超柔电缆及其制作方法与流程

本发明属于射频和微波通信领域，更具体地，涉及一种具有高机械稳定性和低无源互调电平的超柔电缆及其制作方法。

背景技术：

电缆是连接高频信号通路的系统内常用的元件，电缆在受到弯曲或扭转等机械力作用时会引起同轴电缆各部件的尺寸变化及结构错位，从而影响通信系统的性能。因此为了保障通信系统的性能，对与之配套的传输元器件之一的电缆的机械稳定性提出了更高的要求。

典型的超柔电缆是由聚合物绝缘隔开金属内、外导体组成，这种复合结构的电缆在受机械应力作用以及电缆相互之间的内部作用时，会影响电缆的机械稳相特性，特别是无源互调电平指标。传统的超柔电缆一般采用实芯聚四氟乙烯作为绝缘介质，双层镀锡铜丝编织作为外导体，这种结构的电缆在承受反复弯曲、振动、冲击或扭转等机械应力时，导体或电缆内部结构会发生变形，从而使电缆的无源互调电平及总相位发生变化，长期使用时不能符合稳定的低无源互调要求。为了满足电子设备在机械力影响情况下的无源互调电平的极高要求，需要设计一种具有高度稳定结构的超柔电缆，使其内导体、绝缘层、外导体结构在受机械力时可以保持相互之间的稳定，具有低无源互调电平特性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构具有高稳定性和紧密性的超柔电缆，可在受到机械应力时保证电缆的无源互调电平和机械稳相性能。

本发明的另一目的是提供一种超柔电缆的制备方法。

为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：

超柔电缆，包括：内导体；设置于所述内导体外围的绝缘层，所述绝缘层为有空气间隙的低密度聚四氟乙烯带绕包；设置于所述绝缘层外围的内编织层；设置于所述内编织层外围的外编织层；设置于所述外编织层外围的护套层。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述低密度聚四氟乙烯带的厚度为0.10mm～0.30mm。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述低密度聚四氟乙烯带绕包层数不小于2层。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述每层低密度聚四氟乙烯带的搭盖率不小于40％。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述内编织层为金属扁带编织层。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述金属扁带的宽度不小于0.60mm，厚度不小于0.04mm，内编织层的编织密度不小于96％。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述外编织层为圆软金属线编织层。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述外编织层的编织密度不小于90％。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述内编织层和外编织层之间设置有绕包层。

作为本发明超柔电缆的一种改进，所述绕包层为粘结型绕包层。

为了实现上述第二目的，本发明采取如下的技术解决方案：

超柔电缆的制作方法，步骤如下：

提供内导体；

用低密度聚四氟乙烯薄膜带围绕内导体绕包形成绝缘层；

在绝缘层外围编织形成内编织层；

用圆金属线在内编织层外围编织形成外编织层；

在外编织层外围形成管状的护套层；

采用金属扁带通过高速编织机编织内编织层，在高速编织机的下模和上模之间设置中模，上、中、下模同轴且间隔布置，内编织层的编织步骤如下：

将扁带安装到上锭和下锭上，将每个锭子的张力调节好，并将每锭的扁带穿入中模的通孔中；

以20～30转/分钟的速度进行试编织，在试编织过程中观察扁带编织时是否顺滑，如果顺滑则进行下一步，如果不顺滑则检查原因后再进行试编织；

将带绝缘层的芯线穿过下模、中模及上模，以20～30转/分钟的速度在芯线外围进行内编织层的预编织，预编织一段长度后停机，对预编织的内编织层进行结构检查，如果编织结构合格则进行下一步，如果结构不合格则对编织参数进行调整，再重新进行预编织；

以50～100转/分钟的速度编织内编织层，扁带穿过中模完成初步编织后进入上模，由上模对中模初步编织的编织层进行紧编织。

进一步的，高速编织机的下锭的编织导轮的导槽的截面形状为梯形。

进一步的，所述上模和中模为工作面镜面抛光的钨钢模。

进一步的，所述上模的通孔的边沿具有半径为1mm～10mm的圆弧角。

进一步的，所述中模的通孔的边沿具有半径为5mm～10mm的圆弧角。

进一步的，所述上模的通孔直径为2.9mm～3.3mm，中模的通孔直径为20mm～40mm。

由以上技术方案可知，本发明的超柔电缆，采用低密度PTFE带绕包形成绝缘层，低密度PTFE带的内部均匀密布许多微细小孔，使其介电常数明显下降，从而使电缆具有通信频率高、衰减常数低、柔软性好等特点；而且由于低密度PTFE带的耐热性能好，热膨胀系数非常小，因而在机械弯曲等条件下，绝缘的介电常数变化非常小，具有稳定的绝缘结构。而且本发明在制作电缆时，对内编织层的编织工艺做了改进，采用扁带编织内编织层，利用中模在正式编织之前进行试编织，通过试编织步骤，检查扁带送带是否顺滑，以避免正式编织时出现反带和卷边现象；增加中模后，由中模完成编织层的初步编织，上模的作用是在中模进行初步编织的前提下，完全按照线缆的要求对初步编织的编织层进行紧编织，以使内编织层与绝缘层的结合更紧密，结构更稳定，从而减少在机械应力条件下编织层与绝缘层之间产生相对移动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为实施例1电缆的切面结构示意图；

图3为扁带编织机的结构示意图；

图4为扁带编织机编织模具的结构示意图；

图5为图3中A部分的放大结构示意图；

图6为实施例1电缆的动态无源电平指标图；

图7为对比例电缆的动态无源电平指标图；

图8为本发明实施例2的结构示意图；

图9为实施例2电缆的切面结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的超柔电缆包括从内向外依次设置的内导体1、绝缘层2、内编织层3、外编织层4及护套层5。内导体1为金属线或金属绞线，优选的，内导体1可为镀银铜线或镀银铜包钢线或镀银铜绞线或镀银铜包钢绞线。绝缘层2设置于内导体1的外围，绝缘层为有空气间隙的低密度聚四氟乙烯(PTFE)带绕包而成，进一步的，低密度PTFE带的厚度为0.10mm～0.30mm，每层低密度PTFE带的搭盖率不小于40％，绕包层数不小于2层，绕包的层数可根据产品规格相应变化。

内编织层3设置于绝缘层2外围，内编织层3为金属扁带(线)编织而成，如由镀银铜扁线或镀锡铜扁线或铝带编织而成，金属扁带的宽度不小于0.60mm，厚度不小于0.04mm，内编织层的编织密度不小于96％。外编织层4设置于内编织层3的外围，外编织层4为圆软金属线编织而成，进一步的，外编织层由镀锡铜线或镀银铜线编织而成，外编织层的编织密度不小于90％。

护套层5设置于外编织层4外围，护套层5为管状结构，起到保护电缆的作用。护套层可采用氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated ethylene propylene，简称FEP)或低烟无卤阻燃聚乙烯等热塑性护层级涂覆材料制成。更具体的，为了使电缆结构和传输特性稳定，采用挤管式加工工艺制作FEP护套层，或采用半挤管式或挤压式加工工艺制作低烟无卤阻燃聚乙烯护套，从而使护套层具有较好的机械性能和高阻燃性，确保电缆内在的机械强度和使用的安全性。

本发明电缆的制作方法如下：

提供内导体；

用低密度聚四氟乙烯薄膜带围绕内导体绕包形成绝缘层；

用金属扁带在绝缘层外围编织形成内编织层；

用圆金属线在内编织层外围编织形成外编织层；

在外编织层外围形成管状的护套层。

为了提高电缆结构的稳定性，使电缆具有低互调电平指标，本发明采用金属扁带来编织内编织层，并对用于编织内编织层的高速编织机的模具进行改进，通过在上模和下模之间增加一个中模，并相应改进编织工艺来获得结构紧密的内编织层。本实施例所用的高速编织机是在和金盛机械设备有限公司的型号为KMBMI的高速编织机的基础上进行改造的编织机，该编织机的结构除了增设中模外，其它结构与现有高速编织机相同。如图3所示，高速编织机包括编织头1、上锭2、下锭3、上模5、下模6及中模7，编织头1内设置有驱动上锭扁带走线的驱动机构和驱动下锭扁带走线的驱动机构(未图示)。下模6、中模7及上模5从下往上依次间隔设置且三者同轴，芯线4穿过下模6、中模7及上模5。下模6通过安装套8设置于编织头1上，下模6用于控制芯线的摆动，并定位上模和中模的中心位置。

编织时，将扁带100安装到锭子(上锭、下锭)上，将每个锭子的张力调节好，并将每锭的扁带穿入中模的通孔中；

以20～30转/分钟的速度进行试编织，在试编织过程中观察扁带编织时是否顺滑，如果顺滑则进行下一步，如果不顺滑则检查原因，例如：如果造成卷带或断带，则查看中模的高度位置是否合适，将中模调节到合适的位置，避免卷带和断带；

将带绝缘层的芯线4穿过下模6、中模7及上模5，以20～30转/分钟的速度在芯线外围进行内编织层的预编织，编织一段长度后停机，例如预编织50厘米后停机，对内编织层检查其编织结构，如果编织结构合格则进行下一步，如果结构不合格则对编织参数进行调节，再重新进行预编织；

以50～100转/分钟的速度编织内编织层，由于中模7和上模5之间具有一段间隔，扁带100穿过中模7完成初步编织后，进入上模5的编织层呈锥度9，这时的编织层还不能达到产品的要求，利用上模5对中模7初步编织的编织层进行再编织，使编织网格紧密平整，达到产品所需的要求。

本发明的内编织层是采用扁带进行编织，由于编织机对下锭的材料都有一个预设的运行轨道，每个下锭的材料都是从该轨道运行的，相比传统的用束状的金属丝编织内编织层，金属扁带是带状的，容易出现卷带、断带的问题，因此将编织速度适当降低，以达到一个良好的编织效果。

编织结构的检查包括密度检查、均匀度检查、松紧度检查、是否卷带等常规的结构检查，如密度不符合要求则调节节距，如过均匀度不符合要求则调整锭子的张力，如松紧度不符合要求则更换不同尺寸的上模，如有卷带则检查中模位置是否调节到位等。

作为本发明的一个优选实施例，如图5所示，下锭的编织导轮10的导槽a的截面形状为梯形，梯形的导槽更适合扁带的形状，可以保证扁带放线时依然保持平整，避免扁带卷折，确保了扁带放线的一致性和编织的均匀性，改善了带状的扁带放线时容易被拉断或卷边现象，减少对电缆性能的影响，提高了编织质量。编织时如检查发现卷带，还可检查编织导轮有无异常。

本实施例的上、中、下模优选采用钨钢制成，并对上模和中模的工作面进行镜面抛光，中模工作面光滑可以避免扁带镀层(镀锡、镀银)被磨损，上模工作面光滑可以避免预编织线缆表面的镀层被刮除。进一步，上模的通孔直径为2.9mm～3.3mm，中模的通孔直径为20mm～40mm，上模的通孔直径与编织的松紧度相关，中模的通孔直径可以保证扁带在上模进行紧编织前有足够的空间进行预编织。

更优选的，如图4所示，上模通孔的边沿均具有半径为1mm～10mm的圆弧角，圆弧角可使预编织的线缆顺利滑入上模内。中模通孔的边沿均具有为半径为5mm～10mm的圆弧角，圆弧角可保证扁带在预编前的顺滑，防止扁带预编织发生反带或卷带。

由于内编织层的编织密度很高，在编织时扁带容易产生卷边、反包以及断带现象，本发明在现有高速编织机原有结构的基础上，在上、下模之间增加一中模，利用中模在正式编织之前进行试编织，通过试编织步骤，检查扁带送线是否顺滑，以避免正式编织时出现反带和卷边现象；增加中模后，上模的作用是在中模进行的前提下，完全按照线缆的要求进行紧编织，以使内编织层与绝缘层的结合更紧密，结构更稳定，从而减少在机械应力条件下编织层与绝缘层之间产生相对移动。上、中模可以保证在高编织密度下编织张力更加稳定，扁带能高速平整编织。

下面以一个具体的应用例为例，对本实施例的具体结构和效果进行详细的阐述，实施例2的电缆及对比例电缆均为141规格电缆，它们的具体结构如下表所示：

将实施例1的电缆和对比例的电缆采用PIM测试仪进行动态无源互调电平测试，测试结果为：对比例的电缆在受机械应力下运动时的无源互调电平指标不大于-135dBc，实施例1的电缆在受机械应力下运动时的无源互调电平指标不大于-160dBc，具有优异的无源互调性能。图6为实施例1电缆的动态无源电平指标图，图7为对比例电缆的动态无源电平指标图，由图6和图7可看出，实施例1的电缆的机械稳定性得到了改善，同时也保证了电缆驻波及损耗稳定性能。

实施例2

如图8和图9所示，本实施例与实施例1不同的地方在于：在内编织层3和外编织层4之间设置有绕包层6，绕包层6可为聚酰亚氨铝塑带绕包或镀银铜箔绕包或铝塑复合屏蔽带绕包而成。优选的，绕包层为粘结型绕包层，粘结性绕包层可使绕包层形成统一结构，从而防止在弯曲或实际动态使用过程中因绕包带之间相对滑动而产生微位移，避免电缆整体损耗增大、及破坏电缆整体的机械稳定特性，保证了电缆整体轴向结构的一致性和稳定性，使电缆具有更加优异的机械稳定性能。

本发明的超柔电缆，内编织层采用金属扁带编织，从而在低密度PTFE带绕包的绝缘层外部形成加固层，对电缆结构形状起到加固稳定作用；外编织层采用金属圆线编织，使得在机械振动或弯曲时产生的应力可以得到释放，保证了电缆的几何形状和内部结构的稳定性，从而保证了电缆的稳相特性。

优选方案中，在内、外编织层中间增加粘结型绕包层，使得带层之间构成更加统一稳定的整体，可有效的防止振动和弯曲对电缆结构及形状的破坏，释放在生产过程中绝缘和绕包工艺产生的应力，在机械振动使用过程中或弯折时不会发生相对位移，提高了电缆整体的机械弯曲性能，构成了更加稳定的同轴结构，保证该电缆在振动、弯曲冲击等机械应力作用条件下保持优异的机械稳相特性。

本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其它部分的不同之处，各个部分之间相同或相似部分互相参见即可。这些零部件之间的组合关系并不只是实施例所公开的形式，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。