CN216353516U - 一种用于5g数据中心耐环境的高频通信电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信线缆技术领域，涉及一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，包括多根内导体、导体表面依次包有内皮层、发泡绝缘层、实芯绝缘层，内导体和绝缘层共同组成导线，导线、导流体和金属箔屏蔽层共同形成导线对，导线对与隔离体通过薄膜带绕包成一整体，导线之间相互平行且不扭曲绞合，线缆表面还依次包有金属箔屏蔽层、金属网屏蔽层和外护层，本实用新型的线缆对高频信号传输性能好、抗干扰性能强、耐高温、耐低温、阻水性能强，满足5G数据中心对线缆的高要求。

Description

一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆

技术领域

本实用新型涉及通信线缆技术领域，具体涉及一种耐环境性能高的通信线缆。

背景技术

由于传统基站的建设限制，提高覆盖面的解决方案就是部署更多的小型基站，因此5G的到来会真正带动小基站爆发性增长，相对于传统的高频数字通信电缆来讲，数据中心大量的通信交换设备在工作时产生的热量对环境产生影响，对于数据中心安全产生一定的危害性，国内数据中心设计规范GB50174-2017中规定对于承担数据业务的水平子系统应采用6A类及以上对绞电缆，同时对于应用于不同机房环境中的高频通信电缆耐环境性能提出了更高要求，如阻燃性，耐火性，无卤低烟性，耐高低温性及阻水性方面，特别是超七类及八类数据缆的使用将增加，高频通信电缆作为基站内部的的重要组成部分，其机房中所处的环境要素影响宽频带、衰减值、电磁兼容性等方面，如何在结构设计、改进工艺、材料使上面开发出更好地满足5G通信技术需求的高频通信电缆，是摆在电缆提供商面前的一个重要的门槛。

发明内容

本实用新型的目的，就是克服现有技术的不足，提供一种电磁兼容性好、耐高温性能好、防水性能好、信号衰减值低的综合性线缆。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，包括隔离体，所述隔离体为凹形四边形体；隔离体的作用1、可以为线缆提供支撑和保护作用，维持线缆避免受到挤压变形；2、隔离体四面的凹槽可以固定线缆，并让内部的线缆之间保持固定的距离，降低多个导线对之间的互相干扰。

多根内导体，所述内导体均匀分布在所述内导体的四周；内导体的作用是传输信号，多根内导体可以让线缆同时传输多种信号；第一绝缘层，所述第一绝缘层包覆在所述内导体的外表面形成导线；所述导线两两结合形成导线对；第一屏蔽层，所述第一屏蔽层绕包在所述导线对外；屏蔽层绕包在导线对外面，避免了线缆内部的导线对之间的相互影响；导流体，所述导流体设置在所述第一屏蔽层与所述导线对的缝隙中；导流体与地线相连，可以将信号线产生的电磁杂波信号或者外界的电磁杂波信号导入大地，避免线缆内部或者外界的信号杂波对导线内部的信号产生影响；所述第一屏蔽层及其内部的导流体、导线对结合成为信号线；所述信号线与所述隔离体相互结合形成线缆内芯；所述信号线外形包成椭圆形，并与所述隔离体的凹形边缘相匹配，四个信号线压在所述隔离体的凹边内，使线缆内芯的截面形状接近圆形，让线缆的结构更加稳定，喜好线之间的距离也具有更好地一致性，进一步降低了信号线之间的电磁干扰，为了区分不同线缆的传输信号的不同，所述第一屏蔽层分别使用不同颜色的金属箔片加以区分；所述隔离体内部设有用于流动冷却液的中空结构，所述隔离体中填充有绝缘冷却液，绝缘冷却液通过两端的输送泵在所述隔离体中流动，并与所述线缆进行热交换，吸收高负载线缆散发的热量，降低了线缆温度，提高了5G数据中心的消防安全。

进一步的，所述线缆内芯的外表面包覆有绕包层，所述绕包层用于保证所述线缆内芯的结构稳定，所述绕包层材料为聚酯薄膜带，所述绕包层360°重叠绕包在所述线缆内芯的外部，聚酯薄膜带具有良好的隔热性能，绕包层的作用一方面用来保持线缆内芯的结构稳定性，另一方面用于增加第一屏蔽层与线缆外部的总屏蔽层之间的距离，进一步提高线缆总体的电磁兼容性。

进一步的，所述绕包层外包覆有第二屏蔽层，所述第二屏蔽层材料为金属铝箔，所述第二屏蔽层360°重叠包覆在所述绕包层的外表面，金属铝箔对高频电磁信号干扰具有良好的屏蔽性。

进一步的，所述第二屏蔽层外包覆有第三屏蔽层，所述第三屏蔽层使用镀锡铜导体制成的编织网360°包覆与所述第二屏蔽层的外侧，所述第三屏蔽层的密度大于80%。对于高低频混合的干扰场，需要采用金属箔层加金属网的组合屏蔽方式，也就是S/FTP形式的双层屏蔽电缆，通过使用金属网屏蔽低频范围的干扰，使用金属箔屏蔽高频范围的干扰。

进一步的，为满足线缆的耐火性要求，所述第三屏蔽层外表面设有外护层，所述外护层采用陶瓷化聚烯烃材料，所述外护层挤包于所述第二屏蔽层的外侧，所述外护层在350℃-1600℃的有焰、无焰情况下，水平燃烧可以自熄不延燃，且不会出现熔融、脱落的情况，导致其他地方的二次火灾，在高温燃烧过后，剩下的残余物为不可燃烧的陶瓷无机物，所述陶瓷无机物为蜂窝状，具有良好的隔火、隔水的效果，所述陶瓷无机物残余量大于80%，且燃烧过后陶瓷无机物质地坚硬，均匀的包围在原有的线缆外表面，可以起到一定的防护作用。

进一步的，所述第三屏蔽层与所述外护层之间夹有阻水粉，传统的线缆实行防水作用，通常采用阻水带或者阻水纱，将其绕包在线缆上，但是使用阻水带或阻水纱，需要增加产品的生产工艺的工序数量，延长生产时间，提高了生产成本；使用阻水粉，同样可以实现对线缆内部的径向阻水与纵向阻水，且在生产过程中挤包外护层的同时，通过特定的模具，让线缆通过阻水粉，实现外护层与所述第三屏蔽层之间填充有阻水粉，减少了线缆的生产工序，降低了成本。

进一步的，所述内导体的数量为8根；所述导流体的数量为4根；所述导线对的数量为4根；所述信号线的数量为4根，4根线缆可以同时传输语音、数据、图像和控制信号，为5G系统数据中心提供全方位的信息交互功能。

进一步的，所述隔离体材料为聚全氟乙丙烯，所述内导体材料为纯度99.999%镀银铜导体，镀银铜导体表面镀有一层银质，由于电流的趋肤效应，电流主要流动在导体表面的金属银中，单质银导体的导电率为106%，作为通信线，镀银铜线与纯银线的导通效果相近，这样综合考量了成本和通信效果，平衡了经济效益和；所述第一绝缘层的材料为聚全氟乙丙烯，聚全氟乙丙烯的使用温度介于-60℃~250℃，所述第一绝缘层还使用高压氮气进行发泡处理以降低绝缘层的介电常数，所述第一绝缘层的发泡度不低于50%，将高压氮气冲入第一绝缘层中，其介电常数由原来的2.1降低到1.5，未发泡前传输衰减值在频率2500MHz≤1.5dB/m，发泡度在50%左右时其传输衰减值在频率2500MHz≤1.2dB/m，可以有效的降低线缆高频信号传输的衰减；所述导流体的材料为单根镀锡铜导体，镀锡铜导体对信号杂波具有良好的吸收和传导作用，可以吸收信号杂波并导入大地，所述第一屏蔽层材料为铝箔，铝材料具有良好的导电性，成本低、效果好，且铝表面的致密氧化层具有良好的耐腐蚀性能。

进一步的，所述第一绝缘层外表面挤包有第二绝缘层，所述第二绝缘层材料为实心聚全氟乙丙烯，所述第二绝缘层用于避免潮气入侵发泡层，发泡层与实芯层配合使用的总使用量，相比于全使用实芯聚全氟乙丙烯材料，可以节省50%的材料使用量，所述第一绝缘层与所述内导体之间挤包有一层厚度为0.05mm的内皮层，所述内皮层材料为实芯聚全氟乙丙烯，所述内皮层用于增加内导体与所述第一绝缘层之间的附着力，增加所述导线结构的回波损耗值。

本实用新型的有益效果是：

外护层使用陶瓷化聚烯烃材料，具有良好的阻燃性能和防护性能；

线缆内部采用金属箔和金属编织网配合使用，可以屏蔽高频与低频的外来杂波干扰；

外护层和屏蔽层之间使用阻水粉作为防水措施，可以有效地对破损位置进行修复和填充，阻止外部水分进一步侵入线缆内部，相比阻水纱，在生产过程中可以减少一道绕包阻水纱的工序，降低了成本；

屏蔽层和线芯之间绕包有聚酯薄膜带，聚酯薄膜带可以有效的阻隔高温，还可以让内部线芯与屏蔽层之间距离保持一致，聚酯薄膜带还可以将内部线芯缠绕结实，保持内部线芯的形状；

绝缘层采用双层结构，内部绝缘层使用发泡结构，可以降低绝缘层的介电常数，降低高频信号传输过程中的衰减值，发泡绝缘层外挤包有实芯绝缘层，避免潮湿水汽侵入发泡线缆内部；

线缆内部不使用绞线对，而是导体平行设置，无论是线对内的信号还是线对之间的信号，相比绞线对结构的线缆均具有更低的延迟，确保了线缆远距离的传输性能，降低了线缆的长度，节约了成本；

线芯内部设有隔离体，可以保持导线对之间的距离保持稳定，降低线缆内部的相互干扰，还可以为线缆提供拉伸强度；

隔离体内部设有中空结构，中空结构中有液氮或液态二氧化碳，可以用来降低线缆温度，降低线缆电阻，在线缆起火破损位置，也单核二氧化碳气化，可以自动扑灭火灾。

附图说明

为了易于说明，本实用新型由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。

图1是本实用新型中电缆整体截面图；

图2是本实用新型中线缆内芯的截面图；

图3是本实用新型中导线对的截面图；

图4是本实用新型中带有双层绝缘层的导线截面图；

图5是本实用新型中线缆内芯的分部情况图；

图中：1-隔离体、2-内导体、21-导线、22-导线对、3-第一绝缘层、31-第二绝缘层、4-第一屏蔽层、41-信号线、5-导流体、6-线缆内芯、7-绕包层、8-第二屏蔽层、9-第三屏蔽层、10-外护层、11-阻水粉、12-内皮层、13-中空结构。

具体实施方式

本实用新型提供一种实施例，对本实用新型所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆作进一步的说明。

如图1-5所示，一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，包括：隔离体1，所述隔离体1为凹形四边形体，隔离体1使用的材质为聚全氟乙丙烯材质制成的凹形四边形体，其隔离体1作用为增加四对分屏蔽体的间隔距离，用来降低信号线缆内部多个导线对22线对之间的相互干扰。

多根内导体2，所述内导体2均匀分布在所述内导体2的四周，内导体2为单根24AWG镀银铜导体，铜导体表面的银材质纯度高达99.999%，导电率可以达到106%，由于电流的趋肤效应，导体上的电流量通常运行在导体表面的镀银材质中，在高频信号线中使用镀银铜导体与使用纯银单质，效果十分接近，但是成本却低了很多，对企业来说具有更好地经济效益。

第一绝缘层3，所述第一绝缘层3包覆在所述内导体2的外表面形成导线21，第一绝缘层3使用物理发泡的发泡聚全氟乙丙烯材料包覆在导体外，通过高压注入氮气让第一绝缘层3呈现蜂窝结构，高发泡度可以有效地降低原材料成本、降低绝缘层的介电常数，介电常数也会从发泡之前的2.1降低到发泡后的1.5，经测试，频率2500MHz的时候，使用未发泡绝缘层的导线信号衰减值小于1.5dB/m，而采用50%发泡度绝缘层的导线信号衰减值小于1.2 dB/m，使用未发泡的材料，线缆的信号传输速率在65%，当发泡达到50%，传输速率可以提高到80%，使用发泡结构绝缘材料的使用量为实芯材料使用量的50%，有效地降低了企业的生产成本，此外线缆介电强度还满足：AC，15KV，5min不击穿；绝缘电阻≥5000MΩ/km。

所述导线21两两结合形成导线对22，传统的信号传输线常常使用双绞线，现有双绞线通常设置不同的节距，用来避免多个线对之间出现的串扰现象，但是现有的绞线对在传输距离、信道宽度、数据传输速度等方面均有一定的限制，信号的衰减比较大，而且使用的绞线对导体会比线缆的长度长很多，成本高；本实用新型的导线21结合的导线对22，相互之间并非绞合而成，而是直接平行排列后使用屏蔽层包覆，这样既减少了线芯的物理长度，同时降低了导线对22内部和导线对22之间的信号传输延迟，通过这种平行结构可以实现导线对22内部的延迟差小于10ps/m,导线对22之间的延迟差小于40ps/m，确保了线缆在长距离的信号传输过程中也可以满足5G数据中心对性能的需求。

第一屏蔽层4，所述第一屏蔽层4绕包在所述导线对22外，第一屏蔽层4使用金属箔，现有的线缆屏蔽层常用金属铝或紫铜作为金属箔屏蔽层，金属箔的屏蔽层通常用作屏蔽高频干扰，避免屏蔽层内部的高频信号对外产生干扰，也屏蔽了外界的干扰信号对屏蔽层内形成干扰，所述第一屏蔽层4使用不同的颜色，作为不同信号的分辨。

导流体5，所述导流体5设置在所述第一屏蔽层4与所述导线对22的缝隙中，导流体5是设置在第一屏蔽层4内部的，与所述导线21相平行的一根细丝导体，导流体5使用镀锡铜导体丝，所述导流体5一端接地，所述导流体5可以将位于屏蔽罩内的电磁杂波信号导入大地；

所述第一屏蔽层4及其内部的导流体5、导线对22结合成为信号线41，多根所述信号线41与所述隔离体1相互结合形成线缆内芯6，所述信号线41呈椭圆状结构，所述信号线41的弧度与所述隔离体1的凹陷弧度相匹配，四根信号线41与所述隔离体1可以组成接近圆形的截面，有效地保证了信号线41之间的距离间隔，降低了信号线41之间的串扰影响；

如图1、2、5所示，所述隔离体1中心位置设有用于输送绝缘冷却液的中空结构13，线缆两端的连接处连接有液体泵，所述液体泵将绝缘冷却液输送进所述中空结构13中，让冷却液在线缆的中空结构中流动，并通过冷却液吸收热量，以降低高负载线缆造成的高温；当线缆温度过高的时候，启动液体泵为绝缘冷却液提供循动力环冷却降温，可以快速的降低线缆温度，通过控制绝缘冷却液在中空结构13中的速度和流量，即可控制线缆的温度，当线缆温度降低之后，可以停止冷却液的循环，避免温度过低导致损坏线缆。线缆中的冷却液可以使用液氮或者液态二氧化碳，液氮和液态二氧化碳温度低、成本低廉，同时，液氮和液态二氧化碳可以降低线缆的温度，还可以降低线缆的电阻值，提高线缆对信号的传输能力；当线缆出现短路或者其他原因造成的火灾的时候，位于中心位置的液氮或液态二氧化碳，会流出隔离体，对着火点位置降温，同时液氮或液态二氧化碳气化后体积迅速膨胀，隔离着火点周围空气，及时扑灭火灾。

如图1所示，所述线缆内芯6的外表面包覆有绕包层7，所述绕包层7用于保证所述线缆内芯的结构稳定，所述绕包层7材料为隔热聚酯薄膜带，所述绕包层7 360°重叠绕包在所述线缆内芯6的外部，所述绕包层7紧密缠绕在所述线缆内芯6的外表面，所述绕包层7一方面可以维持线缆内芯6的结构稳定性，另一方面可以为外面的第二屏蔽层8与导线对22表面的第一屏蔽层4提供绝缘距离，进一步增加线缆的电磁兼容性。

如图1所示，所述绕包层7外包覆有第二屏蔽层8，所述第二屏蔽层8材料为金属铝箔，所述第二屏蔽层8360°重叠包覆在所述绕包层7的外表面；所述第二屏蔽层8外包覆有第三屏蔽层9，所述第三屏蔽层9使用镀锡铜编织网360°包覆与所述第二屏蔽层8的外侧，所述第三屏蔽层9的密度大于80%；对于高低频混合的干扰场，需要采用金属箔层加金属网的组合屏蔽方式，也就是S/FTP形式的双层屏蔽电缆，通过使用金属网屏蔽低频范围的干扰，使用金属箔屏蔽高频范围的干扰。

如图1所示，所述第三屏蔽层9外表面设有外护层10，所述外护层10采用陶瓷化聚烯烃材料，所述外护层10挤包于所述第二屏蔽层8的外侧；陶瓷化聚烯烃材料可以在350℃-1600℃的温度之间，不熔融、不滴落、不脱落，有机物去除之后，会剩下陶瓷状铠体，所述陶瓷状铠体为带有细孔的蜂窝状无机物，可以具有很好的隔火、隔热、挡水的效果，且灼烧时间越长，陶瓷状铠体越坚硬，外护套层使用陶瓷化聚烯烃材料来满足电缆的耐火性与无卤低烟阻燃性要求，该线缆整体阻燃性，无卤低烟性能符合GB31257-2014（电缆及光缆燃烧性能分级）标准中A级不燃电缆的测试要求，耐火性能符合GB/T19666-2019规定要求，阻水性能符合符合GB/T12706.2-2008透水性能实验要求。

如图1所示，所述第三屏蔽层9与所述外护层10之间夹有阻水粉11，阻水粉11由丙烯酸钠、单体丙烯酰胺等成分配合交联剂等制成，阻水粉特点为：PH值6.0-7.0，吸水量≥320mL/g，膨胀速率≥14mm/min，膨胀高度≥19mm，使用阻水粉11可以在线缆外护层10出现破损的时候，迅速的吸收水分形成凝胶状物质，并膨胀体积让线缆内部充满凝胶，避免水分继续渗透，对线缆的径向阻水和横向阻水都有很好的效果；在生产过程中，线缆在挤包外护层10过程中可以让线缆同步通过阻水粉的机器，相比使用绕包阻水纱的线缆生产步骤，使用阻水粉11可以减少阻水纱的绕包步骤，降低生产成本。

如图1、2所示，所述内导体2的数量为8根；所述导流体5的数量为4根；所述导线对22的数量为4根；所述信号线41的数量为4根。所述隔离体1材料为聚全氟乙丙烯，所述内导体2材料为镀银铜导体，所述银纯度为99.999%；所述第一绝缘层3的材料为聚全氟乙丙烯，所述第一绝缘层3还使用高压氮气进行发泡处理以降低绝缘层的介电常数，所述第一绝缘层3的发泡度不低于50%，所述导流体5的材料为单根镀锡铜导体，所述第一屏蔽层4材料为铝箔或紫铜箔的一种；相比于传统线缆材料氧指数为27的聚乙烯，聚全氟乙丙烯氧指数可达95，使用温度介于-60℃~250℃，更具备高阻燃性、低烟性与无卤性，

如图4所示，所述第一绝缘层3外表面挤包有第二绝缘层31，所述第二绝缘层31材料为实心聚全氟乙丙烯，所述第二绝缘层31用于避免潮气入侵发泡层。

如图4所示，所述第一绝缘层3与所述内导体2之间挤包有一层厚度为0.05mm的内皮层12，所述内皮层12材料为实芯聚全氟乙丙烯，所述内皮层12用于增加内导体2与所述第一绝缘层3之间的附着力，增加所述导线21结构的回波损耗值；

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于包括：

隔离体（1），所述隔离体（1）为凹形四边形体；

多根内导体（2），所述内导体（2）均匀分布在所述内导体（2）的四周；

第一绝缘层（3），所述第一绝缘层（3）包覆在所述内导体（2）的外表面形成导线（21）；

所述导线（21）两两结合形成导线对（22）；

第一屏蔽层（4），所述第一屏蔽层（4）绕包在所述导线对（22）外；

导流体（5），所述导流体（5）设置在所述第一屏蔽层（4）与所述导线对（22）的缝隙中；

所述第一屏蔽层（4）及其内部的导流体（5）、导线对（22）结合成为信号线（41）；

多根所述信号线（41）与所述隔离体（1）相互结合形成线缆内芯（6）；

所述隔离体（1）内部设有用于流动冷却液的中空结构（13）。

2.根据权利要求1所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述线缆内芯（6）的外表面包覆有绕包层（7），所述绕包层（7）用于保证所述线缆内芯的结构稳定，所述绕包层（7）材料为隔热聚酯薄膜带，所述绕包层（7）360°重叠绕包在所述线缆内芯（6）的外部。

3.根据权利要求2所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述绕包层（7）外包覆有第二屏蔽层（8），所述第二屏蔽层（8）材料为金属铝箔，所述第二屏蔽层（8）360°重叠包覆在所述绕包层（7）的外表面。

4.根据权利要求3所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述第二屏蔽层（8）外包覆有第三屏蔽层（9），所述第三屏蔽层（9）使用镀锡铜编织网360°包覆于所述第二屏蔽层（8）的外侧，所述第三屏蔽层（9）的密度大于80%。

5.根据权利要求4所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述第三屏蔽层（9）外表面设有外护层（10），所述外护层（10）采用陶瓷化聚烯烃材料，所述外护层（10）挤包于所述第二屏蔽层（8）的外侧。

6.根据权利要求5所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述第三屏蔽层（9）与所述外护层（10）之间夹有阻水粉（11）。

7.根据权利要求1所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述内导体（2）的数量为8根；

所述导流体（5）的数量为4根；

所述导线对（22）的数量为4根；

所述信号线（41）的数量为4根。

8.根据权利要求1所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述隔离体（1）材料为聚全氟乙丙烯，所述内导体（2）材料为镀银铜导体，所述银纯度为99.999%；所述第一绝缘层（3）的材料为聚全氟乙丙烯，所述第一绝缘层（3）还使用高压氮气进行发泡处理以降低绝缘层的介电常数，所述第一绝缘层（3）的发泡度不低于50%，所述导流体（5）的材料为单根镀锡铜导体，所述第一屏蔽层（4）材料为铝箔。

9.根据权利要求1所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述第一绝缘层（3）外表面挤包有第二绝缘层（31），所述第二绝缘层（31）材料为实心聚全氟乙丙烯，所述第二绝缘层（31）用于避免潮气入侵发泡层。

10.根据权利要求1所述的一种用于5G数据中心耐环境的高频通信电缆，其特征在于：所述第一绝缘层（3）与所述内导体（2）之间挤包有一层厚度为0.05mm的内皮层（12），所述内皮层（12）材料为实芯聚全氟乙丙烯，所述内皮层（12）用于增加内导体（2）与所述第一绝缘层（3）之间的附着力，增加所述导线（21）结构的回波损耗值。

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