CN1430786A - 具有双金属外导线的同轴电缆 - Google Patents
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Abstract
一种同轴通信电缆包括一个沿电缆的纵轴同轴延伸的中心导线并带有环绕该内导线并且相粘合的低损耗介质。一个电气上和机械上连续的包皮环绕该泡沫介质。该包皮是用双金属材料形成的壁光滑纵向焊接管，在一实施例中其有一个朝内的铜层和一个朝外的铝层。一个聚合物套环绕该管状包皮并且相粘合。
Description
技术领域
本发明涉及同轴电缆，并且更具体地涉及一种具有增强的衰减特性及机械弯曲特性的改进型低损耗同轴电缆。
背景技术
当今通常在宽带信号，例如有线电视信号和蜂窝电话广播信号的传输中使用同轴电缆。一种典型类型的同轴电缆包括：含有内导线的芯，围绕该芯并充当外导线的铝包皮，以及环绕内导线并且电气上隔离内导线和外围的金属包皮的泡沫聚合物介质。通常环绕该金属包皮还设置保护套。
同轴电缆制造商不断努力以改进电缆的电性能，尤其是降低高频下的信号衰减。同时，电缆设计中的任何改变必须保持足够的机械特性，例如会影响电气性能的电缆弯曲性能以及对安装过程中不希望的变形的抵抗性能。美国4,104,481专利通过改进泡沫介质的构成解决这些问题。美国4,472,595专利通过相对于电缆芯的刚性降低管状包皮的刚性改进电缆性能。
发明内容
本发明提供一种具有优良的机械性能并且具有高频低衰减的改进电缆。依据本发明，该电缆采用由二种不同金属的双金属构成外管状包皮。
该电缆包括至少一个内导线，一个包围该内导线的泡沫介质，以及由双金属构成的紧紧环绕泡沫介质并且粘合在泡沫介质上的电气上及机械上连续的管状包皮。该双金属管状包皮包括和该介质粘合的朝内的第一金属层以及朝外的和第一金属不同的第二金属层。朝内的第一金属层的电阻率最好低于朝外的第二金属层的电阻率。
管状金属包皮的壁厚适当地约小于750微米并且第一金属层可具有约小100微米的厚度，在一个更具体的方面上，第一金属是铜而第二金属是铝。
该同轴电缆还可以包括一个环绕该包皮的外保护套。管状金属包皮的厚度最好不大于它的外直径的2.5％。
在一特定实施例中，该同轴通信电缆包括一个沿电缆的纵轴同轴延伸的并由镀铜铝双金属导线构成的中心导线，一个环绕该内导线的低损耗泡沫介质，以及一个电气上和机械上连续的由紧紧环绕所述泡沫介质的双金属材料构成的光滑壁管状包皮。该双金属管状包皮包括一个朝内的铜层以及一个冶金地和该铜层粘合的朝外的铝层。该包皮的壁厚小于750微米并且该壁厚不大于它的外直径的2.5％。在该泡沫介质和该包皮之间设置一层薄的粘合剂层并用来把该泡沫介质粘合到该朝内的铜层上以形成一个结构合成物。一个聚合物套环绕该管状包皮并且和该朝外的铝层粘合。
在研究了下面的描述本发明的优选及备择实施例的详细说明后，对于业内人士本发明的这些以及其它特征会变得更加清楚。
附图说明
附图是示出依据本发明的同轴电缆的剖面的并出于说明的清晰切掉一部分电缆的透视图。
具体实施方式
附图说明依据本发明生产的一种同轴电缆。该同轴电缆由缆芯10构成，缆芯10包括一个适当导电材料的内导线11和一个环绕式连续延伸的泡沫塑料介质材料圆柱壁12。最好通过薄的粘合剂层13把泡沫介质12粘合到内导线11与并使内导线11和介质12的粘合强于该介质材料。内导线11可由实心铜、铜管或镀铜铝制成。内导线11最好具有光滑的表面并且无波纹。在该示意的实施例中，只示出单根内导线11，但是应理解，本发明也可应用于具有多于一条的彼此绝缘并构成芯10的一部分的内导线的电缆。此外，在该示意实施例中，内导线11是由带着外镀铜层11b的铝芯11a构成的导线。
介质12是由适当塑料例如聚乙烯构成的低损耗介质。为了减小每单位长度的介质材料并且进而减小介质常数，该介质材料最好应是多孔的蜂窝泡沫复合材料，尤其，最好是归功于它的抗潮湿扩散性的闭合微孔泡沫复合材料。介质12的微孔最好尺寸是均匀的并且直径小于200微米。一种适当的泡沫介质是例如在1978年8月1日发表的美国共同拥有的4,104,481号专利中所说明的多孔高密度聚乙烯聚合物。此外，最好把高和低密度聚乙烯的多孔混合物用作为该泡沫介质。该泡沫介质具有约小于0.28克/立方厘米的密度，最好约小于0.25克/立方厘米。
尽管本发明的介质12通常由一层均匀的泡沫材料构成，介质12可具有梯度的或分段的密度，从而介质的密度或者连续地或者阶式地径向从内导线11向介质的外表面增加。例如，可以使用泡沫实心分层介质，其中介质12由外面环绕着实心介质层的低密度泡沫介质层构成。这样的结构可用来加强电缆的压缩强度和弯曲性能并且允许沿内导线11把密度降低到0.10克/立方厘米。泡沫介质12沿着内导线11密度较低可提高RF信号传播速度并且减小信号衰减。
紧紧环绕该芯的是一个连续管状壁光滑的包皮14。包皮14的特征在于其机械上和电气上都是连续的。这使包皮14有效地对电缆起机械上和电气上隔离外部影响的作用以及起避免RF辐射泄漏的作用。管状包皮14的壁厚选择成保持T/D比(壁厚对外直径的比)小于2.5％。双金属包皮14的厚度最好小于它的外直径的2.5％以提供本发明所希望的弯曲特性和电气特性。另外，管状双金属包皮14是壁光滑的和无波纹的。这种光滑壁结构优化电缆的几何形状以当连接化时减小电缆的接触阻力和变化度并且消除连接件处的信号泄漏。
在示出的该优选实施例中，管状双金属包皮14是由双金属条构成的，该金属条的相对侧缘接合在一起并且在15处示出的连续纵向焊缝连续焊接接合的侧缘下该金属条成为管状。可以如美国4,472,595和5,926,946专利中所说明那样普通地进行焊接，这二份专利收录为参考资料。尽管把通过纵向焊接生产包皮14示成是优选的，业内人士可以意识到也可以采用其它生产机械上和电气上连续的薄壁管状双金属包皮。
由其形成该包皮的双金属条是由二层彼此冶金地粘合在一起以便形成一条整体单一金属条的金属层构成的。这二个金属层是由具有不同电阻率的不同金属组成的。在生产管状包皮时，最好把这二层金属层定向为该管状包皮的较低电阻率金属层14a朝内而其较高电阻率金属层14b朝外，以便改进电缆的衰减特性。尽管可以选择各种不同的材料，在一优选实施例中，本发明使用铜和铝的双金属条。该条的厚度约小于750微米(希望约小于500微米)，并且铜层的厚度约小于100微米。最希望的是，在加工并把铜沉到电缆芯上后，在该包皮中铜层的厚度在25和75微米之间。在某些其它特定应用中，可能希望铜层是向外取向的，例如用来和连接件相容(提供铜对铜的连接)或者用来改进机械性能。
通过一层薄的粘合剂16，管状包皮14的内表面连续沿其长度方向并且沿其圆周方向和泡沫介质的外表面粘合。该用途的优选粘合剂类别是乙烯和丙烯酸(EAA)的随机共聚物。粘合剂层16应做得尽可能薄，以避免对电缆的电气特性的负面影响。希望粘合剂层16应具有约为25微米或更小的厚度。
包皮14的外表面由保护套18包围。用于外保护套18的适当复合材料包括热塑涂覆材料，例如聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和橡胶。尽管图1中示出的套18只由一层材料构成，也可以采用分层的多个套层以改善韧性、可剥性、抗燃性、减少烟雾生成、耐紫外线和耐气候性、防鼠啮啃、抗拉性、抗化学性和/耐切断性。在该示出的实施例中，通过粘合剂层19保护套18和包皮14的外表面粘合，从而提高该同轴电缆的弯曲特性。粘合剂层19最好是一层薄的粘合剂，例如上面所述的EAA共聚物。尽管图中示出粘合剂层19，保护套18也可以直接和包皮14的外表面粘合。
本发明的同轴电缆有益地设计成在弯曲电缆期间限制双金属包皮的弯折。在弯曲电缆期间，电缆的一侧被拉伸并受到拉应力，而电缆的相反一侧被压缩并受到压应力。如果在径向压缩上该芯足够硬并且包皮的局部压塑变(yield)负载足够低，该包皮的受拉侧通过纵向方向的塑性变形会伸长以适应电缆的弯曲。从而，该包皮的受压侧最好缩短以允许电缆的弯曲。如果该包皮的受压侧不缩短，弯曲电缆所产生的压应力会造成该包皮的弯折。
包皮无弯折弯曲的性能取决于包皮通过塑性材料变形伸长或者缩短的性能。典型地，在该电缆的受拉侧这不是问题。但是，在该电缆受压侧，仅当包皮的局部压塑变负载小于局部临界弯折负载时包皮才会压缩。反之，该电缆更可能弯折，从而负面地影响电缆的机械以及电气性能。
本发明的同轴电缆具有优于常规同轴电缆的弯曲特性。提高电缆的弯曲特性的一个特征是采用非常薄的双金属包皮14。在铝/铜双金属包皮中，铝成分相对低的压塑变强度帮助避免弯曲期间的弯折故障。具有较高压塑变强度的铜成分是如此的薄，从而它不对双金属包皮的总压塑变强度产生负面影响，并且双金属包皮铜成分的存在帮助明显地提高电气性能即衰减值。铝层的厚度最好超过构成该包皮的双金属条横截面总厚度的一半，并且最好超过四分之三。
增强本发明的同轴电缆的弯曲特性的另一个特征在于包皮14与泡沫介质12以及保护套18相粘合。在这样的关系下，介质12以及套18在弯曲中支持包皮14从而防止损伤同轴电缆。通过在管状双金属包皮14和外保护套18之间设置粘合剂层19进一步改进该同轴电缆的弯曲特性。
另外，相对于包皮刚性提高芯的刚性有助于该同轴电缆的弯曲特性。具体地，本发明的同轴电缆具有的芯对包皮刚性比至少为5，并且最好至少为10。此外，本发明的同轴电缆中的最小弯曲半径明显小于10倍的电缆直径，大于约7倍的电缆直径或更小。减小管状包皮的壁厚，以使该壁厚对它的外直径的比(T/D比)不大于约2.5％，并且最好不大于约1.6％。减小包皮的壁厚有助于该同轴电缆的弯曲特性并且有益地减小同轴电缆中的RF信号衰减。上面所说明的这些包皮14的特征和性能的组合产生一种独特组合的电气性能(例如低衰减值)和机械弯曲性能的电缆。
应理解，一旦阅读了本发明的上述说明，业内人士可对其做出各种改变和变型。这些改变和变型包含在下面附属的权利要求书的精神和范围内。
Claims (21)
1.一种电缆包括至少一个的内导线，一个环绕所述至少一个内导线的泡沫介质，以及一个紧紧环绕所述泡沫介质并且与之相粘合的由双金属材料构成的电气上和机械上连续的管状包皮，所述双金属管状包皮包括一个和所述介质粘合的第一金属朝内层以及一个和所述第一金属不同的第二金属朝外层。
2.依据权利要求1的电缆，其中所述电气上和机械上连续的管状包皮由所述双金属材料的壁光滑纵向焊接管构成。
3.依据权利要求1的电缆，还包括一个环绕所述管状包皮并且和所述朝外的第二金属层粘合的聚合物套。
4.依据权利要求1的电缆，其中所述第一金属层的电阻率低于所述第二金属层的电阻率。
5.依据权利要求1的电缆，其中所述第一金属是铜并且所述第二金属是铝。
6.依据权利要求5的电缆，其中所述铝层的厚度大于该双金属材料的横截面总厚度的一半。
7.依据权利要求6的电缆，其中所述管状金属包皮的壁厚约小于750微米并且所述铜层的厚度约小于100微米。
8.依据权利要求1的电缆，其中所述管状金属包皮具有不大于其外径约2.5％的厚度。
9.依据权利要求1的电缆，其中所述管状金属包皮通过厚度约为25微米或更薄的连续薄粘合剂层和所述介质粘合。
10.依据权利要求1的电缆，其中所述至少一个的中心导线由镀铜铝双金属导线构成。
11.依据权利要求1的电缆，其中所述至少一个的中心导线由铜管件构成。
12.一种同轴通信电缆包括一个沿电缆的纵轴同轴延伸的中心导线，一个环绕该中心导线的低损耗介质，一个紧紧环绕所述泡沫介质由双金属材料构成的电气上和机械上连续的壁光滑管状包皮，所述双金属管状包皮包括一个朝内的铜层以及一个冶金地和所述铜层粘合的朝外的铝层，一个设置在所述泡沫介质和所述包皮之间的并且粘合该泡沫介质和所述朝内的铜层以形成一个结构合成物的薄连续粘合剂层，以及一个环绕所述管状包皮并粘合到所述朝外的铝层上的聚合物套。
13.依据权利要求12的电缆，其中所述铝层的厚度大于该双金属材料的横截面总厚度的一半。
14.依据权利要求13的电缆，其中所述管状金属包皮的壁厚约小于750微米并且所述铜层的厚度约小于100微米。
15.依据权利要求12的电缆，其中所述管状金属包皮具有不大于其外径约2.5％的厚度。
16.一种同轴通信电缆包括一个沿电缆的纵轴同轴延伸的并由镀铜铝双金属导线构成的中心导线，一个环绕该内导线的低损耗泡沫介质，一个紧紧环绕所述泡沫介质由双金属材料构成的电气上和机械上连续的壁光滑管状包皮，所述双金属管状包皮包括一个朝内的铜层以及一个冶金地和所述铜层粘合的朝外的铝层，所述包皮的壁厚小于500微米并且该壁厚不大于其外直径的约2.5％，一个设置在所述泡沫介质和所述包皮之间的并且粘合该泡沫介质和所述朝内的铜层以形成一个结构合成物的薄连续粘合剂层，以及一个环绕所述管状包皮并粘合到所述朝外的铝层上的聚合物套。
17.依据权利要求16的同轴电缆还包括一个所述包皮和所述外保护套之间起把该外保护套粘合到该包皮上的作用的粘合剂层。
18.依据权利要求16的同轴电缆，还包括一个所述中心导线和所述泡沫介质之间起把该中心导线粘合到该介质上的作用的粘合剂层。
19.依据权利要求16的同轴电缆，其中所述铜层的厚度约小于100微米。
20.依据权利要求19的同轴电缆，其中所述铜层的厚度在25和75微米之间。
21.一种同轴通信电缆包括一个沿电缆的纵轴同轴延伸的并由镀铜铝双金属导线构成的中心导线，一个环绕该内导线的低损耗泡沫介质，一个所述中心导线和所述泡沫介质之间起把该中心导线粘合到该介质上的作用的粘合剂层，一个紧紧环绕所述泡沫介质由镀铜铝形成的壁光滑纵向焊接管构成的电气上和机械上连续的包皮，所述包皮包括一个厚度在25和75微米之间的朝内的铜层和一个朝外的铝层，所述包皮的壁厚小于500微米，一个设置在所述泡沫介质和所述包皮之间的并且粘合所述泡沫介质和所述朝内的铜层以形成一个结构合成物的薄连续粘合剂层，一个环绕所述管状包皮的聚合物套，以及一个设置在所述包皮和所述聚合物套之间的并且把所述套粘合到所述包皮的所述朝外的铝层上的薄粘合剂层。
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