半柔电缆产品生产设备、技术发展趋势分析

第一节 产品设备、生产技术发展现状

电缆最重要的电气性能是衰减低、阻抗均匀、回波损耗高，对于漏泄电缆还有很关键的一点是其最佳的耦合损耗。电缆的主要作用是传输信号，因此，应使电缆结构和材料保证在电缆整个使用期限内都有很好的传输特性，这一点非常重要.

1、内导体

铜是内导体的主要材料，可以是以下形式：退火铜线、退火铜管、铜包铝线。通常，小电缆内导体是铜线或铜包铝线，而大电缆用铜管，以减少电缆重量和成本。对大电缆外导体进行轧纹，这样可获得足够好的弯曲性能。

内导体对信号传输影响很大，因为衰减主要是内导体电阻损耗引起的。其电导率，尤其是表面电导率，应尽可能高，一般要求是58MS/m（+20℃），因为在高频下，电流仅在导体表面的一个薄层内传输，这种现象称为趋肤效应，电流层的有效厚度称为趋肤深度。

内导体用的铜材质量要求很高，要求铜材应无杂质，表面干净、平整、光滑。内导体直径应稳定且公差很小。直径的任一变化都会降低阻抗均匀性和回波损耗，因此应精确控制制造工艺。

2、外导体

外导体有两个基本的作用：第一是回路导体的作用，第二起屏蔽作用。漏泄电缆的外导体还决定了其漏泄性能。同轴馈线电缆和超柔电缆的外导体是由轧纹铜管焊接而成的，这些电缆的外导体完全封闭，不允许电缆有任何辐射。

外导体通常由铜带纵向包覆而成。在外导体层上，开有纵向或横向的槽口或小孔。

外导体开槽在轧纹型电缆中比较常见。通过沿轴向方向对轧纹波峰进行等距离切削开槽形成。削去的部分所占比例很小，且槽孔间距远远小于传输的电磁波长。

显然，将非漏泄型电缆按以下方法加工可制成漏泄电缆：以120度夹角对非漏泄型电缆中常见的普通皱纹型电缆的外导体波峰进行切削，获得一组合适的槽孔结构。漏泄电缆的外形、宽度及槽孔结构决定了其性能指标。

外导体用的铜材也应质量很好，导电率高，无杂质。外导体尺寸应严格控制在公差范围内，以保证均匀的特征阻抗和高的回波损耗。

3、绝缘介质

射频同轴电缆介质远不只是起绝缘作用，最终的传输性能主要是在绝缘之后才确定的，因此介质材料的选择和其结构非常重要。所有重要的性能，如衰减、阻抗和回波损耗，都与绝缘关系很大。对绝缘最重要的要求有：

相对介电常数低，介质损耗角因子小，以保证衰减小

结构一致，以保证阻抗均匀，回波损耗大

机械性能稳定以保证寿命长

防水防潮

物理高发泡绝缘可以达到以上所有要求。用先进的挤塑和注气工艺及特殊的材料，发泡度可以达到80％以上，这样的电气性能与空气绝缘电缆比较接近。注气方法中，氮气直接注入挤塑机内的介质材料中，该工艺也称为物理发泡方法。与此相对的化学发泡方法，其发泡度只能达到50％左右，介质损耗较大。注气法得到的发泡结构一致，意味着其阻抗均匀，回波损耗大。

4、护套

户外电缆最常用的护套材料是黑色线性低密度聚乙烯，它密度与LDPE相近，但强度与HDPE相当。相反，在某些情形下，我们倾向用HDPE，它可为护套提供更好的机械性能和耐摩擦、化学、潮气及不同环境条件的性能。

防紫外线的黑色HDPE能承受如极高温度和极强紫外线引起的气候应力。当强调电缆的防火安全性时，应使用低烟无卤阻燃材料。在漏泄电缆中，为减小火的蔓延，可在外导体和护套之间使用防火阻燃带，使容易熔融的绝缘层保留在电缆内。

第二节 产品生产工艺特点或流程

图表 3  半柔电缆工艺流程

半柔电缆是半刚同轴电缆的一种独特的替代品。半柔电缆采用灌锡高强度编织线作为外导体，因此可以很容易用手对它进行弯曲或再弯曲。

射频同轴电缆由内导体、物理发泡聚乙烯组合绝缘层、皱纹铜管外导体和护套组成。组合绝缘层可采用皮—泡—皮的最佳形式。内皮用线性低密度聚乙烯和少量粘接剂混合而成，实心，介电常数约2.3～2.4左右，其作用是增加绝缘层与内导体的粘附力，提高绝缘层的气密性、防潮性。内皮层要尽量薄，以减少它对发泡层介电常数的不良影响。中间的物理发泡层用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和少量成核剂混合而成，注入高压氮气。其发泡度一般在75%～80%之间，介电常数只有1.2～1.3。外皮层为实心绝缘层，用高密度聚乙烯，厚度小于0.1mm，作用是增加绝缘层的强度，还可以提高防潮性能。在物理发泡绝缘工序，首先聚合物通过加温熔融和混合，获得均匀的聚合物熔体，注入高压氮气，聚合物与氮气混合成核，泡孔形成。接下来混合物通过十字机头挤出，压力释放，导致泡孔生长，再通过水槽冷却，达到泡孔稳定化及绝缘结构的凝结。其泡孔结构的一致性，绝缘缆芯的直径、电容、偏心度的稳定性以及内导体质量等因数直接关系到电缆产品的质量。

射频同轴电缆的外导体由铜带切边、成型，形成管状，再经氩弧焊焊管、定径，形成所要求直径的铜管。物理发泡绝缘缆芯穿入外导体铜管内，铜管外导体通过轧纹机轧纹。轧纹转速与生产线速度应配合协调，以便使外导体达到设计要求的波峰、波谷和节距。外导体工序焊接和轧纹质量的稳定性关系到电缆产品的电气性能及弯曲性能。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

根据目前移动通信的情况，将来3G的发展主要涉及以下通信系统：CDMA800MHz、GSM900/1800MHz、PHS1900MHz，WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000核心频段等制式。射频同轴电缆主要工作在这些频段。

其中，2000MHz左右的频段为第三代移动通信使用的频段。中华人民共和国通信行业标准YD/T1092-2004《无线通信用50Ω泡沫聚乙烯绝缘皱纹铜管外导体射频同轴电缆》考虑到射频电缆为适应3G的发展，特别提出对3G相应工作频段的要求。3G的工作频段很高，对通信网络的质量要求也更高，对使用的射频电缆的性能要求，如高频下的衰减，电压驻波比、三阶交调、机械物理性能等都会有相应的提高。这就要求我们提供性能更好、结构更优的射频电缆，并且要使用优质的连接器及可靠的连接方法，以适应3G网络建设的要求。这也是今后射频同轴电缆产品发展的一个亮点。

射频同轴电缆的使用频率范围受限于它的衰减和驻波值的大小。电缆的衰减随频率增加而迅速增加，驻波影响(即不均匀性影响)也随频率增加而明显增大，致使电缆上损耗的能量过多而失去其传输能量的作用。在高频率下，电缆的衰减值还随电缆所承受的弯曲、机械应力和老化等情况而变化，呈现不稳定性。另外，当电缆传输的电磁波波长和电缆的横向结构尺寸可相比拟时，会出现高次谐波，使衰减急剧上升，并影响沿电缆传输的基波，从而使电缆的使用频率范围受到限制。

电缆的使用频率范围取决于通信系统对衰减和驻波值的要求。通过结构设计和工艺加工的改善，可以生产出有较低衰减和驻波的射频同轴电缆，使电缆的使用频率范围得以展宽和提高。为降低衰减，可选用优质铜材的内、外导体，例如无氧铜材料来降低导体衰减。在降低介质衰减方面，应选用介电常数和介质损耗正切较小的绝缘发泡材料；适当提高高密度聚乙烯材料的比例；提高发泡度，利用二氧化碳作为发泡气体，可以使绝缘缆芯的发泡度达到80%以上。要生产出驻波值更小的射频同轴电缆，则必须使用一致性好、高品质的内外导体材料；对发泡绝缘缆芯直径、电容的稳定性提出了更高要求；对于焊接轧纹来说，则要求外导体波峰、波谷、节距更加稳定、精确。直径、电容和偏心度符合设计要求并且稳定、均匀的高质量的绝缘缆芯是低驻波射频同轴电缆的必要条件。在先进的焊接轧纹生产线上配置高精度在线几何尺寸图像仪，实时监测外导体的节距、波峰、波谷尺寸，可以确保电压驻波比性能优良。

另外，在高频条件下，射频同轴电缆与连接头的配合问题显得尤为重要，一方面，在高频下连接头的微小变化都可能使被测电缆的电压驻波比值产生显著的改变。此时连接头部分的电压驻波比可能对电缆电压驻波比测试的影响起着支配作用。另一方面，连接器、射频电缆质量以及它们的配合不良，也就是连接器、射频电缆的非线性和它们之间接触的非线性还会产生三阶交调，对通信系统造成不良影响。这是射频同轴电缆在第三代移动通信中更加要注意的问题。

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