3G移動(dòng)通信對(duì)射頻電纜的需求詳解

移動(dòng)通信對(duì)射頻電纜的需求

目前，移動(dòng)通信已成為發(fā)展最迅速的領(lǐng)域之一。中國已超過美國成為擁有手機(jī)最多的國家。到2006年6月，我國移動(dòng)用戶超過4.26億戶，移動(dòng)電話用戶已經(jīng)超過固定電話用戶。我國移動(dòng)電話的人均占有率大約為 33%。預(yù)計(jì)在未來4～6年的時(shí)間內(nèi)，我國移動(dòng)電話用戶將超過6億戶，人均占有率將達(dá)到50%。這說明我國在該領(lǐng)域具有很大的市場空間。隨著我國即將發(fā)放第三代移動(dòng)通信（3G）牌照，超過數(shù)千億元人民幣的資金將在未來幾年內(nèi)注入第三代移動(dòng)通信建設(shè)。綜上所述，我國移動(dòng)通信事業(yè)將進(jìn)入一個(gè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展時(shí)期。移動(dòng)通信系統(tǒng)中的宏蜂窩基站、微蜂窩基站、直放站、室內(nèi)覆蓋系統(tǒng)等將得到迅速發(fā)展。而連接通信發(fā)射設(shè)備與發(fā)射天線的饋線、跳線、附件以及其它為移動(dòng)通信系統(tǒng)配套的各種射頻電纜的需求量也相應(yīng)地急劇增加。資料顯示，現(xiàn)在我國每年要新增各類基站幾萬個(gè)，年需求射頻同軸電纜已達(dá)六萬公里以上。今后幾年每年射頻同軸電纜的需求量將超過十萬公里。可見，移動(dòng)通信的高速發(fā)展將帶來各類基站的增加，最終帶來射頻同軸電纜需求的增加，這為移動(dòng)通信用射頻同軸電纜提供了更為廣闊的市場前景。

物理發(fā)泡聚乙烯絕緣皺紋銅管

外導(dǎo)體射頻同軸電纜

物理發(fā)泡聚乙烯絕緣的同軸電纜較之早期的化學(xué)發(fā)泡絕緣電纜和縱孔絕緣電纜有很多優(yōu)點(diǎn)。物理發(fā)泡聚乙烯絕緣層的氣孔生成采用注入非極性氮?dú)獾姆椒ǎ瑲馀菔冀K保持微小、均勻、互相封閉，電纜的電容均勻一致，無腐蝕、極少殘留物，并且防水、防潮，因此大大提高了電纜的電氣性能。它的發(fā)泡度高，相對(duì)介電常數(shù)很低，所做成的射頻同軸電纜的尺寸可以保持較小的水平，有利于降低成本和便于施工。射頻同軸電纜采用皺紋銅管外導(dǎo)體，具有低電壓駐波比、高功率容量和屏蔽性能、密封性及彎曲性能良好等特點(diǎn)。物理發(fā)泡聚乙烯絕緣皺紋銅管外導(dǎo)體射頻同軸電纜（簡稱射頻同軸電纜）的工作頻率范圍一般在100MHz～3000MHz之間。它主要用在移動(dòng)通信、蜂窩電話、微波傳輸、廣播通信等無線系統(tǒng)的有線傳輸部分，作為基站的發(fā)射和接收機(jī)與天線的連接或者無線通信設(shè)備之間的連接。

射頻同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體、物理發(fā)泡聚乙烯組合絕緣層、皺紋銅管外導(dǎo)體和護(hù)套組成。組合絕緣層可采用皮—泡—皮的最佳形式。內(nèi)皮用線性低密度聚乙烯和少量粘接劑混合而成，實(shí)心，介電常數(shù)約2.3～2.4左右，其作用是增加絕緣層與內(nèi)導(dǎo)體的粘附力，提高絕緣層的氣密性、防潮性。內(nèi)皮層要盡量薄，以減少它對(duì)發(fā)泡層介電常數(shù)的不良影響。中間的物理發(fā)泡層用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和少量成核劑混合而成，注入高壓氮?dú)?。其發(fā)泡度一般在75%～80%之間，介電常數(shù)只有1.2～1.3。外皮層為實(shí)心絕緣層，用高密度聚乙烯，厚度小于0.1mm，作用是增加絕緣層的強(qiáng)度，還可以提高防潮性能。在物理發(fā)泡絕緣工序，首先聚合物通過加溫熔融和混合，獲得均勻的聚合物熔體，注入高壓氮?dú)?，聚合物與氮?dú)饣旌铣珊?，泡孔形成。接下來混合物通過十字機(jī)頭擠出，壓力釋放，導(dǎo)致泡孔生長，再通過水槽冷卻，達(dá)到泡孔穩(wěn)定化及絕緣結(jié)構(gòu)的凝結(jié)。其泡孔結(jié)構(gòu)的一致性，絕緣纜芯的直徑、電容、偏心度的穩(wěn)定性以及內(nèi)導(dǎo)體質(zhì)量等因數(shù)直接關(guān)系到電纜產(chǎn)品的質(zhì)量。

射頻同軸電纜的外導(dǎo)體由銅帶切邊、成型，形成管狀，再經(jīng)氬弧焊焊管、定徑，形成所要求直徑的銅管。

物理發(fā)泡絕緣纜芯穿入外導(dǎo)體銅管內(nèi)，銅管外導(dǎo)體通過軋紋機(jī)軋紋。軋紋轉(zhuǎn)速與生產(chǎn)線速度應(yīng)配合協(xié)調(diào)，以便使外導(dǎo)體達(dá)到設(shè)計(jì)要求的波峰、波谷和節(jié)距。外導(dǎo)體工序焊接和軋紋質(zhì)量的穩(wěn)定性關(guān)系到電纜產(chǎn)品的電氣性能及彎曲性能。

3G對(duì)射頻電纜產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求

根據(jù)目前移動(dòng)通信的情況，將來3G的發(fā)展主要涉及以下通信系統(tǒng)：CDMA800MHz、GSM900/1800MHz、PHS1900MHz，WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000核心頻段等制式。

其中，2000MHz左右的頻段為第三代移動(dòng)通信使用的頻段。中華人民共和國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1092-2004《無線通信用50Ω泡沫聚乙烯絕緣皺紋銅管外導(dǎo)體射頻同軸電纜》考慮到射頻電纜為適應(yīng)3G 的發(fā)展，特別提出對(duì)3G相應(yīng)工作頻段的要求。3G的工作頻段很高，對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求也更高，對(duì)使用的射頻電纜的性能要求，如高頻下的衰減，電壓駐波比、三階交調(diào)、機(jī)械物理性能等都會(huì)有相應(yīng)的提高。這就要求我們提供性能更好、結(jié)構(gòu)更優(yōu)的射頻電纜，并且要使用優(yōu)質(zhì)的連接器及可靠的連接方法，以適應(yīng)3G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求。這也是今后射頻同軸電纜產(chǎn)品發(fā)展的一個(gè)亮點(diǎn)。

射頻同軸電纜的使用頻率范圍受限于它的衰減和駐波值的大小。電纜的衰減隨頻率增加而迅速增加，駐波影響（即不均勻性影響）也隨頻率增加而明顯增大，致使電纜上損耗的能量過多而失去其傳輸能量的作用。在高頻率下，電纜的衰減值還隨電纜所承受的彎曲、機(jī)械應(yīng)力和老化等情況而變化，呈現(xiàn)不穩(wěn)定性。另外，當(dāng)電纜傳輸?shù)碾姶挪úㄩL和電纜的橫向結(jié)構(gòu)尺寸可相比擬時(shí)，會(huì)出現(xiàn)高次諧波，使衰減急劇上升，并影響沿電纜傳輸?shù)幕?，從而使電纜的使用頻率范圍受到限制。

電纜的使用頻率范圍取決于通信系統(tǒng)對(duì)衰減和駐波值的要求。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝加工的改善，可以生產(chǎn)出有較低衰減和駐波的射頻同軸電纜，使電纜的使用頻率范圍得以展寬和提高。為降低衰減，可選用優(yōu)質(zhì)銅材的內(nèi)、外導(dǎo)體，例如無氧銅材料來降低導(dǎo)體衰減。在降低介質(zhì)衰減方面，應(yīng)選用介電常數(shù)和介質(zhì)損耗正切較小的絕緣發(fā)泡材料；適當(dāng)提高高密度聚乙烯材料的比例；提高發(fā)泡度，利用二氧化碳作為發(fā)泡氣體，可以使絕緣纜芯的發(fā)泡度達(dá)到80%以上。要生產(chǎn)出駐波值更小的射頻同軸電纜，則必須使用一致性好、高品質(zhì)的內(nèi)外導(dǎo)體材料；對(duì)發(fā)泡絕緣纜芯直徑、電容的穩(wěn)定性提出了更高要求；對(duì)于焊接軋紋來說，則要求外導(dǎo)體波峰、波谷、節(jié)距更加穩(wěn)定、精確。直徑、電容和偏心度符合設(shè)計(jì)要求并且穩(wěn)定、均勻的高質(zhì)量的絕緣纜芯是低駐波射頻同軸電纜的必要條件。在先進(jìn)的焊接軋紋生產(chǎn)線上配置高精度在線幾何尺寸圖像儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測外導(dǎo)體的節(jié)距、波峰、波谷尺寸，可以確保電壓駐波比性能優(yōu)良。

另外，在高頻條件下，射頻同軸電纜與連接頭的配合問題顯得尤為重要，一方面，在高頻下連接頭的微小變化都可能使被測電纜的電壓駐波比值產(chǎn)生顯著的改變。此時(shí)連接頭部分的電壓駐波比可能對(duì)電纜電壓駐波比測試的影響起著支配作用。另一方面，連接器、射頻電纜質(zhì)量以及它們的配合不良，也就是連接器、射頻電纜的非線性和它們之間接觸的非線性還會(huì)產(chǎn)生三階交調(diào)，對(duì)通信系統(tǒng)造成不良影響。這是射頻同軸電纜在第三代移動(dòng)通信中更加要注意的問題。

我們?cè)谙冗M(jìn)的物理發(fā)泡絕緣和焊接軋紋設(shè)備上，使用優(yōu)質(zhì)原材料，配以優(yōu)化的工藝生產(chǎn)出的射頻同軸電纜，在5～3000MHz的頻率范圍內(nèi)，其電壓駐波比的最大值基本都在1.10以內(nèi)。另外，衰減值已經(jīng)做到同類產(chǎn)品中很小的水平。其技術(shù)指標(biāo)完全能滿足第三代移動(dòng)通信的要求。