深空飞行应用中微波同轴电缆组件的可靠性测试
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在深空应用中，没有什么比可靠性更重要了。微波同轴电缆组件在深空中可靠性面临极大的考验。虽然电缆组件通常在系统设计中是比较靠后考虑的部分，但如果组件性能受到损害，大多数系统将失效。
由于在深空的故障是不可能修复的，系统对同轴电缆组件的稳定性需有100%的信心。 电缆组合的稳定性是成功的关键。 即使同轴电缆组件完全符合空间条件，但由于是由金属，塑料和纤维等材料构成，这些材料具有非常不同的热膨胀系数，将引起与热极端直接相关的材料运动。解决这一挑战需要进行MIL-DTL-17的尺寸稳定性测试，这是业界最广泛的同轴电缆标准。 尺寸稳定性测试是将产品置于极端温度下，然后测量机械变化。深空验证测试应该包括机械和电气特性的测量。参数的稳定性，如电压驻波比(VS WR)、射频(RF)屏蔽效能和接口测量是整个应用过程中成功的关键，它们是同轴电缆性能最重要的参数。
典型的深空热循环验证方案由400个或更多的周期组成，在温度极端范围内(-150°C到165°C)循环测试，每个循环至少停留30分钟。同轴电缆组件的使用寿命与成功通过这种扩展尺寸稳定性测试直接相关。 这里详细介绍Carlisle互连技术公司MCJ311A空间级同轴电缆的性能验证。 这些同轴电缆组件在测试开始和结束时表现出相同的VSWR、射频屏蔽和连接器接口控制性能。
Carlisle 公司的MCJ311A深空级UTiFLEX微波电缆组件。 在这些属性中，VSWR是最关键的。驻波比测量是沿电缆、电缆/连接器接口，最后沿连接器自身内部几何结构的阻抗引起的反射。换一种说法，如果有人站在一个静止的水池里，用一只手创造一个波浪，那么这个波浪就会跑到池壁上反弹回来。池水是传输路径。与此类似，电缆是传输路径，连接器可以理解为墙壁，波等于VSWR。 如果这堵墙在尺寸上变得不稳定(即移动或改变)，那么波的反弹也会改变。 这就是为什么VSWR应该保持尽可能低和一致的原因。 下图显示VSWR的响应状况。在这里描述的是400次极端热暴露后，可测量的性能保持不变。
对任务成功至关重要的两个额外特性是射频屏蔽效能和连接器接口测量。线缆组件应该具备可接受的驻波比性能，但屏蔽和连接器接口控制的重大变化可以引起稳定性问题。 用水池的比喻，这将等同于墙壁上的缝隙或洞，导致漏水或破坏。相同的MCJ311A组件与极端温度SMA连接器表现出非常强的屏蔽效能。
结合起来，这些特性的一致性能保证了同轴电缆和连接器内的所有材料都随着温度和时间保持尺寸稳定。 虽然热循环方案开始和结束时的结果与任务成功具有强烈相关性，但也可以通过在整个循环过程中的不同间隔，例如，每50次循环后测试组件来获得更多的数据。 这样，可能会随着时间的推移而出现性能的轻微变化，导致需要对同轴电缆组装制造过程进行更多的分析甚至调整。 总之，测试验证协议由从-150°C到165C的400个周期组成，加上VSWR、射频屏蔽和接口测量的前后测量，是验证微波同轴电缆组件在深空环境中完成成功任务的适用性的极好方法。 |
