CN206789353U - 一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆 - Google Patents

Abstract

一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，由缆芯以及护套组成，所述缆芯包括至少两对双绞线；其特征在于：所述缆芯还包括一光子晶体异形隔离架，该光子晶体异形隔离架沿电缆中心设置，光子晶体异形隔离架上对应每对双绞线设有容纳空间，所述双绞线位于对应的容纳空间内，且各容纳空间的横截面为大于半圆的圆缺形，所述容纳空间将其内的双绞线包裹；所述缆芯和护套间还设隔设有一光子晶体屏蔽层；所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。本实用新型具有屏蔽频带宽、机动设计性强、数据传输功能稳定、屏效高、厚度薄、重量轻、可柔性布线的优点，提高飞行器微波防护性能。

Description

一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆制造技术领域，具体涉及一种微波频段含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆。

背景技术

传统航空用网络电缆，由中心导体和围绕中心导体的绝缘组成的芯线绞对集合而成，外周设屏蔽结构，用以连接航空用计算机与传感器、执行器及计算机，传输数字信号。

在机载布线中，若干根规格结构相同或不同的电缆组成一束，穿行于电缆槽中，将计算机与传感器、执行器和计算机等与系统连接起来，配合飞机完成飞行任务。

飞机静止未启动时，电缆如神经网络布满飞机全身，将驾驶舱、座舱、机翼、尾翼、起落架以及所有传感器与执行器和计算机连接为一个有机整体，飞机电缆虽未传输工作电流和信号，但其功能已同工作时一致，接收着来自自由空间电磁波，此时，电缆即天线，将其接收到的电磁波包括微波即时转换为电磁脉冲，沿着电缆网络任意传播。

飞机起飞工作时，电缆传输数字信号电流，电缆周围空间将充满变化的电场和变化的磁场，感应和耦合近场和远场其它电缆和电器，产生变化的电场和变化的磁场，此时的电缆，如同干扰源，耦合产生的电磁场干扰飞机系统的工作。

一般情况下，如天气晴朗、气候稳定，无雷电和飓风，无战争威胁，也无恐怖势力干扰和窃取飞行信息，则传统数据总线网络电缆或可低标准地满足飞行安全运行的需要。

若飞机为战机，或为战事服务，或被恐怖势力所关注和威胁，那么，数据总线网络电缆，将不能保障飞机安全运行，情形如下：

一、此电缆将作为信号接收与发射天线，被敌对势力所利用，在几米、几

百米甚至更远的距离内，可轻易定位窃取飞行机密，或远程遥控与打击目标，造成我方无可预计的损失。

二、此电缆将向机内空间辐射电磁波，成为干扰源，干扰其它电缆和机载

设备工作；为了排除干扰，机内部件、组件和系统需额外安装滤波器，加大飞机负荷、工作量和复杂程度。

三、此电缆将接收外界辐射而来的电磁波，生成感应电流和感应信号，并

沿电缆传播，成为被干扰对象，干扰自身和与其连接的机载设备尤其敏感设备的正常工作。

四、此电缆十字隔离架，传统上为纯有机塑料制造，用以隔离绞对缆芯，防止数据对间串音，但对间仍存在剩余电磁辐射，及内屏蔽空间电磁无序反射造成的杂讯，在电缆内局部空间，干扰仍不可避免。

五、更严重者，若飞机遭受敌方大功率微波照射，此微波穿透机身，辐射

至机体内部空间，那么，该电缆将即时成为接收微波的天线，电缆迅即转变为自我毁灭性武器，飞机将面临连锁塌方式的瘫痪与灭顶之灾。

近年来爆发的几场高技术局部战争，美国在每次战争前，都先派出多架电磁干扰飞机，对预定空袭区域进行定向强电磁干扰，“战斧”巡航导弹携带高功率微波弹，以非核爆炸方式产生类似于高空核电磁脉冲的强电磁辐射，直接摧毁或损伤各种敏感电子部件，使对手的雷达、计算机系统等电子装备和互联网失去工作能力，既剪除了对手的“耳目”，又挑战了对手的“神经”，为随后的军事打击铺平了道路（谭志良，胡小锋，毕军建等，电磁脉冲防护理论与技术，北京：国防工业出版社，2013）。

微波是一种能在真空或空气中直线传播、频率很高（300MHz~300GHz）、波长很短（1m~1mm）的超高频电磁波，具有传播速度快、穿透力强、抗干扰性好、能被某些物质吸收的特点。高功率微波武器是指把高功率微波源产生的微波，通过高增益天线定向辐射出去，将微波能量聚集在很窄的波束内，以极高的强度照射目标，从而对目标产生毁伤效果。从这个意义上说，大功率微波武器是一种定向能武器，或称为电磁射束武器（谭志良，胡小锋，毕军建，等. 电磁脉冲防护理论与技术.北京.国防工业出版社，2013）。

六、虽然目前阶段，微波武器尚未全面和大规模投入战场，但各国军备竞

赛和武力威慑行动持续发酵中，欲保卫祖国和平、保护我国人民生命和财产安全，我们必须未雨绸缪，提前做好战争防御准备。

基于此，我们认为，在航空业，尤其对于发展军机新品种、提高现有军机进攻与防御能力、以及在战时随时将民用飞机征调为战机使用，传统数据总线网络电缆，与新技术需求，二者之间构成了一对技术矛盾，如何解决这一矛盾，是航空电缆业追求技术进步、提升产品功能和增强国防战力的重要课题。

发明内容

本实用新型提供一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，目的是为解决传统电缆在未来战争时空不能适应微波武器高频脉冲辐射打击破坏的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，由缆芯以及包裹在缆芯外的护套组成，所述缆芯包括至少两对双绞线；

所述缆芯还包括一光子晶体异形隔离架，该光子晶体异形隔离架沿电缆中心设置，光子晶体异形隔离架上对应每对双绞线设有容纳空间，所述双绞线位于对应的容纳空间内，且各容纳空间的横截面为大于半圆的圆缺形，所述容纳空间将其内的双绞线包裹；

所述缆芯和护套间还设隔设有一光子晶体屏蔽层；

所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

上述方案中，所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体为多层叠合构成，每层光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

上述方案中，所述缆芯与光子晶体屏蔽层之间还隔设有一金属总屏蔽层。

上述方案中，所述中间介质基板为电气绝缘材料薄膜，如氟塑料薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚烯烃薄膜、聚酯薄膜等。

上述方案中，所述印刷薄膜电路，为铜、金、银、铝、镍等电导率优良的金属薄膜，经人工仿真设计，为各种形状的开口电磁谐振器SRR和SRR间金属连接线组成。所述电磁谐振器，为SRR结构。SRR结构模型，为英国帝国理工大学John Pendry教授于1999年设计的采用2个开口的薄金属环内外相套而成的微结构单元而设计的具有磁响应的周期结构，即开口谐振环（Split Ring Rasonator, SRR）结构。将金属线与开口谐振环微结构单元连接在一起，通过对SRR结构尺寸的仿真设计与实验，使介电常数和磁导率出现负值的频段相同时，呈现出与自然材料相异的左手材料特性，具有完美吸收微波辐射的性能（张明习，超材料概论，北京：国防工业出版社，2016）。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、由于本实用新型采用了光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆可以获得在微波频段内，将高功率微波辐射进行内部与外部均完美屏蔽的性能，实现对航空飞行器的电磁防护。

2、由于本实用新型采用了光子晶体异形隔离架，本实用新型电缆数据对间既相互隔离，防止串音的发生，更由于每对数据线的剩余电磁辐射，也在光子晶体异形隔离架内部得以吸收，转换为热能或其它形式的能量而衰减，同时，电缆内部空间由于电磁无序反射造成的干扰也为光子晶体异形隔离架所吸收，因此，该光子晶体异形隔离架的运用，为网络电缆创造了一个相对静音的屏蔽空间，非常适应高端飞行器的通讯应用。

3、由于本实用新型采用了光子晶体异形隔离架，本实用新型电缆，其数据对缆芯处于近圆全包围屏蔽子空间，较传统电缆十字隔离架的90度直角包围，其缆芯所受电磁屏蔽保护更加洁净完全，干扰最低。

4、由于本实用新型采用了光子晶体异形隔离架，本实用新型电缆，其数据对缆芯处于近圆全包围屏蔽子空间，较传统电缆十字隔离架的90度直角包围，其缆芯在受到来自外部力量的弯曲或扭曲时，数据对间二缆芯之间的距离以及绞距，保持稳定无变化，数据缆芯电磁反向对消功能得以有效保护。

5、由于本实用新型采用了光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆，可通过对电磁谐振器电路SRR形状、线宽、缝隙大小和SRR单元间金属连接线的改变，仿真设计系列结构，展宽吸波频带，提高飞行器防护性能。

6、由于本实用新型采用了光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆可通过对电磁谐振器电路SRR形状、线宽、缝隙大小和SRR单元间金属连接线的改变，仿真设计新的结构形式，使某一频段电磁波阻断，使另一频段电磁波通透，即人为实现电磁波频段的任意通断裁剪，有利于在战事中迷惑敌方，保护我方。

7、由于本实用新型采用了光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆，可通过将光子晶体单元，按SRR系列连续设计计算，进行多层叠合，展宽吸波频带，提高飞行器防护性能。

8、由于本实用新型采用了光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆通过将光子晶体屏蔽层与传统屏蔽方式（如金属丝缠绕屏蔽、编织屏蔽、金属箔屏蔽）等的复合采用，继续展宽屏蔽频带，使其涵盖整个电磁波谱，提高飞行器防护性能。

9、由于本实用新型采用了光子晶体屏蔽层，本实用新型电缆的光子晶体屏蔽层物理厚度，因其中间介质薄膜基板和其上下两面的印刷薄膜电路之故，柔软可挠曲，尺寸可设计为mm~μm数量级，较之传统电缆传统金属屏蔽层厚度，相等或更小，因此，屏蔽层横截面小，重量轻，柔软，不显著增加飞行器负荷，利于布线作业。

10、由于本实用新型增设了光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层，与传统网络电缆比较，具有屏蔽频带宽、可完美防护微波脉冲照射、机动设计性强、数据传输功能稳定、屏效高、厚度薄、重量轻、可柔性布线的优点，提高飞行器微波防护性能。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一的示意图；

附图2为本实用新型实施例二的示意图；

以上附图中，1、导体；2、绝缘层；3、光子晶体异形隔离架；4、光子晶体屏蔽层；5、金属总屏蔽层、6、护套。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例一：参见附图1所示，一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆：

该含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆由缆芯以及包裹在缆芯外的护套6组成，所述缆芯包括至少两对双绞线，图1中举例为4对双绞线，实际中，常用为2-4对。每个双绞线是由两根线对绞而成，每根线是由导体1外包绝缘层2构成。

参见附图1所示，所述缆芯还包括一光子晶体异形隔离架3，该光子晶体异形隔离架3沿电缆中心设置，光子晶体异形隔离架3上对应每对双绞线设有容纳空间，所述双绞线位于对应的容纳空间内，且各容纳空间的横截面为大于半圆的圆缺形，所述容纳空间将其内的双绞线包裹。

参见附图1所示，所述缆芯和护套6间还设隔设有一光子晶体屏蔽层4。

所述光子晶体异形隔离架3和光子晶体屏蔽层4所采用的光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体为多层叠合构成，每层光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

所述中间介质基板为电气绝缘材料薄膜，如氟塑料薄膜、聚酰亚胺薄膜、聚烯烃薄膜、聚酯薄膜等。印刷薄膜电路为微结构单元谐振器单元SRR和SRR间金属连接线组成。

实施例二：参见附图2所示，一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆：

该含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆由缆芯以及包裹在缆芯外的护套6组成，所述缆芯包括至少两对双绞线，与实施例不同之处仅在于：所述缆芯与光子晶体屏蔽层4之间还隔设有一金属总屏蔽层5。其他均同实施例一，这里不再赘述。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，由缆芯以及包裹在缆芯外的护套组成，所述缆芯包括至少两对双绞线；其特征在于：

所述缆芯还包括一光子晶体异形隔离架，该光子晶体异形隔离架沿电缆中心设置，光子晶体异形隔离架上对应每对双绞线设有容纳空间，所述双绞线位于对应的容纳空间内，且各容纳空间的横截面为大于半圆的圆缺形，所述容纳空间将其内的双绞线包裹；

所述缆芯和护套间还设隔设有一光子晶体屏蔽层；

所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

2.根据权利要求1所述含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，其特征在于：所述光子晶体异形隔离架和光子晶体屏蔽层所采用的光子晶体为多层叠合构成，每层光子晶体均由中间介质基板和分布两面的印刷薄膜电路组成。

3.根据权利要求1所述含光子晶体异形隔离架航空用网络电缆，其特征在于：所述缆芯与光子晶体屏蔽层之间还隔设有一金属总屏蔽层。