一、引言 2013年底,工业和信息化部向中国移动、中国电信、中国联通正式发放了第四代移动通信业务牌照(即4G牌照),中国移动、中国电信、中国联通三家均获得TD-LTE牌照,此举标志着中国电信产业正式进入了4G时代。 图1 BBU+RRU 模式 二、拉远光缆 由于BBU+RRU模式一般用于短距离和室内覆盖场景中,光缆要通过楼道、室内布线管道、竖井等地方,个别地方还可能使用气吹的敷设方式,所以此类有别于普通光缆,属于特种光啦范畴,对光缆一般要求重量轻、外径小、弯曲半径小、干式结构、阻燃、抗拉等。我们一般称此类光缆为拉远光缆(如图2),由单芯软光缆、芳纶铠装件和低烟无卤护套组成。 单芯软光缆 拉远光缆 光电复合拉远光缆 图2 拉远光缆 三、设计 1、结构设计 为了减小光缆直径,拉远光缆一般采用紧套光纤,并可进一步提高光纤的抗拉和抗测压性能,方便与快速连接器进行成端处理,加强件采用芳纶纱,可提高光缆的短期拉伸力与柔韧性,考虑到光缆使用于室内情况较多,所以护套采用LZSH护套料,与此同时可以考虑在放置芳纶纱的时候加入阻水纱,可以有效的避免光缆出现渗水的可能。 拉远光缆一般会省略中心加强件以提高其柔韧性,缆芯直径不考虑加强件的尺寸,所以 缆芯等效直径 (1) 如果有中心加强件时,缆芯直径为: (2) 其中D为单芯软光缆直径,n为单元数。 芳纶截面积 (3) 式中L为芳纶纱的线密度(dtex),n为芳纶股数,为芳纶密度(g/cm3),为芳纶的松散度。 如果芳纶在缆芯上的厚度为t,则有 (4) 根据式(3)和式(4)有 (5) 光缆外径 (6) h为外护层壁厚。 2、芳纶纱的选取 为提高光缆的抗拉性能,加强件一般采用芳纶,由于该类光缆要求短期拉力小,所以采用的型号一般为1670dtex以下的芳纶,光缆的最大拉伸力为: (7) 其中为光纤的拉伸窗口;k为允许的光纤应变;为芳纶的承力系数;E为各材料的模量;S为各材料的截面积; 因为拉远光缆采用紧套,单芯缆绞合节距较大,或单芯缆不经过绞合,直放进行护套,且由于此类光缆护套后收缩较大,所以拉伸窗口一般不予考虑,光纤应变一般在客户的采购规范商定,如没有明确规定,则一般按4‰来计算。 由于拉远光缆的承力原件只有芳纶,芳纶纱放线张力受加工工艺的影响,芳纶在护套内的受力并不是完全一致,且芳纶在护套内较为松散,所以在计算拉力的时候应考虑芳纶的承力系数,与结构和加工工艺有关。 四、 拉远光缆加工工艺 1、单芯软光缆子单元工艺控制 子单元单芯软光缆的护套层可以根据需要进行颜色或表面印字加以区分,生产过程中要特别注意光缆的外径和护套的后收缩的控制,要求后收缩要低于3‰,所以对生产过程中护套材料的选型和模具尺寸的选配要严格进行控制,才能保证产品的正常使用和后续产品的加工和工艺控制。 单芯软光缆在进行护层挤制之前要根据设计需要,要考虑芳纶的布线方式选择围绕紧套光纤直放还是螺旋绞合绕包,一般要求芳纶布放均匀、芳纶放线张力要均匀一致2—3N,如需螺旋绞合绕包时,节距一般要求控制在500—600mm之间,避免拉伸过程中芳纶受力不均,导致光缆的缆应变和应变超标。单芯紧套纤的放线张力也应均匀一致,要求控制在6—8N,否则,光纤应变参差不齐。 2、拉远结构成缆工艺控制 对于拉远光缆的成缆工艺控制与普通光缆的工艺控制有所区别,一般是将紧套光纤或者子单元软光缆围绕非金属中心加强(可能没有中心加强件)进行绞合制成缆芯,为保证缆芯的圆整性和结构稳定,一般采取螺旋绞合成缆,护套前缆芯一般包裹阻水带或者聚酯带保护缆芯,避免护套材料与紧套或者子单元结构相连接,影响开剥使用;其次,成缆时要注意扎纱张力对缆芯的影响。 3、拉远光缆外护套工艺控制 根据拉远光缆的使用环境和条件,一般护套采取低烟无卤阻燃材料(LSZH),也可根据用户的特殊要求使用其他材料(聚氨酯TPU)。 低烟无卤料的加工温度不宜过高,螺杆需专用的低烟无卤螺杆,温度推荐如下:
为保证光缆护套壁厚和外径稳定,护套挤塑模具采用拉管式模具,模芯和模套的尺寸应严格计算,其中拉伸比,一般要根据低烟无卤阻燃(LZSH)护套料的拉伸比性能控制在2.0左右,且其拉伸平衡,一般要求控制在1.05左右,理论上拉伸比越小,护套表面越光洁(式中DT为模套外径,DX为模芯外径,DC为光缆外径,DL为护套内径)。
考虑成品光缆的后收缩,对控收线张力要加以控制可有效的降低后收缩,收线张力一般控制在30-40N;同时要保证生产过程中光缆的充分冷却和生产线速度,避免后收缩过大,异响光纤性能指标。五、结束语 目前,随分布式基站的广泛应用,拉远光缆的市场的需求越来越多,但其使用的环境非常复杂,所以根据拉远光缆由于其结构的特殊性,理论设计和试验结构可能存在较大差异,需要不断的进行调试,将试验数据和理论相对比,调整设计计算中的各项参数,才能总结出适合自己的一套理论设计方案。 |
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