多通路高低频信号混合集成电缆在大型电子设备中的应用

王伟年

中国电子科技集团公司第二十九研究所 四川 成都 610036

【摘要】：目前，在信号传输领域中，高频信号和低频信号通常情况下采用独立的链路进行传输，这种传输方式存在连接器数目多、线缆数目多、安装重复繁琐等问题，不适应电子设备研发过程中进行多次拆装的使用需求，需要一套具备高可靠性且能够快速拆装的多通路高低频信号混合集成传输解决方案，以大幅减少电缆数量，满足电子设备的使用要求。

【关键词】：多通路高低频信号；混合集成电缆；大型电子设备

1 引言

目前，在信号传输领域中，高频信号和低频信号通常情况下采用独立的链路进行传输，这种传输方式存在连接器数目多、线缆数目多、占用的面板安装空间大、安装重复繁琐等问题。随着电子设备高密度、小型化的发展，相同尺寸面板上需要传输的信号通路越来越多，连接器安装空间越来越小，同时随着对设备可靠性、可维修性要求的提高，这种高低频信号分别传输，每路高频信号又单独传输的方式，越来越不适应电子设备研发的需要。

2 大型电子设备典型连接方式

大型电子设备射频通道主要由天线阵、微波前端和变频接收机组成，其连接关系如图1所示。

图1 大型电子设备射频通道连接关系

大型电子设备为了满足复杂任务需求，其天线阵单元数量达到几千甚至上万个，需要大量的高低频线缆用于信号的传输。为了保证电气性能，工程上通常按频段和结构安装要求将天线阵划分成若干个天线子阵，同时将微波前端进行分组后集成在对应的天线子阵结构上，变频接收机部分通常布置在室内（舱内）以便于调试和维护。

大型电子设备研发过程中在整机联试、外场试验和阵地建设等环节要进行多次的设备拆装工作，天线子阵与变频接收机之间的连接电缆需要在此过程中进行多次的拆卸和安装，按照设计要求，大型电子设备每次需要拆装的电缆组件超过上千根，工作量很大且存在损伤电缆的隐患，需要一套具备高可靠性且能够快速拆装的多通路高低频信号混合集成传输解决方案，以大幅减少电缆数量，满足电子设备的使用要求。

3 多通路高低频信号混合集成电缆需求分解

大型电子设备中变频接收机的主要组成部分为变频组件，其设计通道数一般为单通道、双通道、4通道、8通道和16通道，以8通道为例，采用8通道变频组件对应的单元阵列其连接关系如图2所示。

图2 8通道单元阵列射频通道连接关系

为了满足室外连接器快速连接、高可靠性、高环境适应性的使用需求，优先选择在GJB599 III系列圆形连接器（其特点是五键槽定位方式保证插头与插座互配时接触件的准确定位，同时三头螺纹快速连接，适合在恶劣环境下使用）基础上通过调整高频信号孔位和低频信号孔位，并设计相应的高频信号接触件和低频信号接触件实现多通路高低频信号的混合集成。

8个高频通路的高低频信号混合集成电缆典型连接方式如3所示。

图3 8高频通路高低频信号混合集成电缆典型连接方式

4 多通路高低频信号混合集成电缆设计

多通路高低频信号混合集成电缆设计的关键要素主要包括低损耗柔性射频电缆的选择和满足GJB599B^[2]要求的高低频集成插座和插头及其附件的设计。

一般情况下，柔性射频电缆的直径越大，其传输损耗越小，但直径过大会造成适配的插头和插座可集成的射频通道数量减少，在兼顾传输损耗和射频通道数量的情况下，优先选用直径3.6mm低损耗柔性射频电缆。

为了保证可维护性，8个高频通路的高低频信号混合集成电缆设计9个孔位安装高频接触件，4个孔位安装低频接触件。

图4、图5是8通路高低频信号混合集成电缆插座和插头的设计方案示意图。其中1-9号孔位安装高频接触件，传输高频信号；10-13号孔位安装低频接触件，传输低频信号。

图4插座设计方案示意图

图5 插头设计方案示意图

图6、图7是8通路高低频信号混合集成电缆高频信号插孔和插针接触件结构示意图，根据适配电缆结构尺寸要求在尽量减小插头和插座壳体尺寸的情况下，选择10#同轴接触件进行高频信号传输。

图6 高频信号插孔接触件结构示意图

图7 高频信号插针接触件结构示意图

图8、图9是8通路高低频信号混合集成电缆低频信号插孔和插针接触件结构示意图，在满足使用安全的前提下选择20#接触件进行低频信号传输。

图8低频信号插孔接触件结构示意图

图9低频信号插针接触件结构示意图

图10是8通路高低频信号混合集成电缆尾部附件结构示意图，插座端使用的高频接触件由于在对接过程中需要进行浮动，这样会带动电缆一起移动，因此尾部附件内部设计一个非金属材料制作的护线装置，能够对射频电缆起到导向和保护作用。

图10 尾部附件结构示意图

5 多通路高低频信号混合集成电缆应用效果

多通路高低频信号混合集成电缆具有低成本、高可靠、集成化和安装拆卸便捷等特点，满足电子设备高密度、小型化的发展趋势，将其应用在电子设备上可将连接器和电缆数量减少为原来的1/10，为大型电子设备整机联试、外场试验和阵地建设带来了极大的方便，并有助于提高电子设备的可靠性、可维修性。

6 结语

多通路高低频信号混合集成电缆组件是根据产品的使用需求，在已有成熟连接器基础上通过改进设计实现新的功能，目前该电缆组件已在多个项目上大量应用，为类似需求的实现提供了很好的解决思路。

参考文献：

[1] [美] Paul J.Hannen.雷达与电子战导论（第4版）[M].李轲等译.北京：国防工业出版社，2017

[2] GJB 599B-2012耐环境快速分离高密度小圆形电连接器通用规范[S].