3G移動通信對射頻電纜的需求詳解

移動通信對射頻電纜的需求

目前，移動通信已成為發(fā)展最迅速的領域之一。中國已超過美國成為擁有手機最多的國家。到2006年6月，我國移動用戶超過4.26億戶，移動電話用戶已經(jīng)超過固定電話用戶。我國移動電話的人均占有率大約為 33%。預計在未來4～6年的時間內(nèi)，我國移動電話用戶將超過6億戶，人均占有率將達到50%。這說明我國在該領域具有很大的市場空間。隨著我國即將發(fā)放第三代移動通信（3G）牌照，超過數(shù)千億元人民幣的資金將在未來幾年內(nèi)注入第三代移動通信建設。綜上所述，我國移動通信事業(yè)將進入一個突飛猛進的發(fā)展時期。移動通信系統(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)射設備與發(fā)射天線的饋線、跳線、附件以及其它為移動通信系統(tǒng)配套的各種射頻電纜的需求量也相應地急劇增加。資料顯示，現(xiàn)在我國每年要新增各類基站幾萬個，年需求射頻同軸電纜已達六萬公里以上。今后幾年每年射頻同軸電纜的需求量將超過十萬公里?？梢姡苿油ㄐ诺母咚侔l(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發(fā)泡絕緣電纜和縱孔絕緣電纜有很多優(yōu)點。物理發(fā)泡聚乙烯絕緣層的氣孔生成采用注入非極性氮氣的方法，氣泡始終保持微小、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。物理發(fā)泡聚乙烯絕緣皺紋銅管外導體射頻同軸電纜（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)射和接收機與天線的連接或者無線通信設備之間的連接。

射頻同軸電纜由內(nèi)導體、物理發(fā)泡聚乙烯組合絕緣層、皺紋銅管外導體和護套組成。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，注入高壓氮氣。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，注入高壓氮氣，聚合物與氮氣混合成核，泡孔形成。接下來混合物通過十字機頭擠出，壓力釋放，導致泡孔生長，再通過水槽冷卻，達到泡孔穩(wěn)定化及絕緣結構的凝結。其泡孔結構的一致性，絕緣纜芯的直徑、電容、偏心度的穩(wěn)定性以及內(nèi)導體質(zhì)量等因數(shù)直接關系到電纜產(chǎn)品的質(zhì)量。

射頻同軸電纜的外導體由銅帶切邊、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體銅管內(nèi)，銅管外導體通過軋紋機軋紋。軋紋轉速與生產(chǎn)線速度應配合協(xié)調(diào)，以便使外導體達到設計要求的波峰、波谷和節(jié)距。外導體工序焊接和軋紋質(zhì)量的穩(wěn)定性關系到電纜產(chǎn)品的電氣性能及彎曲性能。

3G對射頻電纜產(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通信使用的頻段。中華人民共和國通信行業(yè)標準YD/T1092-2004《無線通信用50Ω泡沫聚乙烯絕緣皺紋銅管外導體射頻同軸電纜》考慮到射頻電纜為適應3G 的發(fā)展，特別提出對3G相應工作頻段的要求。3G的工作頻段很高，對通信網(wǎng)絡的質(zhì)量要求也更高，對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)、機械物理性能等都會有相應的提高。這就要求我們提供性能更好、結構更優(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3G網(wǎng)絡建設的要求。這也是今后射頻同軸電纜產(chǎn)品發(fā)展的一個亮點。

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、機械應力和老化等情況而變化，呈現(xiàn)不穩(wěn)定性。另外，當電纜傳輸?shù)碾姶挪úㄩL和電纜的橫向結構尺寸可相比擬時，會出現(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)對衰減和駐波值的要求。通過結構設計和工藝加工的改善，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)、外導體，例如無氧銅材料來降低導體衰減。在降低介質(zhì)衰減方面，應選用介電常數(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)外導體材料；對發(fā)泡絕緣纜芯直徑、電容的穩(wěn)定性提出了更高要求；對于焊接軋紋來說，則要求外導體波峰、波谷、節(jié)距更加穩(wěn)定、精確。直徑、電容和偏心度符合設計要求并且穩(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，實時監(jiān)測外導體的節(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。此時連接頭部分的電壓駐波比可能對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產(chǎn)生三階交調(diào)，對通信系統(tǒng)造成不良影響。這是射頻同軸電纜在第三代移動通信中更加要注意的問題。

我們在先進的物理發(fā)泡絕緣和焊接軋紋設備上，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。其技術指標完全能滿足第三代移動通信的要求。