专利名称：含有电镀外导体的同轴跨接电缆组件以及相关制造方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，特别地，本发明涉及同轴跨接电缆组件以及相关制造方法。
同轴电缆的一个有利的用途是，用于将蜂窝或无线基站的电子器件连接到安装在附近天线塔顶端的天线上。例如，位于设备保护罩内的发射机和接收机可通过同轴电缆连接到由天线塔支撑的天线上。典型的安装包括，较大直径的主同轴电缆，该主同轴电缆在设备保护罩和天线塔的顶端之间延伸，以降低信号损失。例如，北卡罗莱纳州(North Carolina)的Hickory的CommScope有限公司，即本发明的受让人提出了适用这类应用的CellReach的同轴电缆。
每个主同轴电缆端部与直径较小的、并相对较短的同轴跨接电缆组件相连。该同轴跨接电缆组件包括一段具有连接在另一端上的连接器的同轴电缆。跨接电缆组件的电缆典型地比主同轴电缆的直径小，以在例如设备保护罩，和天线塔的顶部，提供更小的横截面，更大的灵活性和更便利的布线。连接器通常连接到同轴跨接电缆的每端以形成同轴跨接电缆组件。
典型地，采用连续的方式制造同轴电缆，其中内导体或导线沿着一个路径前进通过一个挤压机，该挤压机能挤压出环绕内导体的绝缘泡沫。挤压机的下游是一连串的冷却槽，对绝缘泡沫进行冷却和固化。外导体可以用作金属带，在环绕绝缘层的管子中形成。塑料绝缘保护层可以顺着外导体应用的场合被挤压。
在电缆制造厂和/或在野外，将跨接电缆组件用连接器安装在同轴电缆的端部上。可用的连接器主要有两类—机械类连接器，其按照用于在同轴跨接电缆端部上的机械安装来设计；以及焊接类连接器，其被设计成通过焊接来连接。遗憾的是，机械类连接器相对较复杂，其包含了许多部件，因而相对较贵。焊接类连接器由于几乎没有什么部件，因此较便宜。例如，Bufanda等的美国专利5,802,710，公开了一种焊接类连接器，该连接器使用了沿环状的、波浪形的同轴电缆的外导体包裹的焊剂预型。连接器放置在焊剂预型的上面，然后加热该连接器以使连接器焊接到电缆的端部。
遗憾的是，不是所有的用在连接器和/或同轴电缆的材料都易于焊接。铝材料是需求极大的材料并且经常用作同轴跨接电缆的外导体。遗憾的是，铝材料难于接受焊料，因此，典型地只能使用昂贵的机械类连接器与具有铝外导体的同轴跨接电缆连接。
根据本发明的这个和其他目的、特征及优点，通过包括同轴跨接电缆的跨接组件来提供，其中同轴跨接电缆包括外导体，该外导体依次包括铝层以及其上的锡层，并且其中至少一个连接器焊接在锡层上。更特别地，同轴跨接电缆可以相对较短并且包括内导体，环绕内导体的绝缘层，环绕绝缘层的外导体，以及环绕外导体的外保护层。锡层可以是锡合金，例如锡/铅合金。有利地，锡层允许使用铝导体，但却方便了将焊接类连接器焊接在外导体上。
外导体可以具有连续的、非网状的、管状的形状。锡层例如可以沿着外导体的整个长度连续延伸并设在所述铝层的径向外表面上。在同轴跨接电缆制造的过程，可以很方便地通过电镀加工锡层。
跨接电缆组件可以包括，在同轴跨接电缆的相对的第一和第二端部上的第一和第二连接器。同轴跨接电缆在被加工成其中至少具有一个弯曲形状的时候，具有形状保持特性。该形状保持特性，在将跨接组件连接到安装在支架上的电子设备，如发射机或接收机上布线时，具有极大的优势。
内导体可以包括铝棒以及其上的铜层。连接器进一步包括与内导体连接的连接器接点。绝缘层包括塑料，例如塑料泡沫。此外，同轴跨接电缆的直径在大约在1/8至2英寸的范围里。
本发明的另一个方面涉及一种同轴电缆系统，该同轴电缆系统包括主同轴电缆和同轴跨接电缆组件，该同轴跨接电缆组件包括镀锡的外导体，并与主电缆的一个或两个端部相连。主同轴电缆的直径比跨接组件的同轴电缆直径要大，以降低信号衰减。稍小的跨接组件的电缆可以更柔软，并且具有更好的形状保持特性，允许在许多布线场合中所需的更厉害的弯曲。
本发明的另一个方面还提出了一种制造如上所述的同轴跨接电缆组件的方法。该方法包括在同轴跨接电缆的铝外导体上形成锡层，该同轴跨接电缆包括内导体以及内导体和外导体之间的绝缘层；以及将至少一个连接器焊接到锡层上，该锡层与同轴跨接电缆的至少一个相应的端部相邻。锡层可以是锡合金，例如锡/铅合金，如上指出的。外导体可以具有连续的、非网状的、管状的形状，并且可通过电镀加工锡层。
图1是根据本发明的蜂窝基站的示意图，示出了含有同轴跨接电缆组件的同轴电缆系统；图2是图1中所示的部分同轴电缆系统的侧视图；图3是沿图2中的线3-3取得的，放大了很大的横截面示意图；图4是沿图2中的线4-4取得的，放大了很大的纵截面示意图；图5和图6分别是图1中示出的含有同轴跨接电缆组件的焊接类连接器的更详细的透视图和顶视图；图7根据本发明，用于制造同轴跨接电缆组件的设备的示意方框图；图8根据本发明，制造同轴跨接电缆组件方法的流程图。
开始转向图1，参考在蜂窝或无线基站10中使用的同轴电缆描述本发明。基站10示意性地包括，含有设备支架12的设备保护罩11，设备支架12依次安装了多个发射机13和接收机14。电缆托架15示意性地延伸到设备保护罩11的外部直到单极天线塔16。单极天线塔16在其上端安装了多个蜂窝天线17，这为本领域技术人员所理解。
同时还为本领域技术人员所理解的是，同轴电缆系统在塔16顶部的多个天线17和位于塔底部且在保护罩11内的发射机13和接收机14之间建立连接。同轴电缆系统示意性地包括，与较大的主同轴电缆21相连的多个同轴跨接电缆组件20，其中主同轴电缆21从塔16的上端进入到设备保护层11里。每个主电缆21可以是，例如CellReach的1873型号的电缆，该电缆具有相对大的直径(大约 英寸)并且典型地可延伸大约90至300英尺。
在示出的实施例中，多个跨接组件20同时被用在上面的位置和下面的位置，并且主同轴电缆21在单极天线塔16中延伸。当然，尽管典型地，由于跨接组件的挠性使其同时在上面位置和下面位置上使用具有优势，但在另一个实施例中，仅使用了一个单独的跨接组件20。
此外，现在转向附图2和3，开始描述跨接电缆组件20的具体特征。该同轴跨接电缆组件20典型地大约有3至6英尺长。跨接组件20示意性地包括同轴跨接电缆25，该同轴跨接电缆25依次包括，由铝导线27以及其上的铜镀层28所提供的内导体26。本发明还考虑了内导体的其他构造。
内导体26被泡沫绝缘层30环绕。绝缘层30被外导体32环绕。外导体32示意性地由铝管33及其上的锡层34提供。锡层34较优地提供用于焊接的高相容的表面。当然，此处使用的“锡层”是指包括纯的或基本纯的锡层，以及锡合金，例如锡/铅合金。具体地，可以使用含铅大约10％的锡/铅合金。换句话说，通过在外导体32的铝管33上提供锡层34来克服铝外导体的缺陷。正如本领域技术人员所理解的，铝能提供一些所需的其他性能，这些性能包括良好的导电性、保持形状的性能、耐用性、相对低的屈服强度、以及相对低的成本。在外导体32的外面，示意性地提供了保护层或外保护塑料层36。
同轴跨接电缆组件20还示意性地包括，在两个端部上的焊接类连接器40，最佳地如图2中所示。当然，在其他的实施例中可能仅提供了一个焊接类连接器40。换句话说，此处使用的术语“同轴跨接电缆组件”意味着覆盖了含有一个或两个连接器的多个实施例。例如，跨接组件的引出线形式可能仅包括了一个在工厂安装了的焊接类连接器。之后，可在野外安装机械类连接器，以能精确测量同轴跨接电缆25的长度和按本领域技术人员所理解的方式切割。
为使用方便，可以预想，可以以几个标准长度提供带有两个焊接类连接器40的多个跨接组件20。因此，在这些实施例中，可以享有两个焊接类连接器40的经济和效率。
如以上简要提到的，同轴跨接电缆25的材料和结构有利地提供了电缆的形状保持性能，这也许最好通过参考图1和图2来理解。换句话说，可以通过手来形成相对更厉害的弯曲，并且，在作用力解除后，仍能保持弯曲的形状。该有利的特点对安装者来说，将极大地方便了对跨接组件20的布线。
现在再参考附图4-6，描述焊接类连接器40的其他细节以及如何将焊接类连接器40与同轴跨接电缆25焊接。连接器40示意性地包括第一管状的壳体部分41，其容纳同轴跨接电缆25的外导体32。第二管状壳体部分42示意性地以紧密的压配合与第一壳体部分41连接。可旋转的螺母部分43(图5和6)通过第二壳体部分42来支承。
导电接点45在第二壳体部分42内由绝缘垫片支承(未示出)。示意性地通过焊接接缝47将导电接点45焊接在内导体26上。可通过第二壳体部分42中排列的开口50接近该焊接接缝47。
也可在示出的实施例中看到，在外导体32的锡层34和第一连接器壳体部分41之间提供焊接接缝55。正是该焊接接缝55在电缆端部和连接器之间提供良好的电连接以及坚固的机械连接。在示出的实施例中，也可通过第一壳体部分41壁上横切形成的裂隙开口56看到/接近该焊接接缝55。
首先在外导体32和与第一连接器壳体部分41的内部邻接的部分之间，对焊料或焊剂预型定位，可以很方便的形成焊接接缝55。随后，加热以使焊料流动，经过冷却，完成连接，这被本领域技术人员所理解。
现在再转向图7的制造系统80的示意图以及图8的流程图58，现在进一步解释有代表性的制造过程的详细细节。开始后(方框60)，从供带盘81向挤压机82输入内导体26。在方框64中，挤压机82挤压绝缘层30，这为本领域技术人员所理解。由于挤压过程中产生的热量，内导体/绝缘层组件要通过一连串的冷却槽(未示出)。
通过一连串的成形滚轮84，示意性地由供带盘83供给扁平的铝材以卷制成管子。接着，在滚轮84的下游，在示意性示出的焊接台85上将管子对接焊接，以形成铝管33(方框66)。之后，在方框68中，在电镀台87上将铝管33镀锡。电镀台87示意性地包括一连串的化学电镀/处理浴88，这很容易为本领域技术人员所理解。例如，在一些实施例中提供了冲洗槽和洗涤槽，此外还有电镀槽。通过本发明，还可以考虑其他构造。电镀浴可使用熟知的电化学电镀方法，这易于为本领域技术人员所理解而无需在此处做进一步的讨论。
之后，在方框70，部分完成的电缆示意性地通过最后的挤压机90，该挤压机90挤压外导体保护层36。之后，将同轴跨接电缆25取出，并保存在供带盘91上，用于随后的组装步骤。更特别地，如在图7的下半部分中所示，在切割台或台子93上，将来自供带盘91的同轴跨接电缆25切割成段(方框72)。在方框74，在切割台93的下游，将焊接上的连接器40组装在制备好的同轴跨接电缆25的端部上，并通过示意性示出的感应加热器95加热。从而，使位于外导体32和连接器40邻接部分之间的焊剂预型融化并流动，从而将这些邻接部分连接在一起，这易于为本领域技术人员所理解。
焊剂可以包括传统的锡/铅合金，或其他低熔点材料，这为本领域技术人员所理解。另外，可使用焊剂预先准备表面，这也为本领域技术人员所理解。但是，在另外的实施例中，可在连接器和外导体的邻接部分之间注入熔化的焊料来完成焊接，这为本领域技术人员所理解。
当然，如果需要使用两个连接器40，那么可重复连接器组装和加热操作。在感应加热器95的下游，在容器96中，将跨接电缆组件20为运输而打包之前(方框76)，以及在结束前(方框78)，执行最后的检查。
如上在一些实施例中所描述的，优选地在铝管上镀锡；然而，在本发明的其他实施例中，所提供的用于形成外导体的扁材可以是已有的电镀锡材料。此外，本领域技术人员能通过对前面的描述和相关附图的讲授中获益，从而可以形成对本发明的许多改进和其他实施例。因此，应当理解本发明不受限于所公开的具体实施例，并且改进和实施例是包括在所附的权利要求书的范围之内的。
权利要求
1.一种同轴跨接电缆组件，包括同轴跨接电缆，包括内导体，环绕所述内导体的绝缘层，以及环绕所述绝缘层的外导体；所述外导体包括，铝层以及其上的锡层；至少一个连接器，以及至少一个焊接接缝，将所述至少一个连接器与所述外导体的锡层的邻接部分连接在一起。
2.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡层包括锡合金。
3.如权利要求2的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡合金包括锡/铅合金。
4.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆进一步包括环绕所述外导体的绝缘保护层。
5.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述外导体具有连续的、非网状的、管状的形状。
6.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡层沿着所述外导体的整个长度连续延伸。
7.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡层在所述铝层的径向外表面上。
8.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述至少一个连接器包括第一和第二连接器。
9.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆在被加工成其中至少具有一个弯曲形状的时候，具有形状保持特性。
10.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述内导体包括，铝棒以及其上的铜层。
11.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述至少一个连接器进一步包括与所述内导体连接的连接器接点。
12.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述绝缘层包括塑料。
13.如权利要求1的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆的直径大约在1/8到2英寸的范围内。
14.一种同轴跨接电缆组件，包括同轴跨接电缆，包括内导体，环绕所述内导体的绝缘层，环绕所述绝缘层的外导体，以及环绕所述外导体的外保护层；所述外导体具有连续的、非网状的、管状的形状；所述外导体包括铝层以及沿外导体的整个长度连续延伸的外部的锡层；至少一个包括连接器壳体的连接器；以及至少一个焊接接缝，将至少一个连接器连接到与其至少一个相应端部邻接的所述外导体的锡层的邻接部分上。
15.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡层包括锡合金。
16.如权利要求15的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述锡合金包括锡/铅合金。
17.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆进一步包括环绕所述外导体的绝缘保护层。
18.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述至少一个连接器包括第一和第二连接器。
19.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆在被加工成其中至少具有一个弯曲形状的时候，具有形状保持特性。
20.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述内导体包括铝棒以及其上的铜层。
21.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述至少一个连接器进一步包括与所述内导体连接的连接器接点。
22.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述绝缘层包括塑料。
23.如权利要求14的同轴跨接电缆组件，其特征在于，所述同轴跨接电缆的直径大约在1/8至2英寸的范围内。
24.一种同轴电缆系统，包括主同轴电缆和至少一个与其连接的同轴跨接电缆组件，所述至少一个同轴跨接电缆组件包括同轴跨接电缆，具有小于所述主同轴电缆的直径，以及短于所述主同轴电缆的长度，所述同轴跨接电缆包括内导体，环绕所述内导体的绝缘层，以及环绕所述绝缘层的外导体，所述同轴跨接电缆的所述外导体包括铝层和其上的锡层，至少一个连接器，以及至少一个焊接接缝，将所述至少一个连接器与所述同轴跨接电缆的所述外导体的锡层的邻接部分连接在一起。
25.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述锡层包括锡合金。
26.如权利要求25的同轴电缆系统，其特征在于，所述锡合金包括锡/铅合金。
27.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆进一步包括环绕所述外导体的绝缘保护层。
28.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆的所述外导体具有连续的、非网状的、管状的形状。
29.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述锡层沿着所述同轴跨接电缆的所述外导体的整个长度连续延伸。
30.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述锡层在所述同轴跨接电缆的所述铝层的径向外表面上。
31.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述至少一个连接器包括第一和第二连接器。
32.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆在被加工成其中至少具有一个弯曲形状的时候，具有形状保持特性。
33.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆的所述内导体包括铝棒以及其上的铜层。
34.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述至少一个连接器进一步包括与所述同轴跨接电缆的所述内导体连接的连接器接点。
35.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆的所述绝缘层包括塑料。
36.如权利要求24的同轴电缆系统，其特征在于，所述同轴跨接电缆的直径大约在1/8到2英寸的范围内。
37.一种制造同轴跨接电缆组件的方法，包括在同轴跨接电缆的铝外导体上形成锡层，同轴跨接电缆进一步包括内导体以及内导体和外导体之间的绝缘层；以及将至少一个连接器焊接到与至少一个同轴跨接电缆的相应端部邻接的锡层上。
38.如权利要求37的方法，其特征在于，形成锡层包括形成锡合金层。
39.如权利要求38的方法，其特征在于，形成锡合金层包括形成锡/铅合金层。
40.如权利要求37的方法，其特征在于，外导体具有连续的、非网状的、管状的形状。
41.如权利要求37的方法，其特征在于，形成锡层包括电镀锡层。
42.如权利要求41的方法，其特征在于，电镀锡层包括沿着外导体的整个长度电镀锡层。
43.如权利要求41的方法，其特征在于，通过电镀浴执行电镀。
44.如权利要求41的方法，其特征在于，电镀锡层包括在铝层的径向外表面上电镀锡层。
45.如权利要求37的方法，进一步包括，在焊接前，将同轴跨接电缆切割成所需的长度。
46.如权利要求37的方法，进一步包括，形成环绕外导体的保护层，以及在焊接前剥去其中的部分。
47.如权利要求37的方法，其特征在于，焊接包括，在至少一个连接器和外导体之间布置焊料，以及之后加热焊料以使其流动，从而将至少一个连接器与外导体接合在一起。
48.如权利要求47的方法，其特征在于，通过感应加热器执行加热。
49.如权利要求37的方法，其特征在于，焊接包括，在至少一个连接器和外导体之间注入熔化的焊料，以使至少一个连接器与外导体接合在一起。
50.如权利要求37的方法，其特征在于，焊接至少一个连接器包括，在对应于同轴跨接电缆的第一和第二端部上，焊接第一和第二连接器。
全文摘要
本发明涉及同轴跨接电缆组件及其相关的制造方法。同轴跨接电缆组件包括，同轴跨接电缆和至少一个固定在其中的焊接类连接器。电缆包括外导体，该外导体依次包括，铝层以及其上带有的锡层。该锡层允许使用铝外导体，但却方便了在外导体上焊接焊接类连接器。锡层可以是锡合金，例如锡/铅合金。外导体可以具有连续的、非网状的、管状的形状，并且锡层可以沿着外导体的整个长度连续地延伸。该锡层在同轴跨接电缆的制造过程中，可以方便地通过电镀形成。同轴跨接电缆组件可以与主同轴电缆和/或与电子设备接合。
文档编号H01B11/18GK1442931SQ02118388
公开日2003年9月17日 申请日期2002年4月26日 优先权日2002年3月6日
发明者拉里·W·纳尔逊, 罗纳德·A·瓦卡罗, 布鲁斯·W·卡德威尔 申请人:北卡罗来纳康姆斯科普公司