SAR天线用射频同轴半硬电缆选型验证及风险评估研究

摘要：针对星载合成孔径雷达（SAR）天线射频电缆组件的温度稳相半硬电缆选型需求，本文对国内常用型号UT-085C-LL与未选用过但温度稳相性能优异的PTSRB085电缆开展了全面的验证试验与风险评估。通过电性能指标测试、温度稳相性能分析、抗辐照试验及工艺风险验证，结果表明PTSRB085电缆各项性能同样满足技术要求且温度稳相性能优势明显，关键工艺风险可控，为星载半硬电缆组件的可靠性设计提供了重要参考。

关键词：星载SAR天线；电缆组件；选型验证；风险评估；温度稳相

引言

在星载合成孔径雷达（SAR）天线系统中，射频电缆组件的温度稳相性能直接影响雷达信号传输的稳定性与精度。国内常用型号UT-085C-LL半硬电缆（Micro-coax公司）在整机应用中通常存在温度稳相性不足的问题，因此需考虑更换为温度稳相性能优异的PTSRB085半硬电缆（Times公司）。本文围绕换型后的性能验证与工艺风险展开研究，旨在为航天器电缆选型提供数据支持。

电缆换型验证试验

电性能指标测试与对比

依据GJB 1215A-2005《射频电缆组件通用规范》，对换型后的PTSRB085电缆进行电性能测试，包括电压驻波比、插入损耗、相位一致性等关键指标。结果显示：

电压驻波比：在DC～18GHz频段内均≤1.2，与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平。

插入损耗：插入损耗与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平。

相位一致性：同物理长度的相位差与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平。

温度稳相性能分析

通过PPM值（温度稳相性能）测试对比，PTSRB085电缆在-20℃～+30℃范围内PPM值为671.68，显著低于UT-085C-LL电缆的1280，温度相位稳定性曲线更平滑。

温度冲击试验性能分析

通过100次及200次温度冲击试验（低温-55℃/高温+100℃，停留1h/循环）验证温度冲击试验后的幅相性能：

100次冲击后，幅度变化量≤0.04dB，相位变化量≤2°，与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平；

200次冲击后，幅度变化量≤0.06dB，相位变化量≤2°，与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平。

力学试验性能分析

为模拟星载复杂环境，除常规温度冲击外，新增随机振动、高频振动及冲击试验。对PTSRB085电缆组件进行力学试验后，使用频段内电压驻波比≤1.25，插入损耗变化量≤0.05dB，相位变化量≤0.5°，表明PTSRB085电缆在动态应力环境下仍保持优异电性能稳定性。结合焊点X光检测，试验前后焊点结构无裂纹、无位移，验证了连接器与电缆焊接界面的机械可靠性。

抗辐照与空间环境适应性

对比两型电缆结构和原材料，仅电缆绝缘层原材料不同，PTSRB085电缆绝缘层材料为改良PTFE（TMS TF4），UT-085C-LL型电缆绝缘层材料为LD PTFE。通过Co60γ源辐照试验（总剂量1×10⁷rad（Si），剂量率50rad（Si）/s），试验后电压驻波比≤1.161，插入损耗变化≤7.62%，均与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平。

热真空释气试验显示，PTSRB085电缆绝缘介质总重量损失（TML）≤0.019%，冷凝物（CVCM）≤0.005%，远优于GJB 1217A-2009《电连接器试验方法》限值（TML≤1.0%，CVCM≤0.1%），满足航天器材料选用要求。

工艺风险评估与控制

绝缘层径向微收缩现象

在浸锡工序后，少量电缆出现单边0.05mm绝缘层收缩，分析认为系焊接温度（300℃以上）导致TF4绝缘材料热缩与铜导体热胀冷缩差异所致。通过电缆验证试验发现：220℃低温焊接（10s）可避免收缩，而300℃以上高温（5s）导致收缩率达80%。进一步验证表明：

收缩段仅占电缆总长的0.4%～2%，对整体性能影响可忽略；

经环境试验（温度冲击、振动、冲击等）后，收缩电缆电性能与结构稳定性（焊点完整性）均无显著差异，风险可控。

建议在生产中控制浸锡温度≤220℃，并增加电缆绝缘介质收缩检测工序。

幅相数据稳定性优化

在前期温度冲击试验摸底后，发现幅相变化偏大，通过预处理次数摸底发现：相位值在27次循温度环后趋于稳定，因此确定预处理次数不少于30次。后续样本经30次预处理，再进行100次温度冲击试验后测试幅相变化量较小（幅度变化量≤0.04dB，相位变化量≤2°），验证了工艺参数优化的有效性。

工程应用与未来研究方向

智能化检测技术的融合

未来研究计划引入矢量网络分析仪自动化测试系统，实现使用频段幅相数据的实时采集与分析，结合机器学习算法建立电缆性能预测模型，提前识别潜在缺陷。此外，针对绝缘层收缩问题，开发基于机器视觉的自动化检测设备，将检测效率从人工抽检的5根/小时提升至30根/小时，为规模化生产提供质量保障。

新型材料与结构的探索

随着星载设备向更高频段（如Ka波段）发展，计划开展PTSRB085型电缆在26.5GHz～40GHz频段的性能拓展试验，同时探索采用纳米复合绝缘材料进一步降低PPM值，为下一代SAR天线的宽带化、小型化设计奠定基础。

结论与建议

结论

性能可替代

PTSRB085型电缆电压驻波比、插入损耗、相位一致性等指标均与UT-085C-LL型电缆性能处于同一水平，温度稳相性能显著优于UT-085C-LL型电缆，抗辐照与热真空释气性能满足宇航环境应用要求。

风险可控

PTSRB085型电缆绝缘层微收缩现象通过焊接温度控制与检测工艺可有效规避，幅相数据波动问题通过预处理次数优化得以避免，关键工艺风险均已通过试验验证可控。

应用可行

综合电性能、环境适应性与工艺可靠性分析，温度稳相性能优异的PTSRB085型电缆可替代国内常用型号UT-085C-LL半硬电缆，满足星载SAR天线的高可靠性需求。

建议

后续生产中严格控制焊接温度（浸锡≤220℃），并增加电缆绝缘介质收缩检测工序，确保工艺一致性；

持续跟踪批量产品的长期可靠性，积累更多空间环境下的性能数据，为后续型号设计提供参考。

结束语

本文通过系统试验与风险评估，验证了PTSRB085型电缆具有优异的温度稳相性能，且在星载合成孔径雷达（SAR）天线用电缆组件中的应用可行性。PTSRB085型电缆在电性能、温度稳定性及抗辐照能力上均满足要求，且通过工艺优化可有效规避绝缘层微收缩问题、幅相数据波动问题等风险。研究结果为航天器射频系统的高可靠性设计提供了重要依据，建议批量生产中控制预处理次数并完善工艺追溯机制。后续研究将围绕高频段性能拓展与新型材料应用展开，持续提升星载射频传输系统的技术水平。

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