CN106098155B - 一种光电复合光缆及其制造方法 - Google Patents

一种光电复合光缆及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光电复合光缆及其制造方法，该光缆包括缆芯和设置在缆芯外周的护套，光缆的横截面为圆形，缆芯由光纤束、均匀挤塑在光纤束外周的紧套层、多根电子线以及与多根电子线同心单向绞合在光纤束外周的屏蔽线组成；光纤束由一根或多根着色光纤绞合而成，电子线由铜导体和均匀挤塑在铜导体外周的绝缘层组成，屏蔽线由两根所述子线对绞形成的对绞线、一根铜导体和屏蔽层组成，紧套层、电子线和屏蔽线的外周设有加强元件。本发明提供的光电复合光缆作为HDMI数据传输线，具有信号抗干扰能力、耐油、耐磨损、阻燃和绿色环保等优点，同时该光电复合光缆的直径只有4.5mm，具有柔软、容易弯曲和布放的优点，且重量较轻，适合在多种场景下布线和使用。

Description

一种光电复合光缆及其制造方法
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体涉及一种光电复合光缆及其制造方法。
背景技术
HDMI(High Definition Multimedia Interface)为高清晰度多媒体接口，HDMI线可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，同时，无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。支持HDMI线的产品有很多，例如在机顶盒、DVD影碟机、个人电脑、电视、游戏机、数字音箱以及投影机等领域都有广泛的应用，然而HDMI电缆线长度限制是主要的问题之一，HDMI铜线大约在超过5米之后开始讯号衰减。在TMDS(Transition-minimized differential signaling，过渡调制差分信号)标准中指出，铜电缆的长度不得超过15米，因此使用TMDS标准的HDMI接口线缆的长度也被限制在15米以内。这个长度对于家用和办公领域来说已经足够了，但是对于体育场馆、户外广告和大型展览馆等应用场景远远不够。
随着4K电视的普及，HDMI电缆线的带宽限制是主要的问题之一，HDMI1.3规范要求10.2Gbps的传输带宽，HDMI2.0规范要求18Gbps的传输带宽，而且最长的传输距离要求达到150米。HDMI铜电缆通过增加铜导体直径的方法增加传输长度和带宽，但是铜电缆的极限传输带宽是6Gbps，传输距离在30米左右，对于要求HDMI1.3和HDMI2.0规范要求的带宽，要求30米以上的传输距离，铜电缆已经不能满足传输距离和带宽的双重要求。
有鉴于此，急需提供一种HDMI电缆线，能够满足传输距离和带宽的双重要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计一种HDMI电缆线，能够满足传输距离和带宽的双重要求。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种光电复合光缆，包括缆芯和设置在所述缆芯外周的护套，所述光电复合光缆的横截面为圆形结构，所述缆芯由光纤束、均匀挤塑在所述光纤束外周的紧套层、多根电子线以及与所述多根电子线同心单向绞合在所述光纤束外周的屏蔽线组成；
所述光纤束由一根或多根着色光纤绞合而成，所述电子线由铜导体和均匀挤塑在所述铜导体外周的绝缘层组成，所述屏蔽线由两根所述电子线对绞形成的对绞线、一根所述铜导体和包裹在所述对绞线和所述铜导体外周的屏蔽层组成，在所述紧套层、电子线和屏蔽线的外周设有加强元件。
在上述技术方案中，所述护套的横截面为圆形结构，其制成材料为聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或交联聚乙烯。
在上述技术方案中，所述紧套层的制成材料为阻燃聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或聚酯弹性体。
在上述技术方案中，所述铜导体的制成材料为单股或多股纯铜线、多股镀锡铜线或多股镀银铜线。
在上述技术方案中，所述绝缘层的制成材料为聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯或聚全氟乙丙烯。
在上述技术方案中，所述屏蔽层为内屏蔽层，其制成材料为铝箔或铜丝编织。
在上述技术方案中，所述加强元件为非金属元件。
在上述技术方案中，所述加强元件为芳纶纱。
本发明还提供了一种光电复合光缆的制造方法，包括以下步骤：
利用挤塑机在光纤束外周均匀挤塑一层紧套层；
利用挤塑机分别在每根铜导体外周均匀挤塑一层绝缘层，形成电子线；
取两根电子线对绞形成对绞线，再取一根铜导体与对绞线平行放置，绕包屏蔽层形成屏蔽线；
将光纤束放置在缆芯的中心，多根电子线与一根屏蔽线同心单向绞合在光纤束的外周，在光纤束、电子线和屏蔽线的外周均匀包裹加强元件，在加强元件外周挤塑一层护套。
本发明提供的光电复合光缆制造技术成熟，作为HDMI数据传输线，具有信号抗干扰能力，在传输带宽为10Gbps，传输距离为550米时，保证信号不失真，在传输带宽为40Gbps，传输距离为150米时，保证信号不失真，而且，该光电复合光缆具有耐油、耐磨损、阻燃和绿色环保等优点，同时该光电复合光缆的直径只有4.5mm，具有柔软、容易弯曲和布放的优点，其重量只有短距离传输电缆重量的一半左右，适合在多种场景下布线和使用。
附图说明
图1为本发明提供的一种光电复合光缆的结构示意图；
图2为本发明提供的一种光电复合光缆的制造方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种光电复合光缆，提高了HDMI电缆线的传输性能，解决了高带宽(10Gbps以上)和长传输距离(100米以上)的双重要求，具有耐油(包括各种ASTM标准油，在100℃矿物油中浸泡21天，护套层没有降解)、耐磨损(双行程磨损测试超过2000次)、阻燃(通过UL标准体系中CMX级阻燃性能)和绿色环保(符合RoHS和REACH认证)等优点，满足在室内竖井、线槽、线卡墙壁和屋顶天花板等多种环境下的使用要求。
下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细的说明。
本发明实施例提供了一种光电复合光缆，如图1所示，光电复合光缆的横截面为圆形结构，包括缆芯和设置在缆芯外周的护套1，缆芯由光纤束、均匀挤塑在光纤束外周的紧套层2、多根电子线以及与多根电子线同心单向绞合在光纤束外周的屏蔽线组成，光纤束由一根或多根着色光纤3绞合而成，电子线由铜导体4和均匀挤塑在铜导体4外周的绝缘层5组成，屏蔽线由两根电子线对绞形成的对绞线、一根铜导体4和包裹在对绞线和铜导体4外周的屏蔽层6组成，其中，光纤束设置在缆芯的中心，在紧套层2、电子线和屏蔽线的外周均匀包裹加强元件7，加强元件7为非金属元件，避免引雷风险，具体为芳纶纱。
护套1的横截面为圆形结构，其制成材料为聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或交联聚乙烯。
紧套层2的制成材料为阻燃聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或聚酯弹性体。
铜导体4的制成材料为单股或多股纯铜线、多股镀锡铜线或多股镀银铜线。
铜导体4和着色光纤3的数量可根据具体需求调节。
绝缘层5的制成材料为聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯或聚全氟乙丙烯。
屏蔽层6为内屏蔽层，其制成材料为铝箔或铜丝编织。
本发明实施例还提供了一种光电复合光缆的制造方法，如图2所示，包括以下步骤：
S1、利用挤塑机在光纤束外周均匀挤塑一层紧套层。
具体地：光纤束通过在线烘烤、精确控制放线张力和速度，通过挤塑机高温挤出紧套料，紧套料均匀包覆在光纤束上形成紧套层。
其中，在实施过程中，着色光纤的有效带宽要求大于2000MHz.km，挤塑机机头的真空度控制与挤出模具需要精确配合，紧套层不能包覆太松，太松会导致紧套层后收缩，也不能包覆太紧，太紧会导致光纤衰减超标。精确控制包覆松紧度的检测方法是紧套层后收缩小于1％，光纤附加衰减小于0.05dB/km。
S2、利用挤塑机分别在每根铜导体外周均匀挤塑一层绝缘层，形成电子线。
其中，在实施过程中，选用介电常数小的绝缘料，以控制绝缘层的厚度和同心度误差，绝缘层的最大厚度与最小厚度差小于0.1mm，绝缘层的同心度误差小于0.2mm，除控制尺寸外，还要将每100米电子线的对地电容控制在1500PF以内。
S3、取两根电子线对绞形成对绞线，再取一根铜导体与对绞线平行放置，绕包屏蔽层形成屏蔽线。
其中，在实施过程中，两根电子线采用单向对绞工艺，绞合后的对绞线与一根铜导体平行放置，绕包屏蔽层形成屏蔽线，对绞要求精确控制绞合节距，两根电子线的电容值完全相同，屏蔽层要求有搭接，实现100％全屏蔽。
S4、将光纤束放置在缆芯的中心，多根电子线(本实施例中取5根)与一根屏蔽线同心单向绞合在光纤束的外周，在光纤束、电子线和屏蔽线的外周均匀包裹加强元件，在加强元件外周挤塑一层护套，且护套的横截面为圆形结构。
其中，在实施过程中，加强元件为芳纶纱，外层的电子线和屏蔽线可实现80％的退扭。由于电子线、光纤束和屏蔽线的尺寸差异很大，绞合过程中的相互滑动容易交叉和错位，需要精确控制绞合参数，确保光电复合光缆中每部分的相对位置不变，同时，还需要控制护套的外径和厚度，确保护套内各部分的面积与护套内径形成面积的比值(占空比)在70％到80％。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光电复合光缆，包括缆芯和设置在所述缆芯外周的护套，其特征在于，所述光电复合光缆的横截面为圆形结构，所述缆芯由光纤束、均匀挤塑在所述光纤束外周的紧套层、多根电子线以及与所述多根电子线同心单向绞合在所述光纤束外周的屏蔽线组成；
所述光纤束由一根或多根着色光纤绞合而成，所述电子线由铜导体和均匀挤塑在所述铜导体外周的绝缘层组成，所述屏蔽线由两根所述电子线对绞形成的对绞线、一根所述铜导体和包裹在所述对绞线和所述铜导体外周的屏蔽层组成，在所述紧套层、电子线和屏蔽线的外周设有加强元件；
着色光纤的有效带宽大于2000MHz.km；紧套层后收缩小于1％，光纤附加衰减小于0.05dB/km；绝缘层的最大厚度与最小厚度差小于0.1mm，绝缘层的同心度误差小于0.2mm；每100米电子线的对地电容在1500PF以内；护套内各部分的面积与护套内径形成面积的比值在70％到80％。
2.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述护套的横截面为圆形结构，其制成材料为聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或交联聚乙烯。
3.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述紧套层的制成材料为阻燃聚氯乙烯、低烟无卤阻燃聚烯烃、尼龙弹性体、聚氨酯弹性体或聚酯弹性体。
4.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述铜导体的制成材料为单股或多股纯铜线、多股镀锡铜线或多股镀银铜线。
5.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述绝缘层的制成材料为聚氯乙烯、聚乙烯、交联聚乙烯或聚全氟乙丙烯。
6.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述屏蔽层为内屏蔽层，其制成材料为铝箔或铜丝编织。
7.如权利要求1所述的光电复合光缆，其特征在于，所述加强元件为非金属元件。
8.如权利要求7所述的光电复合光缆，其特征在于，所述加强元件为芳纶纱。
9.一种光电复合光缆的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用挤塑机在光纤束外周均匀挤塑一层紧套层；
利用挤塑机分别在每根铜导体外周均匀挤塑一层绝缘层，形成电子线；
取两根电子线对绞形成对绞线，再取一根铜导体与对绞线平行放置，绕包屏蔽层形成屏蔽线；
将光纤束放置在缆芯的中心，多根电子线与一根屏蔽线同心单向绞合在光纤束的外周，在光纤束、电子线和屏蔽线的外周均匀包裹加强元件，在加强元件外周挤塑一层护套；
着色光纤的有效带宽大于2000MHz.km；紧套层后收缩小于1％，光纤附加衰减小于0.05dB/km；绝缘层的最大厚度与最小厚度差小于0.1mm，绝缘层的同心度误差小于0.2mm；每100米电子线的对地电容在1500PF以内；通过控制护套的外径和厚度，确保护套内各部分的面积与护套内径形成面积的比值在70％到80％。
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