CN101124644A - 用于机械动态环境的数据电缆 - Google Patents

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Abstract

多线对电缆包括为数众多的绝缘导线双绞线，每条双绞线有小于大约0.6英寸的紧密绞合长度(在双绞线以特定的电缆绞矩拧成电缆之后测量的螺旋绞合长度)。为数众多的双绞线以大于大约3英寸的电缆绞矩拧在一起形成电缆。在一些例子中，多线对电缆可能进一步包括安排在第一和第二双绞线之间的隔离物。在另一个例子中，电缆中最长的紧密绞合长度和最短的紧密绞合长度之比小于1.65英寸。在另一个例子中，电缆进一步包括至少一条紧密绞合长度大于大约0.6英寸的附加双绞导线，而且该电缆绞矩小于大约4英寸。

Description

用于机械动态环境的数据电缆
发明领域
本发明涉及包括至少两条绝缘导线双绞线的高速数据通信电缆。更具体地说，本发明涉及可能暴露在机械动态环境中存在的力、应力、野蛮搬运和/或其它干扰之下的高速数据通信电缆。
背景技术
高速数据通信电缆往往包括通常在纵轴周围按双螺旋式样拧在一起的数对绝缘导线。这样的绝缘导线安排(在此称之为“双绞线”)有利于形成适合数据通信的均衡的传输线。一条或多条双绞线可能随后被捆扎和/或粘结在一起形成数据通信电缆。
电缆在搬运和使用期间可能遭受各种不同的机械应力。举例来说，电缆可能在安装适合局域网(LAN)的结构化布线体系结构期间，在拉和绑电缆期间遭受粗野的操作，等等。除此之外，电缆可能被用于各种不同的工业设备，在那里电缆可能在日常使用期间经受往往剧烈的运动、各种不同的机械应力(例如，弯曲和扭转)和/或一般的粗野操作。
电缆的相对粗糙处理的一个例子发生在电缆自动分发装置中。为了使电缆展开和/或安装变得容易，电缆可能被包装和分布在有在安装期间自动分发电缆的各种不同的机械特征的容器或机架之中。这样的机架就简化和加快电缆铺设而论通常是令人想要的。然而，这种装置的自动化特征往往在操作期间对电缆施加外力和各种不同的机械应力。这种相对粗糙的处理可能改变组成电缆的双绞线的结构和/或排列。
电信产业协会和电子工业协会(TIA/EIA)已经研发规定建立对电缆的各种不同的操作特性的需求的许多性能种类的标准。举例来说，6类电缆必须满足对电缆阻抗和回波损耗、信号衰减和延迟、串音等的要求。6类电缆通常被视为高性能电缆而且，就这一点而论，对回波损耗和串音的要求可能特别严格。
术语“回波损耗”指的是沿着传输线(例如，数据通信电缆)传输的电能和反射的电能之间的关系的度量。举例来说，回波损耗可能是作为传输到系统之中的信号功率(例如，在电缆的源头端产生的功率)与被反射的信号功率之比测量的。回波损耗往往是以分贝(dB)为单位指出的。反射的电能可能对数据传输产生各种不同的不利影响，包括降低输出力量、信号畸变和散射、信号损失(例如，衰减)，等等。回波损耗影响的严重性可能取决于频率。举例来说，高频信号倾向于对与回波损耗相关联的畸变影响更敏感。因此，对6类电缆的回波损耗要求可能是就信号传输频率鉴定等级的。因此，性能较高的电缆可能对粗野搬运电缆所引起的回波损耗影响更敏感。
多种因素可能对产生影响电缆的回波损耗的反射有贡献。举例来说，在电缆和与该电缆耦合的负载之间的阻抗失谐可能引起对回波损耗产生不利影响的反射。其它的反射可能起源于沿着电缆的长度电缆特性的非故意的变化、不均匀性和/或不连续性。在机械动态环境中传统电缆上的机械应力可能导致改变电缆的预定的绞合结构，后者可能使电缆的回波损耗特性降级，以致该电缆不再满足其预定类别的性能要求。
参照图1A，举例说明绝缘导线双绞线50的透视图。双绞线50可能是捆在一起形成数据通信电缆的众多双绞线之一。双绞线50包括分别用绝缘体62a和62b绝缘的一对导线60a和60b。理想地，组成双绞线50的两条绝缘导线应该沿着双绞线50的整个绞合长度保持接触或维持统一的间隔或气隙。然而，各种不同的因素(例如，粗野的搬运和/或绝缘导线松开的趋势)可能引起两条导线沿着双绞线长度在各种不同的点出现某种分离。举例来说，沿着双绞线50的纵轴64在长度L1，双绞线可能如同想要的那样被定位，绝缘体62a和62b彼此接触。图1B是双绞线50沿着线B-B在长度L1处截取的剖面图。如图1B所示，在这样的安排中，导线60a和60b各自的中心被分开至少部分地由导线的直径和绝缘体的厚度决定的距离d1。这个距离在此被称为“中心间距”。
双绞线50的特性阻抗可能涉及几个参数，包括导线60a和60b的直径、中心间距、绝缘体62a和62b的介电常数，等等。为了使电缆与负载(例如，网络元件)阻抗匹配，电缆可能是用特定的特性阻抗鉴定等级的。举例来说，许多射频(RF)分量可能有50、75或100欧姆的特性阻抗。所以，许多高频电缆为了便于连接不同的射频负载可能同样用50、75或100欧姆的特性阻抗鉴定等级。如同图1A和1B在长度L1处举例说明的那样，特性阻抗往往是基于有意的安排(即，绝缘体保持接触或在它们之间有统一受控的气隙的安排)依据电缆的平均阻抗确定的。然而，再一次参照图1A，如同前面讨论的那样，沿着纵轴64在长度L2处，由于，举例来说，电缆的弯曲、扭转和/或其它的粗野处理，那对导线之间的中心到中心的间隔可能被分开或压缩到某种程度，以致绝缘体62a、62b不再有计划中的间隔。因此，中心间距已被增加到距离d2，如图1C所示，图1C是沿着图1A中的线C-C截取的双绞线的剖视图。在某个任意长度L3(见图1A)，双绞线50可能在两条导线之间有另一个不同的中心间距。中心到中心距离的这个变化可能导致双绞线的阻抗沿着双绞线50的长度改变，从而导致影响回波损耗的不受欢迎的信号反射。
除此之外，当双绞线的绝缘体不保持接触的时候，两条导线之间的绝缘材料包括许多空气，其数量取决于分开的距离。结果，双绞线的绝缘材料组成可能沿着双绞线的纵向长度改变，从而引起双绞线的特性阻抗进一步改变，这个变化可能依次产生使电缆的回波损耗恶化的不想要的信号反射。
发明内容
依照本发明各种不同的方面和实施方案，提供一种可能特别适合在机械动态环境中使用的双绞线电缆。这样的电缆可能有各种不同的绞合结构之一，这些绞合结构有利于在下面讨论的可能出现在工业环境和/或在使用各种不同的电缆自动分发装置的安装期间的力和应力(例如，弯曲、形成拐角、严酷的运动、野蛮搬运，等等)的作用下保持稳定性。
依照一个实施方案，多线对电缆可能包括为数众多的绝缘导线双绞线，每条双绞线都有小于大约0.6英寸的紧密绞合长度(在为数众多的双绞线以特定的电缆绞矩制成电缆之后测量的螺旋绞合长度)，那为数众多的绝缘导线双绞线包括第一双绞线和第二双绞线，而且那为数众多的双绞线可能以电缆绞矩拧在一起形成多线对电缆，该电缆绞矩大于大约3英寸。在一些实施方案中，多线对电缆可能进一步包括安排在第一双绞线和第二双绞线之间的隔离物。
在一个例子中，电缆中最长的紧密绞合长度和最短的紧密绞合长度之比小于1.65英寸。在另一个例子中，多线对电缆进一步包括至少一条紧密绞合长度大于大约0.6英寸的附加绝缘导线双绞线，而且该电缆绞合长度小于大约4英寸。
依照另一个实施方案，多线对电缆包括至少五条绝缘导线双绞线，每条都有小于大约0.6英寸的紧密绞合长度，那为数众多的绝缘导线双绞线包括第一双绞线和第二双绞线，其中所述为数众多的双绞线一起以某种电缆绞合长度制成缆，形成多线对电缆，该电缆绞合长度大于大约七英寸。在一个例子中，多线对电缆进一步包括至少一条紧密绞合长度大于大约0.6英寸的附加绝缘导线双绞线。
依照另外一个实施方案，多线对电缆包括有第一个紧密绞合长度的第一绝缘导线双绞线、有第二紧密绞合长度的第二绝缘导线双绞线、有第三紧密绞合长度的第三绝缘导线双绞线和有第四紧密绞合长度的第四绝缘导线双绞线。该多线对电缆也包括安排在第一、第二、第三和第四双绞线之间的带状隔离物，以便在把第一双绞线和第三双绞线分开的同时不把第一双绞线和第二双绞线分开。第一、第二、第三和第四紧密绞合长度每个都小于大约0.6英寸，而且第一、第二、第三和第四双绞线以及带状隔离物一起以小于大约五英寸的电缆绞合长度制成多线对电缆。在一个例子中，在第一个紧密绞合长度和第二紧密绞合长度之比大于大约1.4英寸。
附图说明
现在将参照附图详细讨论本发明的各种不同的实施方案及其各个方面。在这些附图中，相似的参考数字表示相似的元素。
图1A是绝缘导线双绞线的透视图；
图1B是图1A所示的导线双绞线沿着图1A中的线B-B截取的剖视图；
图1C是图1A所示的导线双绞线沿着图1A中的线C-C截取的剖视图，它展示绝缘导线的分离；
图2是依照本发明使用隔离物的有稳定的绞合结构的多线对电缆的一个实施方案的图；以及
图3是依照本发明使用隔离物的有稳定的绞合结构的多线对电缆的另一个实施方案的图，其中所述隔离物有选择地把电缆中的一些双绞线分开。
具体实施方法
各种不同的传统的高性能电缆可能由于它们在引进各种不同的力和机械应力的时候对电缆结构的变化敏感而不可在机械动态环境或工业设备之中使用。此外，传统的电缆可能在安装、野蛮搬运和/或其它相对苛刻的处理期间容易受损，从而导致性能下降。
因此，申请者已经认识和领会到有利于在可能出现在工业环境中和/或在使用各种不同的电缆自动分发装置的安装期间的力和应力的作用下(例如，弯曲、形成拐角、严酷的运动、野蛮搬运，等等)保持稳定的各种不同的绞合结构。在此使用的术语“绞合结构”指的是数据通信电缆的各种不同的成份的安排。具体地说，绞合结构指的是电缆里面的各种不同的关系，例如，在双绞线中导线之间的关系、在多线对电缆中那为数众多的双绞线之间的关系和在那为数众多的双绞线和可能存在于电缆之中的任何隔离物、屏蔽或其它材料之间的关系。绞合结构也提及电缆和在电缆里面的双绞线的捻合绞矩、电缆绞矩、紧密绞矩、中心间距和线对间距。术语“紧密绞矩”指的是在双绞线一起以特定的电缆绞矩拧成电缆之后测量的螺旋绞合长度，下面将参照方程(1)和(2)予以讨论。在此使用的术语“稳定性”或“稳定的”指的是对倾向性绞合结构变化的特征性耐受能力。具体地说，稳定的绞合结构在经受可能出现在机械动态环境中的各种不同的应力的时候可能比较不易受倾向性电缆安排的变化和/或变更的损害。
电缆制造商往往部分地倚赖绞合结构的特性来满足标准(例如，T1A/EIA研发的那些)中陈述的各种不同的性能要求。举例来说，在有为数众多的双绞线的电缆中，双绞线的捻合绞矩和螺旋方向可能在电缆中彼此相对改变。在多线对电缆中改变为数众多的双绞线的捻合绞矩可能减少在该电缆中一条双绞线在毗邻的和/或靠近的双绞线中的感应信号的数量。换言之，改变螺旋绞合长度可能减少双绞线之间的串音。除此之外，螺旋方向可能在电缆中的双绞线之间有所改变，以便进一步减少双绞线之间的串音数量。电缆中为数众多的双绞线可能被依次围绕电缆的纵轴拧在一起。这个“电缆绞矩”可能有助于防止捻合绞矩的变化、线对间距的变化和可能起因于使电缆弯曲、形成拐角或以别的方式机械干扰电缆的电缆绞合结构的其它不受欢迎的变化。举例来说，多线对电缆中未被拧到电缆中的双绞线在电缆弯曲或形成拐角(这可能引起线对与线对的关系改变)的时候容易分开。如同前面讨论的那样，这种变化可能对电缆的性能产生不利影响。
关于电缆绞合结构的另一种考虑可能是每个捻合绞矩和电缆绞矩之间的关系。当电缆绞矩是以与给定的线对捻合绞矩相同的方向(例如，顺时针方向的捻合绞矩和顺时针方向的电缆绞矩)捻合的时候，电缆绞矩容易“拧紧”双绞线，也就是说，它缩短双绞线的螺旋绞合长度。当电缆绞矩是以与给定的线对捻合绞矩相反的方向(例如，顺时针方向的捻合绞矩和逆时针方向的电缆绞矩)捻合的时候，电缆容易“松开”双绞线，也就是说，它加长双绞线的螺旋绞合长度。因此，电缆绞矩可能通过增加或减少电缆中每条双绞线的螺旋绞合长度来影响捻合绞矩。这个最后的线对捻合绞矩(在并捻之后)在此被称为“紧密绞矩”。双绞线的紧密绞矩可以依据捻合绞矩、电缆绞矩和紧密绞矩之间的倒数关系确定，如下面的方程1和2所示。对于电缆绞矩方向与双绞线的捻合绞矩方向相同的双绞线，双绞线的紧密绞矩用式(1)给出：
1/Lclosing＝1/LTP+1/Lcable    (1)
其中Lclosing是双绞线的紧密绞矩、LTP是制缆之前双绞线的绞合长度和Lcable是电缆绞合长度。同样地，对于电缆绞矩方向与双绞线的捻合绞矩方向相反的双绞线，双绞线的紧密绞矩用式(2)给出：
1/Lclosing＝1/LTP-1/Lcable    (2)
关于电缆绞合结构的另一种考虑是电缆中各种不同的线对绞矩之间的关系。当毗邻的双绞线有相同的捻合绞矩和/或捻合方向的时候，它们倾向于与它们有不同的捻合绞矩和/或捻合方向的时候相比更紧密地躺在电缆里面。这种紧密的间隔增加发生在毗邻线对之间的不受欢迎的串音数量。依照前面的讨论，在多线对电缆中双绞线的捻合绞矩可能为了防止双绞线校直或在个别线对之间产生串音而改变。造成多线对电缆的准直的程度可能取决于为电缆选定的螺旋绞合长度的范围。一般地说，那个范围越小，可能在个别的螺旋绞合长度之间实现的差异或Δ就越小。捻合绞矩差异可能也影响电缆的串音数量，举例来说，由于线对捻合绞矩的准直有所增加，较小的线对绞矩差异倾向于在毗邻的和/或靠近的双绞线中感生较大的信号(即，增加串音)。指出捻合绞矩的范围(并因此指出捻合绞矩差异的范围)的一种度量是最长的螺旋绞合长度与最短的螺旋绞合长度之比。
申请者已经认识和领会到电缆上的机械应力可能改变电缆的绞合结构到就其指定的性能类别而言，尤其是对于高性能电缆，电缆不再呈现令人满意的操作特性的程度。申请者进行的测试表明适合提供高性能电缆的传统的绞合结构在暴露于机械动态环境之中的时候可能对不受欢迎的变化是敏感的。举例来说，为满足6类要求制造的电缆在可能在安装、野蛮搬运和/或使用期间出现的各种不同的机械应力强加在电缆上之后可能不再令人满意地运行。
在一个实施方案中，申请者已经认识到螺旋绞合长度比较长的双绞线可能更易受弯曲、形成拐角和/或野蛮搬运损害。具体地说，在遭受机械应力的高性能电缆中，螺旋绞合长度较长的双绞线(举例来说，在大约0.744-0.850英寸的范围内(电缆绞矩大约为5英寸))可能达不到计划中性能类别的要求，而螺旋绞合长度较短的双绞线(举例来说，在大约0.440-0.510英寸的范围内(电缆绞矩大约为5英寸))可能仍然令人满意地运行。换言之，比较紧的捻合通常更经得起运动和其它的机械干扰。
然而，尽管较短的捻合绞矩可能在耐受分离方面符合需要，但是较紧的捻合可能需要较长的制造时间而且可能倾向于减少产量。除此之外，比较紧的捻合可能需要在导线周围有比较厚的绝缘体，从而进一步抬高生产费用。减少多线对电缆中双绞线的线对绞合长度也可能对信号衰减和延迟产生不利的影响。再者，缩减线对绞合长度的范围(例如，通过减少线对绞合长度比较长的更易受损的双绞线的线对绞合长度)可能对双绞线准直产生不利影响而且可能增加双绞线之间的不受欢迎的串音。
如上所述，当为数众多的双绞线以电缆绞矩拧在一起的时候，电缆可能比较不易受绞合结构中的分离和/或其它非故意变化的损害。一般地说，电缆绞合长度越短，电缆越能耐受分离，尤其是线对间的分离，而且电缆偏离其指定结构的可能性越小。然而，较短的电缆绞合长度可能增加生产时间和影响产生电缆的制造费用。除此之外，电缆绞矩通过增加或减少双绞线的线对绞合长度影响电缆的基础线对绞矩。因此，电缆绞矩越紧，将受影响的个别线对绞矩就越多。除此之外，在多线对电缆中，一些双绞线可能是顺时针方向捻合的，而另一些可能是逆顺时针方向捻合的。结果，当放松其它的时候，电缆绞矩可能有拧紧一些双绞线同时松开另一些双绞线的作用而且可能把特定的双绞线带进较接近的准直，借此增加串音。因此，为了实现满足指定类别的要求的电缆性能，对电缆绞矩可能有各种不同的限制。
一般地说，电缆的绞合结构对它的性能、稳定性和生产成本都有贡献。然而，这些贡献可能往往处在竞争之中而且可能相互矛盾。举例来说，比较紧的电缆绞矩可能倾向于提高稳定性同时增加生产成本。同样地，比较紧的捻合绞矩可能倾向于提高对动态环境的耐受能力，但是可能更昂贵而且可能对衰减和传输速度产生不利影响。较紧的/较短的捻合绞矩和电缆绞矩倾向于把双绞线紧密地捆在一起，从而导致密集的比较大的质量集中在电缆的中心，这将提高电缆的稳定性，使它对可能起因于野蛮搬运的绞合结构变化不那么敏感。
申请者已经确定用来提供通常能耐受机械应力的高性能电缆的各种不同的绞合结构。具体地说，申请者已经研发了各种不同的绞合结构，这些绞合结构可能用于许多不同的电缆设计，以便为机械动态环境(例如，自动布缆、工业设备，等等)提供电缆同时维持电缆的指定性能类别。
依照一个实施方案，提供一种绞合结构有利于机械动态环境中的稳定性的多线对电缆。该绞合结构包括这样安排的为数众多的双绞线，以致电缆绞合长度大于3英寸，电缆中双绞线的最长的线对绞合长度与电缆中双绞线的最短的线对绞合长度之比小于1.65，而且那为数众多的双绞线每条都有小于0.6英寸的紧密绞合长度。这样的电缆能够在某些机械动态环境中满足6类性能要求。人们将领会到这些数字是作为有利于稳定性的绞合结构的一个特定例子提供的，然而，本发明不局限于在此给出的特定数值。熟悉这项技术的人可能认识到其它结构可能是有利的而且将领会到可能针对在此描述的例子进行的修正。
依照本发明的一个实施方案满足普通耐应力电缆的要求的绞合结构的一个例子是作为例证提供的。在这个例子中，电缆包括四条以大约5英寸的电缆绞矩捻合在一起的双绞线。这四条双绞线中每条双绞线的紧密螺旋绞合长度展示在表1中。
表1
  双绞线   螺旋绞合长度(英寸)
  1   0.365
  2   0.540
  3   0.412
  4   0.587
在一个实施方案中，上述的例子可以提供用于满足6类性能陈述的要求的电缆的稳定的绞合结构。因此，上述的例子和各种不同的其它安排理所当然地适合提供打算用于利用各种不同的自动分发装置之中的任何一种装置布线的工业设备和/或用于期望高性能电缆经得起相对严酷的处理的境况或环境的6类或上述等级的电缆。然而，本发明不局限于为这样的用途提供电缆。
许多高性能电缆为了进一步减少串音将某种形式的绝缘隔离物用在电缆的个别双绞线之间。这样的隔离物的例子包括交叉网隔离物，例如，美国专利第6,074,503号描述的那些。隔离物也可能是这样安排的，以致只有特定的线对被彼此分开。美国专利第6,570,095号描述各种不同结构的隔离物，这些隔离物有利于相对简单地为把多线对电缆中的双绞线分开准备许多符合要求的隔离物的安排。前面提及的两份专利在此通过引证被全部并入，而且其中描述的任何结构和安排都能用于有在此描述的绞合结构的电缆。
隔离物可以利用各种不同的热塑性材料(例如，聚烯烃)制造。在增压级电缆(即，已满足像美国保险商实验所(UL)建立的各种不同的燃烧要求的电缆)中，由于含氟聚合物具有通常令人想要的燃烧和烟雾特性，所以往往利用含氟聚合物材料(例如，氟化乙丙烯(FEP))来制造隔离物。隔离物可以被加工成传导性的或非传导性的。举例来说，通常非传导性的隔离物如果需要可以通过添加传导性材料(例如，铁粉或碳黑)变成传导性的。
隔离物通常是在高性能电缆(例如，满足6类性能要求以上的电缆)中提供的，为的是有利于提供满足或超过各种不同的操作要求(例如，串音)的电缆。然而，提供隔离物的各种不同的方法容易使电缆变得更容易受机械应力、动态环境或压力冲击环境等的损害。这可能部分地由于线对间物理接触的损失和在没有使用内部隔离物的电缆设计中通常固有的电缆芯线的实质接地平面的损失。任何不适当效应的大小都可能由于所用隔离物的类型和一些或全部线对的分开程度改变。需要一种使用隔离物(来满足，举例来说，串音规范)而且能经得起可能由野蛮处理电缆(例如，拉扯电缆、安装、固定电缆，等等)引起的不适当的效应的高速电缆。
参照图2，举例说明有交叉的或“+”形的隔离物72的电缆70。隔离物72形成分别适合电缆中的双绞线50a-50d的空间或信道74a-74d。隔离物72可以在减少双绞线之间的串音的同时，有效地消除双绞线50a-50d之间的直接接触。依照前面的讨论，线对与线对接触可能提供对电缆里面的运动和变化的附加的稳定性和阻力。因此，使用一条或多条隔离物的电缆暴露在机械动态环境中的时候可能更容易受绞合结构变化的损害。
具体地说，隔离物72不可能与双绞线完全一致，以致气隙可能存在于每条信道里面。当电缆被野蛮搬运或经受机械应力的时候，这些气隙可能允许双绞线油附加的运动自由度而且可能恶化绞合结构中的捻合分离和其它变化。此外，气隙可能影响线对之间的关系而且可能进一步引起双绞线绞合结构中的不受欢迎的变化。除了一般的稳定性损失之外，隔离物也可能干扰个别导线提供的在不包括隔离物的电缆设计中固有的地平面。这些因素通常贡献对在安装、拉扯电缆、捆绑电缆等操作期间可能发生的机械应力和/或野蛮操作更敏感的电缆。
申请者已经认识和确定有利于生产更能耐受适合电缆使用隔离物的机械应力和动态环境的电缆的各种不同的绞合结构。在一个特定的例子中，多线对电缆可能是用电缆绞合长度大于3英寸而且为数众多的双绞导线每个都有少于0.6英寸的紧密绞合长度的绞合结构制造的。具体地说，在那为数众多的双绞导线当中最长的螺旋绞合长度和最短的螺旋绞合长度之比小于大约1.65。然而，人们将领会到关于这个例子可能有许多变化而且本发明不局限于在此给出的特定数值。
人们将领会到本发明不局限于如图2所示使用实质上“+”形的隔离物的电缆，而是隔离物可能有多种截面而且可能是这样安排的，以致特定的双绞线被有选择地彼此分开，而其它的线对保持线对间的接触。举例来说，参照图3，举例说明有四条双绞线50a-50d和被安排成把双绞线50a和50b(它们可能保持接触而且形成第一毗邻线对)与双绞线50c和50d(它们形成第二毗邻线对)分开的隔离物82a的电缆80。如图所示，隔离物82把第一毗邻线对与第二毗邻线对分开，但是线对50a、50b未被分开而且可能保持接触。同样地，线对50c和5Od可能没有被隔离物82分开而且可能保持接触。在一些例子中，隔离物82可能是实质上可配置的扁平带，如图3所示。隔离物72，82可能由任何适当的材料制成的，例如，聚烯烃、各种不同的含氟聚合物材料、阻燃剂材料、泡沫聚合物带，举例来说，泡沫阻燃剂、像NEPTC PP500“SuperBulk”那样的多孔聚烯烃或含氟聚合物、泡沫氟化乙丙烯(FEP)、泡沫聚氯乙烯(PVC)、玻璃纤维编织带、低介电常数低耗散因数聚合物材料，等等。人们应该领会到术语“隔离物”通常用来描述各种不同形状的任何隔离物，举例来说，星形隔离物、可配置的和/或柔性的带状隔离物、或用来分开和/或隔离电缆中的一条或多条双绞线的材料的其它的安排、组成和组合。同样，“分开”通常表示在提供材料以致大大消除双绞线之间线对与线对接触的行为。
依照本发明的一个实施方案，提供有促进使用可配置的带状隔离物有选择地把电缆中的双绞线分开(例如，如图3所示)的电缆的稳定性的绞合结构的多线对电缆。考虑有带状隔离物的四线对电缆的一个特例，绞合结构可能是这样安排的，以致电缆绞合长度小于5英寸，至少那为数众多的绝缘导线双绞线之一有大于0.6英寸的紧密绞合长度。隔离物的存在允许两个线对组合(50a-50b和50c-50d)有物理接触并因此螺旋绞合长度大于0.6英寸的线对可能仍然满足预期的性能要求。除此之外，因为一些线对借助带状隔离物28被彼此分开，所以螺旋绞合长度之间的比值可能相对于类似的没有隔离物的电缆有所减少。举例来说，电缆中每组毗邻线对可能有大于1.40的第一线对绞合长度与较短的第二线对绞合长度之比(与上述例子中的1.65比较，在该例子中电缆可能没有隔离物)。在另一个特定的例子中，每条双绞线可能都有这样的线对绞矩，以致就每组毗邻线对而言较长的线对绞合长度与较短的线对绞合长度之比大于1.40。
人们将领会到有上述不同的绞合结构的任何电缆可以是以许多方式完成的。举例来说，电缆可能非必选地有缠绕在隔离物72和为数众多的双绞线50a-d周围的捆扎物74(如同在图2中用部分剖视图举例说明的那样)。在一个实施方案中，隔离物可能是传导性的，举例来说，铝/聚脂薄膜复合带，其中在复合带一侧的铝层面向那为数众多的双绞线。在这种情况下，捆扎物74可能也是传导性的，举例来说，也是铝/聚脂薄膜复合带，该复合带的铝层面向那为数众多的双绞线50a-d，以致捆扎物74和隔离物72的组合提供四个电屏蔽的封闭信道。采用这个实施方案，四个封闭信信道被彼此分开提供需要的串音隔绝。作为替代，捆扎物74可能是用纸、聚烯烃、织物或任何其它适当的材料构成的。除此之外，捆扎物可能是这样安排的，以致在电缆中完全围住双绞线(被称为封闭捆扎物)或局部围住(被称为开口捆扎物)双绞线。
依照另一个实施方案，电缆70可能进一步包括可能代替捆扎物74或连同捆扎物74一起提供的屏蔽层76，在后一种情况下，屏蔽层76可能从侧面缠绕在捆扎物74周围。屏蔽层76可能是利用任何适当的传导性材料(例如，金属薄片或金属材料)制成的。屏蔽层可能是在给电缆安装护套78之前加到隔离物和双绞线上的，而且可以减少双绞线之间的串音，减少外来串音和防止电缆引起或接收电磁干扰。具体地说，通过使用与隔离物72的突出部75的末端73接触的传导性屏蔽层76，即，举例来说，金属编织物、坚固的金属薄片或传导性塑料可以在电缆的双绞线之间实现较好的串音隔绝和减少外来串音。如果隔离物72也是传导性的或者半传导性的，举例来说，铝/聚脂薄膜带，那么隔离物和屏蔽层的组合可以形成保护每条双绞线不受其它双绞线的影响的传导性隔室。
数据通信电缆(例如，图2举例说明的电缆70)可能被安排成包括屏蔽层和/或捆扎物，以利于满足高性能电缆(例如，6类性能)的严格的串音要求。然而，在电缆中提供的附加材料(例如，捆扎物、屏蔽层，等等)可能使电缆变得更容易受遭受各种不同的机械应力时的变化的影响。因此，上述的任何绞合结构都可能被应用于电缆70，以利于提高在机械动态环境中的稳定性。
虽然前面描述的一些绞合结构可能增加生产费用，但是申请者已经认识到由于高性能电缆(例如，5e类或更高类别的电缆)对机械动态环境特别敏感，所以虽然生产费用有所增加但是提供有能力耐受工业设备或自动分发设备的应力的高性能电缆机械可能通常是符合需要的。举例来说，传统的高性能电缆可能生产费用不太高，但是可能由于它们对在时常导致无法接受的性能下降的环境中的应力引起的变化的脆弱性无法用于机械动态环境、工业设备，等等。
线对数目较高的多线对电缆(例如，有5条以上双绞线的电缆)往往有关于绞合结构的进一步考虑。举例来说，随着线对数目增加，电缆绞合长度增加。这可能是部分地由于下述事实：即当电缆直径随着线对数目增加而增加的时候，较短的电缆绞矩倾向于产生绷紧的双绞线角度，这可能招致衰减和信号延迟，也可能引起对回波损耗产生不利影响的信号反射。另外，随着电缆的线对数目增加，在多线对电缆的全部组合中满足串音要求变得更困难。所以，申请者已经识别和认识到可能适合提供线对数目较高而且能耐受时常引起传统电缆性能下降的变化的电缆的各种不同的绞合结构。
在依照本发明的一个实施方案中，提供有至少五条绝缘导线双绞线的多线对电缆，其中那至少五条绝缘导线双绞线是这样安排的，以致电缆绞合长度大于大约7英寸，而每对绝缘导线有小于大约0.6英寸的紧密绞合长度。就十二对线电缆的一个特例而言，螺旋绞合长度在下面的表2中给出。用这些双绞线形成的整条电缆可能有，举例来说，在大约8英寸到14英寸范围中的电缆绞合长度。
表2
  双绞线   螺旋绞合长度(英寸)   双绞线   螺旋绞合长度(英寸)
  1   0.390   7   0.335
  2   0.335   8   0.410
  3   0.350   9   0.590
  4   0.580   10   0.470
  5   0.365   11   0.540
  6   0.430   12   0.450
一般地说，上述的绞合结构及其变化可以用来提供至少满足5(e)类性能要求而且能耐受机械动态环境的电缆。
在依照本发明的另一个实施方案中，提供有大约二十五条绝缘导线双绞线的高线对数电缆，那大约25条绝缘导线双绞线是这样安排的，以致电缆绞合长度大于大约10英寸，而那至少二十五绝缘导线双绞线每条都有小于大约0.6英寸的紧密绞合长度。就电缆绞矩大约为14英寸的25线对电缆的一个特例而言，密螺旋绞合长度在下面的表3中给出。
表3
  双绞线   螺旋绞合长度(英寸)   双绞线   螺旋绞合长度(英寸)   双绞线   螺旋绞合长度(英寸)
  1   0.430   10   0.350   19   0.510
  2   0.580   11   0.470   20   0.410
  3   0.335   12   0.390   21   0.470
  4   0.365   13   0.450   22   0.390
  5   0.540   14   0.510   23   0.450
  6   0.350   15   0.410   24   0.510
  7   0.590   16   0.470   25   0.410
  8   0.335   17   0.390
  9   0.540   18   0.450
人们应该领会到依照本发明在此描述的各种不同的绞合结构可以与把来自前面描述的各种不同的实施方案之中任何一个实施方案的特征和方面合并的电缆接合起来使用。举例来说，许多没有明确列举的安排和组合可以通过合并来自各种不同的已举例说明和/或描述的可能受益于稳定的绞合结构的实施方案的特征形成。此外，在所描述的每个例子中给出的数值(例如，螺旋绞合长度)是用于解释的目的而不倾向于作为限制。举例来说，熟悉这项技术的人将认识到电缆绞矩和螺旋绞合长度的例子可能改变，取决于所需要的电缆工作频率范围和/或电缆使用频率范围。因此，本发明不仅限于在此明确描述的安排。
举例来说，举例说明的各种不同的隔离物可以用于有任何双绞线数目的电缆。除此之外，屏蔽层和捆扎物可以被单独地、与隔离物组合地或不与隔离物组合地用在有任何双绞线数目的电缆之中。来自一个实施方案的各个方面、各种特征和/或组成部分可以在不脱离本发明的范围的情况下与来自另一个实施方案的那些结合。
举例来说，除了在此通过举例讨论的那些以外，申请者已预见到稳定的绞合结构对多线对电缆的许多组合和多种安排的应用和/或对在前面的实施方案中描述的各种不同特征的各种不同组合的应用。各种不同绞合结构之中的任何一种绞合结构应用于具有没有明确讨论过的组成部分或没有明确列举的组合的电缆是可能的，而且倾向于落在本发明的精神和范围之内。因此，前面的描述和那些附图仅仅是作为例子。本发明的范围应该通过适当地诠释权利要求书及其等价文件来决定。

Claims (17)

1.一种多线对电缆，其中包括：
为数众多的绝缘导线双绞线，每条双绞线有小于大约0.6英寸紧密绞合长度，所述为数众多的绝缘导线双绞线包括第一双绞线和第二双绞线；以及
安排在第一双绞线和第二双绞线之间的隔离物；
其中为数众多的双绞线以某种电缆绞合长度拧在一起形成多线对电缆，该电缆绞矩大于大约三英寸。
2.根据权利要求1的多线对电缆，其中所述电缆中最长的紧密绞合长度与最短的紧密绞合长度之比小于1.65。
3.根据权利要求1的多线对电缆，进一步包括至少一条紧密绞合长度大于大约0.6英寸的附加绝缘导线双绞线，而且其中所述电缆绞矩小于大约四英寸。
4.根据权利要求3的多线对电缆，其中电缆绞矩小于大约3.25英寸。
5.根据权利要求1的多线对电缆，其中为数众多的绝缘导线双绞线包括范围介于2和6之间的许多双绞线。
6.根据权利要求1的多线对电缆，进一步至少包括捆扎物和护套之一，该护套实质上包围那为数众多的绝缘导线双绞线和隔离物。
7.根据权利要求6的多线对电缆，其中电缆包括捆扎物，而且其中所述捆扎物至少包括纸、聚烯烃材料、织物和带子之一。
8.根据权利要求6的多线对电缆，其中电缆包括护套，而且所述的护套包括热塑性材料。
9.根据权利要求6的多线对电缆，进一步包括毗邻所述的捆扎物或护套安排的电磁屏蔽。
10.根据权利要求1的多线对电缆，进一步包括有第三紧密绞合长度的第三双绞线和第四双绞线；以及
其中隔离物是这样安排的，以致第一和第三双绞线不被隔离物分开；
其中第一双绞线有第一紧密绞合长度；以及
其中第一紧密绞合长度和第三紧密绞合长度之比至少是1.4英寸。
11.根据权利要求1的多线对电缆，其中为数众多的绝缘导线双绞线包括至少五条绝缘导线双绞线，而且其中电缆绞合长度大于大约七英寸。
12.根据权利要求11的多线对电缆，其中电缆绞合长度大于大约十英寸。
13.根据权利要求11的多线对电缆，进一步包括至少一条紧密绞合长度大于大约0.6英寸的附加绝缘导线双绞线。
14.根据权利要求11的多线对电缆，其中电缆中最长的紧密绞合长度和最短的紧密绞合长度之比小于大约1.65。
15.根据权利要求1的多线对电缆，其中隔离物是带状隔离物。
16.根据权利要求15的多线对电缆，其中为数众多的绝缘导线双绞线进一步包括第三双绞线和第四双绞线，每条双绞线都小于大约0.6英寸的紧密绞合长度；
其中带状隔离物被安排这样在第一、第二、第三和第四双绞线之间，以致把第一双绞线和第二双绞线分开，但不把第一双绞线和第三双绞线分开；以及
其中第一、第二、第三和第四双绞线和带状隔离物一起制成缆，形成电缆绞合长度小于大约五英寸的多线对电缆。
17.根据权利要求16的多线对电缆，其中第一双绞线的第一紧密绞合长度和所述第三双绞线的第三紧密绞合长度之比大于大约1.4英寸。
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