射頻-電纜組件設(shè)計與制造課件

射頻連接器電纜組件設(shè)計與制造

2011年3月

射頻連接器電纜組件1

概述

射頻連接器電纜組件是微波組件之一，由射頻同軸連接器與射頻電纜經(jīng)適配組裝而成。根據(jù)相配電纜的不同，主要分為三類：半硬、半柔軟、柔軟電纜組件。半硬電纜-----只可彎曲一次（彎曲半徑≥電纜的靜態(tài)最小彎曲半徑）；半柔軟電纜——允許彎曲數(shù)次（一般十次以內(nèi)、彎曲半徑≥動態(tài)彎曲半徑）；柔軟電纜-----可以反復(fù)彎曲（上百甚至上萬次、彎曲半徑≥動態(tài)彎曲半徑）。概述射頻連接器電纜組件是微波組件之一，由2

概述

對應(yīng)產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)如下：序號標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)代號與國際、國外標(biāo)準(zhǔn)對比等效符號標(biāo)準(zhǔn)號1射頻電纜組件總規(guī)范GJB1215A-2005idtMIL-C-55427A-1978（已由MIL-PRF-55427B）代替2射頻同軸電纜組件第1部份：總規(guī)范一般要求和試驗方法GB/T17738.1idtIEC60966射頻同軸電纜組件第2-1部份：柔軟同軸電纜組件分規(guī)范GB/T17738.2idtIEC-60966-2-1射頻同軸電纜組件第3部份：半柔軟同軸電纜組件分規(guī)范GB/T17738.3idtIEC60966-3射頻同軸電纜組件第4部份：半硬同軸電纜組件分規(guī)范GB/T17738.4idtIEC60966-4概述對應(yīng)產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)如下：序號標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)3概述

這三類電纜組件根據(jù)不同的使用環(huán)境特性（自然環(huán)境和應(yīng)用平臺）除對相應(yīng)產(chǎn)品的詳細規(guī)范和制造工藝規(guī)程以及質(zhì)量控制程序之外，必須考慮產(chǎn)品在具體的使用過程達到應(yīng)用目標(biāo)。下面以柔軟射頻電纜組件為例，簡單介紹產(chǎn)品的典型設(shè)計方法、制造過程、調(diào)測。以及使用可靠性問題。概述這三類電纜組件根據(jù)不同的使用環(huán)境特性（自4一、設(shè)計

1、對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的理解

(1)GJB1215A (2)IEC966

2、對具體產(chǎn)品技術(shù)要求的理解 (1)機械 (2)電氣 (3)環(huán)境一、設(shè)計1、對產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的理解5一、設(shè)計

3、典型結(jié)構(gòu)設(shè)計過程 (1)選材 (2)編制設(shè)計文件 (3)編制裝配工藝過程卡 (4)通用和專用工藝 (5)通用和專用工裝 (6)初樣驗證一、設(shè)計3、典型結(jié)構(gòu)設(shè)計過程6一、設(shè)計

（1）選材：電纜組件是射頻同軸連接器與射頻同軸電纜的配接． ①射頻同軸連接器是“合格”的； ②射頻同軸電纜是“合格”的； ③射頻同軸連接器與同軸電纜是適配的。一、設(shè)計（1）選材：電纜組件是射頻同軸連接器與射頻同軸電7一、設(shè)計射頻同軸連接器是“合格”的：不單純是指它有產(chǎn)品合格證，而是要確認選用的連接器的性能是可以滿足組裝后電纜組件的指標(biāo)要求的。 ①主要電參數(shù)：工作頻率范圍、反射、損耗、功率容量等; ②電纜配接機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和類型（焊、壓、螺 紋…）; ③中心內(nèi)導(dǎo)體的固定性、界面尺寸等等; ④環(huán)境性能：（工作溫度范圍、鹽霧…）。一、設(shè)計射頻同軸連接器是“合格”的：不單純是指它8一、設(shè)計射頻同軸電纜是“合格”的：不單純是指它有產(chǎn)品合格證，而是要確認選用的電纜的性能是可以滿足組裝后電纜組件的指標(biāo)要求的。①主要電參數(shù)：工作頻率范圍、反射、損耗、[功率、電長度穩(wěn)定性]②電纜的結(jié)構(gòu)及尺寸：中心導(dǎo)體（單股、多股、鍍層）介質(zhì)（實芯、打孔、低密度整體、低密度繞包等等）外導(dǎo)體（整體、單層、多層、編織、繞帶）外護套（阻燃、防紫外線）③機械性能（拉伸、彎曲、抗扭、抗壓）④耐環(huán)境性能（溫度、鹽霧）⑤電纜的下線（半硬、柔軟、螺紋管）⑥與連接器配接的剝線尺寸、剝線工藝等等。一、設(shè)計射頻同軸電纜是“合格”的：不單純是指它9一、設(shè)計

(2)編制設(shè)計文件①文件 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 裝配圖 電纜剝線圖②部件 XX型射頻同軸連接器③零件④材料標(biāo)志套熱縮管 …一、設(shè)計(2)編制設(shè)計文件10一、設(shè)計

(3)編制裝配工藝過程卡一、設(shè)計(3)編制裝配工藝過程卡11二、制造(以柔軟電纜組件為例) ⒈裝配工藝流程 ⒉關(guān)鍵工序的確定 ⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備 ⑴電纜的下料 ⑵焊接 ⑶精修電纜端面 ⑷調(diào)測(電參數(shù)) ⒋工藝環(huán)境二、制造(以柔軟電纜組件為例) ⒈裝配工藝流程12二、制造(以柔軟電纜組件為例)1.裝配工藝流程圖

二、制造(以柔軟電纜組件為例)1.裝配工藝流程圖

13二、制造(以柔軟電纜組件為例) ⒉關(guān)鍵工序的確定射頻電纜組件裝配過程中，關(guān)鍵工序一般是： ①下料 ②內(nèi)外導(dǎo)體的焊接； ③電纜端面的精修； ④射頻電參數(shù)的測量與調(diào)試； ⑤特殊產(chǎn)品：如精密、穩(wěn)相、大功率等射頻電纜組件，其關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程、設(shè)備條件必須另外確定。

二、制造(以柔軟電纜組件為例) ⒉關(guān)鍵工序的確定

14二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備（1）電纜的下料電纜下料之所以是關(guān)鍵工序，尤其在精密電纜組件的裝配工藝中，是關(guān)系到下道工序以至產(chǎn)品主要電參數(shù)的。因此電纜下料要達到以下要求:①長度尺寸準(zhǔn)確、并一致性好；②切斷處端面平齊；③保證芯線（內(nèi)導(dǎo)體）不偏心；④長度方向的變形要在控制范圍內(nèi)。二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備15二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備（2）焊接電纜與連接器內(nèi)、外導(dǎo)體的焊接質(zhì)量，是直接影響產(chǎn)品的機、電性能。一般焊接方法如下:①接觸焊—焊料或焊接件與焊接工具（熱源）直接接觸，如烙鐵焊、電流焊等；②非接觸焊—焊料或焊接件不與焊接工具直接接觸，如感應(yīng)焊；③內(nèi)導(dǎo)體的焊接；④外導(dǎo)體的焊接；⑤焊接質(zhì)量的評估。二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備16二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備（3）電纜端面的精修電纜端面的精修是保證電纜與連接器適配、調(diào)節(jié)組件電長度、提高組件射頻電性能的（反射、損耗、相位一致性等）關(guān)鍵工序之一。要求精修后的電纜端面達到： ①芯線垂直精修端面、外表面無損傷； ②電纜端面（包含外導(dǎo)體襯套）目測平整； ③電纜外導(dǎo)體切口整齊、無毛刺、無向內(nèi)翻卷； ④介質(zhì)切割整齊、表面無金屬屑和其它污染。二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備17二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備（4）射頻電參數(shù)的測量 ①電壓駐波比的測量； ②損耗的測量； ③電長度（相位）的測量； ④三階互調(diào)（PIM）的測量； ⑤電磁屏蔽（射頻泄漏）的測量。二、制造(以柔軟電纜組件為例)⒊關(guān)鍵工序的工藝規(guī)程和工藝設(shè)備18三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)1.射頻電纜組件的試驗、驗證（1）研制開發(fā)或樣品試制階段，往往要根據(jù)設(shè)計要求進行一些單項試驗和驗證；（2）產(chǎn)品定型要進行鑒定試驗；（3）定型后產(chǎn)品進入中試生產(chǎn)或批生產(chǎn)，則對每批次產(chǎn)品進行質(zhì)量一致性檢驗（A、B組），定期（累計批量）進行周期檢驗（C組）。2.射頻電纜組件的特殊試驗（另行介紹）（1）低氣壓下的電參數(shù)測量；（2）隨機振動下的射頻電參數(shù)測量；（3）相位隨溫度的變化；（4）耐功率試驗。三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)1.射頻電纜組件的試驗、19三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量（1）反射測量（S11、S22） ①測量系統(tǒng)及設(shè)備 a.標(biāo)網(wǎng) b.矢網(wǎng) ②測量系統(tǒng)的準(zhǔn)備 a.系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)置（以8753ES）、 掃描點數(shù)（201）、中頻、掃描時間； b.是否采用測量用轉(zhuǎn)接器或測量用電纜，單端口還是 雙端口（S11,S22）； C.系統(tǒng)校正 頻率起、止，VWR，格度，CAL：選擇校正件→單端口（S11）→開路O→短路S→負載L→校正完畢。三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量20三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量（2）傳輸測量（S12、S21） ①測量系統(tǒng)及設(shè)備 a.標(biāo)網(wǎng)（損耗） b.矢網(wǎng)（損耗、相位） ②測量系統(tǒng)的準(zhǔn)備 a.系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)置（以8753ES）、 掃描點數(shù)（801以上）、中頻（300～1000Hz）、掃描時間； b.是否采用測量用轉(zhuǎn)接器或測量用電纜，雙端口（S12,S21） C.系統(tǒng)校正 頻率起、止，插損LOG，格度；相位PHA、格度；CAL：選擇直通→校正完畢。三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量21三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量（3）關(guān)于時域和頻域 ①矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀增加時域功能（010附件），則可以實現(xiàn)時域和頻域的轉(zhuǎn)換，也就是掃頻測量（頻域）其橫座標(biāo)是頻率，而時域是掃描的時間（ns）。 ②時域的用途 電纜組件從輸入界面到輸出界面、全過程中，電磁波傳輸每個時刻的反射大小，從而確定被測件內(nèi)反射異常的位置。 ③時域設(shè)置（以8753ES為例） a.必須具備時域功能； b.按反射設(shè)置、校正系統(tǒng)； c.選擇“SYSTEM”鍵→“TransformMenu”鍵→Transform→on/off三、試驗、驗證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測量221、電纜的結(jié)構(gòu)（典型）中國電子科技集團公司第四十研究所四、柔軟穩(wěn)相電纜組件

1、電纜的結(jié)構(gòu)（典型）中國電子科技集團公司第四十研究所四、柔232、電纜結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（主要）中國電子科技集團公司第四十研究所名稱結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系介質(zhì)低密度聚四氟乙烯帶，繞包損耗、相位等外導(dǎo)體1鍍銀銅帶疊層繞包電纜3450：δ=0.1、B=3損耗、相位、射頻泄漏、機械強度等電纜UFB311A：δ=0.08、B=3.7外導(dǎo)體2鍍銀銅線編織電纜3450：δ=0.09×10電纜3450：δ=0.15×62、電纜結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系（主要）中國電子科技集團公司第四十研243、造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷 ⑴彎曲——小于最小彎曲半徑，使電纜的內(nèi)彎曲表面局部壓縮，造成永久性折皺變形，造成不可恢復(fù)的電性能惡化；中國電子科技集團公司第四十研究所3、造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷中國電子科技集團公司第四253、造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷 ⑵拉伸——大于規(guī)定的軸向力拉伸（超過10m電纜重量），外導(dǎo)體變形變??；中國電子科技集團公司第四十研究所3、造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷中國電子科技集團公司第四26⒊造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷 ⑶扭曲——改變外導(dǎo)體的內(nèi)徑，破壞了電纜的均勻性，大于5～15°，造成失效； ⑷受壓——大于規(guī)定的壓強，造成局部損傷。中國電子科技集團公司第四十研究所⒊造成電纜性能惡化的幾種機械性損傷中國電子科技集團公司第四十27⒋連接器的結(jié)構(gòu)（典型SMA） 連接器是一段非柔軟的剛性同軸線，一般采用螺紋連接機構(gòu)，對于穩(wěn)相電纜來講，與電纜配接處一般采用焊接方式。由于采用的是螺紋連接機構(gòu)，在插頭、座旋緊時，易造成電纜的扭曲；同時由于連接器與電纜配接段是一段剛性與柔性的過渡段，容易造成彎曲損傷。中國電子科技集團公司第四十研究所⒋連接器的結(jié)構(gòu)（典型SMA）中國電子科技集團公司第四十研究所28電纜受損變形前后對比

中國電子科技集團公司第四十研究所受損變形前測試曲線

時域測試電壓駐波比測試受損變形后測試曲線

電纜受損變形前后對比中國電子科技集團公司第四十研究所受損變29⑴組件裝配時應(yīng)一手抓尾部熱縮管部位，另一手將插頭對準(zhǔn)插座后擰緊連接帽，然后用力矩扳手上緊。常用射頻同軸連接器的擰緊力矩如表；中國電子科技集團公司第四十研究所5、使用、貯存及運輸過程中注意事項連接器型號NTNCSMA擰緊力矩磅力·英寸6～104～67～10N·m(0.678～1.03)(0.452～0.678)(0.79～1.13)建議使用力矩8(0.9)8(0.9)8(0.9)⑴組件裝配時應(yīng)一手抓尾部熱縮管部位，另一手將插頭對準(zhǔn)插座后擰30⑵無包裝盒的電纜組件成品，不能疊放；帶包裝盒的電纜組件疊放不能超過5層；⑶運輸應(yīng)保持原包裝狀態(tài)，防雨淋、撞擊和擠壓，不能無包裝運輸；⑷組件貯存應(yīng)包裝完好存放。貯存環(huán)境溫度-10℃～40℃，相對濕度≤70%，無腐蝕性氣體。中國電子科技集團公司第四十研究所⑵無包裝盒的電纜組件成品，不能疊放；帶包裝盒的電纜組件疊放不31

五、半剛射頻電纜組件

1、半剛電纜一般只能彎曲一次，制造過程中不允許隨意對半剛組件進行彎曲；2、在電纜彎曲時，彎曲半徑必須大于電纜的最小彎曲半徑（如圖尺寸A），并且組件彎曲后，電纜軸向與連接器端面的最小距離要大于電纜對此方面的要求（如圖尺寸B）；中國電子科技集團公司第四十研究所五、半剛射頻電纜組件1、半剛電纜一般只能彎曲一次，制323、使用時，不應(yīng)使半剛電纜組件有應(yīng)力存在。安裝時