电缆组件

电缆组件（共7篇）

电缆组件 篇1

在电子装备中, 射频电缆组件用于实现各级产品间电气互联, 是其中的重要组成部分, 被大量使用。与其他组成部件相比, 射频电缆组件具有一定的特殊性, 这使其常常成为整个产品研发制造中的薄弱环节甚至瓶颈。随着3D技术的发展, 在电子装备行业中越来越多企事业和科研院所已采用3D软件进行产品研制, 主流软件如UG、CATIA、Pro/E等大多均提供有线缆设计模块, 为射频电缆组件设计制造能力的提升提供了可能性, 但这些线缆设计模块提供的大多为基础功能, 面对不同实际应用针对性不强。故要有效实现3D技术对射频电缆组件设计制造能力的提升, 除有实体模型外还需进一步结合实际情况所面临的问题进行分析研究, 并找到解决措施和方法。

1.射频组件分类及特点

根据使用的缆材类型射频电缆组件可分为柔性射频组件和半刚射频组件两大类:

(a) 柔性射频组件

由SFF等柔软类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成, 互联形式通常为一对一, 近几年因产品集成化、小型化发展, 互联形式也出现一对多甚至多对多。其制造过程无需进行折弯成型, 只需将电缆与两端连接器进行装配即可, 故其外形指标重点关注总长。

(b) 半刚射频组件

由SFT等半刚类型线缆和SMA、N等类型射频电缆头组成, 互联形式均为一对一。其制造过程除需将电缆与两端连接器进行装配外, 还需进行折弯成型, 故其外形指标除需关注总长外还需重点关注成型形状。

2.问题现状

2.1射频电缆组件设计

在很长一段时期, 2D绘图软件是许多企业进行射频电缆组件设计的工具。一般射频电缆组件设计主要由电气设计人员利用Auto CAD和Excel完成二维图和明细表拟制, 如图1、表1所示, 两者包含不同信息, 相互配合实现对设计要求的表达。

(a) 二维图

内容包括物理外形 (通过长度标注结合表格) 、器材位置 (通过序号指引) 、电气指标 (通过文字说明) 、其他要求 (通过文字说明) 、互联关系 (通过表格) 、印字标识 (通过表格) 。

(b) 明细表

内容包括器材序号 (通过数字) 、器材类型 (通过器件代号结合名称型号) 、器件用量 (通过单位并结合数值) 。

上述信息众多看似完整表达了设计要求, 实则存在问题。首先, 在2D设计模式下准确长度较难在设计阶段及时获得, 故初期设计文件中的长度信息多为参考, 不具使用性, 即使其值经过经验预估, 往往误差大, 欠缺准确性。第二, 对半刚组件而言, 在2D设计模式下成型信息更难以及时地在设计阶段获得, 即使后期想获取此部分信息也存在着一定的难度。故长期以来, 半刚组件图示表达方式与柔性组件完全相同, 如图1和表1, 该方式无法准确反映组件外形信息, 表达不合理。第三, 设计输出的正确性和规范性主要依赖个人经验或习惯, 往往造成连接器及线缆与辅材热缩管间的合理性匹配性存在问题, 各器件图示表达不合理不统一, 这对电气设计人员而言非其所长, 若要做到往往费时费力。

2.2射频电缆组件制造

外形长度和分段成型对射频电缆组件而言是极其重要的设计信息, 其缺失给其制造带来了很大困难。

很长时期, 通常采取实物配做方式, 即在相关零部件均已加工组装到位后再由电装人员根据互联关系现场规划射频电缆组件的路径、确定长度。该制造模式在产品研发周期缩短、小型化要求提高、质量控制提升的趋势下, 越来越凸显诸多问题, 如质量不稳定、一致性较差、装配效率低、制造周期长、制造成本难控等。

为解决上述问题, 也曾尝试采用实物打样方式。即前期通过在产品实物上进行试做验证得到标准样件, 再按标准样件进行测绘, 随后对测绘数据进行计算整理, 最终形成有效的加工数据。该途径在一定程度上缓解了制造的困境和瓶颈, 但因过程往往反复迭代, 费时费力, 且准确性受样件自身精度和测量误差影响较大, 加之后期组件制造误差, 精度控制较难, 尤其对半刚组件而言难度更大。

3.需求分析

3.1总体需求

为解决上述射频电缆组件设计制造面临的困难, 提升设计手段是必然需求。目前借助3D软件已完全可以基于结构模型实现射频电缆组件虚拟设计与仿真, 如图2所示。通过对3D模型中相关参数的提取和必要处理形成各类有效输出, 使射频电缆组件虚拟设计与仿真能够实实在在发挥作用, 实现应用落地。此项工作总体需求归结为两点:适用性和高效性。

3.2详细需求

3.2.1适用性

针对不同应用场合对射频电缆组件信息需求是不同的, 故对3D模型进行数据提取、信息输出时需有针对性。如设计用文件侧重最终结果, 制造用文件侧重中间过程, 制造过程又由若干工序组成, 各工序面对的操作人员不同、工作内容也不同, 需根据不同使用对象、使用目的确定不同类型信息输出, 并确定其组成要素和格式表达。

(a) 设计文件

要求要素齐全, 包含3.1所述二维图和明细表及上述全部信息, 格式表达满足标准化要求。柔性组件和半刚组件外形表达采用不同方式, 其中前者沿用原有方式, 采用端到端直线示意图, 后者采用准确3D投影视图, 反映实际折弯成型状态。

(b) 制造文件

针对下料、打标、切剥、成型等不同工序分别创建下料表、标识汇总表、手动成型表、自动成型文件等, 同时为利于物料采购、成本核算等创建器材汇总表。其中下料表核心要素含线缆类型、单位、用量, 标识汇总表核心要素含标识类型、单位、用量、打标内容, 折弯成型表核心要素含分段长度、折弯角度、扭转角度、折弯半径、始末端信息, 器材汇总表核心要素含物料种类、单位、用量。

3.2.2高效性

根据上述适用性要求, 为满足射频电缆组件设计制造所需应产生若干文件输出, 各份文件信息要素众多且相互间应保持一致, 同时达到标准化、规范化要求, 在满足上述工作质量要求的同时需考虑降低人员工作难度, 提高工作效率。

(a) 所有输出均由软件自动从3D模型中提取相关参数并结合必要辅助信息自动创建产生, 其中大部分内容由程序自动填写, 人员仅需在此基础上做少量完善修改即可发布使用。

(b) 同级产品中所有射频电缆组件设计文件批量创建。

(c) 射频电缆组件中所用各类热缩管型号及用量由程序按规则自动匹配选择, 并自动填写在相应输出文件中。

4.技术途径

为满足上述需求, 技术途径如下:

(a) 根据柔性组件和半刚组件自身特点并结合3D软件功能, 柔性组件采用3D软件线束模块进行实体设计, 刚性组件采用3D软件管道模块进行实体设计, 如图3、图4所示。

(b) 根据不同应用场合定制不同模板供程序调用输出, 包括图框模板、图样模板、明晰表模板、下料表模板、标识汇总表模板、手动成型表模板、自动成型数据格式定义, 表2为手动成型表模板。

(c) 制定辅助文件格式及其内容, 用于必要时程序对调用3D模型参数的合理处理与判断, 包括余量添加表、器件类型匹配表、基准误差修正表、组件接线及分组表等。

(d) 制定上述各类模板及辅助文件命名规范及调用规则。

(e) 对3D软件进行二次开发, 根据需求梳理详细功能项及其实现方式, 如操作界面、控件方式、操作流程等。

5.实现成果

按上述技术途径开发出的功能控件如图5所示, 各功能控件完全集成嵌入于3D软件中, 与3D软件自带的线束或管道模块使用环境一致, 为一体化操作。图为半刚组件图纸创建操作界面, 主要用于实现半刚组件批量出图, 具有多项功能:如出图组件选择、图幅大小选择、组件投影方向选择、存放路径选择、输出精度控制等。图7为由上述功能控件自动创建生成的半刚组件图, 几乎所有工作均有软件自动完成, 人员仅需对各投影视图、表格、技术说明等的位置做适当调整或据情况对模板中已有常规技术说明进行补充完善。其他功能界面及数据输出情况相似。

上述工作实现了对原有设计文件的改进补充, 大大提升了对射频电缆组件装配制造的工艺指导性, 如折弯方式、组装顺序等, 不同工序操作人员按对应文件完成相应工作, 同时也为射频电缆组件制造流程的改善优化提供了技术支撑, 实现其装配制造可与其他组成零部件的加工装配过程并行开展, 缩短制造周期。目前该项工作已在一定范围进行了实际应用。

结语

上述工作是解决长期制约产品研发制造困境的一次实践, 以射频电缆组件产品为突破点, 基于较小投入实现了从3D模型到实际应用的转化, 对3D技术在其他类型产品或专业领域的应用有一定借鉴意义。

摘要：射频电缆组件是电子装备中的重要组成部分, 3D技术的运用为其设计制造能力的提升提供了可能性, 但也同时产生了新问题需解决。本文介绍了基于3D模型解决射频电缆组件设计制造各环节所需数据的适用性及高效输出。此项工作较大程度地促进了3D技术在射频电缆组件领域的应用落地。

关键词：3D技术,射频电缆组件,半刚组件,柔性组件

参考文献

[1]吴敏.3D应用程序开发的强大动力——数据接口组件Inter Op[J].CAD/CAM与制造业信息化, 2006 (6) :61-63.

射频相位电缆组件的设计和制作 篇2

射频相位电缆组件和普通同轴电缆组件一样都是由一段射频同轴电缆和两个射频同轴接插件装配而成。普通同轴电缆组件是用于传输具有一定功率的信号,可以是单路信号,由单根电缆组件实现,也可以是多路信号(多路信号之间没有相互关系要求),由多根电缆组件实现,电缆组件可以使用不同型号的电缆和接插件;当用于传输多路信号,并且信号之间具有相互关系要求时,只能使用一组相位电缆组件才能实现。射频相位电缆组件除了主要用于相控阵雷达天馈系统、矢量网络分析仪外,还可用于地面调试塔顶放大器的天线装置,以减少塔顶放大器安装人员的高空作业。射频相位电缆组件必须成组使用,组内各电缆型号和接插件型号要求一致。组内射频相位电缆组件长度可以相等,多路信号经传输后仍然保持一致;长度也可以不等,但多路信号经传输后,应达到特定的相互关系。

射频相位电缆组件应满足普通射频同轴电缆组件的性能要求和相位性能(即相位特征值和相位误差值)要求。因此,射频相位电缆组件应和普通射频同轴电缆组件一样,选用的射频同轴电缆性能指标应满足SJ 1132-1977、SJ 498-1983或MIL-C-17-F等标准;选用的射频同轴接插件性能指标应满足IEC-169或MIL-C-39012等标准;机械性能指标必须达到使用的电缆和接插件规定的要求(如插拔使用寿命应大于500次);环境性能指标必须符合温度范围要求,满足振动、冲击、湿度等要求;电气性能指标中电压驻波比(VSWR)、线路损耗、插入损耗都应尽可能小,直流绝缘电阻值、交流耐压值、阻抗匹配等应符合规定[1]。相位特征值和相位误差值是射频相位电缆组件的关键性能。为了获得特定的相位特征值,并将其控制在一定的相位误差允许范围内,相位电缆组件在设计、电缆型号的选择、产品制造装配、测试等环节中都应有严格的要求。

2 射频相位电缆组件的相位特征

实际中射频相位电缆组件通常是成组使用的,由于组内各电缆型号和接插件型号基本一致,因此它们的介电常数和磁导率基本相同。可根据实际需要确定具体的点频值,并在该点频值下测试组内各电缆组件之间的相位差Δφ(又可称为相对相位)。相位差是相对而言的,组内各电缆组件之间的相位差可以是零(多路信号经该组电缆组件传输后,保持相对关系不变),也可以是一定的角度值(多路信号经该组电缆组件传输后,形成相对特定的关系)。通过控制相位电缆组件组的各电缆长度L,就可以得到需要的相位差值。设计、制造射频相位电缆组件的目标就是获取需要的相对相位,使多路信号经过该组相位电缆组件后,形成所需的特定相互关系。

3 射频相位电缆组件的设计

设计射频相位电缆组件时,应按下列步骤进行:

(1)首先应分析实际使用场合和使用条件,设定需要满足的频率(必须为点频,而不是频率范围)。不同的点频值下同一组相位电缆组件的相对相位不同,点频值越高,波长就越短,每度相对相位所需的电缆物理长度将随之变短,加工装配难度增大,报废率增高。

(2)接插件选型。由于卡口型(BNC)或快插型(SMB、MCX、QMA)接插件,互配使用时配合处容易形成间隙,影响相对相位,并且重复性和抗振动、抗冲击能力差,因此应避免选用。SMA等螺纹连接方式的接插件则具有明显的优越性。

(3)电缆选型。在不同的使用条件下,电缆型号的选择也不同。譬如,在使用中固定不动且使用环境比较恶劣,温差较大,对相对相位稳定性要求又比较高的,可选用聚四氟乙烯(PTFE)介质的铜质外导体、镀银铜质内导体的半硬电缆UT141(Micro-coax公司产);当射频相位电缆组件用于塔顶放大器天线调试时,其在使用中仅需在小范围内自由移动,环境温差不大,相对相位稳定性要求也不是很高,可以选用PTFE介质的镀锡铜丝编织浸锡外导体、镀银铜质内导体的半柔电缆F402NM HFJ(Habia公司产)。

(4)确定相位电缆组件组各射频相位电缆组件的物理长度。首先应根据需要确定多路信号的相互关系,计算出各路射频相位电缆组件的相对电长度或相对相位;再在组内选取一根电缆组件作为基准电缆组件,一般是选取传输基准信号的那路电缆组件为基准电缆组件,也有选取最短一根电缆组件为基准电缆组件;然后根据使用空间确定该基准电缆组件的物理长度,其余各电缆组件的物理长度可在此基础上调节,调节的长度ΔL=Δφλ/360,其中Δφ为相对相位(具有正负之分),λ为波长。

一般射频相位电缆组件选用的同轴电缆的内导体为镀银铜线或镀银铜包钢线,外导体为铜线或镀锡铜线编织浸锡,绝缘介质为PTFE。由于同轴电缆和接插件是良导体和良绝缘体构成,因而线路损耗可以忽略不计,可得传输速度v为:

undefined

式中c为微波在真空中的传播速度,数值等于光速;μr为相对磁导率;εr为相对介电常数。进一步可得波长λ(相位值为360°)[2]:

undefined

式中f为工作频率。可见,射频相位电缆组件的长度、工作频率、介电常数和磁导率是影响其相位性能的主要因素。

(5)确定相位电缆组件组各射频相位电缆组件的相对相位的误差。一方面,同轴电缆在制造过程中,绝缘材料分布不可能绝对均匀一致,环境温度变化以及机械弯曲等因素都会引起电缆介电常数和磁导率的变化,从而影响电缆组件的电长度,造成相位变化,产生相位误差;另一方面,射频相位电缆组件在制造装配过程中,电缆断线长度、剥线长度都会存在误差,不可能完全达到理想的物理长度,这也造成了相位误差。此外,测试相位的网络分析仪设备本身也存在相位误差和相位测试精度的问题。因此,确定各射频相位电缆组件的相对相位的误差范围应考虑:误差范围必须足够小,以确保获取规定要求的多路信号关系为宜;制造的可行性;误差范围应大于网络分析仪的测试精度;必须兼顾制造成本和制造效率。

例如:7根一组的等长射频相位电缆组件,采用半硬电缆UT141,在频率1 GHz时,理想的相对相位应为零。但实际上,UT141电缆的绝缘材料是纯PTFE,μr=2.03,εr=1.01[3],根据式(2)可得λ=209.5 mm;电缆断线误差为±0.25 mm,电缆剥线误差为±0.15 mm,累积长度误差±0.4 mm,转换成相位误差则为±0.687°(=±0.4×360/209.5);再考虑到测试仪器相位精度为±0.1°[4],因此最终可以设定组内各射频相位电缆组件的相对相位误差值为±(1.0°~1.5°)。在同等条件下,若换成半柔电缆F402NM HFJ,则还要考虑在搬运、包装和弯曲等机械动作时造成一定的相位误差,那么各射频相位电缆组件的相对相位误差值宜设定为±3°。

4 射频相位电缆组件的制作

采用不同型号电缆制作相位电缆组件时,其制作工艺流程稍微有差异。通常同一组相位电缆组件的电缆原材料应从同一根电缆中截取,如果一根电缆的长度不能满足需要,则应从同一批次电缆中截取,截取时每根电缆的两端应切除10 mm左右,这样可在最大程度上保证所用电缆的性能一致性。一般半硬电缆(如UT141)的生产和包装有1 m、2 m、3 m等规格,制作相位电缆组件时电缆按上述原则截取,整个制作流程为:电缆断线(断线长度应比实际需要长度长10 mm左右)→高低温循环处理(均质化电缆中的介质PTFE,减弱使用中的温度变化对相位造成的影响)→常温放置48 h→修整电缆两端(使电缆长度达到设计要求值)→剥线→焊接中心针、装配接插件→测试→包装。

一般一根半柔性电缆(如F402NM HFJ)约200 m,卷绕在圆筒上,在使用前72 h应松开电缆,最大程度地消除电缆在包装过程中产生的拉伸应力和弹性变形,让其恢复至自然长度。制作相位电缆组件时,同一组相位电缆组件的电缆原材料尽可能在同一根电缆中截取,整个制作流程为:电缆断线(断线长度应比实际需要长度长5 mm左右)→放置24 h(消除电缆中的应力和拉伸弹性变形)→修整电缆至设计长度→剥线→焊接中心针、装配接插件→测试→包装(避免弯曲)。

5 射频相位电缆组件的修配

在射频相位电缆组件的制作过程中,各种影响因素的叠加,常常会导致一组射频相位电缆组件中有一根或数根电缆组件的相对相位超出允许的相位误差值,这就需要进行修配处理。一般有两种修配方法:

(1)选配法。系统需要多套射频相位电缆组件时,可根据测试结果和允许误差值,选配生成各套射频相位电缆组件组。在选配过程中,必须最大程度消除仪器和校准对相位的影响,要求在同一台网络分析仪上,一次性校准前提下测试每根电缆组件的相位,然后再选配。该方法最适合相对相位为零的射频相位电缆组件组。

(2)补配法。重新制作一根或数根电缆组件,以替换不合格的电缆组件。替换时,应在同一台网络分析仪上,一次性校准前提下重新测试组内每根电缆组件的相位特征值。

6 结束语

本文从射频相位电缆组件的特点出发,分析了它的相位特征,阐述了它的设计、制作、修配等环节。希望有助于在生产实际中提高射频相位电缆组件的生产效率,降低报废率,但其稳相方面还有待进一步的研究。

参考文献

[1]Rosenberger catalog 1[R].Gemany:Rosenberger,1999.

[2]POZAR D M.Microwave engineering[M].2nd ed.New York:Wiley,1997:56-62.

[3]唐宗熙,张彪.微波介质介电常数和磁导率测试方法[J].计量学报,2007,28(4):383-387.

电缆组件 篇3

在射频范围内,各个功能模块,器件或振子单元经常采用同轴电缆进行连接(即馈电)这个过程,除了要求插损小、匹配好之外,常常还对引入的相移提出要求。这里的相移一般要求相对相移,而相对相移的一致性要靠每根电缆的长度来保证。譬如同相线阵天线或功率组合单元等,要求每根电缆具有相同的电气长度。

在制作发射天线的馈电系统中,电气长度参数尤为重要。例如,发射天线的配接中的各分馈电缆,在物理长度一样但电气长度不一样的情况下,分馈线的实际阻抗就会产生偏移且会引起附加相移,使得整个天线系统难以做到很好的配接。可见在选择分馈电缆时要对电气长度提出要求,也由此对电缆组件的设计提出了新的问题,即电气长度计算的确定方法、温度对其的影响,以及测试和生产。

2. 电气长度的概念

工厂生产电缆时,因为制造工艺的关系,使得每一批电缆的电气指标都存在着差别,比如同是一段物理长度一样的两条电缆,对同一个高频信号反映的电性能就不一样,因此就引入了一个电气长度的概念。它反映了在一段单位物理长度内,电缆对某一频率信号所表现出来的特性。电长度具体定义为:传输线的机械长度(或几何长度)与线上传输电磁波的波长比值。它是以波长λ归一化到传输线长度d/λ(其中d是传输线的机械长度)。电长度的另一种定义:对于传输媒介,电长度用它的物理长度(即机械长度或几何长度)乘以电或电磁信号在媒介中的传输时间(时间为a)与这一信号在自由空间中通过跟媒介物理长度一样的距离时所需的时间(时间为b)的比来表示,即

因为有光在介质中的传播速度为在真空中的速度的1/√εeff(εeff是有效介电常数)所以上式可以写为,

从上述定义可以看出:电长度其实是传输媒介固有的属性,与所传输波的频率没有关系。对同种传输媒介(即有效介电常数固定),取物理长度相同的两段介质,那么它们的电长度也是相等的。对于一个物理媒介来说,它的电长度总是大于它的物理长度。电长度还和角度相对应。即

式中:D/λ为电长度,θ为电长的角度表示。

3. 电气长度的计算和仿真

最近得到一个电信公司的电缆组装的项目,它的两端为两个标准的SMA连接器如图1。它的电气长度要求为:990+/-3o@2.14GHz。由此可以得出它需要经过990/360=2.75个波长,最后为0.75个不完整波长即270o或+/-90o(有无“-”号取决于网络分析仪的起始正负值)。首先计算2.14GHz时候的波长,根据公式:

其中C为光速(2.9979x108m/s),f为频率,这里为2.14GHz,ε为介电系数,该电缆为以Teflon为电介质的半钢性电缆,其介电系数为2.0。代入上述数据可得,99.127056mm/360o,即0.2753mm/1o。故有:990×0.2753=272.547mm。

对计算结果用Ansoft进行仿真,取电缆的长度是272.5mm,如下图2和3示。证明计算结果可靠。这个仿真模型里,没有考虑两端SMA的影响,因为SMA的介质也是Teflon,与电缆的绝缘介质相同,且长度小于总长的4%,故可以作为电缆的一部分来考虑。

因为实际的绝缘介质特性可能与计算或者仿真模型的参数有差异,为此组装了三条长度不同的电缆实验,物理长度分别为268、275和290mm,用矢量网络分析仪进行insertion phase测试。图4为长度为268mm的SMA电缆组件电长的测试结果。

由测量出来的结果列表和分析如下:

由表1可以得知,单位相位的电缆长度平均值为0.2662mm,与计算结果稍微有差异,可能是由于实际Teflon的介电系数在生产中产生差异,加上两端的SMA的Teflon其特性与电缆的Teflon有所差异造成的。可以得知由长为268mm对应的测试相位值为69.71o,我们希望得到90o,根据上面的计算,那样需要剪短的长度为(90-69.71)*0.2662=5.4mm,所以计算实际最后电缆的长度应该为:268-5.4=262.6mm。重新装配样板,长度为263mm,再测量,结果为91o,证明计算结果正确,如图6。

4. 温度对于电气长度的影响

环境温度变化时,电缆的物理长度会发生变化,电气长度以及延时特性也会变化。这是因为信号传输的速度发生了改变引起的。特别是对于这个项目中的以Teflon为介质的电缆,介电常数的改变超过中心导体的改变,故它的电气长度变化较大。本项目中,客户提出的要求为-30o到+70o,通过研究目前选用的电缆(RG-214如图7),它随温度的变化较大(>1500ppm),故我们选择LDF2,其是同系列的电缆,但它通过特别的温度循环处理,使它的性能变化较小(<500ppm)。考虑生产装配及电缆裁切误差,为了达到使用+/-3o的要求,我们选用该电缆作为最终方案,这样在整个使用温度变化范围内其物理长度的改变不超过0.15mm,即其电气长度改变不超过0.5o。

5. 实际生产步骤

最后,我们讨论剪裁电缆的长度公差,目前用来剪裁电缆的设备精度为+/-0.5mm。为此考虑先裁减电缆的长度为265mm,在网络分析仪的一端口连接可反复插接的SMA连接器,测量好数据后根据公式计算差别的长度,再进行第二次裁减。这样确保每一条电缆组件都考虑到了电缆的电气性能因批次和随机造成的差异,又结合了生产裁线和装配工艺的不一致性。当然实际生产不一定要有100%检验和再裁线的过程,一旦工艺稳定下来,可以采用不同频率的抽检方式,具体的过程描叙如下:

(1)将电缆裁减成265mm长,然后两端根据图纸规定的长度剥线,使它能配合SMA连接器的装配尺寸,再焊接好一端的SMA。

(2)将另外一个SMA安装在网络分析仪的其中一端口,如端口2。

(3)将一端焊接好的SMA电缆组件连上矢量网络分析仪,测量S21,将格式调整到插入相位,设定频率为从2.13GHz到2.15GHz。设Marker位置为2.14GHz。

(4)注意首先将标准电缆组件的相位memory到网络分析仪,然后用data/memory的方式测量。这样得出的数值即为该电缆和规格990o的差别,如果在+/-2o(考虑到后续安装另一SMA的工艺差别),即无需重新裁线。否则,按照上述的方法,修正长度,重新测量,直到合格为止。

(5)测试完成,安装好另外一端的SMA,最后成品验证测试。

6. 结束语

本文针对电气长度的定义和计算理论作了探索,提供了实际计算和仿真的数据,验证了结果的可靠。并提供了一种测试方案,经试验论证可方便有效地进行电长度参数测试。另外,也提出了有严格电长要求的电缆组件的生产工艺,该方法对电缆的生产具有一定的实际意义。

关于电长度的测试还有其他一些方法,比如S11时域反射法,S21时域传输法,它们是通过传输和反射的时间,经过运算得到电长度。鉴于篇幅限制暂不作研究。

摘要：首先从理论方面分析了电气长度的确认依据,提出电气长度的定义和计算方法,及其影响要素。随后以生产实际中电缆组件项目的应用为例,通过网络分析仪测试,证实前面提出的理论依据的可行性,并分析测试数据对计算的结果进行修正。另外还研究了选择电缆时参考温度对电气长度的影响,以及制造此电缆组件的步骤。

关键词：电气长度,介质,波长

参考文献

[1]胡树豪.实用射频技术[M].北京:电子工业出版社,2004.

电缆组件 篇4

关键词：电压驻波比,射频同轴电缆组件,产品优化

1前言

在我们生活水平飞速提高的今天, 具有代表性的电子产品对于我们生活质量的影响已经凸显了出来。随着社会前进的脚步, 电子产品也需要不断进行优化, 而影响其信号质量的射频同轴电缆组件也需要我们通过技术改进而提高其性能。在射频同轴电缆组件中, 电压驻波比的性能是用来衡量其组件的阻抗性能的重要标准, 如何减小电压驻波比就显得尤为迫切。

2多方面对射频同轴电缆组件中电压驻波比的的影响

射频同轴电缆组件是将射频同轴连接器与射频同轴电缆按照一定的加工工艺组合而成的。射频同轴电缆组件主要用于连接各类信号收发设备、模块或天线、发射机, 确保传输期间信号精确、低损、高效、高质的传输。因此, 射频同轴电缆组件是无线电设备中关键的电子元件, 而射频同轴电缆组件最重要的电气参数是电压驻波比。那么对于射频同轴电缆组件的电压驻波比来说, 哪些方面可以影响到其性能:

2.1设计方面的影响

设计方面即对整体的选择和设计, 也就是对连接器和电缆的选择、设计, 以及这两个部分进行连接时所运用的连接方式是否合理, 这些都会对电压驻波比造成影响。通常对于用户已经指定了的连接器类型和电缆型号的情况下, 我们则只需要考虑的是关于连接器和电缆的阻抗性能是否达标合理, 连接方式是否合理以及这两个部分的连接方式是否能够和其阻抗匹配性进行配合。

2.2生产加工方面的影响

在生产加工方面, 我们很容易因为技术上的原因以及外界因素而使得电缆的尺寸偏差, 这一过程之后的成品其尺寸大小、其表面的粗糙程度以及其表面覆盖的绝缘层的厚度等等方面出现的差异都会导致电压驻波比的性质发生改变, 从而影响频射同轴电缆组件的整体质量。

2.3装配工艺和装配过程控制方面的影响

通常情况下, 电缆芯线剥头尺寸、屏蔽层剥离尺寸、电缆芯线焊接质量以及电缆屏蔽层剥离端面质量等均会影响电缆组件的特性阻抗, 最终影响电缆组件的电压驻波比。

2.3.1电缆芯线剥头尺寸和电缆屏蔽层剥线尺寸过长

当电缆芯线剥头尺寸过长, 超过了连接器内导体所要求的尺寸, 那么意味着有部分电缆芯线会裸露在外面, 这就会改变电缆的介电常数的改变, 引起电缆本身阻抗发生偏离, 从而裸露在外面的芯线形成了一定的反射, 导致电压驻波比增大。

当电缆屏蔽层剥线尺寸过长时, 会有部分电缆没有外皮的覆盖。因此裸露在外面的屏蔽层也会造成电缆特性阻抗发生突变, 这就引起了电缆与连接器之间阻抗的不匹配, 从而导致电压驻波比的增大。

2.3.2电缆芯线质量

在进行电缆芯线与连接器内导体焊接时, 一定要防止焊锡堆积。因为焊锡的堆积会造成内导体内径变大, 在焊锡堆积处会形成阻抗突变点, 就会改变组件的阻抗值, 从而改变电压驻波比。尤其是对于高频段来说, 这种现象的影响尤为明显。

2.3.3电缆屏蔽层剥离端面质量

当剥线端面不平齐, 有毛刺或者多余物时, 就会造成电缆组件外导体的接触不良, 从而增大电缆组件的电压驻波比。

3分析电压驻波比超差问题的方法

在测试过程中发现电压驻波比超差时, 我们的技术人员可以通过以下方法进行分析, 然后采用相关措施对问题进行处理。

3.1时域分析法

在通常的测试中, 我们使用的是矢量网络分析仪的频域测试方法进行测试, 频域反射测量是在整个被测频率范围内由电缆中存在的不连续性反射的所有信号的组合, 用这种方法去估计那些失配的位置是极其困难的。然而, 时域 (TDR) 分析是一种有效的工具。时域测量是时间 (或距离) 函数的每个不连续性的影响, 因此对故障定位、识别连接器中的阻抗变化, 失配的位置和大小的确定都是很容易的。

通常情况下, 使用矢量网络分析仪的S11比值测量来进行时域变换测量。S11反射测量不是简单的现实接收机接收到的反射信号的大小, 它现实测量接收机与参考接受机之间的比值测量结果。此外S11比值测量能通过校准去除系统误差, 因此是时间和幅度数据经过校准而精确。

时域测量通常有时域带通模式和时域低通模式两种。时域低通模式是对传统时域反射计测量方式的模拟, 并提供阶跃信号和冲击信号两种方式, 它提供了在频域上一定带宽下最好的分辨率。低通测量模式可以确定不连续性处的阻抗类型 (电阻型、电容型、电感型) ;时域带通模式是对器件的冲击响应特性进行测试, 适用于在任意频率范围上对任何器件的测试, 它对故障定位的测量特别有利, 它可以确定失配位置, 但它的缺点是不能指出失配类型。一般情况下, 我们使用的是带通模式进行测量, 以便我们快速定位失配位置和大小, 并采取相关措施进行补偿。

3.2理论计算法

理论计算顾名思义, 即根据我们所掌握的关于电压驻波比的理论的知识来进行一系列测算。这一方法可以帮我们探寻射频同轴连接器的界面是否匹配、错位补偿是否合适, 包括内导体和外导体的开槽对阻抗的影响, 连接器的机械公差对产品电性能参数的影响。

3.2.1阻抗的计算方法

3.2.2绝缘介质的补偿计算方法

为了支撑连接器内导体, 通常在连接器内都有绝缘支撑。由于绝缘介质的介入会发生连接器内外导体尺寸发生突变, 从而不可避免地在绝缘支撑的表面引起不连续电容, 形成反射。因此, 绝缘支撑的厚度B就可以引起射频同轴连接器的电压驻波比。

绝缘支撑的厚度B为:

3.2.3不同轴度一起的特性阻抗的偏差

连接器内、外导体的横截面由于加工生产和装配过程的原因都会出现不同轴。由于不同轴度的作用, 改变了电缆中的分布电容, 从而引起阻抗的改变。

4优化电压驻波比的途径

在我们对于影响电压驻波比的因素进行分析之后, 我们就不难总结出有助于对其进行优化的办法:

(1) 首先就是要体现材料的选择方面, 对于内外导体材料, 我们要求选用一致性好、高品质的;

(2) 加强电连接器的加工过程中各个环节的管理, 并对工艺方法和测试工装的改进;

(3) 对于装配工艺的改进:严格控制电缆芯线的剥线尺寸, 同时使用相关工装或加工设备保证绝缘层与屏蔽层剥线端面平齐、无毛刺;严格控制内导体和外导体焊接焊锡量的控制。

5结束语

电压驻波比在射频同轴电缆组件中是一项有着比较决定性的作用。其性能是否优良十分关键, 从其性能当中我们可以看到它是否能够在产品中发挥良好的作用, 当我们日常生活的使用产品质量被提高, 我们生活质量的提高也就显而易见了。任何技术都是从不完善到完善的, 我们应该保持研究的姿态, 不断优化我们的技术, 从而提高我们的社会生活水平。

参考文献

[1]丁娜.浅谈射频同轴电缆组件的构成与设计[J].机电工程技术, 2011 (03) :103-112.

[2]柴丽娟.螺纹式射频同轴电缆组件的测试工艺改进[J].光纤与电缆及其应用技术, 2014 (04) :9-16.

[3]倪艳荣.射频同轴电缆电压驻波比影响因素的分析[J].河南机电高等专科学校学报, 2009 (01) :3-5.

[4]刘淼, 环境温度对电压驻波比影响的理论分析[j].无线电工程, 2015 (06) :67-73

[5]曹媛姝.射频同轴电缆组件电压驻波比的优化[J].物联网技术, 2011 (07) :68-71.

电缆组件 篇5

关键词：成组技术,半刚电缆组件,生产布局,生产周期

0 引言

生产布局是企业经营管理中的重要事项, 它直接影响企业的生产运作效率、生产成本、生产周期等。生产布局中较常见的是功能性布局, 即把功能相同或相似的设备摆放在一起。这种布局在大批量生产时有其合理性, 但是随着市场竞争的加剧, 客户个性化需求越来越多, 大批量生产模式越来越不能适应市场需要, 很多企业逐渐转向多品种小批量生产, 生产布局也必须跟随而变, 才能够满足生产模式变化的需要。

半刚电缆组件在仪器仪表行业中有着广泛的应用, 我们原有的生产流程采用功能性布局, 设备按类型分布在各工序, 分别完成各自加工任务。这种布局生产周期长、效率低, 难以满足多品种小批量生产的需要, 因此我们进行了改进, 采用成组生产方式优化布局, 取得了良好效果。

1 半刚电缆组件生产原工艺流程

原流程简单说明如下:

下料:按所需长度完成电缆下料 (留有余量) , 钳工手工完成;

剥头、倒角、截长:完成电缆剥头、倒角, 按折弯所需长度截长, 由车床完成;

折弯成型:按照尺寸要求完成电缆折弯成型, 由钳工用模具手工折弯;

焊接:完成电缆接头的焊接, 由电装车间完成。

测试:完成电缆组件的指标测试, 由调试车间完成。

入库:测试合格后入中转库。

以上流程中, 每个工序后都要检验, 工序间需要周转等待, 耗费的生产周期非常长, 见下图:

可以看出, 整个生产过程中存在大量的周转、等待和检验时间, 存在大量非增值活动的浪费;生产周期太长, 即使一根总生产时间不超过一小时的电缆, 从计划下达到入库也需1-2周, 如此长的生产周期难以适应市场需要, 因此有必要改进。

2 利用成组技术实现半刚电缆组件生产

为解决原流程存在的问题, 我们进行了优化和改进, 引进、自制了一些专用设备, 新布局如下图:

新布局利用成组技术, 按工艺流程定位设备, 在一个单元内完成生产的全过程。考虑各工序间的交互关系, 采用U型布局, 使各工序间交互时路径最短。和原流程相比有如下优点:

2.1 物流更顺畅

电缆在各工序间交接便利, 节省大量周转时间, 消除了物料周转的浪费。

2.2 生产采用一个流

上道工序完成后马上转下道工序, 物料不必象原来一样在每道工序前排队等待, 不再需要等待时存放的空间, 占用场地面积得以减少。

2.3 改变检验方式

原来每道工序后都必检, 现在消除了不必要的中间检验, 只在折弯成型后检验一次, 可确保电缆外形尺寸符合要求。电装检验原来主要检验电缆焊接的外观, 指标仍然要靠测试验证, 因此现在合为一步, 测试时兼检外观。由于工序集中, 现在可以完整完成一根电缆组件先首检, 测试合格后再批量生产, 有效避免分工序检验的风险。

2.4 缩短生产周期

以上为改进后的生产周期示意图, 由于基本消除了周转时间, 大大减少了排队等待时间和检验时间, 因此总生产周期得以大大缩短。批量生产时平均周期由原来的3-4周缩短为7-10天, 少量生产时由1-2周缩短为1天, 个别急需的甚至可以在1-2小时内完成, 快速反应能力大大增强, 能够很好的满足市场供货急需及科研试制的需求。

2.5 减少人员

原流程涉及多个工段和车间, 参与人员 (操作人员、检验、调度等) 达15人以上, 而现在仅需1-2名操作人员、1名检验 (兼职) , 调度仅需派工1次就不用再管, 人力成本大大降低。

2.6 单元式生产

使得生产调度更具柔性, 以前改换品种生产需要通知多个工段、车间, 需要停止多个正在进行的任务, 往往带来很多麻烦;现在切换品种只需通知本生产单元, 由于是一个流生产, 每个品种的生产随时可以停止和启动, 换线快捷。

半刚电缆组件生产改用成组生产方式, 效率提高、生产周期缩短、成本降低, 带来的好处很多。金融危机给中国企业带来很大的压力, 很多企业面临生死存亡的考验, 而改进生产模式, 提高生产管理水平, 是渡过危机的一条重要途径, 希望本文能够带来一些启示。

参考文献

[1]党新民, 苏迎斌, 蓝旭日.《制造业效率提升技法》.北京大学出版社2008年.

[2]福友IE研究会.《变种变量时代IE的应用》.厦门大学出版社.2007年.

电缆组件 篇6

3D布缆是以3D结构模型为基础, 在3D环境下, 充分考虑电子产品内部器件结构布局和空间干涉情况, 并根据电缆连接关系, 完成各电缆的走向规划和形状设计, 并依此生成各种用于电缆制造的工程图纸与数据的过程。

3D装配工艺是直接利用包含电缆的产品3D模型, 在3D环境下, 通过合理规划装配流程、定义装配工艺要求并直观的模拟装配过程, 最终形成3D可视化、结构化的装配工艺, 并进一步发布到车间现场实现可视化装配作业指导的技术。

随着现代集成制造技术、制造业信息化技术的迅猛发展及其在我国国防制造业的推广和应用, 三维CAD技术和PLM技术正在成为企业产品创新的基础条件, 这对传统的工艺技术能力提出了新的挑战, 同时也推动了3D技术在制造工艺领域的应用研究。半刚电缆组件作为电子产品中传输电信号的重要元器件, 使用相当广泛, 其制造装配过程是电子设备制造一个最为重要的环节。如何将3D技术, 尤其是3D布缆技术和3D装配工艺技术, 应用在半刚电缆组件制造领域, 探索出一种新的制造流程与方法, 以缩短产品的制造周期、提升质量并降低成本, 就成为我们电气互联工艺专业需要解决的问题。

1传统的半刚电缆组件制造所面临的问题

在传统的半刚电缆组件制造过程中, 制造和装配一般都在产品总装阶段进行。由操作人员自行规划电缆的走向和形状, 并进行制造、测试与装配。随着产品小型化进程的推进及用户的对于产品质量及供货周期要求的提高, 这样的装配流程与方法逐渐凸显出了诸多的问题。

(1) 质量可靠性问题:由于缺少有效的工艺文件指导制造、装配及检验作业, 使得一些工艺技术要求, 如成型要求, 可靠性要求等难以在制造及装配过程中得到保证, 检验过程也难以发现问题, 形成了质量隐患。

(2) 产品一致性问题:不同批次的产品由不同的操作人员完成制造与装配, 半刚电缆组件的工艺参数和最终形态不能有效落实在工艺文件中, 必然使得各批次产品的交付形态不一致, 对产品形象造成不利影响。

(3) 装配效率问题:一方面产品内部的结构越来越紧凑, 留给半刚电缆装配的空间越来越小, 另一方面由于电气性能的要求, 对半刚电缆组件长度要求越来越严格。这增加了电缆配装难度, 许多产品需要进行多层交叉式的装配。由于设计前期的在可装配性方面的疏漏以及操作人员对装配顺序规划的不合理, 经常造成电缆装配反复, 极大的影响了装配效率。

(4) 产品制造周期问题:由于半刚电缆组件的制造、测试及装配过程必须在结构及电气器件实物装配完成后进行, 需要极长的时间。这样的串行制造模式使得产品的制造周期延长, 影响到产品的交付计划。

(5) 产能瓶颈问题:随着产品订单的增加, 半刚电缆组件的生产规模也随之增加, 在操作技能人员不能大量扩充的情况, 企业产能已无法满足产品生产规模的需求, 产能瓶颈问题逐渐凸显。

(6) 制造成本问题:由于缺乏准确的工艺数据, 使得半刚电缆线材下料过程缺乏控制, 管理粗放, 材料浪费极大。同时由于制造和装配过程的反复, 消耗了大量的电缆验证样件, 从一定程度上也增加了制造的成本。

2半刚电缆组件工艺要求

半刚电缆组件的工艺要求直接关系到其质量的优劣, 为保证半刚电缆组件能够满足产品使用要求, 其制造及装配过程需要考虑以下几方面。

2.1电缆的可靠性

(1) 应尽量减少装配后硬连接产生的应力, 这些应力可能会造成电缆焊点的失效, 或电缆的本身的机械损伤, 所以我们需要合理的设计电缆成型形状, 来消减这些应力, 如图1:

(2) 保证电缆最小弯曲半径, 防止电缆因弯曲半径过小, 造成导体上产生皱褶和破裂, 影响电缆电气性能。

(3) 根据电缆类型, 确保电缆端头最小直线段长度, 避免在实际加工成型过程中, 对组件同心度造成影响。

(4) 充分考虑电缆振动要求, 电缆尽量紧贴结构件走线, 避免过长电缆悬空, 在振动过程中造成电缆失效, 形成质量隐患。

2.2电缆易于成型, 提高电缆组件的制造效率

(1) 满足可靠性的前提下, 电缆长度应尽量短, 成型形状应尽量简单, 做到横平竖直, 弯曲半径、角度以及直线段长度尽量规整, 便于成型。

(2) 尽量减少折弯的数量, 如可以通过适当改变电缆的折弯半径, 将两个相临的折弯点, 变成一个折弯点, 提高成型的效率, 如图2。

(3) 在电缆的成型过程中, 两个折弯点中间的直线段的长度都要大于或等于折弯用导轮的直径, 否则电缆很难成型。

2.3电缆易于装取

(1) 工艺设计需要考虑电缆层叠安装顺序, 尽量避免交叉干涉, 便于电缆的装取。

(2) 在保证电缆可靠性的前提下, 电缆端头直线段长度不宜过长, 特别出线位置靠近分机和模块内壁时, 需要留一定的装配间隙, 否则影响电缆装取。

3 3D技术的应用流程

以上述的半刚电缆装配工艺要求为前提, 3D布缆技术及3D装配工艺技术在半刚电缆组件制造过程的应用流程如图3所示。

4 3D技术应用的技术难点

目前一些主流的3D设计软件虽然具备3D布缆和3D装配仿真模块, 但就软件功能和设计效率方面而言, 距离工程应用的还存在极大的差距, 开展3D技术在半刚电缆组件制造领域的应用研究, 必须解决以下技术难点。

4.1 3D布缆应用技术难点

(1) 如何定义电缆连接器电气属性和布缆基准点;

(2) 如何管理线材库、连接件库及标识库, 并进行高效调用;

(3) 如何管理布缆的工艺要求, 并在布缆设计时进行正确性校验;

(4) 如何进行高效的电缆形状设计, 并抽取用于制造的3D电缆组件模型;

(5) 如何依据制造工艺要求, 从3D模型中提取和处理制造工艺参数, 从而快速的生成电缆成型图和相关表格。

4.2 3D装配工艺应用技术难点

(1) 如何对3D模型进行轻量处理, 并保留装配工艺设计必需的模型要素;

(2) 如何管理3D装配工艺设计, 包含任务管理、模型管理、审签流程管理、变更管理、工艺资源管理、工艺知识管理等;

(3) 如何进行结构化的装配工艺流程规划, 并进行工序及工步的装配仿真与验证;

(4) 如何生成3D可视化装配作用指导书, 并发布到装配车间, 实现浏览, 指导装配作业。

5 3D技术应用的效果

5.1 3D布缆应用效果

通过3D布缆产出的电缆成型图及相关表格, 表达了半刚电缆组件制造过程中所需的工艺参数, 包含了成型折弯半径、折弯角度、扭转角度、分段长度等, 可用于电缆的批量制造, 如图4所示。半刚电缆组件3D模型如图5所示。

5.2 3D装配工艺应用效果

结构化的3D装配工艺设计, 可以通过波特图表达工序间的串联和并联关系, 并为制造执行系统解析, 为工序之间的并行制造提供了基础, 如图6所示。通过3D可视化装配作用指导书, 可以直观, 有效的指导半刚电缆组件的实物装配, 如图7所示。

6 3D技术应用的价值

通过3D布缆技术及3D装配工艺技术的应用, 可以显著改善半刚电缆组件制造工艺, 进一步提高产品的装配制造技术优势和生产能力, 其价值具体体现在以下几个方面。

(1) 提升产品质量可靠性和一致性:在产品设计阶段完成电缆工艺设计和装配过程仿真与验证, 真正实现面向制造的工艺设计。将半刚电缆组件制造及装配工艺要求通过成型图纸、表格及直观的3D可视化作业指导文件, 准确、直观传递给操作人员, 可有效的指导其制造装配作业, 从而提升了产品的质量与一致性。

(2) 提高装配效率:通过3D装配工艺设计仿真与验证, 能将多数半刚电缆装配问题在工艺设计阶段发现解决, 提升了实物装配一次成功率, 极大的较少返修与报废, 提高了装配效率。

(3) 缩短了产品制造的周期:以详细的工艺数据和结构化的3D装配工艺为基础, 实现了工序间的并行制造, 半刚电缆组件可以在结构件及电器件加工、采购及装配的同时, 进行半刚电缆组件的焊接、成型及电气性能测试, 极大的缩短了电缆装配的时间, 从而缩短产品的整个制造周期。

(4) 解决产能不足的问题:3D布缆后产生的详细的电缆工艺成型数据, 可以保障半刚电缆组件的制造外包, 从而在一定程度上缓解了企业自身制造产能不足的问题。

(5) 节约成本:3D布缆后产生的详细线材下料数据, 将线材下料长度精确到毫米, 减少了下料过长造成的材料损耗, 同时通过3D仿真验证, 也减少的实物样件的制作与报废, 极大的节约了材料成本和人力成本。

7结束语

电缆组件 篇7

内置Mini-SAS HD连接器和电缆的其他主要特性和优势包括:

·端子间距0.75mm;

·终端采用压接方式, 预装一体式连接器及防呆设计, 使安装更加快捷方便;

·螺纹安装设计, 提供额外的保持力;