專利名稱：高性能數(shù)據(jù)電纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高性能數(shù)據(jù)電纜，其能夠成功地在0.3MHz到600MHz的頻率范圍內(nèi)傳輸。特別是，本發(fā)明提供一種螺旋屏蔽雙絞線對，在約為50到200歐姆的平均阻抗時具有3.5或以下的阻抗標準偏差。此外，本發(fā)明提供了一種高性能數(shù)據(jù)電纜，其含有若干對螺旋屏蔽雙絞線且具有3.5或以下的平均標準偏差，所有纜線的單一標準偏差均不大于4.5。
還有，該帶通常不能緊貼下面的線對。此過程中會在非屏蔽的雙絞線線芯周圍產(chǎn)生帶間隙，其不能足夠穩(wěn)定地接地以滿足如CENELEC prEN50288-4-1的工業(yè)標準電氣要求。
上述公知的電纜結構在靜態(tài)下具有機械不穩(wěn)定性，并且由于單個的整體編織層不能充分保證該帶覆層在電纜彎曲時不開“花”而導致安裝條件下電氣性能不可靠。該“開花”會因接地的破壞而導致近端串擾(Near-EndCrosstalk，NEXT)的增加，并且進一步會侵蝕到阻抗/RL性能。這樣會使衰減不均勻。阻抗數(shù)值甚至會在彎曲狀態(tài)下由于導體中心間距及接地面的改變而變差。帶寬的要求越高，這些問題就會變得越嚴重。
本發(fā)明可消除許多通常在屏蔽雙絞線對中所發(fā)現(xiàn)的聚集空氣。這可通過采用25-65％并最好是45-55％疊合的螺旋或螺線形的繞包屏蔽而實現(xiàn)。該屏蔽有0.33到2.0密耳并最好是接近1密耳，如0.75到1.25密耳厚的金屬層。螺旋或螺線形繞包可結合疊合的方式用以提供具有阻抗控制良好的屏蔽。沿電纜線長度所產(chǎn)生的一致性接地平面可使電容不平衡性較好。
本發(fā)明還用于提供在彎曲狀態(tài)下的基本穩(wěn)定的幾何形狀。使用短敷設屏蔽帶消除了帶間隙，并且使用最好具有45-55％帶疊合并以相對于電纜的縱軸成30-45°，并不大于45°繞包角的帶，消除在彎曲情況下的開花。這樣在不利的使用條件下可建立穩(wěn)定的物理和電氣性能。本發(fā)明雙絞線對的中心間距(在圖3中以(d)表示)，和導體到地的距離，要比先前的電纜更加保持穩(wěn)定。
本發(fā)明電纜尤其適用作7級以上電纜。這對于螺旋或螺線屏蔽的電纜以及被用到600MHz的電纜來說尤其如此。典型的高性能數(shù)據(jù)電纜在按照本發(fā)明制成時具有四對雙絞線，其每對雙絞線是由兩根泡沫或非泡沫絕緣(氟共聚物或聚烯烴)單線制成。每對螺旋屏蔽雙絞線具有本發(fā)明獨特的螺旋金屬屏蔽帶繞包其上，并且其以25-65％最好為45-55％疊合的密度，緊密地保持該橫向短折疊接縫。螺旋屏蔽雙絞線是S-Z式或行星式組合在一起的分支或成束形式。該成束的線對可以通過整個編織或纏繞金屬或纖維線而扎成束。最后，將熱塑性護套(氟共聚物或聚烯烴，如聚氯乙烯)擠壓在成束雙絞線對上。
通常，金屬屏蔽帶是鋁帶或復合帶，如短折疊BELDFOIL帶(一種金屬箔或覆層覆于支撐塑料薄膜的一面上的屏蔽)，或DUOFOIL帶(一種金屬箔或覆層覆于支撐塑料薄膜的雙面上的屏蔽)或無邊BELDFOIL帶。整個金屬層具有0.33到2.0密耳且最好為1.0密耳厚的鋁層。雖然最好為鋁，但是任何適用于該金屬和復合金屬帶的金屬均可使用，如銅、銅合金、銀、鎳等。每對雙絞線可繞包金屬，其面向外，不過繞包是最好采用45到55％疊合。如上所述，疊合可以隨著實際情況而從25％變化到65％。最好屏蔽是可提供優(yōu)異衰減和阻抗特性的那些用以共同提供短路效果的帶。然而，采用適當?shù)寞B合，可以消除短折疊。
高性能數(shù)據(jù)電纜中的屏蔽雙絞線對數(shù)目通常為4-8對，但還可根據(jù)需要而增加。螺旋繞包屏蔽的張力可以達到使繞包屏蔽消除大部分的聚集空氣，用以提供螺旋屏蔽扭絞電纜的標準阻抗偏差，以及用于具有許多螺旋屏蔽雙絞線的高性能數(shù)據(jù)電纜的平均標準阻抗偏差。在屏蔽帶和扎線上的張力可以達到沿電纜長度上的任何點所截開的螺旋屏蔽雙絞線整個截面面積中空隙空間只有25％或以下，并最好為18％或以下。
本發(fā)明提供了一種高性能雙絞線數(shù)據(jù)電纜，其具有螺旋繞包在未屏蔽雙絞線對上，并且按需要可以將纖維線或金屬編織物或扎線同時或順序地繞包在螺旋屏蔽上，以提供附加的屏蔽接合。屏蔽和扎線的繞包是在一定張力下用于單對雙絞線，也可用在其本身上，對于每對頻率高于600MHz的螺旋屏蔽雙絞線對來說，各線對具有的不適當阻抗有3.5或以下的標稱或標準阻抗偏差。具有許多螺旋屏蔽雙絞線對，并具有頻率達600MHz的高性能數(shù)據(jù)電纜對于所有螺旋屏蔽雙絞線對來說具有的平均標準阻抗偏差為3.5或以下，并且沒有一個標準阻抗偏差大于4.5。標準阻抗偏差是根據(jù)50-200歐姆并最好為90-100歐姆的均值或平均阻抗計算的，并且其對于328英尺或更長的電纜進行至少具有350次頻率測試。
本發(fā)明的其他優(yōu)點將結合附圖對本發(fā)明的進一步描述而會變得更加清楚。
圖2表示

圖1的雙絞線，其緊密并螺旋地繞包有金屬屏蔽16。金屬屏蔽可以是任何適用的屏蔽，如金屬帶或有非金屬基的復合物帶如聚酯(即MYLAR)的復合帶，在非金屬基的一側或兩側上具有通常用于電纜屏蔽的金屬。用于帶和復合帶的金屬可以是鋁、銅、銅合金、鎳、銀等。整個金屬的厚度為0.33到2.0密耳，最好為0.75到1.25密耳，并接近I.0密耳。屏蔽可以是短折疊BELDFOIL型帶，或DUOFOIL型帶，其是一種在帶兩側上有金屬的帶。
帶16如圖3所示具有足夠壓力地螺旋繞包，不至于破壞絕緣14和15，而且可提供在圖3所示螺旋屏蔽雙絞線對內(nèi)小于整個截面積的25％的小間隙空間。該截面積是沿電纜長度上的任何一點所切開的。最好是，空隙空間小于截面積的18％。緊密繞包的帶16符合雙絞線10的外部形狀，用以提供螺旋屏蔽雙絞線對10A。帶16可以按35°到45°角，最好按45-55％的疊合進行繞包。當帶上整個金屬厚度優(yōu)選為1.0密耳時，該疊合可使帶具有的有效金屬厚度是2密耳，并且還可使屏蔽雙絞線很柔軟。帶的寬度為0.5到1.5英寸，并最好約為0.75英寸。該緊密繞包可提供如上所述的標準阻抗偏差和平均標準阻抗偏差。
絕緣最好為具有0.010到0.060英寸并最好為0.015到0.020英寸厚度的發(fā)泡氟共聚物。各個導線12和13通常為20到30 AWG并最好為22到24 AWG。
導線可以是實心的或絞合的，而最好是實心的。對于所有四對雙絞線對電纜10來說，絞合長度可以是相同的或不同的，并且按右旋和/或左旋的方向繞包。絞距最好為0.3-2.0英寸。整個電纜絞合直徑通常為電纜的平均芯線直徑的10到20倍。
參見圖4，四個屏蔽雙絞線對10A可通過編織物18而束成在一起，并緊密保持在一起，用以提供編織電纜10B。編織物18是金屬，其為40-90％并最好為45-65％的金屬或纖維編織物。金屬編織物可以是鍍錫銅編織物，還可為任何類型的金屬編織物，它將適用于高性能7級數(shù)據(jù)電纜，如銅、銅合金、紫銅(合成元素的銅合金可以是除了鎳或鋅以外的元素，如銅-鎘合金)、銀等。
參見圖5和6，圖4的電纜10B具有護套19，其擠壓在其上，用于生產(chǎn)本發(fā)明高性能數(shù)據(jù)電纜20。護套可以用任何7級電纜用的護套材料，如熱塑性聚烯烴，即阻燃聚乙烯、聚氯乙烯等，或氟共聚物，即氟化乙烯丙烯。
接地線21是在電纜線10A之間，其還可以放在任何適當位置，如環(huán)繞在成束的雙絞線對上，用以代替編織物18，以及作為護套和編織物18之間的地線。
還有，如上所述，編織物18可以是纖維編織物或適當?shù)脑€如Aramid760。如果需要扎線繞在螺旋屏蔽雙絞線對10A上也是同樣的。
如下面的實例中所示，本發(fā)明高性能電纜10B具有四對由金屬編織物捆扎的螺旋屏蔽雙絞線對?？梢园凑誄ENELEC所要求的阻抗檢驗法檢驗實例，并且對328英尺的電纜長度進行檢驗。螺旋屏蔽可以是具有1密耳厚的鋁的BELDFOIL帶。該帶可以按大約45°角按約50％的疊合螺旋繞包。阻抗檢測是在0.3MHz下開始的，并且從約1.0到600MHz進行至少350次阻抗檢測。電纜導線12和13是22 AWG實心銅導線，且絕緣14和15為發(fā)泡FEP。所有螺旋屏蔽雙絞線對均具有小于18％的空隙17。
實例在23.0C下對具有用金屬編織物的捆扎的四對螺旋屏蔽雙絞線對10B的328英尺長的上述高性能數(shù)據(jù)電纜進行檢驗。在0.3到600MHz上對四對螺旋屏蔽雙絞線對的每對阻抗進行檢測。在1.0到600MHz之間至少進行350次檢測。
第一螺旋屏蔽雙絞線對具有在98.5280均值阻抗范圍的標準阻抗偏差為3.2294。
第二螺旋屏蔽雙絞線對具有在96.5均值阻抗范圍的標準阻抗偏差為2.7258。
第三螺旋屏蔽雙絞線對具有在97.9824均值阻抗范圍所獲取的2.8652的標準阻抗偏差。
第四螺旋屏蔽雙絞線對具有在100.4164均值阻抗范圍所獲取的2.6130的標準阻抗偏差。
該實例的高性能電纜20具有2.8751(3.2294+2.7208+2.8652+2.6130)/4)的平均標準阻抗偏差。下列表示數(shù)據(jù)。
當然，可以理解，所描述的實施例已經(jīng)通過圖示的方式給出了，并且本發(fā)明不限于所描述的具體實施例。本技術領域的普通專業(yè)人員可以對其進行各種改形和變形，但是其均不會脫離后續(xù)權利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
1.一種螺旋屏蔽雙絞線數(shù)據(jù)電纜，其特征在于包括一絕緣雙絞線對，一屏蔽帶，選自由金屬帶、具有非金屬基層和在所述基層一側上的金屬層的第一復合帶、和具有非金屬基層和在所述基層兩側上的金屬層的第二復合帶組成的材料組中；所述屏蔽帶是繞所述雙絞線對以疊合的方式螺旋繞包的；所述屏蔽帶具有0.33到2.00密耳厚的金屬；所述屏蔽帶可以一定張力繞包在所述雙絞線上，用以消除實際的空氣量，并且使截面空隙面積小于屏蔽雙絞線對截面積的25％，以提供所述螺旋屏蔽雙絞線數(shù)據(jù)電纜；和所述螺旋屏蔽雙絞線數(shù)據(jù)電纜在50-200歐姆均值或平均阻抗范圍內(nèi)計算所述標準偏差時，已調(diào)整到20℃下的雙絞線數(shù)據(jù)電纜具有3.5或以下的阻抗偏差。
2.如權利要求1所述的電纜，其特征在于，其中所述電纜具有至少600MHz的頻率；和所述標準阻抗偏差是對328英尺或更長的電纜進行測量的，其在1.0到600MHz范圍內(nèi)進行至少進行350次測量，并且所述標準阻抗偏差為3.5或以下，并在90到110歐姆均值或平均阻抗范圍內(nèi)計算阻抗偏差。
3.如權利要求2所述的電纜，其特征在于，其中所述截面空隙面積小于18％；并且所述屏蔽帶具有0.75到1.25密耳厚的金屬。
4.如權利要求2所述的電纜，其特征在于，其中所述屏蔽帶具有0.5到1.5英寸的寬度，并且是以25-65％的疊合以與絞線對的縱軸成30-45°角進行螺旋繞包的。
5.如權利要求3所述的電纜，其特征在于，其中所述屏蔽帶具有0.5到1.5英寸的寬度，并且是以25-65％的疊合以與雙絞線對的縱軸成30-45°角進行螺旋繞包的。
6.如權利要求1所述的電纜，其特征在于進一步包括至少四對所述螺旋屏蔽雙絞線對，一護套繞包在所述至少四束螺旋屏蔽雙絞線對上，用以提供一種高性能數(shù)據(jù)電纜；所述高性能數(shù)據(jù)電纜頻率至少為600MHz；所述高性能數(shù)據(jù)電纜在對328英尺或更長高性能數(shù)據(jù)電纜進行檢測時，具有調(diào)到20°下時的平均標準阻抗偏差為3.5或以下；和所述平均標準阻抗偏差是所有標準阻抗偏差的平均，其是對所述至少四對螺旋屏蔽雙絞線對的每對進行測量的，并且在1.0到600MHz的頻率范圍內(nèi)至少檢測350次，并在90到110歐姆的均值或平均阻抗范圍內(nèi)計算阻抗偏差，并且沒有單一標準阻抗偏差大于所述均值或平均阻抗的4.5。
7.如權利要求6所述的電纜，其特征在于，其中所述屏蔽帶具有0.5到1.5英寸的寬度，并且是以25-65％的疊合以與雙絞線對的縱軸成30-45°角進行螺旋繞包的。
8.如權利要求7所述的電纜，其特征在于，其中所述截面積小于18％；并且所述屏蔽帶具有0.75到1.25英寸的寬度，并且是以25-65％的疊合以與雙絞線對的縱軸成30-45°角進行螺旋繞包的。
9.如權利要求8所述的電纜，其中電纜在施加護套以前先捆扎。
10.一種制備螺旋雙絞線數(shù)據(jù)電纜的方法，其特征在于包括提供絕緣雙絞線對；用金屬屏蔽帶螺旋繞包所述雙絞線對，以提供一種具有所述屏蔽帶疊合的螺旋屏蔽雙絞線對，并且所述屏蔽帶具有0.33到2.00密耳的金屬厚度，并且所述屏蔽帶可選自由金屬帶、具有非金屬基層和在所述基層一側上的金屬層的第一復合帶、和具有非金屬基層和在所述基層兩側上的金屬層的第二復合帶組成的材料組中；和以一定張力螺旋繞包金屬屏蔽，其提供所述螺旋雙絞線對在對328英尺或更長電纜進行測量至少350次，并對標準阻抗在50到200歐姆均值或平均阻抗范圍內(nèi)進行計算時，在20℃下標準阻抗偏差為3.5或以下。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，其中所述屏蔽帶具有0.75到1.25密耳的金屬厚度，繞包并捆扎雙絞線對，使得所述截面空隙面積小于25％，并且所述電纜具有600MHz的頻率，所述至少350次檢測是從1.0到600MHz進行的，和所述標準阻抗偏差為3.5或以下，并可在90到110歐姆均值或平均阻抗范圍內(nèi)計算阻抗偏差。
12.如權利要求10所述的方法，其特征在于進一步包括捆扎至少四對所述螺旋屏蔽雙絞線對；和在至少四對捆扎螺旋屏蔽雙絞線對上擠壓護套，以提供高性能數(shù)據(jù)電纜。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于包括以25-65％的疊合和與雙絞線對的縱軸成30-45°的角螺旋繞包所述金屬屏蔽帶；所述屏蔽是短路金屬屏蔽帶；所述截面的空隙面積小于25％；所述屏蔽帶具有0.75到1.25密耳厚和0.5到1.5英寸寬的金屬。
14.如權利要求13所述的方法，其特征在于包括以45-55％的疊合和與雙絞線對的縱軸成35-45°的角螺旋繞包所述金屬屏蔽帶；所述屏蔽是短路金屬屏蔽帶；所述截面空隙面積小于18％；所述屏蔽帶具有0.75到1.25密耳厚和0.5到1.5英寸寬的金屬。
15.如權利要求13所述的方法，其特征在于進一步包括捆扎至少四對所述螺旋屏蔽雙絞線對；和在至少四對捆扎螺旋屏蔽雙絞線對上擠出護套，以提供高性能數(shù)據(jù)電纜。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于進一步包括捆扎至少四對所述螺旋屏蔽雙絞線對；和在至少四對捆扎螺旋屏蔽雙絞線對上擠壓護套，以提供高性能數(shù)據(jù)電纜。
17.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述高性能數(shù)據(jù)電纜具有600MHz頻率，并且在對328英尺或更長高性能數(shù)據(jù)電纜進行測量時，具有3.5或以下的平均標準阻抗偏差，并且所述平均標準阻抗偏差是對所述至少四對螺旋屏蔽雙絞線對的每對在1.0到600MHz范圍內(nèi)檢測至少350次，并在90到110歐姆均值或平均阻抗范圍內(nèi)計算出的所有標準阻抗偏差的平均值，而沒有一個標準阻抗偏差與所述均值或平均阻抗大于4.5。
全文摘要
一種改進的高性能雙絞線數(shù)據(jù)電纜,其在50到200歐姆、最大時在90到110歐姆的平均阻抗下計算出的阻抗標準偏差小于3.5。該雙絞線是在一定張力下用金屬屏蔽帶螺旋繞包的,其提供一種截面空隙小于25%,最好時小于18%的屏蔽雙絞線對。該帶以30－45%的重疊并與電纜縱軸呈35－45度螺旋繞包。該電纜具有達600MHz的頻率。
文檔編號H01B11/06GK1367930SQ00811188
公開日2002年9月4日 申請日期2000年6月14日 優(yōu)先權日1999年6月18日
發(fā)明者蓋倫·M·加雷 申請人:貝爾頓電報電纜公司