射頻同軸電纜結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)性能詳解

射頻同軸電纜結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)性能ppt課件目前一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點一、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：目前二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點一、射頻同軸電纜簡介１、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目前三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點

絕緣層：射頻同軸電纜的內(nèi)外導體間的支撐介質(zhì)，決定著射頻同軸電纜的許多電特性和機械特性。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1／4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目前四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點

屏蔽效率：在特定頻率下電纜射頻泄漏的dB值，由電纜的外導體結(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，導至電纜性能下降。

單位質(zhì)量：單位長度電纜的質(zhì)量值。目前六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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……

半柔性電纜：外導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。目前七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點

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。目前八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點隨著通信產(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?，才生產(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)目前九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點(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。目前十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點5、半剛、半柔性電纜組件的焊接⑴電纜預熱處理（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熱后，將焊接端面冒出電纜外導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。目前十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點⑵內(nèi)導體的裝接半剛、半柔性電纜組件內(nèi)導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)導體焊接時進行定位確定的。按圖所示方法進行內(nèi)導體焊接，加入電纜隔片確保連接器內(nèi)導體與電纜外導體位置，以產(chǎn)生良好的電氣性能及溫度補償。焊接時應(yīng)采用25W的電鉻鐵，焊點高出內(nèi)導體表面的多余焊錫要用單面刀片輕輕修平，不允許目前十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點損傷內(nèi)導體表面鍍層。焊好后清洗內(nèi)導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)導體的裝接也可以采用壓接的方式，同樣需要進行補償定位。⑶外導體的裝接半剛、半柔性電纜組件外導體的裝接根據(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。目前十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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，很少采用。另一種便是焊接。將焊好的內(nèi)導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，用鉻鐵加熱焊目前十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點接部位，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。目前十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點(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)導體焊接，外導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，尤其是對較細的目前十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點電纜，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。目前二十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點外徑較大的電纜（超過Φ7）多采用夾持式目前二十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前二十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點外徑較小的電纜一般都采用壓接方式目前二十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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，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目前二十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前二十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點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。目前二十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點3、內(nèi)導體的裝接內(nèi)導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)導體的壓接與外導體一樣，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。目前二十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點4、外導體的裝接焊好內(nèi)導體的電纜在裝接外導體前應(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)導體到位。將線夾推到位后，要進行一次測試，檢驗其導通、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)目前二十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點象的發(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)導體阻值：整根組件的內(nèi)導體電阻值應(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。目前二十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點三、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，所以可直接目前三十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十點使用控制組件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