CN105225763A - 一种宇航用百兆网线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宇航用百兆网线及其制备方法，所述百兆网线包括内导体，所述内导体外包覆有绝缘层形成芯线，所述芯线的数目为四根，所述四根芯线两两配对平行放置，每对芯线外包覆有绕包层及第一绕包屏蔽层，两对芯线外整体包覆第二绕包屏蔽层、编织屏蔽层和护套。本发明的绕包层起到使电缆结构紧密圆整和调节阻抗的作用，绕包屏蔽层起到防止线对间电磁干扰的作用，编织屏蔽层作为外导体具有防止外界信号干扰的效果，从而能够解决通信对称电缆在航天器件使用过程中电磁波干扰严重，不耐辐射等难题，具有高传输能力、抗干扰、耐辐射的特点。

Description

一种宇航用百兆网线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种网线及其制备方法，尤其涉及一种宇航用百兆网线及其制备方法，具有传输高速、远传、低功耗、抗干扰、耐辐照、耐高低温、质量轻等特点，非常适合应用于航天器和空间站上互联各种仪器仪表、处理器、存储器及遥控装置等数据处理单元。

背景技术

近几年，我国的载人航天和探月工程都取得了举世瞩目的成就，中国的航天科技发展进入了一个新的时期。随着中国航天事业的飞速发展，对于航天用装备器件的需求越来越多，对其可靠性的要求也越来越苛刻。在航天线缆方面，要求电线电缆具有一定电气性能的情况下能够具备传输速度快、重量轻、耐高低温，耐辐射，耐老化等性能。

由于一般的通信对称电缆导体采用的是螺旋绞线方式，在加工和使用过程中会出现两线之间物理长度不一致，进而导致信号长度不一致，极易出现串音和干扰现象。为了达到高速传输的目的，线缆需要多根导线进行传输信号，信号对之间屏蔽性不好，也会对信号传输产生干扰。同时，线缆的使用环境在外太空，其长期处于真空和宇宙射线的辐射下，宇宙空间中的氧原子流会加速线缆的老化，宇宙射线能够使线缆中的材料，特别是高分子材料产生裂断和自由基，这些都会影响线缆的使用寿命。上述问题的出现严重制约了其在航天领域的应用。因此，对网线进行合理的结构设计和合适的材料选择是十分必要的。迄今为止，国内对此问题的研究还处于起步阶段，国外Axon公司采用两层屏蔽设计和聚四氟乙烯进行填充，虽然实现了高速传输和防干扰的目的，但所得的线缆过重，并且芯线在对绞过程中容易出现物理长度不一致，产生延时差导致信号畸变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种宇航用百兆网线及其制备方法，能够解决通信对称电缆在航天器件使用过程中信号干扰严重，不耐辐射等难题，具有高传输能力、抗干扰、耐辐射的特点。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种宇航用百兆网线，包括内导体，所述内导体外包覆有绝缘层形成芯线，所述芯线的数目为四根，所述四根芯线两两配对平行放置，每对芯线外包覆有绕包层及第一绕包屏蔽层，两对芯线外整体包覆第二绕包屏蔽层、编织屏蔽层和护套。

上述的宇航用百兆网线，其中，所述内导体为镀银铜绞线，所述编织屏蔽层由镀银圆铜线编织而成。

上述的宇航用百兆网线，其中，所述绝缘层为可熔性聚四氟乙烯。

上述的宇航用百兆网线，其中，所述绕包层、第一绕包屏蔽层及第二绕包屏蔽层的材料均为聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带。

上述的宇航用百兆网线，其中，所述护套为乙烯─四氟乙烯共聚物。

本发明为解决上述技术问题还提供一种上述宇航用百兆网线的制备方法，包括如下步骤：a)首先采用镀银铜绞线作为内导体，将镀银铜绞线在绞线机上进行多芯同心绞合；b)将绞合后的镀银铜绞线通过高温挤塑机挤出后，在镀银铜绞线外包覆可熔性聚四氟乙烯形成芯线；c)将四根芯线两两配对平行放置，在笼绞机进线口设置防止芯线翻转的定位定形模具，先对每对芯线进行绕包，接着再对每对芯线进行屏蔽层绕包，最后将两对芯线平行放置并进行整体屏蔽层绕包；d)成缆完成后通过高速编织机进行编织形成编织屏蔽层；e)编织后的电缆通过高温挤塑机，将乙烯四氟乙烯共聚物通过加料斗加入高温挤塑机中进行熔融挤出在编织屏蔽层外形成护套，得到宇航用百兆电缆。

上述的宇航用百兆网线的制备方法，其中，所述步骤c)中防止芯线翻转部件由沿横向和纵向十字交叉设置的双从动轴承构成。

上述的宇航用百兆网线的制备方法，其中，所述步骤c)中的绕包材料为聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的宇航用百兆网线及其制备方法，采用四根芯线两两配对平行放置，可使每路信号同步传输，降低时延差，保证信号的传输一致性。每对芯线连同绕包外包覆有单对绕包屏蔽层，外加一层整体绕包屏蔽层和编织屏蔽层，绕包层起到使电缆结构紧密圆整，调节阻抗的作用，线对间相互屏蔽及整体屏蔽可防止信号对或外界产生电磁干扰的作用，编织屏蔽层作为外导体具有防止信号干扰和电磁屏蔽的效果，从而能够解决通信对称电缆在航天器件使用过程中干扰严重，信号失真，畸变。护套采用乙烯-四氟乙烯共聚物材料，可提高其空间耐辐照性能，因此本发明具有高传输能力、抗干扰、耐辐射的特点。

附图说明

图1为本发明宇航用百兆网线截面结构示意图。

图中：

1内导体2绝缘层3绕包层

4第一绕包屏蔽层5第二绕包屏蔽层6编织屏蔽层

7护套

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1为本发明宇航用百兆网线截面结构示意图。

请参见图1，本发明提供的宇航用百兆网线，包括内导体1，所述内导体1外包覆有绝缘层2，其中，所述内导体1的数目为十九根，内导体1外包覆有绝缘层2形成芯线，四根芯线两两配对平行放置，每对芯线外包覆有绕包层3及第一绕包屏蔽层4，两对芯线外整体包覆第二绕包屏蔽层5、编织屏蔽层6和护套7。

本发明提供的宇航用百兆网线，所述内导体1优选为镀银铜绞线，所述编织屏蔽层6由镀银圆铜线编织而成，形成百兆网线的外导体。所述绝缘层2为可熔性聚四氟乙烯层。所述绕包层3、第一绕包屏蔽层4和第二绕包屏蔽层5的材料均为聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带。所述护套7为乙烯─四氟乙烯共聚物层。

本发明提供的宇航用百兆网线，实现宇航用百兆网线高传输能力、抗干扰、耐辐射等性能的机理如下：一、结构方面，由于对称电缆传输高速数据是使用差分传输方式，由差分信号的传输原理可以得出，两路信号的同步性决定数据传输有效性。在本发明中，每路信号通过两根芯线传输，其从始端至终端的时间取决于芯线的电气长度，电缆的对称性越高，电缆两绝缘线芯的物理长度的一致度越好，因此两芯线的传输同步性就越好，串音及延时差就越小，可以减小差分信号的歪斜和畸变。因此，本发明采用芯-芯，对-对平行放置，保证两路信号同步传输，减小了时延差。二、模具设计方面，采用独特全方位固定式进线口，该口由横向和纵向双从动轴承构成，进口处专门设计定位定形模具以确保每根芯线的位置尽可能保持稳定不移动，同时采用可调张力放线装置精密张力控制器以确保每根芯线张力均匀保持一致。三、材料方面，采用可熔性聚四氟乙烯能够经过挤出机中挤出，作为绝缘层使用加工工艺简单，且具有优良的耐辐射、耐蠕变性能；聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带作绕包层能够兼具绝缘和屏蔽的效果；乙烯-四氟乙烯共聚物长期使用温度-60～180℃，有卓越的耐辐照性，由于宇航百兆网线需要在真空环境下长期使用，需要护套材料有一定的稳定性和耐辐射、防老化能力，因此护套材料选用乙烯-四氟乙烯共聚物。

本发明还提供一种宇航用百兆网线的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

a)首先采用镀银铜绞线作为内导体，将镀银铜绞线在绞线机上进行多芯同心绞合；

b)将绞合后的镀银铜绞线通过高温挤塑机挤出后，在镀银铜绞线外包覆可熔性聚四氟乙烯形成芯线；

c)将四根芯线两两配对平行放置，在笼绞机进线口设置防止芯线翻转部件和定位定形模具，先将每对芯线进行外绕包，接着在每对芯线外包覆单对绕包屏蔽层，再将两对芯线平行放置并包覆整体绕包屏蔽层；

d)将绕包后四根芯线通过高速编织机进行编织形成编织屏蔽层；

e)编织后的电缆通过高温挤塑机，将乙烯四氟乙烯共聚物通过加料斗加入高温挤塑机中进行熔融挤出在编织屏蔽层外形成护套，得到宇航用百兆电缆。各项性能指标如下：

本发明还提供一种宇航用百兆网线的制备方法，具体优点如下：1、信号同步传输：网线芯线平行，防止了串音和延时差的发生。2、抗干扰：放置网线信号对间采用聚酰亚胺铝塑复合带屏蔽，可降低信号对间的电磁干扰，网线整体采用复合带和镀银铜丝编织组合屏蔽，提高屏蔽效果。3、耐辐照：可承受电子辐照能力不小于200kRad，满足宇航空间使用要求；4、低衰减：在100MHz时衰减小于19.5dB/100m，保证了信号数据传输的完整性。5、重量轻：网线重量不大于70g/m，实测值为68.2g/m；6、环境适应性：在常压和真空环境下均能承受极限高低温的温度交变并保持其优异的机械性能和电性能。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种宇航用百兆网线，包括内导体，所述内导体外包覆有绝缘层形成芯线，其特征在于，所述芯线的数目为四根，所述四根芯线两两配对平行放置，每对芯线外包覆有绕包层及第一绕包屏蔽层，两对芯线外整体包覆第二绕包屏蔽层、编织屏蔽层和护套。

2.如权利要求1所述的宇航用百兆网线，其特征在于，所述内导体为镀银铜绞线，所述编织屏蔽层由镀银圆铜线编织而成。

3.如权利要求1所述的宇航用百兆网线，其特征在于，所述绝缘层为可熔性聚四氟乙烯。

4.如权利要求1所述的宇航用百兆网线，其特征在于，所述绕包层、第一绕包屏蔽层及第二绕包屏蔽层的材料均为聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带。

5.如权利要求1所述的宇航用百兆网线，其特征在于，所述护套为乙烯─四氟乙烯共聚物。

6.一种如权利要求1所述的宇航用百兆网线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a）首先采用镀银铜绞线作为内导体，将镀银铜绞线在绞线机上进行多芯同心绞合；

b）将绞合后的镀银铜绞线通过高温挤塑机挤出后，在镀银铜绞线外包覆可熔性聚四氟乙烯形成芯线；

c）将四根芯线两两配对平行放置，在笼绞机进线口设置防止芯线翻转的定位定形模具，先对每对芯线进行绕包，接着再对每对芯线进行屏蔽层绕包，最后将两对芯线平行放置并进行整体屏蔽层绕包；

d）成缆完成后通过高速编织机进行编织形成编织屏蔽层；

e）编织后的电缆通过高温挤塑机，将乙烯四氟乙烯共聚物通过加料斗加入高温挤塑机中进行熔融挤出在编织屏蔽层外形成护套，得到宇航用百兆电缆。

7.如权利要求6所述的宇航用百兆网线的制备方法，其特征在于，所述步骤c）中防止芯线翻转部件由沿横向和纵向十字交叉设置的双从动轴承构成。

8.如权利要求6所述的宇航用百兆网线的制备方法，其特征在于，所述步骤c）中的绕包材料为聚四氟乙烯带和聚酰亚胺铝塑复合带。