射频同轴电缆三阶互调的测量与生产控制

钱华1  ,万建国2

2.身份证号：3301231980****0317

摘要：本文分析了射频同轴电缆生产过程中无源互调的测试方法及射频同轴电缆无源互调的影响因素，对射频同轴电缆的制造过程中的预防措施有积极的指导意义。

关键词：三阶互调射频同轴电缆  测试方法

1、引言

随着移动通信高速发展，对通信传输的要求越来越高，特别对设备及连接线的无源互调指标提出了更高的要求。大量不同频率的信号在非线性无源器件中传输，会产生无源互调（PIM）。通常，我们将天线、设备和连接器作为重点考虑其无源互调，但在多个频率载波信号通信的环境下，电子通信系统的复杂程度正逐步提高，近年来，随着大容量、高功率无线通信系统的不断发展和应用,而作为射频同轴电缆的无源互调指标也变得越来越重要。其射频同轴电缆及电缆组件所产生的无源互调产物已成为主要的信号干扰源，它严重影响着正常信号的传输，并导致通信系统的性能下降。本文分析了皱纹铜管外导体射频同轴电缆无源互调产生的原因及预防措施,对射频电缆设计、制造以选用提供一些指导意义和参考价值。

2、三阶互调的测试方法

由于相较三阶互调，偶数阶互调以及高奇数阶互调均在系统频带外，对系统通信的干扰微乎其微，故此处不再赘述。因此，对于射频同轴电缆一般只讨论三阶互调情况。

由于三阶互调产生的原因非常复杂，无源互调的产生目前还不能完全由理论计算来精确获得。我们需要建立了无源互调测试系统来评价无源电子元器件的三阶互调。，无源电子元器件的三阶互调测试方法主要分反向三阶互调测试与正向三阶互调测试（分别简称反射法和传输法）。一般来说，采用反射法的测试三阶互调的指标要求会更加严格，目前，射频同轴电缆及其组件，都采用反射法的测试三阶互调，为了确保整个系统的通信质量，我国对多载波共用的电缆组件的三阶互调产物提出了较高的技术指标，即要求其≤ － 155 dBC(43dBm)。为达到这一指标，必须对射频同轴电缆和连接器进行精细加工和严格测试。

3、射频同轴电缆三阶互调的测试步骤

我公司生产的1/2超柔和1/2普通射频同轴电缆都是提供给组件厂家，组件厂家要求为≤ － 158dBC(43dBm)，公司内控标准≤ － 160dBC(43dBm)，为保证产品一次通过率,我们会对轧纹下盘或护套成品进行测试，其测试步骤如下：

（1）轧纹后或成品电缆的大于500米，我们采用单端测试法，我们在电缆的外端装配上7/16连接器进行测试；

（2）将做好接头的被测件一端连接到三阶互调测试仪的 RF 输出端口(如图1)；

                            图1

（3）通过 PC 上的软件设置测试参数，如，将工作频率选择在需要考核互调性能的频段，使得互调产物落在工作频段内。

（4）调整输出功率，使其达到标准里面要求的 20W(43dBm)。

（5）启动扫频程序，进行测量。 当扫频完成后，在屏幕上读出测试结果(如图2)。

图2

(6)若电缆长度小于500米，需要两端装配连接器，一端连接到三阶互调测试仪的 RF 输出端口，另一端与低互调功率负载可靠连接(如图3)；

图3

(7)用压缩空气吹净电缆及连接器的连接部位的染物。被测电缆与测试系统、外接 低互调负载连接时，应使用专用力矩扳手进行拧接，由于装配接头可靠性较差，有时需要反复装接，才那达到要求，取最好一组数据为准。

(8)若测试数据达不到要求时，截取一定长度的被测电缆，两端做好的焊接头，进行验证测试。

4.影响同轴电缆无源互调的因素

无源互调的产生，主要是因为系统中的非线性因素。 对于射频同轴电缆及其组件，以下几方面是射频同轴电缆产生互调的主要原因：

（1）射频同轴电缆中采用了某些磁性材料，即磁导率较大的材料，如铁镍铬等；

（2）在传输物理链路的连接处有污染，如加工中的粉尘或者加工时的油污、操作时留下的汗渍等；

（3）同轴电缆结构不稳定，如机械强度和弯曲性能不好；

（4）劣质的连接器，简易的连接结点和连接的松动。

针对以上这些原因，要使同轴电缆在测试时获得较好的三阶互调指标，需要注意以下方面：

（1）射频同轴电缆本身的结构要均匀性要好，电压驻波比要小。

（2）在选用铜包铝、铜带材料要清洁无油污，在生产过程中要防止材料收到环境，设备的污染。同时要保持材料的光洁度。

（3）在测试做接头的时候，应取适量脱脂酒精棉球擦拭电缆及连接器的连接部位，确保表面无污染物。被测电缆组件与测试系统、外接低互调负载（反射式测试时）连接时，应使用专用力矩扳手进行拧接，以避免接头连接处的结构遭到破坏。

（4）将安装完连接器连接到测试仪器时，电缆的连接器与测试引线的螺纹连接要采用规定的力矩扳手，以确保接头连接处结构不被破坏。

5、 实例分析射频同轴电缆三阶互调的影响因素

本文以1/2”超柔为例，为组件厂家提供线缆过程中积累了大量的经验，。

4.1静态三阶互调好，动态三阶不达标。

客户做成电缆组件后，三阶互调静态指标都能达标，但动态三阶互调指标只有90dBC-130dBC之间。通过点频扫描方式，找到电缆缺陷部位，经过解剥，我们发现电缆外导体和发泡绝缘之间有铜粉，分析原因，铜带经过切边,纵包焊接成空管后经过轧纹，在铜带切边时，由于切刀未调整好或者长时间使用造成磨损后，会产生极细的铜粉，铜粉经过旋转的切刀，会漂浮在空气中后又落到铜带表面而进人空的铜管内，做成成品后，铜粉会在发泡和轧纹铜管之间。此种情况，少量铜粉时，静态三阶互调数据很好，但动态互调会较差。解决方法，首先原材料铜带最好经过清洁，防止原材料厂家粘附在铜带上的铜粉被带入，其二，调整好切刀，清洁成型腔体的卫生，经常检查是否有铜粉掉落，一盘铜带基本上见不到铜粉则为合格，反之和调整或更换刀具。

4.2 电缆与连接器虚焊情况

客户做成电缆组件后，发现某一批次电缆三阶互调指标合格率很低，不合格组件的焊接部位进行解剖发现，焊锡内有空洞，发现主要是电缆表层有油污造成不易焊接。分析油污产生的原因，主要由于轧纹时，采用油性乳化液作为轧制润滑油，以降低模具的磨损和发热，加上后面的清洗不到位。建议采用水性乳化液作为轧制润滑油，方便清洗干津，而且清洗水要加热到60度以上，而且建议每班更换一次。以保证轧纹外导体表面干净和干燥。

4.3导体污染引起互调不良

由于射频同轴电缆标准上没有无源互调要求，只要电缆厂家向组件客户提供线缆会提出静态和动态三阶互调的要求，我们在向组件客户提供了一批1/2超柔产品，发现整批电缆的三阶互调指标都很差，后调查发现此批铜带表面很脏而且焊接时存在冒烟现象。我们通过试验，用丁酮对内导体铜包铝和铜带进行清洗，发现清洗的成品组件整体数据明显优于不清洗的产品，但由于采用丁酮进行清洗，安全无法保证，因此我们采用了其它方式进行清洁，但最主要的是保证主要原材料铜包铝和铜带的表面的洁净度，对来料检验要建立表面洁净度项目检查。

5. 结论

综上所述 ,射频同轴电缆的三阶互调性能受材料 、工艺 、测试等多方面的因素影响,在制造过程中，只有保持材料和工艺一致性，才能确保三阶互调性能一致性。电缆生产过程中对三阶互调的测试，只能作为参考依据，一切以做成组件后的合格率为判定标准。电缆厂家应在三阶互调上做更多的研究和改进，并且要密切与组件厂家进行跟踪，以了解产品三阶互调情况，才能取得更优的性能。

参考文献：

［1］　吴欣欣．同轴电缆中三阶互调的产生及测量．有线电视技术，2009

［2］　殷海成．射频电缆组件无源互调的产生与消除分析.光纤与电缆及其应用技术,2013

［3］　姚文讯 顾东明 ．射频电缆组件无源互调的产生与消除分析.2014年光缆电缆学术年会论文集;2014年

［4］李培红.无源器件的三阶互调研究及测试.《电子科技》 2015年