射频同轴电缆设计和制造中若干问题的分析

身是无极性的(tgδ为0)，但在聚合生产过程中，需要加入催化剂、抗氧化剂、稳定剂等进行改性，最终产品必然有或多或少的金属离子残余。通常使用的绝缘用聚乙烯材料的介质损耗角正切tgδ在5×10^-5～5×10^-4（1MHz），随着工作频率的升高，其值约以每1000MHz，10%的速率增加。

通过式(1)计算及分析，对于绝缘内、外径比为2.8∶1的50Ω物理发泡同轴电缆来说：(1)当绝缘材料使用普通聚乙烯(tgδ=5×10^-4)时，工作频率1000MHz时，介质损耗占总传输损耗的23%；3000MHz时，占总损耗的35%。(2)当绝缘材料使用高纯度聚乙烯(tgδ=5×10^-5)时，工作频率1000MHz时，介质损耗占总损耗的3%；3000MHz时，占总损耗的5%。通俗地说，当电缆的工作频率不太高时（几百兆赫以下），绝缘材料是否纯净影响不大，而当工作效率为1.0千兆赫以上时，则相同结构尺寸的同轴电缆，使用普通PE料的比使用高纯净PE料的衰减要大20%～30%，随着频率升高而迅速递增，由此也就给出了如何根据同轴电缆用户使用的频率和传输损耗要求来选择绝缘材料的关系（性能价格比）。

需要说明一下的是，一般情况下对同轴电缆绝缘的耐压等级要求不高，但在高压脉冲信号传输等应用场合则要考虑到，当高聚物中混有杂质时，会使电缆的热击穿电压下降；而随着工作频率的增加，则介质损耗同步增大，更易导致热击穿。物理发泡聚乙烯绝缘结构由于相对的介质层厚度较薄和同部细孔的存在，因此，击穿场强也大大下降，所以要注意使用场合。

近年来通信设备产业大规模向中国转移，随之高性能机柜用电线电缆有了需求，要求电缆耐高温、阻燃、防化学反应和抗腐蚀等，从而导致氟塑料电缆需要的增加。早先的聚四氟乙烯不能挤出成型，现在则有多种热塑性氟塑料投入市场，一般的PE挤出机即可生产，对同轴电缆制造企业来说并不困难。简单地说，低档的TEFZEL（四氟乙烯-乙烯共聚物）最易加工，工作温度为150℃，介质损耗角正切7×10^-4，略偏高；LDPTFE（低密度聚四氟乙烯）介质损耗角正切可低至2×10^-5，工作温度达到250℃，但加工温度狭窄；综合来说，FEP（聚全氟乙丙烯）可工作到200℃，介质损耗角正切为1×10^-4，加工也容易，最适合用作高要求同轴电缆的绝缘介质。

5 挤出机与挤出工艺

挤出机是同轴电缆制造最重要的工具，按理说不必谈它，然而由于技术部门同生产部门的脱节，许多企业人员却并未真正掌握其工艺原理。

(1)压力分布

典型的挤出机内压力分布曲线可参见图7，在挤出机模口处压力释放。挤出机旁路状态下的压力分布将随着生产线牵引的启动而大幅下降，理解这一点对于物理发泡生产线尤其重要，在生产线启动后需相应下调注气压力，否则在制造高发泡度绝缘时可能出现挤出不稳定。

图7 挤出机内部压力曲线示意图 

(2)温度分布

加工PE料时，进料段温度不应超过160℃。通过改变机头温度可大幅度改变机筒内部压力，对于物理发泡工艺来说，高压才能出高发泡度。制造薄壁结构时，料温愈高(230℃)愈佳，但应避免PE料滞留时间过长导致裂解。

(3)挤出成型

模具的各种结构型式不必再述，总之要使出料过程顺滑，高精度的模具出精度的产品。要说的是，一定要考虑同轴电缆绝缘挤出时冷却水的温度和材料的收缩程度，记录生产时的在线电容和外径，同经过5h冷却后的值进行比较，并同最终制成品的值（应该与设计值一致）比较，从而得出需要修正的工艺数据。

(4)螺杆与机筒的间隙

为了制造出高质量的绝缘线芯，挤出机长径比越来越大，螺杆与机筒的间隙则越来越小。这里需要提醒的是，间隙过小将损伤挤出机！作者也是偶然发现这一现象的，出问题的是一台进口的φ100，长径比L/D=36的挤出机。

工作时挤出机筒的下边为冷空气，上边为热空气，这导致其上、下边界产生温度差，由于热胀冷缩，将出现机筒向上弯曲翘起，对前述尺寸的挤出机来说，上、下边界每差1℃，机筒会向上弯折0.38mm。同时，机筒内部金属结构传导热量快，温度分布由外圆柱面向内趋于一致，即螺杆无显著弯曲。实际现象是，冷态时，螺杆头部距离下部机筒内壁0.08mm，距上壁0.45mm；静止加热到150℃，下部间隙0.56mm，上边顶死。机筒上内壁磨出坑，金属碎屑都混入了绝缘介质！

(5)生产设备运行的稳定性

设备运行过程中出现波动是不可避免的。综合起来评价，挤出生产线的均匀性可以通过生产过程中在线测试的绝缘线芯的电容变化区间和外径的变化区间进行比较，外径变化导致相应的电容变化，超出范围的电容波动则是由介质的介电常数ε的变化