同轴电缆技术专利综述

同轴电缆技术专利综述
文章从国际申请量、同轴电缆材料、同轴电缆结构三个方面对同轴电缆技术进行了分析，并总结该领域的发展状况，为相关领域的专利审查工作提供技术支持，并为相关技术提供参考依据。

标签：同轴电缆；发泡；泄漏；细径化
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 同轴电缆技术概述
同轴电缆的发展主要分为四代：第一代是19世纪中期开始利用聚乙烯材料作为实芯绝缘介质；第二代是利用化学发泡PE材料作为绝缘介质；第三代是藕芯纵孔PE材料作为绝缘介质；第四代是利用物理发泡PE材料作为绝缘介质。

同轴电缆按照结构可分为：泄漏同轴电缆、多芯同轴电缆、细径化同轴电缆、复合同轴电缆[1]。

同轴电缆行业发展至今经历了一系列的变迁。

由于全球电子产业在2000年进入高峰期，作为电子产业一部分，同轴电缆市场规模也达到历史的高峰期。

在随后的三年内，随着全球经济增长率进入低谷，同轴电缆产业也随着下游需求的萎缩而进入低迷期，直到2003年下半年才出现复苏迹象。

从2004 年开始，全球同轴电缆行业进入新一轮的增长期[2][3]。

随着移动通信信号覆盖面的不断扩大，基站数扩增，以及交通、能源、医疗等领域对移动信号要求的不断提高，全球射频同轴电缆行业的市场发展前景依然看好。

2 国际申请量分析
图1显示了同轴电缆领域全球专利申请量的趋势图，从图中可以看出，国外的同轴电缆专利申请大致经历了三个阶段：1967～1974年为技术萌芽阶段，国外同轴电缆专利已经出现，但发展缓慢，期间年申请量仅只有几件；1974～2000年为技术成熟阶段，随着信息化社会发展加快，大量的信息以爆炸的形式迅速产生，促进了通信信息业的发展，同时也促进了同轴电缆的大规模发展；2000年～2016年为快速增长期，专利申请量在2010-2013年期间处于巅峰时期，随着移动通信、计算机网络、电视、雷达、导航、手机、航空、医疗、高铁等领域的飞速发展，同轴电缆的结构、制造、应用技术日益成熟。

我国早于1961年就制成四管中同轴电缆，1966年制成300路小同轴电缆，1983年完成了10800路干线用中同轴电缆和3600路小同轴电缆。

但是我国有关同轴电缆的专利申请最早在1990年才出现，可见二十世纪七八十年代国内的专利保护意识尚未建立。

九十年代初，大批国外同轴电缆的相关公司进入国内市场，促使我国展开对同轴电缆的大力研发与专利保护。

2006年后，我国在该领域的申请量显著增长，2010年我们在同轴电缆领域的专利申请量已经超过了国外申请量的总和，一方面是由于我们第三代移动通信事业进入了突飞猛进的发展期，移动通信系统中的基站、直放站、室内覆盖系统井喷式增加，而连接通信发射设备与发射天線的馈线、跳线、附件以及为其他移动通信系统配套的各种同轴电缆的需求量也相应地急剧增加；另一方面是由于我国的制造业快速发展，电缆制造厂家达到上千余家，国内的电缆研发和市场活动都日益成熟化。

3 同轴电缆的材料及性能
同轴电缆的专利最早是在1967年被提出，最初的同轴电缆在内导体和外导体之间填充实芯聚乙烯绝缘材料作为机械支撑和绝缘保障，但实心聚乙烯的介电常数较高，由于它对高频衰减大，现在通常主要把它用于传输视频信号。

随后出现了将聚乙烯采用化学方法发泡作为填充介质的技术，其发泡度可达30%，高频传输特性有所提高。

常用的普通发泡剂包括卤代烃、气体挥发物、氮气和二氧化碳。

二十世纪八十年代，出现了藕芯纵孔聚乙烯绝缘材料，解决了化学发泡绝缘体形状不稳定、与导体密合力差等缺点，其衰减性能也有明显下降。

随之产生了多芯同轴电缆。

但藕芯纵孔绝缘体其纵向防潮、防水性能差，反射损耗比较大，不宜用于户外，也不宜在潮湿的环境中所用，目前在有线电视等领域的使用十分广泛。

九十年代初，研发出了物理发泡聚乙烯绝缘体，通过高密度聚乙烯和低密度聚乙烯按照一定比例掺混，注入非极性氮气，使气泡始终保持微小、均匀、互相封闭，其发泡度可达80%，相对介电常数很低。

这类物理发泡同轴电缆传输损耗小，不易受潮，不易老化，使用寿命长，成为了当今同轴电缆的主流产品。

各国针对物理发泡同轴电缆展开了大量的研发。

随着第三代移动通信的发展，工作频段升高，对同轴电缆的性能要求，如高频下的衰减、电压驻波比、机械物理性能都有了相应的提高。

同轴电缆的屏蔽材料实质上主要是对外导体进行改进，从最初的管状外导体，依次发展为单层编织、双层金属。

管状外导体虽然屏蔽性能非常好，但不易弯曲，使用不方便。

单层编织的屏蔽效率最差，双层编织比一层编织的转移阻抗减少3倍，可见双层编织的屏蔽效果比单层有了很大的改善。

各大同轴电缆制造商都在不断改进电缆的外导体结构以保持其性能。

4 同轴电缆的主要结构及性能
地铁、随带、地下商场、矿井等封闭式空间内存在通信盲区，无线电信号难以传播或传播距离有限。

普通同轴电缆由于外导体的屏蔽作用，电缆周围空间没有信号场强，电磁能量只能沿电缆朝特定方向传输。

为了满足特定要求的电磁场环境，达到增强信号覆盖的作用，在外导体表面按照一定的规律周期性或非周期性配置一系列的开口槽，信号在沿电缆传输的同时，能把电磁能的一部分从开口
槽辐射到电缆外部空间，即泄漏同轴电缆。

安德鲁公司的专利US09/465360公开了一种有螺旋排列缝隙的辐射同轴电缆，其外导体具有多个排列在其上的开孔，一个或几个相邻开孔组成一个单元，该电缆具有多个单元，相邻开孔在轴方向以中心到中心轴向距离S隔开，这些单元在圆周方向上螺旋排列，相邻单元相互以角度α排列。

当利用电磁能对该电缆馈电时，相邻缝隙的尺寸和间隔被确定成能产生沿该电缆长度的邻近场中的基本平坦的频率响应的信号，该缝隙以中心到中心缝隙轴方向的间距S间隔。

每个缝隙具有长边和包括每个缝隙长边相应一边的整体部分的相应突出片，用于在外导体内侧空间与缝隙之间耦合能量以便向外导体外部辐射能量。

该专利中的泄漏同轴电缆不仅解决了无线通信系统中电磁能衰减的问题，而且螺旋排列缝隙提供了相邻缝隙之间的增大面积，使在电缆上缠绕外导体时保持缝隙边缘位置和避免缝隙压缩的能力增强，减少了电缆的制造成本。

同轴电缆在作为移动电话和笔记本电脑中的配线使用时，由于终端装置的小型化、薄形化，要求同轴电缆在规定的阻抗下尽可能细径化，这要求绝缘体的介电常数尽可能小。

住友电气工业株式会社JP2011/228298A的专利提供了一种确保在外部压力或弯折时仍能保持稳定性的细径化同轴电缆。

专利KR2006/0068632A进行了对直径小于1mm的细径化同轴电缆的研究，采用微型金属丝构成内部导体和外部导体控制绞合节距，实现同轴电缆的微型化。

应用在智能手机、笔记本电脑、平板电脑等数码产品中的细径化同轴电缆是现在及未来发展的一大趋势，其中日立电线、住友电气在细微、极细射频同轴电缆产品领域具有较强的竞争。

5 结束语
本文结合同轴电缆专利申请趋势梳理了同轴电缆材料、同轴电缆结构发展两个主要技术分支的发展情况，并对同轴电缆领域的重要专利进行分析，且随着科技的进步，相信我国在同轴电缆方面将取得更大的进步。

参考文献：
[1]李庆和，孙小文.近年国内射频同轴电缆技术发展情况简析[J].电子科学技术，2015（4）.
[2]柳汇文.浅谈同轴电缆行业发展趋势[J].理论科学，2009.
[3]曹淑敏.第三代移动通信的概念及发展演进[J].人民邮电，2003.。