詳談射頻/微波線纜組件的高可靠性

隨著工業(yè)、航空航天和軍事應(yīng)用對電子設(shè)備的依賴程度不斷提升，促使射頻/微波線纜組件制造商必須擴充能夠在各種環(huán)境和操作條件下都能達到高可靠性標(biāo)準(zhǔn)的線纜產(chǎn)品。涉及這類高可靠性元器件的領(lǐng)域包括空間技術(shù)、國防軍事、測試測量、無線移動通信、汽車、醫(yī)療以及工業(yè)應(yīng)用。

何謂高可靠性

當(dāng)談及“高可靠性”時，通常的認(rèn)識是經(jīng)過可靠性測量得出的判定結(jié)論，而這一結(jié)論的得出還需要將實際設(shè)備和應(yīng)用納入考量因素。但對于高可靠性同軸線纜而言，除此之外，也可以通過將線纜參數(shù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行對比從而判定線纜的可靠性?？煽啃员挥糜诤饬恳恢滦砸约翱芍貜?fù)使用性，因此用戶在使用高可靠性同軸線纜時，不但要求線纜組件能夠按照預(yù)設(shè)方式正常運作，同時還需要由始至終實現(xiàn)穩(wěn)定運作。遺憾的是，在不同行業(yè)中對于高可靠性同軸線纜的定義千差萬別：商業(yè)領(lǐng)域、汽車行業(yè)、美國軍方和歐盟對于可靠性標(biāo)準(zhǔn)的判斷和可靠性的接受條件范圍也都存在差異，這就造成當(dāng)需要從 “高可靠性”角度對線纜或設(shè)備進行比較時，會顯得無所適從。

更進一步來說，標(biāo)準(zhǔn)撰寫的基準(zhǔn)線所指向的是元器件的“最低規(guī)格指標(biāo)”，以及系統(tǒng)能夠為線纜組件提供的“最低性能水平”。而在這一基礎(chǔ)上，制造商出于行業(yè)競爭的考慮必須生產(chǎn)出高質(zhì)量線纜，以期在性能指標(biāo)上優(yōu)于現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，從而獲得相對的產(chǎn)品優(yōu)勢。換句話說，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在一方面有助于保證制造商所提供的線纜與同類產(chǎn)品能夠兼容，另一方面則促使制造商在性能、安裝方式或成本方面都需要體現(xiàn)優(yōu)勢。在許多人看來，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有一定的強制性，但在同軸線纜的設(shè)計和制造中嚴(yán)格遵循行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在實質(zhì)上應(yīng)是一種帶有自發(fā)性的、理智雙贏的舉措，其意在更好的推進通信系統(tǒng)的互操作性、可升級性以及更高效的成本節(jié)約。

在射頻行業(yè)，“可靠性”可描述為線纜在典型應(yīng)用情形下，在產(chǎn)品使用周期保持應(yīng)有的性能水平，不發(fā)生性能退化或性能損耗。在實際使用中，判定線纜組件可靠性所涉及的一個或多個性能指標(biāo)會隨應(yīng)用場景的變化產(chǎn)生浮動——單個參數(shù)在某一項應(yīng)用中表現(xiàn)良好，而在另一項應(yīng)用中卻可能表現(xiàn)不佳。即便如此，可靠性依舊是通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)急服務(wù)乃至國防領(lǐng)域中確保正常運作的至關(guān)重要的一環(huán)。而在測試測量應(yīng)用中，高可靠性線纜組件多用于對待測設(shè)備性能進行驗證的過程，在這一驗證過程中準(zhǔn)確性和可靠性正是驗證指標(biāo)之一。

高可靠性有哪些構(gòu)成要素？

運行環(huán)境

射頻線纜組件的可靠性能否得到最佳體現(xiàn)，在很大程度上取決于其實際所處的運行環(huán)境。未采取正確EMI屏蔽措施的線纜組件會帶來額外干擾，因此不可用于安防監(jiān)控和雷達應(yīng)用。采用低損耗電介質(zhì)、貴金屬電鍍等高質(zhì)量材料并不能保證產(chǎn)品一定具備可靠性，在產(chǎn)品研發(fā)階段，將實際應(yīng)用情形納入考量范疇進行針對性設(shè)計才是關(guān)鍵，同時在設(shè)計完成后還必須加以測試。高可靠性線纜組件，其設(shè)計所針對的是存在極端溫度、惡劣環(huán)境及過度受力條件并且將性能視作必要指標(biāo)的應(yīng)用情形。正因如此，高可靠性元器件的制作過程中涉及細(xì)致且嚴(yán)格把控的操作流程，并需要對產(chǎn)品合格性進行具體的測試、檢驗，以保證產(chǎn)品的最佳性能以及在極端環(huán)境下的高存活率。為了測試對于嚴(yán)苛環(huán)境的承受能力，高可靠性線纜組件必須經(jīng)過熱沖擊和機械沖擊測試、水氣和潮氣暴露測試，以及高溫測試。

測試

對于產(chǎn)品可靠性的評估和測定而言，測試和測量是至關(guān)重要的一環(huán)。若想制造出具有競爭力的產(chǎn)品，高可靠性線纜組件的制造商必須在產(chǎn)品設(shè)計中包容接納新觀念，并對完成后的設(shè)計加以測試，才能實現(xiàn)創(chuàng)新性產(chǎn)品的上市。

測試參數(shù)包括插入損耗、回波損耗、相位穩(wěn)定性以及冷熱交替等。在產(chǎn)品開發(fā)過程中，定期重復(fù)測量和測試結(jié)果分析也是重要一環(huán)。其中，計算機模擬軟件可以為新產(chǎn)品的開發(fā)和高性能測試系統(tǒng)提供新的賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，其能夠通過可靠（準(zhǔn)確且可重復(fù)）的測試數(shù)據(jù)反饋，進一步優(yōu)化開發(fā)過程。最后，需要注意的一點是，根據(jù)測試方法的不同，某些線纜組件或該組件的一部分可在未經(jīng)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進行對比測試的前提下便以“高可靠性”命名。
責(zé)編AJX