雷达射频同轴电缆组件工艺技术探讨

雷达射频同轴电缆组件工艺技术探讨

陶慧莲 薛传娟 芮春景

中国电子科技集团公司第三十八研究所 安徽省合肥市 230000

摘要：随着相控阵雷达的发展和系统集成度的提高，传统用于微波组件之间射频信号传输的波导组件越来越难以满足系统的设计和使用要求。高质量的雷达射频同轴电缆得到了广泛的应用，其占比越来越高。尤其是相控阵雷达有源天线阵中大量T/R组件与内部T/R组件之间进行微组装射频连接所用的同轴电缆组件，必须具有宽频带、抗干扰性能好、传输幅度和相位特性一致、电气性能稳定、损耗低、辐射小、体积小、重量轻、易于布线、组装和维护等诸多要求。因此，如何设计雷达射频同轴电缆组件的加工工艺，成为保证相控阵雷达有源面阵性能的重要技术。

关键词：雷达；射频同轴电缆组件；装配加工；工艺；

一、雷达射频同轴电缆组件构成

雷达射频同轴电缆组件由射频同轴连接器和射频同轴电缆两部分组成。射频同轴电缆是由两根同轴的圆柱导体构成的导行系统，分别为内导体、外导体以及之间的绝缘体(高频介质)。外导体结构保证了优异的屏蔽性能。传输的电磁能量以内导体为中心均匀分布，具有均匀稳定的特性阻抗和极大带宽等优点。绝缘介质除了起到绝缘作用以外衰减、阻抗和回波损耗等都与之关系很大，射频同轴连接器与射频同轴电缆组装在一起形成射频电缆组件。射频同轴电缆组件主要用于连接各类信号收发设备，确保其间信号低损、精确、高效以及高质的传输，

二、雷达射频同轴电缆组件制作工艺设计

1.生产工艺流程设计。由于柔性、半柔性和半刚性雷达射频同轴电缆组件生产加工的品种数目繁多，型号也不尽相同，工艺总要求步骤基本相同，生产工艺流程。在工艺分步骤中，工艺各控制点对于保证整个组件的质量性能都起到了重要的作用。任何一个环节的疏忽都会导致整个组件的性能达不到要求，进而导致整个系统的失效。自动切线精度要求比较高，这是控制电缆组件电长度的重要一环，可以有效地保证组件间相位的一致性。自动剥线步骤对于保证插针和内导体的同轴度以及电缆组件与连接器的匹配至关重要。自动倒角是保证线缆与插针之间紧密配合的关键点。电缆组件焊接过程中重要一点要防止虚焊，同时对于温度和时间的控制要求很高，以免对驻波和插损影响较大。

2.制作工艺过程分析。在雷达射频同轴电缆组件制作过程中，各分步骤加工过程工艺都具有各自不同的特点和技术要求，对于完成后的电缆组件性能都起着至关重要的作用。射频电缆组件的性能主要取决于电缆与连接器间的装联技术和工艺水平。在装联过程中，内导体剥离和焊接、填充介质截面的处理、屏蔽层接地处理质量的高低等均影响电缆组件的特性。这些不仅与工装水平、工艺技术、制作仪器设备还与制作者自身的技术水平密切相关。（1）电缆组件的切线。一般射频同轴电缆的内导体为镀银铜线或镀银包钢线，外导体通常采用镀锡铜丝热浸锡工艺，绝缘介质为PTFE。由于同轴电缆的接插件和绝缘介质分别为良导体和良绝缘体，因而线路损耗可忽略不计，（2）电缆组件的剥线。射频电缆组件的剥线环节在完成同轴连接器和电缆型号确认后进行，采用自动剥线机进行电缆外导体和内部绝缘层的去除，除了按照规定尺寸精度要求之外，必须保证切割端面的平整度以及内外导体和绝缘层之间的同轴度。在此环节，务必不能损伤电缆屏蔽层和芯线，以免影响电缆组件组装完成后的电气性能。（3）电缆组件的倒角。电缆完成切线和剥线步骤后，将芯线进行自动倒角，可保证芯线与探针之间的紧密配合，使其能全部进入探针内腔体，保证装联的同心度和可靠性。（4）电缆组件的焊接。在电缆组件的焊接过程中采用锡铅钎料sn63pb37钎焊技术，具有焊接处平整光滑，对焊件组织性能影响较小和焊接效果较好的特点。普通的电烙铁无法在短时间内给焊接处提高足够的热量，过长的加热会给绝缘介质带来损伤和变形，影响组件装配精度和性能参数，必须使用专业的电缆组件焊接机。在焊接时，除了保证焊接本身的质量外，连接器的高抗补偿间隙是内导体焊接中重点考虑的问题。如果此间隙尺寸不能有效地控制将会导致电缆组件驻波增大的问题，在焊接中必须采用专用的隔片来保证此补偿间隙的尺寸。焊接时间一般控制在2～3 s，完成后可以通过探针观察孔判断焊接质量，以及决定是否需要再次焊接。焊接完成后根据需要必须将残留在探针表面多余锡料去除干净，以免影响后续装配。

三、雷达射频同轴电缆组件制作过程性能参数检测与制作工艺检验方法

1.制作过程性能参数检测。雷达射频同轴电缆组件以其低损耗、低驻波和相位稳定性满足使用要求。检测中将损耗、驻波和相位参数作为重点检测项目。装配过程中的电性能检测主要包括以下几个方面:(1)内导体焊接完成后，全批次进行绝缘性能检测;(2)外导体一端焊接好后，进行相位调整，检测相位;(3)外导体完全焊接装配完成后，再次检测绝缘电阻以及驻波、插损、相位和介质耐压。在必要情况下可在绝缘耐压测试前进行电阻测量，如果电阻值差异较大，在排除其他原因的前提下就可认定为焊接质量出现问题，就要针对焊点进行返修。使用矢量网络分析仪进行电缆组件测试时，为了最大程度地消除仪器和校准对组件参数的影响，要求必须在同一台仪器上一次性校准的前提下进行测试，同时选用与之对应的接插件型号进行校准，使测量值最大限度地接近真实值。

2.工艺检验方法。（1）母件的选取。为保证雷达射频同轴电缆组件批次间的一致性，必须进行电缆组件母件的制作和选取。确定电缆组件母件的方法是在首批次生产出的同型号电缆组件中选取长度在公差范围内中位数附近的电缆组件，驻波和插损指标符合设计要求，并且相位一致性指标应小于设计标准的1/3。经技术性能确认后，电缆组件母件应在具备恒温恒湿条件的干燥柜中存储和保管，以备后续生产同型号电缆组件时使用。（2）批次参数控制。射频电缆组件的批次检验测试参数主要包括电压驻波比(VSWＲ)、插入损耗、相位差、耐压和绝缘电阻。装配加工生产完成后的雷达射频同轴电缆组件都必须分别对以上反映电缆组件整体性能的参数进行测试，检测其能否达到设计规范标准和要求，特别是与射频电缆组件母件之间相位差的测试尤其重要。这对于电缆组件的后续使用能否精确地传输电气信号，以及对于整个信号系统能否提供可靠的技术性保障尤为关键。（3）电压驻波比(VSWＲ)。电缆组件都有驻波要求，该项指标在相关文件规定的频率范围内进行测量时如果符合设计要求，说明电缆与连接器阻抗匹配较好，同时也确认了连接器的稳定性和可靠性。（4）插入损耗。在一个传输线系统中，通常都会提出整个系统的插入损耗的要求，若系统不止一个器件，则每一个器件也都有各自的插入损耗指标，因此测量射频电缆的插入损耗是必须的。将其他电缆组件与选取的基准母件作比较，相互之间的插入损耗之差不超过设计要求的规定值，以保证批次间的一致性。（5）相位差。射频电缆组件的相位与基准母件的相位之差不应超过设计要求的规定值。在电缆组件自身发生变化(如弯曲等机械形变、材料受热膨胀和温度变化引起参数漂移等情况)或所处环境发生变化时，组件之间相位变化不可避免。为了防止这种情况的发生，只能通过技术或工艺方法来减少这些影响，特别要重视对较长电缆组件的相位差测量并按质量规程处理。

总之，雷达射频同轴电缆组件的生产和加工必须严格按工艺流程操作，同时针对每个环节必须要进行有效监督，特别是要有详细的工艺要求及相应的检测标准，才能保证组件产品的低驻波比、低损耗、相位稳定等方面的高质量性能要求。这样才能有效地提高生产效率和确保产品质量的稳定性，也为后续更为广泛的应用奠定良好的基础。

参考文献：

［1］胡萍．实用射频技术．2019．

［2］刘春江．关于雷达射频同轴电缆组件工艺技术探讨.2020.