一种低损耗稳相电缆及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种低损耗稳相电缆及其制备方法和应用，所述低损耗稳相电缆包括镀银铜内导体，所述镀银铜内导体外依次包覆有ePTFE薄膜、PTFE薄膜、内屏蔽层、内护套、外屏蔽层和外护套；所述ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层；通过上述层结构的设计，选择镀银铜内导体，搭配ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层，可以使得电缆在高强度与低密度之间取得良好平衡；以及依次设置有内屏蔽层、内护套和外屏蔽层和外护套，可以使得电缆在震动工况下依旧具有稳定性，以获得可靠的信号稳定传输的能力，同时具有卓越的抗化学性能，可以使电缆免受化学环境的腐蚀，以及具有良好的抗张强度、耐撕裂等抵御外界物理冲击的性能。

说明书

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种低损耗稳相电缆及其制备方法和应用。

背景技术

随着当今信息系统的发展，特别在相控、电子对抗等领域，电缆在高低温、高湿热、高电磁干扰、随机震动等苛刻环境下，仍能保持信号相位稳定性的低损耗稳相电缆成为了必然选择。为了适应市场需求，需要采用特殊的电缆结构设计以及更为严格的电缆加工工艺控制。

目前，对于电缆加工工艺控制以及电缆结构和材料的选择的研究有很多。CN112366027A公开了一种高频低损耗稳相电缆，包括镀银铜内导体，所述镀银铜内导体的外壁绕包有PTFE微孔绕包绝缘层，所述PTFE微孔绕包绝缘层的外壁绕包有镀银铜带绕包外导体，所述镀银铜带绕包外导体的外壁编织缠绕有镀银铜丝编织外导体，所述镀银铜丝编织外导体的外壁绕包有聚酰亚胺复合薄膜内护层，所述聚酰亚胺复合薄膜内护层的外壁编织缠绕有镀银软圆铜线编织屏蔽层，所述镀银软圆铜线编织屏蔽层的外壁包覆有FEP护套，该发明提供的一种高频低损耗稳相电缆，其整体的抗拉强度和抗撕性能；且具备等效的介电常数和介质损耗角正切值；整根电缆一体性强，结构稳定，相位不随弯曲、扭转、冲击等机械应力而变化。

CN110675978A公开了一种微波低损耗稳相电缆，电缆中心是一根由多根高性能镀银软铜线绞合为内导体；在内导体外部挤包发泡绝缘层，所述发泡绝缘层为改良的FEP氟材料高度发泡而成；在发泡绝缘层外绕包聚四氟乙烯微孔薄膜为绕包绝缘层，所述绕包绝缘层为重叠的多层绕包经高低温定型处理；在绕包绝缘层外采用随机节距重叠绕包一层镀银软扁铜带作为屏蔽层，所述随机节距为绕包节距在一定范围内进行周期性波动的节距；在屏蔽层外编织一层镀银软圆铜线形成紧固层；在紧固层外挤包一层改良聚全氟乙丙烯材料为护套层，形成最终产品。该发明形成主要用于通讯、跟踪、警戒、电子对抗、导航等系统中高频信号传输。

CN103066358A公开了一种高稳相低损耗射频同轴电缆，包括内导体，所述内导体外侧包覆设有绝缘层；所述绝缘层外侧包有外导体；所述外导体外侧包有屏蔽层；所述屏蔽层外侧包覆护套层。该发明得到的高稳相低损耗射频同轴电缆具有高稳相、损耗低的特点；非常适用于雷达设备上满足使用频率高的要求；且电压驻波比低，柔性高。

但是，现有技术中提供的电缆在高强度和低密度的平衡上仍有待提高，而密度高和强度低的电缆在加工和使用容易对其中的绝缘层产生影响，限制了电缆的应用范围。

因此，开发一种强度与密度可以得到平衡，且信号传输损耗低的低损耗稳相电缆，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低损耗稳相电缆及其制备方法和应用，所述低损耗稳相电缆包括镀银铜内导体，所述镀银铜内导体依次包覆有ePTFE绕包层、PTFE薄膜层、内屏蔽层、内护套、外屏蔽层和外护套；所述ePTFE绕包层和PTFE薄膜层组成绝缘层；通过上述结构设计，并且选择所述ePTFE薄膜和PTFE薄膜共同组成绝缘层，可以使得到的电缆强度高且密度低，同时信号传输损耗低的特点，综合性能十分优异。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种低损耗稳相电缆，所述低损耗稳相电缆包括镀银铜内导体，所述镀银铜内导体外依次包覆有ePTFE薄膜、PTFE薄膜、内屏蔽层、内护套、外屏蔽层和外护套。

所述ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层。

本发明提供的低损耗稳相电缆的剖面结构示意图如图1所示，其中，1代表银铜内导体，2代表ePTFE薄膜，3代表PTFE薄膜，4代表内屏蔽层，5代表内护套，6代表外屏蔽层和7代表外护套；

本发明提供的低损耗稳相电缆选择镀银铜导体作为内导体，其具有良好的导电率，在高频信号的集肤效应下，信号仍然能在镀银铜导体中得到有效的传输；且镀银铜内导体利于弯曲，可保证电缆整体柔软性；选择ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层包覆在镀银铜导体外表面，利用ePTFE薄膜作为该电缆的介质材料，该材料内部的密闭气孔有效的降低了其表观密度，使得电缆获得强度与低密度的良好平衡，在ePTFE薄膜外再绕包一层PTFE薄膜，能够获得良好的机械强度对抗后续加工对介质层的影响；在PTFE薄膜外设置内屏蔽层，以获得卓越的屏蔽效率且能保持优越的弯曲性能；在内屏蔽层外包覆内护套，从而保证电缆在弯曲、震动工况下内屏蔽结构的稳定性，以获得可靠的信号稳定传输的能力；在内护套外侧设置外屏蔽层，外屏蔽层在增强屏蔽效果的基础上，能够提供抗外来冲击的性能，又匀化了外来电磁场，抗干扰能力得到进一步提高；最后在外屏蔽层外侧设置外护套，使得电缆具有卓越的抗化学性能，可以使电缆免受化学环境的腐蚀；具有良好的抗张强度、耐撕裂等抵御外界物理冲击的性能；综上，本发明提供的，低损耗稳相电缆综合性能十分优异，满足在高频信号传输中的使用要求。

在本发明中，所述“低损耗稳相电缆”中的“低损耗”指的是传输过程中插入损耗较传统实芯绝缘介质的电缆低10％及以上的电缆。

优选地，所述镀银铜内导体包括若干绞合在一起的镀银铜线。

优选地，所述ePTFE薄膜的材料包括ePTFE。

优选地，所述PTFE薄膜的材料包括PTFE。

优选地，所述内屏蔽层为镀银铜扁带绕包结构。

在本发明的优选技术方案中，内屏蔽层采用镀银铜扁带绕包结构，一方面镀银铜材料可以满足线缆在集肤效应下具有较高的导电率；另一方面，采用绕包结构可以对电缆形成100％的屏蔽结构，同时还可以使得线缆保持优越的弯曲性能。

优选地，所述内护套的材料为氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)。

在本发明的优选技术方案中，氟化乙烯丙烯共聚物可以选择杜邦公司的FEP100、FEP140，大金的NP20、NP30或NP120中的任意一种或至少两中的组合。

在本发明的优选技术方案中，在内屏蔽层外挤包一层均匀的FEP材料作为内护套，从而可以保证电缆在弯曲、震动的工况下仍然具有良好的稳定性，可以保护内屏蔽层不被破坏，进而可以使得电缆仍然可以获得可靠的信号稳定传输的能力。

优选地，所述外屏蔽层为镀银铜丝编织结构。

在本发明的优选技术方案中，外屏蔽层采用有多根镀银铜丝编织而成，该结构在增强屏蔽效果的基础上同时还可以提供电缆抗外来冲击性；同时其还可以匀化外来电磁场，使得得到的电缆的抗干扰能力得到进一步提高；采用编织型结构还保证了电缆整体的柔软性。

优选地，所述外护套的材料为PFA塑料。

在本发明中，所述PFA塑料可以选择杜邦的PFA9996、PFA340、PFA345，大金的AP201或AP202中的任意一种或至少两种的组合。

在本发明的优选技术方案中，选择PFA塑料作为外护套的材料，该材料具有优越的耐高低温性能，在-55～260℃范围内可以长期稳定的工作；同时该材料还具有卓越的抗化学性能，进而可以使电缆免受化学环境的腐蚀；具有良好的抗张强度、耐撕裂等抵御外界物理冲击的性能。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述低损耗稳相电缆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包ePTFE薄膜、PTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的低损耗稳相电缆在高频信号传输中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的低损耗稳相电缆包括镀银铜内导体，所述镀银铜内导体外依次包覆有ePTFE薄膜、PTFE薄膜、内屏蔽层、内护套、外屏蔽层和外护套；所述ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层；通过上述层结构的设计，选择镀银铜内导体，保证电缆整体柔软性；选择ePTFE薄膜和PTFE薄膜组成绝缘层，可以使得电缆获得强度与低密度的良好平衡；以及依次设置的内屏蔽层、内护套和外屏蔽层和外护套，可以使得电缆震动工况下内屏蔽结构的稳定性，以获得可靠的信号稳定传输的能力，同时具有卓越的抗化学性能，可以使电缆免受化学环境的腐蚀；具有良好的抗张强度、耐撕裂等抵御外界物理冲击的性能。

(2)本发明提供的低损耗稳相电缆的插入损耗为1.64～4.32dB/m@18GHz；插入损耗稳定性为±0.03～±0.04dB/m@18GHz；相位稳定性为1.5～2.3°@18GHz。

附图说明

图1为本发明提供的低损耗稳相电缆的剖面结构示意图；

其中，1-镀银铜内导体，2-ePTFE薄膜，3-PTFE薄膜，4-内屏蔽层，5-内护套，6-外屏蔽层和7-外护套。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

一种低损耗稳相电缆，其剖面结构如图1所示，包括依次设置的镀银铜内导体1、ePTFE薄膜2、PTFE薄膜3、内屏蔽层4、内护套5、外屏蔽层6和外护套7；

其中，镀银铜内导体1为直径为0.203mm的若干绞合在一起的镀银铜线；

ePTFE薄膜2的厚度为0.8mm，材料为ePTFE；

PTFE薄膜3的厚度为0.03mm，材料为PTFE；

内屏蔽层4为厚度为0.2mm的镀银铜扁带绕包结构；

内护套5为厚度为0.15mm的氟化乙烯丙烯共聚物(杜邦、FEP100)；

外屏蔽层6为厚度为0.2mm的镀银铜丝编织结构；

外护套7为厚度为0.22mm的PFA塑料(大金、AP201)；

本实施例提供的低损耗稳相电缆的制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包ePTFE薄膜、PTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层均匀的氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包一层PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

实施例2

一种低损耗稳相电缆，其剖面结构与实施例1相同，包括依次设置的直径为0.127mm的若干绞合在一起的镀银铜线作为镀银铜内导体、厚度为0.45mm的ePTFE薄膜(材料为ePTFE)、厚度为0.03mm的PTFE薄膜(材料为PTFE)、厚度为0.2mm的镀银铜扁带绕包结构作为内屏蔽层、厚度为0.13mm的内护套(材料为氟化乙烯丙烯共聚物(杜邦公司、FEP140))、厚度为0.1mm的镀银铜丝编织结构作为外屏蔽层和厚度为0.18mm的外护套(材料为PFA塑料(杜邦、PFA9996))；

本实施例提供的低损耗稳相电缆的制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包ePTFE薄膜、PTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层均匀的氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包一层PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

实施例3

一种低损耗稳相电缆，其剖面结构与实施例1相同，包括依次设置的直径为0.287mm的若干绞合在一起的镀银铜线作为镀银铜内导体、厚度为1.7mm的ePTFE薄膜(材料为ePTFE)、厚度为0.05mm的PTFE薄膜(材料为PTFE)、厚度为0.2mm的镀银铜扁带绕包结构作为内屏蔽层、厚度为0.15mm的内护套(材料为氟化乙烯丙烯共聚物(杜邦公司FEP100))、厚度为0.2mm的镀银铜丝编织结构作为外屏蔽层和厚度为0.25mm的外护套(材料为PFA塑料(杜邦、PFA345))；

本实施例提供的低损耗稳相电缆的制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包ePTFE薄膜、PTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层均匀的氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包一层PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

对比例1

一种低损耗稳相电缆，其剖面结构与实施例1相同，包括依次设置的直径为0.203mm的若干绞合在一起的镀银铜线作为镀银铜内导体、厚度为0.83mm的ePTFE薄膜(材料为ePTFE)、厚度为0.2mm的镀银铜扁带绕包结构作为内屏蔽层、厚度为0.15mm的内护套(材料为氟化乙烯丙烯共聚物(杜邦公司、FEP100))、厚度为0.2mm的镀银铜丝编织结构作为外屏蔽层和厚度为0.22mm的外护套(材料为PFA塑料(杜邦、PFA9996))；

本实施例提供的低损耗稳相电缆的制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包ePTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层均匀的氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包一层PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

对比例2

一种低损耗稳相电缆，其剖面结构与实施例1相同，包括依次设置的直径为0.203mm的若干绞合在一起的镀银铜线作为镀银铜内导体、厚度为0.83mm的PTFE薄膜(材料为PTFE)、厚度为0.2mm的镀银铜扁带绕包结构作为内屏蔽层、厚度为0.15mm内护套(材料为氟化乙烯丙烯共聚物(杜邦公司、FEP100))、厚度为0.2mm的镀银铜丝编织结构作为外屏蔽层和厚度为0.22mm的外护套(材料为PFA塑料(杜邦、PFA9996))；

本实施例提供的低损耗稳相电缆的制备方法包括如下步骤：

(1)在镀银铜内导体外依次绕包PTFE薄膜和镀银铜扁带，得到复合电缆；

(2)在步骤(1)得到的复合电缆外表面挤包一层均匀的氟化乙烯丙烯共聚物，得到初始电缆；

(3)在步骤(2)得到的初始电缆外表面编织镀银铜丝并挤包一层PFA塑料，得到所述低损耗稳相电缆。

对比例3

一种低损耗稳相电缆，其与实施例1的区别仅在于，采用若干绞合在一起的铜线替换实施例1中若干绞合在一起的镀银铜线作为内导体，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。

性能测试：

插入损耗、插入损耗稳定性和相位稳定性：按照GJB973A-2004提供的测试方法进行测试。

按照上述测试方法对实施例1～3和对比例1～3提供的低损耗稳相电缆进行测试，测试结果如表1所示：

表1

根据表1数据可以看出：本发明提供的低损耗稳相电缆具有较低的插入损耗，较高的插入损耗稳定性以及较为稳定的相位稳定性。

具体而言，实施例1～3得到的低损耗稳相电缆的插入损耗为1.64～4.32dB/m@18GHz；插入损耗稳定性为±0.03～±0.04dB/m@18GHz；相位稳定性为1.5～2.3°@18GHz。

比较实施例1和对比例1可以发现，没有设置PTFE薄膜得到的电缆的插入损耗稳定性高达±0.08dB/m@18GHz，相位稳定性高达5°@18GHz；说明对比例1得到的电缆的稳定性较差。

比较实施例1和对比例2可以发现，对比例2得到的电缆的插入损耗相较于实施例1得到的电缆的插入损耗升高了35％；比较实施例1和对比例3可以发现，对比例3得到的电缆的插入损耗相较于实施例1得到的电缆的插入损耗升高了11％；说明对比例2和对比例3得到的电缆的损耗较高。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种低损耗稳相电缆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。