[摘要] 介紹了電纜分配系統(tǒng)用物理發(fā)泡同軸電纜的結(jié)構(gòu)與主要性能，闡述了其設(shè)計(jì)思路、工藝制造及對(duì)關(guān)鍵設(shè)備要求。
[關(guān)鍵詞] 物理發(fā)泡；同軸電纜；回波損耗；擠出生產(chǎn)線
1、前言
同軸電纜是被廣泛應(yīng)用的傳輸媒介。盡管光纖光纜已越來(lái)越受到人們青睞，但由于目前光纜的分支分配技術(shù)難度大以及經(jīng)濟(jì)上的原因，光纖光纜多用于長(zhǎng)距離干線上，分配網(wǎng)絡(luò)仍以同軸電纜為主（HFC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）。將物理發(fā)泡技術(shù)用于同軸電纜中，使同軸電纜的發(fā)展出現(xiàn)了嶄新局面，物理發(fā)泡同軸電纜在有線電視傳輸領(lǐng)域、移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信以及國(guó)防重點(diǎn)項(xiàng)目等領(lǐng)域都將獲得較為廣泛的應(yīng)用。
電纜分配系統(tǒng)用物理發(fā)泡PE（聚乙烯）絕緣同軸電纜應(yīng)用于CATV系統(tǒng)和其它電子裝置中，它具有優(yōu)良的高頻性能、衰減低、一致性好、彎曲半徑小、不易受潮、結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)，而且發(fā)泡度高、節(jié)省材料。
2、電纜分配系統(tǒng)用物理發(fā)泡PE絕緣同軸電纜的結(jié)構(gòu)與主要性能
2.1 結(jié)構(gòu)
電纜分配系統(tǒng)用物理發(fā)泡同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣、外導(dǎo)體和護(hù)套四個(gè)部分組成。
1）內(nèi)導(dǎo)體
內(nèi)導(dǎo)體要求有較好的電氣性能，一定的機(jī)械強(qiáng)度和柔軟性，常用的內(nèi)導(dǎo)體是實(shí)心銅線，由于高頻信號(hào)傳輸?shù)?ldquo;集膚效應(yīng)”，也可用銅包鋼線或銅包鋁線。
2）絕緣
絕緣材料和結(jié)構(gòu)的選取應(yīng)使電纜有盡可能低的傳輸損耗，足以保證內(nèi)、外導(dǎo)體始終處于同軸位置，物理發(fā)泡PE絕緣是一種半空氣絕緣結(jié)構(gòu)，是目前絕緣形式的*選擇。
3）外導(dǎo)體
外導(dǎo)體要求有良好的機(jī)械、物理及密封性能、常用結(jié)構(gòu)有兩種：
a）鋁塑復(fù)合帶縱包加鍍錫銅線（或鋁鎂合金線）編織外導(dǎo)體；
b）鋁管外導(dǎo)體，這種結(jié)構(gòu)屏蔽性能、機(jī)械性能及密封防潮性能都較好，但彎曲性能較差。
4）護(hù)套
常用護(hù)套料有聚乙烯和聚氯乙烯、防止護(hù)套受到機(jī)械外力、潮氣、腐蝕、高低溫環(huán)境等因素影響。
2.2 主要性能
1）特性阻抗
電纜分配系統(tǒng)用同軸電纜首先要考慮的主要參數(shù)就是特性阻抗。傳輸線匹配的條件是線路終端負(fù)載阻抗正好等于該傳輸線的特性阻抗，此時(shí)沒(méi)有能量的反射，因而有zui高的傳輸效率。在CATV系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)特性阻抗為75Ω。特性阻抗取決于電纜的結(jié)構(gòu)尺寸和絕緣材料的介電常數(shù)。
2）衰減常數(shù)
衰減常數(shù)反映了電磁波能量沿電纜傳輸時(shí)的損耗大小，通常要求電纜有盡可能低的衰減常數(shù)。
衰減由內(nèi)外導(dǎo)體的損耗與支撐該導(dǎo)體的絕緣材料的介質(zhì)損耗之和構(gòu)成，其中導(dǎo)體損耗占主要地位，尤以內(nèi)導(dǎo)體的衰減zui大，約占整個(gè)導(dǎo)體衰減的80％；低頻端主要是導(dǎo)體衰減，隨著頻率提高，介質(zhì)衰減也隨之增大，在高頻端的導(dǎo)體衰減和介質(zhì)衰減約各占80％。
3）回波損耗
電纜制造過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)尺寸偏差和材料變形，會(huì)使電纜的特性阻抗產(chǎn)生局部的不均勻，當(dāng)電纜加上傳輸信號(hào)時(shí)，這些地方便會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的反射?；夭〒p耗越大，反射系數(shù)越小，則表示電纜內(nèi)部均勻性越好。
4）工作電容
電容是同軸電纜重要參數(shù)之一，當(dāng)應(yīng)用同軸電纜傳輸脈沖信號(hào)時(shí)，為減少波形畸變，要求電纜具有盡可能低的電容值。
5）屏蔽性能
屏蔽性能不良的系統(tǒng)，會(huì)破壞信號(hào)的正常傳輸，影響通信業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行，降低系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。電纜分配系統(tǒng)用同軸電纜屏蔽性能的好壞，可以用屏蔽系數(shù)、屏蔽衰減來(lái)反映。屏蔽衰減越大，屏蔽系數(shù)越小，表示電纜屏蔽性能越好。
3、物理發(fā)泡PE絕緣同軸電纜工藝要求及關(guān)鍵設(shè)備
3.1 物理發(fā)泡PE絕緣單線的工藝要來(lái)
物理發(fā)泡同軸電纜性能的好壞，取決于單線的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，因此單線制造過(guò)程中應(yīng)滿足以下工藝要求：
1）內(nèi)PE粘連層應(yīng)盡可能薄且均勻一致，同心度高，為減小衰減，PE粘連層厚度應(yīng)控制在0.05mm左右；
2）物理發(fā)泡方式為充氮?dú)獍l(fā)泡，發(fā)泡度zui高可達(dá)到75％，泡沫絕緣層應(yīng)均勻、致密，每個(gè)泡沫孔均應(yīng)密閉，絕緣應(yīng)圓整均勻，同心度高。絕緣外徑公差±0.1mm；同軸電容公差≤±1.5pF／m；
3）物理發(fā)泡絕緣材料由基本樹(shù)脂、發(fā)泡劑、成核劑構(gòu)成：
a）基本樹(shù)脂采用LDPE（低密度聚乙烯）和HDPE（高密度聚乙烯）以一定比例混合或物理發(fā)泡絕緣料；
b）發(fā)泡劑為氮?dú)猓?/div>
c）成核劑配量不同，種類亦不同。當(dāng)采用ADCA（偶氮二甲酸胺（成核劑））時(shí)，雖然發(fā)泡擠出性能好，氣泡細(xì)微，但高頻性能差；若采用美國(guó)AK20公司的02-320A2無(wú)機(jī)型成核劑，擠出性能好，高頻性能好，氣泡細(xì)微，而且不會(huì)熱分解，但價(jià)格較高；
4）生產(chǎn)線速度zui高應(yīng)達(dá)到120m／min，生產(chǎn)線速度快，可以彌補(bǔ)出膠量不均勻所造成的缺陷，提高回波損耗值。
3.2 物理發(fā)泡擠出生產(chǎn)線技術(shù)要來(lái)
物理發(fā)泡同軸電纜的zui關(guān)鍵設(shè)備就是絕緣擠出生產(chǎn)線。1996年以前，我國(guó)生產(chǎn)的物理發(fā)泡同軸電纜的廠家主要依靠引進(jìn)瑞士、芬蘭、美國(guó)等設(shè)備，費(fèi)用較昂貴，zui近幾年，國(guó)內(nèi)一些設(shè)備廠家也陸續(xù)開(kāi)發(fā)出了物理發(fā)泡擠出生產(chǎn)線，而且生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，也符合標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)備價(jià)格卻不到進(jìn)口設(shè)備的1／10，有較好的性能價(jià)格比。筆者通過(guò)對(duì)多家產(chǎn)品生產(chǎn)廠和設(shè)備生產(chǎn)廠的調(diào)研之后證實(shí)，只要設(shè)備達(dá)到如下所述的配置，即可滿足電纜分配系統(tǒng)用物理發(fā)泡同軸電纜的生產(chǎn)需求，而且產(chǎn)品能夠符合GY／T 135－1998及SJ／T 11138.1－4 1997等標(biāo)準(zhǔn)的要求。
1）主動(dòng)放線系統(tǒng)
通過(guò)恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)調(diào)整放線張力，保持速度穩(wěn)定，放線張力應(yīng)能滿足實(shí)心銅線、銅包鋼線、銅包鋁線等導(dǎo)體要求。
2）拉絲校直裝置
采用聚晶模拉拔，配循環(huán)冷卻系統(tǒng)，解決銅線非一致性、微彎等問(wèn)題，改善電纜的回波損耗，實(shí)踐證明，增加拉絲校直裝置后，回波損耗一般可增加2dB。
3）牽引系統(tǒng)
設(shè)備牽引的穩(wěn)定性是生產(chǎn)物理發(fā)泡單線的關(guān)鍵因素之一，應(yīng)采用前后雙牽引，而且前后牽引均為主動(dòng)式雙輪臥式牽引機(jī)。輪徑為1000mm，由變頻調(diào)速裝置和恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成，保證牽引穩(wěn)定，前后同步。1000mm臥式主動(dòng)牽引，由于輪徑大，既可增加牽引穩(wěn)定性，又可減少銅線微彎，保證了產(chǎn)品性能。牽引速度zui大應(yīng)達(dá)到120m／min。
4）收線系統(tǒng)
通過(guò)恒張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)調(diào)整收線電機(jī)速度，以跟蹤生產(chǎn)線速度。
5）導(dǎo)線預(yù)熱裝置
在內(nèi)結(jié)皮擠出前將銅線預(yù)熱，可提高絕緣層與銅線的剝離強(qiáng)度。應(yīng)采用變頻感應(yīng)加熱方式，根據(jù)產(chǎn)品及牽引速度，自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)溫度，銅線應(yīng)平直通過(guò)預(yù)熱裝置，以減少微彎。
6）內(nèi)結(jié)皮擠出機(jī)
為使發(fā)泡體和導(dǎo)線能有效地粘結(jié)，導(dǎo)體在進(jìn)行發(fā)泡擠出前，需擠塑一層很薄的LDPE料作為內(nèi)結(jié)皮，其厚度和同心度對(duì)zui終產(chǎn)品性能影響較大，因此，應(yīng)采用交流電機(jī)和交流變頻調(diào)速裝置與主控系統(tǒng)及測(cè)徑裝置組成雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)，以確保穩(wěn)定、均勻地?cái)D出極薄的結(jié)層。機(jī)頭應(yīng)采用自定心模具。
7）充氣氣路系統(tǒng)
目前有低壓注氮系統(tǒng)和高壓注氮系統(tǒng)兩種配置，它們要求的擠塑機(jī)螺桿結(jié)構(gòu)不一樣，注氣壓力差別也很大。低壓注氮壓力一般為3－6MPa，而高壓注氮壓力是機(jī)膛內(nèi)塑料壓力的1.9倍，如機(jī)膛壓力為15MPa，則注氣壓力為28.5MPa。
a）低壓注氮系統(tǒng)
2－5只氮?dú)馄拷M成多路匯流系統(tǒng)，應(yīng)配有減壓器和流量自動(dòng)控制器，流量可根據(jù)所測(cè)在線電容大小來(lái)自動(dòng)調(diào)整，亦可人工調(diào)整，另配有注入閥，保證壓力穩(wěn)定，其中含一止逆裝置，防止塑料倒流。
b）高壓注氮系統(tǒng)
通過(guò)壓縮空氣啟動(dòng)注入泵，在一定壓力下使氮?dú)庠鰤罕蒙龎海⑼ㄟ^(guò)穩(wěn)流閥進(jìn)行控制，然后從噴頭把氮?dú)庾⑷氲綌D出機(jī)中，該裝置可提高注氣壓力，用盡瓶中氣體。在生產(chǎn)大線徑物理發(fā)泡PE絕緣料時(shí)，該系統(tǒng)與低壓注氮系統(tǒng)相比有較強(qiáng)的*性。
8）發(fā)泡擠出主機(jī)
采用直流電機(jī)和全數(shù)字直流調(diào)速裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，保證擠出量穩(wěn)定，螺桿直徑有65mm和90mm兩種，可根據(jù)電纜線徑大小進(jìn)行選用，長(zhǎng)徑比應(yīng)不低于34：1，保證擠出的絕緣層發(fā)泡度符合設(shè)計(jì)要求，發(fā)泡孔細(xì)膩均勻、閉合。
9）冷卻系統(tǒng)
包括可移式溫水槽和冷水槽及吹干器。溫水槽水溫可自動(dòng)控制與顯示。
10）電氣控制系統(tǒng)
生產(chǎn)線應(yīng)采用計(jì)算機(jī)在線集中控制，可在計(jì)算機(jī)上集中顯示與控制：絕緣外徑、電容、線速度、長(zhǎng)度、機(jī)頭熔體壓力、擠出機(jī)溫度、水溫、注氮口熔體壓力、氮?dú)鈮毫?、流量、螺桿轉(zhuǎn)速等。并能根據(jù)電容、外徑等變化，由PLC等驅(qū)動(dòng)幾個(gè)內(nèi)置控制器，修正生產(chǎn)線生產(chǎn)狀態(tài)的各項(xiàng)參數(shù)，保持生產(chǎn)線自動(dòng)化。
11）在線檢測(cè)系統(tǒng)
生產(chǎn)發(fā)泡電纜時(shí)，應(yīng)同時(shí)具備外徑和同軸電容測(cè)量裝置，外徑測(cè)量包括PE粘連層外徑及發(fā)泡絕緣層外徑。外徑和電容測(cè)量均應(yīng)具備反饋功能，使生產(chǎn)線構(gòu)成閉環(huán)反饋，自動(dòng)控制電纜的絕緣外徑和發(fā)泡度等，以充分保證發(fā)泡電纜質(zhì)量。另外，通過(guò)對(duì)電容的測(cè)量，還可以反映出單線中導(dǎo)體的偏心情況。
4、結(jié)束語(yǔ)
隨著社會(huì)信息化的進(jìn)程，通信事業(yè)迅速發(fā)展，集電視、廣播、通信、數(shù)字傳輸于一體的多功能雙向系統(tǒng)，在發(fā)達(dá)國(guó)家已被廣泛應(yīng)用，我國(guó)也正朝這方面發(fā)展。物理發(fā)泡同軸電纜因其回波損耗大、衰減小、高頻性能好等優(yōu)點(diǎn)，已成為較為理想的傳輸線，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
LAO WEN整理/2008-10-11
版權(quán)與免責(zé)聲明：
凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：智慧城市網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-智慧城市網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：智慧城市網(wǎng)m.aiynx.com”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來(lái)源（非智慧城市網(wǎng)m.aiynx.com）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
