CN111799030A - 高频无峰值屏蔽电缆及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种高频无峰值屏蔽电缆及其制作方法。所述高频无峰值屏蔽电缆由内而外依次包括同轴设置的内导体、绝缘层、屏蔽层和护套，所述屏蔽层包括合金带屏蔽层和金属丝屏蔽层，其中所述内导体在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm，所述合金带屏蔽层包括合金带搭盖式结构或/和合金带包裹式结构，所述金属丝屏蔽层包括金属丝编织结构。通过增设合金带屏蔽层优化电缆驻波的平稳性，控制内导体和金属丝屏蔽层的结构参数来避免6GHz以上高频出现驻波峰值。结合护套和绝缘层材料设计和工艺调整分别来避免高频处的驻波带宽变大和保证阻抗的均匀性，从而拓宽电缆使用途径，用于通信、电子对抗、航空航天、卫星、雷达等领域中的信号传输。

Description

高频无峰值屏蔽电缆及其制作方法

技术领域

本发明涉及电缆技术领域，特别是指一种高频无峰值屏蔽电缆及其制作方法。

背景技术

在通信领域，同轴电缆起到传输信号的作用。经过了多年的技术发展，同轴电缆的技术已日渐完善，在成本方面占有优势，所以同轴电缆的使用领域不仅仅局限在天线基站、电子设备的相互连接线等领域，同时在电子对抗、航空航天、卫星、雷达等领域，也渐渐有了更多的需求。

近些年，随着我国5G通讯行业的高速发展，电缆传输的频率越来越高，对通信电缆传输也提出了更高的要求。目前的同轴电缆在频率6GHz以下的驻波带宽小，无峰值，但随着频率的范围扩大，在更高频率处会出现峰值(比如10-18G，驻波带宽＞1.25；18-40G，驻波带宽＞1.3等)，影响信号传输的准确性、有效性，会限制电缆使用的途径。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种改进的高频无峰值屏蔽电缆及其制作方法。

本发明提供的技术方案为：一种高频无峰值屏蔽电缆，由内而外依次包括同轴设置的内导体、绝缘层、屏蔽层和护套，所述屏蔽层包括合金带屏蔽层和金属丝屏蔽层，其中所述内导体在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm，所述合金带屏蔽层包括合金带搭盖式结构或/和合金带包裹式结构，所述金属丝屏蔽层包括金属丝编织结构。

进一步的，所述内导体为经过紧压拉伸处理的单根镀银铜丝，所述镀银铜丝的铜包括黄铜或紫铜或铜合金。

进一步的，所述绝缘层采用压缩比为400:1-4500:1的聚四氟乙烯材料紧密包在所述内导体表面，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内。

进一步的，所述合金带屏蔽层采用延伸率小于33％的聚酯合金带，所述聚酯合金带包括合金带及覆于所述合金带至少一面的聚酯层；所述合金带的合金材质包括铜合金或铝合金。

进一步的，所述聚酯层接触所述绝缘层。

进一步的，所述合金带搭盖式结构为沿纵长方向螺旋缠绕直至所述聚酯合金带无重叠地完全覆盖内部的结构。

进一步的，所述合金带包裹式结构为沿周向包裹直至重叠1-3mm后完全覆盖内部的结构。

进一步的，所述金属丝编织结构采用延伸率为10-40％的铜丝或铜合金丝，铜丝或铜合金丝的单丝直径范围在0.05-0.18mm，股数范围在3-9股，节距范围在1.2-30mm。

进一步的，所述金属丝屏蔽层还包括紧贴于所述金属丝编织结构上的金属丝镀层，所述金属丝镀层的材质包括锡或银。

进一步的，所述护套采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

本发明还提供一种所述的高频无峰值屏蔽电缆的制作方法：

准备镀银铜丝，经过10个以上拉丝模具进行紧压拉伸处理使得镀银铜丝的银层与铜层紧密结合，控制成型的内导体在纵长方向上的直径公差在±0.02μm，其中，拉丝配模比例大于1.07；

准备材料压缩比为400:1～4500:1的聚四氟乙烯，进行混料摇料、熟化、压料，经过15-35°的大角度加工模具在内导体表面形成绝缘层，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内；

采用聚酯合金带在绝缘层外进行搭盖式加工和/或包裹式加工，得到合金带搭盖式结构和/或合金带包裹式结构；

采用金属单丝进行并丝，然后编织成型金属丝屏蔽层；

采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料以非轴承式的主动放线装置在金属丝屏蔽层外挤出成型护套。

进一步的，所述金属丝屏蔽层包括编织成型的金属丝编织结构及以非轴承式的主动放线装置和冷却设备处理形成的紧贴于所述金属丝编织结构上的金属丝镀层。

与现有技术相比，本发明提供的高频无峰值屏蔽电缆，通过增设合金带屏蔽层优化电缆驻波的平稳性，控制内导体和金属丝屏蔽层的结构参数来避免6GHz以上高频出现驻波峰值，从而拓宽电缆的使用途径，用于通信、电子对抗、航空航天、卫星、雷达等领域中的信号传输。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一实施方式中高频无峰值屏蔽电缆的结构示意图。

图2为图1示出的高频无峰值屏蔽电缆的制备流程图。

主要元件符号说明:

内导体 10

绝缘层 20

合金带屏蔽层 30

合金带搭盖式结构 301

合金带包裹式结构 302

金属丝屏蔽层 40

金属丝编织结构 401

金属丝镀层 402

护套 50

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明实施例。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明实施例，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明实施例保护的范围。

本文的驻波带宽指驻波图形中峰值处纵向的高度值。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明实施例的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明实施例。

本发明提供一种高频无峰值屏蔽电缆，由内而外依次包括同轴设置的内导体10、绝缘层20、屏蔽层和护套50。所述屏蔽层包括合金带屏蔽层30和金属丝屏蔽层40。其中，所述内导体10在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm，所述合金带屏蔽层30包括合金带搭盖式结构301或/和合金带包裹式结构302，所述金属丝屏蔽层40包括金属丝编织结构401。通过增设合金带屏蔽层30优化电缆驻波的平稳性，控制内导体10和金属丝屏蔽层40的结构参数来避免6GHz以上高频出现驻波峰值，结合护套50和绝缘层20材料设计和工艺调整分别来避免高频处的驻波带宽变大和保证阻抗的均匀性，从而拓宽电缆的使用途径，用于通信、电子对抗、航空航天、卫星、雷达等领域中的信号传输。

请参阅图1，在一具体实施方式中，所述高频无峰值屏蔽电缆由内而外依次包括同轴设置的内导体10、绝缘层20、合金带搭盖式结构301、合金带包裹式结构302、金属丝编织结构401、金属丝镀层402和护套50。在其他实施方式中，所述金属丝镀层402可以没有。在其他实施方式中，合金带搭盖式结构301设置于合金带包裹式结构302的外层。在其他实施方式中，可以没有合金带搭盖式结构301、合金带包裹式结构302中的一者。

具体实施方式中，所述内导体10为经过紧压拉伸处理的单根镀银铜丝，其在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm；所述镀银铜丝的铜包括黄铜或紫铜或铜合金。实际生产应用中，内导体10采用精细铜丝，外层都有银层，银层与铜层之间采用拉丝晶模进行紧压拉伸处理，拉丝配模比例大于1.07，同时必须经过10个以上拉丝模具才能达到银层与铜层紧密结合，银层的均匀公差在±0.02μm之内，也即单根镀银铜丝在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm，这样才能达到内导体10所需均匀外径的要求，消除电缆高频驻波峰值。

具体实施方式中，所述绝缘层20采用压缩比为400:1-4500:1的聚四氟乙烯材料紧密包在所述内导体10表面，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内。实际生产应用中，绝缘层20采用中高压缩比(参见标准：HG/T 2899-1997)分散PTFE材料，材料压缩比要求在400:1～4500:1，中高压缩比材料在使用过程中，受压力时容易成型且快速成型稳定，绝缘外径稳定。此外，加工模具使用大角度(15-35°)模具，使绝缘料能够更紧密的包在导体表面，保证了电缆阻抗的均匀性，使电缆阻抗控制在50Ω±0.5Ω之内。

具体实施方式中，所述合金带屏蔽层30采用延伸率小于33％、介电常数小的聚酯合金带，所述聚酯合金带包括合金带及覆于所述合金带至少一面的聚酯层；所述合金带的合金材质包括铜合金或铝合金。具体的，所述聚酯层接触所述绝缘层20。换句话说，让合金带有聚酯一面的朝向绝缘层20，使聚酯合金带能够完整的覆盖在电缆绝缘层20表面。具体的，聚酯合金带采用的加工方式包括：搭盖式、包裹式或搭盖式与包裹式相结合。所述合金带搭盖式结构301为沿纵长方向螺旋缠绕直至所述聚酯合金带无重叠地完全覆盖内部的结构，搭盖之间所留的缝隙以看不到绝缘芯线为准。所述合金带包裹式结构302为沿周向包裹直至重叠1-3mm后完全覆盖内部的结构，包裹时允许有1～3mm的重叠部分。合金带屏蔽层30无翘边、褶皱现象出现，保证了电缆抗电磁屏蔽干扰层表面的平整度，保证了电缆驻波的平稳度。聚酯合金带的厚度范围在2.0～8.0mm。聚酯合金带的合金材质不止于铜合金、铝合金等，也包括其他合金材质。在其他实施方式中，聚酯合金带采用的加工方式包括：搭盖式、包裹式或搭盖式与包裹式相结合，但搭盖式与包裹式的层数、顺序没有固定限制，其组合可为：0层搭盖式+1层包裹式、1层搭盖式+0层包裹式、1层搭盖式+1层包裹式、1层包裹式+1层搭盖式等。

具体实施方式中，所述金属丝编织结构401采用延伸率为10-40％的铜丝或铜合金丝，采用的单丝直径、股数和编织节距没有固定限制，单丝直径范围在0.05～0.18mm，股数范围在3～9股，节距范围在1.2～30mm。抗电磁屏蔽干扰层采用新的屏蔽丝，屏蔽丝要求延伸率在10～40％之间，进行编织时，可根据编织表面的效果，适当增加或减少单丝直径、股数和节距。通常，若过度的增加编织密度，即股数越多，节距越小，使编织密度接近百分比，采用机械弯曲检测方法进行电缆弯曲，从屏蔽层表面可以看到编织层松动、拱起、过搭的现象，从而影响到外导体(屏蔽层)表面的平整度，影响到驻波图形。若增加编织丝的单根直径或编织丝的股数，减小编织节距，保证编织密度一致，则出现多处高频出现峰值，且高频处驻波图形宽的现象。如果减小编织丝的单根直径，减少编织丝的股数，降低编织速度，合理设置收放线张力和牵引轮圈数，使编织生产过程中电缆不会出现打滑现象，使编织表面平整度得到改善，就会使高频处驻波图形宽度变小，同时只会在局部高频处出现较小的峰值，但基本可以满足高频使用。本发明优选的屏蔽丝及编织参数设计使抗电磁屏蔽干扰层表面更加平整，满足机械弯曲的要求同时，避免产生高频处的峰值。

具体实施方式中，所述金属丝屏蔽层40还包括紧贴于所述金属丝编织结构401上的金属丝镀层402，所述金属丝镀层402的材质包括锡或银。抗电磁屏蔽干扰层采用抗氧化合金锡条，锡的流动性好，在给电缆抗电磁干扰层上锡的时候，用非轴承式的主动放线装置取代轴承式的主动放线装置，减小放线张力，避免造成电缆结构出现相对性移动，进而避免产生高频峰值。其中，轴承式介绍：放线设备中心装有旋转轴承，需要依靠线缆本身使用较大的拉力使轴承转动；非轴承式：手只需轻轻一拉，线缆就可以继续前进，同时放线装置还可以起到固定放线作用。此外，同时采用冷却设备冷却的方法取代自然冷却的方法，保证锡能够提前冷却，紧紧贴在抗电磁干扰层表面。屏蔽丝采用的金属材质不止于铜，也包括铜合金材质，其镀层可为无或锡、银等金属。

具体实施方式中，所述护套50采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料。护套50生产也用非轴承式的主动放线装置取代轴承式的主动放线装置，减小放线张力，同时在收线位置，调整储线轮的搭配圈数，降低对电缆的拉伤，避免高频处的峰值变大。同样，轴承式的主动放线设备中心装有旋转轴承，需要依靠线缆本身使用较大的拉力使轴承转动；非轴承式的主动放线设备，手只需轻轻一拉，线缆就可以继续前进，同时放线装置还可以起到固定放线作用。

本发明提供的高频无峰值屏蔽电缆的各层之间是相互关联的。其中内导体10和屏蔽层形成传输载体，驻波稳定性受两者相对表面的平整性和形成的空间结构规整稳定性的共同影响，比如当内导体10符合设计要求，屏蔽层仅采用合金带搭盖式结构301和/或合金带包裹式结构302，这些结构层容易出现松动而发生位移或者受到外界作用发生弯曲产生位移，影响屏蔽层的表面平整性，影响驻波图形，会导致多个高频处产生峰值，难以实现屏蔽的效果；同理，当内导体10表面的平整度差，直接影响波的传输路径，影响驻波稳定性，高频屏蔽效果差。本发明为同轴设置的屏蔽电缆结构，该结构可以用作其他产品的缆芯，在缆芯外侧设置新屏蔽结构时，若缆芯的基础设计没有确保驻波高频无峰值，其外层的屏蔽结构设计空间相对有限，本发明对此不作深入探讨。可以理解，绝缘层20、护套50对空间结构规整稳定性存在影响，例如绝缘层20尺寸一致性差，会使得空间结构变形；护套50加工张力不均匀，会使得空间结构扭曲；这些均会导致驻波图形的变化，为消除高频驻波峰值，需要综合考虑各层的作用及各层之间的相互作用。

请参阅图2，本发明还提供图1示出的高频无峰值屏蔽电缆的制作方法，具体流程如下：

1)准备镀银铜丝，经过10个以上拉丝模具进行紧压拉伸处理使得镀银铜丝的银层与铜层紧密结合，控制成型的内导体10在纵长方向上的直径公差在±0.02μm，其中，拉丝配模比例大于1.07；

2)准备材料压缩比为400:1～4500:1的聚四氟乙烯，进行混料摇料、熟化、压料，经过15-35°的大角度加工模具在内导体10表面形成绝缘层20，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内；

3)采用聚酯合金带在绝缘层20外进行搭盖式加工，得到合金带搭盖式结构301；

4)采用聚酯合金带在绝缘层20外进行包裹式加工，得到合金带包裹式结构302；

5)采用金属单丝进行并丝，然后编织成型金属丝屏蔽层40；

6)所述金属丝屏蔽层40包括编织成型的金属丝编织结构401及以非轴承式的主动放线装置和冷却设备处理形成的紧贴于所述金属丝编织结构401上的金属丝镀层402；

7)采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料以非轴承式的主动放线装置在金属丝屏蔽层40外挤出成型护套50。

根据实际产品设计的结构不同，上述工艺步骤会变化，比如步骤6)可以没有，步骤3)、步骤4)顺序可以反过来，也可以少一步，或者每一步骤存在重复多次等等，对此本文不再赘述，具体依据实际产品的性能设定而定。

以下列举了本发明的几种结构与现有产品的性能对比表。以内导体10+绝缘层20+屏蔽层+护套50为基础结构，内导体10、绝缘层20、护套50按照本申请的设计规范制作。表中屏蔽层结构是由内而外同轴设置。采用网络分析仪测试产品在10-18G频率范围内的驻波图形，横坐标显示频率，纵坐标显示驻波比，驻波峰值在纵向上的高度记为驻波带宽。

从上表可以看出，对比例1为最为常见的屏蔽电缆结构，在高频段其驻波带宽大，不符合使用要求。实施例1/2、实施例3和实施例4分别在对比例1的基础上增设合金带包裹式结构302、合金带搭盖式结构301，及合金带搭盖式结构301和合金带包裹式结构302的组合结构，有效避免了高频下的驻波峰值，驻波带宽明显变小。实际生产应用中，实施例1-2的产品生产效率快，人工投入少，但产品批次稳定性略差，些许批次会出现驻波带宽＞1.25的情形，如实施例2；实施例3和4的产品批次稳定性高，且驻波带宽小，驻波峰值少；但相应的，生产效率较实施例1-2的低，人工投入大。可以视产品性能要求和生产实际来规划产品所需的结构。在其他实施例中，合金带屏蔽层30还可以是多层合金带搭盖式结构301，或多层合金带包裹式结构302，或者若干层的一者(合金带搭盖式结构301)与若干层的另一者(合金带包裹式结构302)的结合。在其他实施例中，还可以先设置金属丝屏蔽层40，再在其外设置在合金带屏蔽层30，当然理论上，金属丝屏蔽层40也可以设置在合金带屏蔽层30(多层子结构时)的内部，在此，不再赘述。

综上，本发明通过设计合金带与金属丝的双重屏蔽结构，结合内导体、绝缘层和护套的合理优化，获得了驻波带宽小的屏蔽电缆，消除了其在高频(＞6GHz)处的峰值，可以用于通信、电子对抗、航空航天、卫星、雷达等领域中的信号传输。

以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：由内而外依次包括同轴设置的内导体、绝缘层、屏蔽层和护套，所述屏蔽层包括合金带屏蔽层和金属丝屏蔽层，其中所述内导体在纵长方向上的直径公差控制在±0.02μm，所述合金带屏蔽层包括合金带搭盖式结构或/和合金带包裹式结构，所述金属丝屏蔽层包括金属丝编织结构。

2.根据权利要求1所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述内导体为经过紧压拉伸处理的单根镀银铜丝，所述镀银铜丝的铜包括黄铜或紫铜或铜合金。

3.根据权利要求2所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述绝缘层采用压缩比为400:1-4500:1的聚四氟乙烯材料紧密包在所述内导体表面，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内。

4.根据权利要求1所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述合金带屏蔽层采用延伸率小于33％的聚酯合金带，所述聚酯合金带包括合金带及覆于所述合金带至少一面的聚酯层；所述合金带的合金材质包括铜合金或铝合金。

5.根据权利要求4所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述聚酯层接触所述绝缘层。

6.根据权利要求5所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述合金带搭盖式结构为沿纵长方向螺旋缠绕直至所述聚酯合金带无重叠地完全覆盖内部的结构。

7.根据权利要求5所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述合金带包裹式结构为沿周向包裹直至重叠1-3mm后完全覆盖内部的结构。

8.根据权利要求1所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述金属丝编织结构采用延伸率为10-40％的铜丝或铜合金丝，铜丝或铜合金丝的单丝直径范围在0.05-0.18mm，股数范围在3-9股，节距范围在1.2-30mm。

9.根据权利要求1所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述金属丝屏蔽层还包括紧贴于所述金属丝编织结构上的金属丝镀层，所述金属丝镀层的材质包括锡或银。

10.根据权利要求1所述的高频无峰值屏蔽电缆，其特征在于：所述护套采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料。

11.一种如权利要求1-10中任一项所述的高频无峰值屏蔽电缆的制作方法，其特征在于：

准备镀银铜丝，经过10个以上拉丝模具进行紧压拉伸处理使得镀银铜丝的银层与铜层紧密结合，控制成型的内导体在纵长方向上的直径公差在±0.02μm，其中，拉丝配模比例大于1.07；

准备材料压缩比为400:1～4500:1的聚四氟乙烯，进行混料摇料、熟化、压料，经过15-35°的大角度加工模具在内导体表面形成绝缘层，以控制阻抗在50Ω±0.5Ω之内；

采用聚酯合金带在绝缘层外进行搭盖式加工和/或包裹式加工，得到合金带搭盖式结构和/或合金带包裹式结构；

采用金属单丝进行并丝，然后编织成型金属丝屏蔽层；

采用聚全氟乙丙烯或者低烟无卤阻燃聚烯烃材料以非轴承式的主动放线装置在金属丝屏蔽层外挤出成型护套。

12.如权利要求11所述的高频无峰值屏蔽电缆的制作方法，其特征在于：所述金属丝屏蔽层包括编织成型的金属丝编织结构及以非轴承式的主动放线装置和冷却设备处理形成的紧贴于所述金属丝编织结构上的金属丝镀层。

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