CN103337281B - 一种高传输速率氟塑料同轴电缆 - Google Patents

Abstract

为解决现有的同轴电缆采用镀银铜导体，绝缘层采用聚四氟乙烯材料，使得绝缘层不能连续挤出、只能采用预制推挤烧结工艺成型，导致出现成本高，绝缘层相位一致性差的问题，本发明提供了一种高传输速率氟塑料同轴电缆。从内向外依次包括裸铜芯、绝缘层、屏蔽层；所述绝缘层采用FEP、PFA、或ETFE中的一种通过连续挤出工艺成型在裸铜芯外表面，所述绝缘层内设有若干沿同轴电缆轴向延伸的降介孔；所述屏蔽层为金属编织层经整体浸锡形成。本发明同轴电缆的成本相对较低。由于其绝缘层可以采用连续挤出工艺成型，因此能实现长时间大长度的连续生产，保证了绝缘层的相位稳定，相位一致性好。

Description

一种高传输速率氟塑料同轴电缆

技术领域

本发明涉及同轴电缆领域，尤其指氟塑料同轴电缆领域。

背景技术

氟塑料同轴电缆指绝缘层采用氟塑料的同轴电缆，所述氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物，它们有聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟（乙烯丙烯）共聚物（FEP）、聚全氟烷氧基树脂（PFA）、聚三氟氯乙烯（PCTFF）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）和聚氟乙烯（PVF）等。

目前已经产品化的氟塑料同轴电缆结构从内向外依次包括导电的内导体、绝缘层、屏蔽层、及外护套；作为一种改进，目前已经有进一步改进的同轴电缆，其在绝缘层内设置了多个圆形或椭圆形的空隙，在其编织层表面浸有一层锡。此种结构的同轴电缆，其绝缘层的介电常数较低，由于屏蔽层经过了整体浸锡覆盖，因此能很好的防止氧化，并可进一步防止信号泄露，但浸锡时，熔融的锡液温度达到232-280℃，若绝缘层的长期耐热温度低，将使得绝缘层软化、变形，对电缆指标造成损害。

所以目前，实际上真正能生产的屏蔽层外镀锡的产品，其绝缘层只能采用聚四氟乙烯PTFE，聚四氟乙烯是由四氟乙烯自由基聚合而制得的一种全氟聚合物，它具有-CF2=CF2-重复单元线性分子结构，是结晶性聚合物，熔点大约为327℃，其长期耐热温度约为288℃，是一种高温氟塑料。密度为2．13-2．19g/CC（克/立方厘米）。PTFE具有优异的耐化学品性，其介电常数为2.1，损耗因数低，在很宽的温度和频率范围内是稳定的。PTFE具有非常高的熔体粘度，这妨碍了惯用的熔融挤塑或模塑技术的采用，难以实现连续挤出，只能采用粉末材料，先压缩再推挤高温烧结。在内导体外挤出形成聚四氟乙烯绝缘层的工艺过程如下，将聚四氟乙烯细粉与加工辅料混合（如石脑油、航空煤油等）形成糊状，将混合好的料用容器装好，放入熟化室中将其熟化，将熟化后的料压入压料筒，设定一定的压力将PTFE逐步压料成型，然后将多节成型的坯料压入推挤筒中，采用推挤烧结工艺形成绝缘层。以3mm左右直径的绝缘层为例，此种方式只能生产约200m-2km的同轴电缆，且由于是将多段的柱状坯料装入推挤筒的方式，在各段坯料之间，将形成与坯料内部相异的状态，导致使用该段材料制造出来的同轴电缆上，存在部分长度的绝缘层（约几米长）相位一致性差的问题。且采用预制推挤烧结工艺，必须使用专用设备和工艺及材料（PTFE），提高了其产品成本。

同时，因为预制推挤烧结工艺的高温烧结的温度高，时间长，铜芯极易氧化。因此采用上述方式的内导体，只能采用铜芯表面镀银的方式，这也极大的提高了成本。

发明内容

为解决现有的同轴电缆采用镀银铜导体，绝缘层采用聚四氟乙烯材料，使得绝缘层不能连续挤出、只能采用预制推挤烧结工艺成型，导致其生产成本极高，绝缘层相位一致性差的问题，本发明提供了一种高传输速率氟塑料同轴电缆。

一种高传输速率氟塑料同轴电缆，从内向外依次包括裸铜芯、绝缘层、屏蔽层；

所述绝缘层采用FEP、PFA、或ETFE中的一种通过连续挤出工艺成型在裸铜芯外表面，所述绝缘层内设有若干沿同轴电缆轴向延伸的降介孔；所述屏蔽层为金属编织层经整体浸锡形成。

由于本发明实施例采用了裸铜芯作为导体，其成本相对较低。由于其绝缘层可以采用连续挤出工艺成型，因此能实现长时间大长度的连续生产，保证了绝缘层的相位一致性。且由于绝缘层内设有降介孔，因此大幅度降低了绝缘层的相对介电常数，降低了电缆的插入损耗，提升了射频信号的传输速率和可靠性。

优选地，所述屏蔽层外还设有护套层。

优选地，所述绝缘层包括内套管、外套管及位于内套管、外套管之间的连筋，所述内套管、外套管及连筋之间形成所述降介孔，所述降介孔的截面轮廓为扇形。

优选地，所述降介孔的截面轮廓为圆形或椭圆形。

优选地，所述降介孔的截面轮廓包括外弧段、内弧段、及位于外弧段、内弧段之间的径向段；所述内弧段为向内导体方向凹陷的弧形。

优选地，所述外弧段至绝缘层外部轮廓线的厚度为0.10-0.40mm，所述内弧段至绝缘层内部轮廓线的最小厚度为0.11-0.50mm，相邻的所述降介孔之间的距离为0.10-0.50mm。

优选地，所述绝缘层的空隙率为50%-80%。

优选地，所述绝缘层的介电常数为1.25-1.6。

附图说明

图1本发明实施例提供的一种高传输速率氟塑料同轴电缆截面示意图；

图2本发明实施例提供的第二种高传输速率氟塑料同轴电缆截面示意图；

图3本发明实施例提供的第三种高传输速率氟塑料同轴电缆截面示意图；

图4是图3中降介孔轮廓截面示意图；

图5是图3中绝缘层截面示意图。

其中，1、裸铜芯；2、绝缘层；3、屏蔽层；4、护套层；21、降介孔；22、内套管；23、外套管；24、连筋；25、内部轮廓线；26、外部轮廓线；210、外弧段；211、径向段；212、内弧段。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

事实上，目前提供的氟塑料同轴电缆均是采用高温氟塑料同轴电缆，即其绝缘层采用的是聚四氟乙烯，该种同轴电缆的绝缘层在成型时，只能采用预制推挤烧结工艺，此种方式不能连续生产，且会出现生产出的绝缘层存在部分长度内相位一致性差的问题。而目前没有厂家可以做到在采用低温氟塑料成型绝缘层的同时，在屏蔽层外镀锡的产品，因为背景技术中已经提到，浸锡时的温度较高，若低温氟塑料支撑的绝缘层长时间置于锡液中，将使得绝缘层被软化，对绝缘层造成损坏。

实施例1

为此，发明人思考如何才能生产出低温氟塑料同轴电缆，在经克服若干技术难题之后，发明了高传输速率氟塑料同轴电缆，下面以50-3规格的半柔同轴电缆为例，如图1所示，以降介孔采用圆形或椭圆形的结构为例，本例提供的高传输速率氟塑料同轴电缆从内向外依次包括裸铜芯1、绝缘层2、屏蔽层3；起到屏蔽外界信号，防止自身信号泄露、及外界信号干扰的作用。

所述绝缘层2采用FEP、PFA、或ETFE中的一种通过连续挤出工艺成型在裸铜芯1外表面，所述绝缘层2内设有若干沿同轴电缆轴向延伸的降介孔21；所述屏蔽层为金属编织层经整体浸锡形成。

根据设计产品的需要，当然，也可以在屏蔽层3外设置一护套层。护套层将进一步防止短路及保护电缆。

裸铜芯的直径可以为1.10-1.15mm。

所述绝缘层中降介孔的个数，按不同规格，可以为5-15个，优选7～9个。定义降介孔21的体积占整个绝缘层2体积的比例为空隙率，所述绝缘层2的空隙率为50%-80%，优选为60-70%。由于采用上述优选的降介孔21的个数及绝缘层2空隙率，其绝缘层2的介电常数可以做到1.25-1.6，极大程度地降低了绝缘层2的介电常数。

所述屏蔽层一般包括金属编织层和浸锡层，金属编织层一般由80-144根铜线分成16锭或24锭，在编织机上编织形成，该铜线也可以是镀锡铜线；在完成编织层后，将其浸泡在锡液中一定时间，即使得金属编织层成为一整体结构。该金属编织层厚度为0.2-0.3mm，浸锡的厚度一般为0.01-0.05mm。

下面对3种低温氟塑料进行说明，需要说明的是，本发明的目的并不是发明上述材料，而只是将这3种材料应用在同轴电缆中的绝缘层2中，因此只做简单描述。聚全氟乙丙烯（FEP）是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。FEP结晶熔化点为275℃，长期耐热温度为204℃，密度为2.15g/CC（克/立方厘米），它是一种软性塑料，它是化学惰性的，在很宽的温度和频率范围内具有较低的介电常数（2.1）。该材料不引燃，可阻止火焰的扩散，它具有优良的耐候性。

全氟烷氧基树脂（PFA）是聚四氟乙烯改性的比较新的可熔融加工的氟塑料。PFA的熔点大约为310℃，其长期耐热温度为260摄氏度，密度为2.13-2.16g/cc（克/立方厘米）。其介电常数为2.1。

乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）是乙烯和四氟乙烯1:1交替共聚物。ETFE熔点为270℃，长期耐热温度为150-182℃，密度为1.70g/CC。其介电常数为2.6。

上述3种氟塑料均可用于连续挤出成型，因此，能实现连续生产。

护套层的材质同样可以为各类氟树脂或者PE、PP、PVC（聚氯乙烯）、LSZH（低烟无卤阻燃线缆料）等。其厚度等尺寸也为本领域技术人员所公知，不再赘述。

经过对上述3种低温氟塑料的介绍，我们可知，其熔点和长期耐热温度相比聚四氟乙烯低得多。为能在浸锡的过程中不会使得绝缘层软化变形，下面对同轴电缆的具体工艺进行详细描述。

以具有护套层的同轴电缆为例，下面描述其制作过程。

首先预备好裸铜芯，将裸铜芯引入挤出机机头中，然后将FEP、PFA、或ETFE中的一种送入挤出机中，根据需要，按规格大小，设计模芯，将模芯设计成与降介孔对应的5-15等份，生产过程中用空气往模芯释放孔内充气，从而使塑料从模腔内挤出时立即冷却，而作为中心导体的裸铜芯接触高温塑料的时间很短，保证裸铜芯不会在高温下被氧化，如此即通过挤出机在裸铜芯外连续挤出成型所述绝缘层。将在裸铜芯外包覆绝缘层的半成品称为绝缘芯线。

然后将绝缘芯线引入编织机中，编织机将16锭或24锭（每锭铜线的根数根据密度需要进行设计）的并丝进行编织，形成所述的金属编织层，将经过该编织机的半成品称为编织芯线。

然后将所述编织芯线导入一助焊剂槽（其内装有助焊剂）后再导入锡槽中，该锡槽内容纳有熔融的温度高达232℃至280℃的锡液，编织芯线快速通过该锡槽，如此，即对编织层进行了浸锡处理，使编织层成为一个整体。

如客户有需求，需要加上护套的，则将其通过一挤出机，在所述屏蔽层外形成一护套层，如此即获得本例所说的高传输速率氟塑料同轴电缆。

实施例2

如图2所示，本例提供的同轴电缆，其结构大部分与实施例1相同，只是对绝缘层2的结构做了改变，所述绝缘层2包括内套管22、外套管23及位于内套管22、外套管23之间的连筋24，所述内套管22、外套管23及连筋24之间形成所述降介孔21，所述降介孔21的截面轮廓为扇形。采用本实施例提供的绝缘层2，其孔隙率较高。

实施例3

如图3所示，本例提供的同轴电缆，其结构大部分与实施例1相同，只是对绝缘层2的结构做了改变，如图4所示，所述绝缘层2中的降介孔21的截面轮廓包括外弧段210、内弧段212、及位于外弧段210、内弧段212之间的径向段211；所述内弧段212为向内导体1方向凹陷的弧形。

如图5所示，以50-3规格的半柔同轴电缆为例，绝缘层2的外径D1为2.98-3.00mm；优选地，所述外弧段210至绝缘层外部轮廓线22的厚度H1为0.10-0.20mm，本例优选0.15mm；所述内弧段212至绝缘层内部轮廓线23的最小厚度H2为0.10-0.20mm，本例优选0.15mm；相邻的所述降介孔之间的厚度L1为0.10-0.25mm，本例优选0.20mm。本例中内弧段的半径为0.35-0.45mm，本例取0.37mm作为具体实施参数。外弧段的弧长0.70-0.85mm。

如果考虑更多规格，所述外弧段至绝缘层外部轮廓线的厚度可以为0.10-0.40mm，所述内弧段至绝缘层内部轮廓线的最小厚度可以为0.11-0.50mm，相邻的所述降介孔之间的厚度可以为0.10-0.50mm。

本例只是举了50Ω规格的同轴电缆为例，一般其绝缘层外径与内导体直径的比例按介电常数要求设计。本例并不特别对降介孔的尺寸做出限定，在领会本发明思路的情况下，具体什么规格的尺寸，并无需付出创造性劳动。

降介孔21的个数可以根据需设计的孔隙率目标及绝缘层的支撑强度来选择，优选地，所述降介孔21的个数可以根据需要设计5-15个，优选为7～9个。

优选地，定义降介孔21的体积占整个绝缘层2体积的比例为空隙率，所述绝缘层2的空隙率为50%-80%，优选60%-70%。由于采用上述优选地降介孔21的个数及绝缘层2空隙率，其绝缘层2的介电常数可以做到1.25-1.6，极大程度地降低了绝缘层2的介电常数。

采用本例提供的同轴电缆，不仅可大幅度降低绝缘层的相对介电常数，同时，降介孔内的内弧段为向内导体方向凹陷的弧形，相比实施例2所述的扇形空隙部，其支撑强度更好，能有效承受弯折、扭曲等情形的外部作用力，确保生产过程中的整体强度。

本发明实施例提供的高传输速率同轴电缆，可以满足高速传输要求更高的3G、4G及5G移动通信和军工航天等领域。

由于本发明上述实施例采用了裸铜芯作为导体，相对于镀银铜芯，其成本相对较低。由于其绝缘层可以采用连续挤出工艺成型，因此能实现长时间大长度的连续生产，一般可以连续生产10万米-100万米的芯线，保证了绝缘层相位一致性。且由于绝缘层内设有降介孔，因此大幅度降低了绝缘层的相对介电常数。而介电常数ε与传输速率存在如下关系：介电常数ε越小，其传输速率越高；反之，介电常数ε越大，其传输速率越低。如果用传输速比来表征其传输速率的大小，可以根据如下公式①计算得到。

$V_P=\frac{100}{\sqrt{\mathrm{\ϵ}}}$ ①

采用本发明实施例提供的氟塑料同轴电缆，由于进一步降低了其介电常数，降低了电缆的插入损耗，因此提升了射频信号的传输速率，其传输速率从现有传统的66%提高至88%，其传输速率提高了约三分之一。同时，也提高了其信号传输的稳定性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高传输速率氟塑料同轴电缆，其特征在于，从内向外依次包括裸铜芯、绝缘层、屏蔽层；

所述绝缘层采用FEP、PFA、或ETFE中的一种通过连续挤出工艺成型在所述裸铜芯外表面，所述绝缘层内设有若干沿同轴电缆轴向延伸的降介孔；所述屏蔽层为金属编织层经整体浸锡形成；

所述屏蔽层外设有一护套层；

所述降介孔的截面轮廓包括外弧段、内弧段、及位于外弧段、内弧段之间的径向段；所述内弧段为向内导体方向凹陷的弧形。

2.如权利要求1所述的高传输速率氟塑料同轴电缆，其特征在于，所述外弧段至绝缘层外部轮廓线的厚度为0.10-0.40mm，所述内弧段至绝缘层内部轮廓线的最小厚度为0.11-0.50mm，相邻的所述降介孔之间的厚度为0.10-0.50mm。

3.如权利要求1所述的高传输速率氟塑料同轴电缆，其特征在于，所述绝缘层的空隙率为50％-80％。

4.如权利要求1所述的高传输速率氟塑料同轴电缆，其特征在于，所述绝缘层的介电常数为1.25-1.60。

5.如权利要求1所述的高传输速率氟塑料同轴电缆，其特征在于，所述绝缘层的降介孔的个数为5-15个。