[發明專利]絕緣導體作有效旋轉的同軸電纜

無效

• 申請號: 00104331.5
• 申請日: 2000-03-17
• 公開（公告）號: CN1269586A
• 公開（公告）日: 2000-10-11
• 發明（設計）人: D·R·布拉克;P·N·加德納;T·M·哈耶斯;P·G·克勒;D·J·施韋里;S·T·澤爾韋斯
• 申請（專利權）人: 盧森特技術有限公司
• 主分類號: H01B11/18
• 分類號: H01B11/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥凌,林長安

本發明涉及同軸電纜的設計，更具體地說，是與結構回路損耗有所改善的同軸電纜有關。

看來光學通信和電氣通信系統正在展開一場相當激烈的競爭。如果電氣系統要在高速傳輸信號方面站住腳，則電纜和連接器的傳輸特性必須改善，否則將被光學系統所替代。不過，由于幾乎所有的消費和商業通信系統裝備都只處理電信號，電氣系統在目前仍占據著競爭的優勢。但電氣設備被光學設備所代替最終是不可避免的事，我們只能通過大量改善電氣系統的性能來推遲這個時刻的到來。與光纜相比，電纜的帶寬有限且更容易受到干擾。在帶寬和抗干擾兩方面最有效且使用最廣的一種電纜，是大家都很熟悉的同軸電纜。

同軸電纜是由貝爾實驗室的Lloyd?Espenschied和Herman?Aflel在1929年5月23日或這之前發明的(見美國專利1,835,031)，看來似乎不大可能在經過這么多年以后還能對其性能以任何合理的方式加以改進。但是人們的確在追尋這種改進。

同軸電纜包含一個電導體(下稱“內”導體)，它由另一個電導體(下稱“外”導體)完全包圍著，內外導體之間為非導電層。非層電層的厚度理想上是均勻的，且可以是空氣，但最常用的是電介質材料，如聚乙烯。同軸電纜以TEM(橫電磁波)橫式傳輸能量，且截止頻率為0。此外，它構成一條雙導體傳輸線，具有無限介質的波阻抗和傳輸常數，且能量相速度等于無限介質中的光速。同軸電纜還具有其它一些優點，為適于在電磁頻譜的HF(高頻)和UHF(特高頻)段有效地工作。它是一條理想屏蔽線且輻射損耗很小。為增加其柔軟性可采用發辮形的外導體，而且同軸電纜不受氣候條件的影響。由于同軸電纜沒有多大輻射損耗，且外導體用作內導體的屏蔽，因此附近的金屬物體和電磁能量源對它的影響很小。

介質材料的軸對稱性不好(如有橢園度)，導線截面不園(偏心)，及導線在介質材料中對中不良等缺陷使同軸電纜的高頻特性受到限制。這些缺陷由于下述各種原因在制造過程中實際上是不可避免的：工具磨損，重力影響，擠壓過程中介質的不均勻流動，公差等。由于這些非軸對稱性缺陷，將產生各種傳輸上的問題，包括信號反射(即結構回路損耗)，失真及功率損耗。由內外導體間距離的微小變化而造成的沿同軸電纜長度上不同點的電阻抗的變化，會引起信號反射。這種反射將縮短信號無失真地沿同軸線傳輸的距離，同時限制了最大工作頻率。

為改善同軸電纜的SRL(結構回路損耗)特性，制造商們已經采用了一些不同的方法，主要集中在改進處在介質絕緣體中的中心金屬導體的同心度和偏心度方面。但這些措施還未在實際的制造環境中奏效，因此希望能有新的改善SRL的方法。

采用具有某一預定厚度的電絕緣層將內金屬導體和外金屬導體隔離的同軸電纜，已將上面存在的問題克服。特別需要注意的是，按照本發明，使絕緣的內導體以一個預定的回轉速率相對于外導體繞其縱軸作有效的轉動。這種ICR(絕緣的導體轉動)大大地改善了最終電纜的結構回路損耗特性。

在本發明的一個實施例中，絕緣的導體在屏蔽箔裝入之前就被繞其縱軸轉動；而在本發明的另一個實施例中，是將屏蔽箔按螺旋線繞在一個非旋轉的絕緣導體上。

雖然ICR已與導線對一起被用來降低結構回路損耗，但從來沒有人認為它可以用到同軸電纜中，因為轉動同軸電纜的絕緣導體不會改變內外導體之間的距離。可是直到本發明之前，人們一直忽視了這樣一個事實，即外導體沿其長度方向常有一條縫。本發明的一個重要方面在于，我們發現這條縫使外導體結構形成一種不對稱性，需要采用ICR來將它與絕緣內導體的任何非對稱性加以抵銷，以有效地降低結構回路損耗。令人驚奇的是，當使用ICR后結構回路損耗大為下降。如所預料，ICR并不能改善內導體精確地處于電纜中心軸線上的，或外導體沿電纜整個長度完全為圓形的同軸電纜。但因這種情況極少，ICR能使絕大多數同軸電纜得到相當程度的改善。

結合附圖，閱讀下面對幾個特殊實施例的詳細描述，可以更好地了解本發明的其它一些目標和特點，這些圖中：

圖1是按本發明第一個實施例的同軸電纜的透視圖；

圖2表示ICR對內導體相對于電纜中心軸線位置的影響；

圖3為圖1所示同軸電纜的端視圖，表示內導體沿電纜在不同點上的位置。

圖4表示ICR對內導體中心軸成的影響，這兒以電纜的中心軸線為基準；

圖5為本發明的第二個實施例的同軸電纜透視圖。