻同軸電纜結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)性能.ppt

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1、射頻同軸電纜結(jié)構(gòu)性能 及射頻電纜組件的生產(chǎn),一、射頻同軸電纜簡介,射頻同軸電纜是一種常用的微波信號傳輸線，它具有頻帶寬、電性能優(yōu)越、可彎折、使用方便等優(yōu)點，被廣泛用于儀器儀表、微波通信及武器系統(tǒng)中。其典型結(jié)構(gòu)如下圖所示：,一、射頻同軸電纜簡介,、電纜結(jié)構(gòu) 射頻同軸電纜從里到外可分為四層： 芯線：射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體。 單根或多根無氧銅線 單根鋼包銅線 單根鋁包銅線 鋁管或波紋銅管 屏蔽層：射頻同軸電纜的外導(dǎo)體。 單層或又層多股銅線紡織層 單層多股銅線紡織層加鋁薄 單層鋁薄加鍍銀銅帶包繞層 一層銅管或波紋銅管,絕緣層：射頻同軸電纜的內(nèi)外導(dǎo)體間的支撐介質(zhì)，決定著射頻同軸電纜的許多電特性和機械特性。

2、 實心聚四氟乙烯或聚乙烯 高發(fā)泡聚四氟乙烯填充 高發(fā)泡聚乙烯填充 高發(fā)泡聚四氟乙烯帶包繞 藕狀或骨架式空氣混合絕緣支撐 空氣介質(zhì)加14波長金屬支撐子 外皮：射頻同軸電纜的外保護層，可無。 聚四氟乙烯或聚乙烯外皮 硅橡膠或有機材料編織外皮 塑料或金屬鎧管護套,2、電纜主要電性能指標 射頻同軸電纜電性能主要有以下幾條： 特性阻抗：由射頻同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體外徑、 屏蔽層內(nèi)徑和絕緣層的介電常數(shù)決定。 傳輸損耗：射頻同軸電纜在傳輸微波信號時每百米電纜使信號產(chǎn)生衰減的dB值。 頻率范圍：電纜廠家推薦的使用頻率范圍。 同種結(jié)構(gòu)的電纜，寸越小使用頻率范圍越寬。,屏蔽效率：在特定頻率下電纜射頻泄漏的 dB值，由電

3、纜的外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)決定。 絕緣電阻：考核絕緣介質(zhì)材料特性的一項電性能指標。 功率容量：與電纜機械尺寸有關(guān)的一項電性能指標。 相位溫度系數(shù)：特定頻率下單位長度電纜在單位溫度變化時產(chǎn)生的相位漂移的PPm值。 3、電纜主要機械性能指標 最小彎曲半徑：射頻同軸電纜在使用時允許彎折的最小半徑值。過份彎折將造成電纜損傷，導(dǎo)至電纜性能下降。 單位質(zhì)量：單位長度電纜的質(zhì)量值。,4、射頻同軸電纜簡單分類 柔性電纜：也稱軟電纜，最常用的射頻同軸電 纜品種，具有多種尺寸規(guī)格，易于布線，使用方便。其中包括： 聚乙烯同軸電纜（單、雙屏蔽層） 聚四氟乙烯同軸電纜（單、雙屏蔽層） 物理發(fā)泡低損耗電纜 高發(fā)泡包繞介質(zhì)穩(wěn)相電纜

4、 半柔性電纜：外導(dǎo)體編織層中浸潤錫合金材料而形成的電纜品種，電性能優(yōu)越，介于軟電纜和半剛性電纜之間。 半剛性電纜：外導(dǎo)體為銅管或鋁管，彎曲性能 差但彎曲后易于定型，電性能優(yōu)越。,剛性電纜：也稱硬電纜，最用于微波測試系統(tǒng)中，做為測試標準元件，一般以空氣為絕緣介質(zhì)，沒有多少工程使用價值。 波紋銅管電纜：外導(dǎo)體為螺旋狀或環(huán)狀波紋銅管，較易彎曲，一般尺寸較大，損耗低、功率容量大、電性能優(yōu)越，常用于天饋系統(tǒng)中。 5、關(guān)于穩(wěn)相電纜 穩(wěn)相電纜應(yīng)具備以下特性： 1）機械相位穩(wěn)定性：射頻同軸電纜以不小于最小彎曲半徑的弧度盤曲和伸展時相位應(yīng)穩(wěn)定。 2）溫度相位穩(wěn)定性：射頻同軸電纜在溫度發(fā)生變化時的相位穩(wěn)定性。,隨

5、著通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，射頻連接器的用量猛增，射頻電纜組件的生產(chǎn)批量越來越大，已逐步從整機生產(chǎn)廠家自行生產(chǎn)轉(zhuǎn)向直接采購組件，社會分工不斷細化。電纜組件的生產(chǎn)看似簡單，但實際上卻有非常嚴格的工藝要求，在加工的每一個環(huán)節(jié)都能夠?qū)嵤﹪栏竦目刂疲派a(chǎn)出可靠性高、電氣性能優(yōu)越的電纜組件。 我們常用的電纜有如下幾種：半剛性電纜、半柔性電纜、柔軟電纜、大功率波紋饋線等，大功率波紋饋線組件的裝接大部分是在現(xiàn)場操作，且批量很小，這里就不講了，下面談一談半剛、半柔性電纜組件和柔軟電纜組件的裝接。,二、射頻同軸電纜組件的生產(chǎn),( 一 ) 半剛、半柔性電纜組件的裝接 1、半剛性電纜表面處理（半柔性電纜不適用） 半

6、剛性電纜在與連接器裝接前必須進行表面處理，一般有兩種方式：用機械方式去除氧化層（僅對焊接部分），或表面鍍半光亮鎳或錫鈰合金。 機械方法去除氧化層一般采用刀片刮或細沙紙拋，一定要將氧化層去除干凈，否則易出現(xiàn)虛焊或干脆無法焊接等現(xiàn)象。電鍍則要求鍍層結(jié)合力好、可焊性能好，鍍后半剛性電纜彎曲120，電纜表面鍍層無起皮及脫落現(xiàn)象，焊接過程中吸附力強，焊點表面光滑不產(chǎn)生虛焊。電纜表面電鍍后外觀質(zhì)量與抗腐蝕能力大大提高，是一種很好的方法。,2、裝配前準備工作 裝配開始前一定要做好準備工作，詳細消化電纜組件圖上的各項要求，并核對裝配計劃單與相配的射頻連接器、半剛或半柔性電纜是否符合電纜組件圖要求，同時

7、按圖紙上的要求確定相應(yīng)剝線夾具、電纜彎曲夾具、電纜裝配夾具以及準備好電鉻鐵、焊絲、焊劑、灑精棉球等工量夾具。,3、半剛、半柔性電纜長度的確定及剝線 首先，電纜組件的長度的確定供需雙方在合同中要有明確的規(guī)定，最好雙方采用統(tǒng)一的組件尺寸標注方法，以免造成浪費。明確了需求后，確定出該電纜組件的展開長度及長度公差，然后用剪線鉗等工具按長度要求將電纜剪斷，并用卡尺或直尺檢驗其長度及公差是否符合要求。 半剛、半性電纜的剝線有很多種方法，對于電纜較短、電性能指標要求高的組件，可利用車床進行剝線（保證剝線端面的平整與尺寸精度）；對于電纜較長、電性能指標要求高的組件，可利用端面旋切式剝線工具進行剝線（上

8、車床易將電纜扭折或使之變形）；對于其它要求不很高的電纜組件則可利用其它更加快捷的剝線方法。,4、半剛、半柔性電纜的彎曲 半剛、半柔性電纜本身具有一定的機械強度，容易彎折成一定的形狀，以達到特定整機結(jié)構(gòu)的要求，這是此類電纜的一大特色。對不同直徑的電纜，有不同的最小彎曲半徑，我們加工打彎時不應(yīng)使彎曲半徑小于規(guī)定值，以免對電纜造成損傷。 打彎時不能用手去直接彎折，而應(yīng)該采用專門的彎曲工具，以免使彎曲部分嚴重變形。彎曲工具及使用方法可參考富士達公司產(chǎn)品手冊最后一部分。,5、半剛、半柔性電纜組件的焊接 電纜預(yù)熱處理（半柔性電纜不適用） 半剛性電纜不同于其它電纜，其外皮是一層封閉的銅管。電纜在

9、受熱時，由于銅材與內(nèi)部的聚四氟乙烯絕緣材料熱膨脹系數(shù)不同，絕緣材料增大的體積無處容納，將從電纜外皮端面擠出，如不做預(yù)熱處理，組件焊接時膨脹的絕緣材料將很可能擠壞連接器，造成損失。用電鉻鐵對電纜進行預(yù)熱后，將焊接端面冒出電纜外導(dǎo)體的絕緣層用單面刀片切除，方能保證電纜組件的電氣性能。, 內(nèi)導(dǎo)體的裝接 半剛、半柔性電纜組件內(nèi)導(dǎo)體一般采用焊接的方法。在焊接過程中有一點常被忽視，即連接器內(nèi)導(dǎo)體與電纜外皮間有一個電氣性能及溫度補償尺寸，是一定要在內(nèi)導(dǎo)體焊接時進行定位確 定的。 按圖所示方法進行內(nèi)導(dǎo)體焊接， 加入電纜隔片確保連接器內(nèi)導(dǎo)體與電 纜外導(dǎo)體位置，以產(chǎn)生良好的電氣性 能及溫度補償。焊接時應(yīng)采

10、用25W的 電鉻鐵，焊點高出內(nèi)導(dǎo)體表面的多余 焊錫要用單面刀片輕輕修平，不允許,損傷內(nèi)導(dǎo)體表面鍍層。焊好后清洗內(nèi)導(dǎo)體表面的焊劑及修理多出來的焊錫，以消除對電氣性能影響。 焊好了內(nèi)導(dǎo)體的電纜組件百分之百按GJB681 的要求進行絕緣性能測試，合格后才能轉(zhuǎn)入下道 工序。 當然，內(nèi)導(dǎo)體的裝接也可以采用壓接的方式， 同樣需要進行補償定位。 外導(dǎo)體的裝接 半剛、半柔性電纜組件外導(dǎo)體的裝接根據(jù)連接器結(jié)構(gòu)的不同，有兩種方式，一種是壓接式，該類連接器專門配有一個彈性壓套，將其壓入電纜外皮與連接器之間，便可將電纜與連接器牢固連接。,這種方法可靠性較低、電纜外皮變形損傷較大，對組件電氣性能有較大影響，

11、很少采用。另一種便是焊接。 將焊好的內(nèi)導(dǎo)體電纜組件裝入連接 器的外殼內(nèi)，并插頭定位夾具與連接器 連接好(見右圖 , 也可接一個能與之配接 的連接器)，以確保內(nèi)外導(dǎo)體在連接器中 的位置。 用75W以上的電鉻鐵 選擇相應(yīng)的鉻鐵頭 ( 頭部形狀見下圖 ) 裝入電鉻鐵內(nèi)插上電源進行加熱；在焊接部位涂上少許焊劑，用鉻鐵加熱焊,接部位，并迅速加上焊錫絲；焊接時間不應(yīng)超過5秒鐘，如5秒鐘內(nèi)沒焊好，則停下待冷卻后再進行焊接，以免損傷電纜。焊接部分要求光滑平整、無虛焊。再次百分之百檢驗其絕緣電阻及介質(zhì)耐壓是否符合要求。,( 二 ) 柔軟電纜組件的裝接 柔軟電纜具有價格便易、使用方便等優(yōu)點，其應(yīng)用最為

12、廣泛。柔軟電纜與連接器的裝接機構(gòu)是射頻同軸連接器的一個關(guān)鍵部位，是影響連接器可靠性的主要因素。本著簡化裝接工藝、提高裝接可靠性的原則，國際上先后推出十多種電纜裝接方法，最為常用的是夾持式、焊接式和壓接式。 夾持式是推出最早的電纜裝接方法，其內(nèi)導(dǎo)體焊接，外導(dǎo)體由連接器夾緊機構(gòu)將電纜屏蔽層夾緊。這種方式優(yōu)點是可折卸，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且夾持部位機械強度受制于很多方面因素，易發(fā)生電纜的擠壓變形和夾持機構(gòu)超力矩失效，尤其是對較細的,電纜，裝接后組件電性能一致性差。目前，該方法僅用于較粗的大功率傳輸電纜組件中。 柔軟電纜的焊接式連接技術(shù)要求高，且操作麻煩，人為因素影響較大，一般只有耐高溫電纜才能進

13、行焊接式連接。 壓接式是為了避免夾持式和焊接式的缺點而研制出來的，它具有結(jié)構(gòu)簡單、裝接速度快、一致性好、可靠性高等優(yōu)點，一經(jīng)出現(xiàn)便得到廣泛的應(yīng)用。壓接電纜編織層的方法一般有兩種：圓形壓接和六方壓接。,外徑較大的電纜（超過7）多采用夾持式,柔軟電纜的焊接式連接技術(shù)要求高，且操作麻煩，人為因素影響較大，一般只有耐高溫電纜才能進行焊接式連接。,焊接式連接在連接器設(shè)計合理、操作得當時可以生產(chǎn)出高性能射頻同軸電纜組件。,外徑較小的電纜一般都采用壓接方式,從原理上講圓壓接可 以靠整個圓周的收縮產(chǎn)行 最佳的壓緊效果與機械強 度，且連接器變形最小， 但其對壓接精度要求太高， 很難實現(xiàn)。六方壓接俗稱 壓六方

14、，它對壓接鉗口及操作要求不高，易于實現(xiàn)，是最常用的壓接方式。 下面，我們以壓接式接電纜連接器為例，簡單講一下柔軟電纜組件的裝接。,六方形壓接 圓形壓接,1、裝配前準備工作 與裝接半剛性電纜組件相同，裝配開始前一定要做好準備工作，詳細消化電纜組件圖上的各項要求，并核對射頻連接器、電纜是否符合電纜組件圖要求，同時按圖紙上的要求確定相應(yīng)剝線夾具、電纜裝配夾具以及準備好電鉻鐵、焊絲、焊劑、灑精棉球以及直尺、壓接鉗等工具。,2、柔軟電纜長度的確定及剝線 根據(jù)技術(shù)圖紙確定了電纜長度及剝尺寸后，用剪線鉗等工具按長度要求將電纜剪斷，并用卡尺或直尺檢驗其長度及公差是否符合工藝要求。 柔

15、軟電纜剝線要半剛性電纜容易得多，剝線方法和可利用的工具多種多樣，只要能夠保證精度、不損傷電纜，都可以使用。國外近幾年推出多種自動剝線機，其控制精度高、速度快，是軟電纜剝線較為理想的設(shè)備。,3、內(nèi)導(dǎo)體的裝接 內(nèi)導(dǎo)體與電纜芯線的裝接最常用的方法有焊接和壓接。前面講過，內(nèi)導(dǎo)體壓接的方式有很多優(yōu)點，但由于電纜芯線外徑尺寸較小，壓接要求的配合尺寸精度很高，這給機械加工帶來一些難題。內(nèi)導(dǎo)體的壓接與外導(dǎo)體一樣，采用壓六方或壓四方的方式，操作方便。 焊接對零件精度要求不高，但對操作人員有較高要求，焊接不僅要牢固可靠，而且焊點要平滑，不應(yīng)有焊料堆積。如果一次焊不好或焊點過大，則有可能造成產(chǎn)品的報廢。,4

16、、外導(dǎo)體的裝接 焊好內(nèi)導(dǎo)體的電纜在裝接外導(dǎo)體前應(yīng)將熱縮管、線夾等需要裝入的零件套在電纜上（一頭裝好的電纜組件在裝另一頭時尤其要注意），然后將電纜推入連接器殼體，直至內(nèi)導(dǎo)體到位。 將線夾推到位后，要進行一次測試，檢驗其導(dǎo)通、耐壓、絕緣性能，以免壓接后發(fā)現(xiàn)問題而造成報廢。 壓線夾之前一定要檢查一下壓接鉗口尺寸是否符合要求，使用氣動或手動沖床的應(yīng)檢查上下模合 模是否準確到位，使用壓接鉗的應(yīng)檢查壓接鉗脫開點壓接力是否達到要求，以免出現(xiàn)壓不緊或壓偏現(xiàn),象的發(fā)生。壓接過程最好一次成功，多次壓接反而容易造成電纜保持力不足或松脫。 5、測試 電纜組件裝接完成后至少應(yīng)做以下測試： a、內(nèi)導(dǎo)體

17、阻值：整根組件的內(nèi)導(dǎo)體電阻值應(yīng)保持在一個適當?shù)姆秶鷥?nèi)，過大的偏差說明電纜組件內(nèi)導(dǎo)體裝接有問題或是電纜芯線本身有問題。 b、絕緣電阻； c、介質(zhì)耐壓。 除此之外要對組件的損耗及電壓駐波比進行抽樣測量。,三、穩(wěn)相射頻同軸電纜組件的生產(chǎn),(一) 哪些因素對相位一致性及幅值有響： 1、對組件相位一致性有影響的因素有: 電纜機械長度的一致性. 電纜的均一性 焊接對電纜產(chǎn)生的影響 打彎或彎曲形狀 電纜組件相位一致性的因素是組件的有效電 長度，但我們在加工過程中所能控制的是組件的 機械長度，尤其是長度較短的電纜組件，由于電 纜均一性對組件的影響變的比較小，所以可直接,使用控制組件

18、機械長度的方法控制相位比如30cm以內(nèi)的半剛，半柔組件。我們知道信號在同軸線中的波長與在空中不同，它和同軸線的內(nèi)外導(dǎo)體尺寸，介質(zhì)的介電常數(shù)有直接關(guān)系。電纜均一性較差時，就會出現(xiàn)等長電纜相位差別較大的情況，有時還會出現(xiàn)機械長度的反而相位超前。這種情況在國產(chǎn)的低損，穩(wěn)相電纜中經(jīng)常出現(xiàn)。 焊接對電纜易造成損傷，在半剛性電纜焊接過程中外體焊接時間過長會使絕緣子伸出，去除掉一定體積的絕緣材料，相當于改變了電纜介質(zhì)在局部的介電常數(shù)，在段信號波長就會產(chǎn)生變化。所以在焊接接過程中應(yīng)嚴格控制焊接時間和絕緣去除量。,我們在生產(chǎn)的很多電纜組件均未采用穩(wěn)相電纜，而是采用普通的半剛，半柔成是柔性電纜，在電纜過彎或彎折部

19、位電場產(chǎn)生變化，信號在波段的波長會隨之變化，相位一致性將發(fā)生變化。 影響組件信號幅值的因素： 、電纜一致性。 、組件電壓駐波比。 、組件機械長度。 以上幾條，原因明顯，這里不再多說了。,(二)、加工過程中相位的調(diào)整 當組件的使用頻率較高，或相位一致性要求較高時，將相位變化的度數(shù)轉(zhuǎn)化為機械長度，有時僅為0.1mm左右,直接用機械尺寸一 致性去保護相位一致性幾乎不可能。我們一般采用如下步驟： 1、通過理論公式計算出在最要求頻點上電信號在電纜中的波長返值，并換算成每度對應(yīng)長度。 、利用電纜一標準長度的方法保證實際上每度相位對應(yīng)的機械長度，并以此為配相調(diào)整的依據(jù)。、做一個便于安裝，不用焊接而又與配接連

20、接口完全相同的“配相組專用接頭“它可完成速的連接與分離且不損傷電纜。,、做一個基準線，要求其長度及電性能專滿足設(shè)計要求，并駐波比越小駐波曲線越平滑越好。記錄樣線與分離且不損傷電纜。 、接電纜參數(shù)基準測試長度正二十度至五十度相位對應(yīng)長度的原則下線并將一端連接器裝接好。對于長電纜可增加下線長度。 、以基準線資測試系統(tǒng)調(diào)，測出每根線相對于基準線的相位差值。注意未接連接口的一端接好，配相專用接頭進行測試。 、以實際每度對應(yīng)的機械長度乘以每根電纜與基準線的相位偏差值（顯示負值表示信號被延遲即電纜比基準線長）即得利這根電纜應(yīng)截去的長度。,、截去多余電纜、裝好組件復(fù)測。如對相位一致性要求很高，則可先不裝第二只接頭，而是重復(fù)6至8步。 (三)、測試 測試采用一般的雙端口失量網(wǎng)絡(luò)分析儀即可，對多次生產(chǎn)的產(chǎn)品在弟一次生產(chǎn)后要當取標樣，以做下一次批次的基準線；測試時注要觀察和控制使用頻段最高頻率點的相位偏差值。 對于不同的時間進行的測試要求儀器及配件量保持一致的狀態(tài)，減少測試值的偏差。 組件生產(chǎn)過程中還有很多其它的輔助測試和檢驗，相信你們比較清楚，這里不再多說，望你們產(chǎn)品越做越好。,