CN100472669C - 信号传输用电缆、终端装置及使用信号传输用电缆的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

一种信号传输用电缆、终端装置及使用信号传输用电缆的数据传输方法，提供细径且高强度的高速差动信号用电缆，将四条绝缘包覆的绝缘电线(中心导体)打捆，并在其周围包覆金属网及绝缘皮构成四芯电缆，在该四芯电缆中，为了在电缆长度2.5m下满足衰减的限定值，将中心导线的导体尺寸减细，同时，将双纽线变更为四芯结构线，使其外径为3mm以下。

Description

信号传输用电缆、终端装置及使用信号传输用电缆的数据传输方法

技术领域

本发明涉及信号传输用电缆、终端装置及使用信号传输用电缆的数据传输方法，特别是涉及在为连接被称为IEEE1394的计算机和其周边设备间使用的高速串行接口中，不需要电力供给时使用的细径且具有高强度特性的高速差动信号用电缆的结构。

背景技术

在IEEE1394中，使用如图7所示的进行电力供给“IEEE1394-1995标准”及图8所示的不进行电力供给的“Standard for a High Performance SerialBus(Amendment1)(以下称为IEEE1394-1395标准的Amendment1))。以上这些假定IEEE1394的最大电缆长度为4.5m。

如图8所示，该Amendment1的电缆如下构成，将两条双纽线102进一步绞接，由绝缘带111包覆，然后，利用由金属网113构成的外部屏蔽体(114)包覆。然后，其外侧由绝缘皮115包覆。

在此，双纽线102具有如下结构，将七条中心导线104打捆形成中心导体，其次，将两条由绝缘材料107包覆所述中心导体形成的绝缘电线106绞接，然后，在其上包覆由金属带108及金属网109构成的外部屏蔽体110。

图7及图8显示上述结构，两者都同样地形成，如图7所示，在进行电力供给的“IEEE1394-1995标准”中，追加两条由绝缘材料107’包覆将七条其它中心导线104打捆形成的中心导体而成的绝缘电线106，与两条双纽线102绞接，然后由外部屏蔽体114覆盖。这样，除追加两条绝缘电线这一点及在绝缘带111外侧形成由金属带112和金属网113构成的外部绝缘体114外，不进行图8所示的电力供给的“IEEE1394a-1395标准的Amendment1”和进行电力供给的“IEEE1394-1995标准”同样地形成。

其中，如图8所示，在不进行电力供给的“IEEE1394a-1395标准的Amendment1”中，为进行最大电缆长度4.5m的传输，作为构成绝缘电线106的中心导线的铜线的导体尺寸推荐使用AWG30～AWG28，但是，实际使用的电缆长度几乎为2.5m以下。

但是，作为决定电缆直径的主要原因是机械强度和衰减规定，但在单纯地缩小乃至减径各构成要素，将电缆直径减小时，不能得到充分的强度和信号传输性能(Signal Propagation Performance)。

但是，如果以2.5m以下的电缆长度作为前提，在中心铜线导体尺寸AWG30～AWG28中，相对于衰减的规定值，安全系数增大。另外，该导体尺寸具有如下问题，当采用现有的双纽线结构时，形成电缆的外形达到4.8mm。

发明内容

本发明是鉴于所述问题产生的，其目的在于，提供维系电特征，且细径、高强度的高速差动信号用电缆。

本发明具有如下特征，将由具有四条绝缘覆膜的中心导体构成的绝缘线打捆，形成四芯电缆的结构，在由金属网及绝缘皮包覆构成的四芯电缆结构线周围形成的四芯电缆中，为满足电缆长度为2.5m时衰减的规定值，将构成四芯电缆的中心导体的导体尺寸降至例如AWG30～AWG28之间，同时，将双纽线变更为四芯电缆结构线，外径为3mm以下。

这样，在本发明中，当电缆长度为2.5m以下时，通过在该电缆长度的范围内调整中心导体和金属网，以满足机械强度与衰减量，来大副缩小外径，并确保和现行制品相同的宽频带性能。

也就是说，本发明的第一方面具有如下特征，其特征在于，外径为3mm以下且长度2.5以下，其包括：四芯结构线，其将四条在中心导体的周围具有由氟树脂构成的绝缘覆膜的绝缘电线打捆而形成四芯结构；金属网，其包覆所述四芯结构线的周围；绝缘皮，其包覆所述金属网外侧，信号传输性能及连接部的破断强度满足IEEE 1394-1395标准的Amendment 1，所述金属网使用的金属线由拉伸破断力为400Mpa以上，导电率为50％以上的线径0.04～0.12mm的铜合金线构成，所述四芯结构线的绞接节距为层心径的30倍以下。

根据这样的结构，可大副地减细电缆的外形。(IEEE1394a-1395规格的Amendment1)的信号线为进行最大电缆长度(4.5m)传输，其中心建议使用铜线。但是，由于几乎在实际中使用的电缆长度为(2.5m以下)，因此，该电缆长度在(2.5m以下)时满足衰减的规定值。利用形成四芯电缆结构与双纽线结构相比，可将其外径减细。但是，四芯电缆结构具有串音特性恶化的问题。另外，由于细径化使中心导体的剖面积减小，而具有机械强度劣化的问题。在此，四芯结构线的外侧通常由绝缘带固定，如有必要，由金属带保护其外侧，进一步在其外侧包覆金属网。

本发明的目的在于，将力集中在金属网上，以使四芯结构线不容易产生应力，且在满足串音特性的程度上将外径减细。

也就是说，在本发明中，在良好地维系四芯结构的平衡的同时，满足串音特性，并在外力上增强，且调整可最大限度减小整体外径的四芯结构线及金属网。

但是，当减细金属网的导体尺寸时，产生机械破损力降低的缺点。IEEE1394中，在信号用电缆两端连接电连接器。该电连接器具有四极型和六极型两种，在由这些电连接器卡紧信号用电缆时的机械破坏力由(IEEE1394a-1395规格的Amendment1)规定。

该规格的四极型为49N，六极型为98N。

IEEE1394电连接器中，将信号用电缆的绝缘皮切断数cm，一般在将外部屏蔽的金属网翻卷至绝缘皮的位置，将其夹紧，在外部屏蔽金属网及绝缘皮上加力。当金属网及绝缘皮的机械破坏力不超出规定值的机械破坏力时，中心导体被拉伸，产生衰减恶化的问题。

由于绝缘外皮的机械破坏力与外部屏蔽金属网的机械破坏力相比，剖面积仅为1/10以下，故这些规定的机械破坏力必须由外部屏蔽金属网的机械破坏力满足。

因此，例如，作为金属网的材料，可采用镀锡铜合金线或镀锡软铜线，可利用金属线来满足在信号用电缆上卡紧各电连接器时的机械破坏力的规定值，其中，金属线优选金属网的机械破坏力为400MPa以上、导电率为50％以上、镀锡75％以上的铜合金线等。在此，导电率为镀锡后铜合金线的导电率。

另外，金属网的结构在具有相同条数、纱管数的情况下，当缩短节距时，金属网的导体阻抗增高，信号用电缆的衰减恶化。当金属网的金属线铰接减小时，拉伸应力在金属网的基础上可减轻对中心导体(束)的应力，因此，金属网最好形成角度为60°以上的节距。

理想的是，所述信号传输用电缆的长度为2.5m以下，电特性及连接部的破坏强度满足IEEE1394a-1395规格的Amendment1。

这样，根据本发明的结构，通过将中心导体的导体尺寸减小，同时形成四芯电缆结构，可满足(IEEE1394a-1395规格的Amendment1)的信号线规格，谋求电缆外形的细径化。这样，可实现弯曲的半径减小，机械强度或操作性优良的电缆。

另外，由于所述金属网使用的金属线由铜合金构成。根据这样的结构，提高导电率，充分减小伸张率，拉伸应力不能将四芯结构线破坏。

另外，由于所述金属网使用的金属线的拉伸极限强度为400Mpa以上，导电率为50％以上。根据这样的结构，可满足在信号用电缆上卡紧各电连接器时的机械极限强度的规定值。

理想的是，铰接绝缘包覆的中心导线形成的结构线的铰接节距为层心距的30倍以下。根据这样的结构，形成四芯电缆结构的四条中心导体的平衡被均一化，可提高串音特性。

另外，由于所述金属网由线径为0.04mm～0.12mm的铜合金线构成。根据这样的结构，为维持所述扩展，具有这样范围的线径理想。当线径0.04mm比外径小时，抗张力减小，金属网自身容易破坏，电阻值提高。另一方面，构成金属网的锡铜合金线等金属单丝的线径超出0.12mm时，外径变粗，柔软性恶化。

理想的是，所述金属网使用的金属线的伸缩率为10％。

根据这样的结构，由于使用伸缩率为10％以下的金属线构成金属网，因此，即使受到拉伸力，四芯结构线也被金属网保护，不会受到破损。

理想的是，所述中心导线是外径0.2mm以下的铜线。

根据这样的结构，即使四条覆盖绝缘包覆的中心导线形成四芯电缆结构，所述七条中心导线的外径也可以在3mm以下。

理想的是，所述金属网的编组角度为60度以上。

根据这样的结构，编组角度为60度以上时，由于在金属网上有拉伸应力，故可利用应力减小四芯结构线(或中心导线)的破损。

理想的是，所述金属网的铰合节距为层心径的30倍。

根据这样的结构，当提高导电率时，可由对四芯结构线降低应力的两个面进行更合适的规定，可提供信赖性高的信号传输用电缆。

理想的是，所述中心导线利用和构成金属网的金属线的材质相同的材料构成。

根据这样的结构，由于热膨胀率相等，故不容易受温度变化引起的应力影响，可提供更高信赖性的电缆。

理想的是，所述中心导线的伸缩率为构成所述金属网的金属线的伸缩率以上的伸缩率。

根据这样的结构，通过拉伸金属网，四芯电缆结构线的中心导体受到的应力减小。

理想的是，构成所述金属网的金属线的材质未超出所述中心导线范围。

根据这样的结构，没有产生中心导线被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。

理想的是，所述金属网选择其材质、线径及铰节距，以不超出所述四芯电缆结构线的扩展。

根据这样的结构，没有产生中心导线被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。

理想的是，所述金属网由线径为0.05～0.08mm的铜合金线构成。

根据这样的结构，为维持所述延伸率，具有这样范围的线径理想。

理想的是，所述金属网的铰接节距为构成四芯电缆结构线的中心导体的铰接节距的0.1～0.8倍。

根据这样的结构，没有产生四芯电缆结构线被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。另外，由于该金属网必须具有一并包覆导体的功能，因此，必须低阻抗，必须是高导电率导体。因此，当铰接节距为四芯电缆结构线的铰接节距的0.1倍以上时，必须抑制长的扭纹率。

另外，通过降低衰减量，将构成四芯电缆结构线的中心导体铰接的节距增长，必须抑制扭纹，当金属网的编组节距超过四芯电缆结构线的铰接节距的0.8倍时，四条铰接不容易平衡，阻抗、串音特性不稳定。另外，当金属网的节距变长时，为减少扭纹，在中心导体上容易产生应力。

理想的是，所述信号传输用电缆的至少一端具有连接器，所述连接器的强度在四极结构中为49N以上，在六极结构中为98N以上。

根据这样的结构，确保和使用现行制品的传输方法相同的宽带性能，可通过细径化、高机能的强度、高弯曲性，谋求占有面积的降低。

在本发明的第二方面，在具有计算机终端和周边设备的计算机系统中，所述计算机终端和周边设备的接口或周边设备之间的接口由如下结构构成，四芯结构线，其由将四条绝缘包覆的中心导体打捆构成；金属网，其覆盖四芯结构线周围；绝缘皮，其覆盖金属网外侧。

在此，通常由绝缘带固定四芯结构线外侧，或由金属带保护四芯结构线外侧，其外侧由金属网包覆。

在本发明的第三方面，将所述各项所述的信号用传输用电缆配置在电脑终端和周边设备之间或周边设备相互之间，在其间进行连接。

通过这样的传输方法，确保和使用现行制品的传输方法相同的宽带性能，可通过细径化、高机能的强度、高弯曲性，谋求占有面积的降低。

附图说明

图1是显示本发明第一实施例信号传输用电缆的剖面说明图；

图2是显示本发明第一实施例信号传输用电缆的金属网的说明图；

图3是显示本发明第一实施例信号传输用电缆的剖面说明图；

图4是显示本发明第一实施例信号传输用电缆使用例的说明图；

图5是显示为测定本发明第一实施例信号传输用电缆拉伸强度的测定装置的图示；

图6是显示本发明第二实施例信号传输用电缆的剖面说明图；

图7是显示现有例信号传输用电缆的剖面说明图；

图8是显示现有例信号传输用电缆的剖面说明图。

在图中，1是信号传输用电缆；3是四芯结构线；4是中心导线；6是绝缘线；7是绝缘材料；11是绝缘带；12是金属带；13是金属网；15是绝缘皮；41是计算机；42是第一终端；43是第二终端；44是第三终端；51是第一卡盘；52是第二卡盘；101是信号传输用电缆；102是双纽线；104是中心导线；106是绝缘线；107是绝缘材料；108是金属带；109是金属网；110是双纽线的外部屏蔽；111是绝缘带；112是金属带；113是金属网；114是外部屏蔽；115是绝缘皮。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明实施例。

如图1所示，本发明第一实施例的信号传输用电缆1具有如下结构，将四条由绝缘包覆的中心导体构成的绝缘线6铰合，构成四芯结构线3，并由绝缘带11或金属带包覆其外侧，然后，利用由金属线13构成的外部屏蔽包覆，其外径为3mm以下。在此，中心导体构成铰接七条中心导体线4。然后，利用由氟树脂、聚乙烯、发泡聚乙烯构成的绝缘包覆层7包覆其外侧，构成绝缘线6。而后，该信号传输用电缆1在长度为2.5m时，在满足衰减及极限强度的规定值的程度将构成绝缘线6的中心导体的导体直径减细为0.2mm以下，同时，变更双纽线，形成四芯结构线3，且其外径为3mm以下。

也就是说，该信号传输用电缆具有如下结构，将七条利用由断线层包覆表面的线径0.047～0.064mm的单心铜线构成的中心导线4以铰接节距为1.5mm以上的节距铰接，利用由厚度0.13mm以下、水中静电容量150pF/m以下、比电容率1.7～2.3的氟树脂、聚乙烯、发泡聚乙烯构成的绝缘包覆层7包覆中心导体，形成绝缘线6，将四条该绝缘线打捆，形成四芯电缆结构线3。然后，由绝缘带11包覆该四芯结构线3的外侧，同时，由构成的铜制金属网13包覆其外侧，以不超出该四芯电缆结构线3至中心导线4的范围，而后，由绝缘皮15包覆其外侧。

图2显示放大的说明图，该金属网13，具有如下结构，将线径0.047～0.06mm、拉伸率1％、破坏率700Mpa、导电率75％的锡铜合金线13S铰接，形成金属网。该金属网是将具有五条条数Ta、编组角度为Ta60～77度这样的一组准备十六组(纱管数)，以4.8～10.3mm的节距编成的。

另外，如图3所示，该四芯结构线由作为连接构成信号传输用电缆1的四芯结构线的中心导体(绝缘线6)中心的圆的直径的层心径R的30倍以下的节距构成。

作为包覆四芯结构线整体的绝缘皮15，采用粘合厚度0.005mm～0.020mm的聚酯或铝的铝粘结聚酯带，在金属网13周围使用卷曲重叠25-75％程度的外皮。

如图4所示，在室内，这样形成的信号传输用电缆1被用于计算机41和作为周边终端的第一～第三终端42、43、44的连接。

该信号传输用电缆1具有如下优点，和现有的30％以下的电缆相比，外径极细，充分满足衰减等电特性，且提高电缆整体的机械信赖性，特别是拉伸强度高。

采用长度2.5mm以下的电缆，可确保和现行制品相同的宽带性能。

另外，电缆完成的外径为3mm以下时，金属网+绝缘皮的机械破坏力为100N以上。

2.5mm的电缆衰减量为400MHz，5.8dB以下。

另外，作为皮的金属网13使用拉伸率减小，且抗张力大的材料的线径0.05mm的锡铜合金线13S。因此，可降低相对于构成四芯结构线3进而绝缘线6的中心导体的应力，虽然外径减小，但可提供极限强度高的信号传输用电缆。

通过降低衰减量，由构成四芯电缆结构线3的四条绝缘包覆的中心导体构成的绝缘线6的铰接节距增长，必须加大扭纹。但是，当节距增长时，四条铰接线失去平衡，串音特性不稳定。另外，当缩短金属网13的节距时，为使扭纹增大，在四芯电缆结构线乃至中心导体上容易产生应力。

根据这样的结构，没有产生由绝缘包覆的中心导体构成的绝缘线6被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。

另外，由于金属网13以未超出构成绝缘线6中心导线4的延伸率这样来调整其编组节距，故没有产生中心导线被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。

在此基础上，由于金属网13以未超出所述中心导线6的延伸率这样来选择其材质、线径及铰节距，故没有产生中心导线4被金属网拉伸破坏，产生断线这样的问题。

另外，在所述第一实施例中，构成所述金属网的金属线使用锡铜合金线，但不限于此，也可以使用钢铜线等导电率高、拉伸破坏率高的材料。

在所述实施例中，所述金属网采用线径0.05mm的锡铜合金线13S，但线径值不限于此，线径可在0.05～0.12mm范围内适当地变更。当使用比线径0.04mm更小外径时，抗拉伸率减小，金属网自身容易破损。另一方面，当构成金属网的锡铜合金线13S等金属单丝的线径超过0.12mm时，具有完成的外形变粗，柔软性劣化这样的问题。

理想的是，线径在0.05～0.08mm的范围。为维持所述延伸率，最好使用具有这样的范围的线径。

在这样的信号传输用电缆中使用的电连接器具有四极型和六极型两种，在由这些电连接器卡紧信号用电缆时的机械破坏力由(IEEE1394a-1395规格的Amendment1)规定。

该规格的四极型为49N，六极型为98N。

在此的拉伸强度在图5中显示测定方法，由第一卡盘51固定信号传输用电缆1的一端，同时，由第二卡盘夹持另一端，通过测定以50nm/分的拉伸速度直至将电缆拉断的强度测定电缆。在此，测定切断任意一条金属网的值，将其作为拉伸强度。

在IEEE1394电连接器上，将信号用电缆的绝缘皮切断数cm，一般在将外部屏蔽的金属网翻卷至绝缘皮的位置，将其夹紧，在外部屏蔽金属网及绝缘皮上加力。

在本发明实施例的信号传输用电缆中，当金属网及绝缘皮的机械破坏力未超出规定值的机械破坏力时，中心导体被拉伸，衰减恶化，由于在该信号传输用电缆中使用金属网的机械破坏力为400Mpa以上的铜合金线，故在信号用电缆上可满足卡紧各电连接器时的机械破坏力的规定值。

其次，使各部件的大小，即四芯电缆结构线的直径、四芯结构线的铰接节距、层心径、编组节距、编组角度变化，制造下表所示的试样1～4，测定电特性及机械破坏力。

表1

 

	试样1	试样2	试样3	试样4
					中心导体(绝缘线)的直径(mm)	0.37	0.35	0.32	0.36
铰接节距(mm)	13	10	12	10
					层心径(mm)	0.52	0.49	0.45	0.51
编组节距(mm)	4.8	10.3	10.3	6.9
					编组角度	60	76	77	66
衰减量(＠400MHz)	4.8dB/2.5m	4.8dB/2.5m	5.3dB/2.5m	5.0dB/2.5m
					破坏强度	100N以上	100N以上	100N以上	100N以上

满足所述试样1～4的任意电特性及极限强度，外径也在1.2mm～2mm之间，可及其提高商品性。

另外，关于金属网的结构，不限于所述实施例，可适当的变形。在金属网具有相同条数、纱管数的情况缩短节距时，金属网的导体阻抗增高，信号用电缆的衰减恶化。当金属网的金属线扭纹增大时，由于容易在中心导体上施加拉伸时的力，故必须利用减少扭纹的方法将金属网的编组角度形成60度这样的节距。

理想的是，所述金属网使用的金属线的拉伸破坏力为700Mpa以上，导电率为75％，但是，拉伸破坏力也可以为400Mpa以上，导电率为50％以上。

根据这样的结构，满足当在信号用电缆上卡紧各电连接器时的机械破坏力的规定值。

理想的是，所述金属网使用的金属线使用拉伸率为1％的金属线，也可以使用拉伸率为10％以下的金属线。更加理想的是，如使用6％以下的金属线，即使受到拉伸力，四芯结构线也被金属网保护，不会受到破损。

另外，由于所述金属网是编组角度为60度以上的结构，比较容易拉伸，故可减少应力对中心导线的破损。

由于构成四芯结构的四条绝缘线的铰接节距为层心径倍率的30倍以下，故可提高串音特性，可提供可靠性高的信号传输用电缆。

另外，在本发明的实施例中，中心导体由镀锡铜线构成，由于构成金属网的金属线是铜合金线，故热膨胀率大致相等，不容易受温度变化的应力，可提供更高可靠性的电缆。

在此使用的中心导线，由于相对于拉伸力的伸缩率为构成所述金属网的金属线的伸缩率以上，故可利用金属网的拉伸减少中心导线受到的应力或产生断线。

在此基础上，所述金属网具有如下特征，可在未超出所述四芯电缆结构线的延伸率内调整其材质、线径及/或铰接节距。

根据这样的结构，四芯电缆结构线容易被金属网的拉伸破坏，产生断线。

其次，说明本发明第二实施例。

在该实施例中，如图6所示，使用金属带12代替覆盖四芯电缆结构线3的绝缘带11。

其它部分全部和所述第一实施例相同。

该金属带12由厚度0.015mm的贴铝聚酯带构成，和所述第一实施例的信号传输用电缆相同，具有细的外径且可良好地维持电特性及机械特性。

使用金属带的情况与使用绝缘带的情况相比，可谋求无用辐射(EMI：Electromagnetic Interferene)杂波的降低。

如以上说明的，通过本发明信号传输用电缆，可提供细径且高强度高速差动信号用电缆，其具有如下结构，四芯结构线，其具有将绝缘包覆的四条绝缘线构成打捆的四芯电缆结构；金属网，其包覆所述四芯结构线周围；绝缘皮，其包覆上述结构的外侧，其中，由于其外径为3mm以下，故可在电缆长度2.5m以下的范围调整中心导体和金属网，可满足极限强度与衰减量，并大副将外径缩小，以确保和现行制品相同的宽频性能。

Claims (7)

1、一种信号传输用电缆，其特征在于，外径为3mm以下且长度2.5m以下，其包括：四芯结构线，该四芯结构线通过将四条在中心导体的周围具有由氟树脂构成的绝缘覆膜的绝缘电线打捆以形成四芯结构而构成；金属网，其包覆所述四芯结构线的周围；绝缘皮，其包覆所述金属网外侧，信号传输性能及连接部的破断强度满足IEEE 1394-1395标准的Amendment 1，所述金属网使用的金属线由拉伸破断力为400Mpa以上，导电率为50％以上的线径0.04～0.12mm的铜合金线构成，所述四芯结构线的绞接节距为层心径的30倍以下。

2、如权利要求1所述的信号传输用电缆，其特征在于，所述金属网使用的金属线的延伸率为10％以下。

3、如权利要求1所述的信号传输用电缆，其特征在于，构成所述金属网的金属线的编织角度为60度以上。

4、如权利要求1所述的信号传输用电缆，其特征在于，所述金属网形成不超出构成所述四芯结构线的中心导体的拉伸的编组节距。

5、如权利要求1所述的信号传输用电缆，其特征在于，所述信号用传输电缆至少一端具有连接器，所述连接器的强度在四极结构中为49N以上，在六极结构中为98N以上。

6、一种终端装置，其特征在于，在包括计算机终端和周边设备的计算机系统中，所述计算机终端和周边设备的接口或周边设备相互之间的接口由权利要求1所述的信号传输用电缆构成。

7、一种数据传输方法，其特征在于，将权利要求1所述的信号传输用电缆配置在计算机终端和周边设备之间或周边设备相互之间，通过两条对角配置的中心导体差动传输。

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