專利名稱:用于制造導引電磁波的結構的方法和設備的制作方法
技術領域:
本發明一般地涉及導引電磁波的結構,并且特別地涉及包括用于傳輸射頻波的傳導層的電信電纜及其制造方法。
背景技術:
在現有技術中已知同軸電纜和其他射頻電纜用于傳輸高頻信號。常規同軸電纜由內導體、電介質材料和外導體形成。這些導體可以是空心的或實心的。這兩個導體都由金屬或另外的導電材料制成并且同心地布置,在二者之間布置電介質材料。如果必要,則可以在外導體上設置一個或多個電絕緣材料的附加保護涂層。
如在現有技術中已知的那樣,在射頻特別是1MHz以上的頻率上,流經電纜導體的電流往往僅在所述導體的表面的緊下方流動。這通常被稱作“集膚效應”。更特別地,電流流經外導體的內表面和內導體的外表面并且在外導體的內表面和內導體的外表面的緊下方。
可以通過已知方法制造每個導體。例如,美國專利申請6,717,493公開了以同樣方式形成有鍍層導體的射頻同軸電纜。空心導體由具有如下兩個材料帶的薄板形成由相對較高傳導率的材料形成的基層以及由相對較低傳導率的材料形成的體層(bulk layer)。較高傳導率的材料可以是銅,而較低傳導率的材料可以是鋁。為了形成內導體或外導體,將該板折疊或彎曲,并且通過常規技術將邊緣焊接在一起。美國專利申請2001/0008187公開了一種同軸電纜,其中外導體包括導電漆層和優選地涂覆到所述漆層的金屬層。設置有電絕緣層的中心導體經過導電漆的溶液,并且優選地隨后借助于液態的化學淀積(electroless deposition)或者使電纜經過錫/鉛的焊料槽,來涂覆一個薄金屬層。
所述電纜及其制造方法存在缺陷,例如,所述電纜的制造復雜且緩慢,并且由于大量使用傳導材料造成電纜昂貴。
發明內容
本發明的目的在于提供一種用于制造導引電磁波的結構的方法和設備,其解決了上述問題。
該目的通過以下來實現根據本發明的一種用于制造導引電磁波的結構的方法,根據本發明的一種用于制造導引電磁波的結構的設備,以及根據本發明的一種用于導引電磁波的結構,該結構至少包括用于傳輸射頻波的傳導層。
根據本發明的制造方法基于對用于形成薄、致密且粘著的傳導層的冷氣噴涂的使用,該傳導層用于傳輸射頻波。可以應用所述傳導層來形成例如同軸電纜的內導體傳導層或外導體。通過在電纜電介質材料上方設置傳導材料的冷氣噴涂層來實現該外導體。
從歐洲專利申請0 484 533已知用于冷氣噴涂的方法和設備,其中在冷氣噴涂槍中以“冷”氣噴射將噴涂粒子加速到高速。通過粒子以高動能碰撞在工件上形成涂層。在碰撞時,在“冷”氣噴射中不會熔化的粒子形成致密且牢固粘著的層,塑性變形和所產生的局部熱釋放提供噴涂層對工件的附著和粘著。
根據本發明,已發現,與現有技術的同軸電纜制造相比,使用冷氣噴涂來制造導引電磁波的結構具有多種優勢。利用冷氣噴涂生產的傳導層不需要使用真空,表現出與金屬或聚合物的良好粘著,并且允許薄且致密的結構,提供的傳導率至少為由銅或銀制成的傳統固態金屬導體的傳導率的60%。由于使用較低傳導率的材料例如銅或銀,因而降低了這種具有冷噴涂層的電纜和導引電磁波的結構的制造成本。根據本發明生產的電纜和用于導引電磁波的其他結構,利用了觀察到的事實對于傳輸射頻波,僅需要很少的傳導材料。
本發明還涉及一種用于制造導引電磁波的結構的設備。根據本發明的該設備優選地包括負責導引和移動電纜的至少兩個輪以及負責向所述移動電纜涂覆涂層粉末的一個或多個噴涂噴嘴。在第一優選實施例中,三個或更多個固定噴涂噴嘴向電纜涂覆涂層粉末,以及在第二優選實施例中,僅使用一個噴涂噴嘴,其圍繞電纜旋轉。
本發明的創造性方法和設備能夠以簡單、可靠且有效的方式實現同軸電纜的制造。當制造方法僅包括在電纜絕緣體上提供外導體時,則高于每分鐘兩米的速率是可能的。
另外,本發明還涉及一種用于導引電磁波的結構,諸如其中內導體和/或外導體包括冷噴涂傳導層的同軸電纜。所述涂覆的金屬層的傳導率大于固態金屬的傳導率的60%。
本發明的其他有利配置從從屬權利要求、以下描述及附圖中呈現。
現在借助于圖1至圖4,解釋本發明的實施例示例。
圖1說明根據本發明的用于制造導引電磁波的結構的設備的第一優選實施例。
圖2示出在圖1中使用的固定噴涂噴嘴的詳細視圖。
圖3說明根據本發明的用于制造導引電磁波的結構的設備的第二優選實施例。
圖4示出根據本發明的用于導引電磁波的結構的橫截面視圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的用于制造導引電磁波的結構的設備的第一實施例。應用于生產用于傳輸射頻電波的電纜C的該設備包括以特定速度旋轉的兩個輪W1和W2,以便于以特定線速度LS移動電纜。該設備還包括三個噴嘴N1至N3,其利用冷氣噴涂技術向移動的電纜涂覆涂層粉末。
從一個輪向另一個輪導引該電纜C并且經過包括三個噴涂噴嘴的固定結構。工藝參數的選擇,特別是氣體速度范圍,可以在450m/s至1600m/s的范圍上,并且產生粉末P的速度。噴涂中的粒子大小可以選擇在2μm到35μm的范圍。通過設定線速度LS和噴涂氣體速度,調整層厚度。
盡管第一實施例僅示出了三個固定噴嘴的噴涂結構,但噴嘴的數目可以根據所使用的噴嘴的噴涂模式而從兩個變化到更大數目。
圖1僅示出了其中僅向電纜C涂覆一個冷氣噴涂層的制造方法。在其中應向電纜涂覆多個冷氣噴涂層的情況下,可以串行地應用多個輪子或多個噴嘴結構。如已提及的,將理解到,可以將冷氣噴涂層涂覆到電纜的不同元件,即,可以根據本發明為電纜的內導體涂覆第一層,然后例如通過模壓(extrusion)或任何其他方式,用電介質材料覆蓋這樣的內導體,并且在接下來的步驟中,還根據本發明向電介質外表面涂覆另一個傳導層;最后通過例如由合成樹脂制成的外保護套覆蓋這樣的電纜結構。
圖2示出了將冷氣層涂覆到空心電纜C的三個固定噴涂噴嘴配置N1至N3的詳細視圖。該電纜C可以是其上方涂覆高傳導率的冷噴涂層的空心金屬導體,或者可以為具有電介質涂層的導體,該電介質涂層由例如其上方涂覆冷噴涂層的聚乙烯、聚丙烯或聚醚醚酮(polyetheretherketon)制成。
圖3示出了根據本發明的用于制造導引電磁波的結構的設備的第二實施例。應用于生產用于傳輸射頻電波的電纜C的該設備包括以特定速度旋轉的兩個輪W1和W2,以便于以特定線速度LS移動電纜。該設備還包括一個噴嘴N1,其使用冷氣噴涂技術向移動的電纜涂覆涂層粉末。噴嘴N1以特定的方向R圍繞電纜C旋轉,以便于覆蓋電纜的整個表面。通過設定線速度LS、旋轉的速度R和噴涂氣體速度,來調整高傳導率的冷氣噴涂層的厚度。
盡管圖3僅示出圍繞電纜C旋轉的一個噴嘴,但應理解到,可以存在旋轉噴嘴配置的變體,其中兩個或多個噴嘴圍繞電纜以一定角度的移動。
圖4示出了根據本發明的用于導引電磁波1的結構的橫截面視圖,該結構特別地為包括內導體IC、具有波狀外表面的電介質D和金屬傳導層CL的同軸電纜,其中該金屬傳導層CL借助于冷氣噴涂方法涂覆到所述電介質外表面。作為選擇,還可以通過用于根據本發明涂覆傳導冷氣噴涂層的冷氣噴涂技術和裝置,來覆蓋其他同軸電纜電介質表面結構和形狀。
盡管以上已經結合諸如電信電纜的用于導引電磁波的具體結構描述了本發明的原理,但應理解到,本發明的范圍并不限于這種電纜,并且還可以包括對用于導引無線電波的天線或其他結構的生產。
權利要求
1.一種用于制造導引電磁波(1)的結構的方法,該結構諸如電信電纜,該結構至少包括用于傳輸射頻波的傳導層(CL),所述方法的特征在于,使用冷氣噴涂來形成用于傳輸所述射頻波的所述傳導層。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在空心或實心金屬導體上方涂覆所述傳導層(CL),該金屬導體諸如同軸電纜的內導體(IC)。
3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在具有一層電介質材料(D)的結構上方涂覆所述傳導層(CL),該電介質材料諸如聚乙烯、聚丙烯或聚醚醚酮。
4.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述傳導層(CL)提供的傳導率至少為純固態材料的傳導率的60%。
5.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,通過具有至少兩個噴嘴(N1至N3)的固定噴涂噴嘴配置,圍繞以特定線速度(LS)移動的導體或電纜(C)涂覆所述傳導冷氣噴涂層。
6.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,通過一個或多個噴涂噴嘴(N1至N3)圍繞以特定線速度(LS)移動的導體或電纜(C)旋轉特定角度,來涂覆所述傳導冷氣噴涂層。
7.根據權利要求5或6所述的方法,其特征在于,通過設定所述噴涂噴嘴(N1至N3)的所述線速度(LS)和所述噴涂氣體速度,調整所述傳導冷氣噴涂層厚度。
8.根據權利要求6所述的方法,其特征在于,通過設定所述噴涂噴嘴(N1至N3)的旋轉速度,調整所述傳導冷氣噴涂層厚度。
9.一種用于制造導引電磁波(1)的結構的設備,該結構諸如電信電纜,該結構至少包括用于傳輸射頻波的傳導層(CL),所述設備的特征在于包括至少兩個輪(W1和W2),以特定速度旋轉,以便于以特定線速度(LS)移動導體或電纜(C),以及至少一個噴涂噴嘴(N1),用于利用冷氣噴涂技術向所述移動的導體或電纜(C)涂覆涂層粉末。
10.根據權利要求9所述的設備,其特征在于包括位于所述移動的導體或電纜周圍的一個或多個噴涂噴嘴(N1至N3),所述噴涂噴嘴圍繞所述導體或電纜(C)旋轉特定角度。
11.根據權利要求9所述的設備,其特征在于包括位于所述移動的導體或電纜周圍的至少兩個噴涂噴嘴(N1至N3),所述噴嘴處于固定的位置并且以特定角度彼此分開。
12.一種用于導引電磁波(1)的結構,至少包括用于傳輸射頻波的傳導層(CL),所述結構諸如同軸或三軸電纜,其特征在于,所述用于傳輸射頻波的傳導層(CL)為冷氣噴涂層。
全文摘要
本發明涉及一種用于制造導引電磁波的結構的方法,該結構諸如電信電纜,至少包括用于傳輸射頻波的傳導層,所述傳導層借助于冷氣噴涂技術來形成。本發明還涉及一種用于制造導引電磁波的結構的設備以及一種根據這種方法制造的電纜。
文檔編號H01B11/18GK1929194SQ20061012199
公開日2007年3月14日 申請日期2006年8月30日 優先權日2005年9月6日
發明者奧拉夫·明特克維茨, 馬丁·格賴納, 埃哈德·馬蘭特 申請人:阿爾卡特公司