CN101971271A - 具有斜边缘接头的管形双金属内层的同轴电缆及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种同轴电缆包括内部导体、外部导体和在内部导体和外部导体之间的电介质材料层。内部导体包括管形双金属层，该管形双金属层有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘。管形双金属层可以包括内部金属层和结合在内部金属层上的外部金属层，该内部金属层具有比外部金属层更低的熔点。管形双金属层的相对纵向边缘中的至少一个可以至少被局部斜切。此外，纵向接缝可以包括在相对纵向边缘的至少部分之间的焊接接头。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是涉及同轴电缆以及用于制造该同轴电缆的相关方法。
背景技术
同轴电缆广泛用于携带高频电信号。同轴电缆具有相对较高带宽、较低信号损失，且机械稳固，成本相对较低。同轴电缆通常包括细长的内部导体、管形的外部导体以及使得该内部导体和外部导体分离的电介质。例如，电介质可以是泡沫塑料材料。还可以施加外部绝缘套，以便包围外部导体。
使用同轴电缆的一个特别有利用途是用于使得蜂窝或无线基站的电子部件与安装在附近的天线塔顶部上的天线连接。例如，位于设备屏蔽罩中的发射器和接收器可以通过同轴电缆而与由天线塔承载的天线连接。典型装置包括在设备屏蔽罩和天线塔的顶部之间延伸的、相对较大直径的主同轴电缆，从而降低信号损失。例如，Hickory，N.C.的CommScope，Inc.提供了用于该用途的CellReach
同轴电缆。
在更大直径的同轴电缆中(该同轴电缆通常用于蜂窝通信，如上所述)，细长的内部导体可以为管形形状。管形的内部导体也可以包围内部电介质材料。内部导体通常通过使得导电材料的扁平层或板形成为具有纵向接缝的管以及焊接该接缝以便形成连续接头而制造。外部导体同样也通过使得扁平层或金属板形成具有纵向接缝的管(该接缝进行焊接以便形成连续接头)而制造。
由同轴电缆携带的高频信号只集中在内部导体的径向最外侧的较小部分和外部导体的相应较小径向最内侧部分中。该特征是由于称为趋肤效应的电磁现象。因此，只有管形内部导体的较薄外径部分携带高频传输。相反，外部管形导体也在较薄的径向最内侧部分携带高频信号。
双金属层已经用于同轴电缆中的内部和/或外部管形导体，其中，更高导电性和更昂贵的金属用于提供内部导体的径向最外侧部分和用于提供外部导体的径向最内侧部分。例如，内部导体的最外侧层可以包括相对昂贵和高导电性的金属，例如铜，内部导体的内层可以包括更便宜和更小导电性的金属，例如铝。例如，授予Chopra等人的美国专利No.6717493B2和授予Bufanda等人的美国专利申请No.2004/0118591A1各自公开了一种具有这样的双金属管形内部导体的同轴电缆。
尽管双金属管形内部导体有优点，但是它们也会有一些缺点。例如，双金属管形内部导体的制造通常包括某种形式的、基于热的焊接，例如传统的感应焊接，以便焊接接缝形成焊接接头。不幸的是，形成双金属管形内部导体的两种金属通常有不同的熔化温度。例如，铜和铝通常分别用作内部导体的外层和内层。铜的熔点为1100℃，电导率为59.6 x 106S·m-1，而铝具有660℃的更低熔点和37.8 x 106S·m-1的更低电导率。这样的熔点差异使得接头的焊接相对困难。
由于在制造双金属管形内部导体的这种特殊缺点，同轴电缆制造商开发了一种具有双金属管形内部导体的同轴电缆，该双金属管形内部导体包括嵌入的双金属层，例如在授予Lee的美国专利No.6342677中所述。这样的同轴电缆更容易焊接，因为在双金属管形内部导体的制造过程中只焊接内部金属层。不过，嵌入的双金属内部导体的制造相对昂贵。当然，同轴电缆的外部导体也有类似问题。也就是，传统的双金属层可能难以焊接，嵌入的双金属层可能相对昂贵。
发明内容
考虑到前述背景技术，因此本发明的目的是提供一种同轴电缆，它包括利用更便宜的管形双金属层制造的内部导体，该双金属层还很容易在它的纵向接缝处进行焊接。
本发明的这些和其它目的、特征和优点通过一种同轴电缆来提供，该同轴电缆包括内部导体，该内部导体包括管形双金属层，该管形双金属层有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘。管形双金属层可以包括内部金属层和结合到该内部金属层上的外部金属层，该内部金属层具有比外部金属层更低的熔化温度。管形双金属层的相对纵向边缘中的至少一个可以至少被局部斜切。此外，纵向接缝可以包括在相对纵向边缘的至少部分之间的焊接接头。因此，与例如更昂贵的嵌入双金属条带相比，更便宜的开始材料可以用于内部导体，也就是具有一个或两个斜切边缘的简单双金属条带。该至少一个斜切边缘可以有利地使得更低熔化温度的金属边缘软化和压制在一起以便形成焊接接头，同时更高熔化温度的边缘可以保持为固体，至少首先被分离，因此不会干涉更低温度金属边缘的焊接。
在一些实施例中，管形双金属层的各纵向边缘可以至少局部斜切，以便限定在纵向接缝处的凹槽。例如，该至少一个相对纵向边缘可以至少局部斜切成与管形双金属层的内表面的法线成20到70度范围内的角度。
外部金属层可以有比内部金属层更大的电导率。例如，内部金属层可以包括铝，外部金属层可以包括铜。
管形双金属层可以有在大约0.005至0.050英寸范围内的厚度。此外，外部金属层相对于管形双金属层的总体厚度的百分数厚度可以在大约1至30％的范围内。
同轴电缆还可以包括填充管形双金属层的另一电介质材料层。电缆还可以包括环绕外部导体的绝缘套。
方法方面是用于制造一种同轴电缆，该同轴电缆包括内部导体、外部导体和在内部导体和外部导体之间的电介质材料层。该方法可以包括：通过至少使得双金属条带形成管形双金属层而形成内部导体，该管形双金属层有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘，且该管形双金属层包括内部金属层和结合在该内部金属层上的外部金属层，该内部金属层具有比外部金属层更低的熔化温度，且管形双金属层的相对纵向边缘中的至少一个至少局部斜切。形成内部导体还可以包括焊接该纵向接缝以便形成在相对纵向边缘的至少部分之间的焊接接头。该方法还包括形成环绕内部导体的电介质材料层以及形成环绕电介质材料层的外部导体。
附图说明
图1是本发明的同轴电缆的透视端视图。
图2是图1的同轴电缆的管形双金属内部导体的一部分的放大剖视图，表示了在焊接之前。
图3是图2的管形双金属内部导体的一部分的剖视图，表示了在焊接之后。
图4是同轴电缆的另一实施例的管形双金属内部导体的一部分的放大剖视图，表示了在焊接之前。
图5是图4的管形双金属内部导体的一部分的剖视图，表示了在焊接之后。
图6是用于制造本发明的同轴电缆的装置的示意图。
图7是用于制造本发明的同轴电缆的另一装置的一部分的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图更详细地介绍本发明，附图中表示了本发明的优选实施例。不过，本发明可以以多种不同形式来实施，且并不局限于这里所述的实施例。而且，这些实施例提供为彻底和完全地进行说明，并将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。相同附图标记表示相同元件，且撇号用于表示在可选实施例中的类似元件。
首先参考图1-3介绍本发明的同轴电缆20。同轴电缆20表示为包括外部导体21以及形成于内部导体22和外部导体之间的电介质材料层26。
内部导体22表示为包括管形双金属层34，该管形双金属层34在纵向接缝27处有一对相对的纵向边缘31、32。管形双金属层34表示为包括内部金属层24和结合在该内部金属层上的外部金属层25。内部金属层24可以有例如比管形双金属层34的外部金属层25更低的电导率和更低的熔化温度，例如便于焊接，如后面更详细所述。例如，内部金属层24可以包括铝或任意其它合适金属，如本领域技术人员已知。外部金属层25可以有比内部金属层24更高的电导率，以便于例如在皮层深度处的信号携带能力。外部金属层25可以包括例如铜或任意其它合适金属，如本领域技术人员已知。铝还比铜更便宜。
在所示实施例中，管形双金属层34的相对纵向边缘31、32都被斜切，且纵向接缝27表示为包括在内部金属层24的至少部分之间的焊接接头41(图1和3)。在焊接之前，如图2中所示，内部金属层24的边缘可以接触，或者比外部金属层25的边缘更靠近地隔开。而且，当管形双金属层34的两个相对纵向边缘31、32都被斜切时，它们可以在焊接之前在纵向接缝27处限定V形凹槽33。相对纵向边缘31、32都可以被斜切成与管形双金属层34的内表面的法线成在例如20到70度之间的范围内的角度。
管形双金属层34的相对纵向边缘31、32的焊接形成焊接接头41。焊接可以通过例如感应焊接或者任意其它合适方法来完成，如本领域技术人员已知。被斜切的两个相对纵向边缘31、32可以有利地允许低熔化温度金属边缘被软化和压制在一起，以便形成焊接接头41，同时更高熔化温度的边缘可以保持为固体，至少首先被分离，因此不会干涉低熔化温度金属边缘的焊接。有利地，焊接处理可以只与内部金属层24的特征匹配，该内部金属层24通常由于更低熔化温度而更容易焊接。
在焊接后，如图3中所示，管形双金属层34的相对纵向边缘31、32可以限定在焊接接头41处的、更小的局部封闭凹槽。也可选择，管形双金属层34的相对纵向边缘31、32可以限定平齐的相遇接头、向外凸出的外部金属层部分或者向外凸出的外部金属层部分(该外部金属层部分在其它实施例中随后进行剪切)。
管形双金属层34的示例尺寸如下。管形双金属层34的厚度可以为大约0.005至0.050英寸的范围内。此外，外部金属层25相对于管形双金属层的总体厚度的百分数厚度为在大约1至30％的范围内。
同轴电缆表示为包括填充内部导体22的另一电介质材料层23。本领域技术人员应当知道，该电介质材料可以是在形成内部导体22之前形成的杆，或者是在形成内部导体22之后利用可凝固材料形成的杆，如美国专利No.6915564中所述，该美国专利No.6915564也转让给本发明的受让人，且该文献的整个内容通过引用而并入在此。同轴电缆表示为包括环绕外部导体21的绝缘套29。
下面再参考图4和5介绍本发明的另一实施例。在电缆20′的该实施例中，上面相对图1-3中所述的那些元件将给出撇号，且不需要在此进一步介绍。该实施例与前一实施例的区别在于只有管形双金属层34′的纵向边缘31′、32′中的一个被斜切。
图6中表示了用于制造同轴电缆20的装置120和方法的另一实施例，该同轴电缆20包括内部导体22，该内部导体包括管形双金属层34。提供了电介质材料杆123和用于双金属条带的供给卷轴121。双金属条带可以有一对纵向边缘，该对纵向边缘的至少一个边缘在缠绕到供给卷轴121上之前进行斜切。
纵向边缘可以与双金属条带的内表面的法线成一定角度地被斜切。斜切角度可以在20到70度的范围内。内部金属层可以包括比外部金属层的金属具有更低熔化温度和更低电导率的金属。内部金属层可以包括铝或任意其它合适金属，如本领域普通技术人员已知。外部金属层可以包括铜或任意其它合适金属，如本领域技术人员已知。电介质材料杆123和双金属条带供给到管形成器122中。管形成器122表示为形成环绕电介质材料杆123的内部导体，该内部导体具有管形双金属层，该管形双金属层具有在纵向接缝处的一对相对的纵向边缘。
然后，内部导体供给到感应焊接器124中，该感应焊接器124表示为焊接纵向接缝，以便在管形双金属层的内部金属层的至少部分之间形成焊接接头。本领域技术人员应当知道，电介质材料可以在管形成器122的下游布置在内部导体内，或者在管形成器之后使用可凝固材料布置在内部导体内，如美国专利No.6915564中所述。
内部导体供给到电介质挤出机125中，该电介质挤出机表示为形成环绕内部导体的电介质材料层。外部导体表示为通过将供给卷轴126的导体条带和电介质挤出机125的输出供给第二管形成器127中而形成为环绕电介质材料层。
第二管形成器127的输出供给到第二感应焊接器161中，该第二感应焊接器161表示为焊接外部导体。当套挤出机162表示为形成环绕外部导体的绝缘套时，同轴电缆163完成。该同轴电缆163从套挤出机162中输出，以便缠绕在合适的缠绕卷轴(未示出)上。
参考图7，上述装置和方法可以变化成使用至少一个纵向边缘未被斜切的双金属条带的供给卷轴131。换句话说，从供给卷轴131出来的条带首先供给到斜切器132中，该斜切器132斜切双金属条带的至少一个纵向边缘。具有至少一个被斜切的纵向边缘的双金属条带135与电介质材料杆134一起输入到管形成器133中。
本领域技术人员通过前述说明书和附图的教导可以知道本发明的很多变化和其它实施例。因此，应当知道，本发明并不局限于所述特定实施例，这些变化和实施例将包含在附加权利要求的范围内。
Claims (22)
1.一种同轴电缆，包括：
内部导体、外部导体和在内部导体和外部导体之间的电介质材料层；
所述内部导体包括管形双金属层，该管形双金属层具有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘；
所述管形双金属层包括内部金属层和结合在该内部金属层上的外部金属层，所述内部金属层具有比所述外部金属层更低的熔化温度；
所述管形双金属层的所述相对纵向边缘中的至少一个至少被局部斜切；
所述纵向接缝包括在所述相对纵向边缘的至少部分之间的焊接接头。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述管形双金属层的各纵向边缘至少被局部斜切，以便限定在纵向接缝处的凹槽。
3.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，该至少一个相对纵向边缘至少局部斜切成与所述管形双金属层的内表面的法线成20到70度范围内的角度。
4.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述外部金属层具有比所述内部金属层更大的电导率。
5.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述内部金属层包括铝。
6.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述外部金属层包括铜。
7.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述管形双金属层具有在大约0.005至0.050英寸范围内的厚度。
8.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述外部金属层相对于所述管形双金属层的总体厚度的百分数厚度在大约1至30％的范围内。
9.根据权利要求1所述的同轴电缆，还包括填充所述管形双金属层的另一电介质材料层。
10.根据权利要求1所述的同轴电缆，还包括环绕所述外部导体的绝缘套。
11.一种同轴电缆，包括：
内部导体、外部导体和在内部导体和外部导体之间的电介质材料层；
所述内部导体包括管形双金属层，该管形双金属层具有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘；
所述管形双金属层包括内部铝层和结合在该内部铝层上的外部铜层；
所述管形双金属层的所述相对纵向边缘中的每一个在纵向接缝处至少被局部斜切；
所述纵向接缝包括在所述内部铝层的至少部分之间的焊接接头。
12.根据权利要求11所述的同轴电缆，其中，每个相对纵向边缘至少被局部斜切成与所述管形双金属层的内表面的法线成20到70度范围内的角度。
13.根据权利要求11所述的同轴电缆，其中，所述管形双金属层具有在大约0.005至0.050英寸范围内的厚度。
14.根据权利要求11所述的同轴电缆，其中，所述外部铜层相对于所述管形双金属层的总体厚度的百分数厚度在大约1至30％的范围内。
15.根据权利要求11所述的同轴电缆，还包括填充所述管形双金属层的另一电介质材料层。
16.根据权利要求11所述的同轴电缆，还包括环绕所述外部导体的绝缘套。
17.一种用于制造同轴电缆的方法，该同轴电缆包括内部导体、外部导体和在内部导体和外部导体之间的电介质材料层，该方法包括：
至少通过以下步骤形成内部导体：
使得双金属条带形成管形双金属层，该管形双金属层有在纵向接缝处的一对相对纵向边缘，该管形双金属层包括内部金属层和结合在该内部金属层上的外部金属层，该内部金属层具有比外部金属层更低的熔化温度，且所述管形双金属层的相对纵向边缘中的至少一个至少被局部斜切；
焊接该纵向接缝以便形成在相对纵向边缘的至少部分之间的焊接接头；
形成环绕内部导体的电介质材料层；以及
形成环绕电介质材料层的外部导体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述管形双金属层的每个纵向边缘都被斜切，以便在焊接之前在纵向接缝处限定V形凹槽。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，至少一个相对纵向边缘被斜切成与所述管形双金属层的内表面的法线成20到70度范围内的角度。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，所述内部金属层包括铝，且所述外部金属层包括铜。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，所述管形双金属层具有在大约0.005至0.050英寸范围内的厚度。
22.根据权利要求17所述的方法，其中，所述外部金属层相对于所述管形双金属层的总体厚度的百分数厚度在大约1至30％的范围内。
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