定修整方案。在其一个频率下,相位是有前后之分的,相位体现的是信号的超前于滞后,因为某个频率的波在分别经过两段不同长度的电缆传播后,接收到的波是不同波的,较短电缆组件对应的接收波是相对超前的,而超长电缆组件对应接收波是相对滞后的,所以电缆越长越滞后,也就是电缆机械长度越长相位越小,反之越大。把相位反映在极坐标上讨论时,当电缆组件长度每短一个波长,其相位角就按逆时针方向增加360°,因此,我们的电缆组件在配相时是按照逆时针方向裁短电缆的。当用网络分析仪测试相位时其显示的是最后一个周期波长的0~±180°范围相位角,为了便于直观的理解,把相位反映为如图1示。
配相时各组件一般选取两个频率点的相位值做比较,最高使用频率点必须选取,后面的数据计算及分析也均按此频率的相位数据为依据,因此,频率越高相位偏差越大,高频点配准了低频点偏差的幅度更小。另外可选取起始频率点做补充,必要时可再增加中间频率点的相位做参考。电缆组件在经过之前的第一步和第二步的装配后其相位角一般会分布在一个较窄的范围内。如果未经过第二步的工序操作,此时相位的分布就会在整个圆周内显得非常离散,是这一步操作变得困难重重。现在
这样修整相位就会变得比较容易了。延极坐标顺时针方向确定所需配相的组件相位宽度带,即以最短的那个组件为基准延顺时针方向将要求的相位角度带内的区域画出,落在该区域的组件均合格,其余组件按其与该角度带中心位置的夹角度数来进行修整。
举例如:已知某批组件在某个频率点的相位要求是±4°内。经过配相方法第一步和第二步的装配后其相位角分布在如图2所示的阴影区域内(100°~-176°),最短的那根组件相位是-176°,延顺时针转过8°角度带,即图1中斜纹阴影部位(176°~-176°)的组就爱你均为符合要求的组件,网纹阴影部位(100°~176°)的组件则要进行修整,修整的机械长度取决于组件相位与斜纹区域中线位置(180°)的夹角大小。
修整时需要拆下一端连接器后裁短,裁短的长度可通过组件与角度带中心位置相位夹角β的角度计算得出,角度β可借助图2确定。计算方法先按式(2)算出组件波长,再由(3)式算出应裁短的长度L。
(2)
(3)
式中,λ为波长,单位是mm;ε为绝缘介质介电常数;β为相位夹角;f为频率,单位是Hz;L为裁减长度,单位是mm; 为电缆传输速比。如:已知某电缆组件的使用频率是2.5~3GHz,速比为0.9,现在实际测得两组件的相位如下表所示:
图3
经过图分析后确定对1#电缆进行裁剪,需裁剪长度按上述公式计算可得:
频率下以f=3GHz计算,相位夹角取β≈20°,最后可将1#电缆组件裁短5mm,再装配测试。
以上三个步骤是配相电缆组件的一般步骤,从本质上说就是一个对电缆进行粗裁到精裁再到细裁的一个过程,每一步通过不同的方法得以实现。
3 其他相位微调方法
上述方法在修整环节还是有一些返修工作量的,对于修整相位这一
步也有不必拆连接器再裁电缆的方法可以实现。一种方法是:选用相位可调的连接器。它的内、外导体其实是类似与插针、插孔接触件插合的一种状态,整体可伸缩活动,活动段绝缘通常用空气,通过改变两者的接触长度来调节整体的电长度,以达到相位调节的目的,一般适合频率较高、对相位调节较精细的场合;另一种方法是:采用含可更换调相片的连接器装配组件。通过更换两端连接器的调相垫片来获得较一致的相位。调相片需根据连接器配相要求缩短的长度来选择尺寸合适的调相片安装调试(一般是从厚道薄选用)。这两种方法都是方便高效的配相方案,相位可调连接器更方便,但它们的缺点是连接器成本相对较高,在驻波比性能上会略显缺陷,选用时还需综合考虑各项要素。 4 结论
以上讨论的方法适合于一般要求下大多数的射频电缆组件的相位一致性装配,使用频率越高配相难度越大,配相过程中要对每根电缆进行编号,做好过程数据的记录及最终的数据统计,测试人员要根据测试仪器的特点进行有效校准,尽量避免测试误差。装配人员与测试人员需密切配合。此方法在实践中已经得到验证,为各类军用、民用设备提供了最高频率从500MHz~3GHz频率、相位宽度从±0.5°~±4°、同组电缆根数从2~70根不等的各种组件,均高效的完成了装配测试工作,报废率几乎为零。