本發(fā)明涉及同軸電纜，尤其涉及一種超導同軸電纜及其制備方法。

背景技術：

1、隨著通信技術的提高，同軸電纜的應用也越來越廣泛，其各項要求也越來越高，對射頻同軸電纜的電性能、機械性能和環(huán)境性能提出了更高的要求。射頻信號在同軸電纜的信號損耗分為兩部分，一部分為電纜絕緣極化造成的損耗，另一部分為由于內(nèi)外導體的電阻特性對信號造成的損耗，在超低溫環(huán)境中超導體的電阻為絕對的零，即電阻完全消失，當電阻完全消失時，射頻信號經(jīng)過電纜在內(nèi)導體外表面和外導體內(nèi)表面的信號損耗為零，增強了終端信號的強度。

2、目前，量子雷達、量子天線和量子計算機等量子通訊技術還處于研究階段，且都與超導技術息息相關，并且已取得了一些重要的研究成果，成果表明量子通訊技術可以大大提高通訊的性能和效率，為未來通訊和雷達提供更好的技術支持。量子計算機、量子天線和量子通訊的設計需基于量子力學原理，考慮量子傳輸和量子態(tài)的疊加與糾纏，而高性能（超低溫、超低損耗）同軸電纜對于向量子位提供精確的高頻微波信號以及改變其狀態(tài)和執(zhí)行操作至關重要。

3、由于要求量子芯片要求的超低溫環(huán)境，其作為信號傳輸線的同軸電纜也必須具有極低的熱傳導特性，以防止過多的熱量通過該電纜傳導至芯片工作環(huán)境中，在物理學中，熱量是通過電子和聲子傳播，其中電子對熱量的傳播遠大于聲子對熱量的傳播，在超低溫環(huán)境中超導發(fā)生超導效應，超導內(nèi)部的電子形成庫對，無法自由移動，超導內(nèi)部只有聲子傳導熱量，而非超導體中的電子仍具有傳輸熱量的功能，因此在超低溫環(huán)境中，產(chǎn)生超導特性的超導的熱傳導率遠低于非超導體。目前，亟需設計出能夠滿足超低溫狀態(tài)以及低熱傳導效率的同軸電纜。

技術實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明提供一種超導同軸電纜及其制備方法，用以克服現(xiàn)有技術中在超低溫狀態(tài)下電纜熱傳導效率比較高的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種超導同軸電纜，所述超導同軸電纜由內(nèi)至外由內(nèi)導體、絕緣層、屏蔽層以及保護層組成；

3、所述內(nèi)導體，其由若干導線組成，用以傳輸信號；

4、所述絕緣層，其包覆在所述內(nèi)導體的外周，用以隔絕電流以及減少熱傳導，所述絕緣層為柔性材質(zhì)；

5、所述屏蔽層，其縱包在所述絕緣層的外周，用以屏蔽內(nèi)外信號干擾，所述屏蔽層的厚度由內(nèi)導體直徑、絕緣層厚度以及標準彎曲半徑確定；

6、所述保護層，其包覆在所述屏蔽層的外周，用以保護所述屏蔽層，所述保護層為柔性材質(zhì)。

7、進一步地，所述導線為鈮鈦合金圓線，所述屏蔽層為鈮鈦合金薄膜，所述絕緣層和所述保護層均為ptfe介質(zhì)。

8、進一步地，所述屏蔽層厚度為0.01mm～0.1mm。

9、另一方面，本發(fā)明還提供一種超導同軸電纜制備方法，包括：

10、步驟s1，以內(nèi)導體的預設最大彎曲半徑進行彎曲形變測試，獲取內(nèi)導體相鄰線束間的導體錯移量；

11、步驟s2，根據(jù)所述導體錯移量、絕緣層材料的彈性模量和第一參數(shù)確定絕緣層厚度；

12、步驟s3，以超導同軸電纜的標準彎曲半徑對包覆有絕緣層的內(nèi)導體的電纜半成品進行彎曲形變測試，以確定絕緣層錯移量；

13、步驟s4，基于所述絕緣層錯移量和所述導體錯移量確定絕緣層厚度是否合格，在不合格條件下修正所述第一參數(shù)以重新確定絕緣層厚度；

14、步驟s5，基于絕緣層厚度和內(nèi)導體直徑確定屏蔽層的縱包直徑；

15、步驟s6，根據(jù)所述縱包直徑和所述標準彎曲半徑確定屏蔽層的拉伸比，基于拉伸比計算屏蔽層的最小厚度；

16、步驟s7，使用確定后的所述絕緣層厚度、屏蔽層厚度和縱包直徑制備超導同軸電纜。

17、進一步地，所述彎曲形變測試的步驟包括：

18、在被測目標體的預設長度上標記第一點和第二點，以及第一點和第二點的中間點；

19、以所述中間點為彎曲軸，采用設定的彎曲半徑對所述被測目標體進行彎曲并保持預設時長；

20、保持彎曲狀態(tài)，測量被測目標體長度延伸方向的第一長度值和第一徑向值；

21、根據(jù)第一長度值和第一徑向值與原預設長度計算錯移量，其中所述錯移量包括徑向錯移量和軸向錯移量。

22、進一步地，確定所述絕緣層厚度包括：

23、根據(jù)所述導體錯移量確定第一比對值，并將所述第一比對值與預設比對閾值進行比對，基于比對結果確定所述絕緣層厚度的確定方式，其中，確定方式為根據(jù)絕緣層材料的彈性模量和第一參數(shù)的比值確定或根據(jù)所述絕緣層材料的彈性模量和第一參數(shù)的比值的2倍確定。

24、進一步地，在所述步驟s4中，包括：

25、根據(jù)所述絕緣層錯移量確定第二比對值；

26、將所述第一比對值與所述第二比對值進行比對，并根據(jù)比對結果確定所述絕緣層厚度是否合格。

27、進一步地，在所述步驟s4中，包括：

28、在不合格條件下，根據(jù)所述第一比對值與所述第二比對值的比值確定所述第一參數(shù)的修正幅度。

29、進一步地，在所述步驟s6中，包括：

30、根據(jù)所述縱包直徑與所述標準彎曲半徑的比值確定所述屏蔽層的拉伸比；

31、所述屏蔽層的最小厚度與所述拉伸比成正相關。

32、進一步地，在所述步驟s2中，所述第一參數(shù)根據(jù)所述絕緣層材料的彈性模量與所述內(nèi)導體導線直徑和內(nèi)導體直徑的差值的比值確定。

33、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明內(nèi)導體和屏蔽層設置為超導材料，能夠?qū)崿F(xiàn)在超低溫狀態(tài)下信號傳輸，并且可以降低熱傳導效率。設置屏蔽層還可以屏蔽內(nèi)外信號干擾，減少信號在傳輸過程中的衰減，保證高頻信號傳輸質(zhì)量；設置絕緣層進行絕緣，能夠隔絕電流以及減少熱傳導，從而降低熱傳導效率；設置保護層以保護屏蔽層以及內(nèi)部整體結構，能夠保證同軸電纜的結構完整性、增加使用壽命以及保證同軸電纜的性能。

34、進一步地，本發(fā)明通過對內(nèi)導體進行彎曲性變測試確定導體錯移量，以此確定絕緣層厚度，能夠保證絕緣層的絕緣效果，能夠最大限度的隔絕電流以及減少熱傳導。通過對包覆有絕緣層的內(nèi)導體的電纜半成品進行彎曲形變測試，以判定是否需要重新確定絕緣層厚度，能夠進一步提高絕緣層的絕緣效果。通過基于絕緣層厚度和內(nèi)導體直徑確定屏蔽層的縱包直徑，以此確定屏蔽層的拉伸比，從而計算屏蔽層的最小厚度，能夠提高屏蔽層的屏蔽效果，并且能夠保證屏蔽層的質(zhì)量，避免屏蔽層由于彎曲易損壞。

35、進一步地，本發(fā)明彎曲形變測試方法能夠提高彎曲測試的準確度和效率。

技術特征：

1.一種超導同軸電纜，其特征在于，所述超導同軸電纜從內(nèi)至外由內(nèi)導體、絕緣層、屏蔽層以及保護層組成；

2.根據(jù)權利要求1所述的超導同軸電纜，其特征在于，所述導線為鈮鈦合金圓線，所述屏蔽層為鈮鈦合金薄膜，所述絕緣層和所述保護層均為ptfe介質(zhì)。

3.根據(jù)權利要求2所述的超導同軸電纜，其特征在于，所述屏蔽層厚度為0.01mm～0.1mm。

4.一種超導同軸電纜制備方法，其用于制備權利要求1-3任一項所述的超導同軸電纜，其特征在于，包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，所述彎曲形變測試的步驟包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，確定所述絕緣層厚度包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，在所述步驟s4中，包括：

8.根據(jù)權利要求7所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，在所述步驟s4中，包括：

9.根據(jù)權利要求5所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，在所述步驟s6中，包括：

10.根據(jù)權利要求5所述的超導同軸電纜制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述第一參數(shù)根據(jù)所述絕緣層材料的彈性模量與所述內(nèi)導體導線直徑和內(nèi)導體直徑的差值的比值確定。

技術總結
本發(fā)明涉及同軸電纜技術領域，尤其涉及一種超導同軸電纜及其制備方法，包括：超導同軸電纜由內(nèi)至外由內(nèi)導體、絕緣層、屏蔽層以及保護層組成；內(nèi)導體由若干導線做成，用以傳輸信號；絕緣層包覆在內(nèi)導體的外周，用以隔絕電流以及減少熱傳導，絕緣層為柔性材質(zhì)；屏蔽層縱包在絕緣層的外周，用以屏蔽內(nèi)外信號干擾，屏蔽層的厚度由內(nèi)導體直徑、絕緣層厚度以及標準彎曲半徑確定；保護層包覆在屏蔽層的外周，用以保護屏蔽層，保護層為柔性材質(zhì)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)在超低溫超導狀態(tài)下進行信號傳輸，可以減小熱傳導效率。

技術研發(fā)人員：馬濤,石志寬,岳雙元,周赤偉
受保護的技術使用者：嘉興翼波電子有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19