微帶天線的裝配可靠性提升技術(shù)研究

胡 佳，李 勇，馬小杰，朱士琦，魏鵬鵬

（上海航天電子技術(shù)研究所，上海201109）

微帶天線由于體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、易加工等特點已經(jīng)成為天線家族的重要成員，射頻微帶電連接器是微帶天線的重要組成部分，具有體積小、頻帶寬、機械電氣性能優(yōu)越、可靠性高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，且擔(dān)負(fù)著微帶天線電性能傳輸和信號控制的功能，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到整個天線的成敗[1]。某微帶天線結(jié)構(gòu)見圖1，在其裝配過程中，電連接器和微帶片通過焊接固定，電連接器內(nèi)芯凸出微帶片的長度必須控制在合理的范圍之內(nèi)，若內(nèi)芯過長，需對其長度進行修銼來滿足焊接要求。本文通過對射頻微帶電連接器的內(nèi)芯修銼及應(yīng)用技術(shù)進行研究，運用過程管控的方式保證電連接器在修銼后的質(zhì)量，進而提升微帶天線的裝配可靠性。

圖1 某微帶天線結(jié)構(gòu)示意圖

1 射頻微帶電連接器內(nèi)芯的修銼要求

圖2所示為微帶天線常用的射頻微帶電連接器結(jié)構(gòu)形式，由外殼、絕緣介質(zhì)和內(nèi)芯三個主要部分組成，內(nèi)芯的性能直接影響著電連接器的性能、可靠性及應(yīng)用方式[2]，在天線裝配過程中，需要將內(nèi)芯焊接至微帶片，使電連接器與微帶板連接接觸，實現(xiàn)微波信號的傳輸。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，焊接前電連接器內(nèi)芯超出微帶片的高度為1.5mm±0.8mm，若所選用電連接器內(nèi)芯尺寸過長，則需要對內(nèi)芯長度進行修銼保證其滿足裝配要求。由于電連接器內(nèi)芯、聚四氟乙烯介質(zhì)、外殼之間是通過膠結(jié)固定，在修銼時若內(nèi)芯和介質(zhì)的相對位置不固定，所產(chǎn)生的修銼應(yīng)力極易導(dǎo)致電連接器內(nèi)芯和介質(zhì)之間的松脫，造成內(nèi)芯轉(zhuǎn)動或軸向竄動，使得電連接器不能形成良好的電接觸，存在潛在的質(zhì)量隱患或直接導(dǎo)致電連接器報廢[3-4]。

圖2 某型號射頻微帶電連接器結(jié)構(gòu)示意圖

傳統(tǒng)的電連接器修銼方法是基于簡單工裝開展的，見圖3，工裝上有一組孔，涵蓋了常用的電連接器內(nèi)芯直徑尺寸，修銼時需將內(nèi)芯插入工裝上對應(yīng)的孔中，限制內(nèi)芯的前后左右移動，再用銼刀修銼內(nèi)芯，直至達(dá)到所需長度。

圖3 傳統(tǒng)的電連接器修銼工裝

但在修銼過程中存在以下問題：

（1）傳統(tǒng)方法修銼時無法對電連接器實施完全固定，在修銼時，易在介質(zhì)及內(nèi)芯之間產(chǎn)生修銼應(yīng)力，影響介質(zhì)與內(nèi)芯的相對固定。

（2）在內(nèi)芯穿過工裝孔位時，無法完全保證兩者之間無松動，在后續(xù)修銼時也極易出現(xiàn)內(nèi)芯鍍層劃傷的情況，難以完全保證其后續(xù)鍍層的防護質(zhì)量。

（3）在玻璃介質(zhì)的電連接器修銼時，玻璃材料脆且硬，手工修銼產(chǎn)生的應(yīng)力極易導(dǎo)致介質(zhì)產(chǎn)生微裂紋，影響電連接器的氣密性及信號傳遞的可靠性。

因此，在微帶天線生產(chǎn)中，由于修銼導(dǎo)致電連接器報廢成為影響微帶天線質(zhì)量可靠性的重要因素。針對上述情況，需研究新的電連接器修銼技術(shù)，來提高電連接器修銼效率，提升微帶天線的質(zhì)量可靠性。

2 射頻微帶電連接器修銼裝置

針對傳統(tǒng)電連接器修銼中產(chǎn)生的問題進行分析，根本原因在于當(dāng)前的修銼工裝太過簡單，既難滿足當(dāng)前大量的修銼需求，又無法保證修銼質(zhì)量，因此需設(shè)計新型的裝置來解決當(dāng)前存在的修銼問題。通過對修銼中需重點把控的要素進行歸納，新型的修銼裝置需滿足以下使用需求：

（1）內(nèi)芯需完全固定。在進行電連接器修銼時，需使用輔助裝置先將內(nèi)芯位置完全固定，避免由于修銼外力導(dǎo)致的內(nèi)芯和介質(zhì)松脫。

（2）滿足通用化使用需求。由于不同微帶天線所選用的電連接器內(nèi)芯尺寸不盡相同，為降低成本，減少工裝數(shù)量，所設(shè)計的輔助修銼裝置需滿足多尺寸規(guī)格的電連接器修銼需求。

（3）滿足高效率的使用需求。為提高電連接器修銼效率，需以最簡單、緊湊的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對電連接器內(nèi)芯的快速裝夾及修銼，提升微帶天線的裝配效率。

2.1 總體結(jié)構(gòu)

圖4所設(shè)計的通用型電連接器修銼裝置包括底座、楔形夾緊結(jié)構(gòu)及頂緊結(jié)構(gòu)三部分。其中，底座是整個修銼裝置的支撐部件。

圖4 通用型電連接器修銼裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖

楔形夾緊結(jié)構(gòu)包括滑塊1、滑塊2、壓板1、壓板2、調(diào)節(jié)螺釘?shù)龋鬃系拈L方形槽及兩組壓板構(gòu)成了一個倒“T”形導(dǎo)向槽，滑塊1、2可沿此導(dǎo)向槽移動，構(gòu)成導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)，滑塊移動的動力來源于兩側(cè)的調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)螺釘通過螺紋與滑塊連接，便于手動從兩側(cè)調(diào)整兩個滑塊的位置，滑塊1、滑塊2采用楔形結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對內(nèi)芯的包圍式夾緊，將夾緊內(nèi)芯的力分散，減少內(nèi)芯在某方向受力過大造成的變形，且楔形夾緊結(jié)構(gòu)滿足通用化使用需求，可對多種直徑規(guī)格的電連接器內(nèi)芯進行快速夾緊，操作簡單高效。

圖5所示，頂緊結(jié)構(gòu)包括頂緊板及螺塞，螺塞和底座之間采用螺紋連接的方式進行連接。在電連接器的法蘭上有連接孔，但若是采用傳統(tǒng)的螺釘緊固方式固定法蘭，必將增加緊固件裝拆的時間，對不同的電連接器需配打不同的螺紋孔，影響修銼裝置的使用高效性和通用性。螺塞和底座之間采用螺紋連接，通過頂緊板實現(xiàn)對電連接器法蘭的頂緊，可大大減少法蘭固定時間，同時也使整個修銼裝置的結(jié)構(gòu)更簡單緊湊。在螺塞的底部有內(nèi)六角孔，配合扳手，可實現(xiàn)頂緊板對電連接器法蘭的快速頂緊。

圖5 頂緊結(jié)構(gòu)示意圖

在使用此裝置開展修銼時，電連接器直接通過壓緊的方式固定在修銼裝置上，避免了用緊固件固定帶來的通用性差、裝拆不方便的問題，可大大提高電連接的裝夾效率?；瑝K上挖槽避開了與絕緣介質(zhì)的配合，保證既能滿足絕緣介質(zhì)尺寸不同的電連接器修銼時的通用化使用需求，又可避免內(nèi)芯和介質(zhì)同時約束造成的過定位。在修銼過程中也可方便操作者用卡尺隨時對修銼后內(nèi)芯的長度進行測量，便于把控修銼量。

2.2 實際應(yīng)用

使用新型裝置對微帶天線的電連接器內(nèi)芯進行修銼，修銼操作流程見圖6，具體如下：

（1）準(zhǔn)備好待修銼的電連接器及修銼裝置，見圖6a。

（2）根據(jù)內(nèi)芯尺寸，調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，楔形夾緊結(jié)構(gòu)抱緊內(nèi)芯，并保證介質(zhì)上端面貼緊兩個滑塊底部，見圖6b。

（3）用扳手?jǐn)Q緊螺塞，使頂緊機構(gòu)壓緊電連接器法蘭。

（4）用銼刀沿垂直于內(nèi)芯軸線的方向移動開展修銼，采用“修銼-測量-修銼”的方式開展操作，直至內(nèi)芯長度滿足需求，見圖6c。

（5）取出電連接器，清理多余物，檢查電連接器外觀，要求內(nèi)芯鍍層不應(yīng)有劃傷、脫皮等缺陷；絕緣介質(zhì)表面應(yīng)光滑，平整且無裂紋、變形、變色，無金屬絲、金屬塊等多余物[5-7]，即完成電連接器內(nèi)芯的修銼，見圖6d，可開展后續(xù)裝配及焊接工作。

圖6 電連接器修銼流程

相對于傳統(tǒng)的電連接器內(nèi)芯修銼方式，采用本新型裝置可提高修銼效率3倍以上，對修銼完成的電連接器實施焊接，整個微帶天線裝配完成后，對其開展電性能測試、環(huán)境試驗及性能復(fù)測，產(chǎn)品性能皆符合要求，合格率100%，說明此電連接器修銼技術(shù)在微帶天線的生產(chǎn)中是有效且可靠的。

3 后續(xù)改進措施

盡管在微帶天線的生產(chǎn)過程中，針對電連接器內(nèi)芯過長的問題，可以通過借助通用型修銼裝置實現(xiàn)電連接器內(nèi)芯長度修銼調(diào)整，但在后續(xù)生產(chǎn)中還存在以下問題需重視改進。

（1）修銼會將內(nèi)芯的頂端鍍層修掉，影響防護。針對此問題，在電連接器焊接時要求焊點能完全覆蓋凸出微帶片的電連接器內(nèi)芯，防止修銼位置在焊接完畢后暴露在空氣中。

（2）修銼產(chǎn)生的應(yīng)力可能會影響電連接器介質(zhì)和內(nèi)芯的連接。針對此問題，后續(xù)此類型微帶天線在進行新產(chǎn)品投產(chǎn)時，需根據(jù)產(chǎn)品實際尺寸合理選取電連接器，使電連接器內(nèi)芯伸出微帶片的長度符合要求，從源頭上避免修銼操作，既可提高天線裝配效率，又可減少修銼帶來的天線性能隱患，提升微帶天線的裝配可靠性。

4 結(jié)論

針對微帶天線中射頻微帶電連接器內(nèi)芯需修銼的問題，設(shè)計一種通用型的電連接器修銼裝置，可快速高效地實現(xiàn)內(nèi)芯長度修銼，使其滿足焊接長度要求。此修銼裝置可滿足多類型微帶天線射頻同軸電連接器的內(nèi)芯修銼需求，減少修銼過程中對操作人員技能水平和熟練程度的依賴，大大提升微帶天線的裝配質(zhì)量及效率。