DK176888B1 - Afskærmet højhastighedsdatakabel - Google Patents

Description

DK 176888 B1 λ

Opfindelsens område

Opfindelsen vedrører el datakabel med individuelt afskærmede snoede par, 5 Baggrund for opfindelsen

Meget af nutidens digitale information gennemløber elektriske kabler. Mange af disse kabler som transmitterer digital information udnytter et antal af snoede par. For at tilfredsstille digitale højhastighedskrav, er disse parsnosde 1C kabler nødsaget til at transmittere information ved høje frekvenser. Desværre er disse høje frekvenser, som almindeligvis transmitteres under ekstremt lave spændinger, følsomme over for elektrisk interferens. Krydstale mellem snoede par i det samme kabel, i industrien betegnet som NEXT, kan eksempelvis Interferere med højfrekvensholdige signaltransmissioner.

15

For af kontrollere NEXT, bruges der i industrien datakabler, som er Individuelt afskærmede snoede par, ISTP. Hvert ISTP består af et enkelt snoet par som er indpakket i en folieskærm. Folieafskærmningen er ofte omviklet med en sideværts eller "clgaretindsvøbf foldning. Betegnelserne "sideværts" og “ci-20 garetindsvøbt foldning” bruges i samme betydning i nærværende beskrivelse.

Den sideværts foldning strækker sig i det enkelte snoede pars længderetning. Seivom ISTP forbedrer et kabels NEXT ydelse og modstandsdygtighed overfor elektrisk interferens, kan konfigurationen give anledning ti! uønskede ændringer I kablets andre egenskaber. Især kablets ydelse vedrørende im-25 pedans og returtab forværres ofte ved benyttelse af en individuel skærm rundt om parret, impedansen af et uskærmet snoet par (UTP) er bestemt af størrelsen af de anvendte metalliske leders, isoleringsmaterialets dieiektriske konstant, og de 30 to lederes midte ti! midte afstand, impedansen af et ISTP kabel er bestemt af de samme faktorer, men er også bestemt af tilstedeværelsen af den svøbte DK 176888 81 skærm omkring deis periferi. Nutidige skærme kan lide under variation i geometrien, Selv meget små variationer I geometrien og afstanden af den overordnede skærm kan påvirke kablets impedans ganske kraftigt. Skærmen, som almindeligvis er iavet af et tyndt metallisk folie, kan krølle, forskyde 5 sig, og endda åbne sig. Den uønskede krølning, forskydning, og åbning kan opstå under fremstilling, installation og anvendelse af kablet. Krølningen, forskydningen og åbningen kan resultere i en ugunstig forøgelse af impedans-variationen. Forøgelsen af variationen kan påvirke andre kabelparametre såsom returtab (RI), impedansvariationerne og den relaterede degradering 10 af kabeiydelsen forårsaget af de konventionelle ISTP kabler er klart uønsket.

Kort beskrivelse af opfindelsen

Der tilvejebringes med opfindelsen el kabel med en flerhed af individuelt af-15 skærmede snoede par, som har en forbedret modstand over for deformering og en forøget impedansstabilitet i forhold til konventionelt konstruerede kabler, For at tilvejebringe ISTP med forbedret modstandsdygtighed over for de-formering, tilvejebringes der med opfindelsen et kabel med en flerhed af individuelt skærmede snoede par. Hvert individuelt, skærmet snoet par omfatter 20 en skærm udgjort af flere lag med en første overflade og en anden overflade modsat den første overflade, Skærmen har en første langsgående forløbende side, og en anden langsgående foriøbende side. Skærmen er orienteret omkring det snoede par med en sideværts eller en ‘cigaretindsvøbf foldning,

En del af den sideværts omsvøbte skærm er fastgjort til sig selv, Ved fastgø-25 rejse af en de! af skærmen til sig selv, danner skærmen et halvstift rør som indesluttet det snoede par. Som følge af at blive mere stiv og sikkert omsvøbt, vi! skærmen bevare sin form samtidigt med at det vil forhindre skærmen i at forskyde eller åbne sig under fremstillingsprocessen eller under brugen. Den fastgjorte skærmkonfiguration byder desuden på modstandsdygtig-30 hed over for krølning og deformering af skærmen. Resultat af den forbedrede skærmstabilitet er en generel reduktion i kablets impedansvariation.

DK 176888 81 3 i overensstemmelse med det ovenfor nævnte ønske, har højhastighedsdatakablet en flerhed af individuelle snoede par. Hvert individuelt, snoet par har en første isoleret leder snoet omkring en anden isoleret leder. Kablet her 5 endvidere en flerhed af skærme. Hver skærm er orienteret omkring et forskelligt respektivt snoet par. Hvert snoet par er radialt indvendigt i den omkringliggende skærm, og det snoede par er orienteret inden for skærmen, eksklusive de andre af flerheden af snoede par. Kablet kan også have en fælles skærm, mange gange en skærmstrømpekonstruktion, som omgiver 10 flerheden af ISTP’sre. Kablet har en kappe som omgiver den fælles skærm og flerheden af skærme orienteret cm hvert snoet par.

Hver skærm er orienteret med en sideværts fold. Hver skærm har en første langsgående forløbende side og en anden langsgående forløbende side. En 15 første overflade danner en overflade af både den første og den anden i længderetningen forløbende side. En anden overflade danner også en overflade af både den første og den anden langsgående forløbende side,

Den første overflade ligger modsat den anden overflade. En det af den første langsgående foriøbende side er fastgjort til en del af den anden S længderet-20 ningen forløbende side.

i en udførelsesform omfatter den fastgjorte del en del af den første overflade, der danner overfladen af den første i længderetningen foriøbende side, og en de! af den anden overflade, der denner en de! af overfladen af den anden 25 langsgående forløbende side I en anden udførelsesform omfatter den fastgjorte del en del af den første overflade dannende en overflade af den første i længderetningen foriøbende side, og en del af den første overflade dannende en del af den anden i læng-30 dereiningen foriøbende side.

DK 176888 B1 4

Disse og andre af opfindelsens træk vi! blive tydeiiggjorl for en fagmand når patentbeskrivelsen læses i forbindelse med tegningen. Det skal udtrykkeligt forstås, at tegningen og detailbeskriveisen kun tjener det formål at illustrere formålene, og ikke har til hensigt at definere opfindelsens grænser.

5

Kort beskrivelse af tegningen

Figur 1 viser et sideværts udsnit af kablet ifølge opfindelsen; kablet har fire individuelt skærmede snoede par.

in

Figurerne 2a - 2e viser et sideværts tværsnit af alternative udførelsesfarmer af et individuelt skærmet snoet par ifølge opfindelsen.

Figur 3a viser et forstørret snit, set ovenfra og fra siden, af en delvis udviklet 15 skærm langs dens sideværts og langsgående akse.

Figur 3b viser et delvis sideværts udsnit af den, i figur 2d viste alternative ud-føreisesform for de individuelt skærmede par.

20 Figur 3c viser et delvist sideværts udsnit af en alternativ udførelsesform for et skærmet snoet par.

Figurerne 4a - 4d viser i et blok diagram alternative fremgangsmåder til fremstilling af de individuelt skærmede, snoede par ifølge opfindelsen.

25

Detaljeret beskrivelse af opfindelsen

Med henvisning til figur 1 ses et tværsnit af et datakabel med et antal af individuelt skærmede snoede par 15a. 15b, 15c, 15d som er genstand for den 30 nærværende opfindelse. Kablet omfatter en kappe 17. Kappen kan være PVC, fiouropolymer eller andre materialetyper. Kappen I den viste konstrukti- DK 176888 81 5 on er omkring 0,51 mm tyk (0,020 tommer). Indvendigt i kappen er der radialt anbragt en fæiies metalskærmstrømpe 19. Skærmstrømpen yder mellem 40% og 65% dækning. Radialt indad i forhold til skærmstrømpen er der anbragt fire individuelt skærmede snoede par ifølge opfindelsen.

5 i det viste kabel er alle de fire Individuelt skærmede snoede par ens, Figur 2a viser en forstørrelse af et af de individuelt skærmede snoede par 15a vist i figur 1. Det individuelt skærmede snoede par 15a har et enkelt snoet par 20 og en enkelt sideværts foldet skærm 22. Det snoede par har en første leder 10 23 omgivet af en første isolering 23a. Det snoede par har en anden ieder 24 omgivet af en anden isolering 24a. Den første isolerede ieder 23,23a og den anden isolerede ieder 24, 24a er snoet omkring hinanden iangs hver leders iængdeakss. Den første og anden isolering kan være festgjort på det sted, hvor den første og anden isolering kommer i berøring med hinanden. Fastgø-15 reisen kan tilvejebringes af et klæbestof. Fastgøreisen kan tilvejebringes vha. et almindeligt helstøbt net (ikke vist). Den første og anden isolering er almindeligvis ens. Isoleringerne kan være et flouropoiymer eller polyolefin såsom flourinerei ethyienpropyien, poiyethylen, eller polypropylen. Den første og den anden ieder af det snoede par er også ens, De viste ledere er meilem 20 25-22AWG, Lederne kan være enkelte tråde eller massive.

Den enkelte skærm 22 omgiver det enkelte snoede par 20. Skærmen som vist i figur 2a har mindst tre adskilte lag. Et første lag 27 af aluminium som danner en første overflade, Laget er almindeligvis meilem 7,62 pm - 76,2 pm 25 {0,0003 - 0,003 tommer). Det andet lag 2S som danner en anden overflade er omfattet af ethylenacrylsyrecopolymer, EAA. Den benyttede EAA er meilem 7,62 pm - 25,4 pm (0,0003 - 0,001 tommer) tyk. EAA’en bruges som et klæbende lag. Et tredje polyesterlag 31 er anbragt mellem det første og det andet lag. Det tredje lag 31 er mellem 7,62 pm - 25,4 pm (0.0003-0,001 30 tommer). Det tredje lag 31 er skærmens eller båndets styrkelag. Selvom der er vist et specielt afskærmningsbånd med et særligt klæbestof, kan andre DK 176888 81 6 bånd med andre klæbestoffer benyttes. Det første lag kan for eksempel være af kobber, sølv eller et andet ledende metal; det andet lag, klæbelaget, kan være en hvilken som helst blandt en række copolymerer eller polyoSefiner såsom EBA, EVA, EVS, EVSBA eller sågar LDPE. Det tredje lag kan være et 5 flouropolymer eller polyolefin såsom polyester, polypropylen eller polyethy-len

Skærmen 22 som vist i figur 3a har en første langsgående foriøbende side 33 og en anden langsgående forløbende side 35. Den første og anden side 10 strækker sig i hele skærmens iængdeakse 41. Den første og anden langsgående foriøbende side er tilgrænsende og er adskilt af skærmens iængdeakse 41. Den anden overflade 29 danner en overflade af både den første og den andens langsgående foriøbende side. Den første overflade 27 danner også en overflade af både dan første og den anden i længderetningen foriøbende 15 side, Der henvises atter til figur 2a. hvor skærmen 22 er orienteret omkring det snoede par 20 med en sideværts eller "cigaretomsvøbf foldning. Betegnelserne "sideværts ”og "cigaretomsvøbt foldning" bruges heri i flæng, Betegnelserne omfatter uden nogen begrænsning en skærm som er udformet ved en foldning af skærmen hovedsagelig i skærmens sideværts bredde sna-20 rere end langs skærmens i længderetningen foriøbende side 41. Geometrien af båndet danner, når det er foldet langs det sideværts bredde omkring det sneede par. en overlappende del 43 som løber langs den s længderetningen foriøbende side af det snoede par. Denne overlappende del 43 løber parallelt med den langsgående akse af det: snoede par og vikler sig ikke omkring par-25 rets Iængdeakse hvis kablet bestående af en flerhed af ISTF’er er kablet (bundtet) sammen ved en planetvirkning. Med en pianetvirkning menes at flerheden af ISTP’er ikke udsættes for noget vridningsmoment når de er snoet sammen. Den overlappende del 43 vi! da løbe parallelt med den langsgående akse af det snoede par og vi! også vride sig omkring den langsgående 30 aske af dat snoede par hvis kablet bestående af en flerhed af JSTP'er er kablet sammen ved hjælp af en almindelig enkelt eller dobbelt snoning. En enkelt DK 176888 81 7 eller dobbelt snoning betyder, at der forårsages et vridningsmoment: i de individuelle ISTP'er under den behandling, hvormed flerheder'! af iSTP’er snoes sammen. Begge fremgangsmåder er almindeligt benyttet i kabeifremstlllings-industrlen. og begge kan benyttes i fremstillingsprocessen i henhold til opfin-5 deisen.

I området omkring skærmens overlappende del 43 vender den anden overflade 29 mod den første overflade 27. En første i længderetningen forløben-de kant 44 vender i en højresnoet retning; en anden langsgående forløbende 10 kant 44a vender i en venstresnoet retning, i området omkring den overlappende del 43 er den de! af den anden overflade 29, som danner en overflade af den anden i længderetningen forløbende side, fastgjort til den del af den første overflade 27, som danner en overflade af den første i længderetningen forløbende side. Den bueformede iængde af den overlappende del 43 kan 15 variere, Figur 2b viser en overlappende del med en større bueformet iængde end den overlappende del 43 vist i figur 2a.

Det skal bemærkes, at figur 2a omhandler en skærm hvor det radiale udvendige lag er aluminiumslaget. Skærmen kan dog have mange forskellige kotv 20 strukfioner, For eksempel kunne aluminiumslaget være imellem EAA- og po-iyesteriaget, I denne konstruktion ville EAA-laget være det radiale radialt yderste lag. Polyesteriaget kan alternativt være det radialt yderste lag. EM-laget radialt indvendigt og aluminiurrtsiaget imellem. Den overlappende del kan have den "ånden side radialt, udvendigt på den første side som vist I figur 25 2A eller den anden side radialt indvendigt på den første side, Andre orienteringer, hvoraf nogle er beskrevet nedenfor, kan også benyttes.

Figur 2c viser en alternativ udførelsesform for et individuelt afskærmet snoet par. De individuelt skærmede snoede par udnytter et snoet par og en skærm 30 som er den samme som det snoede par og skærmen vist i figur 2a, Imidlertid har den sideværts foldede skærm 22 I figur 2c en anden orientering end den DK 176888 81 8 sideværts foldede skærm i figur 2a. i figur 2c overlapper den første i længderetningen forløbende kant 44 ikke den anden i længderetningen forløbende kant 44a. I stedet er skærmen 22 sideværts foldet langs dens iængdeakse for at orientere den første i længderetningen forløbende kant 44 sideværts 5 tæt på den anden i længderetningen foriøbende kant 44a. Skærmen er foldet sideværts for at berøre den anden overflade 29 af den første i længderetningen foriøbende side 33 med den anden overflade 29 af den anden i længderetningen foriøbende side 35, De berørende overflader er indbyrdes fastgjort.

Den fastgjorte del 43a er da foldet sideværts over en tilstødende dei 45 af 10 skærmen.

Figur 2d viser endnu en anden udførelsesform for et Individuelt afskærmet snoet par. Udførelsesformen i figur 2d er den samme som i figur 2a med undtagelse af skærmens konstruktion og orienteringen omkring den indpakkede 15 skærm. Som vist i figur 3b har skærmen 22a et første lag 47a af EAA, et andet lag 47b af aluminium og et tredje lag 47c af polyester. I konfigurationen på figur 2d overlapper de langsgående kanter ikke. Skærmen er foidet sideværts for at berøre det første Sag 47a på den første i længderetningen foriøbende side 33 med det første lag 47a på den anden i længderetningen foriø-20 bende side 35, De berørende lag er da bundet sammen. Den bundne dei 43b er da foldet radialt indvendigt på den tilstødende de! af skærmen.

Figur 3c viser et alternativ til skærmkonstruktionen som vist i figur 3a og 3b.

Skærmen har et første aiuminiumslag 49a, et andet poiyesteriag 49b, et tred-25 je aiuminiumslag 49c og et fjerde EAA-iag 49d.

Figur 2e viser endvidere en alternativ udførelsesform for skærmens konstruktion hvor EAA-iaget 29a ikke danner en overflade som dækker den første 33 og anden 35 i længderetningen foriøbende side. Den dækker nærmere kun 30 en dei 43e af den anden i længderetningen forløbende side. Den dækker kun delen 43e af den anden side 35 som er fastgjort tii den første side 33. Alumi- DK 176888 81

S

niumsSagei ved dei 43e er anbragt mellem EAA-laget 29a og polyesterlaget 31a. Den første og anden i længderetningen forløbende side omfatter både aluminiumslaget og polyesterlaget 5 Med henvisning til figur 4a ses et blokdiagram omfattende et apparat til at fremstille de individuelt skærmede snoede par ifølge opfindelsen. Det enkelte sneede par 20 føres samtidigt med skærmen gennem en metalformgiven-de/opvarmende blok 51. Metalformen vikler skærmen sideværts omkring det snoede par og bundter skærmen for at danne ISTP 15a. Den metalformgi-10 vende/opvarmende blok opvarmes ti! mellem 1 Q4eC - 204°C (22QF - 400F) for at udføre fastgørelsen. En temperatursensor 53 og en varmegiver 55 er tilsluttet den metalformgivende blok. Varmegiveren og temperatursensoren er indbyrdes forbundet med en kontrolenhed 57. Det snoede par og skærmen føres gennem den opvarmede formgivende blok ved hjælp af trækkraften 15 udført af en supplerende kabeludstyrsdel såsom aksen fra en ekstrude- ringsline eller kabelopruiier.

Som en yderligere i figur 4b vist alternativ fremgangsmåde kan en flerhed af ISTP'er blive snoet omkring hinanden for at danne et helt kabel samtidigt 20 med en flerhed af de metaiformgivende/opvarmende blokke 51.

En alternativ fremgangsmåde til at fremstille de individuelt skærmede snoede par er vist i figur 4c. Ved den alternative metode benyttes der en varm pellet-kasse 63 ti! at fastgøre skærmen ti! sig selv. Det alternative apparat har en 25 første dei 63a som folder skærmen sideværts omkring det snoede par. Skærmen i den anden de! 63b af apparatet. er fastgjort til sig seiv ved hjælp af de varme peilei. Pellet’ene opvarmes med en varmluftindretning 63c.

Frem for at udnytte varm luft eller et elektrisk varmeelement kan der til de 30 beskrevne apparater benyttes en infrarød varmegiver 65 (figur 4d), DK 176888 81 10

Andre udførelsesformer for opfindelsen såvel som mekaniske ækvivalenter vil være tydelige for en fagmand og det er ikke hensigten at begrænse opfindelsens rækkevidde ti! det beskrevne, da dette hovedsageligt er tilvejebragt for at fremkomme med en udførelsesform for opfindelsen, 5

Claims (6)

1. Højhastigheds datakabel der har 5 en flerhed af individuelle snoede par, hvor hvert individuelt snoet par indbe-fatter en første isoleret leder snoet omkring en anden isoleret leder; erf kappe der omgiver nævnte flerhed af individuelle snoede par, 10 mindst to af de snoede par er hver sideværts omvikSet med en metalkompo-sitskærm, som har et polymerlag og et metallag, og hvor metallaget har en tykkelse på fra omkring 7,82 pm (0,0003 tommer) til 25,4 um (0,001 tommer), hver af skærmene har en indre overflade og en ydre overflade modsat den 15 indre overflade, og den ydre overflade vender mod kappen, hver skærm har en første overlappende langsgående side og en anden overlappende langsgående side, 20 kendetegnet ved af den første og den anden overlappende side er bundet sammen af et bin-dingsmiddel, og hvorved binding af hver af skærmene indvirker på impedans stabilitet og forbedret modstandsevne over for deformation. 25

2. Højhastigheds datakabel ifølge krav 1, kendetegnet ved at den langsgående side er foldet over således at den ydre overflade er i berøring med sig selv for at tilvejebringe en anden langsgående sidefold, og 30 hvorved den indre overflade af den første langsgående side er bundet til den anden langsgående sidefold, 2 !ϊ DK 176888 81

3. Højhastigheds datakabel ifølge krav 1, kendetegnet ved at den første langsgående side er foldet over således at den indre overflade er i berøring med sig selv for at tilvejebringe en første langsgående sidefold, og 5 hvorved den ydre overflade af den anden langsgående side er bundet ti! den første langsgående sidefold,

4. Højhastigheds datakabel iføige krav 2. hvor metallaget af hver metal -10 skærm omfatter et første aluminiumsiag med en tykkelse på fra 7,62 pm {0,0003 tommer) til 25,4 μπι (0,001 tommer); og hvor hver metalkornpositskærm yderligere omfatter et andet aluminiumsiag med en tykkeise på fra 7,62 um (0,0003 15 tommer) til 25,4 μίπ (0,001 tømmer); og hvor polymerlaget af hver metal- kornpositskærm er anbragt mellem det første og det andet aluminiumsiag.

5, Højhastigheds datakabel iføige krav 3, hvor metallaget af hver metal-skærm omfatter 20 et første aluminiumsiag med en tykkelse på fra 7,62 μ?η (0,0003 tommer) til 25,4 μπι (0,001 tommer}; og hvor hver metalkornpositskærm yderligere omfatter et andet aluminiumsiag med en tykkeise på fra 7,62 pm (0,0003 tommer} tit 25,4 pm (0,001 tommer); og hvor poiymeriaget af hver metai-25 kornpositskærm er anbragt mellem det første og det andet aluminiumsiag.

6, Højhastigheds datakabel ifølge ethvert af kravene krav 1 - 5, hvor kun en af de overlappende jangsgående sider er påført bindemlddeL