CN104685579A - 同轴电缆 - Google Patents

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CN104685579A CN201380051345.3A CN201380051345A CN104685579A CN 104685579 A CN104685579 A CN 104685579A CN 201380051345 A CN201380051345 A CN 201380051345A CN 104685579 A CN104685579 A CN 104685579A
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熊田健人
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Abstract

外导体层(30)包括：第一屏蔽层(31)，其由金属箔形成；绝缘层(32)；以及第二屏蔽层(33)，其由金属箔制成。外导体层(30)的第一屏蔽层(31)与绝缘体(20)互相结合。

Description

同轴电缆
技术领域
本发明涉及一种同轴电缆。
背景技术
传统地，提出一种同轴电缆，其中绝缘体形成在内导体的外周侧上，外导体形成在绝缘体的周部上，并且护套形成在外导体的外周侧上。在该同轴电缆中，提出以下导体作为外导体：通过将铜线编织成网状而形成的导体(下文中称为编织体)；通过螺旋地缠绕铜线而形成的导体(下文中称为螺旋缠绕体)；或者通过缠绕铜或铝箔而后在铜或铝箔上形成编织体或螺旋缠绕体而形成的带有双层结构的导体(见专利文献1和专利文献2)。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2010-186722
专利文献2：JP-A-2009-146704
发明内容
技术问题
然而，在专利文献1和专利文献2中描述的同轴电缆中，需要时间制造编织体或螺旋缠绕体。即，在制造同轴电缆的情况下，进行包括内导体和绝缘体层的芯线的挤压成型，并且外导体可能需要芯线的挤压速度的20至50倍的制造时间。特别地，具有形成为双层结构的外导体的同轴电缆由于外导体形成为双层结构而需要更长的制造时间。
已鉴于上述情况完成本发明，并且本发明的目的是提供一种同轴电缆，其能够减少制造时间，同时形成双层结构的外导体。
解决问题的方案
为实现上述目的，根据本发明的同轴电缆特征在于以下(1)至(5)。
(1)一种同轴电缆，包括：内导体；绝缘体，该绝缘体形成在所述内导体的外周侧上；外导体层，该外导体层形成在所述绝缘体的外周侧上；以及护套，该护套形成在所述外导体层的外周侧上，其中，所述外导体层具有：由金属箔制成的第一屏蔽层；绝缘层，该绝缘层形成在所述第一屏蔽层的外周侧上；以及由金属箔制成的第二屏蔽层，该第二屏蔽层形成在所述绝缘层的外周侧上，并且所述外导体层的第一屏蔽层胶合到所述绝缘体。
根据以上(1)的同轴电缆，第一屏蔽层和第二屏蔽层由金属箔制成，结果，与编织或螺旋缠绕金属线的情况相比能够减少制造时间。当金属箔用作外导体时，阻抗特性可能偏离规定值，但第一屏蔽层胶合到绝缘体，结果能够防止阻抗特性从规定值偏离。结果，能够提供减少制造时间的同轴电缆，同时以双层结构形成外导体。
(2)在(1)的同轴电缆中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层分别由铜箔构成，并且所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的厚度为30μm以下。
根据以上(2)的同轴电缆，在3mm的弯曲半径的情况下，通过相对于弯曲半径将第一屏蔽层和第二屏蔽层厚度设定为30μm以下，能够在弹性范围内使用金属箔，并且能够减小整个同轴电缆的厚度以减小同轴电缆的直径。
(3)在(2)的同轴电缆中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的厚度分别为8μm以上。
根据以上(3)的同轴电缆，第一屏蔽层和第二屏蔽层的厚度为8μm以上，结果能够获得考虑了高频波上的集肤效应的屏蔽效果。
(4)在(2)和(3)的同轴电缆中，所述第一屏蔽层与所述第二屏蔽层具有相同的厚度。
根据以上(4)的同轴电缆，所述第一屏蔽层与所述第二屏蔽层具有相同的厚度，结果当将这些屏蔽层的厚度设定为获得一定特性时，两个屏蔽层中的一个不会无益地变厚，并且能够减小同轴电缆的直径。
(5)在(2)至(4)中的一个的同轴电缆中，所述第一屏蔽层在所述绝缘体上缠绕一周，并且所述第二屏蔽层在所述绝缘层上缠绕一周。
根据以上(5)的同轴电缆，第一屏蔽层和第二屏蔽层二者缠绕一周，结果，例如，与螺旋缠绕金属箔的情况相比，回流不螺旋地流动，并且能够防止外导体层的阻抗值减小。
本发明能够提供一种同轴电缆，其能够减小制造时间，同时以双层结构形成外导体。
附图说明
图1a和1b是示出根据本发明的同轴电缆的构造图，并且图1a是截面图，图1b是侧视图。
图2是示出不带有胶层的同轴电缆和传统同轴电缆的阻抗特性的图表。
图3是示出不带有胶层的同轴电缆和传统同轴电缆的衰减量的图表。
图4是示出根据实施例的同轴电缆和传统同轴电缆的阻抗特性的图表。
图5是示出根据实施例的同轴电缆和传统同轴电缆的衰减量的图表。
图6是电线被覆的张力的说明图。
图7是示出铜箔的伸长-强度特性的图表。
图8a和8b是描述同轴电缆的屏蔽效果的第一图，并且图8a示出侧示意图，图8b示出截面示意图。
图9a至9c是描述同轴电缆的屏蔽效果的第二图，并且图9a示出侧示意图，图9b示出截面示意图，图9c示出外导体的等效电路。
图10是示出根据实施例的同轴电缆和传统同轴电缆的屏蔽效果的图表。
参考标记列表
1       同轴电缆
10      内导体
20      绝缘体
30      外导体层
31      第一屏蔽层
32      绝缘层
33      第二屏蔽层
40      护套
50      胶层
具体实施方式
下文将基于附图描述本发明的优选实施例。图1A和1B是示出根据本实施例的同轴电缆的构造图，并且图1A是截面图，图1B是侧视图。图1所示的同轴电缆1包括：内导体10，该内导体10由多个导体制成；绝缘体20，该绝缘体20形成在内导体10的外周侧上；外导体层30，该外导体层30形成在绝缘体20的外周侧上；以及护套40，该护套40形成在外导体层30的外周侧上。
作为内导体10，例如，使用退火铜线、镀银退火铜线、镀锡退火铜线或镀锡铜合金线等。在实施例中，内导体10具有多个导体，但可以具有一个导体。
绝缘体20是包覆内导体10的部件，并且例如，PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)或泡沫PE或PP用作绝缘体20。该绝缘体20的介电常数是3.0或更小。护套40是形成在外绝缘层30的外周侧上的部件，并且像绝缘体20一样由例如PE或PP构成。作为护套40，可以使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或无纺布。
外导体层30包括：第一屏蔽层31；绝缘层32，其形成在第一屏蔽层31的外周侧上；以及第二屏蔽层33，其形成在绝缘层32的外周侧上。
第一屏蔽层31和第二屏蔽层33由诸如铜或铝这样的金属箔构成。绝缘层32由诸如PET这样的材料构成。第一屏蔽层31、绝缘层32和第二屏蔽层33优选地由一个薄膜构成。即，这些层31、32、33优选地通由薄膜构成，通过将金属箔粘贴在诸如PET这样的绝缘薄膜的两个表面上，使该薄膜一体化。
优选地，第一屏蔽层31在绝缘体20上缠绕一周(换言之，纵向装接)并且，第二屏蔽层33也在绝缘层32上缠绕一周(换言之，纵向装接)。即，优选地，不二重、三重等地缠绕每个屏蔽层31、33，并且不螺旋地缠绕。
此外，在实施例中，同轴电缆1包括胶层50。胶层50粘附夹置在绝缘体20与外导体层30的第一屏蔽层31之间。由于胶层50优选地为在制造同轴电缆1中的护套40的挤压步骤中通过挤压预热而熔接的部件，在实施例中，热熔材料(例如，聚酯树脂或乙烯)用作胶层50。
此处，将描述不带有胶层50的同轴电缆和传统同轴电缆的阻抗特性和衰减量。图2是示出不带有胶层50的同轴电缆和传统同轴电缆的阻抗特性的图表，并且图3是示出不带有胶层50的同轴电缆和传统同轴电缆的衰减量的图表。在图2和3中，符号A(实线)示出传统同轴电缆，并且符号B(虚线)示出不带有胶层50的同轴电缆。在图2中，纵坐标轴是特征阻抗Z(Ω)，并且横坐标轴是时间T(ns)。在图3中，纵坐标轴是衰减量D(dB)，并且横坐标轴是频率f(MHz)。
在不带有胶层50的同轴电缆中，具有外径为0.96±0.03mm的退火铜绞合线用作内导体10，该退火铜绞合线通过将七根直径为0.32mm的退火铜线绞合而形成，并且厚度为0.87mm并且外径为2.7±0.1mm的交联发泡PE用作绝缘体20。外径为大约2.8mm的胶合单侧金属箔带用作外导体层30的第一屏蔽层31，并且外径为大约2.9mm的PET用作绝缘层32，并且外径为大约3.0mm的单侧铜箔带用作第二屏蔽层33。厚度为大约0.34mm并且外径为3.8±0.2mm的耐热的PVC(聚氯乙烯)用作护套40。
另一方面，在传统同轴电缆中，与不带有胶层50的同轴电缆的材料相同的材料用作内导体和绝缘体。外径大约2.8mm的单侧金属箔带用作外导体层，并且外导体层的外周侧设置有外径大约3.2mm的镀锡退火铜编织体(股线构造：保持数/数量/mm 0.08/10/16)。与不带有胶层50的同轴电缆相同的材料用作护套。
由于传统同轴电缆布置成使得编织体紧固金属箔，所以在没有缝隙的情况下布置金属箔和绝缘体，并且如图2所示阻抗特性变得稳定。在传统同轴电缆中，如图3所示，对于频率的衰减量也变得稳定。
另一方面，在不带有胶层50的同轴电缆中，在第一屏蔽层31与绝缘体20之间趋向于形成缝隙，并且如图2所示阻抗特性不变得稳定，并且如图3所示对于频率的衰减量也不变得稳定。
接着，将描述根据实施例的同轴电缆和传统电缆的阻抗特性和衰减量。图4是示出根据实施例的同轴电缆1和传统同轴电缆的阻抗特性的图表，并且图5是示出根据实施例的同轴电缆1和传统同轴电缆的衰减量的图表。在图4和5中，符号A(实线)示出传统同轴电缆，并且符号C(虚线)示出根据实施例的同轴电缆1。在图4中，纵坐标轴是特性阻抗Z(Ω)，并且横坐标轴是时间T(ns)。在图5中，纵坐标轴是衰减量D(dB)，并且横坐标轴是频率f(MHz)。在传统同轴电缆中，由形成在铜箔和金属箔的外周侧上的铜线的编织体用作外绝缘层。
在根据实施例的同轴电缆1中，与不带有胶层50的同轴电缆的材料相同的材料用作内导体10、绝缘体20、外导体层30以及护套40。由聚酯树脂制成的热熔材料用作胶层50。
如图4和5所示，在传统同轴电缆中，阻抗特性变得稳定，并且对于频率的衰减量变得稳定。
在根据实施例的同轴电缆1中，绝缘体20与第一屏蔽层31之间的缝隙能够通过夹置胶层50而消除。因此，如图4和5所示，根据实施例的同轴电缆1能够获得与传统同轴电缆等同的对于频率的衰减量以及阻抗特性。具体地，在3ns内，实施例的特性阻抗是51.6Ω，并且传统特性阻抗是51.8Ω。
另外，由于编织体不用作外导体，并且外导体仅由金属箔构成，所以根据实施例的同轴电缆1能够减少制造时间。
此处，在实施例中，第一屏蔽层31和第二屏蔽层33优选地由铜箔构成并且厚度为30μm或更小。这是因为即使当张力施加到铜箔时，铜箔也在铜的弹性范围内，能够防止铜箔的撕裂等，并且能够减小厚度以减小同轴电缆1的直径。
图6是铜的张力的说明图。如图6所示，假设铜以预定的弯曲半径弯曲。此时，施加到铜的张力e能够表达为e＝ΔL/L。此处，ΔL是铜的伸长量(mm)，并且L是铜的中心长度(mm)。在图6中，铜的中心由符号M(点划线)示出。当R1是铜的弯曲半径并且R2是铜的中心的弯曲半径，R3是铜的厚度时，能够表达为ΔL＝2πR1-2πR2和L＝2πR2。结果，张力e结果为e＝R1/R2-1。由于满足R1＝R+R3和R2＝R+R3/2，所以得到e＝(R+R3)/(R+R3/2)-1。
图7是示出铜箔的伸长-强度特性的图表。在图7中，符号E示出弹性范围，并且符号P示出塑性范围。在图7中，纵坐标轴是强度X(N)，并且横坐标轴是伸长Y(％)。为了在弹性范围中使用铜箔，需要铜箔的伸长应该为0.5％或更小，如图7所示。结果，当根据以上公式图6所示的R是同轴电缆1所需的3mm时，为了将张力e设定为0.5％或更小(弹性范围)，需要铜箔的厚度R3为0.030mm或更小。因此，通过将铜箔的厚度设定为0.030m或更小，能够在弹性范围内使用铜箔，并且能够防止铜箔的撕裂等，并且能够减小厚度以减小同轴电缆1的直径。
第一屏蔽层31和第二屏蔽层33的厚度优选地为8μm或更大。这是因为获得考虑了在高频波上的集肤效应的屏蔽效果。
以下将描述以上理由的细节。图8A和8B是描述同轴电缆的屏蔽效果的第一图，并且图8A示出侧示意图，图8B示出截面示意图。在图8A中，符号C1示出外导体，并且符号C2示出内导体。在图8A中，符号Ia示出流经内导体的电流，并且符号Ib示出流经外导体层的回流。在图8B中，符号Ha示出电流Ia产生的磁场，并且Hb示出回流Ib产生的磁场。如图8A所示，在同轴电缆中，电流Ia流经内导体，并且回流Ib流经外导体层。因此，如图8B所示，由电流Ia、Ib二者产生的磁场Ha、Hb在相对的方向上生成并且互相抵消，并且从而能够获得良好的屏蔽效果。
此处，在电流的低频带中，由于外导体层的直流阻抗低，屏蔽效果变得更好。这是因为电流带有低频，电流的波长长并且电流可能是大致直流。
另一方面，电流的高频带具有集肤效应的影响。即，由于当频率变高时电流趋向于在导体的表面流动，所以外导体层的表面优选为光滑的。
在传统产品中，外导体层由金属箔和覆盖金属箔的编织体构成，并且带有高频的电流沿着编织体的表面的不均匀部流动。结果，利用沿着不均匀部流动的量，阻抗增加以减小生成的电磁场。因此，存在由流经内导体的电流Ia产生的电磁场Ha与流经外导体层的回流Ib产生的电磁场Hb的小的抵消效应。
另一方面，在根据实施例的同轴电缆1中，第一屏蔽层31和第二屏蔽层33由诸如具有光滑表面的金属箔这样的金属层构成，且具有这样的结果：与构成编织体的屏蔽层的情况相比较，阻抗更低并且产生的磁场更高。结果，同轴电缆1能够增加磁场的抵消效应。
图9A至9C是描述同轴电缆的屏蔽效果的第二图，并且图9A示出侧示意图，图9B示出截面示意图，图9C示出外导体的等效电路。在图9A中，符号C1示出外导体，并且符号C2示出内导体。在图9A中，符号Ia示出流经内导体的电流，并且符号Ib、Ic示出流经外导体层的回流。在图9B中，符号Ha示出由电流Ia产生的磁场，并且符号Hb、Hc分别示出由回流Ib、Ic产生的磁场。具体地，由于根据实施例的同轴电缆1具有第一屏蔽层31和第二屏蔽层33，如图9C所示，提供了第一屏蔽层31与第二屏蔽层33之间的电容耦合，并且回流Ib、Ic流经这两个屏蔽层。然后，由回流Ib、Ic生成磁场Hb、Hc，并且磁场Hb、Hc与由流经内导体10的电流Ia生成的磁场Ha抵销。
此外，由于第一屏蔽层31和第二屏蔽层33厚度为8μm或更大，所以即使考虑到处于例如FM频带中的从76到108MHz或更高的频率上的集肤效应，也能够将屏蔽层设定在合适的厚度中。
具体地，当高频波流经的导体的厚度是δ时，厚度能够表达为δ＝(2/ωμσ)1/2。此处，当ω＝2πf并且μ＝4π×10-7并且σ是铜的导电率并且为58×105(S/m)时，厚度δ能够表达为δ＝2.09/(f(GHz))1/2(μm)。
从该公式可知，高频波流经的导体的厚度δ对于在FM频带的下限附近的70MHz的频率变为0.008mm。因此，通过将厚度设定为8μm或更大，能够确保在第一屏蔽层31和第二屏蔽层33中的高频波流动时的厚度。
图10是示出根据实施例的同轴电缆和传统同轴电缆的屏蔽效果的图表。在图10中，符号A(实线)示出传统电缆，并且符号C(虚线)示出根据实施例的同轴电缆1。在图10中，纵坐标轴是屏蔽效果S(dB)，并且横坐标轴是测量频率fm(Hz)。如图10所示，通过将第一屏蔽层31和第二屏蔽层33的厚度设定为8μm或更大，虽然在小于大约4MHz的域内屏蔽效果比以前更差，但在大约4MHz或更高的域内屏蔽效果比以前更好。
接着，将描述根据实施例的同轴电缆1的制造方法。在制造根据实施例的同轴电缆1的情况下，首先利用挤压机使绝缘体20包覆内导体10的外周侧。
接着，将薄膜粘贴在绝缘体20上，该薄膜具有成为一体的第一屏蔽层31、绝缘层32和第二屏蔽层33，该第一屏蔽层31在一个表面上具有胶层50。此时，薄膜粘贴成使得胶层50的一侧面对绝缘体20。将薄膜在绝缘体20的外周表面上缠绕一周。
其后，利用挤压机将薄膜(第二屏蔽层33)由护套40包覆。此时，由挤压机产生的热使胶层50熔化，从而没有缝隙地在绝缘体20与第一屏蔽层31之间紧密接触。
从而，根据实施例的同轴电缆1，第一屏蔽层31和第二屏蔽层33由金属箔制成，且具有这样的结果：与编织或螺旋缠绕金属线的情况相比，能够减少制造时间。当金属箔用作外导体时，阻抗特性可能偏离规定值，但第一屏蔽层31胶合到绝缘体20，结果能够防止阻抗特性从规定值偏离。结果，能够提供减少制造时间的同轴电缆，同时以两层结构形成外导体。
由于第一屏蔽层31和第二屏蔽层33厚度为30μm或更小，所以金属箔能够在关于3mm的弯曲半径的弹性范围内使用，并且能够减小整个同轴电缆1的厚度以减小同轴电缆1的直径。
由于第一屏蔽层31和第二屏蔽层33厚度为8μm或更大，所以能够获得考虑了高频波上的集肤效应的屏蔽效果。
由于第一屏蔽层31和第二屏蔽层33二者为一周缠绕，所以，例如，与螺旋缠绕金属箔的情况相比，回流不螺旋地流动，并且能够防止外导体层30的阻抗值增加。
以上基于实施例描述了本发明，但本发明不限于上述实施例，并且在不脱离本发明的主旨的情况下可以做出改变。
例如，根据实施例的同轴电缆1不限于参考图4和图5描述的同轴电缆，并且能够做出各种改变。例如，内导体10不需要是退火铜绞合线或者护套40不需要是耐热PVC。在绝缘体20和外导体层30中，能够类似地做出各种改变。
此外，在根据实施例的同轴电缆1中，第一屏蔽层31可以在厚度上不同于第二屏蔽层33，但第一屏蔽层31与第二屏蔽层33优选地具有同样厚度。这是因为当设定这些屏蔽层的厚度以获得一定的特性时，两个屏蔽层31、33中的一个不会无益地变厚，并且能够减小同轴电缆1的直径。
以下概括根据实施例的同轴电缆1。
(1)一种同轴电缆1，包括：内导体10、形成在内导体10的外周侧上的绝缘体20、形成在绝缘体20的外周侧上的外导体层30以及形成在外导体层30的外周侧上的护套40。外导体层30具有：第一屏蔽层31，其由金属箔制成；绝缘层32，其形成在第一屏蔽层31的外周侧上；以及由金属箔制成的第二屏蔽层33，其形成在绝缘层32的外周侧上。外导体层30的第一屏蔽层31胶合到绝缘体20。
(2)第一屏蔽层31和第二屏蔽层33分别由铜箔构成并且厚度为30μm或更小。
(3)第一屏蔽层31和第二屏蔽层33的厚度分别为8μm或更大。
(4)在一方面，第一屏蔽层31和第二屏蔽层33能够具有相同的厚度。
(5)第一屏蔽层31在绝缘体20上缠绕一周，并且第二屏蔽层33在绝缘层32上也缠绕一周。
本发明是基于2012年10月1日提交的日本专利申请(专利申请No.2012-219219)，该专利申请的内容通过引用并入本文。
工业实用性
根据本发明的同轴电缆能够有用地提供一种同轴电缆，其能够在以两层结构形成外导体的同时减少制造时间。

Claims (5)

1.一种同轴电缆，包括：
内导体；
绝缘体，该绝缘体形成在所述内导体的外周侧上；
外导体层，该外导体层形成在所述绝缘体的外周侧上；以及
护套，该护套形成在所述外导体层的外周侧上，
其中，所述外导体层具有：
第一屏蔽层，该第一屏蔽层由金属箔制成；
绝缘层，该绝缘层形成在所述第一屏蔽层的外周侧上；以及
第二屏蔽层，该第二屏蔽层由金属箔制成，形成在所述绝缘层的外周侧上，并且
所述外导体层的所述第一屏蔽层胶合到所述绝缘体。
2.根据权利要求1所述的同轴电缆，其中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层分别都由铜箔构成，并且所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的厚度分别都是30μm以下。
3.根据权利要求2所述的同轴电缆，其中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层的厚度分别都是8μm以上。
4.根据权利要求2或3所述的同轴电缆，其中，所述第一屏蔽层和所述第二屏蔽层具有相同的厚度。
5.根据权利要求2至4的任意一项所述的同轴电缆，其中，所述第一屏蔽层在所述绝缘体上缠绕一周，并且
所述第二屏蔽层在所述绝缘层上缠绕一周。
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