KR102497173B1 - 내화 무선 주파수 케이블 - Google Patents

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조엘 카코파르도
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토마스 맥컨
인싱 충
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노키아 상하이 벨 씨오., 엘티디
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Abstract

동축 케이블을 공기로부터 밀봉하고 화재 발생 시 산화로부터 케이블의 도체(18, 20)를 보호하는 외부 장벽(12, 14, 16)을 포함하는 동축 케이블(10)이 제공된다. 이러한 외부 보호 장벽(12, 14, 16)은 난연성 테이프를 포함할 수 있다. 유전체(22)는 도체들(18, 20)을 분리하고, 유전체 재료(25)에 내장된 세라믹(23), 또는 브레이드된 세라믹 메시(120, 55) 내의 세라믹 비드들(110, 53)을 포함할 수 있다.

Description

내화 무선 주파수 케이블
관련 출원들에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 9월 8일자로 출원된 미국의 가출원 제62/556.296호의 이점을 주장하며, 그 전문이 본 출원에 참조로 포함된다.
동축 케이블은 전기 신호들을 전송하는 데 사용된다. 동축 케이블은 나선형으로 감긴 유전체 절연 재료(이하 간단히 "유전체"라 함), 또는 유전체의 다른 적절한 압출된 형태들로 캡슐화된(encapsulated) 중심(또는 내부) 도체로 구성된다. 유전체는 환형 또는 나선형으로 주름진 외부 도체로 덮어 씌워진다. 유전체는 내부 도체와 외부 도체 사이의 간격(또는 간극)을 유지하는 데 사용되며, 이러한 간격은 동축 케이블에 대해 규정된 특성 임피던스를 얻기 위해 필요하다. 이러한 간극은 종종 "에어 갭(air gap)"으로 지칭되는데, 유전체(그 자체로 스페이서(spacer)로 작동)의 존재에도 불구하고 공기가 내부 도체와 외부 도체 사이의 분리기인 것이 바람직하기 때문이다. 전체 어셈블리(assembly)는 외부 보호 재킷(jacket) 안에 넣을 수 있다.
무선 주파수(RF) 동축 케이블들이라고도 알려져 있는 이러한 케이블들은 건물 내 통신, 및 종종 비상 통신 시스템들을 위해 사용된다. 비상 통신들로의 사용을 고려하면, 이러한 RF 동축 케이블은 국제 빌딩 규약(International Building Code, IBC)/국제 화재 규약(International Fire Code, IFC), 지역 빌딩 규약(Local Building Code)/지역 화재 규약(Local Fire Code), 국제 화재 보호 연합(National Fire Protection Association, NFPA) 24장의 72, NFPA 1221, 및 잠재적으로 NFPA 5000을 통과할 것이 요구되고 있다.
그러나, 종래에 사용되던 유전체는 300℉ 부근에서 용융되기 시작하기 때문에, 그러한 종래의 유전체는 화재 시 제공되는 극한의 열 조건들(예를 들어, 약 1850℉의 온도들)을 견딜 수 없다. 유전체가 용융되면, 내부와 외부 도체들을 분리된 상태로 유지하고자 하는 목적을 달성하지 못한다. 결과적으로, 내부 도체는 외부 도체와 단락될 것이다. 이 경우, 동축 케이블은 더 이상 통신에 사용할 수 없다.
일부 다른 공지된 유전체들은 화재의 온도를 견딜 수 있고 특성 임피던스를 유지하기에 충분한 강도를 가질 수 있지만, 정상 온도들에서 동축 케이블을 통해 전송되는 신호들을 크게 감쇠시키기 때문에 부적합하다.
일반적으로, 화재 규약들을 충족시키기 위해서는, 케이블은 매우 높은 온도에서 2시간의 연소 테스트(Underwriters Laboratory(UL) 2196을 따름), 급수용 호수 분출 테스트, 및 후속 기능 테스트를 통과해야 한다. 현재, RF 동축 케이블들은 UL2196에 따른 인증을 받기 위해 2시간 동안 극도로 높은 온도들을 견딜 수 없기 때문에, 업계에서 이러한 표준들을 충족하는 RF 동축 케이블은 존재하지 않는다. 오히려, 기존 케이블들은, 전술한 바와 같이, 타거나 변형되어 내부 도체와 외부 도체가 단락 회로를 형성하게 될 것이다. 또한, 구리 도체들을 사용하는 기존 케이블들은 산화되기 쉬우며, 그에 의해 구리가 공기와 반응하여 도체를 매우 잘 부서지게 하는 산화제이구리(cupric oxide)를 형성한다. 그 결과, 도체는 쉽게 부서지는 경향이 있으며, 사실상 도체를 작동 불가능한 전기적 개방 회로로 만든다.
하나의 시도된 해결책은 건물들 자체 내에서 난연성(fire retardant) 테이프 또는 내화 건축 재료들과 함께 UL 등급의 도관을 사용하고 내부에 플리넘(plenum) 동축 케이블을 배선하는 것이다. 예를 들어, RF 동축 케이블은 고가의 페놀(phenolic) 도관에 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 테스트되지 않았으며, NFPA72, 24장, NFPA 1221을 통과하지 못하거나 NFPA 5000의 요구 사항을 충족시킬 가능성이 낮은데, 이러한 도관 내부의 온도들은 예를 들어, 약 1850℉로 매우 높아서 플라스틱 유전체 재료가 용융되게 하고, 그로 인해 내부 도체와 외부 도체 간의 단락이 발생하여 케이블이 작동하지 않게 하고, 그것을 사용하여 운반되는 임의의 비상 통신도 동등하게 가망 없게 하기 때문이다.
앞서 언급된 사양들을 충족시키기 위한 다른 이전의 시도들은 쉽게 제조할 수 없었고, 및/또는 케이블은 매우 견고해졌다.
본 개시의 원리들에 따라, 동축 케이블 어셈블리를 공기로부터 밀봉하고 외부 및 내부 도체들이 화재 시 산화되는 것을 방지하는 외부 보호 구조물 또는 장벽을 포함하는 새로운 동축 케이블에 의해, 동축 케이블들이 전술된 요건들을 충족시킬 수 없고 기능을 유지하지 못하는 문제가 극복될 수 있음을 인식하였다. 본 개시의 예시적 실시예들에서, 이러한 외부 보호 장벽은 다음 중 하나 또는 그 이상과 같은 난연성 테이프로 구성될 수 있다: a) 난연성 화합물(예를 들어, 운모 테이프(mica tape))로 양면에 코팅된 직조 유리 기판, b) 스테인레스 강, 예를 들어 304, 316, 또는 강철 테이프, 예를 들어 A606, c) 외부 도체에 사용된 것과 동일한 합금일 수 있는 구리 테이프(예를 들어 110), d) 스테인레스 강으로 피복된 구리 테이프(copper clad with stainless steel tape), 또는 e) 직조 유리 테이프. 유리하게는, 금속 탭 층(metal tap layer), 및 난연성 층(존재하는 경우)은 케이블을 공기 침입으로부터 밀봉하여 외부/내부 구리 도체들의 산화, 및 결과적인 열화, 예를 들어 산화제이구리로의 전환, 을 방지하는 기능을 하는 동시에, 화재 동안, 그리고 본 발명의 케이블이 워터젯 스프레이(water jet spray)를 받을 때, 예를 들어 회로 무결성 UL 2196 테스트의 종료 시, 케이블의 구조를 강화시키는 기능을 한다.
또한, 다양한 실시예들에서, 난연성 열가소성 재킷 재료는 고온을 견디고 추가적인 구조적 강성을 제공하는 본 발명의 케이블의 능력을 더 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
본 개시의 실시예들에서, 임의의 통합된 금속 테이프의 날카로운 모서리들로부터 재킷 재료를 보호하고, 스테인리스 강 테이프가 사용된 경우 이를 돕기 위해 난연성 테이프가 통합될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명의 케이블은 내부 및 외부 도체들을 분리하는 기능을 하는 유전체를 포함한다. 유리하게는, 이러한 유전체는 화재의 영향을 받지 않으며 화재, 및 그와 관련된 온도 내에서 그것의 성능을 유지할 수 있다.
보다 상세하게는, 일 실시예에서 동축 케이블은 내부 도체, 내부 도체 주위에 제공된 외부 도체, 외부 도체의 주위에 배열된 적어도 하나의 테이프 층을 포함하는 제공된 유전체를 포함할 수 있으며, 여기서 테이프 층은 도체들의 산화를 방지하도록 구성된다.
테이프 층은 적어도 3개의 층들: 예를 들어, (i) 외부 도체에 대하여 근위인(proximal) 난연성 테이프 층, (ii) 외부 도체에 대하여 원위인(distal) 난연성 테이프 층, 및 (iii) 근위 및 원위 난연성 테이프 층들 사이의 금속 테이프 층을 포함할 수 있다.
테이프 층은 강철, 스테인레스 강, 구리 또는 스테인레스 강으로 피복된 구리, 직조 유리, 및 난연성 화합물로 양면 코팅된 직조 유리 기판과 같은 다수의 상이한 난연성 재료들 또는 재료의 조합들을 포함할 수 있다.
유전체는, 예를 들어, 내장된 세라믹, 난연성 테이프로 캡슐화된 세라믹 비드들, 내연성(flame retardant) 세라믹 섬유 메시 내에 캡슐화된 (소형) 세라믹 비드들, 또는 플라스틱 유전체 테이프에 삽입된 세라믹 비드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소형 세라믹 비드들은 Al2O3를 포함할 수 있고, 메시는 Al2O3, 및 SiO3을 포함할 수 있다.
추가적인 실시예에서, 본 발명의 동축 케이블은 테이프 층 주위에 환형으로 구성된 난연성 재킷을 포함할 수 있다. 이러한 난연성 재킷은, 예를 들어, 난연성 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 난연성 재킷이 사용될 때, 본 발명의 케이블은 테이프 층(예를 들어, 테이프의 금속 층), 및 테이프 층과 난연성 재킷 사이에 환형으로 구성된 추가적인 테이프 층을 더 포함할 수 있다.
또 다른 추가적인 실시예에서, 본 발명의 동축 케이블의 외부 도체는 팽창성 난연성 페인트, 또는 팽창성 난연성 화합물의 외부 도체 위에 형성된 재킷으로 코팅될 수 있다.
따라서, 본 개시의 실시예들에 따른 동축 케이블들은 전술한 테스트들, 및 조건들에 직면하더라도 생존하고 기능하도록 구성된다.
도면들에서:
도 1은 화재 조건들에 노출된 외부 도체를 도시한다;
도 2는 본 개시의 원리들에 따라 구성된 동축 케이블의 실시예를 도시한다;
도 3은 본 개시의 원리들에 따라 구성된 동축 케이블의 다른 실시예를 도시한다;
도 4는 본 개시의 원리들에 따른, 난연성 세라믹 섬유 메시, 예를 들어, Al2O3, 및 SiO3 내에 캡슐화된 소형 세라믹 비드들, 예를 들어, Al2O3을 포함하는, 내부 도체와 외부 도체를 분리하는 기능을 하는 유전체의 실시예를 도시한다;
도 5는 본 개시의 원리들에 따른, 캡슐화 하는 난연성 테이프에 추가로 구성되는, 기능하는 유전체의 다른 실시예를 도시한다;
도 6은 본 개시의 원리들에 따른, 세라믹 비드들이 플라스틱 유전체 테이프에 삽입된, 내부 도체와 외부 도체를 분리하는 기능을 하는 유전체의 다른 실시예를 도시한다;
도 7은 본 개시의 원리들에 따라 구성된 동축 케이블의 다른 실시예를 도시한다.
다음은 단지 본 개시의 원리들을 예시할 뿐이다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에서 명시적으로 설명되거나 도시되지는 않았지만, 본 개시의 원리를 구체화하고 그 사상 및 범위 내에 포함되는 다양한 구성들을 만들어낼 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 여기에 기재된 모든 예시들 및 조건부 언어는 주로 독자가 본 개시의 원리들, 및 발명자(들)에 의해 기술을 발전시키는 데 기여한 개념들을 이해하는 것을 돕기 위한 교시의 목적들만을 위한 것으로 명시적으로 의도되며, 구체적으로 기재된 예시들 및 조건들에 의해 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 더욱이, 본 개시의 원리들, 양태들, 및 실시예들을 언급하는 본 명세서의 모든 진술들, 및 이에 대한 구체적인 예시들은 그 구조적 및 기능적 균등물들을 모두 포함하도록 의도된다. 추가적으로, 그러한 균등물들은 현재 알려진 균등물들뿐만 아니라 미래에 개발될 균등물들, 즉, 구조에 관계 없이 동일한 기능을 수행하도록 개발된 임의의 요소들을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에서 달리 명시되지 않는 한, 도면들은 축척대로 도시되지 않았다.
본 설명에서, 상이한 도면들 내의 동일한 번호의 구성 요소들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다.
도 1은 외부 도체(1a, 1b)의 예시로서, 동일한 유형의 도체가 공기 및 고온, 예를 들어, 화재 상황들에 노출되기 전(1a) 및 후(1b)를 도시한다. (1b)에 도시된 도체는 이러한 조건들로 인해 구리로부터 산화제이구리가 형성되는 효과들을 예시한다.
본 개시의 원리들에 따라, 동축 케이블을 공기로부터 밀봉하고 화재 시 외부 및 내부 도체가 산화하는 것을 방지하는 기능을 하는 외부 구조물 또는 장벽을 포함하는 새로운 동축 케이블이 제안된다. 본 개시의 예시적인 실시예들에서, 이러한 외부 보호 장벽은 다음 중 하나 이상을 포함하는 난연성 테이프를 포함할 수 있다: a) 난연성 화합물로 양면이 코팅된 직조 유리 기판, 예를 들어 운모 테이프, b) 스테인레스 강, 예를 들어 304, 316, 또는 강철 테이프, 예를 들어 A606 c) 외부 도체에 사용된 것과 동일한 합금일 수 있는 구리 테이프(예를 들어, 110), d) 스테인레스 강으로 피복된 구리 테이프, 또는 e) 직조 유리 테이프. 유리하게는, 금속 테이프 층, 및 난연성 테이프 층(만약 존재하는 경우)은 케이블을 공기 침입으로부터 밀봉하여 외부/내부 구리 도체들의 산화, 및 그로 인한 열화를 방지(즉, 산화제이구리로의 전환을 방지하거나 최소화)하는 기능을 하며, 또한 화재 동안 및/또는 본 발명의 케이블이 워터젯 스프레이를 받는 동안, 예를 들어 UL2196 테스트의 막바지에서 케이블의 구조를 강화하는 기능을 한다.
도 2, 도 3, 및 도 5 내지 도 7은 본 개시의 원리들에 따른 본 발명의 동축 케이블들의 다양한 구성들을 도시하며, 도 4는 적합한 유전체의 예시적인 구성을 도시한다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 본 발명의 케이블(10)의 예를 도시한다. 본 발명의 케이블(10)은 케이블(10)의 본 발명의 양태들을 설명하는 세 가지 보기로서, 개략도(a), 실례(b), 및 (b)의 실례에 대한 절개도(c)로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 외부 장벽은 스테인레스 강 테이프(16)(예를 들어, 304, 316 유형)의 양면에 난연성 테이프(예를 들어, 운모-기반 테이프)의 12 및 14로 표시된 2개의 층들을 포함할 수 있다. 또한, 내부 도체(18), 및 외부 도체(20)가 도시되어 있고, 이 때 유전체(22)는 내부 도체(18)와 외부 도체(20) 사이의 간극 내에 배치된다. 보기 (c)는 유전체(22)의 위치를 가장 잘 보여준다. 유전체(22)는 난연성 테이프(25)로 캡슐화된 세라믹 비드들(23)을 포함할 수 있다. 유전체(22)는 외부 도체(20)에 대해 중심 도체(18)를 제자리에 고정하는 기능을 한다. 다른 형태의 세라믹 비드들, 예를 들어 Al2O3, 이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
장벽은 난연성 테이프 층(12)을 둘러싸도록 구성된 난연성의 재킷 재료(24)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 스테인레스 강 테이프 층(16)은 순수 구리 도체의 용융 온도(1083℃, 1981℉)보다 훨씬 높은 1400-1455℃(2550-2651℉)의 용융 온도를 갖는 재료를 포함할 수 있다. UL 2196 테스트 온도는 1010℃(1850℉)이고, 따라서 외부 구리 도체(20)의 용융 온도에 매우 근접한다는 것에 주목하여야 한다.
일 실시예에서, 스테인레스 강 테이프(16)는 열과 공기의 직접 노출로부터 외부 도체(20)를 보호하는 기능을 하며, 케이블(10)의 구조적 완전성을 현저히 보강한다.
외부 구리 도체(20)와 스테인레스 강 테이프(16) 사이의 난연성 테이프(14)는 외부 도체(20)를 극한의 온도에서 공기로부터 밀봉하여 산화제이구리의 형성을 방지하는 기능을 한다. 난연성 테이프(12)는 스테인레스 강 테이프(16)의 날카로운 모서리들로부터 재킷 재료(24)를 보호하며, 또한, 스테인레스 강 테이프(16)를 차폐하는 기능을 한다.
요약하면, 난연성 테이프들(12, 14)과 난연성 재킷(24)의 조합은 케이블(10)을 보강하고, 산화 및 열화로부터 구리 도체들(18, 20)을 보호하는 기능을 한다.
이제 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 다른 예시적인 케이블(30)이 도시되어 있다. 케이블(30)은 2개의 난연성 테이프 층들(32, 34)(예를 들어, 운모-기반 테이프, 세라믹 테이프(Al2O3 및 SiO3), 실리카 테이프(SiO3), 또는 메시 브레이드(Al2O3 및 SiO3를 포함함) 등)를 포함하고, 그 사이에는 강철 테이프(36)(예를 들어, A606 합금)가 있다. 케이블(30)은 외부 난연성 테이프(32)를 둘러싸도록 구성된 난연성 재킷 재료(38)(예를 들어, 난연성 열가소성 탄성중합체)를 더 포함한다. 도 2의 배열과 유사하게, 난연성 테이프들(32 및 34), 강철 테이프(36), 및 난연성 재킷(38)의 조합은 구리 도체들(40, 42)을 열화와 산화로부터 보호하는 기능을 한다. 중심 도체(40)는 도체(40)를 나선형으로 둘러싸고, 예를 들어, 세라믹 로프를 포함할 수 있는 유전체(44)에 의해 제 위치에 유지된다. 그러나, 다른 형태들의 세라믹이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시의 실시예들에서, 실질적으로 순수한 구리 테이프가 강철, 또는 스테인레스 강 테이프 대신에 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 구리는 임의의 강철 테이프들보다 낮은 용융 온도를 갖기 때문에, 구리 테이프는 화재로 인한 극한 온도들에 노출될 때 자체로 접합하기 시작할 수 있다. 이러한 자기-접합(self-bonding)은 외부 도체(42) 주위에 단단히 밀봉된 구리 튜브를 생성하는 기능을 한다. 내부 도체(40)에 대해 원위의 외부 난연성 테이프(32)는 구리 테이프와의 접합을 형성하고 산화제이구리의 형성을 지연시키는 기능을 한다.
일 실시예에서, 구리 테이프(36)와 외부 도체(42) 사이에 제공되는 내부 난연성 테이프(34)는, 양 구리 층들을 접합하도록 기능하고, 내부 도체(40) 및 외부 도체(42)의 산화를 방지하기 위해 팽팽한 밀봉을 생성한다.
추가적인 실시예들에서, 난연성 열가소성 재킷(38)(예를 들어, 탄성중합체)은, 또한, 고온들에 대한 본 발명의 케이블의 저항성을 더 향상시키고 추가적인 구조적 강성을 제공하는 기능을 한다. 본 개시의 실시예들에서, 부가적인 난연성 테이프(도시되지 않음)가 포함될 수 있으며, 이는 임의의 금속 테이프의 날카로운 모서리로부터 재킷(38)을 보호하고 테이프의 차폐를 돕도록 기능한다.
본 개시의 다양한 실시예들에서, 케이블(30)은 케이블(30)의 내부 중심의 온도 증가율을 늦추기 위해 테이프의 외부 보호 층들(42, 44)에 의해 제자리에 유지될 수 있는, 외부 도체(42) 위에 제공되는 열 절연층(46)을 더 포함할 수 있다. 이러한 절연층은 온도가 급격히 상승하는 동안 케이블의 성능을 향상시킨다. 특정 실시예들에서, 열 절연층(46)은 팽창성 난연성 페인트, 또는 외부 도체(42) 위에 배치된 팽창성 난연성 화합물의 별개 재킷을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 케이블(30)은 외부 도체(42)로부터 내부 도체(40)를 분리하는 기능을 하는 유전체(44)를 포함할 수 있고, 유전체는, 예를 들어, 내장된 세라믹을 포함할 수 있다.
도 4는 내부 도체를 외부 도체로부터 분리하는 기능을 하는 유전체(100)의 예시적인 실시예를 도시한다(도체들은 도 4에는 도시되어 있지 않지만 도 2 및 도 3에 명확히 도시되어 있음). 유전체(100)는 복수개의 소형 세라믹 비드들(110a-110n)을 포함할 수 있으며, 이 때 "n"은 마지막 비드를 지칭한다. 실시예에서, 각각의 비드는 Al2O3를 포함할 수 있다.
유전체(100)는, 예를 들어, 메시(120)가 브레이드(braid)될 수 있는, 난연성 세라믹 섬유 메시(120)(예를 들어, Al2O3 및 SiO3로 제조됨)를 더 포함할 수 있다. 분리기로서 기능하도록 이러한 유전체(100)를 사용하는 것은, 화재로 인해 관련 동축 케이블 내부에 극한의 온도들이 존재하는 경우에도, 중심 도체와 외부 도체 사이의 필요한 간극(예를 들어, 에어 갭)이 실질적으로 일정하게 유지되는 것을 보장하도록 돕는다.
도 5를 참조하면, 외부 도체(54)를 내부 도체(56)로부터 분리하는 기능을 하는 유전체(52)를 포함하는 케이블(50)의 다른 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 유전체(52)는 섬유 메시(55) 내에 소형 세라믹 비드들(53)을 포함할 수 있고, 이는 난연성 테이프(58)로 추가로 캡슐화될 수 있다.
도 6은 외부 도체(64)를 내부 도체(66)로부터 분리하는 기능을 하는 유전체(62)를 포함하는 케이블(60)의 다른 실시예를 도시한다. 유전체(62)는 플라스틱 난연성 유전체 테이프(65) 내에 삽입될 수 있는 세라믹 비드들(63)을 포함할 수 있다. 유전체(62)는 Al2O3 및 SiO3(또는 단지 Al2O3)를 포함할 수 있고, 로프 또는 메시로서 구성될 수 있다. 화재가 발생한 경우, 플라스틱 유전체 테이프(65)는 용융될 것이지만, 예를 들어, 알루미늄 산화물 세라믹으로 만들어진 비드들(63)은 용융되지 않을 것이다. 대신에, 비드들(63)은 외부 도체(64)와 내부 도체(66) 사이에 필요한 간격을 유지하고 둘 사이의 단락이 발생하는 것을 방지하는 기능을 할 것이다.
또한, 유전체(62)는 내부 도체(66) 및 외부 도체(64)를 제 위치에 유지하고, RF 신호들이 기존의 케이블들에 비해 극한의 온도들에서도 통과할 수 있게 하도록 기능한다.
보다 상세하게는, 동축 케이블 위에서의 전기 신호들의 적절한 전송을 허가하기 위해서는, 케이블의 특정 특성 임피던스를 달성하기 위해 케이블의 중심(내부) 도체와 외부 도체 사이의 공기 케이블이 유지되어야 한다. 발명자들에 의해서 실시된 실험적 측정들에서, 난연성 테이프 내에 캡슐화된 세라믹 비드들을 포함하는 유전체를 포함하는 본 발명의 케이블의 샘플들의 전압 정상파 비의 변화는 값 1.23을 초과하지 않았다.
RF 케이블의 구성은 RF 신호의 감쇠를 결정한다. 또한, 유전체로 인한 감쇠는 연관된 케이블을 통해 전송되는 RF 신호의 주파수에 비례하여 증가한다. 사실, 감쇠는 케이블 크기에 독립적이고, 유전체 재료의 양 및 품질에 의해서만 결정된다.
본 발명자들은 또한 두꺼운 공기 유전체들을 포함하는 7/8" 또는 1/2" 동축 케이블에 대한 테스트를 수행하였다. 스테인레스 강 테이프 및 난연성 테이프들의 통합은 케이블들에 대한 보호(즉, 열화 최소화)를 제공한다.
도 7은 본 개시의 원리들에 따라 구성된 동축 케이블(70)의 다른 실시예를 도시한다. 도 7의 실시예에서, 케이블(70)은 외부 구리 도체 및 내연성 테이프들과 금속 테이프(예를 들어, 스테인레스 강)의 2개의 층들을 포함하는 것이 아니라, 구리 피복(72a)의 층, 및 스테인레스 강 테이프(72b)의 층 둘 다를 포함하는 테이프(72)를 포함한다. 테이프(72)는 예를 들어, 화재에 의해 발생된 열을 반사, 및 저항하도록 기능한다. 테이프(72)는 구리 피복(72a)이 내부 도체(74)에 대해 근위인(즉, 직면하는) 한편, 스테인레스 강 테이프(72b)는 외부 장벽(도시되지 않음)에 대해 근위이도록(즉, 직면하도록) 내부 도체(74) 주위에 환형으로 구성될 수 있다. 케이블(70)은 또한 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 유전체(78)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 유전체(78)는 99.9% 석영 실리카(SiO3) 또는 3M Nextel 440ceramic(Al2O3 및 SiO3) 로프들을 포함할 수 있다.
본 기술분야의 통상의 기술자는 다양한 외부 재킷 재료들 및 절연 유전체들의 성능 고려사항들에 더하여, 동축 케이블은, 예를 들어, 건물 내의 설치 동안에 좁은 공간들을 통해 배선될 수 있기에 충분한 가요성이어야만 한다는 것을 쉽게 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 다양한 실시예는 산업-특화된 굴절 사양들을 충족시키도록 구성될 수 있고, 대량으로 생산될 수 있다.

Claims (19)

  1. 동축 케이블로서,
    내부 도체;
    상기 내부 도체 주위에 환형으로 배열된 외부 도체;
    상기 외부 도체를 상기 내부 도체로부터 실질적으로 분리시켜 유지하기 위해 상기 내부 도체의 적어도 일부의 주위에 배열된 유전체 분리기; 및
    상기 외부 도체 주위에 환형으로 배열된 적어도 하나의 테이프 층을 포함하는 테이프 층 ― 상기 테이프 층은 화재 시 상기 케이블로의 공기 유입을 방지함 ― 을 포함하고,
    상기 테이프 층은 상기 외부 도체 주위에 환형으로 배열된 제1 테이프 하위층 및 다수의 난연성(fire retardant) 테이프 하위층들 사이에 배치된 금속 테이프 하위층을 포함하고, 상기 제1 테이프 하위층은 직조 유리 및 운모 테이프(mica tape)로 이루어진 그룹 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고 상기 금속 테이프 하위층은 부분적으로 자체적으로 중첩하고 화재의 열이 존재하는 경우 자기-접합(self-bond)되어 상기 케이블로의 공기 유입을 방지하도록 자체적으로 밀봉되는, 동축 케이블.
  2. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 적어도 3개의 별개의 하위층들인: 난연성 재료의 상기 외부 도체에 대한 근위(proximal) 하위층, 상기 난연성 재료의 상기 외부 도체에 대한 원위(distal) 하위층, 및 근위 난연성 테이프 하위층과 원위 난연성 테이프 하위층 사이에 배치된 상기 금속 테이프 하위층을 포함하는, 동축 케이블.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 테이프 하위층은: 강철, 스테인레스 강, 구리, 및 스테인레스 강으로 피복된 구리로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 동축 케이블.
  4. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 스테인레스 강 테이프 층을 포함하는, 동축 케이블.
  5. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 강철 테이프 층을 포함하는, 동축 케이블.
  6. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 구리 테이프 층을 포함하는, 동축 케이블.
  7. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 스테인레스 강으로 피복된 구리 테이프 층(copper clad stainless steel layer of tape)을 포함하는, 동축 케이블.
  8. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 직조 유리(woven glass)를 포함하는, 동축 케이블.
  9. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 난연성 화합물로 양면 코팅된 직조 유리 기판을 포함하는, 동축 케이블.
  10. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층은 난연성인, 동축 케이블.
  11. 제1항에 있어서, 상기 테이프 층 주위에 환형으로 배열된 난연성 재킷을 더 포함하는, 동축 케이블.
  12. 제11항에 있어서, 상기 난연성 재킷은 난연성 열가소성 재료를 더 포함하는, 동축 케이블.
  13. 제11항에 있어서, 상기 테이프 층은 추가 테이프 층을 더 포함하는 금속 테이프 층을 포함하고, 상기 추가 테이프 층은 상기 금속 테이프 층과 상기 난연성 재킷 사이에 환형으로 배열되는, 동축 케이블.
  14. 제1항에 있어서, 상기 유전체 분리기는 유전체 재료에 내장된 세라믹을 포함하는, 동축 케이블.
  15. 제1항에 있어서, 상기 유전체 분리기는 난연성 테이프 내에 캡슐화된 세라믹 비드(bead)들을 포함하는, 동축 케이블.
  16. 제1항에 있어서, 상기 유전체 분리기는 내연성(flame retardant) 세라믹 섬유 메시 내에 캡슐화된 세라믹 비드들을 포함하는, 동축 케이블.
  17. 제1항에 있어서, 상기 외부 도체는 난연성 재료로 코팅된, 동축 케이블.
  18. 제17항에 있어서, 상기 난연성 재료는 상기 외부 도체의 외부 표면에 도포된 페인트 코팅인, 동축 케이블.
  19. 제17항에 있어서, 상기 난연성 재료는 상기 외부 도체를 둘러싸도록 배치된 재킷 화합물을 포함하는, 동축 케이블.
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