[其他]高速传输电缆

说明书

技术领域

本发明整体涉及用于传输电信号的屏蔽电缆。具体而言，本发明涉及高速电缆，所述电缆可以包括与电缆的载流内部导体相邻的结构化介电层。

背景技术

用于高速传输电信号的电缆是众所周知的。一种通用类型的电缆是同轴电缆。高速传输电缆通常包括由绝缘介电层围绕的导电的中心导体或导线。示例性高速传输电缆是同轴电缆。在同轴电缆中，导电导体和绝缘介电层可以进一步包括外部导体和保护性外部护套。

绝缘介电层可以由使中心导体与电缆内的其他导体电分离的任何材料或材料组合构成。介电层的材料特性可以对电信号沿着高速传输电缆的长度的传输产生显著影响。通常希望电场与介电层之间的最小交互作用很小，以维持信号完整性并且减少电信号的电容。电容会减慢电信号的传播速率并且降低信号强度。此外，电容是电缆阻抗的一个重要原因并且因此，介电层可以影响电缆阻抗的量值和均匀度，而通常希望电缆阻抗的量值和均匀度沿着给定绝缘导线的长度为恒定不变的。受介电层的材料特性影响的重要电特性包括信号衰减、信号传播速率、每一给定电缆长度的电容、阻抗以及沿着电缆长度的这些电特性的均匀度。反过来，电缆可能需要具有指定的电特性，例如，已知的阻抗值。指定这些电特性将会影响介电层的结构和尺寸。介电结构以及材料的介电常数将会直接影响介电层的所需厚度，从而影响电缆直径、电缆柔性以及相关特性。

例如，相对于电信号沿着由空气围绕的导体的速度，电信号沿着同轴电缆的传播速度（VOP）为：

VOP=1eeff]]>

其中，ε_eff为围绕中心导体的介电层的有效介电常数。空气的介电常数实际上等于一，而固体介电材料的介电常数大于一。为了将电信号的传播速度最大化，介电层的有效介电常数应该被最小化。将空气添加到介电层中则是减小介电层的有效介电常数的一种方法。

尽管传输电缆的电特性通常随着将空气添加到介电结构中而提高，但是空气（在环境压力下）无法单独提供足够的支撑来抵消在电缆的制造、安装和使用期间可能施加到电缆上的外力。在任何点处无法支撑外部负载都可能引起电缆的中心导体与围绕结构之间的间距发生局部扭曲，从而改变中心导体周围的电场和磁场分布，产生可能引起信号反射以及信号完整性降低的局部阻抗变化。如果这些扭曲非常严重（如电缆中的扭结）或非常多，那么所述电缆可能不再适合用作高速传输线。由于空气无法单独成为足够的支撑，因此介电层还将包括形成并维持电缆的内部导体与围绕结构之间的间距的较大刚度材料。

在本领域中经常使用以下三种类型的包括围绕着中心导体的大量空气的介电层结构：A）发泡并膨胀的聚合物，B）薄的螺旋缠绕的单丝，以及C）轴向挤出的通道。

发泡或膨胀的结构可以具有高达约70%的空气含量，从而使有效介电常数达到1.3至1.5。然而，所得介电层的刚度可能非常低，并且可能无法在施加有负载的情况下为中心导体提供足够的支撑，并且可能允许中心导体在紧密弯曲时扭结。在加载时，这些结构易于弯折和压坏。

螺旋缠绕结构通常利用单丝或其绕在中心导体周围的偏差。绝缘管包围着整个经包覆的导体结构而被挤压出。这些螺旋缠绕结构也可以具有较低的有效介电常数（～1.3），但是通常在一个点处提供支撑以抵制外力，所述点围绕着在任何给定截面处的中心导体的圆周。此种单个接触点也可能不足以支撑在中心导体的圆周周围的任何点处施加的外部负载，所述中心导体没有直接与包覆的细丝相邻，这样会引起弯角处的中心导体的局部变形或扭结，并且产生伴随的信号完整性问题。

包括大量空气的第三种类型的介电层结构为以改进的挤出机模芯（extrusion tip）沿着导体轴形成的纵向挤出结构。这些挤压结构通常可以产生1.45或更大的有效介电常数，但是熔融聚合物的轴向挤压工艺不适用于提供较小的、紧密间隔的特征，因为以这种方式挤压液体材料所用的表面张力和力度能使这些特征成圆形。此外，此工艺无法容易地形成沿着轴向方向变化的特征（即，每个截面轮廓都相同）。另外，此工艺限于可以以所需厚度围绕导体进行挤压的材料。