1、 第七章第七章 搭接技术及其应用搭接技术及其应用n搭接的一般概念搭接的一般概念n搭接的影响因素搭接的影响因素n搭接的方法搭接的方法n搭接质量的测试方法搭接质量的测试方法 一、搭接的概念一、搭接的概念n搭接的定义搭接的定义:在两个金属物体之间通过机械、化学或物理在两个金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，以建立一条稳定的方法实现结构连接，以建立一条稳定的低阻抗电气通路低阻抗电气通路的工艺过程。的工艺过程。n搭接的目的：为电流提供一个均匀的结构面和低阻抗通搭接的目的：为电流提供一个均匀的结构面和低阻抗通路，以避免在相互连接的两金属间形成路，以避免在相互连接的两金属间形成电位差电位差。由
2、于电。由于电位差的存在，可能对任何频率的信号都造成干扰。位差的存在，可能对任何频率的信号都造成干扰。例如：例如：n电缆屏蔽层与机箱之间搭接电缆屏蔽层与机箱之间搭接n屏蔽体上不同部分之间的搭接屏蔽体上不同部分之间的搭接n 滤波器与机箱之间的搭接滤波器与机箱之间的搭接n 不同机箱之间的地线搭接不同机箱之间的地线搭接 二、良好搭接的作用二、良好搭接的作用n减少设备间减少设备间电位差电位差引起的骚扰；引起的骚扰；n减小接地电阻，从而降低减小接地电阻，从而降低接地公共阻抗接地公共阻抗骚骚扰和扰和各种地回路骚扰各种地回路骚扰；n实现屏蔽、滤波、接地等技术的设计目的；实现屏蔽、滤波、接地等技术的设计目的；n
3、防止防止雷电雷电放电的危害，保护设备等的安全；放电的危害，保护设备等的安全；n防止设备运行期间的防止设备运行期间的静电静电电荷积累，避免电荷积累，避免静电放电骚扰。静电放电骚扰。 三、不良搭接的实例三、不良搭接的实例滤波器接地阻抗预期干扰电流路径实际干扰电流路径1、搭接不良的滤波器、搭接不良的滤波器2、搭接不良的机箱、搭接不良的机箱VI航天飞行器上的搭接阻抗要小于航天飞行器上的搭接阻抗要小于2.5m !不良搭接的可能出现在下列情况不良搭接的可能出现在下列情况n电缆连接器与设备壳体的搭接不良；电缆连接器与设备壳体的搭接不良；n电流通路上存在没有牢固连接的搭接点，电流通路上存在没有牢固连接的搭接点
4、，或者由于振动使搭接点松动；或者由于振动使搭接点松动；n接地构件搭接不良使地阻抗增大、接地措接地构件搭接不良使地阻抗增大、接地措施失效；施失效；n防雷电保护网络中搭接不良，使雷电放电防雷电保护网络中搭接不良，使雷电放电电流不能顺利导入大地，在不良搭接处产电流不能顺利导入大地，在不良搭接处产生高压放电；生高压放电；n工频交流供电电路中存在松动的搭接点。工频交流供电电路中存在松动的搭接点。 四、搭接的方法四、搭接的方法n永久性搭接：利用铆接、熔焊、钎焊、压接等工永久性搭接：利用铆接、熔焊、钎焊、压接等工艺方法，使两种金属物体保持固定连接。艺方法，使两种金属物体保持固定连接。优点：具有稳定的电气特性
5、优点：具有稳定的电气特性缺点：维修困难缺点：维修困难n半永久性搭接：利用螺栓、螺钉、夹具等辅助器半永久性搭接：利用螺栓、螺钉、夹具等辅助器件使两种金属物体保持连接的方法。件使两种金属物体保持连接的方法。优点：拆卸方便优点：拆卸方便缺点：电气特性不稳定缺点：电气特性不稳定 五、搭接的类型五、搭接的类型n直接搭接：两裸金属或导电性很好的金属特定部位的直接搭接：两裸金属或导电性很好的金属特定部位的表面直接接触，牢固地建立一条导电良好的电气通路。表面直接接触，牢固地建立一条导电良好的电气通路。影响搭接电阻的因素：影响搭接电阻的因素：接触面积、接触压力、接触表面的杂质和接触表面的硬接触面积、接触压力、接
6、触表面的杂质和接触表面的硬度等。度等。适用：高频适用：高频n间接搭接：采用搭接条或其他辅助导体将两个金属物间接搭接：采用搭接条或其他辅助导体将两个金属物体连接起来。体连接起来。适用：设备需要移动或者抗阻抗冲击时。适用：设备需要移动或者抗阻抗冲击时。缺点：阻抗大缺点：阻抗大措施：搭接体表面镀银或金措施：搭接体表面镀银或金不同的搭接条搭接带频率不同搭接方式不同频率不同搭接方式不同 六、搭接的实施六、搭接的实施n搭接的电化学腐蚀原理搭接的电化学腐蚀原理n搭接表面的清理和防腐涂覆：搭接表面的清理和防腐涂覆：搭接完后，为了保护搭接体，要在接缝处表面进行搭接完后，为了保护搭接体，要在接缝处表面进行附加涂覆
7、（油漆、电镀等）。附加涂覆（油漆、电镀等）。防止灰尘、有机物（油脂等）、保护层和电镀层防止灰尘、有机物（油脂等）、保护层和电镀层n搭接的加工方法：搭接的加工方法：物理：熔焊、钎焊和软焊物理：熔焊、钎焊和软焊机械：螺栓连接、铆接、压接、卡箍、销键紧固、拧绞机械：螺栓连接、铆接、压接、卡箍、销键紧固、拧绞化学：导电粘合剂化学：导电粘合剂搭接的电化学腐蚀原理搭接的电化学腐蚀原理腐蚀是指物体受到所处环境的作用而发生破坏的现象。腐蚀是指物体受到所处环境的作用而发生破坏的现象。金属的腐蚀的必备条件：金属的腐蚀的必备条件：n一个阴极一个阳极，形成电位差；一个阴极一个阳极，形成电位差；n有电流流动的完整通路。
8、有电流流动的完整通路。这两个条件不难满足：这两个条件不难满足：n当金属表面不做任何处理，由于表面污垢形成一个阳极区和一个阴极区，通当金属表面不做任何处理，由于表面污垢形成一个阳极区和一个阴极区，通过环境中的湿气产生电解液构成导电通路，也能产生腐蚀；过环境中的湿气产生电解液构成导电通路，也能产生腐蚀；n当两种金属组成的连接表面，由于金属电位序列的高低不同，处于高序的金当两种金属组成的连接表面，由于金属电位序列的高低不同，处于高序的金属成为阳极，处于低序的金属成为阴极，在环境电解质的作用下，处于阳极属成为阳极，处于低序的金属成为阴极，在环境电解质的作用下，处于阳极的金属就被腐蚀。的金属就被腐蚀。因
9、此搭接表面必须进行防护腐蚀的处理，以免受腐蚀使搭接电阻增大。因此搭接表面必须进行防护腐蚀的处理，以免受腐蚀使搭接电阻增大。金属的电位序列金属的电位序列金属 电极电位 金属 电极电位 镁 / 镁合金 - 2.37 铍 - 1.85 铜 + 0.34 铝 - 1.66 蒙乃尔合金 锌 - 0.76 不锈钢 铬 - 0.74 银 + 0.799 铁/钢/铸铁 - 0.44 铂 + 1.200 镉 - 0.4 金 + 1.420 镍 - 0.25 锡 - 0.14 铅 - 0.13 IIVIIIII金属的腐蚀倾向采用电位的概念进行比较。电位负的金属，活性较金属的腐蚀倾向采用电位的概念进行比较。电位负的
10、金属，活性较强，容易发生腐蚀。电位正的金属活性相对较弱，腐蚀倾向性小。强，容易发生腐蚀。电位正的金属活性相对较弱，腐蚀倾向性小。搭接点的保护搭接点的保护 七、搭接质量的测量七、搭接质量的测量n测试仪器测试仪器n测试方法测试方法阻抗测量方法阻抗测量方法n低频：电桥法、万用表等低频：电桥法、万用表等n高频：开槽线法、反射计法、电桥法、标量分析法和矢量分高频：开槽线法、反射计法、电桥法、标量分析法和矢量分析法等。析法等。 高频阻抗的测量：高频阻抗的测量：对于射频微波电路对于射频微波电路, 一般不直接测量阻抗，一般不直接测量阻抗，而是测量两个便于直接测量的参数，即反射系数和驻波参量而是测量两个便于直接
11、测量的参数，即反射系数和驻波参量， 其基本测量方法有开槽线法、反射计法、电桥法、标量分其基本测量方法有开槽线法、反射计法、电桥法、标量分析法和矢量分析法等。但是反射计法和电桥法不能测量较大析法和矢量分析法等。但是反射计法和电桥法不能测量较大的阻抗值的阻抗值, 而且测量频率不高而且测量频率不高, 近期又发展了近期又发展了 IV 和和 RF- IV 法法, 其基本的原理就是伏安法，这是最经典的阻抗测量方法。测其基本的原理就是伏安法，这是最经典的阻抗测量方法。测量原理是基于欧姆定律。量原理是基于欧姆定律。（一）四端法（对直流或低频阻抗有效，（一）四端法（对直流或低频阻抗有效，使用使用恒流源和高灵敏度
12、的数字电压表恒流源和高灵敏度的数字电压表）机柜搭接阻抗频率寄生电容导线电感并联谐振点VIZ = V / I（二）网络分析仪法测阻（二）网络分析仪法测阻抗抗 通过测量注入信号与反射信号之比得到反射系数。用定向耦通过测量注入信号与反射信号之比得到反射系数。用定向耦合器或电桥检测反射信号，并用网络分析仪提供和测量该信号。由合器或电桥检测反射信号，并用网络分析仪提供和测量该信号。由于这种方法测量的是在于这种方法测量的是在DUT上的反射，因而能用于较高的频率范围。上的反射，因而能用于较高的频率范围。根据实际的测量需求，网络分析法又延伸出几个方根据实际的测量需求，网络分析法又延伸出几个方法，以提高测试的阻
13、抗范围。法，以提高测试的阻抗范围。网络分析仪测阻抗网络分析仪测阻抗（1） 反射法反射法这是最典型的网络分析法，通过测试这是最典型的网络分析法，通过测试S S1111，来测试阻抗，公式如下，来测试阻抗，公式如下：11111501DUTSZS对于对于E5061BE5061B网络分析仪：网络分析仪：频率范围可测：频率范围可测：5Hz5Hz到到3GHz 3GHz 10%10%精度阻抗范围：精度阻抗范围：1 1欧姆欧姆2K2K欧姆欧姆 可利用可利用7mm7mm类型系列测试夹具类型系列测试夹具 （2）串联直通法）串联直通法网络分析仪测阻抗网络分析仪测阻抗如图所示，串联直通法通过串接方式连接测量如图所示，串
14、联直通法通过串接方式连接测量DUTDUT。对于。对于E5061BE5061B，增益，增益- -相位测试端口和相位测试端口和S S参数测试端口都能使用串联直通法。相比参数测试端口都能使用串联直通法。相比来说，增益来说，增益- -相位测试端口更加方便，因为相位测试端口更加方便，因为4 4端接类型的器件测试夹端接类型的器件测试夹具能够直接连接到增益具能够直接连接到增益- -相位测试端口。但是最高频率范围仅到相位测试端口。但是最高频率范围仅到30MHz30MHz。如果想测试更高频率，可以使用。如果想测试更高频率，可以使用S S参数测试端口。但是，当参数测试端口。但是，当频率达到几百兆后，消除串联直通测
15、试夹具带来的误差是比较困难频率达到几百兆后，消除串联直通测试夹具带来的误差是比较困难。因此实际频率限制大概在。因此实际频率限制大概在200MHz200MHz或或300MHz300MHz。对于对于E5061BE5061B网络分析仪：网络分析仪：频率范围可测：频率范围可测：5Hz5Hz到到30MHz30MHz（增益（增益- -相位测试端口）相位测试端口） 5Hz5Hz到几百兆到几百兆HzHz（S S参数测试端口）参数测试端口） 10%10%精度阻抗测量范围：精度阻抗测量范围：5 5欧姆到欧姆到20K20K欧姆欧姆 可利用测试夹具（增益可利用测试夹具（增益- -相位测试端口）相位测试端口） 不适用于
16、接到不适用于接到DUTDUT的测量的测量 网络分析仪测阻抗网络分析仪测阻抗（3）并联直通法）并联直通法如图所示，并联直通法通过并联如图所示，并联直通法通过并联DUT测试阻抗。这个方法非常适合测量测试阻抗。这个方法非常适合测量低阻抗低阻抗器件，可小达器件，可小达1m欧姆。增益欧姆。增益-相位测试端口和相位测试端口和S参数测试端口都可参数测试端口都可以使用并联直通法。对于超过以使用并联直通法。对于超过30MHz的频率范围，使用的频率范围，使用S参数测试端口参数测试端口进行并联直通测试。但是，对于低于进行并联直通测试。但是，对于低于100KHz，推荐使用增益，推荐使用增益-相位测试相位测试端口进行阻
17、抗测量，因为增效端口进行阻抗测量，因为增效-相位测试端口使用了相位测试端口使用了半浮地半浮地的设计方法，的设计方法，这个方法可以消除由于回流电流在测试电缆屏蔽层所形成的电阻误差，这个方法可以消除由于回流电流在测试电缆屏蔽层所形成的电阻误差，这样可以在低频范围内容易地和精确地测量非常低的阻抗。这样可以在低频范围内容易地和精确地测量非常低的阻抗。对于对于E5061B网络分析仪：网络分析仪：频率范围：频率范围：5Hz到到30MHz（增益（增益-相位测试口），相位测试口），5Hz到到3GHz（S参数测试口参数测试口1-2） 10%精度阻抗测量范围：精度阻抗测量范围：1m欧姆到欧姆到5欧姆（比阻欧姆（比
18、阻抗分析仪更高的测量灵敏度）抗分析仪更高的测量灵敏度） 使用自制测试夹具或使用自制测试夹具或RF探头探头高频阻抗测量仪器高频阻抗测量仪器HP4191A高频阻抗分析仪高频阻抗分析仪HP4294A阻抗分析仪阻抗分析仪Agilent E5061B网络分析仪网络分析仪Agilent E4991A射频阻抗射频阻抗/材料分析仪材料分析仪HP4294A精密阻抗分析仪精密阻抗分析仪测量频率范围测量频率范围 40 Hz - 110 MHz 基本测量精度为基本测量精度为 0.08% 业内最高性能的业内最高性能的阻抗测量和分析仪阻抗测量和分析仪 E4991A 射频阻抗射频阻抗/材料测量材料测量分析仪分析仪测量频率范
19、围从测量频率范围从 1 MHz 1 MHz 到到 3 GHz基本测量精度为基本测量精度为 0.8%0.8%材料测量功能可以测量介电常数和导磁率（配材料测量功能可以测量介电常数和导磁率（配置选件置选件 002）防静电型电路板阻抗测量系统防静电型电路板阻抗测量系统G04003975（北京）（北京）防静电型电路板阻抗测量系统防静电型电路板阻抗测量系统G04003975功能功能天线量测：天线量测：S参数、驻波比及反射系数。参数、驻波比及反射系数。标准差数据分析：额定阻抗、平均阻抗、最大阻抗与最小阻抗。标准差数据分析：额定阻抗、平均阻抗、最大阻抗与最小阻抗。依客户需求提供依客户需求提供2 16通道天线自
20、动量测系统通道天线自动量测系统(选配选配)。依客户需求提供半自动依客户需求提供半自动/全自动电路板阻抗特性测试系统。全自动电路板阻抗特性测试系统。所有功能之软件，完全整合在所有功能之软件，完全整合在PA801B设备中，不必外接设备中，不必外接PC。提供中文化的提供中文化的TDR操作接口，可同时直接输出阻抗测试报告，操作接口，可同时直接输出阻抗测试报告，如如PDF、XLS等格式，并能同时记录每一次的测量画面等格式，并能同时记录每一次的测量画面(JPG格式格式)。系统频宽达系统频宽达3GHz，内置，内置ESD保护电路。保护电路。防静电型电路板阻抗测量系统防静电型电路板阻抗测量系统G04003975
21、参参数数系统规格：系统规格：测量范围：测量范围：0 150(单端单端) / 0 300(差动差动)测量精度：测量精度：0.5%50测试长度：测试长度：50.8mm 10m水平轴显示分辨率：水平轴显示分辨率：1ps或或0.2mm(0.008”)TDR上升时间范围：上升时间范围：149ps 300ps，可调整，可调整(内部默认为内部默认为200ps)量测速度：单端及差动测试时间仅需约量测速度：单端及差动测试时间仅需约0.7秒秒量测模式：单机同时提供单端、差动二种测试模式量测模式：单机同时提供单端、差动二种测试模式操作接口：提供外部控制软件，也可安装于设备内部直接操作，接口简操作接口：提供外部控制软
22、件，也可安装于设备内部直接操作，接口简单易懂，无需耗费较长时间训练。单易懂，无需耗费较长时间训练。输出接口：输出接口：VGA x 1 ; USB x 6工作温工作温/湿度：湿度：5C 40C，20% 80% 29C尺寸尺寸/重量：重量：235 mm x 432 mm x 296mm / 14.0kg最大功耗：最大功耗：300VAmax工作电压：工作电压：47Hz 63Hz，90 132Vac或或198 264Vac(自动切换自动切换)E5061B矢量网络分析仪矢量网络分析仪在在 S 参数测量端口上的测量频率范围：从参数测量端口上的测量频率范围：从 5 Hz 到到 3 GHz在增益在增益-相位测
23、量端口上的测量频率范围：从相位测量端口上的测量频率范围：从 5 Hz 到到 30 MHz基本测量精度为基本测量精度为 2%PDN （Power Distribution Network 供电分配网络）的毫欧量级的阻抗值测供电分配网络）的毫欧量级的阻抗值测试（旁路电容器，开关电源（试（旁路电容器，开关电源（DC-DC 变换器）的输出阻抗，变换器）的输出阻抗，PCB 板的阻抗等板的阻抗等)三种典型仪器阻抗测量范围比较三种典型仪器阻抗测量范围比较当测量精度为当测量精度为 10% 时，时，三种仪器三种仪器的阻抗测量范围比较的阻抗测量范围比较：参考文献参考文献1http:/ 峰，邹 澎. 基于 matlab 技术实现频谱分析仪测量阻抗.传感器与仪器仪表. 2006 年第 22 卷第 12-1 期.P154-155人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
