CH694836A5 - Câble de transmission de données à paires torsadées et procédé de fabrication. - Google Patents

Description

  



   La présente invention concerne un câble de transmission de données  à hautes performances selon la revendication 1 et un procédé de fabrication  selon la revendication 7. 



   Les câbles de transmission de données à hautes performances actuels  utilisent d'ordinaire comme blindage un ruban d'aluminium lourd et  rigide de 0,051 mm (2 millièmes de pouce) comportant un support en  polyester (Mylar) de 0,025 mm (1 millième de pouce). Le blindage  est enroulé autour de chaque sous-groupe de paires torsadées non  blindées dans les limites d'une longueur de pas de torsade d'application  égale à la longueur du pas de torsade global des câbles, typiquement  des pas de torsade compris entre 101,6 à 152,4 mm (4,0 et 6,0 pouces).  Le ruban présente une largeur d'environ 12,7 mm (0,5 pouce). L'angle  d'application de l'enroulement est faible, basé sur le long pas de  torsade global des câbles 127 mm (5 pouces) et le ruban est pratiquement  parallèle à l'axe latéral des paires torsadées.

   Un câble typique  présente 4 paires de câbles à paire torsadée dotés d'une tresse en  cuivre étamé sur 40 à 65%, appliquée par-dessus les quatre paires  et une gaine thermoplastique finale extrudée    par-dessus les paires  à tresse pour achever le câble. Le faible angle d'application du  ruban de blindage métallique est généralement problématique en ce  qu'il permet l'ouverture du ruban lors du câblage, avant que celui-ci  ne puisse être piégé par une attache ou un fil de masse appliqué  en spirale. 



   Par ailleurs, le ruban ne suit généralement pas le contour des paires  sous le ruban. Ce processus crée, dans le ruban, des espaces autour  de l'âme des paires torsadées non blindées, lesquels ne procurent  pas un plan de masse suffisamment stable pour satisfaire aux exigences  électriques standard de l'industrie, comme la norme CENELEC pr EN  50288 -4 -1. 



   La structure de câble connue susmentionnée n'est pas fiable, du point  de vue mécanique, dans un état statique, et les composants électriques  sont instables dans les conditions d'installation dans la mesure  où la tresse globale unique est incapable d'assurer de manière adéquate  que le chevauchement du ruban ne s'ouvre pas en corolle lors d'une  flexion du câble. Ce phénomène d'ouverture en corolle accroît la  paradiaphonie et dégrade davantage les performances en termes d'impédance/RL  du fait des perturbations du plan de masse. Ceci exacerbe le défaut  d'uniformité de l'atténuation. Les valeurs d'impédance sont encore  pires lors d'une flexion du fait des variations de la distance centre  à centre des conducteurs ainsi que du plan de masse. Plus les besoins  en largeur de bande sont importants, plus ces problèmes sont exacerbés.

                                                          



   La présente invention fait appel à un ruban de blindage à enroulement  en spirale en vue de satisfaire aux    exigences en matière d'impédance/RL,  d'uniformité de l'atténuation et de déséquilibre de la capacité. 



   La présente invention élimine la majorité de l'air piégé normalement  présent dans les câbles à paire torsadée blindée. Pour ce faire,  le blindage est enroulé en hélice ou en spirale avec un chevauchement  de 45 à 55%. Le blindage comporte une couche métallique de préférence  proche de 0,025 mm (1 millième de pouce), à savoir de 0,019 à 0,032  mm (0,75 à 1,25 millième de pouce). L'enroulement en hélice ou en  spirale et son chevauchement s'associent pour procurer un bon blindage  avec une meilleure maîtrise de l'impédance. Le plan de masse homogène  créé le long de la longueur des câbles améliore le déséquilibre de  la capacité. 



   La présente invention procure également une stabilité géométrique  substantielle en flexion. L'utilisation faite par la présente invention  de rubans de blindage à faible pas de torsade permet d'éliminer les  espaces dans le ruban et le phénomène d'ouverture en corolle en flexion,  à l'aide de rubans présentant un chevauchement préféré compris entre  45 et 55% et un angle d'enroulement compris entre 30 et 45 DEG  et  ne dépassant pas 45 DEG  par rapport à l'axe longitudinal du câble.  Ceci permet d'établir un niveau de performances physiques et électriques  particulièrement stable dans des conditions d'utilisation défavorables.

    Les distances de centre à centre du câble à paire torsadée de la  présente invention, indiquées par (d) sur la fig. 3, et les distances  des conducteurs à la masse restent bien plus stables que celles des  câbles antérieurs. 



     Les câbles de la présente invention peuvent être utilisés particulièrement  avantageusement comme câbles de catégorie 7 et plus. Ceci est surtout  vrai pour les câbles comportant un blindage en hélice ou en spirale  et utilisés dans le cadre de transmissions jusqu'à 600 MHz. Le câble  de transmission de données à hautes performances typique réalisé  selon une forme d'execution de la présente invention comporte quatre  (4) câbles à paire torsadée, chaque câble à paire torsadée étant  constitué de deux fils simples (en copolymère fluoré ou en polyoléfine)  à isolant mousse ou non mousse.

   Chacun des câbles à paire torsadée  à blindage en hélice possède l'unique ruban de blindage métallique  serré en hélice de la présente invention, enroulé autour de lui,  le ruban et sa soudure latérale à pli court étant maintenus en place  de façon serrée à l'aide d'un chevauchement serré compris 45 à 55%.                                                            



   Les paires torsadées à blindage en hélice font l'objet d'un assemblage  de type S-Z ou planétaire pour produire une configuration groupée  ou en faisceau. Les paires en faisceau peuvent être mises en faisceau  à l'aide d'une tresse ou d'un fil global - en métal ou en tissu.  Une gaine thermoplastique finale (un copolymère fluoré ou une polyoléfine,  à savoir un polychlorure de vinyle) est extrudée par-dessus les câbles  à paire torsadée en faisceau. 



   Le blindage métallique est en général un ruban d'aluminium ou un  ruban composite tel qu'un ruban BELDFOIL à pli court (il s'agit d'un  blindage dans lequel une feuille ou un revêtement métallique est  appliqué(e) d'un cOté d'un film de support plastique) ou un ruban  DUOFOIL (il s'agit d'un blindage dans lequel la feuille ou le revêtement  métallique est    appliqué(e) des deux cOtés d'un film de support  plastique) ou un ruban BELDFOIL à bords libres. L'épaisseur globale  du métal est une épaisseur de couche d'aluminium de 0,019 à 0,032  mm, de préférence d'environ 0,025 mm (1,0 millième de pouce). Bien  que l'on se réfère à l'aluminium, tout métal adéquat normalement  utilisé pour de tels rubans métalliques et métalliques composites  peut être utilisé, comme le cuivre, un alliage de cuivre, l'argent,  le nickel, etc.

   Chaque paire torsadée est enroulée, le métal tourné  vers l'extérieur, et l'enroulement le plus préféré est un chevauchement  compris entre 45 et 55%. Le blindage préféré produisant les meilleures  caractéristiques d'atténuation et d'impédance est obtenu par les  rubans joints de façon à procurer un effet de court-circuitage. Toutefois,  avec un chevauchement adéquat, le pli court peut être éliminé. 



   Le nombre de paires torsadées blindées dans un câble de transmission  de données à hautes performances est en général compris entre 4 et  8, mais peut au besoin être plus important. La tension du blindage  enroulé en hélice est telle que le blindage enroulé élimine la majorité  de l'air piégé pour procurer un certain écart type de l'impédance  pour le câble à paire torsadée à blindage en hélice et un certain  écart type moyen de l'impédance pour le câble de transmission de  données à hautes performances comportant une pluralité de paires  torsadées à blindage en hélice.

   La tension sur le ruban de blindage  et l'attache est telle que l'espace vide de la totalité de la superficie  en coupe transversale de la paire torsadée à blindage en hélice prise  le long    d'un point quelconque de la longueur du câble ne représente  que 18%, voire moins. 



   On procure un câble de transmission de données à paire torsadée à  hautes performances comportant un blindage enroulé en hélice autour  d'un câble à paire torsadée non blindée et, au besoin, une tresse  ou un fil en tissu ou en métal simultanément ou ultérieurement enroulé(e)  autour du blindage en hélice pour procurer une meilleure attache  du blindage. L'enroulement du blindage et de l'attache (la tresse  ou le fil) présente une tension telle que, pour une paire torsadée  individuelle susceptible d'être utilisée seule, la paire individuelle  possède une impédance non ajustée présentant un écart type ou nominal  de 3,5, voire moins, pour chaque câble à paire torsadée à blindage  en hélice prévu pour une fréquence de transmission allant jusqu'à  600 MHz.

   Le câble de transmission de données à hautes performances  comportant une pluralité de paires torsadées à blindage en hélice  et prévu pour une fréquence de transmission allant jusqu'à 600 MHz  possède un écart type moyen d'impédance pour l'ensemble de la pluralité  de paires torsadées à blindage en hélice de 3,5, voire moins, aucun  écart type d'impédance ne dépassant 4,5. L'écart type d'impédance  est calculé autour d'une impédance moyenne comprise entre 50 et 200  Ohms et, de préférence, entre 90 et 110 Ohms, 350 mesures de fréquence  étant effectuées sur un câble d'une longueur d'au moins 99,97 m (328  pieds). 



   D'autres avantages de la présente invention ressortiront de la lecture  de la description préférée qui suit, examinée conjointement avec  les dessins.        La fig. 1 est une vue en perspective d'un  câble à paire torsadée utilisé dans la présente invention.      La fig. 2 est une vue en perspective d'un câble à paire torsadée  enroulée en hélice selon la présente invention.     La fig. 3 est  une coupe transversale prise le long des lignes 3-3 de la fig. 2.     La fig. 4 est une coupe transversale de quatre des câbles à  paire torsadée enroulée en hélice des fig. 2 et 3, groupés et mis  en faisceau par une tresse afin de procurer un câble à tressé selon  la présente invention.     La fig. 5 est une coupe transversale  d'un câble contenant le câble à tresse de la fig. 4.     La fig.  6 est une vue en perspective du câble de la fig. 5.  



   La fig. 1 illustre un câble à paire torsadée 10 comportant une paire  de conducteurs 12 et 13. Sur chacun des conducteurs 12 et 13 est  extrudé un isolant adéquat 14 et 15, lequel peut être composé d'un  copolymère fluoré mousse ou non mousse ou une polyoléfine appropriée.                                                          



   La fig. 2 illustre la paire torsadée de la fig. 1, enroulée de façon  serrée en hélice autour d'un blindage métallique 16. Le blindage  métallique peut être un blindage approprié quelconque, comme un ruban  métallique ou un ruban composite à base non métallique comme un polyester  (c'est-à-dire du MYLAR), l'un ou les deux cOtés de la base non métallique  étant revêtu(s) d'un métal normalement utilisé dans les blindages  pour câbles. Le métal pour le ruban et le ruban composite    est  l'aluminium, le cuivre, un alliage de cuivre, le nickel, l'argent,  etc. L'épaisseur du métal global est comprise 0,019 et 0,032 mm (entre  0,75 et 1,25 millième de pouce), et proche de 0,025 mm (1,0 millième  de pouce). Le blindage peut être constitué de rubans du type BELDFOIL  à pli court, ou de rubans du type DUOFOIL, dont les deux cOtés comportent  du métal. 



   Le ruban 16 est enroulé en hélice avec une pression suffisante, comme  l'illustre la fig. 3, de manière à ne pas écraser l'isolant 14 et  15 mais à prévoir un petit espace vide 17 inférieur à 18% de la totalité  de la superficie en coupe transversale à l'intérieur du câble à paire  torsadée à blindage en hélice tel qu'illustré sur la fig. 3. Cette  superficie en coupe transversale est prise le long d'un point quelconque  sur les longueurs du câble. L'espace vide est inférieur à 18% de  la superficie en coupe transversale. Le ruban enroulé serré 16 épouse  la forme extérieure de la paire torsadée 10 pour fournir le câble  à paire torsadée à blindage en hélice 10A. Le ruban 16 est enroulé  selon un angle compris entre 35 DEG  et 45 DEG , avec le chevauchement  de 45 à 55%.

   Lorsque l'épaisseur globale préférée du métal sur le  ruban est de 0,025 mm (1,0 millième de pouce), ce chevauchement permet  au ruban de présenter une épaisseur de métal effective de 0,051 mm  (2 millièmes de pouce), en permettant toutefois de préserver la souplesse  de la paire torsadée blindée. La largeur du ruban est comprise entre  12,7 mm et 38,1 mm (0,5 et 1,5 pouces) et est de préférence d'approximativement  0,019 mm (0,75 pouce). Cet enroulement serré fournit l'écart type  d'impédance et l'écart type d'impédance moyen indiqués plus haut.                                                              



     L'isolant est de préférence un copolymère fluoré mousse présentant  une épaisseur comprise entre 0,254 et 1,524 mm (0,010 et 0,060 pouce)  et, de préférence, entre 0,381 et 0,508 mm (0, 015 et 0,020 pouce).  Les conducteurs individuels 12 et 13 présentent généralement un calibre  compris entre 0,518 et 0,0509 mm<2> (20 et 30 A.W.G.) et, de préférence,  entre 0,326 et 0,205 mm<2> (22 et 24 A.W.G.) 



   Les conducteurs peuvent être massifs ou divisés et sont de préférence  massifs. La longueur du pas de torsade pour l'ensemble des quatre  câbles à paire torsadée 10 peut être identique ou différente, et  à droite et/ou à gauche. Le pas de torsade est de préférence compris  entre 7,62 et 50,8 mm (0,3 et 2,0 pouces). Le pas de torsade global  du câble est en général équivalent à 10 à 20 fois le diamètre d'âme  moyen du câble. 



   Si l'on se réfère à la fig. 4, quatre (4) des câbles à paire torsadée  à blindage en hélice 10A sont mis en faisceau et maintenus serrés  par une tresse 18 pour fournir le câble à tresse 10B. La tresse 18  est un métal, une tresse en métal ou en tissu de 40 à 90%, de préférence  de 45 à 65%. La tresse métallique peut être une tresse en cuivre  étamé, mais peut être une tresse métallique d'un type quelconque  qui conviendrait pour un câble de transmission de données à hautes  performances de catégorie 7, c'est- à-dire le cuivre, un alliage  de cuivre, le bronze (un alliage de cuivre dont l'élément d'alliage  est autre que le nickel ou le zinc, c'est-à-dire un alliage cuivre-cadmium),  l'argent, etc. 



   Si l'on se réfère aux fig. 5 et 6, le câble 10B de la fig. 4 comporte  une gaine 19 extrudée par-dessus pour produire le câble de transmission  de données à    hautes performances 20 de la présente invention.  La gaine peut être un quelconque matériau de gaine adéquat, qui conviendrait  pour un câble de catégorie 7 - une polyoléfine thermoplastique comme  du polychlorure de vinyle, du polyéthylène ignifugeant, etc. ou un  polymère fluoré tel qu'un éthylène-propylène fluoré. 



   Un fil de masse 21 est prévu entre les câbles 10A, mais peut être  placé à tout endroit adéquat, comme autour des câbles à paire torsadée  en faisceau, utilisé à la place de la tresse 18 et entre la gaine  et la tresse 18. 



   Par ailleurs, comme on l'a indiqué plus haut, la tresse 18 peut être  une tresse en tissu ou un fil approprié, comme l'Aramide 760. Tel  est également le cas si une attache est souhaitée autour de chaque  câble à paire torsadée à blindage en hélice 10A. 



   Comme l'illustre l'exemple qui suit, le câble à hautes performances  10B de la présente invention comporte 4 câbles à paire torsadée à  blindage en hélice, mis en faisceau par une tresse métallique. L'essai  pour l'exemple représentait les essais d'impédance tels qu'exigés  par CENELEC, et a été conduit sur une longueur de 99,97 m (328 pieds)  du câble. Le blindage en hélice était un ruban BELDFOIL présentant  une épaisseur d'aluminium de 0,025 mm (1 millième de pouce). Le ruban  était enroulé en hélice selon un angle d'environ 45 DEG  avec un  chevauchement d'approximativement 50%. Les mesures d'impédance ont  démarré à 0,3 MHz et au moins trois cent cinquante (350) mesures  d'impédance ont été effectuées entre environ 1,0 et 600 MHz.

   Les  conducteurs 12 et 13 du câble étaient en cuivre massif    d'un calibre  de 0,326 m<2> (22 A.W.G) et les isolants 14 et 15 étaient de l'éthylène-propylène  fluoré mousse. L'ensemble des câbles à paire torsadée à blindage  en hélice présentaient un vide 17 de moins de 18%.  Exemple                                                            



   Une longueur de 99,97 m (328 pieds) du câble à transmission de données  à hautes performances 20 ci-dessus comportant quatre câbles à paire  torsadée à blindage en hélice 10B mis en faisceau à l'aide d'une  tresse métallique a été soumis à un essai à 23,0 DEG C. L'impédance  pour chacun des quatre câbles à paire torsadée à blindage en hélice  a été mesurée sur une gamme de 0,3 à 600 MHz. Au moins 350 mesures  ont été effectuées entre 1,0 et 600 MHz. 



   Le premier câble à paire torsadée à blindage en hélice présentait  un écart type d'impédance standard de 3,2294 Ohm, pris autour d'une  impédance moyenne de 98,5280 Ohm. 



   Le deuxième câble à paire torsadée à blindage en hélice présentait  un écart type d'impédance standard de 2,7208 Ohm, pris autour d'une  impédance moyenne de 96,5 Ohm. 



   Le troisième câble à paire torsadée à blindage en hélice présentait  un écart type d'impédance standard de 2,8652 Ohm, pris autour d'une  impédance moyenne de 97,9824 Ohm. 



   Le quatrième câble à paire torsadée à blindage en 



   hélice présentait un écart type d'impédance standard de 2,6130 Ohm,  pris autour d'une impédance moyenne de 100,4164 Ohm. 



   Le câble à hautes performances 20 du présent exemple présentait un  écart type d'impédance moyen de 2,8751 Ohm,    (3,2294 + 2,7208 +  2,8652 + 2,6130)/4). Ce qui suit illustre les données. 



   On appréciera bien évidemment que les modes de réalisation qui viennent  d'être décrits ont été présentés à titre d'illustration, et l'invention  ne se limite pas aux modes de réalisation spécifiques décrits ici.  L'homme de métier pourra apporter divers changements et modifications  sans s'écarter pour autant du cadre ou de l'esprit de l'invention,  tels que définis dans les revendications annexées.

Claims (10)

1. Câble de transmission de données comprenant au moins une paire torsadée isolée à blindage en hélice, un ruban de blindage étant enroulé en hélice avec un chevauchement autour de la paire torsadée caractérisé par le fait que le ruban de blindage est constitué d'un ruban métallique ou d'un premier ruban composite comportant une base non métallique et une couche de métal d'un cOté de ladite base, ou d'un deuxième ruban composite comportant une base non métallique et une couche de métal des deux cOtés de ladite base, ledit ruban de blindage étant enroulé en hélice, avec un chevauchement de 45-55% à un angle de 30-45 DEG par rapport à l'axe longitudinal du câble à paire torsadée autour de ladite paire torsadée; ledit ruban de blindage présentant une épaisseur de métal comprise entre 0,019 à 0,032 mm;

ledit ruban de blindage étant enroulé autour de ladite paire torsadée à une tension pour éliminer une quantité substantielle d'air et laissant une superficie vide en coupe transversale inférieure à 18% de la superficie en coupe transversale de la paire torsadée blindée pour que ledit câble de transmission de données à paire torsadée à blindage en hélice ait un écart type d'impédance à 23 DEG C de 3,5 Ohms ou moins, lorsque ledit écart type est calculé autour d'une impédance moyenne comprise entre 90 et 110 Ohms.

2. Câble selon la revendication 1, ayant un écart type d'impédance d'au plus 3,5 Ohms lorsqu'il est mesuré sur une longueur de câble de 99,97 m, avec au moins 350 mesures de fréquence effectuées de 1,0 à 600 MHz, ledit écart-type étant calculé autour de l'impédance moyenne de 90 à 110 Ohms.

3.

Câble selon la revendication 2, dans lequel ledit ruban de blindage a une largeur comprise entre 12,7 mm et 38,1 mm.

4. Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre desdites paires torsadées à blindage en hélice, une gaine entourant lesdites au moins quatre paires torsadées à blindage en hélice et dans lequel aucun écart type d'impédance de chaque paire torsadée individuelle n'est supérieur à 4,5 Ohms par rapport à ladite impédance moyenne.

5. Câble selon la revendication 4, dans lequel ledit ruban de blindage présente une largeur comprise entre 12,7 et 38,1 mm.

6. Câble selon la revendication 5, dans lequel les paires torsadées en hélice sont mises en faisceau avant d'être gainées.

7.

Procédé de fabrication d'un câble de transmission de données à paire torsadée en hélice, en enroulant en hélice un ruban de blindage métallique autour de ladite paire torsadée avec un chevauchement dudit ruban de blindage, caractérisé par l'enroulement en hélice d'un ruban de blindage métallique autour de ladite paire torsadée avec un chevauchement dudit ruban de blindage et ledit ruban de blindage présentant une épaisseur de métal comprise entre 0,019 et 0,032 mm, et ledit ruban de blindage étant choisi parmi un ruban métallique, un premier ruban composite comportant une base non métallique et une couche de métal d'un cOté de ladite base, ou un deuxième ruban composite comportant une base non métallique et une couche de métal des deux cOtés de ladite base;

l'enroulement en hélice du blindage métallique réalisé avec un chevauchement de 45-55% et selon un angle de 30-45 DEG par rapport à l'axe longitudinal de la paire torsadée à une tension pour éliminer une quantité substantielle d'air et laisser une superficie vide en coupe transversale inférieure à 18% de la superficie en coupe transversale de la paire torsadée blindée de telle manière que ladite paire torsadée à blindage en hélice ait un écart type d'impédance ajusté à 23 DEG C d'au maximum 3,5 Ohms, lorsque ledit écart type d'impédance est mesuré sur une longueur de câble d'au moins 99,97 m avec au moins 350 mesures de fréquence effectuées, et l'écart type d'impédance standard étant calculé autour d'une impédance moyenne comprise entre 50 et 200 Ohms.

8.

Procédé selon la revendication 7, le câble comportant au moins quatre paires torsadées blindées caractérisé par l'extrusion d'une gaine par-dessus au moins quatre paires torsadées à blindage en hélice.

9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par l'extrusion d'une gaine par-dessus les au moins quatre paires torsadées à blindage en hélice pour fournir un câble de transmission de données à hautes performances dans lequel aucun écart-type d'impédance individuelle standard sur chaque paire torsadée individuelle est supérieur à 4,5 Ohms par rapport à ladite impédance moyenne.

10.

Procédé selon la revendication 7, caractérisé par l'enroulement en hélice du blindage métallique de telle façon que quand au moins 350 mesures de fréquence s'échelonnent de 1,0 à 600 MHz, et sont calculées autour de l'impédance moyenne comprise entre 90 et 110 Ohms, aucun écart type d'impédance n'est supérieur à 4,5 Ohms par rapport à ladite impédance moyenne.