[发明专利]提高柔性微波同轴电缆机械相位稳定性的方法及组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高柔性微波同轴电缆机械相位稳定性的方法及组件。

背景技术

在微波通信及测试领域，柔性微波同轴电缆组件主要用于通信和测试系统间微波信号的传输。其典型应用之一是微波元器件功率损耗、增益及相位特性的测量分析。这种测量分析一般是通过矢量网络分析仪(简称矢网)和高性能稳幅稳相微波同轴测试电缆组件(简称测试电缆组件)、共同来完成。其中测试电缆组件用于连接矢网测试端口和被测器件的输入输出端口，是微波信号的柔性传输通道(如图1)。在测试过程中，为满足测试电缆组件与被测器件各端口间的物理连接要求，测试电缆组件通常会发生不同程度的机械弯折。这种机械弯折产生的应力将导致测试电缆组件长度及各组成材料的微波特性发生改变，从而影响到微波信号的传输幅度和相位。此外，测试电缆组件在发生扭转、拉伸及横向挤压时传输特性均会发生不同程度的变化。测试电缆组件的这种特性被称为机械相位幅度稳定性。由于相位特性对机械形变更为敏感，因此一般称为机械相位稳定性。测试电缆组件的机械相位稳定性对被测元件的测试精度将产生不同程度的影响。因此，机械相位稳定性是衡量柔性微波同轴测试电缆组件的重要指标。

以上述测试电缆组件为例，现有柔性微波同轴电缆组件的机械稳相技术方案如图2。测试电缆由同轴连接器、护套、同轴电缆三部分构成。其稳相原理为：同轴电缆采用专用的机械稳相电缆，可减小弯折带来的相位变化；在同轴电缆外面套一层或多层护套用以抵抗外界拉伸、扭转及横向的压力并控制同轴电缆的最大弯折幅度，从而降低同轴电缆轴向、横向及扭转的应力，提高测试电缆组件的机械稳定性。

现有技术方案尽管采用了护套来降低同轴电缆受到的轴向、横向及扭转应力，但仍无法克服电缆组件弯折引起的同轴电缆长度及各组成材料的应力变化。如图3所示，护套内同轴电缆弯折时，电缆内侧的各层材料受压应力，外层材料受拉应力；而反向弯曲时，受力状态完全相反，因此同轴电缆介质材料应力变化幅度较大；此外同轴电缆本身具有一定的弹性，弯曲时电缆会被拉长。这些都将导致传输特性的变化。因此现有测试电缆组件测试过程中，传输相位随电缆弯折仍然会有一定幅度的变化，机械相位稳定性依然不能满足高精度测试需求。另外，由于同轴电缆、护套的材料特性误差及长度加工误差的存在，导致测试电缆组件组装后电缆及护套材料的初始应力状态各不相同，因此各测试电缆组件的机械相位稳定性差异较大，合格率较低。一般采用筛选方式生产，成本较高效率低下，即使合格产品的机械稳相性能指标离散性也较大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种可以明显提高柔性微波同轴电缆机械相位稳定性的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种提高柔性微波同轴电缆机械相位稳定性的方法，该方法在同轴电缆的两端施加预紧张力。该预张紧力使同轴电缆处于拉紧状态，此时同轴电缆在同等弯曲半径下拉长幅度变小，且预张紧力使弯曲半径内外两侧各层材料同时受拉伸应力作用，减小了往复弯曲时材料的应力变化幅度。这将显著减小测试电缆组件机械弯折对传输相位的影响。

所述预紧张力为可连续性调整的预张紧力，使各同轴电缆的预张紧力保持一致，从而消除同轴电缆及护套的材料特性误差和长度加工误差带来的机械相位稳定性差异。

本发明还公开了一种柔性微波同轴电缆组件，包括同轴电缆和包裹在同轴电缆外层的护套，在同轴电缆两端的焊接结构上设有预张紧力调整机构。

为达到更好的调整效果，所述预张紧力调整机构为可连续调节的预张紧力调整机构。

优选的，所述预张紧力调整机构为螺纹调整机构，包括螺纹及螺母，通过调整螺母在螺纹上的左右移动来调整张紧力大小。

优选的，所述预张紧力调整机构为多垫片调整机构，通过调整垫片的数量，来调整张紧力大小。

本发明在同轴电缆两端的焊接构件上设计调整机构(如螺纹调整机构)，通过调整机构的调节对同轴电缆加载一个预张紧力。该预张紧力使同轴电缆处于拉紧状态，此时同轴电缆在同等弯曲半径下拉长幅度变小，且预张紧力使弯曲半径内外两侧各层材料同时受拉伸应力作用，减小了往复弯曲时材料的应力变化幅度。这将显著减小测试电缆组件机械弯折对传输相位的影响。采用螺纹调整机构还可以实现预张紧力的连续性调整，使各同轴电缆的预张紧力保持一致，从而消除同轴电缆及护套的材料特性误差和长度加工误差带来的机械相位稳定性差异。有效提高测试电缆组件批量生产的成品率和一致性，从而提高生产效率。