半剛性電纜組件可靠性技術研究

摘 要：介紹用于相控陣雷達的電纜組件，闡述了半剛性電纜組件的技術特點及應用，分析電纜組件的失效模式，找出影響可靠性的關鍵因素，并提出有效的措施，闡明了提高電纜組件可靠性的可行性和重要性。
　　關鍵詞：電纜組件；失效模式；相控陣雷達

　　0 引言

　　自從相控陣雷達問世以來，其新技術在雷達技術發展過程中占有很重要的位置，以T/R組件，子陣組件等為典型代表的微波組件是有源相控陣雷達的核心部件，一個有源相控陣雷達陣面由成千上萬個微波組件組成，這些組件之間的連接較多的采用半剛性電纜組件，半剛性電纜組件具有損耗小，輻射小，電磁兼容性好的特點，在整機設備中易布線，可在較高的頻率范圍內工作等優點，因此半剛性電纜組件的可靠性直接影響雷達的性能。

　　1 電纜組件的技術特點

　　大多數半剛性同軸電纜沒有外皮，其外導體多為無縫銅管，也有些為鋁合金管；絕緣層為聚四氟乙烯；內導體為無氧銅線或鋼包銅線。

　　半剛性電纜較為特殊的結構為我們帶來了許多難得的特性：無縫金屬管的外導體不易彎折，但易于定型，方便了機內布線，且提供了非常好的屏蔽特性；高強度的外導體也很好地保證了內部結構尺寸的穩定性，使得半剛性同軸電纜易于制成高性能的電纜組件被相控陣雷達廣泛使用。

　　2 電纜組件的失效模式

　　半剛性電纜組件的常見失效模式有以下幾種：內導體脫落、外導體脫落、絕緣電阻太小或介質耐壓差、信號不通或信號質量差等。

　　其中絕緣電阻太小、介質擊穿、芯線扭斷或信號不通不良的問題可以通過加強員工培訓、優化設計結構、加強檢驗及測試來控制改進；使用中出現的過功率、安裝應力過大及使用方法不正確等問題，與半剛性射頻同軸電纜組件的生產和使用雙方的信息溝通、產品使用的環境及使用空間位置均有很大的關系，通過生產和使用雙方的深層次溝通及控制改進，可以在很大程度上避免和消除。

　　從電纜組件失效模式可以分析:影響其可靠性的關鍵在于電纜與連接器的連接方式及焊接，焊點問題因牽扯環節太多、缺乏檢驗控制手段而較難解決。

　　3 電纜組件的設計改進

　　3.1 選用合理的焊面

　　焊接面設計不合理，給焊接帶來一定困難或焊接面面積不足，在側面設計焊接孔可改善焊接面，在焊錫浸入?孔后，形成一對“錫柱”，在溫度沖擊等環境試驗中可以分擔焊接面所承受應力，增加焊接強度。外殼尾部焊接孔應設計成倒角，電纜焊接深度應不小于電纜外徑尺寸；焊接面不要做光潔度要求，只要不影響定位和同軸度結構，適當的粗糙表面可大大增加焊接面積，增加焊面的抗剪切的能力.

3.2 嚴格控制容錫

　　設計時要嚴格控制容錫間隙在0.05與0.1之間，間隙過小會造成焊錫難以流入，焊接有效面積減小；間隙過大會造成焊接后同軸度難以保證、焊接時間加長等問題。

　　3.3 定位補償的考慮

　　結構設計時若不考慮定位補償會造成焊接過程中內外導體易偏離預定位置，從而增加焊接難度并導致電性能下降。

　　3.4 排氣及焊接狀態觀察機構的設計

　　半剛性同軸電纜組件焊接時連接器內氣體受熱膨脹外逸，會將焊縫處的焊料向外推，設計適當的排氣機構會使這一問題得到改善；另外，焊料是否已浸潤到預定位置，如果有一觀察機構，會有效提高焊接的可檢驗性。

　　3.5 選用合適的鍍層

　　連接器一般選擇可焊性好的鍍金或鍍三元合金, 鍍銀可焊性也非常好，但銀易遷移且易氧化，一般不推薦使用。

　　半剛性電纜選擇鍍三元合金或不電鍍，半剛性電纜外皮材料可焊性很好，只是清理表面氧化皮比較困難，鍍三元合金是一種很好的方法,也可用砂紙等去凈氧化皮后用酒精清洗干凈，也能得到很好的焊接強度。

　　3.6 選用優質焊料

　　焊料易采用63％含錫量的夾芯焊錫絲，表面應無明顯氧化,此種焊料熔化溫度適中、焊接過程流動性好，且有一定的機械強度。

　　4 正確的使用方法

　　首先必須了解電纜組件連接器機械損壞力矩的大小，杜絕機械損壞的發生，其次要控制電纜組件的使用次數，對于螺紋連接的電纜組件若采用加大連接力矩的方法來達到防松的目的，必須嚴格控制連接力矩值的大小，否則影響其可靠性，采用恒力矩扳手使連接力矩遠離損壞力矩，以提供可靠的防松性能和電性能，同時可以杜絕人為因素對電纜組件的損壞。

　　5 結束語

　　實驗證明，通過電纜組件的設計改進及規范使用，電纜組件的可靠性有了較大的提高，溫度交變次數成倍增加，滿足某相控陣雷達的使用環境，為其它產品的設計提供了依據。