一种基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆，所述电缆单元包括导线单元，所述导线单元包括导电芯及包覆所述导电芯的电绝缘层，所述导电芯由至少一表面覆盖有石墨烯层的金属导线构成。本实用新型专利技术电缆单元采用覆盖有石墨烯层的金属导线作为导电芯，可提高导电芯的电导率。在高频下使用时，金属导线内出现趋肤效应，石墨烯层对金属导线的导电性能的提升作用更加显著，可以显著降低信号传输过程中的能量损耗，降低导体发热，进而提高信号完整性，增加信号传输距离。增加信号传输距离。增加信号传输距离。

【技术实现步骤摘要】
一种基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆


[0001]本技术涉及通信领域，尤其涉及一种用于信号传输的基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆。

技术介绍

[0002]数字通信用电缆可实现信号高速传输并具有良好的抗电磁干扰能力等而在高频通信领域取得广泛应用。
[0003]然而，由于材料固有特性限制，通信电缆在更高频下使用时存在严重的传输损耗，导致高频信号传输存在信号传输距离短、信号质量下降等问题。当前，降低平行双轴电缆传输损耗的方法主要有两种：1.采用导电率更高的导体材料；2.采用更低损耗因子的介质材料。
[0004]有研究表明，在GHz频段，传输线中导体损耗是造成传输损耗的主要因素。目前25GHz以下数字通信用平行双轴电缆所用导体材料为镀银铜线，这主要是由于镀银铜线电导率比纯铜线高～3
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6％。然而，当使用频率进一步增加时，镀银铜线在高频条件下严重的损耗限制了更高频通信电缆的研发与应用。

技术实现思路

[0005]本技术所要解决的技术问题是，提供一种适合传输更高频数字信号的极低损耗的基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆。
[0006]为了解决上述问题，本技术提供了一种基于石墨烯铜丝的电缆单元，其包括导线单元，所述导线单元包括导电芯及包覆所述导电芯的电绝缘层，所述导电芯由至少一表面覆盖有石墨烯层的金属导线构成。
[0007]在一具体实施方式中，所述金属导线的直径小于或等于0.51mm。
[0008]在一具体实施方式中，所述石墨烯层的厚度为1～200nm。
[0009]在一具体实施方式中，所述电绝缘层的厚度为小于或等于0.4mm。
[0010]在一具体实施方式中，所述金属导线选自铜导线、镀银铜导线、纯银导线中的一种。
[0011]在一具体实施方式中，所述导电芯由多个表面覆盖有石墨烯层的金属导线构成。
[0012]在一具体实施方式中，所述电缆单元还包括内屏蔽层，所述内屏蔽层包覆所述导线单元。
[0013]在一具体实施方式中，所述内屏蔽层为由石墨烯层与金属层构成的复合层。
[0014]在一具体实施方式中，所述内屏蔽层的厚度大于或等于0.025mm。
[0015]在一具体实施方式中，所述电缆单元包括并行设置的两个所述导线单元及一个排流线，所述内屏蔽层包覆两个所述导线单元及所述排流线。
[0016]本技术还提供一种同轴电缆，其包括如上所述的电缆单元。
[0017]本技术还提供一种平行双轴电缆，其包括至少两个如上所述的电缆单元，所
述电缆单元并行设置。
[0018]在一具体实施方式中，所述平行双轴电缆还包括外包覆层，所述外包覆层包覆所述电缆单元，所述外包覆层包括依次设置的外部电绝缘层、外屏蔽层、镀锡铜编织层及保护套。
[0019]在一具体实施方式中，所述外屏蔽层为由石墨烯层与金属层构成的复合层。
[0020]本技术的优点在于，电缆单元采用覆盖有石墨烯层的金属导线作为导电芯，可提高导电芯的电导率。在高频下使用时，金属导线内出现趋肤效应，而在趋肤效应作用下，电子倾向于沿金属导线最外层进行传输，此时石墨烯层在趋肤层中占比逐渐增加，且石墨烯层占比随频率增加逐渐增加，因此，在高频下使用时，石墨烯层对金属导线的导电性能的提升作用更加显著。趋肤层更高的电导率可以显著降低信号传输过程中的能量损耗，降低导体发热，进而提高信号完整性，增加信号传输距离。
[0021]例如，现有38AWG微型Twinax(平行双轴线)传输线为例，其导体为1.5m长镀银铜导体，在25GHz条件下其损耗可控制在36dB以内，而本技术所提供的电缆单元(相同尺寸)，在25GHz条件下传输损耗可控制在11dB以下。另外，56GHz条件下传输损耗不高于18.5dB，112GHz条件下传输损耗不高于32dB，大大降低了传输损耗。
附图说明
[0022]图1是本技术一具体实施方式提供的电缆单元的结构示意图；
[0023]图2是本技术另一具体实施方式提供的电缆单元的结构示意图；
[0024]图3是本技术又一具体实施方式提供的同轴电缆的结构示意图；
[0025]图4是本技术再一具体实施方式提供的平行双轴电缆的结构示意图；
[0026]图5是本技术再一具体实施方式提供的平行双轴电缆的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本技术提供的基于石墨烯铜丝的电缆单元、同轴电缆及平行双轴电缆的具体实施方式做详细说明。
[0028]图1是本技术一具体实施方式提供的电缆单元的结构示意图，请参阅图1，所述电缆单元包括导线单元10，所述导线单元10包括导电芯11及包覆所述导电芯11的电绝缘层12，所述导电芯11由至少一表面覆盖有石墨烯层110的金属导线111构成。
[0029]本技术电缆单元采用覆盖有石墨烯层110的金属导线111作为导电芯11。石墨烯层110具有极高的本征导电性能，可提高导电芯11的电导率；石墨烯层110具有极高的载流子迁移率，同时石墨烯金属界面存在电子转移，可使金属内大量电子借助石墨烯极高的载流子迁移率进行传输，从而进一步提高导电芯11的电导率；在高频下使用时，金属导线111内出现趋肤效应，而在趋肤效应作用下，电子倾向于沿金属导线111最外层进行传输，此时石墨烯层110在趋肤层中占比逐渐增加，且石墨烯层110占比随频率增加逐渐增加，因此，在高频下使用时，石墨烯层110对金属导线111的导电性能的提升作用更加显著。趋肤层更高的电导率可以显著降低信号传输过程中的能量损耗，降低导体发热，进而提高信号完整性，增加信号传输距离。
[0030]进一步，在本具体实施方式中，所述导电芯11由一根表面覆盖有石墨烯层110的金
属导线111构成，而在本技术其他具体实施方式中，所述导电芯11可由多根覆盖有石墨烯层110的金属导线111构成，例如，3根、4根、7根等。当多根覆盖有石墨烯层110的金属导线111构成所述导电芯时，需要将多根覆盖有石墨烯层110的金属导线111绞合，形成所述导电芯11。
[0031]进一步，在本技术一具体实施方式中，所述金属导线111选自于铜导线、镀银铜导线、纯银导线中的一种。在本技术其他具体实施方式中，所述金属导线111也可为其他金属导电材料。
[0032]进一步，在本技术一具体实施方式中，所述金属导线111的直径为小于或等于0.51mm。根据所述金属导线111的材料不同，其厚度也可根据实际情况进行选择。
[0033]进一步，在本技术一具体实施方式中，所述石墨烯层110的厚度为1～200nm。若所述石墨烯层110的厚度太厚，则会影响所述导电芯11的导电性能，若所述石墨烯层110的厚度太薄，则会无法实现石墨烯层110的作用。
[0034]所述电绝缘层12将所述导电芯11与外部电气隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯铜丝的电缆单元，其特征在于，包括导线单元，所述导线单元包括导电芯及包覆所述导电芯的电绝缘层，所述导电芯由至少一表面覆盖有石墨烯层的金属导线构成。2.根据权利要求1所述的电缆单元，其特征在于，所述金属导线的直径小于或等于0.51mm。3.根据权利要求1所述的电缆单元，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为1～200nm。4.根据权利要求1所述的电缆单元，其特征在于，所述电绝缘层的厚度为小于或等于0.4mm。5.根据权利要求1所述的电缆单元，其特征在于，所述金属导线选自铜导线、镀银铜导线、纯银导线中的一种。6.根据权利要求1所述的电缆单元，其特征在于，所述导电芯由多个同轴设置的表面覆盖有石墨烯层的金属导线构成。7.根据权利要求1～5任意一项所述的电缆单元，其特征在于，所述电缆单元还包括内屏蔽层，所述内屏蔽层包覆所述导线单元。8.根据权利要求7所述的电缆单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘悦，姚松松，范同祥，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：