具有屏蔽件的星绞线缆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于传输电信号的星绞线缆，该星绞线缆具有至少两对电导体(10,12,14,16)，以及由导电性材料构成并且在外侧径向包围两对导体(10,12,14,16)的屏蔽件(22)，其中：各导体(10,12,14,16)具有由导电性材料构成的芯(18)和径向包围该芯(18)的由电绝缘材料构成的导体护套(20)；在星绞线缆的截面中，导体(10,12,14,16)配置于正方形的各角处；成对的导体(10,12,14,16)配置于该正方形的对角处；在各情况中，四个导体(10,12,14,16)按预定的绞合系数以星绞配置彼此绞合；在这种情况下，在导体(10,12,14,16)和屏蔽件(22)之间配置有由电绝缘材料构成的附加绝缘护套(24)。
【专利说明】具有屏蔽件的星绞线缆
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于传输电信号的星绞线缆，该星绞线缆具有至少两对电导体，其中，如权利要求1的前序部分所述，各导体具有由导电性材料制成的芯和径向包围该芯的由电绝缘材料制成的导体护套，在星绞线缆的截面中，这些导体配置在正方形的各角处，构成对的导体配置在该正方形的对角处，四个导体按预定的绞合系数(lay factor)以星绞配置同时绞合到一起，并且包围这两对导体的径向外侧的由导电性材料制成的屏蔽件配置在适当位置处。
【背景技术】
[0002]被称为“星绞”的是与例如具有铜芯的导体有关的绞合术语。构成导体对的四个导体绞合到一起，然后形成以十字形配置绞合的两个双导体。位于彼此相対的位置的两个导体形成对，其中在各对上分別传输电信号。换句话说，在星绞的横截面中，四个导体配置在正方形的各角处，其中构成对的导体配置于对角处。由此导体对彼此垂直配置，并且这样在各对导体之间产生了期望的高的串扰衰減。
[0003]星绞线缆是对称线缆的其中ー种。在这些线缆中，四个导体以十字形配置绞合到一起。这意味着位于相对位置的导体形成各对导体。由于导体对彼此垂直配置，因此仅存在非常低的程度的串扰。除了导体相对于彼此的定位所提供的机械加强之外，星绞绞合的另ー优点是其与双绞相比组装密度较高。
[0004]由于该绞合，导体(即单独的芯)长于线缆本身。所谓的绞合系数是单独导体的长度与线缆的长度的比率。在远程通信线缆的情况下，例如，绞合系数约为1.02?1.04。绞合系数与作为绞合到一起的导体的螺旋配置的结果的节距或导程相关。在螺纹的情况下，节距或导程指定两个螺纹槽之间的轴向距离。
【发明内容】
[0005]本发明的基本目的是改善上述种类的星绞线缆以达到如下效果:线缆的电性质不会因星绞线缆的老化或者在星绞线缆绞合的情况下承载有弯曲和扭转应力而受到任何显著的不利影响。
[0006]根据本发明，该目的由具有权利要求1的特征性条款所给出的特征的上述种类的星绞线缆来实现。在其它权利要求中说明了本发明的有利实施例。
[0007]在上述种类的星绞线缆中，根据本发明提供了配置在导体和屏蔽件之间的由电绝缘材料制成的附加绝缘护套。
[0008]这具有以下优点:屏蔽电流減少，并且因此即使在存在机械地影响屏蔽件的弯曲和扭转应力的情况下，星绞线缆也保持其传输特性。避免了星绞线缆中的任何位置偏移现象并且简化了绝缘层从星绞线缆的剥离，这是因为在外部绝缘护套被切开的情况下芯被损坏的风险较小。除此之外，附加绝缘护套对芯导体的护套施加了径向预加载，由此在承受弯曲和扭转应力的情况下星绞配置的机械强度増加。[0009]通过由单独屏蔽芯的网状结构构成屏蔽件来实现星绞线缆的高机械挠性，并且即使在存在施加于星绞线缆的弯曲和扭转应力的情况下，这些导体相对于彼此的配置也保持相对不变。
[0010]通过以下来实现电屏蔽电流的传导的改进和星绞线缆的电性质的相应改进:将至少ー个(特别是四个)屏蔽芯或至少ー个(特别是四个)屏蔽芯束绞合以径向包围导体，以使得绞合后的屏蔽芯中的至少ー个或屏蔽芯束中的至少ー个在轴方向上与导体的各芯平行地延伸。
[0011]通过使屏蔽芯或屏蔽芯束按与导体的绞合系数相对应的绞合系数绞合，来实现即使在存在施加于星绞线缆的弯曲和扭转应力的情况下也平行地沿着导体的给定芯引导屏蔽芯或屏蔽芯束的特别可靠的方式。
[0012]特别地，通过以下来实现与各芯相关联的屏蔽电流的良好传导:使一方面的给定屏蔽芯或屏蔽芯束和另一方面的芯沿着轴方向彼此平行地延伸，以使得在所有点处，在线缆的截面中，屏蔽芯或屏蔽芯束以及芯配置在正方形的相同对角线上，并且屏蔽芯或屏蔽芯束配置在芯的远离该正方形的侧。
[0013]通过利用铜制造芯来同时实现良好导电性以及低制造成本。
[0014]通过在屏蔽件的径向外侧配置以导电的方式电连接至该屏蔽件的第二屏蔽件，使得附加电补偿电流能够流入该屏蔽件，从而实现星绞线缆的特征性传输曲线的进ー步改善。可能存在会导致屏蔽芯和相关联的导体无法彼此完全平行地延伸的制造公差，并且补偿电流使得能够补偿这些公差。
[0015]通过将第二屏蔽件形成为由导电性材料制成的护套或箔来实现补偿电流在该第ニ屏蔽件的特别大的区域内的传导。
[0016]通过将第二屏蔽件构造成单独第二屏蔽芯的网状结构来实现即便第二屏蔽件存在也使得星绞线缆能够维持其挠性的特别良好的方式。
[0017]通过使第二屏蔽芯特别是按与屏蔽件的芯的绞合系数相对应的绞合系数在与该屏蔽件的芯相反的方向上绞合来获得第二屏蔽件的第二芯和位于其径向内侧的屏蔽件的芯之间的大量电接触点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]以下将通过參考附图来详细说明本发明。其中:
[0019]图1是根据本发明的星绞线缆的例示实施例的立体图。
[0020]图2是图1所示的星绞线缆的截面的示意图。
[0021]图3是包括电场的分布的图形表示的传统星绞线缆的截面的示意图。
[0022]图4是包括电场的分布的图形表示的根据本发明的星绞线缆的截面的示意图。
[0023]图5是针对图3所示的传统星绞线缆的随频率变化的电信号的传输特性的图形表
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[0024]图6是针对图4所示的根据本发明的星绞线缆的随频率变化的电信号的传输特性的图形表示。
[0025]图7是图1和2所示的星绞线缆的例示实施例的绞合到一起的导体和屏蔽芯的简
化示意表示。【具体实施方式】
[0026]图1和2所示的根据本发明的星绞线缆的优选实施例包括四个导体10、12、14、16，其中这四个导体各自具有由导电性材料制成的芯18和由电绝缘材料制成的导体护套20。导体10、12、14、16以星绞布局绞合到一起，即在任何给定点处，在星绞线缆的截面中，导体
10、12、14、16位于正方形17的各角处。彼此相对地位于正方形17的各对角线19上的导体
10、12和14、16形成对,即导体10、12形成第一对导体或第一导体对10、12,并且导体14、16形成第二对导体或第二导体对14、16。导体10、12、14、16的绞合是按给定的绞合系数执行的，从而产生相应的节距或导程或绞合长度S。在本情况中，绞合长度s是导体10、12、14、16以螺旋形式绕星绞线缆的纵轴完全旋转一次的轴向距离。图2示出具有X轴40和y轴42的坐标系。坐标系40、42被配置成坐标系40、42的原点44精确地位于星绞线缆的纵轴上，由此针对坐标系40、42使所述纵轴形成空间上的z方向。
[0027]在信号传输时，利用第一导体对10、12传输第一信号并且利用第二导体对14、16传输第二信号。利用如此得到的第一信号和第二信号之间的相移、并且利用以如上所述的以星绞布局形式的导体10、12、14、16相对于彼此的空间配置，以已知方式来实现两个导体对10、12和14、16之间的高的串扰衰减。在所谓的差分模式中，导体对10、12上的信号和导体对14、16上的信号之间的相移为180°。
[0028]为了包围绞合导体10、12、14、16而在径向外侧配置有由离散的即单独的屏蔽芯23构造成的屏蔽件22。在径向外侧，由电绝缘材料制成的护套25包围包括导体10、12、14、16和屏蔽件22的整个组件。根据本发明，在一方面的绞合导体对10、12和14、16与另ー方面的屏蔽件22之间配置有由电绝缘材料制成的附加绝缘护套24。后者在一方面的导体
10、12、14、16的芯18与另一方面的屏蔽件22之间创建径向方向上的附加空间距离。以下将通过參考图3和4来说明如此实现的效果。
[0029]图3示出传统星绞线缆的截面的示意图，其中该星绞线缆具有:各自具有芯18和导体护套20的导体10、12、14、16 ;以及屏蔽件22。在这种情况下，在径向外侧，屏蔽件22直接靠抵导体10、12、14、16的导体护套20，由此在芯18和屏蔽件22之间产生径向最小距离。箭头表示在沿着导体10、12、14、16传输适当的电信号的情况下的电场的分布，其中所示出的给定箭头越大，电场越强。通过图3可以看出，在第二导体对14、16的芯18与屏蔽件22之间建立了强的电场。这表示相应地存在沿着屏蔽件22的高的电流(以下简称为“屏蔽电流”)。高的屏蔽电流会导致作用于屏蔽件22的所有因素对星绞线缆的电性质(S卩，特征性传输曲线)产生重大影响。这样，例如施加于星绞线缆的会导致屏蔽件22出现变形或者甚至可能导致屏蔽件22被损坏的弯曲和扭转应力造成该星绞线缆的电性质(即，特征性传输曲线)严重劣化，尽管星绞线缆的芯18有可能不受机械变化或损坏所影响。此外，屏蔽件22通常由単独屏蔽芯23的网状结构形成，并且例如为了跟随芯18，在屏蔽芯23相接触的点处，屏蔽电流不得不针对各屏蔽芯23而改变。在随着时间的经过、这些接触点老化的情况下，相应地对屏蔽电流的流动造成障碍，因而经由星绞线缆整体的电流的传输相应地劣化，尽管在芯18自身中可能没有发生老化相关的机械劣化。
[0030]与图3相似，图4是示出针对根据本发明所设计的具有附加绝缘护套24的星绞线缆的电场的分布的图。在这种情况下，由于附加绝缘护套24配置在一方面的导体10、12、14、16与另一方面的屏蔽件22之间，因此与图3所示的星绞线缆的传统实施例相比，屏蔽件22位于径向方向上相对于芯18的较大距离处。通过图4显而易见，电场如今集中于导体10、12、14和16之间。这意味着:在根据本发明的星绞线缆中，在正在传输信号的情况下产生的屏蔽电流要少得多。这使得在根据本发明的星绞线缆中，由以上针对图3所述的屏蔽件22的劣化所引起的影响在信号传输方面对星绞线缆的电性质产生较小的影响。劣化例如是针对星绞线缆内的有用信号的衰减增加。即使在屏蔽件22被损坏或老化的情况下，对星绞线缆的传输性质的不利影响也明显降低。换句话说，关于针对电信号的传输性质，根据本发明所设计的星绞线缆针对屏蔽件22的损坏或老化的抵抗性要大得多。
[0031]在图5和6各自中，沿着横轴26标绘以GHz为单位的频率，并且沿着纵轴28标绘针对电信号的以dB为单位的传输特性。在针对如图3所示的传统星绞线缆的各情况中，图5中的第一曲线30示出针对共模信号传输的随频率26变化的传输特性28 (在导体对10、12上的信号和导体对14、16上的信号之间不存在相移)，并且图5中的第二曲线32示出针对差模信号传输的随频率26变化的传输特性28 (在导体对10、12上的信号和导体对14、16上的信号之间存在相移)。在针对如图4所示的根据本发明的星绞线缆的各情况中，图6中的第三曲线34示出针对共模信号传输的随频率26变化的传输特性28 (在导体对10、12上的信号和导体对14、16上的信号之间不存在相移)，并且图6中的第四曲线36示出针对差模信号传输的随频率26变化的传输特性28 (在导体对10、12上的信号和导体对14、16上的信号之间存在相移)。曲线30、32、34、36是通过分别对于图3和4所示的各配置进行仿真所获得的。
[0032]如从图5的第二曲线32可以看出，在传统星绞线缆中，在差分模式传输中在
2.9GHz附近发生传输下落。如从图6的第四曲线可以看出，在根据本发明的星绞线缆中该下落不再存在。该仿真结果是在传输电信号的情况下根据本发明的星绞线缆在电性质方面的显著且意想不到的改善的印象深刻的展示。在这种情况下，该改善甚至在屏蔽件发生任何损坏或老化之前也存在。
[0033]星绞线缆的针对电信号的在电性质或传输特性方面的进ー步改善是通过至少使単独的屏蔽芯23平行地跟随导体10、12、14、16中的每ー个来实现的。换句话说，至少使单独的屏蔽芯23按与导体10、12、14、16相同的绞合长度s或绞合系数绞合。在图7中举例示出屏蔽芯23a。在图7中还示出绞合长度s46。由于该绞合，屏蔽芯23a以螺旋形式径向绕导体10、12、14、16旋转，以使得屏蔽芯23a与导体14平行地延伸。从图2可以看出屏蔽芯23a和导体14之间的精确相对配置。屏蔽芯23a绕导体10、12、14、16旋转，以使得在任意点处在星绞线缆的截面中导体14和屏蔽芯23a位于共同的对角线上，并且屏蔽芯23a配置在导体14的远离正方形17的ー侧。由于屏蔽芯23a如此配置，因此与导体14相关联的屏蔽电流可以在不转移至其它的屏蔽芯23a的情况下跟随导体14。避免屏蔽电流在各屏蔽芯23a之间转移提高了屏蔽电流沿着屏蔽件22的电传导，由此使得星绞线缆的针对电信号的传输的电性质、即特征性传输曲线整体改善。特别的结果例如是根据本发明的星绞线缆所传输的有用电信号的衰减降低。
[0034]正方形17的边的长度a48例如是0.83mm。该边的长度a与两个相邻导电体10、12、14,16的中心之间的距离相对应。在具有星绞线缆的纵轴作为z方向的坐标系40、42中，在z方向的自由參数t=[0...1]的情况下以及在绞合长度s内，第n个芯(其中，n=[l...4])的位置矢量;^_如下。
[0035]
【权利要求】
1.ー种星绞线缆，用于传输电信号，所述星绞线缆具有至少两对电导体(10，12，14，16)、以及包围两对导体(10，12，14，16)的径向外侧的由导电性材料制成的屏蔽件(22)，各导体(10，12，14，16)具有由导电性材料制成的芯(18)和径向包围所述芯(18)的由电绝缘材料制成的导体护套(20)，在所述星绞线缆的截面中，所述导体(10，12，14，16)配置于正方形的各角处，成对的所述导体(10，12，14，16)配置于所述正方形的对角处，四个导体(10，12，14，16)按预定的绞合系数以星绞配置绞合到一起，所述星绞线缆的特征在于，在所述导体(10，12，14，16)和所述屏蔽件(22)之间配置有由电绝缘材料制成的附加绝缘护套(24)。
2.根据权利要求1所述的星绞线缆，其特征在于，所述屏蔽件(22)是由单独屏蔽芯的网状结构构成的。
3.根据权利要求2所述的星绞线缆，其特征在干，至少ー个、特别是四个屏蔽芯或者至少ー个、特别是四个屏蔽芯束绞合以径向包围所述导体(10，12，14，16)，使得绞合后的屏蔽芯中的至少之ー或者屏蔽芯束中的至少之ー在轴方向上与所述导体(10，12，14，16)的芯(18)大致平行地延伸。
4.根据权利要求3所述的星绞线缆，其特征在于，所述屏蔽芯或所述屏蔽芯束是按与所述导体(10，12，14，16)的绞合系数相对应的绞合系数绞合的。
5.根据权利要求3或4所述的星绞线缆，其特征在于，所述屏蔽芯或屏蔽芯束与所述芯(18)在轴方向上彼此平行地延伸，使得在任意点处，在所述星绞线缆的截面中，所述屏蔽芯或所述屏蔽芯束以及所述芯(18)配置于正方形的同一对角线上，并且所述屏蔽芯或所述屏蔽芯束配置于所述芯(18)的远离所述正方形的ー侧。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的星绞线缆，其特征在于，所述芯由铜制成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的星绞线缆，其特征在于，在所述屏蔽件(22)的径向外侧配置有以导电的方式电连接至所述屏蔽件(22)的第二屏蔽件。
8.根据权利要求7所述的星绞线缆，其特征在于，所述第二屏蔽件为由导电性材料制成的护套或箔的形式。
9.根据权利要求7所述的星绞线缆，其特征在干，所述第二屏蔽件被构造成単独第二屏蔽芯的网状结构。
10.根据权利要求9所述的星绞线缆，其特征在干，所述第二屏蔽芯在与所述屏蔽件(22)的芯相反的方向上绞合。
11.根据权利要求10所述的星绞线缆，其特征在干，所述第二屏蔽芯按与所述屏蔽件的芯的绞合系数相对应的绞合系数绞合。
【文档编号】H01B11/10GK103534764SQ201280018484
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年3月5日 优先权日:2011年4月14日
【发明者】迈克尔·沃利特策, G·阿姆布雷希特, 赫尔穆特·瑞特 申请人:罗森伯格高频技术有限及两合公司