射頻-電纜組件設(shè)計(jì)與制造課件

射頻連接器電纜組件設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)彎曲半徑）；柔軟電纜-----可以反復(fù)彎曲（上百甚至上萬(wàn)次、彎曲半徑≥動(dòng)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(duì)應(yīng)產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)如下：序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)與國(guó)際、國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比等效符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)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(yàn)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(duì)應(yīng)產(chǎn)品的通用標(biāo)準(zhǔn)如下：序號(hào)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(tái)）除對(duì)相應(yīng)產(chǎn)品的詳細(xì)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(guò)程達(dá)到應(yīng)用目標(biāo)。下面以柔軟射頻電纜組件為例，簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)品的典型設(shè)計(jì)方法、制造過(guò)程、調(diào)測(cè)。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(jì)

1、對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的理解

(1)GJB1215A (2)IEC966

2、對(duì)具體產(chǎn)品技術(shù)要求的理解 (1)機(jī)械 (2)電氣 (3)環(huán)境一、設(shè)計(jì)1、對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的理解5一、設(shè)計(jì)

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

（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(jì)（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(jì)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(rèn)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(jī)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(jì)射頻同軸連接器是“合格”的：不單純是指它8一、設(shè)計(jì)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(rèn)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(zhǎng)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(shí)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(hù)套（阻燃、防紫外線）③機(jī)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(jì)射頻同軸電纜是“合格”的：不單純是指它9一、設(shè)計(jì)

(2)編制設(shè)計(jì)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(jì)(2)編制設(shè)計(jì)文件10一、設(shè)計(jì)

(3)編制裝配工藝過(guò)程卡一、設(shè)計(jì)(3)編制裝配工藝過(guò)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(cè)(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(guò)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(cè)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(dá)到以下要求:①長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)、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(píng)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(zhǎng)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(dá)到： ①芯線垂直精修端面、外表面無(wú)損傷； ②電纜端面（包含外導(dǎo)體襯套）目測(cè)平整； ③電纜外導(dǎo)體切口整齊、無(wú)毛刺、無(wú)向內(nèi)翻卷； ④介質(zhì)切割整齊、表面無(wú)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(cè)量 ①電壓駐波比的測(cè)量； ②損耗的測(cè)量； ③電長(zhǎng)度（相位）的測(cè)量； ④三階互調(diào)（PIM）的測(cè)量； ⑤電磁屏蔽（射頻泄漏）的測(cè)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(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)1.射頻電纜組件的試驗(yàn)、驗(yàn)證（1）研制開發(fā)或樣品試制階段，往往要根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行一些單項(xiàng)試驗(yàn)和驗(yàn)證；（2）產(chǎn)品定型要進(jìn)行鑒定試驗(yàn)；（3）定型后產(chǎn)品進(jìn)入中試生產(chǎn)或批生產(chǎn)，則對(duì)每批次產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量一致性檢驗(yàn)（A、B組），定期（累計(jì)批量）進(jìn)行周期檢驗(yàn)（C組）。2.射頻電纜組件的特殊試驗(yàn)（另行介紹）（1）低氣壓下的電參數(shù)測(cè)量；（2）隨機(jī)振動(dòng)下的射頻電參數(shù)測(cè)量；（3）相位隨溫度的變化；（4）耐功率試驗(yàn)。三、試驗(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)1.射頻電纜組件的試驗(yàn)、19三、試驗(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量（1）反射測(cè)量（S11、S22） ①測(cè)量系統(tǒng)及設(shè)備 a.標(biāo)網(wǎng) b.矢網(wǎng) ②測(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)備 a.系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)置（以8753ES）、 掃描點(diǎn)數(shù)（201）、中頻、掃描時(shí)間； b.是否采用測(cè)量用轉(zhuǎn)接器或測(cè)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(fù)載L→校正完畢。三、試驗(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量20三、試驗(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量（2）傳輸測(cè)量（S12、S21） ①測(cè)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(cè)量系統(tǒng)的準(zhǔn)備 a.系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)置（以8753ES）、 掃描點(diǎn)數(shù)（801以上）、中頻（300～1000Hz）、掃描時(shí)間； b.是否采用測(cè)量用轉(zhuǎn)接器或測(cè)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(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量21三、試驗(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量（3）關(guān)于時(shí)域和頻域 ①矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀增加時(shí)域功能（010附件），則可以實(shí)現(xiàn)時(shí)域和頻域的轉(zhuǎn)換，也就是掃頻測(cè)量（頻域）其橫座標(biāo)是頻率，而時(shí)域是掃描的時(shí)間（ns）。 ②時(shí)域的用途 電纜組件從輸入界面到輸出界面、全過(guò)程中，電磁波傳輸每個(gè)時(shí)刻的反射大小，從而確定被測(cè)件內(nèi)反射異常的位置。 ③時(shí)域設(shè)置（以8753ES為例） a.必須具備時(shí)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(yàn)、驗(yàn)證(以柔軟電纜組件為例)3.主要射頻電參數(shù)的測(cè)量221、電纜的結(jié)構(gòu)（典型）中國(guó)電子科技集團(tuán)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(guó)電子科技集團(tuán)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(guó)電子科技集團(tuán)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(jī)械強(qiáng)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(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研243、造成電纜性能惡化的幾種機(jī)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(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所3、造成電纜性能惡化的幾種機(jī)械性損傷中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四253、造成電纜性能惡化的幾種機(jī)械性損傷 ⑵拉伸——大于規(guī)定的軸向力拉伸（超過(guò)10m電纜重量），外導(dǎo)體變形變?。恢袊?guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所3、造成電纜性能惡化的幾種機(jī)械性損傷中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四26⒊造成電纜性能惡化的幾種機(jī)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(qiáng)，造成局部損傷。中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所⒊造成電纜性能惡化的幾種機(jī)械性損傷中國(guó)電子科技集團(tuán)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(jī)構(gòu)，對(duì)于穩(wěn)相電纜來(lái)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(jī)構(gòu)，在插頭、座旋緊時(shí)，易造成電纜的扭曲；同時(shí)由于連接器與電纜配接段是一段剛性與柔性的過(guò)渡段，容易造成彎曲損傷。中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所⒋連接器的結(jié)構(gòu)（典型SMA）中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所28電纜受損變形前后對(duì)比

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所受損變形前測(cè)試曲線

時(shí)域測(cè)試電壓駐波比測(cè)試受損變形后測(cè)試曲線

電纜受損變形前后對(duì)比中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所受損變29⑴組件裝配時(shí)應(yīng)一手抓尾部熱縮管部位，另一手將插頭對(duì)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(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所5、使用、貯存及運(yùn)輸過(guò)程中注意事項(xiàng)連接器型號(hào)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(shí)應(yīng)一手抓尾部熱縮管部位，另一手將插頭對(duì)準(zhǔn)插座后擰30⑵無(wú)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(guò)5層；⑶運(yùn)輸應(yīng)保持原包裝狀態(tài)，防雨淋、撞擊和擠壓，不能無(wú)包裝運(yùn)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(duì)濕度≤70%，無(wú)腐蝕性氣體。中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十研究所⑵無(wú)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(guò)程中不允許隨意對(duì)半剛組件進(jìn)行彎曲；2、在電纜彎曲時(shí)，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(duì)此方面的要求（如圖尺寸B）；中國(guó)電子科技集團(tuán)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(shí)，不應(yīng)使半剛電纜組件有應(yīng)力存在。安裝時(shí)