CN110364802B - 一种制造射频同轴电缆的方法及其使用的绕包设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制造射频同轴电缆的方法及其使用的绕包设备，涉及射频同轴电缆制造领域。所述制造方法包括：提供内导体；在内导体上形成介质层；在介质层上形成外导体层；在外导体层上形成屏蔽层；在屏蔽层上形成护套；其中，在介质层上形成外导体层包括：将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上，在缠绕的同时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，其中，V₀为设定的恒定速度，V_t为随时间变化的随机速度，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。本发明在绕包形成外导体层时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，使牵引速度在恒定速度V₀的基础上随时间随机变化，可消除射频同轴电缆的电压驻波比尖峰。

Description

一种制造射频同轴电缆的方法及其使用的绕包设备

技术领域

本发明涉及射频同轴电缆制造领域，具体而言，涉及制造射频同轴电缆的方法及其使用的绕包设备。

背景技术

电压驻波比是在传输射频信号时由于阻抗不匹配而造成的反射信号的总和。电压驻波比是衡量射频同轴电缆反射特性的一项重要性能指标，电压驻波比的高低，直接决定着射频同轴电缆的质量等级。

在射频同轴电缆的制造过程中，通常会采用“缠绕式”方法将电缆的外导体缠绕带缠绕在介质层上或将电缆的介质缠绕带缠绕在内导体上。这种缠绕工艺通常由电缆绕包设备完成。图1示出了一种较为典型的电缆绕包设备的示意图，如图1所示，该绕包设备由缠绕装置11、牵引装置12、收线装置13组成。缠绕装置每旋转一周，牵引装置就牵引电缆移动相同的长度。在将电缆的外导体缠绕带缠绕在介质层上或将电缆的介质缠绕带缠绕在内导体上时，缠绕装置的某一齿轮或轴承等不可避免的会因为精度不够或者杂质的进入而产生周期性震动，这种周期性震动会传导到电缆上，引起电缆在固定长度间隔上产生周期性震动，从而使电缆的阻抗出现有规律的周期性变化。

在传输射频信号时，由于阻抗不匹配造成的反射会在固定频率上周期性叠加，使得电压驻波比在某些频率下会出现一个很高的尖峰，影响电缆的性能。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的第一方面提供一种制造射频同轴电缆的方法，所述方法包括：

提供内导体；

在所述内导体上形成介质层；

在所述介质层上形成外导体层；

在所述外导体层上形成屏蔽层；

在所述屏蔽层上形成护套；

其中，在所述介质层上形成外导体层包括：将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上，在缠绕的同时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，其中，V₀为设定的恒定速度，V_t为随时间变化的随机速度，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。

在本发明的一种实施方式中，10％V₀≤|V_t|_max≤15％V₀。

在本发明的另一种实施方式中，所述外导体缠绕带为镀银铜带。

在本发明的又一种实施方式中，在所述内导体上形成介质层包括：

将介质缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在内导体上，在缠绕的同时，以V₀’+V_t’的牵引速度牵引内导体，其中，V₀’为设定的恒定速度，V_t’为随时间变化的随机速度，1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’。

在本发明的一种实施方式中，10％V₀’≤|V_t’|_max≤15％V₀’。

在本发明的另一种实施方式中，所述介质缠绕带为聚四氟乙烯薄膜带。

本发明的第二方面提供一种绕包设备，所述绕包设备包括：

缠绕装置，用于将缠绕带缠绕在待缠绕的对象上；

牵引装置，用于在缠绕装置缠绕的同时牵引被缠绕的对象移动；

收线装置，用于对所述牵引装置牵引过来的对象收线；

控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被处理器执行时控制缠绕装置和牵引装置按以下方式将外导体缠绕带绕包在介质层上：

控制缠绕装置将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上，在缠绕装置缠绕的同时，控制牵引装置以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，其中，V₀为设定的恒定速度，V_t为随时间变化的随机速度，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。

在本发明的一种实施方式中，10％V₀≤|V_t|_max≤15％V₀。

在本发明的另一种实施方式中，所述控制装置还控制所述缠绕装置和牵引装置按以下方式将介质缠绕带绕包在内导体上：

控制缠绕装置将介质缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在内导体上，在缠绕装置缠绕的同时，控制牵引装置以V₀’+V_t’的牵引速度牵引所述内导体，其中，V₀’为设定的恒定速度，V_t’为随时间变化的随机速度，1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’。

在本发明的又一种实施方式中，10％V₀’≤|V_t’|_max≤15％V₀’。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：

本发明在制造射频同轴电缆的过程中，在将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上的同时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，使牵引速度在恒定速度V₀的基础上随时间随机变化，从而使缠绕装置每旋转一周时所产生的周期性震动反映为电缆在非固定长度间隔上的震动，打破了电缆阻抗的周期性变化，消除了电压驻波比尖峰。

附图说明

图1示出了现有技术中典型的绕包设备的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的绕包设备的组件模块示意图；

图3示出了根据本发明实施方式的制造同轴电缆的方法流程图；

图4示出了根据本发明实施方式制造的同轴电缆的结构示意图；

图5示出了根据本发明实施方式制造的同轴电缆的电压驻波比测试图；

图6示出了根据传统制造方法制造的同轴电缆的电压驻波比测试图。

具体实施方式

为了便于理解本发明技术方案的各个方面、特征以及优点，下面结合附图和示例性实施方式对本发明进行具体描述。应当理解，下述的各种实施例只用于举例说明，而非用于限制本发明的保护范围。

图2示出了根据本发明实施方式的绕包设备的组件模块示意图。如图2所示，本实施方式的绕包设备20包括缠绕装置21、牵引装置22、收线装置23，以及控制装置24。其中，缠绕装置21、牵引装置22、收线装置23的结构分别与传统绕包设备中的缠绕装置、牵引装置、收线装置相同。图1示出了现有技术中一种典型的电缆绕包设备的结构示意图。如图1所示，传统绕包设备包括缠绕装置11、牵引装置12、收线装置13。其中，缠绕装置11用于将外导体缠绕带(如镀银铜带、铝带、铜包铝带，铜包钢带等)缠绕在介质层上，或将介质缠绕带(如聚四氟乙烯薄膜带、聚四氟乙烯微孔带等)缠绕在内导体上。牵引装置12用于在缠绕的同时，牵引被缠绕的对象。收线装置13用于对牵引装置12牵引过来的对象收线。

与传统绕包设备不同的是，本实施方式的绕包设备20还包括控制装置24。控制装置24可以控制缠绕装置21的缠绕速度保持恒定，同时控制牵引装置22的牵引速度为V₀+V_t，其中，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。也就是说，控制装置24可以生成随时间变化而变化的随机速度V_t，将随机速度V_t加到恒定速度V₀上，使牵引装置的牵引速度在恒定速度V₀的基础上随时间进行随机变化。例如，控制装置24可以控制|V_t|的最大值为V₀的15％，在[-0.15V₀,+0.15V₀]的范围内生成随时间变化而变化的随机数，将所述随机数作为随机速度加到恒定速度V₀上。

本实施方式的绕包设备20工作时，缠绕装置21每旋转一周，牵引装置22牵引被缠绕的对象移动不同的距离。缠绕装置21的恒定缠绕速度的值、牵引装置22的恒定速度V₀的值可以根据生产需求来设定，例如，可以根据被缠绕对象的尺寸，缠绕带的厚度等因素进行设定。

图3示出了根据本发明实施方式的制造射频同轴电缆的方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

S1：提供中心内导体；

S2：在内导体上绕包形成介质层；

S3：在介质层上绕包形成外导体层；

S4：在外导体层上形成屏蔽层；

S5：在屏蔽层上形成护套。

其中，在步骤S1，步骤S2，步骤S4，步骤S5中，可以按照现有技术中的常规方式提供内导体，在内导体上绕包形成介质层，在外导体层上形成屏蔽层，以及在屏蔽层上形成护套。例如：

在步骤S1中，可以提供一根镀银铜中心导体作为内导体，也可以提供绞合在一起的多根镀银铜导体作为内导体。内导体也可以选用其他合适材料，例如：铜、铝、铜包铝、铜包钢等。提供的内导体的直径、材料、种类等可以根据同轴电缆的生产需求来确定。

在步骤S2中，可以采用传统绕包方法将介质缠绕带(如聚四氟乙烯薄膜带、聚四氟乙烯微孔带等)绕包在提供的内导体上，以在内导体上形成介质层。例如，可以将缠绕装置11的缠绕速度设置为恒定速度，将牵引装置的牵引装置12也设置为恒定速度，在缠绕装置11以恒定缠绕速度将介质缠绕带缠绕在内导体上的同时，牵引装置12以恒定牵引速度牵引内导体，从而将介质缠绕带绕包在内导体上，以在内导体上形成介质层。其中，缠绕装置11的恒定缠绕速度的值、牵引装置12的恒定牵引速度的值可以根据生产需求来设定，例如，可以根据内导体的直径，聚四氟乙烯薄膜带、聚四氟乙烯微孔带等介质缠绕带的厚度，要形成的介质层的厚度等来设定。

在步骤S4中，可以以编织的方式将镀银铜丝包裹在介质层上，以形成射频同轴电缆的屏蔽层，也可以选用其他适合的材质或采用其他合适的方法形成屏蔽层，例如也可以将镀锡铜丝材料编织在介质层外形成屏蔽层。

在步骤S5中，可以采用FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)或其他合适的材料在在屏蔽层上形成护套。

与传统制造方法不同的是，本实施方式在步骤S3中，将外导体缠绕带(如镀银铜带，铝塑复合带，裸铜带等)以恒定缠绕速度V_r缠绕在介质层上，在缠绕的同时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，从而将外导体缠绕带绕包在介质层上，其中，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。

上述绕包方法可以采用绕包设备20来实现。绕包设备20中的控制装置24可以控制缠绕装置21以恒定缠绕速度V_r将外导体缠绕带缠绕在介质层上，在缠绕装置缠绕的同时，控制装置24可以控制牵引装置22以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象。其中，被缠绕的对象为正在制造的电缆，该电缆仅形成了内导体层和介质层。|V_t|的最大值可以为恒定速度V₀的1％到20％之间的一个值，例如，|V_t|的最大值可以为恒定速度V₀的14％，V_t随时间在[-0.14V_0,+0.14V₀]的范围内随机变化。

对本实施方式制造的同轴电缆的电压驻波比进行测试，并对测试结果进行统计分析发现，|V_t|的最大值设置在恒定速度V₀的10％到15％之间，即

V时，制造出的同轴电缆的电压驻波比更为理想。因此，优选10％V₀≤|V_t|_max≤15％V₀。

恒定速度V₀与恒定缠绕速度V_r与值可以根据实际绕包过程中的生产需求来设定，例如，可以根据要制造的同轴电缆的外导体层的厚度，外导体缠绕带(如镀银铜带、铝带、铜包铝带，铜包钢带等)的厚度，介质层的直径等来设定。

在本发明的另一种实施方式中，在步骤S2中，也可以采用同样的方式将介质缠绕带绕包在内导体上，从而在内导体上形成介质层。

具体而言，将介质缠绕带(如聚四氟乙烯薄膜带，聚四氟乙烯微孔带等)以恒定缠绕速度V_r’缠绕在介质层上，在缠绕的同时，以V₀’+V_t’的牵引速度牵引缠绕被缠绕的对象，从而将介质缠绕带绕包在内导体层上，其中，1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’。

上述方法也可以通过绕包设备20来实现。绕包设备20中的控制装置24可以控制缠绕装置21以V_r’的恒定缠绕速度将介质缠绕带缠绕在内导体上，在缠绕的同时，控制装置24可以控制牵引装置22以V₀’+V_t’的牵引速度牵引缠绕被缠绕的对象。其中，被缠绕的对象为正在制造的电缆，此时，该电缆仅形成了内导体。

|V_t’|的最大值可以为恒定速度V₀’的1％到20％之间的一个值，即1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’，优选10％V₀’≤|V_t’|_max≤15％V₀’。例如，|V_t’|的最大值可以为恒定速度V₀’的12％，即V_t随时间在[-0.12V0,+0.12V₀]的范围内随机变化。恒定速度V₀’与恒定缠绕速度V_r’与值可以根据实际绕包过程中的生产需求来设定，例如，可以根据要制造的同轴电缆的介质层的厚度，使用的介质缠绕带(如聚四氟乙烯薄膜带，聚四氟乙烯微孔带等)的厚度，内导体的直径等来设定。

为了验证本发明的技术效果，下面以制造国内标准型号SWFCF-50-2-51的同轴电缆为例说明本发明。

在本例中，在制造SWFCF-50-2-51的同轴电缆时，采用传统方法在内导体上形成介质层，在外导体上形成屏蔽层，在屏蔽层上形成护套。其中，提供的内导体为一根镀银铜中心导体，直径为0.72mm；介质层由聚四氟乙烯微孔带采用传统绕包方法绕包而成，直径为2.21mm；外导体层由镀银铜带按照本实施方式所述的绕包方法绕包而成，直径为2.38mm；屏蔽层4由镀银铜丝编织而成，直径为2.83mm；护套由FEP整体模制而成，直径为3.3mm。

其中，与传统制造方法不同的是，在由镀银铜带绕包形成外导体层时，本实施方式采用以下方法：

将牵引装置22的随机速度V_t设置为随时间在[-0.14V₀,+0.14V₀]范围内随机变化的随机速度，将恒定速度V₀的值设置为0.139米/分钟，将缠绕装置21的缠绕速度设置为166转/分钟。缠绕装置21以恒定缠绕速度将镀银铜带缠绕在介质层上，在缠绕的同时，牵引装置22以0.139米/分钟+V_t(V_t为随时间在[-0.02,+0.02]米/分钟范围内随机变化的随机速度)的牵引速度牵引被缠绕的对象，此时被缠绕的对象为正在制造的同轴电缆，缠绕装置21每旋转一周，牵引装置22牵引被缠绕的对象移动的距离为0.84mm、0.82mm、0.85mm、0.86mm…。即，在绕包形成外导体层的过程中，在传统的恒定牵引速度的基础上添加随时间变化的随机速度，缠绕装置21每旋转一周，牵引装置22拉动被缠绕的对象移动不同的距离。

本实施方式制造的同轴电缆的电缆结构如图4所示。从图4可以看出，该同轴电缆从内向外依次为：内导体1，介质层2，外导体层3，屏蔽层4和护套5。

在0～50GHz频段对上述实施方式制造的同轴电缆的电压驻波比进行测试，其电压驻波比的频谱图如图5所示。从图5可以看出，在0～50GHz的整个频段中，电压驻波比都稳定在1左右，电压驻波比没有出现尖峰。

为了比较本发明的制造方法与传统制造方法，在其他制造工艺完全相同的情况下，制造相同型号的同轴电缆。其中，在绕包形成外导体层时，采用传统绕包方法，即牵引速度和缠绕速度均保持恒定，不添加随机速度，具体而言，牵引速度恒定为0.139米/分钟，缠绕速度为166转/分钟，缠绕装置每旋转一周，牵引装置牵引被缠绕的对象移动的距离均为0.84mm。

在相同的测试条件对传统制造方法制造的同轴电缆的电压驻波比进行测试，其测试结果如图6所示。从图6可以看出，在44.126GHz时，电压驻波比出现了很高的尖峰，其尖峰值为1.23，远超出电压驻波比的理想值1。

通过对比图5、图6可以看出，采用本发明所述的制造方法制造同轴电缆能有效避免电压驻波比产生尖峰。

为了比较不同随机速度范围对同轴电缆的电压驻波比的影响，按照本实施方式所述的制造方法制造相同型号的同轴电缆，其中，在内导体上形成介质层，在外导体层上形成屏蔽层，在屏蔽层上形成护套均采用相同的传统方法和工艺。不同的是，在形成外导体时，调整随机速度|V_t|的最大值，对各个随机速度范围下制造出的同轴电缆的电压驻波比进行测试，测试结果表明，随机速度|V_t|的最大值在恒定速度V₀的10％到15％之间时，制造出的同轴电缆的电压驻波比比较理想，电压驻波比基本都稳定在理想值1附近，没有出现尖峰，并且，电压驻波比在整个工作频段内都趋于稳定，不会出现剧烈的波动。

本发明说明书中使用的术语和措辞仅仅为了举例说明，并不意味构成限定。本领域技术人员应当理解，在不脱离所公开的实施方式的基本原理的前提下，对上述实施例中的各细节可进行各种变化。因此，本发明的范围只由权利要求确定，在权利要求中，除非另有说明，所有的术语应按最宽泛合理的意思进行理解。

Claims (10)

1.一种制造射频同轴电缆的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供内导体；

在所述内导体上形成介质层；

在所述介质层上形成外导体层；

在所述外导体层上形成屏蔽层；

在所述屏蔽层上形成护套；

其中，在所述介质层上形成外导体层包括：将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上，在缠绕的同时，以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，其中，V₀为设定的恒定速度，V_t为随时间变化的随机速度，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，10％V₀≤|V_t|_max≤15％V₀。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外导体缠绕带为镀银铜带。

4.根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，在所述内导体上形成介质层包括：

将介质缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在内导体上，在缠绕的同时，以V₀’+V_t’的牵引速度牵引内导体，其中，V₀’为设定的恒定速度，V_t’为随时间变化的随机速度，1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，10％V₀’≤|V_t’|_max≤15％V₀’。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述介质缠绕带为聚四氟乙烯薄膜带。

7.用于制造射频同轴电缆的绕包设备，其特征在于，所述绕包设备包括：

缠绕装置，用于将缠绕带缠绕在待缠绕的对象上；

牵引装置，用于在缠绕装置缠绕的同时牵引被缠绕的对象移动；

收线装置，用于对所述牵引装置牵引过来的对象收线；

控制装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被处理器执行时控制缠绕装置和牵引装置按以下方式将外导体缠绕带绕包在介质层上：

控制缠绕装置将外导体缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在介质层上，在缠绕装置缠绕的同时，控制牵引装置以V₀+V_t的牵引速度牵引被缠绕的对象，其中，V₀为设定的恒定速度，V_t为随时间变化的随机速度，1％V₀≤|V_t|_max≤20％V₀。

8.根据权利要求7所述的绕包设备，其特征在于，10％V₀≤|V_t|_max≤15％V₀。

9.根据权利要求7或8所述的绕包设备，其特征在于，所述控制装置还控制所述缠绕装置和牵引装置按以下方式将介质缠绕带绕包在内导体上：

控制缠绕装置将介质缠绕带以恒定缠绕速度缠绕在内导体上，在缠绕装置缠绕的同时，控制牵引装置以V₀’+V_t’的牵引速度牵引所述内导体，其中，V₀’为设定的恒定速度，V_t’为随时间变化的随机速度，1％V₀’≤|V_t’|_max≤20％V₀’。

10.根据权利要求9所述的绕包设备，其特征在于，10％V₀’≤|V_t’|_max≤15％V₀’。

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