CN110492211A - 一种漏泄波导及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及波导型器件领域，具体为一种漏泄波导的结构和制作方法。现有的漏泄波导强度低、成本高。本发明的新型漏泄波导，由内芯1、发泡层2、外导体层3、外护套4组成，所述内芯1在最内层，内芯1为芯线，其外部有发泡材料制成发泡层2，再将带有缝隙的金属带材包裹于发泡层2外做成外导体层3，通过挤塑工艺在外导体层3外部制成由绝缘材料做成的外护套4。本发明含有内芯并使用发泡材质作为介质，大大的提高了产品的结构强度，其独特的发泡切割工艺的，使得发泡后的产品形状更好控制，让各类形状的波导的成本都在合理区间。

Description

一种漏泄波导及其制作方法

技术领域

本发明涉及波导型器件领域，具体为一种漏泄波导的结构和制作方法。

背景技术

随着科技的进步，通信技术的不断发展，人们对通信系统的要求也在不断的提高，特别是在信号的质量、强度和信号覆盖度三个方面。漏泄波导系统作为无线通信电波覆盖方式的一种，具有信号稳定、衰减小等特点，特别适用于受限空间这类电磁波受多径效应影响较大的复杂环境，因而漏泄波导在受限空间中得到广泛应用。目前所使用的漏泄波导均是在波导的基础上通过不同的开缝形式，从而达到向外辐射能量的目的。而波导是一种空心金属管，内部无介质支撑，本身的机械强度较低，而在做成漏泄波导之后，槽孔结构的存在使得漏泄波导的机械强度进一步降低，从而要求漏泄波导必须增加金属管的厚度，才能保证一定的机械强度，使得金属的使用量大大增加，制作成本急剧升高。同时，也使得其在长距离信号传输和覆盖时，在结构和安装方面遇到很多困难，比如在遇到弯曲等复杂环境时，必须添加许多连接元件，造成施工成本的增加，也容易存在气密性不好等安全隐患。另外，由于其空心的结构，使得漏泄波导的强度较低，制作工艺较为复杂，加工精度也难以保证，同时存在由于波导管老化等原因带来漏泄波导氧化、漏气等问题，造成后期维护成本的增加。

发明内容

本发明为了能够很好地克服漏泄波导目前强度低、成本高、不易弯曲的问题。提出了一种漏泄波导的结构和制作方法，其具体方法为；

一种漏泄波导，其特征在于：由内芯1、发泡层2、外导体层3、外护套4组成，所述内芯1为由绝缘材料做成的芯线，其外部有一层由发泡材料制成的发泡层2，发泡层2 外包裹有采用带有缝隙的金属带材做成的外导体层3，外导体层3外包裹有由绝缘材料做成的外护套4。

所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述内芯1结构可为单股结构或复合结构，单股结构的内芯是由芳基聚合物、掺氟材料、硅材料、纳米多孔材料中的一种或几种的组合加捻而成；复合芯的芯线首先由玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维中的一种或几种的组合与不饱和树脂、环氧树脂一同编织成芯线，再在其外层包裹芳基聚合物、掺氟材料、硅材料、纳米多孔材料制作而成。

所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述发泡层2由塑料、橡胶、树脂材料制成。

所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述发泡层2的横截面形状可以是半圆形、长圆形、椭圆形、多边形、矩形、方形。

所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述外导体层3的材料是铜、铝或银制成的金属带材，在轴线方向均匀的布置着由若干个缝隙组成的阵列，金属带材通过轧纹，使其呈波纹形状，再包覆于发泡层2外。

所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述外导体层3的缝隙的形状可以是矩形、长圆形、方形，组合形式可以是“π”字型、“一”字型、“八”字型、“L”型、“U”型、“T”型、“E”型。

一种漏泄波导，其特征在于：所述外护套4的材料可以是氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯、硅橡胶、聚烯烃、聚氯乙烯。

一种制作权利本发明所述的漏泄波导的方法，其特征在于：由制作内芯、发泡层的制作、纵包、挤塑四步组成；

步骤一、制作内芯；

单股内芯制作首先选择对芳基聚合物、掺氟材料、硅材料及纳米多孔材料之中的一种或几种的组合作为原材料，再通过增加捻度的方式使芯线呈绳状，加捻后需保证芯线表面光滑，无毛刺；

复合芯的芯线将玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维的一种或几种的组合，与不饱和树脂、环氧树脂利用芳纶绞机进行编织，再在外层通过挤塑工艺包裹芳基聚合物、掺氟材料、硅材料或纳米多孔材料；

步骤二、发泡层的制作；

利用制作好的内芯1在其外层使用塑料、橡胶或树脂材料通过发泡工艺进行软质发泡，发泡后通过切割的方式将发泡介质切割成型；

步骤三、纵包；

使用铜、铝或银制成的金属带材，并在所选带材上加工若干个缝隙使缝隙组成阵列，再对金属带材通过轧纹工艺，使其呈波纹形状，随后计算外导体宽度，通过模具控制，将金属带材包覆于发泡层2外；

步骤四、挤塑；

在发泡层外通过挤塑工艺包裹一层由绝缘材料做成的护套。

所述的制作新型泄漏波导的方法，其特征在于：所述的切割发泡介质的方法为切割锯切割、激光切割、等离子切割、线切割、水切割。

本发明的有益效果是，本发明所述的一种漏泄波导和制作方法，其通过增加内芯提高了波导的强度、减少了金属材料的使用总量而降低成本，外导体层3的波纹结构配合内芯使其可以方便的弯曲，另外切割工艺的使用使得漏泄波导的形状控制变得更容易实现。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为漏泄波导的结构示意图；

图2为初步发泡后的漏泄波导；

图3为发泡切割过程示意图

图4为发泡切割后漏泄波导的结构示意图；

图5为纵包层材料的结构示意图；

图6为纵包的结构示意图；

图7为挤塑成型后漏泄波导的剖面图；

图8为实施例一长圆形漏泄波导的结构示意图；

图9为实施例二矩形漏泄波导的结构示意图

附图标记说明：

1、内芯；2、发泡层；3、外导体层；4外护套。

具体实施方式

本发明提出的一种漏泄波导，其结构由四部分组成，包括其中最内层的内芯1、发泡层2、包裹于发泡层2外的外导体层3、外表面的外护套4组成，如图1所示。

在本发明的制作过程中，发泡层2的成型必须要有内芯1的存在，因为内芯1起到支撑主体、辅助成型的作用。因此该漏泄波导最内层是内芯1，内芯1的横截面形状可以是圆形、半圆形、长圆形、椭圆形、多边形、矩形等各种形式；其次，由于其特殊的支撑作用，决定着内芯1必须具备一定的韧性及刚性，这同时也增加了漏泄波导的强度，使其不易发生损坏、断裂等不良情况。

通常我们可以使用具有耐高温、抗拉强度高、介电常数较低等特点的材料，主要有单芯与复合芯两种形式，单芯形式一般直径选择在0.1mm-20mm左右，可以选择如聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚芳基醚、SiLK等芳基聚合物、掺氟二氧化硅、聚四氟乙烯 (PTFE)等掺氟材料、聚硅氧烷等硅材料及纳米多孔材料中的一种或几种的组合，通过加捻工艺加工而成，加捻后的表面应当光滑、无毛刺；也可选择直径略小的复合内芯形式，一般直径选择在0.1mm-10mm左右，采用玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维与不饱和树脂、环氧树脂等材质编织而成，复合内芯一般还要在外壁挤塑包裹一层或几层芳基聚合物、掺氟材料、硅材料或纳米多孔材料等材料，方便后续进行发泡。

在内芯1的外部有一层发泡层2。该层通过物理发泡、交联发泡等形式覆盖一层发泡介质，发泡介质的材料可以是塑料(PE、EVA等)、橡胶(SBR、CR等)、树脂等材料，并通过发泡模具控制制成如图2所示的圆形结构，再通过切割工艺，使其最终的发泡产品横截面形状呈半圆形、长圆形、椭圆形、多边形、矩形、方形等各种形式，如图4所示。

在发泡层外包裹一层金属材质制成的外导体层3。外导体层3由如铜、铝、银等，厚度一般选择在0.01mm～0.5mm之间的金属带材制成，其在轴线方向上间隔均匀的开若干个缝隙组成阵列，一般的缝隙的形状可以是矩形、长圆形、方形，组合形式可以是“π”字型、“一”字型、“八”字型、“L”型、“U”型、“T”型、“E”型等，如图5所示。该金属材质还可通过扎纹，使金属皮呈波纹形状，增加机械强度，且易于弯曲。将该金属包裹于发泡层外，形成外导体层，如图6所示。

包裹好外导体层3的漏泄波导外还有一层保护套4。该层由氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯、硅橡胶、聚烯烃、聚氯乙烯等绝缘材料制成，加强对漏泄介质波导的保护，还可以增强组件的机械性能及环境适应性，延长使用寿命，其剖面结构如图7所示。

为了制作上述结构的漏泄波导，本发明提出了一种用于制造上述泄漏波导的方法，其具体方法如下。

一、制作内芯

内芯1主要分为单芯或复合芯两种形式，单芯直径一般直径选择在0.1mm-20mm左右，材质一般选择具有耐高温、抗拉强度高、介电常数较低等特点的材料，单芯主要使用以下四大类材料：聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚芳基醚、SiLK等芳基聚合物；掺氟二氧化硅、聚四氟乙烯(PTFE)等掺氟材料；聚硅氧烷等硅材料及纳米多孔材料，通过增加捻度的方式使芯线呈绳状的同时，保证芯线表面较为光滑，无毛刺存在。

也可选择直径略小的复合内芯形式，一般直径选择在0.1mm-10mm左右，采用玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维与不饱和树脂、环氧树脂等材质，利用芳纶绞机通过编织的方法制作而成，复合内芯还要在外壁挤塑包裹薄薄的一层或几层芳基聚合物、掺氟材料、硅材料或纳米多孔材料等材料，方便后续进行发泡。

二、发泡层的制作

选择塑料(PE、EVA等)、橡胶(SBR、CR等)、树脂等材料，在制作好的内芯1 外通过物理发泡、交联发泡等发泡方式进行软质发泡，然后再通过切割的方式制得需要的发泡层。切割的过程可以使用如切割锯切割、激光切割、等离子切割、线切割、水切割等方式，其中切割锯切割的方式是利用牵引机拉动初步发泡完的波导，再利用设定好的刀片切割初步发泡的发泡介质，如图3所示；激光切割是利用高功率密度激光束根据设定好的外形尺寸，照射初步发泡完的波导，使其迅速熔化、汽化、烧蚀，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融发泡材料，从而实现割开分离；等离子切割是利用高温等离子电弧的热量，根据设定好的外形尺寸使初步发泡后的发泡层在切口处发生熔化或蒸发，并借高速等离子的动量排除发泡材料从而形成切口的一种方式；线切割就是利用移动的金属丝作工具电极，在金属丝和初步发泡后的波导之间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用将发泡层切割成我们想要的形状；水切割即高压水射流切割，利用高压水流将初步发泡的波导，通过电脑控制，切割成想要的形状。上述方法中，切割工艺成本低廉，切割后的形状可以根据实际需要为半圆形、长圆形、椭圆形、多边形、矩形、方形等各种形式，其中长圆形切割锯切割的示意图，如图4所示。

三、纵包

将外导体材料通过纵包的方式，包裹于切割好后的发泡材料外层来制作外导体层3，一般外导体材料选择金属材质，如铜、铝、银等金属带材，厚度一般选择 0.01mm～0.5mm之间，外导体首先需要进行冲孔，在轴线方向间隔均匀地开若干个缝隙而形成缝隙阵列，一般的缝隙的形状可以是矩形、长圆形、方形，组合形式可以是“π”字型、“一”字型、“八”字型、“L”型、“U”型、“T”型、“E”型等。再通过轧纹，使金属带材呈波纹形状，增加机械强度，随后通过计算好的外导体宽度，通过模具控制，将外导体包覆在发泡层外层，一般搭边的距离为2-20mm，长圆形纵包的示意图如下图6所示。

四、挤塑

通过上述三个步骤，漏泄介质波导已经基本成型，最后，再在漏泄介质波导表面挤塑一层外护套4，通常使用氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯、硅橡胶、聚烯烃、聚氯乙烯等材料，使外导体材料能够很好的固定包覆在发泡层的外壁上，同时加强对漏泄介质波导的保护，还可以增强组件的机械性能及环境适应性，延长使用寿命。

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例一、长圆形漏泄波导

结构：参见图8所示，长圆形漏泄介质波导包括内芯1、发泡层2、外导体层3及外护套4组成。

材料：内芯1采用聚四氟乙烯材料，发泡层2选用塑料聚乙烯物理发泡的形式，外导体层3选取0.3mm厚铜材(TU1)，护套4采用黑色聚乙烯绝缘护套料。

生产：首先选取聚四氟乙烯棒作为芯线，在其上进行聚乙烯发泡，随后利用激光切割成长圆形，然后再在表面纵包一层已经冲过“八”字型孔并经过轧纹后的外导体层3，最后进行挤塑，表面包覆一层黑色聚乙烯外护套4。

实施例二、矩形漏泄波导

结构：参见图9所示，矩形漏泄介质波导包括内芯1、发泡层2、外导体层3及外护套4组成。

材料：内芯1采用玻璃纤维、芳纶纤维及不饱和树脂材料，并在外表面挤塑一层聚酰亚胺薄膜；发泡层2选用丁苯橡胶物理发泡的形式，外导体层3选取0.1mm厚铝材，护套4采用氯丁橡胶绝缘护套料。

生产：首先需要利用玻璃纤维、芳纶纤维及不饱和树脂材料进行编织，采用1:12:1的配比，进行绕制，随后作为芯线，还需在其表面挤塑一层聚酰亚胺薄膜，使其能够满足发泡的条件；然后在其上进行丁苯橡胶发泡，发泡呈圆柱形，利用切割锯切割成矩形；然后再在表面纵包一层已经冲过“一”字型孔并经过轧纹后的外导体层，最后进行挤塑，表面包覆一层氯丁橡胶绝缘外护套4。

本发明提出的一种新型漏泄波导，将传统漏泄波导的传输介质由空气转变为发泡介质，并结合内芯的结构形式，大大增加了产品的机械强度，使其能够克服更加恶劣的使用环境，节约了用户的采购成本及施工成本；与此同时，相比于传统漏泄波导通过利用外导体金属管的厚度来保证机械强度，新型漏泄波导由于内芯介质的存在，导致外导体金属带材的使用厚度可以大幅降低，金属使用量的降低可以大幅度降低生产成本；另外，新型漏泄波导其独特的发泡切割工艺，使得发泡后的产品形状更加好控制，也一定程度上降低了生产成本；而且由于发泡介质的存在，使得新型漏泄波导不存在气密性等问题，更加不容易出现波导氧化或漏气等问题，节约了后期的维护成本。综上所述，本发明能够很好地克服漏泄波导目前强度低、成本高、安装过程复杂、后期维护困难等问题，并使得各类形状的波导的成本都在合理区间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种漏泄波导，其特征在于：由内芯(1)、发泡层(2)、外导体层(3)、外护套(4)组成，所述内芯(1)为由绝缘材料做成的芯线，其外部有一层由发泡材料制成的发泡层(2)，发泡层(2)外包裹有采用带有缝隙的金属带材做成的外导体层(3)，外导体层(3)外包裹有由绝缘材料做成的外护套(4)。

2.根据权利要求1所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述内芯(1)结构可为单股结构或复合结构，单股结构的内芯是由芳基聚合物、掺氟材料、硅材料、纳米多孔材料中的一种或几种的组合加捻而成；复合芯的芯线首先由玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维中的一种或几种的组合与不饱和树脂、环氧树脂一同编织成芯线，再在其外层包裹芳基聚合物、掺氟材料、硅材料、纳米多孔材料制作而成。

3.根据权利要求1或2所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述发泡层(2)由塑料、橡胶、树脂材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述发泡层(2)的横截面形状可以是半圆形、长圆形、椭圆形、多边形、矩形、方形。

5.根据权利要求1或2所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述外导体层(3)的材料是铜、铝或银制成的金属带材，在轴线方向均匀的布置着由若干个缝隙组成的阵列，金属带材通过轧纹，使其呈波纹形状，再包覆于发泡层(2)外。

6.根据权利要求1或2所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述外导体层(3)的缝隙的形状可以是矩形、长圆形、方形，组合形式可以是“π”字型、“一”字型、“八”字型、“L”型、“U”型、“T”型、“E”型。

7.根据权利要求1或2所述的一种漏泄波导，其特征在于：所述外护套(4)的材料可以是氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯、硅橡胶、聚烯烃、聚氯乙烯。

8.一种制作权利要求1或2所述的漏泄波导的方法，其特征在于：由制作内芯、发泡层的制作、纵包、挤塑四步组成；

步骤一、制作内芯；

单股内芯制作首先选择对芳基聚合物、掺氟材料、硅材料及纳米多孔材料之中的一种或几种的组合作为原材料，再通过增加捻度的方式使芯线呈绳状，加捻后需保证芯线表面光滑，无毛刺；

复合芯的芯线将玻璃纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维的一种或几种的组合，与不饱和树脂、环氧树脂利用芳纶绞机进行编织，再在外层通过挤塑工艺包裹芳基聚合物、掺氟材料、硅材料或纳米多孔材料；

步骤二、发泡层的制作；

利用制作好的内芯(1)在其外层使用塑料、橡胶或树脂材料通过发泡工艺进行软质发泡，发泡后通过切割的方式将发泡介质切割成型；

步骤三、纵包；

使用铜、铝或银制成的金属带材，并在所选带材上加工若干个缝隙使缝隙组成阵列，再对金属带材通过轧纹工艺，使其呈波纹形状，随后计算外导体宽度，通过模具控制，将金属带材包覆于发泡层(2)外；

步骤四、挤塑；

在发泡层外通过挤塑工艺包裹一层由绝缘材料做成的护套。

9.根据权利要求8所述的制作新型泄漏波导的方法，其特征在于：所述的切割发泡介质的方法为切割锯切割、激光切割、等离子切割、线切割、水切割。