专利名称：用于制造导引电磁波的结构的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及导引电磁波的结构，并且特别地涉及包括用于传输射频波的传导层的电信电缆及其制造方法。
背景技术：
在现有技术中已知同轴电缆和其他射频电缆用于传输高频信号。常规同轴电缆由内导体、电介质材料和外导体形成。这些导体可以是空心的或实心的。这两个导体都由金属或另外的导电材料制成并且同心地布置，在二者之间布置电介质材料。如果必要，则可以在外导体上设置一个或多个电绝缘材料的附加保护涂层。
如在现有技术中已知的那样，在射频特别是1MHz以上的频率上，流经电缆导体的电流往往仅在所述导体的表面的紧下方流动。这通常被称作“集肤效应”。更特别地，电流流经外导体的内表面和内导体的外表面并且在外导体的内表面和内导体的外表面的紧下方。
可以通过已知方法制造每个导体。例如，美国专利申请6,717,493公开了以同样方式形成有镀层导体的射频同轴电缆。空心导体由具有如下两个材料带的薄板形成由相对较高传导率的材料形成的基层以及由相对较低传导率的材料形成的体层(bulk layer)。较高传导率的材料可以是铜，而较低传导率的材料可以是铝。为了形成内导体或外导体，将该板折叠或弯曲，并且通过常规技术将边缘焊接在一起。美国专利申请2001/0008187公开了一种同轴电缆，其中外导体包括导电漆层和优选地涂覆到所述漆层的金属层。设置有电绝缘层的中心导体经过导电漆的溶液，并且优选地随后借助于液态的化学淀积(electroless deposition)或者使电缆经过锡/铅的焊料槽，来涂覆一个薄金属层。
所述电缆及其制造方法存在缺陷，例如，所述电缆的制造复杂且缓慢，并且由于大量使用传导材料造成电缆昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制造导引电磁波的结构的方法和设备，其解决了上述问题。
该目的通过以下来实现根据本发明的一种用于制造导引电磁波的结构的方法，根据本发明的一种用于制造导引电磁波的结构的设备，以及根据本发明的一种用于导引电磁波的结构，该结构至少包括用于传输射频波的传导层。
根据本发明的制造方法基于对用于形成薄、致密且粘着的传导层的冷气喷涂的使用，该传导层用于传输射频波。可以应用所述传导层来形成例如同轴电缆的内导体传导层或外导体。通过在电缆电介质材料上方设置传导材料的冷气喷涂层来实现该外导体。
从欧洲专利申请0 484 533已知用于冷气喷涂的方法和设备，其中在冷气喷涂枪中以“冷”气喷射将喷涂粒子加速到高速。通过粒子以高动能碰撞在工件上形成涂层。在碰撞时，在“冷”气喷射中不会熔化的粒子形成致密且牢固粘着的层，塑性变形和所产生的局部热释放提供喷涂层对工件的附着和粘着。
根据本发明，已发现，与现有技术的同轴电缆制造相比，使用冷气喷涂来制造导引电磁波的结构具有多种优势。利用冷气喷涂生产的传导层不需要使用真空，表现出与金属或聚合物的良好粘着，并且允许薄且致密的结构，提供的传导率至少为由铜或银制成的传统固态金属导体的传导率的60％。由于使用较低传导率的材料例如铜或银，因而降低了这种具有冷喷涂层的电缆和导引电磁波的结构的制造成本。根据本发明生产的电缆和用于导引电磁波的其他结构，利用了观察到的事实对于传输射频波，仅需要很少的传导材料。
本发明还涉及一种用于制造导引电磁波的结构的设备。根据本发明的该设备优选地包括负责导引和移动电缆的至少两个轮以及负责向所述移动电缆涂覆涂层粉末的一个或多个喷涂喷嘴。在第一优选实施例中，三个或更多个固定喷涂喷嘴向电缆涂覆涂层粉末，以及在第二优选实施例中，仅使用一个喷涂喷嘴，其围绕电缆旋转。
本发明的创造性方法和设备能够以简单、可靠且有效的方式实现同轴电缆的制造。当制造方法仅包括在电缆绝缘体上提供外导体时，则高于每分钟两米的速率是可能的。
另外，本发明还涉及一种用于导引电磁波的结构，诸如其中内导体和/或外导体包括冷喷涂传导层的同轴电缆。所述涂覆的金属层的传导率大于固态金属的传导率的60％。
本发明的其他有利配置从从属权利要求、以下描述及附图中呈现。
现在借助于图1至图4，解释本发明的实施例示例。
图1说明根据本发明的用于制造导引电磁波的结构的设备的第一优选实施例。
图2示出在图1中使用的固定喷涂喷嘴的详细视图。
图3说明根据本发明的用于制造导引电磁波的结构的设备的第二优选实施例。
图4示出根据本发明的用于导引电磁波的结构的横截面视图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的用于制造导引电磁波的结构的设备的第一实施例。应用于生产用于传输射频电波的电缆C的该设备包括以特定速度旋转的两个轮W1和W2，以便于以特定线速度LS移动电缆。该设备还包括三个喷嘴N1至N3，其利用冷气喷涂技术向移动的电缆涂覆涂层粉末。
从一个轮向另一个轮导引该电缆C并且经过包括三个喷涂喷嘴的固定结构。工艺参数的选择，特别是气体速度范围，可以在450m/s至1600m/s的范围上，并且产生粉末P的速度。喷涂中的粒子大小可以选择在2μm到35μm的范围。通过设定线速度LS和喷涂气体速度，调整层厚度。
尽管第一实施例仅示出了三个固定喷嘴的喷涂结构，但喷嘴的数目可以根据所使用的喷嘴的喷涂模式而从两个变化到更大数目。
图1仅示出了其中仅向电缆C涂覆一个冷气喷涂层的制造方法。在其中应向电缆涂覆多个冷气喷涂层的情况下，可以串行地应用多个轮子或多个喷嘴结构。如已提及的，将理解到，可以将冷气喷涂层涂覆到电缆的不同元件，即，可以根据本发明为电缆的内导体涂覆第一层，然后例如通过模压(extrusion)或任何其他方式，用电介质材料覆盖这样的内导体，并且在接下来的步骤中，还根据本发明向电介质外表面涂覆另一个传导层；最后通过例如由合成树脂制成的外保护套覆盖这样的电缆结构。
图2示出了将冷气层涂覆到空心电缆C的三个固定喷涂喷嘴配置N1至N3的详细视图。该电缆C可以是其上方涂覆高传导率的冷喷涂层的空心金属导体，或者可以为具有电介质涂层的导体，该电介质涂层由例如其上方涂覆冷喷涂层的聚乙烯、聚丙烯或聚醚醚酮(polyetheretherketon)制成。
图3示出了根据本发明的用于制造导引电磁波的结构的设备的第二实施例。应用于生产用于传输射频电波的电缆C的该设备包括以特定速度旋转的两个轮W1和W2，以便于以特定线速度LS移动电缆。该设备还包括一个喷嘴N1，其使用冷气喷涂技术向移动的电缆涂覆涂层粉末。喷嘴N1以特定的方向R围绕电缆C旋转，以便于覆盖电缆的整个表面。通过设定线速度LS、旋转的速度R和喷涂气体速度，来调整高传导率的冷气喷涂层的厚度。
尽管图3仅示出围绕电缆C旋转的一个喷嘴，但应理解到，可以存在旋转喷嘴配置的变体，其中两个或多个喷嘴围绕电缆以一定角度的移动。
图4示出了根据本发明的用于导引电磁波1的结构的横截面视图，该结构特别地为包括内导体IC、具有波状外表面的电介质D和金属传导层CL的同轴电缆，其中该金属传导层CL借助于冷气喷涂方法涂覆到所述电介质外表面。作为选择，还可以通过用于根据本发明涂覆传导冷气喷涂层的冷气喷涂技术和装置，来覆盖其他同轴电缆电介质表面结构和形状。
尽管以上已经结合诸如电信电缆的用于导引电磁波的具体结构描述了本发明的原理，但应理解到，本发明的范围并不限于这种电缆，并且还可以包括对用于导引无线电波的天线或其他结构的生产。
权利要求
1.一种用于制造导引电磁波(1)的结构的方法，该结构诸如电信电缆，该结构至少包括用于传输射频波的传导层(CL)，所述方法的特征在于，使用冷气喷涂来形成用于传输所述射频波的所述传导层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在空心或实心金属导体上方涂覆所述传导层(CL)，该金属导体诸如同轴电缆的内导体(IC)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在具有一层电介质材料(D)的结构上方涂覆所述传导层(CL)，该电介质材料诸如聚乙烯、聚丙烯或聚醚醚酮。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传导层(CL)提供的传导率至少为纯固态材料的传导率的60％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过具有至少两个喷嘴(N1至N3)的固定喷涂喷嘴配置，围绕以特定线速度(LS)移动的导体或电缆(C)涂覆所述传导冷气喷涂层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个或多个喷涂喷嘴(N1至N3)围绕以特定线速度(LS)移动的导体或电缆(C)旋转特定角度，来涂覆所述传导冷气喷涂层。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，通过设定所述喷涂喷嘴(N1至N3)的所述线速度(LS)和所述喷涂气体速度，调整所述传导冷气喷涂层厚度。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过设定所述喷涂喷嘴(N1至N3)的旋转速度，调整所述传导冷气喷涂层厚度。
9.一种用于制造导引电磁波(1)的结构的设备，该结构诸如电信电缆，该结构至少包括用于传输射频波的传导层(CL)，所述设备的特征在于包括至少两个轮(W1和W2)，以特定速度旋转，以便于以特定线速度(LS)移动导体或电缆(C)，以及至少一个喷涂喷嘴(N1)，用于利用冷气喷涂技术向所述移动的导体或电缆(C)涂覆涂层粉末。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于包括位于所述移动的导体或电缆周围的一个或多个喷涂喷嘴(N1至N3)，所述喷涂喷嘴围绕所述导体或电缆(C)旋转特定角度。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于包括位于所述移动的导体或电缆周围的至少两个喷涂喷嘴(N1至N3)，所述喷嘴处于固定的位置并且以特定角度彼此分开。
12.一种用于导引电磁波(1)的结构，至少包括用于传输射频波的传导层(CL)，所述结构诸如同轴或三轴电缆，其特征在于，所述用于传输射频波的传导层(CL)为冷气喷涂层。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造导引电磁波的结构的方法，该结构诸如电信电缆，至少包括用于传输射频波的传导层，所述传导层借助于冷气喷涂技术来形成。本发明还涉及一种用于制造导引电磁波的结构的设备以及一种根据这种方法制造的电缆。
文档编号H01B11/18GK1929194SQ20061012199
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年9月6日
发明者奥拉夫·明特克维茨, 马丁·格赖纳, 埃哈德·马兰特 申请人:阿尔卡特公司