射频电缆相位一致性快速调试方法探讨

射频电缆相位一致性快速调试方法探讨

摘要：阵列天线是由多个辐射器组成，在调试初期需要将连接到辐射器端口

的电缆相位调到正负2度，常规的测试相位方法需要将电缆插头装配后进行测试，不同相时，需将插头取下，修剪电缆，反复拆卸、修剪、装配、测试操作，才能

调试合格。过程中反复拆卸，可能报废电缆及连接器。本文研究一种相位快速调

试方法，一次调试合格，不用反复操作，简单、准确，报废几乎为零。

关键词：相位一致性；剪切长度；快速调试方法

1 引言

阵列天线一般由天线支架、辐射器、功分器、电桥组成。功分器、

电桥的馈电网络在PCB板上完成，通过设计可以保证功分器上的所有输出端口相

位一致。根据天线的指标不同，辐射器的大小、间距也不同，往往都分散较开，

在功分器和辐射器之间就需要通过电缆连接，这时电缆的调试就必须保证从功分

器出来的各个端口的电缆连接到辐射器端的端口相位相同，传统的调试相位方

法较为复杂，需要返复操作，才能将相位调成一致。本文通过在相位调试工作中

的实践，总结出一套电缆相位快速调试方法，通过多次实验，这种方法能够快速

将电缆相位调试合格，不必重复工作。

2 传统相位一致性调试方法

图1 电缆相位测试框图

首先电缆按照设计图纸下线，将两端头的电缆插头做好。再进行相位调试，如图1，相位测试用网络分析选择Phase（相位测试），S21通道。按图连接，在其余电缆端头接匹配负载，将输出1电缆归零，依次测试输出2到输出7，根据相位大小，将较长电缆的连接器取下，根据经验将电缆剪短，再装上连接器，再依次测试输出2到输出7，看相位是否调平，若不满足要求，再得重复剪短和测试，直到相位调平。

3相位一致性快速调试方法

由于功分器输出端口设计可以保证相位的一致性，这里只需要单独对电缆的相位调平即可。

3.1 电缆长度与相位的关系

公式1

θ：相位夹角

：电长度(mm)

d：机械长度

λ：波长

公式2

c：光速（299792458000mm/S）

f：频率 Hz

Σ：绝缘介质的介电常数(绝缘介质的介电常数在电缆的手册上可以查询到)：电缆传输速比(电缆传输速比在电缆的手册上可以查询到)根据公式1和公式2可以推算出公式3，即电缆需要剪切的长度d。

公式3

3.2下线

根据设计图纸的电缆尺寸下线，尽量下到等长。

3.3 焊接插头

根据电缆插头要求的剥线长度将电缆一头剥线，焊接电缆的一端插头，将另一端用锉刀或砂纸打磨整齐，并清洗干净。

3.4 测试

设置网络分析为SWR（驻波测试），S11通道，频率范围最高必须大于你使用的最高频率，用开路、短路、负载校准。选择Phase（相位测试），S11通道不变。测步骤如下：

1.选出取中1根电缆进行相位归零；

2.依次测试第2根到第7根，并记录测试值；

3.若测出的电缆相位在0刻度以下，即为负值，负得最多，说明这根电缆最

长。反之，相位为正值，正得越多，就越短。此时，将这根最短的电缆作为基准，进行相位归零；

4.再依次测试其它几根电缆，并记录测试值；

5.若不符合相位要求的，根据公式3计算出需要剪切的电缆长度。

例：某电缆测试相位频率最大处为-5°，使用最高频率为5GHz，绝缘介质的介电常数为 1.1，根据公式3计算出需要剪切的长度d。

d≈-0.79mm

此电缆需剪掉0.79mm。

1.根据计算出的电缆长度，将所有不符合相位要求的电缆端头打磨，若大于

1mm，使用刀片切除，将切除端用锉刀或砂纸打磨整齐，若小于1mm，防止

切除过多，可直接使用锉刀或砂纸打磨，打磨过程中注意打磨长度，不易过多，可边打磨边测试，打磨后需清洗干净；

2.将第1根至第7根电缆进行复测；

3.做电缆另一端插头；

4.按传统相位测试方法对相位进行复测。

3.5 优点

1.一般在调试过程中，只需要剪一次电缆，就合格了，所以这种方法的调试

速度远远大于传统相位调试速度；

2.由于传统相位调试需要反复装配、调试，电缆及插头报废率较高，使用新

方法一般一次调试成功，减少传统相位调试电缆及插头的报废。

4调试方法的优化

在实际调试过程中，由于产品较多，测试出相位后，计算难度较大、时间较长。查阅常用射频电缆手册，编制出“同相位电缆快速调试软件”如图2，在软件中选择使用的射频电缆，输入测试出来的相位夹角，或根据使用的射频电缆手册输入已知条件，点击计算按钮，立即得出剪切电缆长度，使射频电缆的相位一致性调试速度得到大大提高。

图2 同相位电缆快速高试软件

5 结束语

本文对天线射频电缆相位一致性调试方法进行优化，由于在生产过程中之前按传统的方法进行调试，电缆及插头每批次都有报废现象，通过在生产过程中的

摸索，找到了一个快速相位调试的方法，此方法简单、速度快，大大提高了生产效率，减少了生产过程中的电缆和插头的报废。

6注释

·相位：相位(phase)是对于一个波，特定的时刻在它循环中的位置。相位描述信号波形变化的度量，通常以度（角度）作为单位，也称作相角。

·电长度：微带传输线的物理长度与所传输电磁波波长之比为电长度，

D=L/λ。其中λ为波长，l为传输线的物理长度。

·传输速率：射频信号在电缆的一点向另一点传输的速率

·绝缘介质的介电常数：射频电缆内绝缘的介电常数

参考文献

[1] 黄玉兰著. 射频电路理论与设计. 人民邮电出版社. 2014

1