CN110853797A - 一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆 - Google Patents

一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，涉及电缆技术领域，包括一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，包括由内至外依次同轴设置的内导体、绝缘层、屏蔽层、编织层与外护套，绝缘层采用聚四氟乙烯材质推挤于内导体层表面上，其中，绝缘层由以下聚四氟乙烯软发泡半烧结生产工艺获得：过筛与计量；混合；熟化；预压；推挤绝缘；烘干；烧结；冷却；火花；形成聚四氟乙烯电缆或半成品。本发明具有通过设置由内导体、绝缘层、屏蔽层、编织层与外护套同轴制成的同轴电缆，采用半烧结的技术，并控制半烧结时的温度、湿度与环境控制来达到绝缘层的性能参数要求，有助于增强了电缆接收到的信号强度，提高电缆使用性能的效果。

Description

一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆。
背景技术
随着电子通信及网络的高速发展，连接于电子设备内部或电子设备之间的射频电缆的屏蔽性能显得越来越重要。当有电信号经过射频同轴电缆时，由于天线效应，在耦合作用下电缆既可辐射信号，也能接收信号，从而导致较为严重的电磁兼容问题。并且，随着各类电子设备的急剧增加，电缆遭受电磁干扰，而导致电子设备丢失数据，设备和电缆丧失功能，甚至使整个系统瘫痪的概率越来越大。
现有的提高电缆屏蔽效能的手段往往是：1、增加铝箔厚度；2、增加电缆外导体屏蔽层数，其技术方案是将原有的两屏蔽结构增加为三屏蔽、四屏蔽甚至是五屏蔽，现有常规技术中，关于编织外导体的常用结构为铝箔+编织(两屏蔽结构)、铝箔+编织+铝箔(三屏蔽结构)、铝箔+编织+铝箔+编织(四屏蔽结构))；3、改变铝箔包覆形式，其技术方案为将第二层铝箔进行“折边处理”，然后包覆使之成为封闭的金属管状结构。但此类结构的问题在于每层屏蔽层均有信号泄漏，且层与层之间为开环结构，导致电缆的屏蔽效能差，物理机械强度低，安装使用效果差。
同轴电缆的设计正是解决了这个问题，中心电线发射出来的无线电被编织层所隔离，编织层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电。但是同轴电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形，那么中心导体和编织层之间的距离就不是始终如一的，这就造成内部的无线电波会被反射回信号发送源。这种效应减低了可接收的信号功率。
并且，同轴电缆在要求保证良好的信号传输性能同时，还需要保证可靠的耐抗环境气候性及防火性。然而传统的电缆使用聚四氟乙烯作为传输介质载体，是通过高温烧结推挤完成线芯；也即将聚四氟乙烯绝缘材料进行高温烧结的同时，利用螺杆旋转向前推力将融化后的绝缘材料推挤包在导体表面。此材料受环境温度影响特别大且相位性能偏差，当处于相位环境时其信号传输衰减会随温度的增加而增大，而且当该电缆处于特殊环境时，其性能还会受环境影响而产生很大变化，如当环境温度超过20度时，其传输衰减值增加0.2％/℃。
发明内容
针对实际运用中这一问题，本发明目的在于提出一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，具体方案如下：
一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，包括由内至外依次同轴设置的内导体、绝缘层、屏蔽层、编织层与外护套，所述绝缘层采用聚四氟乙烯材质推挤于内导体层表面上，其中，所述绝缘层由以下聚四氟乙烯软发泡半烧结生产工艺获得：
1)过筛与计量：将聚四氟乙烯树脂粉倒入筛料机中筛料，筛出的料筛入混料筒中，当筛出的料达到所述混料筒容量的预定值时，将所述混料筒放在电子称上称量；
2)混合：将助推剂加入步骤1)中所述的混料筒中，并将混料筒放在混料机上混料，混料时间为15-19分钟，直至混合均匀形成混合料；
3)熟化：将步骤2)中形成的所述混合料放置在室温23℃-24℃的环境下密封静置5-15个小时；
4)预压：将步骤3)中熟化后的所述混合料加入预压型腔的内部，加压至所述混合料的体积为其初始体积的三分之一，形成毛坯；
5)推挤绝缘：将步骤4)中所述的毛坯与内导体装入挤压机的料筒中进行冷却挤压；
6)烘干：将步骤5)中冷却挤压后的绝缘线进行烘干，烘干温度为100℃-300℃；
7)烧结：对步骤6)中烘干后的绝缘线引入烧结设备进行半烧结；
8)冷却：烧结完成后进行冷却，冷却温度设为260℃以下至室温；
9)火花：利用火花机对步骤8)中冷却后的绝缘线进行检测；
10)形成聚四氟乙烯电缆或半成品。
通过上述技术方案，通过设置由内导体、绝缘层、屏蔽层、编织层与外护套同轴制成的同轴电缆，使得电缆在使用时，编织层能将中心电线发射出来的无线电进行隔离，编织层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电，从而降低了信号功率的损耗，有助于增强了电缆接收到的信号强度，同时利用半烧结技术制作出绝缘层，当电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形时，绝缘层的设置能保证中心导体和编织层之间的距离保持始终如一，从而不会造成内部的无线电波被发射回信号发送源，进一步有助于增强可接收到的信号功率，同时绝缘层的设置，可有助于保证电缆比较僵直而不容易弯曲的特性。
进一步的，所述屏蔽层设为银带屏蔽层，其材料为镀银铜带，所述编织层设为金属编织层，其材料为镀银铜丝。
通过上述技术方案，中心导体与编织层形成电流回路，实现电流的传导。
进一步的，所述步骤7)中半烧结温度控制在400℃-420℃。
通过上述技术方案，针对薄壁绝缘层进行半烧结时，烧结温度控制在400-420℃。
进一步的，所述步骤7)中半烧结温度控制在360-380℃。
通过上述技术方案，针对壁厚绝缘层进行半烧结时，烧结温度控制在300-380℃。
进一步的，所述步骤7)中所述半烧结设备包括升温炉，所述升温炉的数量为三个，三个所述升温炉依次排列，其中一个所述升温炉用于将绝缘线引入，并快速升温实现半烧结，另外两个所述升温炉用于进行所述步骤8)的冷却。
进一步的，所述步骤2)中加入所述助推剂混合时，当所述线缆有颜色要求时，将着色剂和助推剂同时加入混料筒进行混合。
通过上述技术方案，通过添加着色剂，可实现各种颜色的电缆的制作。
进一步的，所述步骤2)混合时，所述混料筒上设置有用于防止所述助推剂与所述着色剂挥发的密封盖。
通过上述技术方案，密封盖的设置，有助于防止着色剂的挥发，从而有助于保证电缆的正常着色，达到所需的着色要求。
进一步的，所述步骤2)中推助剂与聚四氟乙烯粉料的混料重量比例为15％-21％。
进一步的，所述步骤2)中所述混料机的转速为50±10转/分钟。
进一步的，所述步骤4)预压时，压力值设为1.0-3.0Mpa。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)通过设置由内导体、绝缘层、屏蔽层、编织层与外护套同轴制成的同轴电缆，使得电缆在使用时，编织层能将中心电线发射出来的无线电进行隔离，编织层可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电，从而降低了信号功率的损耗，有助于增强了电缆接收到的信号强度，且能保证电缆僵直不容易弯曲，有助于提高电缆的使用性能；
(2)通过采用半烧结的技术，并控制半烧结时的温度、湿度与环境控制来达到绝缘层的性能参数要求，从而使得电缆具有屏蔽效能优良、高频率信号的特点，并且绝缘层的设置能使得电缆能保持僵直不易弯曲，有利于提高电缆的使用性能；
(3)通过采用不同的烧结温度范围来针对薄壁绝缘层和壁厚绝缘层的烧结，最佳的烧结温度可以使得分子链的扩散过程迅速的进行，保证绝缘层烧结后的质量。
附图说明
图1为本发明的电缆的层结构示意图；
图2为本发明中绝缘层的生产流程图。
附图标记：1、内导体；2、绝缘层；3、屏蔽层；4、编织层；5、外护套。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
参照图1-2，一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，包括由内至外依次同轴设置的内导体1、绝缘层2、屏蔽层3、编织层4与外护套5。可选的，内导体1由单股的实心线或多股绞合线组成。这样，内导体1与编织层4形成电流回路，由于同轴电缆传导交流电而非直流电，也就是说每秒钟会有好几次的电流方向发生逆转，如果使用一般电线传输高频率电流，这种电线就会相当于一根向外发射无线电的天线，这种效应损耗了信号的功率，使得接收到的信号强度减小，同轴电缆的设置，可利用编织层4将中心电线发射出来进行隔离，编织层4可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电，从而有助于增强电缆接收到的信号强度，同时绝缘层2的设置，能保证内导体1与编织层4之间的距离是始终如一的，不会造成内部的无线电波被反射回信号发送源，进一步增强接收到的信号功率，同时能保证电缆不易弯曲的特性。
绝缘层2采用聚四氟乙烯材质推挤于内导体1层表面上，其中，绝缘层2由以下聚四氟乙烯软发泡半烧结生产工艺获得：
1)过筛与计量：将聚四氟乙烯树脂粉倒入筛料机中筛料，筛出的料筛入混料筒中，当筛出的料达到混料筒容量的预定值时，将混料筒放在电子称上称量；
2)混合：将助推剂加入步骤1)中的混料筒中，并将混料筒放在混料机上混料，混料时间为15-19分钟，直至混合均匀形成混合料；
3)熟化：将步骤2)中形成的混合料放置在室温23℃-24℃的环境下密封静置5-15个小时；
4)预压：将步骤3)中熟化后的混合料加入预压型腔的内部，加压至混合料的体积为其初始体积的三分之一，形成毛坯；
5)推挤绝缘：将步骤4)中的毛坯与内导体1装入挤压机的料筒中进行冷却挤压；
6)烘干：将步骤5)中冷却挤压后的绝缘线进行烘干，烘干温度为100℃-300℃；
7)烧结：对步骤6)中烘干后的绝缘线引入烧结设备进行半烧结；
8)冷却：烧结完成后进行冷却，冷却温度设为260℃以下至室温；
9)火花：利用火花机对步骤8)中冷却后的绝缘线进行检测；
10)形成聚四氟乙烯电缆或半成品。
可选的，筛料筒的规格为直径400mm、高445mm。对于未过筛的粗块，装入清洁密闭透明的塑料带中，待装满三分之一后，扎好口轻轻的震动，使粗块碎成粉末，然后再过筛，在筛料过程中，应防止将粉料弄脏，保证绝缘电线的电特性。这样，利用半烧结技术将绝缘层2生产出来，有助于提高电缆的使用性能。
同时，可选的，熟化时，将混合料在室温下密封静置5-15个小时，保证助挤剂充分浸润物料。这样，加工时，有利于树脂的均匀化。
同时，烘干，有助于助挤剂的挥发，有助于防止半烧结后的电线产生纵向开裂。
屏蔽层3设为银带屏蔽层，其材料为镀银铜带，编织层4设为金属编织层，其材料为镀银铜丝。这样，中心导体与编织层4形成电流回路，实现电流的传导。
步骤2)中加入助推剂混合时，当线缆有颜色要求时，将着色剂和助推剂同时加入混料筒进行混合。这样，通过添加着色剂，可实现各种颜色的电缆的制作。
步骤2)混合时，混料筒上设置有用于防止助推剂与着色剂挥发的密封盖。这样，密封盖的设置，有助于防止着色剂的挥发，从而有助于保证电缆的正常着色，达到所需的着色要求。
步骤2)中推助剂与聚四氟乙烯粉料的混料重量比例为15％-21％。
步骤2)中混料机的转速为50±10转/分钟。
步骤4)预压时，压力值设为1.0-3.0Mpa。这样，有助于防止压力过大或过小时，对绝缘层外径造成不符合工艺的情况出现。
步骤7)中半烧结温度控制在400℃-420℃。这样，针对薄壁绝缘层2进行半烧结时，烧结温度控制在400-420℃。步骤7)中半烧结温度控制在360-380℃。这样，针对壁厚绝缘层2进行半烧结时，烧结温度控制在300-380℃。采用上述方案，由于烧结过程是一种物理过程，未经烧结的聚四氟乙烯大分子是一种晶区与处于高弹态的非晶区的混合物，当温度达到327℃时晶区开始消失，转变成无定型的胶态，这时大分子链开始扩散，同时也有分子链的松弛过程，最佳的烧结温度可以使分子链的扩散过程迅速的进行。分子链的运动结果，填补了助剂挥发所留下来的孔隙，消除了树脂颗粒因推挤过程中定向纤维化等所产生的内应力，使树脂分界面消失，大分子紧密的链在一起。适当的提高温度有助于扩散过程的进行，但是由于聚四氟乙烯的导热性差，在绝缘层2中容易产生很大的温度梯度，也就是说温度过高，烧结速度不恰当的加快，会使绝缘表面分解，而其内表面上位烧热，这种绝缘层2外表面过烧而内表面烧结不足的现象，导致绝缘层2纵向的开裂，烧结温度高于327℃，并针对绝缘层2的壁厚而定，使得绝缘层2不会因烧结温度过高而造成其的老化或热分解，而使其电气性能和机械性能降低，同时保证绝缘层2不会因温度过低而造成其孔隙无法完全的消除，并使得其性能变差。
步骤7)中半烧结设备包括升温炉，升温炉的数量为三个，三个升温炉依次排列，其中一个升温炉用于将绝缘线引入，并快速升温实现半烧结，另外两个升温炉用于进行步骤8)的冷却。可选的，冷却时选择自然冷却。
本发明的具体实施原理为：通过设置由内导体1、绝缘层2、屏蔽层3、编织层4与外护套5同轴制成的同轴电缆，使得电缆在使用时，编织层4能将中心电线发射出来的无线电进行隔离，编织层4可以通过接地的方式来控制发射出来的无线电，从而降低了信号功率的损耗，有助于增强了电缆接收到的信号强度，同时利用半烧结技术制作出绝缘层2，当电缆某一段发生比较大的挤压或者扭曲变形时，绝缘层2的设置能保证中心导体和编织层4之间的距离保持始终如一，从而不会造成内部的无线电波被发射回信号发送源，进一步有助于增强可接收到的信号功率，同时绝缘层2的设置，可有助于保证电缆比较僵直而不容易弯曲的特性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，包括由内至外依次同轴设置的内导体(1)、绝缘层(2)、屏蔽层(3)、编织层(4)与外护套(5)，所述绝缘层(2)采用聚四氟乙烯材质推挤于内导体(1)层表面上，其中，所述绝缘层(2)由以下聚四氟乙烯软发泡半烧结生产工艺获得：
1)过筛与计量：将聚四氟乙烯树脂粉倒入筛料机中筛料，筛出的料筛入混料筒中，当筛出的料达到所述混料筒容量的预定值时，将所述混料筒放在电子称上称量；
2)混合：将助推剂加入步骤1)中所述的混料筒中，并将混料筒放在混料机上混料，混料时间为15-19分钟，直至混合均匀形成混合料；
3)熟化：将步骤2)中形成的所述混合料放置在室温23℃-24℃的环境下密封静置5-15个小时；
4)预压：将步骤3)中熟化后的所述混合料加入预压型腔的内部，加压至所述混合料的体积为其初始体积的三分之一，形成毛坯；
5)推挤绝缘：将步骤4)中所述的毛坯与内导体(1)装入挤压机的料筒中进行冷却挤压；
6)烘干：将步骤5)中冷却挤压后的绝缘线进行烘干，烘干温度为100℃-300℃；
7)烧结：对步骤6)中烘干后的绝缘线引入烧结设备进行半烧结；
8)冷却：烧结完成后进行冷却，冷却温度设为260℃以下至室温；
9)火花：利用火花机对步骤8)中冷却后的绝缘线进行检测；
10)形成聚四氟乙烯电缆或半成品。
2.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述屏蔽层(3)设为银带屏蔽层，其材料为镀银铜带，所述编织层(4)设为金属编织层，其材料为镀银铜丝。
3.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤7)中半烧结温度控制在400℃-420℃。
4.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤7)中半烧结温度控制在360-380℃。
5.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤7)中所述半烧结设备包括升温炉，所述升温炉的数量为三个，三个所述升温炉依次排列，其中一个所述升温炉用于将绝缘线引入，并快速升温实现半烧结，另外两个所述升温炉用于进行所述步骤8)的冷却。
6.根据权利要求3所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤2)中加入所述助推剂混合时，当所述线缆有颜色要求时，将着色剂和助推剂同时加入混料筒进行混合。
7.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤2)混合时，所述混料筒上设置有用于防止所述助推剂与所述着色剂挥发的密封盖。
8.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤2)中推助剂与聚四氟乙烯粉料的混料重量比例为15％-21％。
9.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤2)中所述混料机的转速为50±10转/分钟。
10.根据权利要求1所述的高频率高屏蔽效能射频同轴电缆，其特征在于，所述步骤4)预压时，压力值设为1.0-3.0Mpa。
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