通信线设计与工艺控制.doc
通 信 线 设 计 本厂的通信线涉及同轴和对称部分,是指要求传输速率高, 使用频率高, 通常在300KHz6GHz之间,包括中频,高频,甚高频,超高频等几个频段的线材; 从结构和使用上可分为两大类: 同轴电缆和对称电缆, 同轴电缆包括SYV.SF YV.RG.BT.日本高周波同轴线等; 对称电缆包括PCM.SEYV. SFEVPV.T1(100). E1(120),LCD,USB.SERIAL ATA（为豪力士新开发的样品）等系列.因其使用频率高, 相应的电性能要求也很高, 生产时的工艺难度较大, 下面分別对其制作工艺及生产注意事项做如下小结:一. 同轴电缆 同轴电缆的基本结构如下, 通常由以下几部分组成: 导体, 绝缘, 编织(单层编织或双层编织), 外被; 外被 编织 导体 绝缘 下面为各工序生产时的工艺及注意事项:1. 芯线押出a. 来料检验: 芯线押出时需先对来料进行检验, 包括导体质量及胶料质量, 杜绝来料不良的出项;b. 放线张力: 通常情況下, 线规越小, 放线张力也要随之变小, 具体可参照如下表格:线规>=22AWG2224AWG2628AWG2830AWG<=32AWG放线张力500g400g300g200g150g 注：“张力值可根据不同设备进行适当调整”c. 导体预热: 同轴线材通常有附著力要求, 同时为保证胶料的抗张与伸长, 需要对导体进行适当的预热, 预热后的导体温度应该保持在5060, 个別附著力要求较大的线材可再适当提高至7080;d. 押出温度: 不同的绝缘材料需要选择不同的押出温度, 以达到良好的外被及性能要求, 以下为几种常见材料的挤出温度:材料LD-PEHD-PEFEPPFAETFE押出温度180220190250360385365390260330 注：“张力值可根据不同设备进行适当调整” 但对于化学发泡材料, 如FE00-1100, 押出温度通常由发泡度及水中电容来決定, 发泡度越高, 押出温度也需随之提高;e. 模具: 模具包括內模与外模, 內模的选取通常以导体可以顺利通过为准, 但也不能太大, 否则可能导致偏心不稳定; 外模通常是成品外径OD* 1.03; 但由于氟塑料材料的特殊性, 模具设计与一般材料有区別, 一般来说选用挤管式模具, 设计模具时主要取決于拉伸比DDR、模具与模心端口的平衡比DRB, 材料型号不同, 要求的拉伸比及平衡比也不一樣。对于大金FEP(NP-101)：DDR范围为80140，DRB范围为1.01.1；对于大金 PFA(AP-201)：DDR范围为80140, DRB范围为1.01.1; 对于杜邦FEP5100：DDR范围为80120，DRB范围为0.91.15；对于杜邦FEP100：DDR范围为50200，DRB范围为0.91.1；对于杜邦TEFZEL 750：DDR范围为530, DRB范围为1.051.1（杜邦材料我司未采用，仅供参考）f. 抽真空: 氟塑料押出时通常需要对机头进行押真空, 以保证良好的附著力及外观等; 通过抽真空再调节锥体的長度, 锥体太长则线径不够稳定, 波动较大; 锥体太短则容易导致较多的锥体破裂及火花击穿;g. 冷却: 聚乙烯类(包括实心及发泡两种)押出时, 一段冷却通常采用4565度的温水冷却, 一方面提高绝缘材料的伸长率, 同时可增加导体与绝缘之间的附着力; 氟塑料押出时一段通常采用空冷, 防止芯线扁线, 不圆整, 二段为普通水冷;h. 同心度: 高频线通常对同心度要求极高, 如RG-178/U, 同心度要求在90%以上; 因此开机前需要对线材同心度做严格检验, 生产过程中要定期对同心度进行检查;i. 外观: 芯线押出后, 要对外观进行检查, 要求圆整, 光滑, 无冷料及杂质等;j. 收线轴: 根据不同的客戶定长要求选择适当的收线轴, 并确定轴装量;其它生产工艺, 如机型, 线速度等可参照工艺卡规定来进行.附高频线能与芯线押出工序之间关系表:芯线押出工序工艺与高频线性能关系/线径增大发泡度增大电容增大导体增大变形压扁发泡度均匀特性阻抗增大增大減小減小不稳定不稳定稳定回波损耗減小減小增大減小不稳定不稳定減小衰減減小減小增大減小/延时/减小減小/串音/备注: 1>对上面所描述的诸如线径增大,指得是线径做在上公差范围(并沒有超出设计范围),会导致后工序测出其阻抗值; 2>对于回波损耗值与各参数之间关系,应描述为: a. 线径越稳定,则回波损耗越小,就越能达到我们的性能要求;相反,若线径不稳定,则回波损耗越大,越不能滿足我们的性能要求; b. 发泡度越稳定,则回波损耗越小,就越能滿足我们的性能要求; 3>发泡越均匀,对延时影响不大,但会导致延时差減小;2. 编织a. 并线工序: 编织前首先要进行并线工序, 并线时需要注意的事项主要有两点:根据不同单丝的线径选择不同的张力, 通常情況下, 线径越小, 放线张力也要随之变小, 以避免导体被拉细, 具体可参照下表:单系线径(mm)>=0.160.120.100.08<=0.05放线张力(g)150120907050 注：张力仅供参考 并线时为防止单丝之间散乱, 通常需要在并线收线处拖少量硅油, 硅油的量不宜太多, 否則容易导致押出时起股等;b. 放线张力: 因编织时放线张力不易测量, 通常情況是根据员工手感来控制, 主要是要避免导体被拉细, 另外一个很重要的方面是要调节各定的张力一致, 以免出线跳股的不良;c. 卷绕圈数: 收线时的卷绕圈数对发泡线材的电气性能影响较大, 一般情况下, 以保证收线稳定, 不打滑为准;d. 编织模具: 编织模具有两种, 一种为普通模具, 一种是纵包模具; 普通编织模具的选择要较编织的线径尺寸稍大, 如编织后线径为d,则眼模尺寸D=d+0.31.0mm; 纵包眼模的尺寸在e. 编织后需对线材的特性阻抗进行检查, 如偏大或偏小需进行工艺调整;其它生产工艺, 如编织速度可参照工艺卡规定来进行.附高频线性能与编织工序之间关系表:编织工序工艺与高频线性能关系/放线张力增大收线张力增大眼模增大特性阻抗減小減小增大回波损耗/衰減增大增大/延时/串音增大增大/3. 外被押出a. 来料检验: 外被押出时需先对编织半成品进行检验, 检验编织芯线是否光滑圆整, 是否有有毛头或跳股不良等, 杜觉来料不良的出现;b. 放线张力: 通常情況下, 线规越小, 放线张力也要随之变小, 具体可参照如下表格:线规>=22AWG2224AWG2628AWG2830AWG<=32AWG放线張力1000g800g600g400g300gc. 芯线预热: 同轴线材通常有附著力要求, 需要对芯线进行适当的预热, 预热后的半成品温度应该保持在5060, 个別附著力要求较大的线材可再适当提高至7080;d. 押出温度: 不同的外被材料需要选择不同的押出温度, 以达到良好的外被及性能要求; 一般PVC类押出温度在160-180度, 氟塑料押出温度根据型号不同, 押出温度差別较大, 具体可参照芯线押出温度进行;低烟无卤料在使用前需进行干燥, 具体工艺可参照TD125技术通知单进行, 其押出温度通常在160-175度;e. 模具: 模具包括內模与外模, 內模的选取通常以芯线可以顺利通过为准, 但也不能太大, 否则可能导致偏心不稳定; 外模通常是成品外径OD+ 0.1 0.3mm; 但由于氟塑料材料的特殊性, 模具设计与一般材料有区別, 一般来说适用挤管式模具, 设计模具时主要取決于拉伸比DDR、模具与模心端口的平衡比DRB, 材料型号不同, 要求的拉伸比及平衡比也不一样。（见上面模具的选择有详细说明）f. 抽真空: 氟塑料押出时通常需要对机头进行押真空, 以保证良好的附著力及外观等; 通过抽真空调节锥体的长度, 锥体太长則线径不够稳定, 波动较大; 锥体太短则容易导致较多的锥体破裂及火花击穿;g. 冷却: PVC及低烟无卤料外被押出时, 一段冷却采用普通水冷即可; 氟塑料押出时一段通常采用空冷, 防止芯线扁线, 不圆整, 二段为普通水冷;h. 同心度:开机前需要对线材同心度做严格检验, 生产过程中也要定期对同心度进行检查;i. 外观: 外被押出后, 要对外观进行检查, 要求圆整, 光滑, 与冷料及杂质等, 有样线时可参照样线进行;j. 收线轴: 根据不同的客戶定长要求选择适当的收线轴, 并确定轴裝量;其它生产工艺, 如线速度可参照工艺卡规定来进行同轴电缆的部分计算公式:e *10-6 24*13*e电容Cs= (F/KM) = (pF/m) 18*ln(De/de) lg(De/de) 60 138.2阻抗Zc= = lg(De/de) ()ln(De/de) 延时T= 1/V = /3*108 (s/m) = 3.33* (ns/m)附.高频同轴线的测试图例:a. 正常情況下的衰減(Attenuation)与驻波比(SWR)的测量曲线如下:b. 如出现导体不良, 芯线扁线等异常时, 对应的传输与反射曲线会变成如下形狀:衰減曲线会出线较多的突起, 变得不平滑:相应的驻波比(SWR)也会有很多的波峰, 导致总体性能出现不合格:二. 对称电缆 对称电缆相对于同轴电缆结构上较为复杂, 制作工序也多, 因此生产上控制难度也较大; 通常对称电缆结构如下, 生产工序通常有: 芯线押出, 对绞, 成缆, 编织, 外被押出; 下面分別阐述: 外被 编织 芯线 铝箔 地线1. 芯线押出a. 来料检验: 芯线押出时需先对来料进行检验, 包括导体质量及胶料质量, 杜绝来料不良的出现;b. 放线张力: 通常情況下, 线规越小, 放线张力也要随之变小, 具体可参照如下表格:线规>=22AWG2224AWG2628AWG2830AWG<=32AWG放线张力300g250g200g150g100gc. 导体预热: 同轴线材通常有附著力要求, 同时为保证胶料的抗张与伸长, 需要对导体进行适当的预热, 预热后的导体温度应该保持在5060, 个別附著力要求较大的线材可再适当提高至7080;d. 押出温度: 不同的绝缘材料需要选择不同的押出温度, 以达到良好的外被及性能要求, 以下为几种常见材料的挤出温度:材料LD-PEHD-PEFEPPFAETFE押出温度180220190250360385365390260330j. 但对于化学发泡材料, 如FE00-1100, 押出温度通常由发泡度及水中电容来決定, 发泡度越高, 押出温度也需随之提高;e. 模具: 模具包括內模与外模, 內模的选取通常以导体可以顺利通过为准, 但也不能太大, 否则可能导致偏心不稳定; 外模通常是成品外径OD* 1.03; 但由于氟塑料材料的特殊性, 模具设计与一般材料有区別, 一般来说适用挤管式模具, 设计模具时主要取決于拉伸比DDR、模具与模心端口的平衡比DRB, 材料型号不同, 要求的垂伸比及平衡比也不一樣。对于杜邦FEP5100：DDR范围为80120，DRB范围为0.91.15；对于杜邦FEP100：DDR范围为50200，DRB范围为0.91.1；对于杜邦TEFZEL 750：DDR范围为530, DRB范围为1.051.1;f. 抽真空: 氟塑料押出时通常需要对机头进行押真空, 以保证良好的附著力及外观等; 通过抽真空调节锥体的长度, 锥体太长则线径不够稳定, 波动较大; 锥体太短则容易导致较多的锥体破裂及火花击穿;g. 冷却: 聚乙烯类(包括实心及发泡两种)押出时, 一段冷却通常采用45 65度的温水冷却, 一方面提高绝缘材料的伸长率, 同时可增加导体与绝缘之间的附著力; 氟塑料押出时一段通常采用空冷, 防止芯线扁线, 不圆整, 二段为普通水冷;h. 同心度: 高频线通常对同心度要求极高, 如RG-178/U, 同心度要求在90%以上; 因此开机前需要对线材同心度做严格检验, 生产过程中要定期对同心度进行检查;i. 外观: 芯线押出后, 要对外观进行检查, 要求圆整, 光滑, 无冷料及杂质等;k. 收线轴: 根据不同的客戶定长要求选择适当的收线轴, 并确定轴裝量;其它工艺, 如机型, 线速度等可参照工艺卡规定来进行.附高频线性能与芯线押出工序之间关系表:芯线押出工序工艺与高频线性能关系/线径增大发泡度增大电容增大导体增大变形压扁发度度均匀特性阻抗增大增大減小減小不稳定不稳定稳定回波损耗減小減小增大減小不稳定不稳定減小衰減減小減小增大減小/延时/减小減小/串音/备注: 1>对上面所描述的诸如线径增大,指得是线径做在上公差范围(并沒有超出设计范围),会导致后工序测出其阻抗值; 2>对于回波损耗值与各参数之间的关系,应描述为: a. 线径越稳定,则回波损耗越小,就越能达到我们的性能要求;相反,若线径不稳定,则回波损耗越大,越不能满足我们的性能要求; b. 发泡度越稳定,则回波损耗越小,就越能满足我们的性能要求; 3>发泡越均匀,对延时影响不大,但会导致延时差減小;2. 喷环a. 油墨: 高频线芯线多为实心PE, PP或发泡PE, 喷墨使用油墨需要选用GEM 喷环油墨(美国进口) 加国产信达JRP8稀释剂; 如有FEP绝缘高频线, 喷环油墨和稀释剂需要选用GEM专用油墨和稀释剂b. 噴环顏色: 噴环油墨顏色有十种基本色(黑, 棕, 紅, 橙, 黃, 绿, 蓝, 紫, 白, 灰)外加一个国产粉紅,共11個c. 喷环宽度与间距: 通常喷环的环宽为3+/-1mm, 环间距为1215mm;d. 线速度: 根据不同的线径选择不同的线速度, 如线径在0.50.8mm, 喷环速度在6080m/min; 线径大于0.8mm时, 速度在90120m/min;e. 预热及干燥: 对PE绝缘类线材, 喷环线前面可不用预热装置. 后面预热需要分气候因素: 若在冬天和春天季节, 用我们公司自制的预热装置,需要密封一下下面的风机装置,实际温度近500度左右; 若在夏秋季节,可直接启动自制预热装置即可,实际温度400度左右.喷环示意图如下:L1=24mm,L2=1215mm3. 对绞a. 对绞机型: 根据线材不同的发泡度及电气性能要求, 生产時需要选择不同的机台, 如发泡度高于50%时, 通常要使用带退扭的放线机, 以尽量減少芯线的扭曲变形; 如需要在对绞时拖包铝箔和聚酯带, 則只能选用特殊对绞机;b. 放(收)线张力: 对绞时放(收)线张力要根据不同的线规, 线径来控制, 主要是保证芯线不被压扁变形, 导体沒有拉細的不良;c. 包带张力: 对于需要拖包或绕包包带(铝箔, 聚酯带等)的线材, 包带张力的控制是很重要的, 包带张力的调整要满足以下要求: 包带圆整, 不打皱, 对芯线沒有损伤或压扁变形;d. 眼模: 对绞使用的眼模通常较对绞的线径大0.20.3mm, 以便对绞芯线可以顺利通过眼模;e. 对绞节距: 为达到一定的串音, 不同线对之间的要选择不同的对绞节距, 对绞节距越大, 对內及对间的串音就相对会越差; 但对绞节距太小时, 对芯线损伤较大; 需要依据不同的线材选择适当的节距; 其它工艺, 如机型, 转速等可参照工艺卡规定来进行.附高频线性能与工艺对绞工序之间关系表:芯线对绞工序工艺工艺高频线性能关系/放线张力增大包带张力增大收线张力增大眼模增大节距增大包带与对绞同向特性阻抗減小減小減小增大增大減小回波损耗/衰減增大/增大減小減小金属屏蔽影响延时/串音/減小/备注:1>若对绞后实测阻抗值=标准值上限+(05),可进行下列方式调整: a. 对绞放线张力加大50100g,但要保证导体不会被拉细; b. 眼模尺寸減小0.10.2mm;4. 成缆a. 放线张力: 成缆时收放线张力对电气性能影响较大, 需根据此工序检验的特性阻抗进行调节; 如阻抗偏大, 则要适当增大放线张力, 反之亦然;b. 模具尺寸: 成缆眼模尺寸一般绞合线径大00.3mm, 保证芯线无刮伤;成缆线径计算方式, 一般以CAD制作方式可以算出其成缆之绞合外径.以下给出芯线线径相同情況下成缆之绞合线径通用公式:绞合形式一般有束绞、同心绞、复合绞。 束绞：D=1.155d - 公式1 同心绞：D=(1+2n)d 中心为1条 - 公式2 D=(2.155+2n)d 中心为3条- 公式3 D=(2.414+2n)d 中心为4条- 公式4 D=(2.703+2n)d 中心为5条- 公式5绞合眼模可根据以上理论计算选择绞合模具，应注意要根据实际情況有时会放大或缩小。c. 分线板与眼模距离: 一般来讲, 分线线板与成缆眼模距离可控制在2535 cm, 距离越远, 芯线越不易被刮伤或变形, 但此时芯线容易出线错位;距离越近, 芯线不易错位, 但芯线易受损伤; 此时可根据检测的特性阻抗情況调节: 阻抗偏大, 则減小两者间距离, 阻抗偏小, 则增大两者距离;d. 包带张力: 成缆后通常需绕包(或拖包)铝箔或聚酯带, 包带张力的调整要以可以圆整地包住成缆芯线,无打皱为准; 同时要根据特性阻抗情況调整张力大小: 阻抗偏大, 则适当增大包带张力, 阻抗偏小, 则減小包带张力;e. 正式生产前要检验线材的特性阻抗;其它工艺, 如机型, 转速等可参照工艺卡规定来进行.附高频线性能与成缆工序之间关系表:成缆工序与高频线性能关系放线张力增大收线张力增大包带张力增大成缆节距增大眼模增大特性阻抗減小減小減小增大增大回波损耗/衰減增大增大/延时/串音/減小/备注:1>若成缆后实测阻抗值=标准值上限+(03),可进行下列方式调整: A,成缆放线张力加大100150g,但要保证导体不会被拉细; B,成缆包带张力加大100200g;5. 编织a. 并线工序: 编织前首先要进行并线工序, 并线时需要注意的事项主要有两点:根据不同单丝的线径选择不同的张力, 通常情況下, 线径越小, 放线张力也要随之变小, 以避免导体被拉细, 具体可参照下表:单丝线径 (mm)>=0.160.120.100.08<=0.05放线张力(g)150120907050 并线时为防止单丝之间散乱, 通常需要在并线收线处拖少量硅油, 硅油的量不宜太多, 否则容易导致押出时起股等;b. 放线张力: 因编织时放线张力不易测量, 通常情況是根据员工手感来控制, 主要是要避免导体被拉细, 另外一个很重要的方面是要调节各锭的张力一致, 以免出现跳股的不良;c. 卷绕圈数: 收线时的卷绕圈数对发泡线材的电气性能影响较大, 一般情況下, 以保证收线稳定, 不打滑为准;d. 编织模具: 编织模具有两种, 一种为普通模具, 一种是纵包模具; 普通编织模具的选择要较编织的线径尺寸稍大, 如编织线径为d, 则眼模尺寸D=d+0.31.0mm; 纵包眼模的尺寸在e. 编织后需对线材的特性阻抗进行检查, 如偏大或偏小需进行工艺调整;其它生产工艺, 如编织速度可参照工艺卡规定来进行.附高频线性能与编织工序之间关系表:编织工序工艺与高频线性能关系/放线张力增大收线张力增大眼模增大特性阻抗減小減小增大回波损耗/衰減增大增大/延时/串音增大增大/6. 外被押出a. 来料检验: 外被押出时需先对编织半成品进行检验,检查编织芯线是否光滑圆整, 是否有有毛头或跳股不良等, 杜绝来料不良的出现;b. 放线张力: 通常情況下, 线规越小, 放线张力也要随之变小, 同时要根据上工序测量的特性阻抗数值来适当调整放线张力;c. 芯线预热: 对中电缆押出外被时, 芯线通常不需预热, 少数特殊的线材可参照工艺卡;d. 押出温度: 外被押出材料通常有两类: PVC类和NH-FR两种, 一般PVC频押出温度在160-180度, 低烟无卤料在使用前需进行干燥, 具体工艺可参照我司技术文件进行, 其押出温度通常在160-175度;e. 模具: 模具包括內模与外模, 內模的选取通常以芯线可以顺利通过为准, 但也不能太大, 否则可能导致偏心不稳定; 半挤管式押出时, 外模通常是成品外徑OD+ 0.1 0.3mm; 挤管式押出时, 外模尺寸计算公式如下:內模尺寸+3*外被厚度+00.3mm;f. 抽真空: 对种电缆外被材料通常是PVC类或低烟无卤料, 押出一般不需抽真空;g. 冷却: PVC及低烟无卤料料外被押出时, 一段冷却采用普通水冷即可;h. 同心度: 开机前需要对线材同心度做严格检验, 生产过程中也要定期对同心度进行检查;i. 外观: 外被押出后, 要对外观进行检查, 要求圆整, 光滑, 无冷料及杂质等, 有样线时可参照样线进行;j. 收线轴: 根据不同的客戶定长要求选项适当的收线轴, 并确定轴裝量;其它生产工艺, 如线速度可参照工艺卡规定来进行.附对种电缆Serial ATA（这次在做样的）的性能测试告:正常情況下, 线对衰減曲线如下:串音(NEXT)曲线如下:特性阻抗(TDR)曲线如下:抗对內延时差曲线如下:、
