CN101447256A - 低损耗稳相同轴电缆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低损耗稳相同轴电缆及其制造方法。本发明的低损耗稳相同轴电缆包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套。其中，内导体包括银铜合金材料的基材及银材料外镀层。在优选方案中，银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。外导体包括由内向外依次设置的合金带层、金属复合膜层、银线编织网层，其分别由合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕而成。中间绝缘层材料为发泡型聚四氟乙烯材料，其介电常数介于1.65至1.73之间。实施本发明，能够降低同轴电缆的传输损耗，从而降低了传输过程中的信号衰减；此外还可以提高同轴电缆的机械相位稳定性。

Description

低损耗稳相同轴电缆及其制造方法

技术领域

本发明涉及通信电缆，更具体地说，涉及一种低损耗稳相同轴电缆及其制造方法。

背景技术

高性能微波信号电缆是现代化信息装备的重要基础器件。例如，现代作战飞机具有复杂的机载电子系统，机载电子设备在各种复杂的电磁干扰环境中实现信息的准确可靠传递尤为重要，如雷达的高抗干扰、远程探测、精确制导等信息的传输。低损耗耐高温射频同轴电缆是机载设备传输微波信号的重要基础器件，它要求更低的损耗，更小的反射(VSWR)和更大的承受功率，这样才能保证机载电子设备的信号高可靠性的传输。

但是，现有同轴电缆普遍传输损耗较高，无法满足现代化信息装备中机载电子设备所需的高质量信号传输的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有同轴电缆普遍传输损耗较高的缺陷，提供一种低损耗的同轴电缆。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种低损耗稳相同轴电缆，包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，其特征在于，所述内导体包括基材及其外镀层，其中所述基材为银铜合金材料，所述外镀层为银材料。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述银铜合金材料的配比为：铜95-99.5％，银0.5-5％。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述外导体包括由内向外依次设置的合金带层、金属复合膜层、银线编织网层；其中所述合金带与所述内导体基材为相同材质，所述金属复合膜为铝箔表面粘贴聚酰亚胺(Kapton)胶带。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述合金带层、金属复合膜层、银线编织网层分别由所述合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕而成。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述中间绝缘层材料为聚四氟乙烯，所述外护套材料为聚全氟乙丙稀。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆中，所述中间绝缘层材料为发泡型聚四氟乙烯材料，其介电常数介于1.65至1.73。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种低损耗稳相同轴电缆的制造方法，包括：

制备内导体，其中包括对银铜合金材料的内导体基材进行清洗处理后外镀银层并拉丝；

制备中间绝缘层材料并将制备好的中间绝缘层材料推挤到内导体丝上；

在中间绝缘层上包绕外导体；

在外导体上挤出外护套。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆的制造方法中，所述银铜合金材料的配比为：铜95-99.5％，银0.5-5％，所述制备内导体还包括对内导体进行550±5℃的退火处理；

所述制备中间绝缘层材料并将制备好的中间绝缘层材料推挤到内导体丝上包括：采用拉伸发泡工艺将中间绝缘层材料推挤到内导体丝上；

所述在中间绝缘层上包绕外导体包括由内向外依次将合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕在中间绝缘层上。

在本发明所述的低损耗稳相同轴电缆的制造方法中，所述内导体基材采用的银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。；

所述外导体合金带与所述内导体基材为相同材质，所述金属复合膜为聚酰亚胺(Kapton)+铝箔；

所述中间绝缘层材料为聚四氟乙烯，所述外护套材料为聚全氟乙丙稀。

实施本发明的低损耗稳相同轴电缆，具有以下有益效果：由于采用了以银铜合金为基材外表镀银的内导体，及介电常数介于1.65至1.73之间的铁氟龙(PTFE)材料制成的中间绝缘层，使得电缆的损耗降低，从而降低了传输过程中的信号衰减。另外，由于外层体由合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕而成，这种包绕的方式使得电缆结构稳定，即便多次弯曲亦不易发生错位，从而提高了电缆的机械相位稳定性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明低损耗稳相同轴电缆的制造方法的工艺流程图。

具体实施方式

低损耗稳相同轴电缆的组成及工作原理：

本发明的低损耗稳相同轴电缆由特种合金内导体、低密度和低损耗的PTFE绝缘层、特种合金带屏蔽、金属复合膜包覆、银线编织及铁氟龙护套组成。其中：

a、内导体：射频同轴电缆在传输信号时候，信号都是经过内导体的表面一层传输，频率越高在表面传输越明显，因此对内导体结构进行改进，在其表面镀上一层低电阻层。在本发明的实施例中，内导体采用银铜合金材料作为基材，表面镀银。

b、绝缘：电信号传输时候经过了电缆内导体的表面，同时在外导体内表面进行传输，绝缘用于防止内导体传输信号的时候遭受电磁干扰。

c、外导体结构(特种合金带+金属复合膜+银线)：电缆在传输过程中，内外导体材质差异度越小，能量传输的损耗就越小，特别是紧贴绝缘外层的导体的材质，同时电缆中的外导体和内导体还构成高频电流传输的一个回路，这样保证了内部信号传输不受外界的电磁干扰。因此，在本发明的实施例中，特种合金带与内导体基材采用相同材质，即也采用银铜合金。

d、护套(铁氟龙护套)：按机载设备使用环境要求，为了保证电缆既耐高温、同时又可以防止在潮湿、腐蚀等恶劣环境中受到破坏，本发明选择了铁氟龙材料中的聚全氟乙丙稀(FEP)，这样既保证了柔软度、耐开裂等重要指标要求，有能满足环境要求。

在结构上，本发明的低损耗稳相同轴电缆包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套。内导体包括基材及其外镀层，其中基材为银铜合金材料，外镀层为银材料。

在本发明的低损耗稳相同轴电缆中，银铜合金材料的配比可以是：铜95-99.5％，银0.5-5％。作为较佳实施例，银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。

在本发明的低损耗稳相同轴电缆中，外导体的结构包括由内向外依次设置的合金带层、金属复合膜层、银线编织网层；其中合金带与内导体基材为相同材质，金属复合膜为聚酰亚胺(Kapton)+铝箔(即在铝箔表面粘贴kapton胶带)。

作为优选，本发明的低损耗稳相同轴电缆中，合金带层、金属复合膜层、银线编织网层分别由所述合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕而成。

在本发明的一个实施例中，中间绝缘层材料为聚四氟乙烯，外护套材料为聚全氟乙丙稀。作为优选，中间绝缘层材料采用发泡型聚四氟乙烯材料，其介电常数介于1.65至1.73。

图1是本发明低损耗稳相同轴电缆的制造方法的工艺流程图。如图1所示，加工工艺包括：内导体制备-实芯绝缘挤出-银带绕包-挤出护套。

制备内导体包括对银铜合金材料的内导体基材进行清洗处理后外镀银层并拉丝。具体包括步骤：除油、清洗、酸洗、清洗、预镀、正镀、拉丝及退火(图中未示出)

制备中间绝缘层材料并将制备好的中间绝缘层材料推挤到内导体丝上。具体包括步骤：原料过筛、加助剂、混料、熟化、压坯，推挤到内导体丝上。首次性能测试，通过后熟化烘干。

在中间绝缘层上包绕外导体。具体包括步骤：并丝，包绕合金带、包绕金属复合膜条带，并丝、包绕银线编织网扁带；

在外导体上挤出外护套。具体包括步骤：加热、放护套、丈量包装、成品测试。

有关本发明低损耗稳相电缆的制造方法的细节详见随后的本发明的设计构思部分。

本发明的设计构思：

a、内导体设计构思：

内导体之所以选择特种合金体，是由于电缆在传输信号时候，高频电流只传输于内导体表面，也就是趋肤效应，越是高频越明显。这样导体表面必须具有高导电率和高致密性，只有合金材料才可以满足要求。因此，研制达到要求的合金材料成为技术关键，其难点在于该合金材料的合金配比。合金配比直接影响到信号传输的能量的损耗和材料表面的高致密性，致密度低的产品在恶劣的环境下无法正常使用，甚至会损坏整套设备。所以研制合适的合金比例和合金配方是直接关系到电缆的成品的信号传输和在恶劣的环境条件下正常传输的核心技术。本发明采用的这种高导电率和高致密性的特种合金导体可以满足内导体设计要求。

内导体采用的特种银铜合金的配比可以是：铜95-99.5％，银0.5-5％。在这个配比范围内，银铜合金材料本身性能指标没有太多影响，银越多他的传输低频的频率越低，比如银5％的情况下可以传输频率低到几十HZ，0.5％时候，却只能达到几百KHZ。)较佳的银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。

同时为了保证电缆的柔软程度，内导体还要经过特殊的退火工艺，如退火温度550±5℃以达到超柔软状态，这样使得在使用过程中可以经过多次弯曲也不影响正常使用。

在本发明的一个实施例中，内导体的工艺及性能参数如表一所示。

表一、银铜合金线(SCAS)

 

镀层	基材	化学成分％	密度g/cm3	电阻率	延伸率	退火温度
							银	银铜合金	铜99％银1％	8.93	≤0.01796Ω·mm2/m	≥18％	550℃

b、绝缘设计

低损耗稳相同轴电缆传输的一个主要指标是传输速率，该指标主要由绝缘材料的介电常数(Vp＝1/)所决定。该电缆使用的环境恶劣，要求耐高温、耐腐蚀，同时又要求重量轻、损耗低、传输快等要求。对于耐高温，铁氟龙材料(PTFE)无疑是最佳材料，虽然它是最耐高温的绝缘材料，但由于该材料本身的介电常数比较大，达到2.1(传输速率才69％)，损耗非常之高，同时由于密度比较大造成了在机载电子设备中使用中显得笨重，能量损耗太大，传输能量延时比较大，使得设备灵活性、机动性、快速反应等功能大大降低。为了提高传输速率，降低介电常数，在本发明的绝缘材料的制造过程中，运用特殊工艺特殊处理的拉伸发泡技术(参见申请号200610061263.9、申请日2006年6月21日及申请号200610060475.5、申请日2006年4月24日的中国发明专利申请)，研发了一种特殊的铁氟龙(PTFE)材料，用这种工艺生产出的铁氟龙(PTFE)材料介电常数通常能够达到1.73(Vp＝76.3％)，最低可达1.65(Vp≈83％)，满足了低损耗的需求。

c、外导体材料和加工工艺

用特种合金带包覆绝缘层是因为电缆在传输过程中，内外导体材质差异度越小，能量传输的损耗就越小，特别是紧贴绝缘外层的导体的材质，所以选用与内导体成分一样的特种合金带屏蔽包覆，同时也增加了产品的柔软程度。由于包覆有空隙，对于电缆的屏蔽性能有影响，为了弥补这个缺陷，抑制外界的电磁干扰，在外面加了一层全屏蔽的金属复合膜，同时为了进一步加强电缆结构的稳定性，在外层又加一层银线编织，这样充分保证了电缆在恶劣的环境下使用也可以保证稳定的电性能和机械性能。

本发明采用了专利技术，实现了用铁氟龙材料进行发泡做绝缘的先进工艺，降低了同类电缆产品的衰减值(正常传输速率70％，现研制的电缆传输速率达到76％，从而使得衰减指标降低了15％)，达到了国际上的先进水平。

另外一个重要指标：电压驻波比方面，由于本发明的低损耗稳相同轴电缆在制造过程中使用了一套特殊的设备以及专利的工艺(中国发明专利申请号为200610061263.9，发明名称为“同轴电缆铁氟龙绝缘层制造方法”)，使得生产出来的电缆的结构尺寸的结晶度均匀(结晶度直接决定了电压驻波比)，这一点已经超过了国外同类产品的指标(经过实际测试，我们的VSWR在DC-20GHZ为1.25，国外的在DC-20GHZ为1.35)。

Claims (10)

1、一种低损耗稳相同轴电缆，包括由内向外依次设置的内导体、中间绝缘层、外导体及外护套，其特征在于，所述内导体包括基材及其外镀层，其中所述基材为银铜合金材料，所述外镀层为银材料。

2、根据权利要求1所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述银铜合金材料的配比为：铜95-99.5％，银0.5-5％。

3、根据权利要求2所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％。

4、根据权利要求1至3中任一项所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述外导体包括由内向外依次设置的合金带层、金属复合膜层、银线编织网层；其中所述合金带与所述内导体基材为相同材质，所述金属复合膜为铝箔表面粘贴聚酰亚胺(Kapton)胶带。

5、根据权利要求4所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述合金带层、金属复合膜层、银线编织网层分别由所述合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕而成。

6、根据权利要求5所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述中间绝缘层材料为聚四氟乙烯，所述外护套材料为聚全氟乙丙稀。

7、根据权利要求6所述的低损耗稳相同轴电缆，其特征在于，所述中间绝缘层材料为发泡型聚四氟乙烯材料，其介电常数介于1.65至1.73。

8、一种低损耗稳相同轴电缆的制造方法，其特征在于，包括：

制备内导体，其中包括对银铜合金材料的内导体基材进行清洗处理后外镀银层并拉丝；

制备中间绝缘层材料并将制备好的中间绝缘层材料推挤到内导体丝上；

在中间绝缘层上包绕外导体；

在外导体上挤出外护套。

9、根据权利要求8所述的低损耗稳相同轴电缆的制造方法，其特征在于，

所述银铜合金材料的配比为：铜95-99.5％，银0.5-5％，所述制备内导体还包括对内导体进行550±5℃的退火处理；

所述制备中间绝缘层材料并将制备好的中间绝缘层材料推挤到内导体丝上包括：采用拉伸发泡工艺将中间绝缘层材料推挤到内导体丝上；

所述在中间绝缘层上包绕外导体包括由内向外依次将合金带、金属复合膜条带及银线编织网扁带包绕在中间绝缘层上。

10、根据权利要求9所述的低损耗稳相同轴电缆的制造方法，其特征在于，

所述内导体基材采用的银铜合金材料的配比为：铜为99％，银为1％；

所述外导体合金带与所述内导体基材为相同材质，所述金属复合膜为聚酰亚胺(Kapton)+铝箔；

所述中间绝缘层材料为聚四氟乙烯，所述外护套材料为聚全氟乙丙稀。

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