何亞

摘 要：文章從國(guó)際申請(qǐng)量、同軸電纜材料、同軸電纜結(jié)構(gòu)三個(gè)方面對(duì)同軸電纜技術(shù)進(jìn)行了分析，并總結(jié)該領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，為相關(guān)領(lǐng)域的專利審查工作提供技術(shù)支持，并為相關(guān)技術(shù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：同軸電纜；發(fā)泡；泄漏；細(xì)徑化

中圖分類號(hào)：TM248 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）11-0019-02

Abstract： This paper analyzes the coaxial cable technology from three aspects of international application amount， coaxial cable material and coaxial cable structure， and summarizes the development of this field， and provides technical support for the patent examination work in related fields as well as the reference for the related technology.

Keywords： coaxial cable； foaming； leakage； fine diameter

1 同軸電纜技術(shù)概述

同軸電纜的發(fā)展主要分為四代：第一代是19世紀(jì)中期開始利用聚乙烯材料作為實(shí)芯絕緣介質(zhì)；第二代是利用化學(xué)發(fā)泡PE材料作為絕緣介質(zhì)；第三代是藕芯縱孔PE材料作為絕緣介質(zhì)；第四代是利用物理發(fā)泡PE材料作為絕緣介質(zhì)。同軸電纜按照結(jié)構(gòu)可分為：泄漏同軸電纜、多芯同軸電纜、細(xì)徑化同軸電纜、復(fù)合同軸電纜[1]。

同軸電纜行業(yè)發(fā)展至今經(jīng)歷了一系列的變遷。由于全球電子產(chǎn)業(yè)在2000年進(jìn)入高峰期，作為電子產(chǎn)業(yè)一部分，同軸電纜市場(chǎng)規(guī)模也達(dá)到歷史的高峰期。在隨后的三年內(nèi)，隨著全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率進(jìn)入低谷，同軸電纜產(chǎn)業(yè)也隨著下游需求的萎縮而進(jìn)入低迷期，直到2003年下半年才出現(xiàn)復(fù)蘇跡象。從2004 年開始，全球同軸電纜行業(yè)進(jìn)入新一輪的增長(zhǎng)期[2][3]。隨著移動(dòng)通信信號(hào)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，基站數(shù)擴(kuò)增，以及交通、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)σ苿?dòng)信號(hào)要求的不斷提高，全球射頻同軸電纜行業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展前景依然看好。

2 國(guó)際申請(qǐng)量分析

圖1顯示了同軸電纜領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量的趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，國(guó)外的同軸電纜專利申請(qǐng)大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：1967～1974年為技術(shù)萌芽階段，國(guó)外同軸電纜專利已經(jīng)出現(xiàn)，但發(fā)展緩慢，期間年申請(qǐng)量?jī)H只有幾件；1974～2000年為技術(shù)成熟階段，隨著信息化社會(huì)發(fā)展加快，大量的信息以爆炸的形式迅速產(chǎn)生，促進(jìn)了通信信息業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了同軸電纜的大規(guī)模發(fā)展；2000年～2016年為快速增長(zhǎng)期，專利申請(qǐng)量在2010-2013年期間處于巔峰時(shí)期，隨著移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、手機(jī)、航空、醫(yī)療、高鐵等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，同軸電纜的結(jié)構(gòu)、制造、應(yīng)用技術(shù)日益成熟。

我國(guó)早于1961年就制成四管中同軸電纜，1966年制成300路小同軸電纜，1983年完成了10800路干線用中同軸電纜和3600路小同軸電纜。但是我國(guó)有關(guān)同軸電纜的專利申請(qǐng)最早在1990年才出現(xiàn)，可見二十世紀(jì)七八十年代國(guó)內(nèi)的專利保護(hù)意識(shí)尚未建立。九十年代初，大批國(guó)外同軸電纜的相關(guān)公司進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，促使我國(guó)展開對(duì)同軸電纜的大力研發(fā)與專利保護(hù)。2006年后，我國(guó)在該領(lǐng)域的申請(qǐng)量顯著增長(zhǎng)，2010年我們?cè)谕S電纜領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量已經(jīng)超過了國(guó)外申請(qǐng)量的總和，一方面是由于我們第三代移動(dòng)通信事業(yè)進(jìn)入了突飛猛進(jìn)的發(fā)展期，移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站、直放站、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)井噴式增加，而連接通信發(fā)射設(shè)備與發(fā)射天線的饋線、跳線、附件以及為其他移動(dòng)通信系統(tǒng)配套的各種同軸電纜的需求量也相應(yīng)地急劇增加；另一方面是由于我國(guó)的制造業(yè)快速發(fā)展，電纜制造廠家達(dá)到上千余家，國(guó)內(nèi)的電纜研發(fā)和市場(chǎng)活動(dòng)都日益成熟化。

3 同軸電纜的材料及性能

同軸電纜的專利最早是在1967年被提出，最初的同軸電纜在內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體之間填充實(shí)芯聚乙烯絕緣材料作為機(jī)械支撐和絕緣保障，但實(shí)心聚乙烯的介電常數(shù)較高，由于它對(duì)高頻衰減大，現(xiàn)在通常主要把它用于傳輸視頻信號(hào)。隨后出現(xiàn)了將聚乙烯采用化學(xué)方法發(fā)泡作為填充介質(zhì)的技術(shù)，其發(fā)泡度可達(dá)30%，高頻傳輸特性有所提高。常用的普通發(fā)泡劑包括鹵代烴、氣體揮發(fā)物、氮?dú)夂投趸?。二十世紀(jì)八十年代，出現(xiàn)了藕芯縱孔聚乙烯絕緣材料，解決了化學(xué)發(fā)泡絕緣體形狀不穩(wěn)定、與導(dǎo)體密合力差等缺點(diǎn)，其衰減性能也有明顯下降。隨之產(chǎn)生了多芯同軸電纜。但藕芯縱孔絕緣體其縱向防潮、防水性能差，反射損耗比較大，不宜用于戶外，也不宜在潮濕的環(huán)境中所用，目前在有線電視等領(lǐng)域的使用十分廣泛。九十年代初，研發(fā)出了物理發(fā)泡聚乙烯絕緣體，通過高密度聚乙烯和低密度聚乙烯按照一定比例摻混，注入非極性氮?dú)?，使氣泡始終保持微小、均勻、互相封閉，其發(fā)泡度可達(dá)80%，相對(duì)介電常數(shù)很低。這類物理發(fā)泡同軸電纜傳輸損耗小，不易受潮，不易老化，使用壽命長(zhǎng)，成為了當(dāng)今同軸電纜的主流產(chǎn)品。各國(guó)針對(duì)物理發(fā)泡同軸電纜展開了大量的研發(fā)。隨著第三代移動(dòng)通信的發(fā)展，工作頻段升高，對(duì)同軸電纜的性能要求，如高頻下的衰減、電壓駐波比、機(jī)械物理性能都有了相應(yīng)的提高。

同軸電纜的屏蔽材料實(shí)質(zhì)上主要是對(duì)外導(dǎo)體進(jìn)行改進(jìn)，從最初的管狀外導(dǎo)體，依次發(fā)展為單層編織、雙層金屬。管狀外導(dǎo)體雖然屏蔽性能非常好，但不易彎曲，使用不方便。單層編織的屏蔽效率最差，雙層編織比一層編織的轉(zhuǎn)移阻抗減少3倍，可見雙層編織的屏蔽效果比單層有了很大的改善。各大同軸電纜制造商都在不斷改進(jìn)電纜的外導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以保持其性能。

4 同軸電纜的主要結(jié)構(gòu)及性能

地鐵、隨帶、地下商場(chǎng)、礦井等封閉式空間內(nèi)存在通信盲區(qū)，無線電信號(hào)難以傳播或傳播距離有限。普通同軸電纜由于外導(dǎo)體的屏蔽作用，電纜周圍空間沒有信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)，電磁能量只能沿電纜朝特定方向傳輸。為了滿足特定要求的電磁場(chǎng)環(huán)境，達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)覆蓋的作用，在外導(dǎo)體表面按照一定的規(guī)律周期性或非周期性配置一系列的開口槽，信號(hào)在沿電纜傳輸?shù)耐瑫r(shí)，能把電磁能的一部分從開口槽輻射到電纜外部空間，即泄漏同軸電纜。安德魯公司的專利US09/465360公開了一種有螺旋排列縫隙的輻射同軸電纜，其外導(dǎo)體具有多個(gè)排列在其上的開孔，一個(gè)或幾個(gè)相鄰開孔組成一個(gè)單元，該電纜具有多個(gè)單元，相鄰開孔在軸方向以中心到中心軸向距離S隔開，這些單元在圓周方向上螺旋排列，相鄰單元相互以角度α排列。當(dāng)利用電磁能對(duì)該電纜饋電時(shí)，相鄰縫隙的尺寸和間隔被確定成能產(chǎn)生沿該電纜長(zhǎng)度的鄰近場(chǎng)中的基本平坦的頻率響應(yīng)的信號(hào)，該縫隙以中心到中心縫隙軸方向的間距S間隔。每個(gè)縫隙具有長(zhǎng)邊和包括每個(gè)縫隙長(zhǎng)邊相應(yīng)一邊的整體部分的相應(yīng)突出片，用于在外導(dǎo)體內(nèi)側(cè)空間與縫隙之間耦合能量以便向外導(dǎo)體外部輻射能量。該專利中的泄漏同軸電纜不僅解決了無線通信系統(tǒng)中電磁能衰減的問題，而且螺旋排列縫隙提供了相鄰縫隙之間的增大面積，使在電纜上纏繞外導(dǎo)體時(shí)保持縫隙邊緣位置和避免縫隙壓縮的能力增強(qiáng)，減少了電纜的制造成本。

同軸電纜在作為移動(dòng)電話和筆記本電腦中的配線使用時(shí)，由于終端裝置的小型化、薄形化，要求同軸電纜在規(guī)定的阻抗下盡可能細(xì)徑化，這要求絕緣體的介電常數(shù)盡可能小。住友電氣工業(yè)株式會(huì)社JP2011/228298A的專利提供了一種確保在外部壓力或彎折時(shí)仍能保持穩(wěn)定性的細(xì)徑化同軸電纜。專利KR2006/0068632A進(jìn)行了對(duì)直徑小于1mm的細(xì)徑化同軸電纜的研究，采用微型金屬絲構(gòu)成內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體控制絞合節(jié)距，實(shí)現(xiàn)同軸電纜的微型化。應(yīng)用在智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等數(shù)碼產(chǎn)品中的細(xì)徑化同軸電纜是現(xiàn)在及未來發(fā)展的一大趨勢(shì)，其中日立電線、住友電氣在細(xì)微、極細(xì)射頻同軸電纜產(chǎn)品領(lǐng)域具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合同軸電纜專利申請(qǐng)趨勢(shì)梳理了同軸電纜材料、同軸電纜結(jié)構(gòu)發(fā)展兩個(gè)主要技術(shù)分支的發(fā)展情況，并對(duì)同軸電纜領(lǐng)域的重要專利進(jìn)行分析，且隨著科技的進(jìn)步，相信我國(guó)在同軸電纜方面將取得更大的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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