可行性研究报告

广东省产学研合作项目可行性研究汇报项目名称：超高频数字线缆制备与测试技术研发与应用专题方向：产学研协同创新结果转化项目3月一、项目标实施方案1.总体方案传统千兆网络已经无法满足高速传输数据需求，ISO/IEC11801标准对CAT-7A做了定义，增强了双绞线传输能力，传输\o"带宽"带宽可高达1000MHz。现在，短距离数据主干网络也已经开始大量采取万兆以太网。预计在未来几年内，伴随交换机和网卡等设备万兆化，万兆以太网将会代替现在广泛使用千兆以太网，万兆超高频超八类双绞线将快速成为市场主流产品，以代替现在广泛使用六类双绞线，所以市场容量巨大。超高频数字线缆制作工艺要求严格，其技术特点是：运行在1000MHz超高频率下，为预防外界电磁干扰信号侵入电缆内部，应考虑金属屏蔽层集肤效应；为预防线对间干扰和电缆内部电磁辐射外泄，应考虑金属屏蔽层反射效应。所以要求生产过程中采取符合标准材料和制作工艺，传统绝缘材料与生产设备无法满足超高频数字线缆生产。申报单位作为国内一流线缆生产厂商，具备多结构全系列线缆生产能力，企业拥有多名博士和高级职称组成研究团体和全电脑控制生产线，年产值达2.1亿元以上，已具备万兆超高频数字线缆研发设计和生产能力。申报单位将经过本项目进行技术研发，研发生产出达成国外八类双绞线产品技术指标要求产品，申报单位在产品材料和生产工艺上进行创新，成为国内数字电缆生产一流厂商，为广东经济发展做贡献。2.研究内容：（1）研究以物剪发泡技术取代化学发泡技术，传统高频线缆使用化学发泡单层挤出技术，即材料厂商在聚乙烯里面添加一个发泡剂，此材料遇高温时快速膨胀，产生蜂窝状结构，使绝缘材质介电常数变小，但其经高温分解时，发泡度不均衡，最高发泡度不超出30%，且有残留物，影响传输衰减值。物剪发泡是经过高压泵将氮气均衡注入设备螺缸中，发泡度能够满足60%以上，从而降低绝缘材料介质常数，以此达成高速率低衰减值传输效果。（2）研究以三层共挤形式物剪发泡技术，经过充入氮气使聚乙烯绝缘体产生自然发泡，达成绝缘材料介质常数变小目标，使信号传输时延差最小化。详细技术指标包含：特征阻抗：100±5Ω，传输衰减≤61.9DB，时延差≤25，相时延≤535，回波损耗≥15.1等。（3）研究采取线对分屏蔽双导电面铝箔拖包技术来满足电磁兼容性。在四对非屏蔽双绞线外面加多一层双面导电铝箔，利用金属对电磁波反射、吸收及趋肤效应原理，令电流在导体截面分布随频率升高趋于导体表面分布，使趋肤深度更小，电磁波穿透能力更弱，有效预防外部电磁干扰进入电缆，阻止内部信号向外辐射。详细技术指标包含：近端串扰10GHz：≥60.4，近端串音功率和10GHz：≥57.4。3.技术路线依据10Gb/s传输网络要求，并参考美国电子工业协会EIA/TIA-568-B2.0-10（商用建筑电信布线标准），欧洲电工标准化委员会制订EN50288标准，国际电工委员会制订IEC61156-5-1:标准，申报单位对10Gb/s传输网络中用于传输信号超高频数字线缆从传输介质层上设计，采取物剪发泡技术，经过三层共挤高压物理充氮进行结构调整，满足低介质传输衰减，高传输速率要求。同时在屏蔽结构上面使用线对分屏蔽双面导电铝箔，此结构具备极强电磁兼容特征，此两种结构完美结合，能确保超高频数字线缆具备良好抗干扰效果。传统双绞线在传输系统中传输带宽最高在600MHz，仅用于千兆以下网络传输系统，对于高速率，保密性要求高系统传输数字信息时，此结构线缆不能满足传输要求，超高频数字线缆传输带宽达万兆以上。其特点为传输高频信号时，衰减小，同时具备良好电磁兼容性。在高频信号传输系统中，其信号传输衰减大小与传输频率，传输物理链路长度，环境温度改变成正比关系。为取得高带宽传输频率，低信号衰减值，在使用高导电率导体材料同时，必须降低绝缘介质介电常数，因为介质常数大小对高频信号衰减影响尤其大，介质常数越小，高频传输信号时其衰减值越小，反之越大。传统双绞线为取得较低信号传输衰减值采取实芯聚乙烯作为绝缘层，此绝缘层介质常数较发泡层大，在经高频条件下传输信号时会产生很大衰减值，现在市场上面有些厂商为处理高频传输时衰减值大问题，在绝缘上面使用化学发泡聚乙烯材料，其原理是绝缘材料里面已经加入一定发泡剂，经过高温朔化时候也会产生蜂巢状结构，但此种结构发泡度在30%左右，且发泡不均衡，轻易产生残留物，影响信号传输速率。超高频数字线缆经过采取三层共挤高压物理充氮发泡形式，使绝缘材料经高温朔化同时，结构上面产生蜂巢状，使绝缘介质常数最小化，从而降低介质信号传输衰减值。其中第一层在铜导体表导包履一层0.05mm高密度聚乙烯，使导体与绝缘体附着力增强，有利于提升结构回波损耗值。第二层采取高密度聚乙烯与低密度聚乙烯按3：1进行混合，在高温螺杆推进同时注入高压氮气，完全使混合料膨化呈蜂巢状，发泡度能够达成60%以上。第三层结构在发泡绝缘体上挤包一层高密度聚乙烯层完全包履第二层介质，此结构有利于整体绝缘线芯结构稳定，不会外面气候条件影响，确保信号传输性能稳定可靠。另外超高频数字线缆在处理电磁兼容问题上面采取线对分屏蔽双面导电结构。试验证实，频率超出5MHz电磁波只能透过38μm厚铝箔。假如让屏蔽层厚度超出3８μm，我们采取一层65μm厚度铝箔拖包,能够透过屏蔽层进入电缆内部电磁干扰频率主要在5MHz以下，而对于5MHz以下低频干扰可应用双绞原理有效抵消。以下所表示：三层共挤高压物理充氮线芯双面导电拖包铝箔三层共挤高压物理充氮线芯双面导电拖包铝箔超高频数字线缆经过以下工序完成：（1）在线数字控制三层共挤串列拉丝绝缘挤出完成线芯生产，该生产线能在线检测出线芯生过程中物剪发泡充氮改变情况，经过测试值自动调参数波动值，使得衰减，时延差，相时延，回波损耗测试参数得以有效控制。（2）经过数控节距调整设备完成四对线芯对绞绞合，同时让对绞线对完成双导电面铝箔拖包，该设备能自动测试绞距改变并自主调整，使近端串扰，近端串音功率测试值稳定可靠。（3）经过电脑数显张力仪完成四对线芯总集合，满足近端串扰要求。（4）经过设备免对机头生产护套，完成后护套同芯度达97%以上。4.创新点（1）在绝缘材料上面使用物剪发泡绝缘方法取代传统实芯绝缘和化学发泡绝缘方法。（2）采取三层共挤高压物理充氮方法实现材料低介质常数，且发泡度均衡。（3）采取线对分屏蔽双导电面铝箔纵包技术实现高标准电磁兼容性。（4）设计全新高压充氮三层共挤电脑数控物剪发泡串列生产线，代替实芯绝缘挤出生产线。5.组织方式项目以项目组形式实施、项目总责任人负责项目标总体实施，设置专题管理办公室、技术委员会等管理、咨询部门，确保项目标顺利实施。申报单位（企业）负责项目标整体实施，并负责项目标结果转化及应用任务实施，参加单位（高校）负责项目标理论研究并应用于项目中。申报单位与参加单位建立了长久产学研合作关系，开展超高频数字线缆技术开发及人才培养等合作。为了保障产学研顺利进行，申报单位建立了产学研合作管理办公室、《产学研合作管理方法》、《产学研合作经费管理方法》等机构和制度，每个合作项目单独订立合作协议，要求了各方责任、义务、合作方式、知识归属、投入百分比、收益分配等内容。本项目详细合作事宜，见附件《合作协议》。6.研究团体组成项目研究关键团体由申报单位数字线缆技术开发资深工程师和参加单位计算机学院（电子信息专业）教授、博士、硕士硕士共同组成，而且配有经验丰富产业化、测试等工程师，确保项目能顺利完成结果转化及应用。7.计划进度安排申报单位与参加单位将为本项目研究成立一个专门研发小组，明确双方工作与分工内容，严格按照本项目标工作计划进度要求进行实施。计划进度安排以下：序号时间工作内容负担单位1.03.01-.07.30研究相关行业标准，制订生产材料与制作工艺方法与需求申报单位2.08.01-.12.30材料试验与验证，建立新制作工艺生产试验线申报单位3.01.01-.05.30产品中试，改良生产工艺，初步建立生产线申报单位4.06.01-.08.30依照中试结果，迭代验证与测试，产品改良与测试申报单位、参加单位5.09.01-.12.30产品结果公布，申请专利。申报单位、参加单位6.01.01-.05.30项目产品产业化、应用推广、完成项目验收申报单位8.经费预算合理性评定（采购设备清单、人员费用预算评定、调研计划支出预算等）项目总投入经费450万元，其中已投入50万元、新增经费400万元，新增经费申请广东省科技厅资助经费100万元、自筹300万元。项目新增经费主要用于设备、材料、人员、测试等费用，其中设备费用134.5万元、人员费80万元、材料费125.5万元、测试费10万元、其余费用50万元。主要设备清单以下：设备名称台数总金额（万元）功效高精度数控对绞机台117线芯按一定节距对绞数控外护套挤出机116线缆上护套挤出高低温试验箱13.9线缆高低温试验测试老化试验箱15.6线缆老化试验测试网络分析仪153线缆传输性能测试时域反射仪127线缆传办理性能测试总计10=SUM(ABOVE)122.5/9.项目实施绩效(1)技术指标新产品物理特征指标：特征阻抗：100±5Ω，传输衰减/dB（100m）10GHz：≤61.9相时延/ns.100m:≤535，近端串扰10GHz：≥60.4近端串音功率和10GHz：≥57.4回波损耗10GHz：≥15.1(2)申请取得实用新型专利4项(3)经济效益项目完成后，累计实现新增产值万元，累计实现新增利税200万元，累计新增销售收入万元。二、项目风险评定技术风险来自于项目本身和开发过程中技术难点，对于项目开发者所能完全控制技术难点，我们将在项目实施过程中，凭借项目创新团体在超高频数字线缆技术领域技术积累，组织技术攻关、寻求合理有效处理方案，逐一克服这些难点，使其技术风险降到最小。本项目将硕士产国际最高标准超高频双绞线，在国内仍未发觉同类线缆生产企业对这类产品进行研究与生产。申报单位研究人员经过3年研究与开发，已初步掌握了生产材料与制作工艺专利技术，该技术不但在电气性能上优于国外同类产品，而且在原材料使用量上远小于国外同类产品。与国外同性能产品相比，价格有显著优势。此产品将能完全代替现在进口产品，大大降低行业应用成本。所以，本项目不存在专利技术风险。生产风险主要起源于对项目产业化把控，申报单位是一家国内数字线路龙头企业，在原材料供给、技术、生产工艺等方面，产品质量确保和生产计划方面，均建立了完善技术标准和质量体系，能确保项目顺利完成。本项目所开发产品即使市场大、技术含量高，但也有一定市场风险，主要来自于产品性价比用户认可程度、因为未来该类产品市场前景良好，所引入竞争对手多等原因。对此，企业制订以下方法降低风险：（1）在与国外产品先进性一致或高于情况下，我们将以低于其价格出售；（2）加强后续研发、缩短市场投放周期；（3）加强营销渠道建设，增强营销能力；（4）以实施客户定制化服务和技术支持为销售服务重点。三，前期工作基础（1）现有研发条件申报单位在生产数据通信电缆方面具备良好基础，企业在广州和湖北各有一个大型产品生产基地，产品研究基地设在广州天河软件园，设有专门产品研发部门和试验室，拥有专业技术高级工程师4名，测试工程师2名，品质工程师3名，完全满足从产品设计、过程控制和性能检验方面对产品品质支持，试验室配置了多台套进口高频测试设备，原材料使用美国陶氏化工进口聚烯烃，设备全套进口，自动化程度高。测试设备先进，拥有美国FLUKE企业最新测试设备5台，能对产品成品传输性能进行验证测试。定时培训人员并考评，在品质控制能力上面有保障。企业现在全部产品经国家权威部门检测完全符合国际标准要求。与参加单位合作方面，申报单位与参加单位科研机构建立长久合作关系。参加单位建成了全省首个网络综合布线测试试验室，试验室拥用各类高精度网络测试设备7套，。（2）已经有研究基础和结果申报单位经过与参加单位已建立共同研发机构，现在已初步取得结果，申请取得6项实用新型专利，作为广东省安全防范技术协会理事单位，参加了国家公安部两项安防标准起草工作。负责起草广东省两项安防工程验收标准（已公布），在安防领域取得多项专利技术，取得3项实用新型专利，1项创造专利。依靠校企联合机构，企业至连被评为“平安城市”项目优质供给商称号。取得了广州市科技小巨人企业称号。（3）与项目相关知识产权情况（需要列举详细专利清单）以往取得专利情况：1、一个电动汽车充电与数据信息传输用复合电缆，申请号：10390100.X，创造专利，.092、一个高清视频监控系统综合电缆，ZL20346774.5，实用新型，.113、一个阻水阻燃多股线缆，ZL20347836.4，实用新型，.114、一个带点源线高速电梯专用视频线，ZL4010.9，实用新型，.085、一个加棉纱电梯视频线，ZL3950.6，实用新型，.086