同軸電纜技術專利綜述

何亞

摘 要：文章從國際申請量、同軸電纜材料、同軸電纜結構三個方面對同軸電纜技術進行了分析，并總結該領域的發展狀況，為相關領域的專利審查工作提供技術支持，并為相關技術提供參考依據。

關鍵詞：同軸電纜；發泡；泄漏；細徑化

中圖分類號：TM248 文獻標志碼：A 文章編號：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 同軸電纜技術概述

同軸電纜的發展主要分為四代：第一代是19世紀中期開始利用聚乙烯材料作為實芯絕緣介質；第二代是利用化學發泡PE材料作為絕緣介質；第三代是藕芯縱孔PE材料作為絕緣介質；第四代是利用物理發泡PE材料作為絕緣介質。同軸電纜按照結構可分為：泄漏同軸電纜、多芯同軸電纜、細徑化同軸電纜、復合同軸電纜[1]。

同軸電纜行業發展至今經歷了一系列的變遷。由于全球電子產業在2000年進入高峰期，作為電子產業一部分，同軸電纜市場規模也達到歷史的高峰期。在隨后的三年內，隨著全球經濟增長率進入低谷，同軸電纜產業也隨著下游需求的萎縮而進入低迷期，直到2003年下半年才出現復蘇跡象。從2004 年開始，全球同軸電纜行業進入新一輪的增長期[2][3]。隨著移動通信信號覆蓋面的不斷擴大，基站數擴增，以及交通、能源、醫療等領域對移動信號要求的不斷提高，全球射頻同軸電纜行業的市場發展前景依然看好。

2 國際申請量分析

圖1顯示了同軸電纜領域全球專利申請量的趨勢圖，從圖中可以看出，國外的同軸電纜專利申請大致經歷了三個階段：1967～1974年為技術萌芽階段，國外同軸電纜專利已經出現，但發展緩慢，期間年申請量僅只有幾件；1974～2000年為技術成熟階段，隨著信息化社會發展加快，大量的信息以爆炸的形式迅速產生，促進了通信信息業的發展，同時也促進了同軸電纜的大規模發展；2000年～2016年為快速增長期，專利申請量在2010-2013年期間處于巔峰時期，隨著移動通信、計算機網絡、電視、雷達、導航、手機、航空、醫療、高鐵等領域的飛速發展，同軸電纜的結構、制造、應用技術日益成熟。

我國早于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。但是我國有關同軸電纜的專利申請最早在1990年才出現，可見二十世紀七八十年代國內的專利保護意識尚未建立。九十年代初，大批國外同軸電纜的相關公司進入國內市場，促使我國展開對同軸電纜的大力研發與專利保護。2006年后，我國在該領域的申請量顯著增長，2010年我們在同軸電纜領域的專利申請量已經超過了國外申請量的總和，一方面是由于我們第三代移動通信事業進入了突飛猛進的發展期，移動通信系統中的基站、直放站、室內覆蓋系統井噴式增加，而連接通信發射設備與發射天線的饋線、跳線、附件以及為其他移動通信系統配套的各種同軸電纜的需求量也相應地急劇增加；另一方面是由于我國的制造業快速發展，電纜制造廠家達到上千余家，國內的電纜研發和市場活動都日益成熟化。

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導體和外導體之間填充實芯聚乙烯絕緣材料作為機械支撐和絕緣保障，但實心聚乙烯的介電常數較高，由于它對高頻衰減大，現在通常主要把它用于傳輸視頻信號。隨后出現了將聚乙烯采用化學方法發泡作為填充介質的技術，其發泡度可達30%，高頻傳輸特性有所提高。常用的普通發泡劑包括鹵代烴、氣體揮發物、氮氣和二氧化碳。二十世紀八十年代，出現了藕芯縱孔聚乙烯絕緣材料，解決了化學發泡絕緣體形狀不穩定、與導體密合力差等缺點，其衰減性能也有明顯下降。隨之產生了多芯同軸電纜。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，也不宜在潮濕的環境中所用，目前在有線電視等領域的使用十分廣泛。九十年代初，研發出了物理發泡聚乙烯絕緣體，通過高密度聚乙烯和低密度聚乙烯按照一定比例摻混，注入非極性氮氣，使氣泡始終保持微小、均勻、互相封閉，其發泡度可達80%，相對介電常數很低。這類物理發泡同軸電纜傳輸損耗小，不易受潮，不易老化，使用壽命長，成為了當今同軸電纜的主流產品。各國針對物理發泡同軸電纜展開了大量的研發。隨著第三代移動通信的發展，工作頻段升高，對同軸電纜的性能要求，如高頻下的衰減、電壓駐波比、機械物理性能都有了相應的提高。

同軸電纜的屏蔽材料實質上主要是對外導體進行改進，從最初的管狀外導體，依次發展為單層編織、雙層金屬。管狀外導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電纜的外導體結構以保持其性能。

4 同軸電纜的主要結構及性能

地鐵、隨帶、地下商場、礦井等封閉式空間內存在通信盲區，無線電信號難以傳播或傳播距離有限。普通同軸電纜由于外導體的屏蔽作用，電纜周圍空間沒有信號場強，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環境，達到增強信號覆蓋的作用，在外導體表面按照一定的規律周期性或非周期性配置一系列的開口槽，信號在沿電纜傳輸的同時，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，其外導體具有多個排列在其上的開孔，一個或幾個相鄰開孔組成一個單元，該電纜具有多個單元，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。當利用電磁能對該電纜饋電時，相鄰縫隙的尺寸和間隔被確定成能產生沿該電纜長度的鄰近場中的基本平坦的頻率響應的信號，該縫隙以中心到中心縫隙軸方向的間距S間隔。每個縫隙具有長邊和包括每個縫隙長邊相應一邊的整體部分的相應突出片，用于在外導體內側空間與縫隙之間耦合能量以便向外導體外部輻射能量。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體時保持縫隙邊緣位置和避免縫隙壓縮的能力增強，減少了電纜的制造成本。

同軸電纜在作為移動電話和筆記本電腦中的配線使用時，由于終端裝置的小型化、薄形化，要求同軸電纜在規定的阻抗下盡可能細徑化，這要求絕緣體的介電常數盡可能小。住友電氣工業株式會社JP2011/228298A的專利提供了一種確保在外部壓力或彎折時仍能保持穩定性的細徑化同軸電纜。專利KR2006/0068632A進行了對直徑小于1mm的細徑化同軸電纜的研究，采用微型金屬絲構成內部導體和外部導體控制絞合節距，實現同軸電纜的微型化。應用在智能手機、筆記本電腦、平板電腦等數碼產品中的細徑化同軸電纜是現在及未來發展的一大趨勢，其中日立電線、住友電氣在細微、極細射頻同軸電纜產品領域具有較強的競爭。

5 結束語

本文結合同軸電纜專利申請趨勢梳理了同軸電纜材料、同軸電纜結構發展兩個主要技術分支的發展情況，并對同軸電纜領域的重要專利進行分析，且隨著科技的進步，相信我國在同軸電纜方面將取得更大的進步。

參考文獻：

[1]李慶和，孫小文.近年國內射頻同軸電纜技術發展情況簡析[J].電子科學技術，2015（4）.

[2]柳匯文.淺談同軸電纜行業發展趨勢[J].理論科學，2009.

[3]曹淑敏.第三代移動通信的概念及發展演進[J].人民郵電，2003.