CN114255924A - 中空高速传输线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种中空高速传输线，包括至少一根导线及包覆于所述导线外的外护套件；在一个所述导线中，所述导线包括中心导体，以螺旋方式缠绕于所述中心导体上的螺旋丝及抵持于所述螺旋丝上的塑料层，所述螺旋丝用于支撑起整个所述塑料层，以使所述塑料层与所述中心导体之间形成中空腔体。本发明为一种中空高速传输线，通过在中心导体上螺旋缠绕一根螺旋丝，再在这根导体上均匀挤出一层塑料层，并且不和中心导体接触，从而实现塑料层和中心导体之间有中间腔体，使得高速传输线比现有的实心线的线径更小，电气性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及高速传输线领域，特别是涉及一种中空高速传输线。
背景技术
FEP为氟化乙烯丙烯共聚物(全氟乙烯丙烯共聚物)，是一类化学物质。FEP是四氟乙烯和六氟丙烯共聚而成的。FEP可应用到软性塑料，其拉伸强度、耐磨性、抗蠕变性低于许多工程塑料。因此，FEP常被用来作为包覆在线缆上的绝缘材料。
现有FEP高速传输数据线有三种结构：1.实心FEP绝缘，直接用FEP挤出。这种结构高速线外径尺寸大所用FEP料也多，重量自然也大。2.发泡FEP，在实心FEP料添加发泡剂或者在FEP挤出过程中注入惰性气体让FEP发泡。这种结构原材料和生产设备非常贵，而且生产工艺也非常复杂所以生产成本非常高。3.中空莲藕形状FEP，用一种特殊形状的模具实现实心FEP在挤出后有中空莲藕形状，这种结构FEP挤出模具费用贵而且也容易出现侵权的情况。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种中空高速传输线，通过在中心导体上螺旋缠绕一根螺旋丝，再在这根导体上均匀挤出一层塑料层，并且不和中心导体接触，从而实现塑料层和中心导体之间有中间腔体，使得高速传输线比现有的实心线的线径更小，电气性能更好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种中空高速传输线，包括：至少一根导线及包覆于所述导线外的外护套件；
在一个所述导线中，所述导线包括中心导体，以螺旋方式缠绕于所述中心导体上的螺旋丝及抵持于所述螺旋丝上的塑料层，所述螺旋丝用于支撑起整个所述塑料层，以使所述塑料层与所述中心导体之间形成中空腔体。
优选的，所述导线设置有两根，两根所述导线以导线延伸方向平行设置。
优选的，所述螺旋丝以预设节距螺旋缠绕于所述中心导体上。
优选的，所述预设节距为1.0mm～3.0mm。
优选的，所述螺旋丝为耐高温纤维丝。
优选的，所述耐高温纤维丝的直径为0.08mm～0.15mm。
优选的，所述塑料层以一体挤出方式均匀挤出于所述螺旋丝外。
优选的，所述塑料层为耐高温塑料层，所述耐高温塑料层为FEP层、PFA层、PP层或PE层中的任意一种。
优选的，所述高速传输线还包括至少一根地线，所述地线设置于所述导线和所述外护套件之间。
优选的，所述外护套件包括复合带及耐高温护套，所述复合带以横向绕包方式包覆于所述导线和所述地线外，所述耐高温护套包覆于所述复合带上。
优选的，所述外护套件还包括屏蔽层，所述屏蔽层纵向包覆于所述复合带上。
本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：
本发明为一种中空高速传输线，通过在中心导体上螺旋缠绕一根螺旋丝，再在这根导体上均匀挤出一层塑料层，并且不和中心导体接触，从而实现塑料层和中心导体之间有中间腔体，使得高速传输线比现有的实心线的线径更小，电气性能更好。
附图说明
图1为本发明一实施方式的中空高速传输线的结构示意图；
图2为本发明另一实施方式的中空高速传输线的结构示意图；
图3为本发明中所用到的AWG线径标准的规格参数图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
请参阅图1，一种中空高速传输线，包括：至少一根导线100及包覆于所述导线100外的外护套件200；需要说明的是，所述导线用于高速传输信号或数据，所述外护套件200用于起到保护内部的导线100。
请参阅图1，在一个所述导线100中，所述导线100包括中心导体110，以螺旋方式缠绕于所述中心导体110上的螺旋丝120及抵持于所述螺旋丝120上的塑料层130，所述螺旋丝用于支撑起整个所述塑料层，以使所述塑料层与所述中心导体之间形成中空腔体140。需要说明的是，所述中心导体110用于传输数据或信号；所述螺旋丝120用于缠绕在中心导体110上，一方面是实现耐高温的作用，另一方面可以支撑起整个塑料层；所述塑料层130用于包覆于螺旋丝外，进而形成与中心导体形成中空腔体；所述中空腔体140用于保证整体传输线的综合介电常数足够小。在本实施例中，所述耐高温塑料层为FEP层、PFA层、PP层或PE层中的任意一种。
进一步地，所述螺旋丝采用耐高温的单丝结构，其主要的目的是保证塑料层如FEP，在挤出时让塑料层包覆在螺旋丝上，保证塑料层与中心导体之间形成中空腔体，并且塑料层也不与中心导体进行接触。而且由于FEP材料在挤出的时候，温度在300度以上，所以耐高温的螺旋丝的要求则必须耐高温承受320度以上的高温，或者是短时间内承受320度以上的高温，长时间承受250度以上的高温。
在本实施例中，所述导线100设置有两根，两根所述导线100以导线延伸方向平行设置。所述螺旋丝为耐高温纤维丝。所述塑料层为耐高温塑料层。需要说明的是，导线100以导线延伸方向平行设置，即两根导线100相互平行设置。所述塑料层以一体挤出方式均匀挤出于所述螺旋丝外。
需要说明的是，所述耐高温纤维丝的直径为0.08mm～0.15mm。具体地，所述耐高温纤维丝的直径为0.1mm、0.12mm或0.14mm。
进一步地，随着科技的进步，高速传输线材要求轻量化和小型化的发展，因此则需要要求高速传输线的直径要足够小，并且还要保证一定的阻抗的要求。所以需要保证整体传输线的直径要足够小，而且既要满足一定阻抗的要求，又要满足螺旋丝的耐高温要求，并且还要保证中空腔体的内部空间大小，进而满足整体高速传输线的综合介电常数足够小的要求；在本实施例中，所述耐高温纤维丝的直径在0.08mm～0.15mm的范围中，即螺旋丝的直径在0.08mm～0.15mm的范围中。另外，在实际的生产过程中，如果耐高温纤维丝的直径过大，即大于0.15mm以上的话，虽然可以使得塑料层与中心导体之间的高度越高，即使得中空腔体中的内部空间变大，也能使得整体传输线的综合介电常数做到1.4甚至小于1.4，但是在保证整体高速传输线的直径要足够小、保证整体高速传输线的阻抗绝缘的外径要足够小的情况下，则会使得塑料层的厚度要达到超薄的要求，即塑料层的厚度要在0.06mm以下，而众所周知，塑料层超薄的工艺对于挤出工艺来说要求非常高，而且挤出超薄的塑料层则容易出现破皮的问题，在后续工序中芯线容易受到外力而变形，从而无法保证传输性的电气性能的稳定性，降低塑料层的结构稳定性和包覆性，进而降低线材的整体性能。
如果耐高温纤维丝的直径过小，则会使得塑料层与中心导体之间的高度变小，同时也会使得中空腔体中内部腔体缩小，最终会导致整体传输线的绝缘综合介电常数变大，这样在保证一定的阻抗的要求下，需要将塑料层的厚度做小，即做同样的阻抗绝缘的外径则会更大些，最终导致整体传输线的外径更大，与本申请需要的达到的传输性能相违背，所以这样使得耐高温纤维丝的直径不宜过小。
需要说明的是，所述螺旋丝以预设节距螺旋缠绕于所述中心导体上。在本实施例中，所述预设节距为1.0mm～3.0mm。具体地，所述预设节距为1.5mm、2.0mm或2.5mm。
进一步地，由于高速传输线材需要进入轻量化和小型化的发展，因此则需要要求高速传输线的直径要足够小，在一定阻抗的要求下，需要保证高速传输线的介电常数要足够小，在本实施例中，所述螺旋丝的预设节距需要保证在1.0mm～3.0mm范围中。因为在实际的生产过程中，如果螺旋丝以预设节距过小，即耐高温纤维丝的预设节距过小，则在一定长度下，会使得中空腔体的内部空间变少，即使得传输线的整体介电常数变大，则无法满足高速传输线的要求，而且还需要说明的是，当螺旋丝以预设节距过小时，则会使得一定长度内的螺旋丝缠绕的数量过多，即使得整体的传输线的重量过大，也不满足实际轻量化的需求。
另外，如果在实际生产过程中，螺旋丝的预设节距过大，则会无法支撑整个过长的塑料层，即由于螺旋丝类似两个支撑柱支撑塑料层，当两个支撑柱之间的距离过长，而塑料层又在高温下无法即可形成完整的结构，使得螺旋丝无法支撑塑料层，塑料层容易出现塌陷的情况，当塌陷后同样也会减少中空腔体的内部空间，而且也会造成塑料层与中心导体直接接触，从而使得传输线的整体介电常数变大，则无法满足高速传输线的要求。
请参阅图1，所述高速传输线还包括至少一根地线300，所述地线300设置于所述导线100和所述外护套件200之间。需要说明的是，所述地线300用于起到接地作用。在另一实施例中，所述地线设置有两根，两根所述地线以两根所述中心导体的中心连线对称设置。
请参阅图1，所述外护套件200包括复合带210及耐高温护套220，所述复合带210以横向包覆方式包覆于所述导线100和所述地线300外，所述耐高温护套220包覆于所述复合带210上。需要说明的是，所述复合带210用于包覆地线和导线外，从而可以包紧整体传输线的结构，提高传输线的稳定性；所述耐高温护套220用于保护整体的线材，提高高速传输线的耐高温性能。优选的，所述复合带为铝箔、铜箔、银箔或金箔等金属复合带。
请参阅图2，所述外护套件还包括屏蔽层230，所述屏蔽层纵向包覆于所述复合带上。如此，通过设置纵向包覆的屏蔽层，可以增强高速传输线的屏蔽作用，使得高速传输线的衰减做到32GHz绕包，而现有的传输线一般只能做到20GHz。优选的，所述屏蔽层为铝箔、铜箔等金属复合带。
总所周知，根据美国的AWG标准，如图3所示，该AWG标准规格摘自UL1581Table20.1中的部分资料，然后再根据本申请的线缆的要求，需要保证塑料层，即FEP层线材的AWG的值在30AWG～34AWG或者是在26AWG～30AWG的范围内。而当塑料层的线径在30AWG～34AWG范围内时，也就是说当FEP层的线径在30AWG～34AWG范围内时，并且由于FEP层是一体挤出结构，所以挤出的装置中的引落锥体的长度为6mm～8mm，用于生产所述中空高速传输线的挤出结构的引落锥体的长度为6mm～8mm，才能保证一体挤出的FEP层的外表面比较光滑，而且线材的椭圆度会更好，即生产出来的芯线更趋向于圆形结构。
而另一种情况中，当塑料层的线径在24AWG～30AWG范围内时，也就是说当FEP层的线径在24AWG～30AWG范围内时，则需要挤出结构的引落锥体的长度为10mm～12mm，用于生产所述中空高速传输线的挤出结构的引落锥体的长度为10mm～12mm，才能保证一体挤出的FEP层的外表面比较光滑，而且线材的椭圆度会更好，即生产出来的芯线更趋向于圆形结构。
表1相同AWG标准下不同实施例的椭圆度和线径公差测试结果
| 项目 | 规格 | 引落椎体长度 | 椭圆度 | 线径公差 |
| 实施例1 | 30～34AWG | 6mm | <0.004mm | ±0.011mm |
| 实施例2 | 30～34AWG | 7mm | <0.004mm | ±0.011mm |
| 实施例3 | 30～34AWG | 8mm | <0.005mm | ±0.012mm |
| 对比例1 | 30～34AWG | 4mm | <0.015mm | ±0.022mm |
| 对比例2 | 30～34AWG | 10mm | <0.021mm | ±0.026mm |
由表1的数据可以看出，当引落椎体长度在6mm～8mm时，即表格中的实施例1～3最终生产得到的在30～34AWG范围内的FEP层，其椭圆度可以保持在0.005mm以下，同时还可以使得线径公差在±0.012mm的范围内，但是若将引落椎体长度改变后，例如将引落椎体的长度变为4mm或者10mm，则会使得最终的椭圆度分别变为0.015mm以内或者0.021mm以内，其椭圆度远远要大于在6mm～8mm长度范围内的引落椎体生产的FEP层，而且引落椎体的长度为4mm时，其线径公差为±0.022mm，引落椎体的长度为10mm时，其线径公差为±0.026mm，均要大于在6mm～8mm长度范围内的线径公差，由此可知，通过将引落椎体的长度设置在6mm～8mm时，生产出来的FEP层的椭圆度最小，线径公差也最小，而如果椭圆度较大或者线径公差较大，则容置导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。
表2相同AWG标准下不同实施例的椭圆度和线径公差测试结果
| 项目 | 规格 | 引落椎体长度 | 椭圆度 | 线径公差 |
| 实施例4 | 26～30AWG | 10mm | <0.006mm | ±0.013mm |
| 实施例5 | 26～30AWG | 11mm | <0.005mm | ±0.011mm |
| 实施例6 | 26～30AWG | 12mm | <0.006mm | ±0.013mm |
| 对比例3 | 26～30AWG | 6mm | <0.018mm | ±0.026mm |
| 对比例4 | 26～30AWG | 13mm | <0.024mm | ±0.027mm |
由表2的数据可以看出，当引落椎体长度在10mm～12mm时，即表格中的实施例4～6最终生产得到的在26AWG～30AWG范围内的FEP层，其椭圆度可以保持在0.006mm以下，同时还可以使得线径公差在±0.013mm的范围内，但是若将引落椎体长度改变后，例如将引落椎体的长度变为6mm或者13mm，则会使得最终的椭圆度分别变为0.018mm以内或者0.024mm以内，其椭圆度远远要大于在10mm～12mm长度范围内的引落椎体生产的FEP层，而且引落椎体的长度为6mm时，其线径公差为±0.026mm，引落椎体的长度为13mm时，其线径公差为±0.027mm，均要大于在10mm～12mm长度范围内的线径公差，由此可知，通过将引落椎体的长度设置在10mm～12mm时，生产出来的FEP层的椭圆度最小，线径公差也最小，而如果椭圆度较大或者线径公差较大，则容置导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。
另外，还需要说明的是，由于FEP层是搭接在螺旋丝上的，引出则需要保证FEP层在生产的时候，其硬度要恰好能实现搭接和包覆的作用，即要保证FEP层和中心导体之间的中空腔体不会出现塌陷或者出现断胶的情况，即如果FEP层胶料的溶融指数过大，则容易出现塌陷的情况，而如果FEP层胶料的溶融指数过小，则容易出现断胶的情况。因此，在其中一个本实施例中，在30AWG～34AWG范围下，并且押出的FEP层厚度在0.07mm～0.12mm时，则需要保证胶料的溶融指数为34～39，而如果胶料的溶融指数大于39时，则容易出现塌陷的问题，使得中空腔体出现腔体体积减小的情况，而且还会使得FEP层接触到中心导体，导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。如果胶料的溶融指数小于34时，则容易出现断胶的问题，使得中空腔体与外界进行连通的情况，或者出现中空腔体不连续的情况，外部的结构可能会接触到螺旋丝，导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。
在另一个本实施例中，在26AWG～30AWG范围下，并且押出的FEP层厚度在0.13mm～0.20mm时，则需要保证胶料的溶融指数为29～33，而如果胶料的溶融指数大于33时，同样容易出现塌陷的问题，使得中空腔体出现腔体体积减小的情况，而且还会使得FEP层接触到中心导体，导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。如果胶料的溶融指数小于29时，同样容易出现断胶的问题，导致线材传输性能受影响，亦或者使得线材的高频传输时高频衰减较大，影响信号传输的可靠性。
以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种中空高速传输线，其特征在于，包括：至少一根导线及包覆于所述导线外的外护套件；
在一个所述导线中，所述导线包括中心导体，以螺旋方式缠绕于所述中心导体上的螺旋丝及抵持于所述螺旋丝上的塑料层，所述螺旋丝用于支撑起整个所述塑料层，以使所述塑料层与所述中心导体之间形成中空腔体。
2.根据权利要求1所述的中空高速传输线，其特征在于，所述导线设置有两根，两根所述导线以导线延伸方向平行设置。
3.根据权利要求1或2所述的中空高速传输线，其特征在于，所述螺旋丝以预设节距螺旋缠绕于所述中心导体上。
4.根据权利要求3所述的中空高速传输线，其特征在于，所述预设节距为1.0mm～3.0mm。
5.根据权利要求1所述的中空高速传输线，其特征在于，所述螺旋丝为耐高温纤维丝。
6.根据权利要求6所述的中空高速传输线，其特征在于，所述耐高温纤维丝的直径为0.08mm～0.15mm。
7.根据权利要求1所述的中空高速传输线，其特征在于，所述塑料层以一体挤出方式均匀挤出于所述螺旋丝外；
所述塑料层为耐高温塑料层，所述耐高温塑料层为FEP层、PFA层、PP层或PE层中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的中空高速传输线，其特征在于，所述高速传输线还包括至少一根地线，所述地线设置于所述导线和所述外护套件之间。
9.根据权利要求1或8所述的中空高速传输线，其特征在于，所述外护套件包括复合带及耐高温护套，所述复合带以横向绕包方式包覆于所述导线外，所述耐高温护套包覆于所述复合带上。
10.根据权利要求9所述的中空高速传输线，其特征在于，所述外护套件还包括屏蔽层，所述屏蔽层纵向包覆于所述复合带上。
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