CN107819178A - 一种5g频段专用超柔低损同轴电缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种5G频段专用超柔低损同轴电缆，其包括自中心向外环面依次设置的内导体、绝缘层、外导体和护套，其中所述内导体为螺旋纹皱纹铜管；所述外导体包覆在所述绝缘层上，其为环形纹结构铜质外导体；所述内导体、所述绝缘层、所述外导体和所述护套四者所对应的中心轴重合。本发明还提供了该电缆的制备方法。由于内导体和外导体的结构设计，使得电缆具有更好的弯曲性能好，同时由于内导体采用薄铜带纵包焊接后轧纹技术，且略微增大了尺寸，在保证较优电气性能的基础上大大减少了铜耗量，有效降低了其原材料成本。且其使用频段更宽，满足5MHz～6000MHz的宽频使用，适于在5G通信中使用。

Description

一种5G频段专用超柔低损同轴电缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及射频电缆技术领域，具体地是涉及一种5G频段专用超柔低损同轴电缆及其制备方法。
背景技术
随着5G通信时代的临近，全球都在紧张地进行5G通信的战略部署。我国工信部也给5G划分了专属频段，3300-3600MHz和4800-5000MHz。虽然基本通信制式没有改变，还是使用电磁波进行通信，但是由于使用频段的提高幅度较大，原4G的基础建设的绝大部分器件与5G通信并不适用，这意味着5G通信的基础建设将面临巨大的挑战，单独组网或者现网升级，独自建设还是共建共享，这些都是需要考虑探索的关键。但无论采取怎样的解决方案，5G通信建设成本必然是很高的，相比于4G的建设成本预计至少提高了60％，这些因素都不利于5G通信的迅速商业化。
同时，由于使用频段的提高，许多通信线缆和具有带通性质的无源设备将不再适用，5G通信的发展还必须克服这些障碍开发新型的5G适用的产品。对于射频同轴电缆来说，由于截止频率的限制，使用频率提升至3.3GHz以上，代表着5/4”以上规格的电缆将不再适用，如果使用频率到达5GHz只能使用7/8”规格以下的射频同轴电缆，而在同频率下小规格电缆衰减将会变差很多，同时受衰减的频率特性影响，使用频段的提高必然导致衰减的升高，最终使得覆盖距离进一步缩短，相应的成本也会增加。所以急需一款性价比较高的馈线来满足5G通信对于馈线性能近乎苛刻的要求。
而就目前状况而言，无论是做室内无线信号覆盖还是室外信号传输，使用7/8”规格电缆其柔软性不足以满足某些环境的弯曲条件，使用1/2”规格电缆其损耗又过大，所以急需一款具有与7/8”规格电缆相当衰减和1/2”规格电缆相当柔性的新型同轴电缆。
发明内容
本发明旨在提供一种5G频段专用超柔低损同轴电缆及其制备方法，其可以满足5G通信的需求。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种5G频段专用超柔低损同轴电缆，其包括自中心向外环面依次设置的内导体、绝缘层、外导体和护套，其中所述内导体为螺旋纹皱纹铜管；所述外导体包覆在所述绝缘层上，其为环形纹结构铜质外导体；所述内导体、所述绝缘层、所述外导体和所述护套四者所对应的中心轴重合。
优选地，所述内导体波峰外径为8.0±0.2mm，纹深不小于0.6mm，螺纹标称节距为6.0mm。
优选地，所述外导体的纹深不小于1.2mm，环形纹标称节距为6.6mm。
优选地，所述绝缘层紧密包覆在所述内导体上，采用二氧化碳或者氮气物理发泡的聚乙烯填充而成。
优选地，所述护套采用黑色低密度线性聚乙烯或低烟无卤阻燃聚烯烃原料制备而成。
优选地，所述绝缘层的标称外径为19mm。
一种如上述所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1：使用纵包成型焊接轧纹一体式设备制备内导体和外导体；
S2：使用同心供给挤塑机设备将内皮层经过内皮机头挤覆在内导体上，经过冷却装置后再将发泡料经过发泡机头挤覆在内皮层上，最后通过外皮挤塑机将外皮经过外皮机头挤覆在发泡层上，形成绝缘层；
S3：将外导体包覆在所述绝缘层上；
S4：将护套套设在所述外导体上。
优选地，所述步骤S1具体包括：
所述内导体和/或所述外导体在制备过程中首先将铜带经过U型槽、喇叭模和成型模圈成圆后使用氩弧焊将开口焊接起来后，采用偏心式轧纹设备将焊接后的铜管轧纹，并通过调整铜带在纵包成型焊接轧纹一体式设备前后牵引速度尽量缩短螺纹节距、加深轧纹深度，以改善其柔软性。
优选地，所述步骤S2中的发泡料是由低密度聚乙烯材料和高密度密度聚乙烯材料加以少量成核剂按一定比例均匀混合而成的聚乙烯绝缘料，该聚乙烯绝缘料在发泡挤塑机中加热熔融后通过注射器注入高压的高纯度的二氧化碳或者氮气充分混合而成。
优选地，所述步骤S1中的铜带为无氧铜带。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆及其制备方法，具有较优的柔软性可以满足某些环境下使用7/8”规格电缆难易达到的弯曲条件，其具有的较好的低损性可以与7/8”规格电缆相当衰减的电气性能，由于减小了用铜量，减少了原料成本，使其具备较高的性价比。同时，所提供的电缆具有宽频的特性，最宽使用频率范围5MHz～6000MHz，同时着重对高频进了了优化，为5G、4G、3G、2G多系统共用馈线提供了便利，对解决5G通信的基础建设中多系统共用馈线的问题(即现网改造中关于原馈线不适用5G通信的问题)具有重要意义。
附图说明
图1为本发明所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3a为计算螺旋纹皱纹铜管等效外径的基本思路示意图；
图3b为计算螺旋纹皱纹铜管等效内径的数据测量图；
图4a为计算环形纹皱纹铜管等效内径的基本思路示意图；
图4b为计算环形纹皱纹铜管等效内径的数据测量图。
其中：1.内导体，2.绝缘层，3.外导体，4.护套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，为符合本发明的一种5G频段专用超柔低损同轴电缆，其包括自中心向外环面依次设置的内导体1、绝缘层2、外导体3和护套4，其中所述内导体1为螺旋纹皱纹铜管；所述外导体3包覆在所述绝缘层2上，其为环形纹结构铜质外导体3；所述内导体1、所述绝缘层2、所述外导体3和所述护套4四者所对应的中心轴重合。
优选地，所述内导体1波峰外径为8.0±0.2mm，纹深不小于0.6mm，螺纹标称节距为6.0mm。
优选地，所述外导体3的纹深不小于1.2mm，环形纹标称节距为6.6mm。
优选地，所述绝缘层2紧密包覆在所述内导体1上，采用二氧化碳或者氮气物理发泡的聚乙烯填充而成。
优选地，所述护套4采用黑色低密度线性聚乙烯或低烟无卤阻燃聚烯烃原料制备而成。
优选地，所述绝缘层2的标称外径为19mm。
本发明还提供了一种如上述所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，包括如下步骤：
S1：使用纵包成型焊接轧纹一体式设备制备内导体1和外导体3；
S2：使用同心供给挤塑机设备将内皮层经过内皮机头挤覆在内导体1上，经过冷却装置后再将发泡料经过发泡机头挤覆在内皮层上，最后通过外皮挤塑机将外皮经过外皮机头挤覆在发泡层上，形成绝缘层2；
S3：将外导体3包覆在所述绝缘层2上；
S4：将护套4套设在所述外导体3上。
优选地，所述步骤S1具体包括：
所述内导体1和/或所述外导体3在制备过程中首先将铜带经过U型槽、喇叭模和成型模圈成圆后使用氩弧焊将开口焊接起来后，采用偏心式轧纹设备将焊接后的铜管轧纹，并通过调整铜带在纵包成型焊接轧纹一体式设备前后牵引速度尽量缩短螺纹节距、加深轧纹深度，以改善其柔软性。
优选地，所述步骤S2中的发泡料是由低密度聚乙烯材料和高密度密度聚乙烯材料加以少量成核剂按一定比例均匀混合而成的聚乙烯绝缘料，该聚乙烯绝缘料在发泡挤塑机中加热熔融后通过注射器注入高压的高纯度的二氧化碳或者氮气充分混合而成。
优选地，所述步骤S1中的铜带为无氧铜带。
本发明所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特性阻抗按50±1Ω、结构尺寸按3/4”、工作频率按满足5MHz～6000MHz设计，内导体1使用深轧纹、小节距螺旋纹结构，外导体3使用深轧纹、小节距环形纹结构，得电缆具有更好的弯曲性能好，同时由于内导体1采用薄铜带纵包焊接后轧纹技术，且略微增大了尺寸，在保证较优电气性能的基础上大大减少了铜耗量，有效降低了其原材料成本。绝缘层2采用高发泡度的物理发泡聚乙烯填充，绝缘层2内气体填充更加细密、加均匀，增大了电磁波在绝缘层2内传输的速率，进一步提高了电缆的传输效率，优化了其衰减性能。最终使得提供的电缆其生产成本、结构尺寸、弯曲性能和综合电气性能趋向于理想最优状态，从而满足5G通信的需求。所提供的同轴电缆最宽使用频率范围5MHz～6000MHz，同时着重对高频进了了优化，为5G、4G、3G、2G多系统共用提供了便利，对解决5G通信的基础建设中多系统共用馈线的问题(即现网改造中关于原馈线不适用5G通信的问题)具有重要意义。
下面具体阐述本发明。
本发明所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其技术方案如下：
其包括自中心向外环面依次设置的内导体1、绝缘层2、外导体3和护套4，其中所述内导体1的材质为螺旋纹皱纹铜管；所述内导体1使用纵包成型焊接轧纹一体式设备生产，采用深轧纹、小节距螺旋纹结构铜管，具体为将铜带(无氧铜)经过U型槽、喇叭模和成型模圈成圆后使用氩弧焊将开口焊接起来后，采用偏心式轧纹设备环形轧纹刀片将焊接后的铜管轧纹，并通过调整铜带在轧纹设备前后牵引速度尽量缩短螺纹节距、加深轧纹深度。核心理念为在保证电气性能较优的情况下减小铜耗量，以节约成本。
所述内导体1波峰外径为8.0±0.2mm，纹深不小于0.6mm，螺纹标称节距为6.0mm。
电气性能较优的情况判断标准：首先根据以特性阻抗50Ω为基准，在现有绝缘工艺基础水平下，分别确定电缆的内导体1等效直径d和外导体3等效直径D。内导体1等效直径应趋向d而设计。为保证较优的弯曲性能和导体横方向上的截面稳定性，内导体1一般使用较厚的光滑铜管。由于采用螺旋皱纹结构可以改善导体的弯曲性能，且如果采用螺旋皱纹铜管，利用螺旋纹结构较强的弯曲性和截面稳定性来代替光滑铜管，可以大大降低铜带厚度达到减少铜厚降低成本的目的。当然由于皱纹加长了电流通路路径，增加了其射频阻抗，为保证较优的电气性能我们还需略微增大内导体1等效外径来满足。即皱纹铜管的等效直径d’应该满足：
d’＝kd
其中k为皱纹铜管的压缩系数；
其中l0为铜带压缩前长度，lt为铜带压缩后长度。
本发明还提供了一种计算螺旋纹皱纹铜管等效直径和计算环形纹皱纹铜管等效直径的方法，针对本专利中计算螺旋纹皱纹铜管等效外径和计算环形纹皱纹铜管等效内径作举例：
计算螺旋纹皱纹铜管等效外径：
1、基本思路参见图3a；
2、使用游标卡尺测量数据，参见图3b。
3、将一个节距L分为全波峰部分L1和非全波峰部分L2，且L＝L1+L2，按一个节距的体积等效计算，完全为波峰部分体积与非全波峰部分(波谷、波峰部分)体积之和应该与按等效直径d’、节距L计算相当，使用公式下式子计算：
计算环形纹皱纹铜管等效内径：
1、基本思路参见图4a。
2、参见图4b使用游标卡尺测量数据，并使用千分尺测量铜厚h。
3、将一个节距L分为全波峰部分L1和非全波峰部分L2，且L＝L1+L2，按一个节距的体积等效计算，全波峰部分体积与非全波峰部分(波谷与过渡段部分)体积之和应该与按等效直径D’、节距L计算相当，即：
所述绝缘层2紧密包覆在所述内导体1上，采用二氧化碳或者氮气物理发泡的聚乙烯填充，采用“皮-泡-皮”结构。具体为使用同心供给挤塑机设备将内皮层经过内皮机头挤覆在内导体1上，经过冷却装置后再将发泡料经过发泡机头挤覆在内皮层上，最后通过外皮挤塑机将外皮经过外皮机头挤覆在发泡层上，形成“皮-泡-皮”结构。
所述绝缘通过低损均匀介质物理发泡聚乙烯填充，要求其发泡度在保证合适强度情况下尽可能加大，以保证绝缘有较低的介电常数，电磁信号传输具有较高的速率比和较低的损耗；
所述发泡料为一均匀熔融聚乙烯与气体的混合物，是由低密度聚乙烯材料和高密度密度聚乙烯材料加以少量成核剂按一定比例均匀混合而成的聚乙烯绝缘料在发泡挤塑机中加热熔融后通过注射器注入高压的高纯度的二氧化碳或者氮气充分混合而成。
所述绝缘体采用的物理发泡工艺技术根据现有的成熟的物理发泡技术略作改进而来，其优势不做赘述。
所述绝缘层2标称外径为19mm。
所述外导体3紧密包覆在所述绝缘层2上，使用纵包成型焊接轧纹一体式设备生产，采用环形纹皱纹结构使用铜质外导体3(由铜带纵包成型后焊接轧纹而得)，通过带有厚度的薄铜带纵包成型焊接轧纹而成，并使用小节距、深皱纹结构，大大改善了其柔性，增加其屏蔽性能、弯曲性能和横向抗压强度，具体为将铜带(无氧铜)经过U型槽、喇叭模和成型模圈成圆后使用氩弧焊将开口焊接起来后，采用偏心式轧纹刀的轧纹设备将焊接后的铜管轧纹，并通过调整铜带在轧纹设备前后牵引速度尽量缩短螺纹节距、加深轧纹深度，以改善其柔软性。
所述外导体3波谷外径和波峰外径根据内导体1等效直径、绝缘层2等效介电常数εe和标称特性阻抗控制，纹深应不小于1.2mm，环形纹标称节距为6.6mm。
护套4起保护作用，采用黑色低密度线性聚乙烯或低烟无卤阻燃聚烯烃等等原料，厚度和材料选择由具体工作环境和性能要求决定，以保证电缆内部结构的稳定使得电缆在不同的使用环境能正常工作；
上述内导体1、绝缘层2、外导体3和护套4四者所对应的中心轴重合。
采用本发明后，5MHz～6000MHz的信号可在同轴电缆中传输，且具有较优的传输性能，且由于内、外导体3的深轧纹结构，大幅度改善了其柔软性，大大缩小了其多次弯曲半径，且单次弯曲半径可比肩1/2”规格同轴电缆，同频率下，其衰减约为1/2”规格同轴电缆的65％～70％(随频率变化)。
综上，其具有较优的柔软性可以满足某些环境下使用7/8”规格电缆难易达到的弯曲条件，其具有的较好的低损性可以与7/8”规格电缆相当衰减的电气性能，由于减小了用铜量，减少了原料成本，使其具备较高的性价比。同时，所提供的电缆具有宽频的特性，最宽使用频率范围5MHz～6000MHz，同时着重对高频进了了优化，为5G、4G、3G、2G多系统共用馈线提供了便利，对解决5G通信的基础建设中多系统共用馈线的问题(即现网改造中关于原馈线不适用5G通信的问题)具有重要意义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：其包括自中心向外环面依次设置的内导体、绝缘层、外导体和护套，其中所述内导体为螺旋纹皱纹铜管；所述外导体包覆在所述绝缘层上，其为环形纹结构铜质外导体；所述内导体、所述绝缘层、所述外导体和所述护套四者所对应的中心轴重合。
2.如权利要求1所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：所述内导体波峰外径为8.0±0.2mm，纹深不小于0.6mm，螺纹标称节距为6.0mm。
3.如权利要求1或2所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：所述外导体的纹深不小于1.2mm，环形纹标称节距为6.6mm。
4.如权利要求1-3任一所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：所述绝缘层紧密包覆在所述内导体上，采用二氧化碳或者氮气物理发泡的聚乙烯填充而成。
5.如权利要求1-4任一所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：所述护套采用黑色低密度线性聚乙烯或低烟无卤阻燃聚烯烃原料制备而成。
6.如权利要求1-5任一所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆，其特征在于：所述绝缘层的标称外径为19mm。
7.如权利要求1-6任一所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：使用纵包成型焊接轧纹一体式设备制备内导体和外导体；
S2：使用同心供给挤塑机设备将内皮层经过内皮机头挤覆在内导体上，经过冷却装置后再将发泡料经过发泡机头挤覆在内皮层上，最后通过外皮挤塑机将外皮经过外皮机头挤覆在发泡层上，形成绝缘层；
S3：将外导体包覆在所述绝缘层上；
S4：将护套套设在所述外导体上。
8.如权利要求7所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
所述内导体和/或所述外导体在制备过程中首先将铜带经过U型槽、喇叭模和成型模圈成圆后使用氩弧焊将开口焊接起来后，采用偏心式轧纹设备将焊接后的铜管轧纹，并通过调整铜带在纵包成型焊接轧纹一体式设备前后牵引速度尽量缩短螺纹节距、加深轧纹深度，以改善其柔软性。
9.如权利要求7所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中的发泡料是由低密度聚乙烯材料和高密度密度聚乙烯材料加以少量成核剂按一定比例均匀混合而成的聚乙烯绝缘料，该聚乙烯绝缘料在发泡挤塑机中加热熔融后通过注射器注入高压的高纯度的二氧化碳或者氮气充分混合而成。
10.如权利要求8所述的5G频段专用超柔低损同轴电缆的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的铜带为无氧铜带。
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