介电波导电缆制造技术

本发明专利技术涉及一种介质波导电缆(1)，该介质波导电缆(1)包括由具有一定介电常数的低损耗材料制成的管状芯(2)。管状芯(2)被包层(3)包围，包层(3)与管状芯(2)相比具有更低的介电常数。管状芯(2)的内侧上可以涂覆有具有较高介电常数的涂层(3)。包层(3)可由护套(4)包围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】介电波导电缆
本专利技术涉及传输电磁波以在千兆赫范围内、在两个设备之间进行高速数据传输的介电波导电缆。
技术介绍
2018年4月代表RosenbergerHochfrequenztechnikGmbH首次公开的EP3306740A1(WO18068914A1)涉及一种介电波导电缆。该介电波导电缆具有管状或实心形状的第一电介质芯和包含空气的第二电介质。第一电介质被设计用于限制传输的电磁波并具有第一介电常数。第二电介质至少部分地围绕第一电介质并且被设计用于在空间上限制电磁波。它具有低于第一介电常数的第二介电常数。本专利技术还涉及一种针对信号的传输方法。从US4463329可知一般原理，US4463329还描述了一种具有实心电介质芯的介电波导，该实心电介质芯被包含空气的电介质包围。EP3389133A1(W018188838A1)于2018年10月以RosenbergerHochfrequenztechnikGmbH的名义首次公开。它涉及一种(特别是用于汽车领域的)介电波导电缆。介电波导电缆具有第一电介质和第二电介质，以及形成在第一电介质与第二电介质之间的分离层。US4463329A于1984年7月以JunkoshaCo.Ltd.的名义首次公开。它描述了一种由聚四氟乙烯制成的电缆形式的介电波导。电缆是部分烧结的PTFE以及烧结和未烧结的膨胀PTFE的复合物，其按照使得电缆的比重从芯向外表面递减的方式来布置。介电波导使用阶跃变化或连续变化的介电常数PTFE材料。US2017170539A1于2017年6月以TEConnectivityLtd.的名义首次公开。它涉及一种用于传播电磁信号的介电波导。该波导包括包层和导电屏蔽。所述包层具有由第一介电材料构成的主体。该主体限定芯区域，该芯区域填充有不同于第一介电材料的第二介电材料。所述包层还包括从主体的外表面延伸到远端的至少两个肋。屏蔽与肋的远端接合并在外周围绕包层，以在主体的外表面与屏蔽的内表面之间径向地限定气隙。WO2015180850A1(US2017077581A)于2015年12月以SpinnerGmbH的名义首次公开。该公开涉及一种柔性且可扭转的太赫兹波导组件，其在端部具有带有波导法兰连接器的柔性波导。该柔性波导包括相互连接的多个管段的分段管。该管封闭了通过管中心的螺纹固定的介电波导。单独的段可以相对于彼此倾斜和/或枢转，从而允许波导电缆的弯曲和扭曲。WO2018063342A1于2018年4月以AleksandarAleksov的名义首次公开，并且涉及一种制造波导的方法，所述方法包括挤压出第一介电材料作为包括空气的中空波导芯。外层与波导芯被共挤出(coextrude)，其中外层围绕波导芯来布置。US4216449于1978年7月代表BBCBrownBoveri和Cie首次公开。它涉及一种用于传输电磁能量的波导，该波导即使在具有小的线截面时也具有低衰减。该波导包括由具有低介电常数的物质构成的电磁屏蔽中空圆柱体，其中在内部设置具有高介电常数的物质的介电线。E0m波(m＝1，2，3...，圆形H场)在介电线中被激发，并且介电线的尺寸(取决于两种物质的介电常数和特定的工作频率)使得TEM波基本上至少在介电中空圆柱体的空间中产生。在最简单的情况下，电磁屏蔽可以由金属管组成，而介电中空圆柱体可以主要由空气组成。此外，在介电线中激发的E0m波优选地是E01波(TM01模式)。EP0304141(US4875026A)于1989年2月以WLGoreandAssociatesIng.的名义首次公开。它涉及一种用于传输电磁波的介电波导。该介电波导包括聚四氟乙烯(PTFE)芯、一层或更多层包裹在芯周围的PTFE包层、覆盖包层的电磁损耗材料的模式抑制层和覆盖模式抑制层的电磁屏蔽层。模式抑制层优选地是碳填充的PTFE带。另一个电磁损耗材料层可以被放置在屏蔽周围以吸收任何外来能量。
技术实现思路
对于在通过网络电缆互连的设备之间提供高速数据传输的更经济解决方案的需求在不断增加，这促使工程师寻找昂贵的玻璃光纤(FO)传输的替代方案。通常对于较短的电缆长度，基于铜的电缆是主要选择。然而，随着数据速率向100Gbit/s及以上的方向发展，此类系统的复杂性、功耗和成本已接近光纤级别。半导体技术的进步，尤其是硅CMOS(互补金属氧化物半导体)的小型化，如今已允许构建在具有毫米(mm)及以上波长范围内信号传输的完全集成收发器。在这些频率下，使用以下介电波导电缆变得受到关注：例如通过与周围的空气相比具有更高的介电常数来限制并因此引导辐射的电磁信号的介电波导电缆。此类波导中以及此类波导周围的场能量分布可以使用贝塞尔函数来描述，所述贝塞尔函数示出了在芯半径外上的场能量衰减。不幸的是，当周围的空气消失时(例如通过接触任何实心材料)，这种电缆传输会受到显著干扰或失真。为避免这种情况，可以使用介电常数较高的芯材料，该芯材料周围是具有较低介电常数的较大外包层，因此主要的场部分将在芯中传播，并且包层材料中的场能量将随着直径以理想方式终结(ending)而减小，其中包层外传输的场能量几乎为零百分比。为了确保所期望的传播不受周围材料或场的干扰，包层材料的直径必须设计得足够大。在1550nm波长下工作的典型单模光纤(SMF)通常具有t9μm的芯，该芯被直径约为125μm且具有较低介电常数的包层包围。在毫米波范围内(例如130GHz等于2.3mm)的波长与光纤波长(例如1550nm)相比大约大1000倍，因此希望芯的介电常数与周围材料之间存在较大差异，因为在这种情况下场将衰减得更快，并且可以实现更小的电缆。此外，芯中的场限制提高了电缆在电缆弯曲条件下引导电磁波的能力。减小电缆直径并仍然避免在电缆外部传输信号的相关场能量部分的另一种方法是使用外部导电屏蔽层。如果该导电屏蔽层是具有良好导电性的金属，则其他不期望的更高波导模式可以传播，从而导致信号的严重多模干扰失真。因此，更好的选择是导电性差的屏蔽层，从而通过电阻衰减来抑制不期望的波导模式。但是，来自所期望模式的场能量到达外部耗散层越多，从信号传输中撤离的能量就越多，从而导致损耗增加。介电波导电缆的弯曲始终是一个关键主题，因为携带信号的传播电磁场倾向于沿直线传播，一些电磁场能量会在弯曲处离开电缆，从而导致高损耗。介电波导电缆可接受的弯曲半径与传输信号的最大波长密切相关(例如，在110GHz至140GHz传输频带内，110GHz的低频带边缘的自由空间波长为2.7mm)。在文献中(例如，AMulti-GigabitCPFSKPolymerMicrowaveFiberCommunicationLinkin40nmCMOS，NielsVanThienen，IEEE学生会员，WouterVolkaerts，IEEE会员，以及PatrickReynaert，IEEE高级会员，IEEEJOURNALOFSOLID-STATECIRCUITS，第51卷，第8期，2016年8月)表明，通过将曲率半径限制为波长的至少15倍至20倍，可以避免电磁场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种介电波导电缆(1)，所述介电波导电缆(1)包括由具有第一介电常数的第一材料制成的管状芯(2)，所述管状芯(2)被包层(4)包围，所述包层(4)与所述管状芯(2)相比具有低于所述第一介电常数的第二介电常数，其中，所述管状芯(2)在内侧上包括内层(3)，所述内层(3)具有高于所述第一介电常数的第三介电常数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181221 CH 01598/181.一种介电波导电缆(1)，所述介电波导电缆(1)包括由具有第一介电常数的第一材料制成的管状芯(2)，所述管状芯(2)被包层(4)包围，所述包层(4)与所述管状芯(2)相比具有低于所述第一介电常数的第二介电常数，其中，所述管状芯(2)在内侧上包括内层(3)，所述内层(3)具有高于所述第一介电常数的第三介电常数。


2.根据权利要求1所述的介电波导电缆(1)，其中，所述第一材料具有在5E-05至40E-05的范围内的耗散因数。


3.根据前述权利要求中的至少一项所述的介电波导电缆(1)，其中，所述包层(4)由第二材料制成，所述第二材料与所述第一材料相比具有更低的介电常数。


4.根据前述权利要求中的至少一项所述的介电波导电缆(1)，其中，所述内层(3)由第三材料制成，所述第三材料与所述第一材料相比具有更高的介电常数。


5.根据前述权利要求中的至少一项所述的介电波导电缆(1)，其中，所述包层(3)由发泡的第一材料制成。


6.根据前述权利要求中的至少一项所述的介电波导电缆(1)，其中，所述包层(3)由...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·瓦格纳，A·克罗斯，U·休格尔，
申请(专利权)人：胡贝尔舒纳公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH