05.24 移動通信對射頻電纜的需求

目前,移動通信已成為發展最迅速的領域之一。中國已超過美國成為擁有手機最多的國家。我國移動通信事業將進入一個突飛猛進的發展時期。移動通信系統中的宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站、室內覆蓋系統等將得到迅速發展。而連接通信發射設備與發射天線的饋線、跳線、附件以及其它為移動通信系統配套的各種射頻電纜的需求量也相應地急劇增加。現在我國每年要新增各類基站幾萬個,年需求射頻同軸電纜已達六萬公里以上。今後幾年每年射頻同軸電纜的需求量將超過十萬公里。可見,移動通信的高速發展將帶來各類基站的增加,最終帶來射頻同軸電纜需求的增加,這為移動通信用射頻同軸電纜提供了更為廣闊的市場前景。


物理發泡聚乙烯絕緣皺紋銅管外導體射頻同軸電纜

物理發泡聚乙烯絕緣的同軸電纜較之早期的化學發泡絕緣電纜和縱孔絕緣電纜有很多優點。物理發泡聚乙烯絕緣層的氣孔生成採用注入非極性氮氣的方法,氣泡始終保持微小、均勻、互相封閉,電纜的電容均勻一致,無腐蝕、極少殘留物,並且防水、防潮,因此大大提高了電纜的電氣性能。發泡度高,相對介電常數很低,所做成的射頻同軸電纜的尺寸可以保持較小的水平,有利於降低成本和便於施工。射頻同軸電纜採用皺紋銅管外導體,具有低電壓駐波比、高功率容量和屏蔽性能、密封性及彎曲性能良好等特點。物理發泡聚乙烯絕緣皺紋銅管外導體射頻同軸電纜(簡稱射頻同軸電纜)的工作頻率範圍一般在100MHz~3000MHz之間。

移動通信對射頻電纜的需求

射頻電纜

射頻同軸電纜由內導體、物理發泡聚乙烯組合絕緣層、皺紋銅管外導體和護套組成。組合絕緣層可採用皮—泡—皮的最佳形式。內皮用線性低密度聚乙烯和少量粘接劑混合而成,實心,介電常數約2.3~2.4左右,其作用是增加絕緣層與內導體的粘附力,提高絕緣層的氣密性、防潮性。內皮層要儘量薄,以減少它對發泡層介電常數的不良影響。中間的物理發泡層用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和少量成核劑混合而成,注入高壓氮氣。外皮層為實心絕緣層,用高密度聚乙烯,厚度小於0.1mm,作用是增加絕緣層的強度,還可以提高防潮性能。在物理發泡絕緣工序,首先聚合物通過加溫熔融和混合,獲得均勻的聚合物熔體,注入高壓氮氣,聚合物與氮氣混合成核,泡孔形成。接下來混合物通過十字機頭擠出,壓力釋放,導致泡孔生長,再通過水槽冷卻,達到泡孔穩定化及絕緣結構的凝結。

射頻同軸電纜的外導體由銅帶切邊、成型,形成管狀,再經氬弧焊焊管、定徑,形成所要求直徑的銅管。物理發泡絕緣纜芯穿入外導體銅管內,銅管外導體通過軋紋機軋紋。軋紋轉速與生產線速度應配合協調,以便使外導體達到設計要求的波峰、波谷和節距。外導體工序焊接和軋紋質量的穩定性關係到電纜產品的電氣性能及彎曲性能。

射頻同軸電纜的使用頻率範圍受限於它的衰減和駐波值的大小。電纜的衰減隨頻率增加而迅速增加,駐波影響(即不均勻性影響)也隨頻率增加而明顯增大,致使電纜上損耗的能量過多而失去其傳輸能量的作用。在高頻率下,電纜的衰減值還隨電纜所承受的彎曲、機械應力和老化等情況而變化,呈現不穩定性。

移動通信對射頻電纜的需求

射頻電纜

電纜的使用頻率範圍取決於通信系統對衰減和駐波值的要求。通過結構設計和工藝加工的改善,可以生產出有較低衰減和駐波的射頻同軸電纜,使電纜的使用頻率範圍得以展寬和提高。為降低衰減,可選用優質銅材的內、外導體,例如無氧銅材料來降低導體衰減。在降低介質衰減方面,應選用介電常數和介質損耗正切較小的絕緣發泡材料;適當提高高密度聚乙烯材料的比例;提高發泡度,利用二氧化碳作為發泡氣體,可以使絕緣纜芯的發泡度達到80%以上。要生產出駐波值更小的射頻同軸電纜,則必須使用一致性好、高品質的內外導體材料;對發泡絕緣纜芯直徑、電容的穩定性提出了更高要求;對於焊接軋紋來說,則要求外導體波峰、波谷、節距更加穩定、精確。

另外,在高頻條件下,射頻同軸電纜與連接頭的配合問題顯得尤為重要,一方面,在高頻下連接頭的微小變化都可能使被測電纜的電壓駐波比值產生顯著的改變。此時連接頭部分的電壓駐波比可能對電纜電壓駐波比測試的影響起著支配作用。另一方面,連接器、射頻電纜質量以及它們的配合不良,也就是連接器、射頻電纜的非線性和它們之間接觸的非線性還會產生三階交調,對通信系統造成不良影響。這是射頻同軸電纜在第三代移動通信中更加要注意的問題。


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