RU195770U1 - Высокочастотный симметричный кабель с экраном на основе углеродных нанотрубок - Google Patents

Abstract

Заявленная полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкции высокочастотных симметричных кабелей. Кабель включает, по меньшей мере, две пары скрученных токопроводящих жил, каждая из которых выполнена из скрученных металлических проволок, покрытых изоляцией. Причем каждая пара включает индивидуальный экран, а индивидуально экранированные пары, в свою очередь, скручены в сердечник, заключенный в общий экран. Экранированный сердечник заключен во внешнюю оболочку из полимера. При этом общий экран скрученных в сердечник индивидуально экранированных пар, наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм. Обеспечивается существенное улучшение электрических параметров высокочастотного симметричного кабеля. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Заявленная полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкции высокочастотных симметричных кабелей.

Кабель предназначен для комплектования ракетно-космических систем, имеющих встроенные распределенные и параллельные информационно-вычислительные и управляющие комплексы, работающие в реальном времени с использованием технологии SpaceWire, авиационно-космической и военной техники и обеспечивает передачу цифровых и аналоговых сигналов при рабочем переменном напряжении до 200 В (350 В постоянного тока), частоты до 600 МГц со скоростью от 2 до 400 Мбит/с.

Из уровня техники известен высокочастотный симметричный кабель, включающий, по меньшей мере, две пары скрученных токопроводящих жил, каждая из которых выполнена из скрученных металлических проволок, покрытых изоляцией, при этом каждая пара включает индивидуальный экран, а индивидуально экранированные пары в свою очередь скручены в сердечник, заключенный в общий экран, поверх которого наложена внешняя оболочка из полимера, причем индивидуальный и общие экраны выполнены в виде оплетки из металлических проволок (ESCC Detail Specification No. 3902/004, стр. 10, опубл. октябрь 2014, [1], прототип).

За счет использования в известной конструкции кабеля общего экрана, выполненного в виде оплетки из металлических проволок, существенно утяжеляется конструкция кабеля. Кроме того, электрические параметры известного кабеля, такие как затухание экранирования, могут не удовлетворить повышенным требованиям к электрическим параметрам кабелей, предназначенных для комплектования ракетно-космических систем авиационно-космической и военной техники.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в устранении недостатков ближайшего аналога.

Технический результат заключается в улучшении электрических параметров высокочастотного симметричного кабеля.

Высокочастотный симметричный кабель, включающий, по меньшей мере, две пары скрученных токопроводящих жил, каждая из которых выполнена из скрученных металлических проволок, покрытых изоляцией, при этом каждая пара включает индивидуальный экран, а индивидуально экранированные пары в свою очередь скручены в сердечник, заключенный в общий экран, при этом экранированный сердечник заключен во внешнюю оболочку из полимера, характеризующийся тем, что общий экран скрученных в сердечник индивидуально экранированных пар, наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм.

Согласно заявленной полезной модели, токопроводящие жилы выполнены уплотненными на 5÷12% по диаметру.

Согласно заявленной полезной модели, каждый индивидуальный экран пары скрученных токопроводящих жил наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм.

Согласно заявленной полезной модели, внешнее металлическое покрытие, нанесенное поверх синтетической бумаги, выполнено из меди или серебра, или алюминия.

Согласно заявленной полезной модели, индивидуальные экраны пар выполнены в виде оплетки из плющеных медных проволок, или круглых алюмомедных посеребренных проволок, или из круглых медных посеребренных проволок.

Согласно заявленной полезной модели, поверх общего экрана наложена металлическая оплетка.

Согласно заявленной полезной модели, сердечник скручен из четырех пар изолированных токопроводящих жил.

Согласно заявленной полезной модели, изолированные токопроводящие жилы скручены в пары совместно с двумя корделями, а пары скручены в сердечник вокруг одного корделя, при этом кордели выполнены из фторопласта.

Согласно заявленной полезной модели, диаметр каждого корделя в паре скрученных токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы, а диаметр центрального корделя составляет 1,0-1,3 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы.

Согласно заявленной полезной модели, токопроводящие жилы выполнены из медных луженых или из медных или бронзовых посеребренных проволок (марки БрХЦрК).

Согласно заявленной полезной модели, поверх индивидуального экрана каждой пары скрученных токопроводящих жил наложена поясная изоляция из полиэтилентерефталатной или фторопластовой ленты.

Согласно заявленной полезной модели, изоляция каждой токопроводящей жилы выполнена из полувоздушного фторопласта и наложена методом физического вспенивания при экструдировании или в виде обмотки пористой лентой.

Заявленная полезная модель поясняется чертежами.

На фигуре представлен заявленный кабель в поперечном сечении.

Высокочастотный симметричный кабель включает четыре пары скрученных с различным шагом токопроводящих жил 1, состоящих из скрученных медных луженых или из медных или бронзовых посеребренных проволок (марки БрХЦрК), покрытых изоляцией 2. Каждая токопроводящая жила выполнена уплотненной на 5÷12% по диаметру. При этом изоляция 2, каждой токопроводящей жилы может быть выполнена из полувоздушного фторопласта, наложенного методом физического вспенивания при экструдировании или в виде обмотки пористой лентой. Изолированные токопроводящие жилы скручены в пары совместно с двумя корделями 3 из фторопласта, например из политетрафторэтилена или из перфторалкоксидных полимеров. Диаметр каждого корделя в паре скрученных токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы. Поверх изоляции, скрученных в пару токопроводящих жил, наложен индивидуальный экран 4, выполненный в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками, на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Индивидуальный экран 4 каждой пары скрученных токопроводящих жил также может быть выполнен в виде оплетки из плющеных медных проволок, или круглых алюмомедных посеребренных проволок, или из круглых медных посеребренных проволок. Согласно одному из вариантов реализации полезной модели поверх обмотки из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками может быть наложена оплетка из медной луженой проволоки или из медной посеребренной проволоки с коэффициентом поверхностной плотности не менее 60%. Также поверх индивидуального экрана каждой пары скрученных изолированных токопроводящих жил может быть наложена поясная изоляция из полиэтилентерефталатной или фторопластовой ленты (не показана). Индивидуально экранированные пары скручены в сердечник вокруг центрального корделя 7 из фторопласта в направлении, противоположном направлению скрутки изолированных токопроводящих жил в пары. Диаметр центрального корделя 7, вокруг которого пары токопроводящих жил скручены в сердечник, составляет 1,0-1,3 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы. Поверх скрученных в сердечник индивидуально экранированных пар, с поясной изоляцией или без нее, наложен общий экран 5. Общий экран 5 выполнен в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками, на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Поверх общего экрана 5 методом экструдирования наложена внешняя оболочка 6 из полиуретана или из поливинилиденфторида или из фторэтиленпропилена.

Высокочастотный симметричный кабель изготавливают на серийном технологическом оборудовании. Токопроводящую жилу 1 скручивают из семи медных посеребренных проволок или медных луженых проволок. При этом после скрутки токопроводящие жилы уплотняют на 5÷12% по диаметру методом протягивания каждой жилы через калибровочное устройство. За счет уплотнения токопроводящих жил обеспечивается стабильность и равномерность передачи сигналов, а также уменьшение диаметра кабеля с сохранением значения уровня ослабления сигнала и электрического сопротивления жилы, что в целом обеспечивает улучшение его электрических параметров. После скрутки и уплотнения на каждую токопроводящую жилу накладывают изоляцию 2 из полувоздушного фторопласта методом физического вспенивания при экструдировании или методом обмотки фторопластовой пористой лентой. Две изолированные токопроводящие жилы 1 скручивают в пару совместно с двумя корделями 3 из фторопласта, например из политетрафторэтилена или из перфторалкоксидных полимеров. При этом диаметр одного корделя 3 в скрученной паре токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы и является оптимальным для обеспечения равноудаленности индивидуального экрана 4 от пары и симметрии жил в паре, как в случае линейной прокладки кабеля, так и в местах его возможных изгибов. В случае увеличения или уменьшения диаметра корделя за пределами указанного диапазона, индивидуальные экраны 4 более подвержены отклонениям от круглой формы в процессе прокладки и эксплуатации кабеля, что ведет к ухудшению стабильности его электрических параметров. Поверх скрученных в пару токопроводящих жил совместно с корделями, на каждую пару накладывают индивидуальные экраны 4 в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками, на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Индивидуальные экраны пар скрученных токопроводящих жил также могут быть выполнены в виде оплетки из плющеных медных проволок, или круглых алюмомедных посеребренных проволок, или из круглых медных посеребренных проволок. Согласно одному из вариантов поверх индивидуального экрана каждой пары скрученных токопроводящих жил может быть наложена поясная изоляция из полиэтилентерефталатной или фторопластовой ленты. Индивидуально экранированные пары, с поясной изоляцией или без нее, скручивают в сердечник вокруг центрального корделя 7 из фторопласта, диаметр которого может составлять 1,0-1,3 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы. Диаметр центрального корделя 7 также является оптимальным и обеспечивает симметрию расположения пар, увеличивает переходное затухание между парами, улучшая электрические параметры кабеля. При этом скрутку пар в сердечник выполняют в направлении, противоположном направлению скрутки изолированных токопроводящих жил в пары, что компенсирует избыточное напряжение в парах, обеспечивает стабильность шага скрутки, а также симметрию пар при радиальных нагрузках, возникающих в местах изгибов кабеля. Поверх скрученных в сердечник пар накладывают общий экран 5, выполненный в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками, на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия. Наличие металлического покрытия обеспечивает экрану необходимый уровень электрического сопротивления. При этом диапазон толщин металлического покрытия выбран оптимальным и в случае его нанесения толщиной меньше 1 мкм, металлическое покрытие не выполняет своей функции, а в случае превышения 5 мкм обуславливает увеличение массы экрана в сравнении с массой оплеточного экрана кабеля-прототипа. Поверх общего экрана 5 методом экструдирования или в виде обмотки лентой накладывают внешнюю оболочку 6 из полиуретана или из поливинилиденфторида или из фторэтиленпропилена.

Для подтверждения получения заявленного технического результата были произведены измерения электрических параметров заявленного кабеля и прототипа.

Таким образом, за счет общего экрана скрученных в сердечник индивидуально экранированных пар, выполненного в виде обмотки лентой из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками, на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм из меди или серебра, или алюминия, обеспечивается существенное улучшение электрических параметров высокочастотного симметричного кабеля.

Claims (10)

1. Высокочастотный симметричный кабель, включающий, по меньшей мере, две пары скрученных токопроводящих жил, каждая из которых выполнена из скрученных металлических проволок, покрытых изоляцией, при этом каждая пара включает индивидуальный экран, а индивидуально экранированные пары, в свою очередь, скручены в сердечник, заключенный в общий экран, при этом экранированный сердечник заключен во внешнюю оболочку из полимера, отличающийся тем, что общий экран скрученных в сердечник индивидуально экранированных пар наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм.

2. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены уплотненными на 5÷12% по диаметру.

3. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что каждый индивидуальный экран пары скрученных токопроводящих жил наложен в виде обмотки лентой, которая выполнена из синтетической бумаги с углеродными нанотрубками и на которую нанесено внешнее металлическое покрытие толщиной 1-5 мкм.

4. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что внешнее металлическое покрытие, нанесенное поверх синтетической бумаги, выполнено из меди или серебра, или алюминия.

5. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что индивидуальные экраны пар выполнены в виде оплетки из плющеных медных проволок, или круглых алюмомедных посеребренных проволок, или из круглых медных посеребренных проволок.

6. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что поверх общего экрана наложена металлическая оплетка.

7. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что сердечник скручен из четырех пар изолированных токопроводящих жил.

8. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что изолированные токопроводящие жилы скручены в пары совместно с двумя корделями, а пары скручены в сердечник вокруг одного корделя, при этом кордели выполнены из фторопласта, при этом диаметр каждого корделя в паре скрученных токопроводящих жил составляет 0,7-0,9 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы, а диаметр центрального корделя составляет 1,0-1,3 диаметра одной изолированной токопроводящей жилы.

9. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены из медных луженых или из медных или бронзовых посеребренных проволок (марки БрХЦрК).

10. Высокочастотный симметричный кабель по п. 1, отличающийся тем, что изоляция каждой токопроводящей жилы выполнена из полувоздушного фторопласта и наложена методом физического вспенивания при экструдировании или в виде обмотки пористой лентой.

Images