一种宇航用超轻质射频电缆组件及其装配方法与流程

本发明属于微波射频无源器件领域，具体地涉及一种电缆组件，特别是一种具备空间应用能力的宇航用超轻质射频电缆组件。

背景技术：

1、现有电缆组件采用传统的连接器结构和普通的射频电缆，不能兼顾宇航应用中轻量化的载重需求以及高低温突变、高辐射空间环境下低反射、低损耗的使用要求。传统的宇航用射频电缆组件重量大，传输能力弱，已无法满足当前的应用发展趋势。而传统的宇航用超轻质射频电缆以芳纶纤维为外层屏蔽网，因电缆不易搪锡，屏蔽网极易松散，焊套装配困难等原因导致安装难度极大，且在多次弯曲或多次温变后可靠性差，电缆内部结构发生改变，从而造成回波损耗和插入损耗增大，导致一定的散热和寿命可靠性问题，从而降低了整个产品的可靠性。因此，亟需设计一种改进的超轻质电缆组件，以提高整个卫星通信系统的性能和可靠性。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：针对现有技术中的不足，提出一种宇航用超轻质射频电缆组件及其装配方法。采用可在高真空环境下反射低、损耗小的连接器，并配接以镀银芳纶纤维作为外屏蔽层的超轻质射频同轴电缆，装配方法新颖可靠简单易操作，其能在多次弯曲后仍保持稳定的性能，实现空间任意位置接口间的连接。

2、本发明的技术方案是：一种宇航用超轻质射频电缆组件，由射频同轴电缆及两个射频同轴连接器通过焊锡、热缩套管端接而成；所述射频同轴电缆的两端分别通过一个电缆套管与一个连接器连接；在射频同轴电缆的每一端，电缆套管同时套装在射频同轴电缆和射频同轴连接器端节部位上。

3、所述射频同轴连接器包括连接螺母、壳体、第一绝缘子、插针、卡簧、套筒、第二绝缘子、焊套和紧固螺母；连接螺母通过卡簧套配在壳体上；紧固螺母通过焊套限位，焊套焊接在电缆上用于固定射频同轴连接器，紧固螺母与壳体拧和；第一绝缘子、插针、套筒、第二绝缘子均装配在壳体内部，第一绝缘子套装在插针的台阶上，第一绝缘子起到支撑射频同轴连接器内外导体和阻抗匹配的作用；插针装配在套筒的内部。

4、所述壳体外沿面包括顺序布置直径逐渐增大的第一台阶、卡簧下槽、第二台阶及壳体尾端；卡簧下槽用于限位卡簧内圈，保证连接螺母的安装；卡簧下槽前端设置有台阶结构，用于防止卡簧内圈脱出时连接螺母的脱落；壳体的内腔包括顺序布置的第一腔、第二腔、第三腔、第四腔、第五腔、推刀槽以及内螺纹腔段；其中，第一腔、第二腔、第三腔、第四腔、第五腔、推刀槽的直径依次增大，第二腔与第三腔之间形成有第一台阶面，第三腔与第四腔之间形成有第二台阶面，第四腔与第五腔之间形成有第三台阶面；第一台阶面用于限位第一绝缘子，第二台阶面用于限位套筒，第三台阶面用于限位焊套，螺纹腔段用于与紧固螺母的第一端部外螺纹拧合。

5、所述连接螺母的内腔包括螺纹腔段和凹槽腔段，螺纹腔段用于与外部的连接器上的外螺纹连接；凹槽腔段的腔壁上安装有卡簧上槽；当安装到位时，卡簧下槽与卡簧上槽对应，卡簧装配在连接螺母卡簧下槽和壳体卡簧上槽中。

6、所述第一绝缘子的材料为聚醚酰亚胺，第一绝缘子为一体注塑成型式风扇式结构，两个圆面均具有深浅交错分布的四个凹槽；第一绝缘子通过中心孔套装在插针上，第一绝缘子的侧面台阶紧贴第一台阶面。

7、所述第二绝缘子的材料为聚醚酰亚胺，第二绝缘子为圆盘结构，圆盘中心挖有中心孔，中心孔周围均布有六个孔，中心对称，通过中心孔套装在电缆线芯上；第二绝缘子装入套筒，为间隙配合，当安装到位时，第二绝缘子一面紧贴套筒，另一面紧贴外部电缆端面。

8、所述插针具有顺序连接圆柱台阶结构，依次为第一台阶段、第二台阶段及插针尾段，第一台阶段前端圆柱按照界面尺寸的要求设计，用于插设到外部的连接器的插孔中进行电气连接；第二台阶段上套装第一绝缘子，插针尾段底部上挖有中心孔，插针尾段侧面挖有观察孔，射频同轴电缆的线芯先穿过第二绝缘子的中心孔，然后伸入插针的中心孔中，射频同轴电缆的线芯与插针以焊接的方式固定，观察孔用于观察焊锡量，焊锡量应填充满观察孔且不突出。

9、套筒内部顺序分布着第一腔体、第二腔体、第三腔体；第一腔体为阻抗补偿腔体，起到辅助共面补偿的作用；第二腔体为传输腔；第三腔体为绝缘子腔，用于安装第二绝缘子，当安装到位时，第二绝缘子的圆盘面紧贴台阶；套筒装入第四腔，为间隙配合，第一腔体紧靠着第二台阶面。

10、焊套外沿面顺序分布着第一圆柱段、台阶及第二圆柱段，焊套内部包括顺序布置的第一腔体和第二腔体，焊套第一腔体内壁与外部电缆金属屏蔽层通过焊锡焊接在一起，第二腔体套装在电缆外皮上；当安装到位时，焊套前端紧贴第三台阶，用于限位壳体和紧固螺母。

11、所述紧固螺母穿过电缆，最后套装于焊套上，焊套进一步以焊接的方式套装射频同轴电缆的一端；紧固螺母外沿面包括顺序布置的第一端部和第二端部；第一端部设置有外螺纹，并且第一端部通过台阶进行限位；当安装到位时，第一端部与螺纹腔段拧合，紧固螺母的前端面紧贴台阶。

12、一种宇航用超轻质射频电缆组件装配方法，包括：

13、对电缆端部进行剥线，采用分段剥线法，其剥线尺寸必须配合插针、第二绝缘子、焊套的尺寸；

14、使用剥线机器剥除第一段外皮后将第一段搪锡，第一段搪锡方法为：将第一段直接浸润入锡锅中，浸润一段时间，使得外屏蔽网上挂上适量的锡，在满足焊接需要的同时不宜过多而影响焊套得安装；

15、切割第二段外表皮；第二段外表皮不需要剥除，而是直接推到第一段已经完成搪锡的位置，将第二段屏蔽网进行搪锡；第二段搪锡方法为：直接使用电烙铁上锡，使得表面均匀涂敷着薄薄的焊锡层；然后去除移动的外表皮；按照剥线要求剥出线芯，等待焊接；

16、在电缆端部上套好紧固螺母，以螺纹状缠绕焊锡丝于剥除屏蔽网的部分，相邻圈之间应贴紧，焊套套装在缠绕好焊锡丝的电缆上，并与焊套端面贴紧；使用高阻抗焊接机焊接焊套，装夹时不能改变焊套及焊锡丝的位置，然后焊接，焊接时间需控制在20s以内，焊锡熔化后应流入焊套和电缆屏蔽层之间的间隙；

17、将卡簧套装入壳体的卡簧下槽中，使用圆口钳将卡簧夹紧，然后使用手扳冲将连接螺母套装在壳体上，松开圆口钳，卡簧外圈落入连接螺母的卡簧下槽中，当安装到位时，连接螺母能够在壳体上自由转动而不脱落；

18、将第一绝缘子装入壳体内第三腔，套筒随后装入第四腔；将第二绝缘子装在电缆线芯上，在插针中心孔上填充焊锡，然后线芯插入插针的中心孔，将插针焊接在电缆线芯上，电缆端部带着装好的紧固螺母、焊套、第二绝缘子、插针共同装入壳体内部；将紧固螺母的第一端部与壳体内螺纹腔段拧合到位，将拧合好的连接器和电缆连接处热缩上热缩套管；

19、当安装到位后，焊套第一腔体内壁与电缆金属屏蔽层通过焊锡焊接在一起，第一绝缘子套装在插针的第二台阶上，第二绝缘子套装在电缆线芯上，电缆的线芯穿过插针中心孔，电缆线芯和插针通过焊锡连接在一起，套筒安装在壳体第四腔，第一绝缘子的一面紧贴壳体内第一台阶面，一面紧贴套筒前端，第二绝缘子装入套筒第三腔，一面紧贴套筒台阶，一面紧贴线缆端面，焊套的前端面紧贴壳体的第三台阶面，壳体螺纹腔段的螺纹与紧固螺母第一端部上的外螺纹配合；卡簧装配在卡簧下槽和卡簧上槽，连接螺母通过卡簧套装在壳体上；且电缆套管包覆在射频同轴电缆、紧固螺母的第二端部以及壳体尾端的外部。

20、本发明与现有技术相比具有如下优点：

21、(1)本发明采用双段结构的第一绝缘子和第二绝缘子，与传统的圆柱带台阶结构的单个绝缘子相比，增强了本发明的机械性能；第一绝缘子为一体注塑成型式风扇式结构，跟传统的绝缘子相比，阻抗匹配度好，机械性能高；使得本发明具有高可靠特性。第二绝缘子有效防止了电缆绝缘层因温度环境变化产生的形变，使得本发明具有耐宇航高低温环境特性。

22、(2)本发明采用绝缘子为一体注塑成型式风扇式结构，每面具有四个凹槽，其中凹槽深度两深两浅，此为共面补偿结构；壳体上内的第二腔体和套筒内的第一腔体针对第一绝缘子进行空气共面补偿；这种双共面补偿结构有效提高了产品的微波性能，使得本发明具有良好的信号传输能力。

23、(3)本发明的壳体上的卡簧下槽前端设置有台阶结构，当连接螺母转动动，此结构能使卡簧弹回卡簧槽内，有效阻止卡簧内圈脱出，防止了多次拧合连接螺母时的脱落，使得本发明具有长寿命特性。

24、(4)本发明选用的射频同轴电缆满足宇航应用的轻量化要求，其屏蔽层采用的是镀银芳纶纤维，焊接难度极大，本发明采用采用一种分段剥线法——分两段进行剥线和特殊的两种搪锡方式——锡锅浸润和电烙铁涂锡，有效解决了电缆不易搪锡，屏蔽网极易松散，焊套装配困难的难题。

25、(5)本发明的连接器结构、安装形式及射频电缆结构，使得本发明较之传统的电缆组件，重量更轻，工作频带更宽，微波传输性能及耐空间环境性能更好，实现了宇航用超轻质射频电缆组件，其工作频率为dc～40ghz，驻波比小于1.25，工作温度为-100℃～+150℃(200次温变)，抗力学冲击1000g，重量比传统的电缆组件低30％以上，可在高真空环境下工作，实现空间任意位置接口间的连接。