CN105474329A

CN105474329A - 传输线

Info

Publication number: CN105474329A
Application number: CN201480044300.8A
Authority: CN
Inventors: 阿部正浩; 高原知之; 中山明成
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2016-04-06
Also published as: JPWO2015145537A1; WO2015145537A1

Abstract

本发明提供一种轻量且弯曲性优异、传输损失小的传输线。作为传输线的同轴电缆(1)具备内部导体(2)、和隔着绝缘体(3)设置于内部导体(2)的外周的外部导体(4)，外部导体(4)具备内侧导体层(40)和外侧导体层(41)，所述内侧导体层(40)由第1板部件形成，所述第1板部件具有第1电阻率和第1厚度，所述第1厚度是最低使用频率的根据趋肤效应的式子求得的厚度以上；所述外侧导体层(41)在内侧导体层(40)的外侧由第2板部件形成，所述第2板部件具有比第1电阻率小的第2电阻率和比第1厚度厚的第2厚度。

Description

传输线

技术领域

本发明涉及传输电力或信号的同轴电缆、波导管等传输线。

背景技术

近年，作为传输电力或信号的传输线，提出了一种同轴电缆，是在内部导体的外周按顺序设置绝缘层、外部导体、护套而成的同轴电缆，为了降低传输损失，使内部导体和外部导体使用导电率不同的两种导电性物质(例如，参照专利文献1)。

专利文献1中记载的同轴电缆具备：内部导体，用镀覆、溅射等方法在铝中心导体的表面形成导电率大于铝中心导体的内部导体铜层而成；绝缘体，设置于内部导体的外周；外部导体，设置在绝缘体的外周且用镀覆、溅射等方法在中空圆筒状铝导体的内表面形成导电性大于中空圆筒状铝导体的外部导体铜层而成。

内部导体铜层和外部导体铜层具有根据趋肤效应的式子求得的厚度以上的厚度。由此，与内部导体铜层和外部导体铜层的厚度小于根据趋肤效应的式子求得的厚度的情况相比，可降低传输损失。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平6-267341号公报

发明内容

但是，根据以往的同轴电缆，有如下问题：由于形成于内部导体的外表面和外部导体的内表面的铜层通过镀覆或溅射形成，所以为了提高弯曲性而对内部导体和外部导体实施波形加工时，容易产生裂缝。

因此，本发明的目的在于提供一种轻量且弯曲性优异、传输损失小的传输线。

本发明出于解决上述课题的目的，提供一种传输线，具备：内侧导体层，由第1板部件管状地形成，所述第1板部件具有第1电阻率和第1厚度，所述第1厚度为最低使用频率的根据趋肤效应的式子求得的厚度以上；外侧导体层，其在上述内侧导体层的外侧由第2板部件形成，所述第2板部件具有比上述第1电阻率小的第2电阻率和比上述第1厚度厚的第2厚度。

上述内侧导体层由作为上述第1板部件的上述第1厚度为10～20μm的铜形成，上述外侧导体层由作为上述第2板部件的上述第2厚度为200～300μm的铝或铝合金形成。

另外，上述内侧导体层和上述外侧导体层可以实施波形加工。

上述内侧导体层和上述外侧导体层可以构成隔着绝缘体设置于内部导体的外周的外部导体而用作同轴电缆。另外，上述内侧导体层和上述外侧导体层可以构成中空导体而用作波导管。

上述内侧导体层将带状的上述第1板部件纵向卷绕并对上述第1板部件的对接部进行焊接，上述外侧导体层以包住上述纵向卷绕而成的上述第1板部件的方式将带状的上述第2板部件纵向卷绕并对上述第2板部件的对接部进行焊接，上述内侧导体层和上述外侧导体层可以对上述纵向卷绕而成的上述第1和第2部件实施模拉拔(ダイス引き)和波形加工而形成。

根据本发明，可提供一种轻量且弯曲性优异、传输损失小的传输线。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的同轴电缆的简要构成的主视图。

图2是表示图1所示的同轴电缆的横截面图。

图3是表示图1所示的同轴电缆的主要部分纵截面图。

图4是表示在绝缘体的外周形成外部导体的工序的一个例子的图。

图5是表示本发明的变形例1的同轴电缆的简要构成的立体图。

图6是表示本发明的第2实施方式的波导管的简要构成的横截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。应予说明，对各图中实质上具有同一功能的构成要素赋予同一符号并省略其重复的说明。

[第1实施方式]

图1是表示本发明的第1实施方式的同轴电缆的简要构成的主视图。图2是图1所示的同轴电缆的横截面图。图3是图1所示的同轴电缆的主要部分纵截面图。

该同轴电缆1具备：内部导体2、设置于内部导体2的外周的绝缘体3、设置于绝缘体3的外周的外部导体4、和设置于外部导体4的周围的作为绝缘保护层的护套5，传输例如1MHz～15GHz的电力或信号。应予说明，同轴电缆1是传输线的一个例子。

内部导体2例如是平滑的金属管，由铜(无氧铜、韧铜等)、铜合金、铝、铝合金等导电性材料形成。这些导电性材料中，从导电性和加工性的方面考虑优选铜。通过使用金属管作为内部导体2，从而与捻线相比能够抑制传输损失。

为了降低传输损失，绝缘体3优选使用介电常数和介质损耗正切小的材料。作为这样的材料，例如，可使用聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯、全氟烷氧基烷烃(PFA)等绝缘树脂，为了进一步降低介电常数和介质损耗正切，可使用发泡聚乙烯、发泡特氟隆(特氟隆为注册商标)等发泡绝缘树脂。

(外部导体的构成)

外部导体4例如是大直径部4a和小直径部4b沿电缆长边方向交替形成的环状波纹管。通过使用环状波纹管，与平滑的金属管和螺旋状波纹管相比，弯曲性提高。另外，外部导体4具备形成于内侧的内侧导体层40和形成于内侧导体层40的外侧的外侧导体层41。

内侧导体层40由电阻率较小的导电性材料，例如无氧铜、韧铜等铜构成。铜的电阻率例如为1.55Ωm(0℃)。

内侧导体层40的厚度根据趋肤效应的[数1]式求得。[数1]的厚度σ(m)是电流成为表面电流的1/e(约0.37)的深度。

[数1]

σ = \sqrt{\frac{2 ρ}{ω μ}}

这里，ρ：导体的电阻率，ω：使用最低角频率(＝2π×频率)，μ：导体的绝对磁导率

例如，作为导体铜的电阻率为ρ＝1.55×10^-8Ωm、频率为100MHz、铜的绝对磁导率为μ＝1.257×10^-6H/m时，根据[数式1]求得厚度6.3μm。通过将内侧导体层40的厚度设为根据趋肤效应的式子求得的厚度以上，从而可将衰减量抑制到较低。另外，从轻量化的观点考虑，内侧导体层40的厚度优选为20μm以下。因此，内侧导体层40的厚度优选为10～20μm。

用铜形成内侧导体层40、且用铝形成外侧导体层41时，由于铜的比重为8.96、铝的比重为2.78，所以从轻量化的观点考虑，优选内侧导体层40的厚度小于外侧导体层41的厚度。另外，将内侧导体层40的厚度设为t1、外侧导体层41的厚度设为t2时，t1/t2优选为0.75～1.0。

外侧导体层41由电阻率较大的导电性材料构成，例如，从轻量化的观点考虑，由铝、铝合金等导电性材料构成。从功率容量的观点考虑，外侧导体层41的厚度优选为200～300μm。

护套5由例如聚乙烯、阻燃聚乙烯、氯乙烯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯聚合物、氟系树脂、有机硅系树脂等形成。

(同轴电缆1的制造工序)

接下来，参照图4对同轴电缆1的制造工序的一个例子进行说明。图4是表示在绝缘体3的外周形成外部导体4的工序的一个例子的图。

首先，准备内部导体2。接下来，向发泡成核剂与聚乙烯的混合物中注入二氧化碳并进行混炼，将该混炼物从挤出头向内部导体2的外周供给，形成由发泡聚乙烯构成的绝缘体3。

接下来，以包住绝缘体3的方式纵向卷绕作为厚度10～20μm的第1板材的铜带400，利用焊接机对铜带400的对接部401进行焊接来形成内侧导体层40。

接下来，以包住内侧导体层40的方式纵向卷绕作为厚度200～300μm的第2板材的铝带410，利用焊接机对铝带410的对接部411进行焊接来形成外侧导体层41。

接下来，将在内侧导体层40的外周形成外侧导体层41而成的部件通过拉丝模50的开口部50a来进行模拉拔，从而将外侧导体层41压缩至所希望的外径。

接下来，在由内侧导体层40和外侧导体层41构成的外部导体4的外周边旋转边压接加工环(アニューラルリング)51来实施环状波形加工，形成环状波纹管作为外部导体4。接下来，利用公知·惯用的方法在外部导体4的外周形成护套5。

(第1实施方式的作用、效果)

根据本实施方式，起到以下的作用、效果。

(1)将外部导体4形成2层结构，将内侧导体层40由薄铜管形成，并用比铜管厚的铝管形成外侧导体层41，所以与全部用铜管形成的情况相比，可实现轻量化。

(2)由于将内侧导体层40的厚度设为根据趋肤效应的式子求得的厚度以上，所以与内侧导体层的厚度小于根据趋肤效应的式子求得的厚度情况相比，可降低传输损失。

(3)外部导体4使用环状波纹管，所以与平滑的铜管、螺旋状波纹管相比，弯曲性增高。

[变形例1]

图5是本发明的变形例1的同轴电缆的立体图。在上述实施方式中，对使用发泡绝缘树脂作为绝缘体3的情况进行说明，但变形例1是使用由螺旋状的树脂构成的支撑部件6和其周围的空气层作为绝缘体。支撑部件6从内部导体两侧支撑外部导体4。根据该变形例1，起到第1实施方式的(1)～(3)的效果，且与使用发泡绝缘树脂作为绝缘体3的情况相比，可将电缆外径大型化至直径50mm以上。

[变形例2]

本发明的变形例2的同轴电缆是在变形例1的构成中在外部导体形成用于辐射电磁波的插槽，与外部导体平行地设置吊线，用护套一并覆盖外部导体和吊线的漏泄同轴电缆。该变形例2将在电缆中传输的信号的一部分作为电波从插槽向外部辐射而使其泄漏，由此能够进行移动体与固定台的通信。利用该变形例2也起到与第1实施方式同样的效果。应予说明，可以不设置吊线。

[第2实施方式]

图6是表示本发明的第2实施方式的波导管的简要构成的横截面图。该图所示的波导管10在第1实施方式中省略内部导体2和绝缘体3。波导管10具备具有截面椭圆形状的中空导体14和设置于中空导体14的外周的护套5。应予说明，波导管10是传输线的一个例子。

中空导体14具备内侧导体层40和形成于内侧导体层40的外侧的外侧导体层41。应予说明，中空导体14可以为截面椭圆形状、大致矩形、正圆等。

该波导管10例如可如下制造。首先，将厚度10～20μm的作为第1板材的铜带纵向卷绕，利用焊接机对铜带的对接部进行焊接来形成内侧导体层40。接下来，以包住内侧导体层40的方式将厚度200～300μm的铝带纵向卷绕，利用焊接机对铝带的对接部进行焊接来形成外侧导体层41。接下来，在形成于内侧导体层40的外侧的外侧导体层41的外周边使螺旋环旋转边压接来实施螺旋状波形加工，形成螺旋状波纹管作为中空导体14。接下来，将实施了螺旋状波形加工的中空导体14用一对金属模从上下方向按压成型为截面椭圆形状。接下来，利用公知·惯用的方法在中空导体14的外周形成护套5。

根据第2实施方式，由于不具有内部导体，因此与第1实施方式相比，可抑制传输损失，并且弯曲性提高。

[变形例3]

本发明的变形例3是在图6的波导管中在导体14形成用于辐射电磁波的插槽、用护套5覆盖中空导体14的外周的漏泄波导管。该变形例3将在波导管中传输的信号的一部分作为电波从插槽向外部辐射使其泄漏，由此，可进行移动体与固定台之间的通信。利用该变形例3也起到与第2实施方式同样的效果。

[其他变形例]

应予说明，本发明的实施方式并不限定于上述实施方式，可以是各种实施方式。外部导体4和中空导体14可以为平滑的金属管、螺旋状波纹管。通过这些可得到与第1实施方式的(1)、(2)同样的效果。

另外，内部导体2可以为环状或螺旋状的波纹管。根据该构成，与平滑的金属管相比，弯曲性提高。

另外，可以将内部导体2形成为如下2层结构：电阻率较大的铝等内侧导体层，和在该内侧导体层的外周电阻率较小且比内侧导体层更薄的铜等外侧导体层。

产业上的可利用性

本发明适用于传输高频(例如，1MHz～15GHz)的电力或信号的同轴电缆、波导管或者在移动体与固定台之间、移动体之间的通信等中使用的漏泄同轴电缆、漏泄波导管等传输线。

符号说明

1…同轴电缆，2…内部导体，3…绝缘体，4…外部导体，4a…大直径部，4b…小直径部，5…护套，6…支撑部件，10…波导管，14…中空导体，40…内侧导体层，41…外侧导体层，50…模具，50a…开口部，51…环形环，400…铜带，401…对接部，410…铝带，411…对接部

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种传输线，具备：

内侧导体层，由第1板部件管状地形成，所述第1板部件具有第1电阻率和第1厚度，所述第1厚度为最低使用频率的根据趋肤效应的式子求得的厚度以上；和

外侧导体层，在所述内侧导体层的外侧由第2板部件形成，所述第2板部件具有比所述第1电阻率大的第2电阻率和比所述第1厚度厚的第2厚度。

2.根据权利要求1所述的传输线，其中，所述内侧导体层由作为所述第1板部件的所述第1厚度为10～20μm的铜形成，

所述外侧导体层由作为所述第2板部件的所述第2厚度为200～300μm的铝或铝合金形成。

3.根据权利要求1或2所述的传输线，其中，所述内侧导体层和所述外侧导体层实施了波形加工。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的传输线，其中，所述内侧导体层和所述外侧导体层构成在内部导体的外周隔着绝缘体而设置的外部导体，用作同轴电缆。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的传输线，其中，所述内侧导体层和所述外侧导体层构成中空导体，用作波导管。

6.根据权利要求1或2所述的传输线，其中，所述内侧导体层是将带状的所述第1板部件纵向卷绕并对所述第1板部件的对接部进行焊接而成，

所述外侧导体层是以包住所述纵向卷绕而成的所述第1板部件的方式将带状的所述第2板部件纵向卷绕并对所述第2板部件的对接部进行焊接而成，

所述内侧导体层和所述外侧导体层是对所述纵向卷绕而成的所述第1和第2部件实施模拉拔和波形加工而形成的。

Claims

1.一种传输线，具备：

外侧导体层，在所述内侧导体层的外侧由第2板部件形成，所述第2板部件具有比所述第1电阻率小的第2电阻率和比所述第1厚度厚的第2厚度。