射频抑制电缆和利用这种射频抑制电缆的装置

1.一种射频抑制电缆，包括多个相互绝缘的导线，一包围所述 多个导线的导电屏蔽层和一外绝缘壳，其特征在于在导电屏蔽层和外 绝缘壳之间设置了一个电阻层，其中构成电阻层的材料的体电阻大于 构成所述导线的材料的体电阻，所述电阻层的厚度大于所述电阻层的 趋肤深度δ，所述趋肤深度δ等于：
$\delta =\frac{1}{\sqrt{\mathrm{\pi \sigma f}{\mu }_r{\mu }_0}}$
式中σ为材料的电导率，
f为频率，
μr为相对于自由空间的磁导率，以及
μ0为自由空间的磁导率。
2.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层的厚 度为趋肤深度δ的2至10倍。
3.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层是 柔性的。
4.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层由 基于碳的材料构成。
5.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层由 石墨构成。
6.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层由 浸渍碳的硅酮构成。
7.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层由 编织碳纤维构成。
8.如权利要求1所述的射频抑制电缆，其特征在于，电阻层由 添加了石墨的塑料构成。
9.一种装置，包括一发送装置，一接收装置，和如权利要求1 至8中任一项所述的射频抑制电缆，该电缆用来将发送和接收装置电 连接在一起。

技术领域\n本发明涉及一种射频抑制电缆，用来抑制不希望有的射频信号发 射，和利用这种射频抑制电缆的装置。这种电缆可用来连接用于射频 测试等的装置和/或设备。\n背景技术\n在许多设备和固定及便携式装置中，需要将电路板、装置和附件 与柔性导电连线互连。但是为了符合射频发射方面的规定，希望抑制 射频辐射从这些柔性导电连线泄漏出去。一种大家熟知的方法是采用 同轴电缆，其中导线被一个与之绝缘的管状编织金属屏蔽导体(它在 工作时通常接地)所包围。许多同轴电缆的柔度是有限的，因而只适 用于固定安装的设备和静态应用，如电视天线引线等。编织金属屏蔽 导体的缺点是在电缆外面有寄生电流流过。在某些应用中，曾发现在 用于个人应用的电缆中有驻波产生，据信由于这些驻波与用户之间的 耦合可能导致高的吸收比率(SAR)。\n在另一种现有的减少不希望的射频信号传播的方法中，是在尽可 能靠近电缆与产生射频电流的设备相连的地方，在电缆外面包缠铁氧 体磁环(ferrite bead)。采用一个或多个铁氧体磁环的缺点是：由 于磁环是刚性的从而降低了电缆的柔软性，同时只能抑制铁氧体磁环 附近的辐射而不能抑制它们之间的辐射。\n发明内容\n本发明的一个目的是提供基本上沿电缆整个长度的射频抑制。\n本发明提供一种射频抑制电缆，包括多个相互绝缘的导线，一包 围所述多个导体的导电屏蔽层和一外绝缘壳，其特征在于在导电屏蔽 层和外绝缘壳之间设置了一个电阻层，其中构成电阻层的材料的体电 阻大于构成所述导线的材料的体电阻，所述电阻层的厚度大于所述电 阻层的趋肤深度δ，所述趋肤深度δ等于：\n$\delta =\frac{1}{\sqrt{\mathrm{\pi \sigma f}{\mu }_r{\mu }_0}}$\n式中σ为材料的电导率\nf为频率\nμr为相对于自由空间的磁导率\nμ0为自由空间的磁导率。\n按本发明制成的电缆可提供沿其长度的连续的射频抑制。根据电 缆中导线的数目和尺寸，电缆可以比较细而柔软，因而适用于连接便 携式设备和附件；也可能不太柔软，因而适用于连接固定安装的设 备。有了电阻层可以抑制在没有它时可能存在的任何驻波。\n电阻层的厚度可以是趋肤厚度的2至10倍。\n电阻材料可以是基于碳的材料，例如：石墨，由石墨丝或加有石 墨的塑料，或浸渍碳的硅酮制成的编织碳纤维。\n附图说明\n本发明将参考附图举例说明，附图中：\n图1为按本发明制造的一条低频多芯电缆实施例的剖面图；\n图2为包括用本发明的电缆连接的装置的设备示意框图。\n附图中用相同的标号表示相应的零件。\n具体实施方式\n图1的电缆包括五根彼此相互在绝缘空间22中绝缘的导线12、 14、16、18、20。导线18有一个额外的绝缘层24。如果各导线自己 没有绝缘涂层的话，则在绝缘空间22中填充绝缘塑料。但若它们都 有涂层覆盖，则绝缘空间22可以由空气介质构成。有一个同轴导电 屏蔽层26包围着绝缘空间22。这个电缆提供了一个外绝缘塑料壳30， 且在导电屏蔽层26和外壳30之间设置了一个电阻层28。\n电缆10的横截面尺寸及其各部分的构成材料可根据用户的特定用 途来选择。\n导线12、14、16、18和20可以是实心的或由几股组成，而且可 以是通常用来制造电缆的材料(如铜、铝、钢)中的任意一种。填充 绝缘空间22和形成绝缘层24的材料可以包括一般用在电缆制造中的 材料，如PVC(聚氯乙烯)，以基于硅酮的塑料和橡胶，以及PTFE(聚 四氟乙烯)。\n设置电阻层28是为了抑制从导线12、14、16、18、20及导电屏 蔽层发射射频信号。为了使它真正有效，要求电阻层28所使用的材 料的体电阻首先要远大于导电材料的体电阻，但又不是那么大，以致 射频场仍能耦合到导线上。现在来较详细地讨论这第二个限制。\n当一种导电/电阻材料受到射频场作用时，在材料表面上及其附近 有电流流通。最大的电流密度是在表面上，且电流随着远离表面而指 数衰减。这种现象叫做“趋肤效应”。电流密度降至初始值的1/e的 距离称为趋肤深度δ，它等于\n$\delta =\frac{1}{\sqrt{\mathrm{\pi \sigma f}{\mu }_r{\mu }_0}}$\n式中σ为材料的电导率，\nf为频率，\nμr为相对于自由空间的磁导率，\nμ0为自由空间的磁导率。\n对几乎所有的材料μr接近于1。\n厚度大致等于或小于趋肤深度的材料无法让它包围的任何东西屏 蔽于电场的影响。倘若用这种材料来作电缆的射频屏蔽，则射频信号 仍能耦合到导线12至20，而且它们还能够承载(有些衰减)(也许 会谐振)射频电流。因此，构成层28的电阻材料应比其趋肤深度厚 一些，比如说，通常认为2至10倍趋肤深度的厚度是可接受的厚度。\n适于连接便携设备的电缆的厚度可能为几毫米量级。对某些应用 来说，4mm直径的电缆将被认为是太粗。为避免使电缆太粗，电阻层 28的厚度应为0.5mm左右，这样将使直径增加1mm。举一个数字例子， 考虑一个工作在900MHz且使用的电缆要求其电阻层为5倍趋肤深度 厚的设备。把这些要求代入上面的公式，并把各项重新安排，可得到 材料的电导率σ约大于28000S/m(西门子/米)。此值远低于常用金 属的电导率，例如铜为5.7×106S/m，不锈钢为1.1×106S/m。石墨 的电导率约为7×104S/m，是最常用作电阻的材料。\n由于体电阻大，石墨从几个方面说是一种用作电阻层28的实用 材料。石墨的使用有几种方式。例如，可以把石墨挤压成具有一些 柔性的丝而作成碳纤维。制作碳纤维并把它们编织起来的技术已非常 成熟，因而可以经济地制成电阻层。在另一个实例中，可以用加有高 浓度石墨粉的塑料来制作电阻层，使得材料的电阻率比实心石墨要 大。在其它实施例中所述电阻层可以包括浸渍碳的硅酮。\n虽然由于趋肤效应，石墨和普通金属的体电导率相差近1000倍， 但在射频下的电导率仅为体电导率的平方根。因此，电阻层28的电 阻比导线12至20(这些导线是与外射频场相隔离的)大30倍左右。\n参照图2，该设备包括一个发送装置32，后者通过按本发明制造 的电缆10与接收装置34相连接。装置32和34可包括射频测试装置 或用于移动无线环境下的设备和装置。\n虽然上面是把电阻层28描述为抑制从电缆10的发射，但它也可 以抑制外射频(rf)辐射到达导线上。\n在本说明和权利要求书中，加在一种元件前面的“一”或“一个” 并不排除有许多这种元件存在。另外，“由……构成”这个词也不排 除还存在所列举之外的其它元件和步骤。\n本领域技术人员通过阅读本发明公开的内容，显然知道可以作出 其它的修改。这些修改可包括现在已知的在射频抑制电缆及其元部件 设计、制造和使用中的其它一些特性，它们可用来代替或补充这里已 描述的特性。