CN102136633A - 一种铝外导体漏泄同轴电缆 - Google Patents

Abstract

一种铝外导体漏泄同轴电缆，由内到外依次由内导体、绝缘层、铝带外导体和护套构成多层结构；所述绝缘层包覆于所述内导体之外，所述铝带外导体紧密包覆于所述绝缘层之外，在铝带外导体之外包裹有护套；所述包覆于绝缘层之外的铝带外导体上成型有V形压纹；所述铝带外导体外侧轴向还设有单一一组便于铝带外导体向外辐射电磁波的周期性槽孔，铝带外导体上周期性槽孔的槽孔周期间距P满足以下公式：

其中λ₀为漏泄电缆的中心工作波长，由

确定，c为光速，f₀为漏泄电缆设计的中心工作频率；ε_r为绝缘层的相对介电常数。

Description

一种铝外导体漏泄同轴电缆

【技术领域】

本发明涉及移动通信领域中的传输电缆，特别是涉及一种低成本、高性能的压纹铝外导体漏泄同轴电缆。

【背景技术】

随着移动通信技术的高速发展，漏泄同轴电缆在地铁隧道、高铁隧道、地下停车场、大型商场和矿井等信号覆盖盲区得到广泛应用。现有移动通信用漏泄同轴电缆一般由内导体、绝缘层、铜外导体和护套组成。外导体采用铜质材料制成，铜作为一种稀缺资源，随着社会发展的需要，近两年来价格飞涨，目前铜价为2009年初价格的2～3倍，导致采用铜外导体制成的漏泄同轴电缆的成本大幅度提升。另外，铜本身作为一种贵金属，其冶炼过程需要耗费大量的电能，同时产生大量的污水，与国内外近年来大力提倡的“节能环保”，有效利用能源正好相反，所以在漏泄同轴电缆加工过程中，寻找一种铜的替代品成为国内外行业发展的共同需求。

铝跟铜相比具有较大的电阻率，如果利用铝外导体代替铜外导体，这就给电缆带来了更大的衰减，通过实验，采用铝外导体电缆比采用铜外导体电缆衰减增加了0.3dB/100m。在实际工程中，单根漏泄同轴电缆的覆盖长度一般为几百米甚至上千米，如果采用铝外导体衰减会增加约3dB，即多损耗一倍的能量，给整个通信系统设计带来更大的难度。因此目前对于传输衰减要求较高的移动通信漏泄同轴电缆，铝外导体仍然无法代替铜外导体。

另外，铝的机械性能比铜的机械性能差，如果采用光滑铝管作为漏泄同轴电缆的外导体，会使得电缆具有较大的弯曲半径，不仅不利于包装和运输，还增加了施工的难度，不能在一些对电缆弯曲半径要求较小的场合使用。

由于以上技术难题，目前为止，市场上还未出现以铝作为外导体的漏泄同轴电缆。

【发明内容】

本发明克服了现有技术的不足和缺点，提供一种采用铝外导体，弯曲半径小，低成本、高性能，且电缆综合性能符合移动通信要求的铝外导体漏泄同轴电缆。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种铝外导体漏泄同轴电缆，由内到外依次由内导体、绝缘层、铝带外导体和护套构成多层结构；所述绝缘层包覆于所述内导体之外，所述铝带外导体紧密包覆于所述绝缘层之外，在铝带外导体之外包裹有护套；所述包覆于绝缘层之外的铝带外导体上成型有V形压纹。

所述铝带外导体外侧轴向还设有单一一组便于铝带外导体向外辐射电磁波的周期性槽孔，铝带外导体上周期性槽孔的槽孔周期间距P满足以下公式：

$\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-0.8}<P<\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-1},$

其中λ₀为漏泄电缆的中心工作波长，由

确定，c为光速，f₀为漏泄电缆设计的中心工作频率；ε_r为绝缘层的相对介电常数。

所述周期性槽孔的每个周期槽孔为相对于电缆轴向设置的垂直长方槽、或水平长方槽、或V形槽、或八字槽。

所述绝缘层采用CO₂气体物理发泡绝缘层。

所述铝带外导体采用厚度为0.05mm～0.20mm的普通铝带、或单面自粘铝带、或双面自粘铝带。

所述V形压纹的压纹周期为0.5～2.0mm，压纹深度为0.2～1.0mm。

本发明的优点：

本发明的绝缘层采用CO₂气体物理发泡，CO₂物理发泡绝缘层所用材料与N₂物理发泡基本相同，都由一定配比的高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和成核剂(ADD)组成，选取重量百分比为HDPE∶LDPE∶ADD＝66∶33∶1，发泡度高达82.5％～85％，提高了绝缘层的发泡密度，从而弥补由于铝外导体电阻率增大带来衰减增加的不足，很大程度上降低了采用铝导体电阻率增加带来电缆衰减增大的影响，使得铝外导体同样适用于尺寸较大的移动通信用漏泄同轴电缆。

铝外导体采用厚度为0.05mm～0.25mm的普通铝带、或单面自粘铝带、或双面自粘铝带，其中，单面自粘铝带的结构采用铝箔、PET膜和自粘膜组成，铝箔与PET膜之间设置有一层粘接胶；双面自粘铝带的结构采用铝箔、PET、铝箔、和自粘膜组成，两层铝箔与PET膜之间均设置有一层粘接胶。其中，采用普通铝带有利于接头的安装，而自粘铝带经过预热器加热就可以牢牢地与绝缘层紧密粘结在一起，同样可以保证漏泄同轴电缆沿轴向上结构的一致性和稳定性。

另外，加工时，漏泄同轴电缆的铝外导体先进行冲孔处理，接着，冲孔铝外导体经过成型床进行V形压纹处理，再经过模孔卷曲纵包于绝缘层之外；这样，铝外导体的轴向就具有周期性的槽孔结构，使得漏泄同轴电缆传输信号过程中具有向外辐射电磁波的特性；对铝外导体上的铝箔带进行V形压纹处理，压纹周期0.5～2.0mm，压纹深度为0.2～1.0mm，提高了电缆的弯曲性能，不仅有利于电缆的包装和运输，还使得电缆也能够适用于弯曲程度较大的地方。以7/8″规格电缆为例，通过实验得到光滑铝管外导体漏泄同轴电缆的最小弯曲半径为350mm，而外导体经过压纹处理的漏泄同轴电缆最小弯曲半径为280mm。同时，宽度和厚度相同的铝带与铜带相比，单位长度铝带的重量是铜带的30.3％(铝的比重2.7g/cm³，铜带比重8.89g/cm³)，而目前铝价格约为铜价格的1/4，漏泄同轴电缆采用铝外导体后，以7/8″漏泄同轴电缆为例，1公里的7/8″漏泄同轴电缆可降低重量50公斤，不仅节省了运输费用，并且重量减轻也使得施工更加方便，最重要的是大幅度降低了外导体的成本，外导体改用铝带后，外导体成本将节约92.5％，并且电缆尺寸规格越大，外导体成本降低越明显。

因此本发明采用铝带作为外导体，其衰减指数和耦合损耗保持了较好的水平，电缆综合性能不仅没有变差，还大幅降低了电缆成本，并且可以与目前常用的各种射频器件及设备兼容，比铜外导体具有非常明显的优势，是一种极具市场前景的移动通信产品。

【附图说明】

图1为本发明铝外导体漏泄同轴电缆截面示意图；

图2为本发明V形压纹铝外导体垂直槽孔漏泄同轴电缆的示意图；

图3为本发明V形压纹铝外导体水平槽孔漏泄同轴电缆的示意图；

图4为本发明V形压纹铝外导体V形槽孔漏泄同轴电缆的示意图；

图5为本发明V形压纹铝外导体八字槽孔漏泄同轴电缆的示意图；

图6为本发明铝外导体压纹处理过程示意图；

图7为本发明V形压纹铝外导体漏泄同轴电缆的衰减指标图；

图8为本发明V形压纹铝外导体漏泄同轴电缆的在800MHz频率的耦合损耗及耦合损耗的统计值图；

图9为本发明V形压纹铝外导体漏泄同轴电缆的在900MHz频率的耦合损耗及耦合损耗的统计值图。

【具体实施方式】

如图2至图5所示，分别为具有垂直槽孔、水平槽孔、V形槽孔、八字槽孔的V形压纹铝外导体的漏泄同轴电缆，具体实施过程中，以垂直槽孔为例，结合图1，选用国标为7/8″漏泄同轴电缆，该电缆由内到外依次由Φ8.9mm光滑的内导体1、厚度为6.70mm的物理发泡聚乙烯绝缘层2、厚度为0.05mm的单面自粘铝带外导体3和护套4构成多层结构；所述包覆于绝缘层2之外的铝带外导体3上成型有V形压纹5。

加工过程中，漏泄同轴电缆的绝缘层2通过CO₂物理发泡制备，采用66％重量比高密度聚乙烯、33％重量比低密度聚乙烯和1％重量比成核剂均匀混合后，在多级挤塑机中加热熔融，将高纯度CO₂气体加热后，通过注射器以400MPa的压强注入熔融绝缘体中充分混合，并在螺杆的推动下，混有CO₂气体的绝缘体从模口挤出，包覆于已包覆有绝缘薄层的内导体1上，形成发泡绝缘层2，通过实际测量该CO₂物理发泡绝缘层2的发泡度高达84％。

在铝带外导体3紧密包覆于绝缘层2之前，首先对铝带外导体3上单面自粘铝带的铝箔进行冲垂直槽孔处理，具体采用冲床和特制模具对铝外导体进行编程冲孔，使铝外导体3上槽孔具有周期性槽孔结构，具有向外辐射电磁波的特性，槽孔之间具有特定的间距P，其槽孔周期符合以下公式：

$\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-0.8}<P<\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-1},$

其中λ₀为电缆的中心工作波长，由

确定，c为光速，f₀为漏泄电缆设计的中心工作频率；ε_r为聚乙烯绝缘层的相对介电常数。

参见图6，冲孔的铝外导体3通过成型床进行V形压纹处理，保证铝外导体的V形压纹周期为0.5～2.0mm，压纹深度为0.2～1.0mm，再经过模孔卷曲纵包于绝缘层之外，然后单面自粘铝带外导体3经过高频加热器6加热，自粘膜就可熔化并使铝外导体3与绝缘层2紧密粘结；最后聚乙烯或者阻燃聚烯烃的护套4包覆于铝外导体3之外，就可成型漏泄同轴电缆。

下面对采用上述工艺制成压纹铝带7/8″漏泄同轴电缆作为实施例；与比较例一和比较例二进行比较，得如下列表1所示的实际测量结果。

比较例1：选取与实施例相同规格的内导体、CO₂发泡绝缘层和冲孔铝外导体，其不同之处为单面自粘铝带外导体不进行压纹处理，只是光滑的铝带，直接经过模孔卷曲纵包于绝缘层之外，再经过高频加热器加热。

比较例2：选取与实施例相同规格的内导体，外导体采用冲孔周期和形状与压纹铝外导体相同的铜带，同样经过压纹处理后纵包于绝缘层之外，绝缘层采用现有技术N₂物理发泡，相同绝缘料，实际测量的N₂物理发泡绝缘层发泡度为77％。

表1为不同外导体的7/8″漏泄同轴电缆的传输衰减、耦合损耗指标

从上表可知，实施例中7/8″单面自粘压纹铝带外导体漏泄同轴电缆，在900MHz的衰减为5.25dB/100m，最小单次弯曲半径为280mm；比较例1中7/8″单面自粘光滑铝带外导体漏泄同轴电缆，在900MHz的衰减为5.30dB/100m，最小单次弯曲半径为350mm；比较例2中7/8″压纹铜带外导体漏泄同轴电缆，在900MHz的衰减为5.11dB/100m，最小单次弯曲半径为280mm。图7至图9为V形压纹铝外导体漏泄同轴电缆的衰减及耦合损耗图。通过以上数据可知，采用CO₂物理发泡绝缘层、V形压纹铝外导体漏泄同轴电缆的综合性能，基本与采用现有技术N₂物理发泡绝缘层、铜外导体漏泄同轴电缆基本相同，但具有较低的传输衰减和耦合损耗以及优秀的弯曲性能，V形压纹对电缆的弯曲性能起到明显的改善。

以上描述仅用于说明而并非限制本发明的技术范围。本发明可以按铜外导体一样，制成不同规格(7/8″，1-1/4″，1-5/8″)的移动通信用漏泄同轴电缆，总之，根据上述实例的提示而做显而易见的变动，以及，其它凡是不脱离本发明专利实质的改动，均应包括在权利要求所述的范围之内。

Claims (9)

1.一种铝外导体漏泄同轴电缆，由内到外依次由内导体(1)、绝缘层(2)、铝带外导体(3)和护套(4)构成多层结构；其特征在于，

所述绝缘层(2)包覆于所述内导体(1)之外，所述铝带外导体(3)紧密包覆于所述绝缘层(2)之外，在铝带外导体(3)之外包裹有护套(4)；

所述包覆于绝缘层(2)之外的铝带外导体(3)上成型有V形压纹(5)。

2.根据权利要求1所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述铝带外导体(3)外侧轴向还设有单一一组便于铝带外导体(3)向外辐射电磁波的周期性槽孔。

3.根据权利要求2所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述铝带外导体(3)上周期性槽孔的槽孔周期间距P满足以下公式：

$\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-0.8}<P<\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_0}{\sqrt{{\mathrm{\&epsiv;}}_r}-1},$

其中λ₀为漏泄电缆的中心工作波长，由

确定，c为光速，f₀为漏泄电缆设计的中心工作频率；ε_r为绝缘层的相对介电常数。

4.根据权利要求3所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述周期性槽孔的每个周期槽孔为相对于电缆轴向设置的垂直长方槽、或水平长方槽、或V形槽、或八字槽。

5.根据权利要求4所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述绝缘层(2)采用CO₂气体物理发泡绝缘层。

6.根据权利要求4所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述铝带外导体(3)采用厚度为0.05mm～0.20mm的普通铝带、或单面自粘铝带、或双面自粘铝带。

7.根据权利要求1所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述绝缘层(2)采用CO₂气体物理发泡绝缘层。

8.根据权利要求1所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述铝带外导体(3)采用厚度为0.05mm～0.20mm的普通铝带、或单面自粘铝带、或双面自粘铝带。

9.根据权利要求6或8所述的一种铝外导体漏泄同轴电缆，其特征在于：所述V形压纹(5)的压纹周期为0.5～2.0mm，压纹深度为0.2～1.0mm。

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