CN113169430B - 一种介质传输线及网络设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种介质传输线及网络设备，其中，该介质传输线包括截面为圆形的线芯、依次包覆于所述线芯外周面的线芯包层、支撑层和金属屏蔽层，并且所述支撑层支撑于所述线芯包层与所述金属屏蔽层之间，所述线芯包层、支撑层和金属屏蔽层的截面均为圆形且与线芯的圆形截面为同心圆；所述线芯、线芯包层和所述支撑层的介电常数依次减小，并且所述介质传输线主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层的内径。本申请实施例所述的介质传输线在线芯包层与金属屏蔽层之间设置介质常数位于金属屏蔽层与线芯包层之间的支撑层，使电场分布更加集中于介质传输线的线芯和线芯包层部分且线芯上最大，进而减小介质传输线在网络设备中的传输损耗。
Description
技术领域
本发明涉及通讯传输相关技术领域，尤其涉及一种介质传输线及网络设备。
背景技术
随着网络设备容量的提升，对设备间间信号传输速率的要求越来越高，利用毫米波、太赫兹等频段电磁波作为载波可以有效地满足高传输速率的需求，而高频段的传输线性能在很大程度上会影响设备之间的通信速率。随着工作频率提高，常规同轴线缆的传输损耗会急剧增加，使其传输距离受限；而常规光纤在毫米波、太赫兹频段同样具有极高的传输损耗。
发明内容
本申请实施例提供一种介质传输线及网络设备，所述介质传输线具有抗干扰的能力下可以减小传输损耗，保证高传输速率。
本申请实施例提供的介质传输线，包括截面为圆形的线芯、依次包覆于所述线芯外周面的线芯包层、支撑层和金属屏蔽层，并且所述支撑层支撑于所述线芯包层与所述金属屏蔽层之间，所述线芯包层、支撑层和金属屏蔽层的截面均为圆形且与线芯的圆形截面为同心圆；所述线芯、线芯包层和所述支撑层的介电常数依次减小，并且所述介质传输线主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层的内径。所述金属屏蔽层被支撑层支撑在所述线芯包层外周面，实现该介质传输线的屏蔽效果。所述线芯的外周面是指围绕线芯的中心轴的线芯的外表面。所述线芯可以是空心也可以是实心。所述介质传输线主模是指传输线传输的最低电磁波模式。
本申请所述的介质传输线过在线芯包层外部采用支撑层支撑并间隔金属屏蔽层，使得电场分布更加集中于介质传输线的线芯和线芯包层部分，降低了线芯包层与金属屏蔽层接触处的电场强度，进而降低了金属屏蔽层对介质传输线的传输损耗。
进一步的，所述支撑层包括至少两个支撑体，所述至少两个支撑体围绕所述线芯的外周面均匀间隔的排列设置；同时由于支撑层的支撑体之间间隔设置，两个支撑体之间存在空气间隙，保证支撑层的介电常数介于线芯包层与金属屏蔽层之间，进一步降低了介质传输损耗。
进一步的，所述支撑体的介电常数小于等于所述线芯包层的介电常数，通过每两个所述支撑体之间的间隔距离的大小来实现所述支撑层的介电常数介于所述线芯包层的介电常数与所述金属屏蔽层的介电常数之间。本申请所述的支撑层结构简单便于加工。
本实施例中，每一所述支撑体包括与所述线芯包层外周面连接的内弧面、与所述内弧面相对的外弧面以及两个相对的侧面，两个所述侧面分别连接所述内弧面与外弧面；所述至少两个支撑体的外弧面形成所述支撑层的外周面，且所述内弧面与外弧面所在圆的圆心与所述线芯的圆心重合。本实施例中，所述线芯包层和金属屏蔽层的横截面为圆形，与所述线芯的截面为同心圆。所述支撑体采用内弧面和外弧面分别与线芯包层和金属屏蔽层连接，便于加工并且可以保证介质传输线的灵活性。
其中，连接所述内弧面与外弧面的侧面可以是平面，也可以是曲面，也就是说支撑体不限于是扇形，只要有所述内弧面与外弧面能够与金属屏蔽层和线芯包层紧密贴合即可，但是要保证所述支撑体之间的空隙间距距离是相同的。
进一步的，每一所述支撑体的内弧面的圆心角满足所述支撑体的个数乘以圆心角小于360度，实现每两个相邻的支撑体之间具有足够的间隔距离，以保证整个支撑层的介电常数位于线芯包层与金属屏蔽层的介电常数之间。同时所述外弧面与所述内弧面是同一个圆心。
本实施例中，所述支撑层为聚合物材料形成。所述线芯的材料为聚四氟乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯中的任一种。所述线芯包层为泡沫。可以理解为所述线芯包层和支撑层为同样材料形成。所述线芯的材料的介电常数大于所述线芯包层的材料的介电常数。
本申请的一个实施例中，所述介质传输线还包括线芯外包层，所述线芯外包层包覆于所述支撑层的外周面并与所述金属屏蔽层的内周面连接。所述线芯外包层与线芯同轴设置，并且所述线芯外包层为泡沫层。
本实施例中，所述线芯内层、所述支撑层及线芯外包层一体成型，所述线芯可以通过插接方式装于所述线芯内层或者直接将线芯内层形成于所述线芯外部。
本实施例中，所述介质传输线主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层的内径，具体为的，所述线芯的外直径为d，线芯包层的厚度R，支撑层的厚度L，线芯外包层的厚度为t，所述d、R、L、t均大于0且满足一下关系式：
本申请实施例还提供一种网络设备，包括机柜及所述介质传输线，所述机柜包括服务器和交换机，所述介质传输线用于连接所述服务器与所述交换机，或者/和所述介质传输线用于所述机柜与机柜之间的连接。所述介质传输线实现所述服务器与交换机之间的数据传输。所述介质传输线的个数根据实际需要而设定，所述介质传输线与所述服务器及交换机的插接方式采用但不限于连接器插接方式。
本申请实施例所述的介质传输线在线芯包层与金属屏蔽层之间设置支撑层间隔金属屏蔽层与线芯包层，使电场分布更加集中于介质传输线的线芯和线芯包层部分且线芯上最大，进而减小传输损耗，同时金属屏蔽层保具有抗干扰能力。
附图说明
图1是本申请的介质传输线的第一实施例的示意图；
图2是图1所示的介质传输线的去除金属屏蔽层的截面的平面示意图；
图3是图1所示的介质传输线的一个具体参数的S参数仿真模拟图；
图4是图1所示的介质传输线之间的隔离度仿真图；
图5是本申请的介质传输线第二实施例的示意图；
图6是图5所示的介质传输线的一个具体参数的S参数仿真模拟图；
图7是本申请的网络设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1是本申请的介质传输线的第一实施例的示意图，如图1所示，介质传输线100包括截面为圆形的线芯10、依次包覆于所述线芯10外周面的线芯包层20、支撑层30和金属屏蔽层40，并且所述支撑层30支撑于所述线芯包层20与所述金属屏蔽层40之间，所述线芯包层20、支撑层30和金属屏蔽层40的截面均为圆形且与线芯10的圆形截面为同心圆；所述线芯10、线芯包层20和所述支撑层30的介电常数依次减小，并且所述介质传输线100主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层40的内径。所述金属屏蔽层40被支撑层30支撑在所述线芯包层20的外周面，实现该介质传输线100的屏蔽效果。所述线芯10的外周面是指围绕线芯10的中心轴的线芯10的外表面。所述线芯10可以是空心也可以是实心。所述介质传输线100主模是指传输线传输的最低电磁波模式。所述介质传输线100主模的最大截止波长是与主模传输介质截止频率所对应的截止波长(截止频率与截止波长成反比关系)。
本申请所述的介质传输线100过在线芯包层20外部采用支撑层30支撑金属屏蔽层40并间隔金属屏蔽层40与线芯包层20，使得电场分布更加集中于介质传输线100的线芯10和线芯包层20部分，降低了与金属屏蔽层40接触处的电场强度，进而降低了金属屏蔽层40对介质传输线100的传输损耗。
进一步的，所述支撑层30包括至少两个支撑体31，所述至少两个支撑体31围绕所述线芯10的外周面均匀间隔的排列设置；每两个支撑体31之间具有间距S，所述间距内为空气。本实施例中，所述支撑体31为4个且均匀间隔设置，所述支撑体31自身的介电常数小于等于所述线芯包层20的介电常数。通过每两个所述支撑体31之间的间距S大小(间距内空气量)及多个支撑体31的配合来作为整体得到所述支撑层30的等效介电常数，也就是支撑层30的介电常数介于所述线芯包层20的介电常数与所述金属屏蔽层40的介电常数之间。由于支撑层30的支撑体31之间通过间距S间隔设置，两个支撑体31之间存在空气间隙即所述间距S内具有空气，保证整个支撑层30所在层的介电常数介于线芯包层20与金属屏蔽层40之间，进一步降低了介质传输损耗。
图2是图1所示的介质传输线的去除金属屏蔽层的截面的平面示意图，如图2，本实施例中，每一所述支撑体31的横截面为扇形，具体包括与所述线芯包层20外周面连接的内弧面32、与所述内弧面32相对的外弧面33以及两个相对的侧面34，两个所述侧面34分别连接所述内弧面32与外弧面33；所述至少两个支撑体31的外弧面33形成所述支撑层30的外周面，且所述内弧面32与外弧面33所在圆的圆心与所述线芯10的圆心重合。本实施例中，所述线芯包层20和金属屏蔽层40的横截面为圆形，与所述线芯10的截面为同心圆。所述支撑体31结构简单，并采用内弧面32和外弧面33分别与线芯包层20和金属屏蔽层40连接，便于加工并且可以保证介质传输线100的灵活性。
进一步的，每一所述支撑体31的内弧面32的圆心角θ满足所述支撑体31的个数乘以圆心角小于360度，实现每两个相邻的支撑体31之间具有足够的间隔距离，以保证整个支撑层30的介电常数位于线芯包层20与金属屏蔽层40的介电常数之间。
本实施例中，所述支撑层30为聚合物材料形成。所述线芯10的材料为聚四氟乙烯、聚丙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯中的任一种。所述线芯包层20为泡沫。可以理解为所述线芯包层20和支撑层30为同样材料形成。所述线芯10的材料的介电常数大于所述线芯包层20的材料的介电常数。所述支撑层30支撑所述金属屏蔽层40与所述线芯包层20之间，使金属屏蔽层40被均匀支撑开，保证金属屏蔽层40与所述线芯包层20有均匀的距离。而所述线芯包层20包裹于所述线芯10的外周面11，保证线芯包层20的厚度均匀。
本实施例中，所述介质传输线100主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层40的内径，具体为的，所述线芯10的外直径为d，线芯包层20的厚度R，支撑层30的厚度L，所述d、R、L均大于0且满足一下关系式：
以具体的实施例进行说明，所述线芯10为实芯结构，材料选取为聚四氟乙烯。线芯10在90-140GHz波段的介电常数εr1为2.1，损耗角正切Df1为0.0002。线芯包层20为聚四氟乙烯泡沫，其介电常数εr2为1.2，线芯包层20的厚度R＝1mm；支撑层30的每一个支撑体31为聚四氟乙烯泡沫，其介电常数εr2为1.2，支撑体31的厚度L＝1mm，支撑体31的数量选为4个，支撑体31的内弧面所对应的圆心角θ＝15度。所述金属屏蔽层采用铜箔直接包裹在线芯包层20的外周面上做金属屏蔽。由于支撑体31的介电常数εr2为1.2，而整个支撑层包括支撑体31和支撑体31之间的空气间隙，所述支撑层30的介电常数小于1.2.
在电磁仿真软件中对该实施例所述的介质传输线进行仿真，具体的线芯为实心结构并选取介质传输线的长度为10mm进行电磁仿真计算，可以得到此介质传输线在一定波段的S参数，如图3中所示。在90-140GHz频带内，从计算结果可以看出，反射参量S11小于-24dB，传输参量S2.1大于-0.29dB，进而可以证明本申请所述的介质传输线有较高的传输性能。如图4，选取本实施例中两根相同尺寸的介质传输线100在相距0.1mm进行隔离度分析，所述介质传输线具有相同的隔离度200dB左右，实现了电磁屏蔽。
请参阅图5，本申请的另一个实施例中，所述介质传输线100还包括线芯外包层50，所述线芯外包层50包覆于所述支撑层30的外周面并与所述金属屏蔽层40的内周面连接。所述线芯外包层50与线芯10同轴设置，并且所述线芯外包层50为聚四氟乙烯泡沫。
本实施例中，所述线芯内层10、所述支撑层30及线芯外包层50一体成型，所述线芯10可以通过插接方式装于所述线芯内层10或者直接将线芯内层10形成于所述线芯10外部。
本实施例中，所述线芯10的外直径为d，线芯包层20的厚度R，支撑层30的厚度L，线芯外包层50的厚度为t，所述d、R、L、t均大于0且满足一下关系式：
本实施例中线芯10选为为空芯结构，在D波段介电常数εr1为2.1，损耗角正切Df1为0.0002，线芯外直径d＝1mm，内直径为0.5mm。线芯包层20的介电常数εr2为1.2，线芯包层20厚度R＝1mm。支撑层30的每个支撑体31的介电常数εr2为1.2，支撑体31的数量为4，支撑体31的内弧面所对应的圆心角θ＝30度，支撑体31的厚度L＝1mm。线芯外包层50厚度t＝0.2mm。
在电磁仿真软件中，按照本实施例二中所给出的结构尺寸，选取传输线的长度为10mm进行电磁仿真计算，可以得到此传输线在在90-140GHz频带内的S参数，如图6中所示。从计算结果可以看出，反射参量S11小于-27.5dB，传输参量S21大于-0.4dB。
本申请实施例所述的介质传输线100在线芯包层20与金属屏蔽层40之间设置支撑层30间隔金属屏蔽层40与线芯包层20，使电场分布更加集中于介质传输线100的线芯10和线芯包层20部分且线芯10上最大，进而减小传输损耗，同时金属屏蔽层40保具有抗干扰能力。
请参阅图7，本申请实施例还提供一种网络设备，其包括机柜200及以上所述介质传输线100；所述机柜200包括服务器210和交换机220，所述介质传输线100用于连接所述服务器与所述交换机，或者/和所述介质传输线用于所述机柜与机柜之间的连接。本实施例中，所述介质传输线100的两端分别插接所述服务器210与所述交换机220，用以实现所述服务器210与交换机220之间的数据传输。所述介质传输线100的个数根据实际需要而设定，所述介质传输线100与所述服务器210及交换机220的插接方式采用但不限于连接器插接方式。所述网络设备采用本申请所述的介质传输线进行信号传输，不仅质量较轻、成本低，而且可以实现高频传输并在具有抗干扰能力下减小传输损耗，继而保证服务器和交换机的性能。所述介质传输线适用于大容量网络设备之间的高传输速率互联。具体可以在数据中心TOR网络架构中机柜内部的所述服务器与柜顶交换机、以及机柜之间(柜顶交换机与聚合交换机之间)的互联。当然，本发明传输线可以配合相应高速率收发电模块进行互联使用。
以上是本发明实施例的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
Claims (8)
1.一种介质传输线，其特征在于，包括截面为圆形的线芯、依次包覆于所述线芯外周面的线芯包层、支撑层和金属屏蔽层，并且所述支撑层支撑于所述线芯包层与所述金属屏蔽层之间，所述线芯包层、支撑层和金属屏蔽层的截面均为圆形且与线芯的圆形截面为同心圆；
所述线芯、线芯包层和所述支撑层的介电常数依次减小，并且所述介质传输线主模的最大截止波长小于所述金属屏蔽层的内径；
所述介质传输线还包括线芯外包层，所述线芯外包层包覆于所述支撑层的外周面并与所述金属屏蔽层的内周面连接，其中，所述线芯的外直径为d，线芯包层的厚度R，支撑层的厚度L，线芯外包层的厚度为t，所述d、R、L、t均大于0且满足一下关系式
2.如权利要求1所述的介质传输线，其特征在于，所述支撑层包括至少两个支撑体，所述至少两个支撑体围绕所述线芯的外周面均匀间隔的排列设置。
3.如权利要求2所述的介质传输线，其特征在于，每一所述支撑体包括与所述线芯包层外周面连接的内弧面、与所述内弧面相对的外弧面以及两个相对的侧面，两个所述侧面分别连接所述内弧面与外弧面；所述至少两个支撑体的外弧面形成所述支撑层的外周面，且所述内弧面与外弧面所在圆的圆心与所述线芯的圆心重合。
4.如权利要求3所述的介质传输线，其特征在于，每一所述支撑体的内弧面的圆心角满足所述支撑体的个数乘以圆心角小于360度。
5.如权利要求1-3任一项所述的介质传输线，其特征在于，所述支撑层为聚合物材料形成。
6.如权利要求1所述的介质传输线，其特征在于，所述线芯内层、所述支撑层及线芯外包层一体成型。
7.如权利要求2所述的介质传输线，其特征在于，通过每两个所述支撑体之间的间隔距离的大小来实现所述支撑层的介电常数介于所述线芯包层的介电常数与所述金属屏蔽层的介电常数之间。
8.一种网络设备，其特征在于，包括机柜及权利要求1-7任一项所述介质传输线，所述机柜包括服务器和交换机，所述介质传输线用于连接所述服务器与所述交换机，或者/和所述介质传输线用于所述机柜与机柜之间的连接。
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