CN101176235A - 不连续的电缆屏蔽系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的不连续电缆屏蔽系统和方法包括屏蔽，屏蔽具有沿电缆长度分布的多个分开的屏蔽片段，用于减小传输线(例如电缆的绞合线对)上传输的信号之间的串扰。分开的屏蔽片段作为不完整的、局部加工的、不连续的、“颗粒状的”或者可以是穿孔的屏蔽，当应用于诸如绞合线对的差动传输线屏蔽时是有效的。

Description

不连续的电缆屏蔽系统及方法

发明领域

本发明一般地涉及传输信号的电缆，更具体地，涉及减小信号之间的串扰。

背景技术

在计算机网络上传输信息的金属基信号电缆，一般具有多个线对(例如，多对铜线)，从而在任何给定时间可以通过电缆传输多个信号，每个信号使用单独一对线对。在一根电缆中具有很多线对是有优势的，例如增大数据容量，但是信号所用的信号频率增大时也增大数据容量，缺点变得更加明显。当信号频率增大时，各个信号由于线对彼此靠近而串扰引起彼此干扰增大。将每个线对的两个根线彼此绞合在一起有助于明显减小串扰，但是随着信号频率增大并不充分。

其它传统的方法也用于帮助减小串扰，例如在电缆中使用物理间隔，使各个绞合线对彼此在一定程度上物理分离和隔离。使用额外物理间隔的缺点包括增大电缆直径和减小电缆变形性。

另一种传统方法是屏蔽双绞线，像如图1所示的屏蔽双绞线电缆10一样，具有由绝缘14(例如Mylar)覆盖的内套12，并且被导电屏蔽16覆盖。加蔽线18电连接到导电屏蔽16。通过减小内套12中所包含的绞合线对20之间的静电和磁耦合，导电屏蔽16在一定程度上用于减小串扰。

外套22覆盖导电屏蔽16和加蔽线18。通常通过使用加蔽线18，将导电屏蔽16通常连接到每根电缆末端的接头外壳(未图示)。将导电屏蔽16连接到接头外壳由于安装的额外复杂性、增大的电缆刚性、需要特殊接头以及需要在电缆10两端可以电接地，因此是有问题的。此外，导电屏蔽16的不恰当连接能减小或消除导电屏蔽的有效性，也能增大由于加蔽线18不恰当接地造成的安全性问题。在一些不恰当安装中，电缆段的传统连续屏蔽在一端或两端未连接。传统屏蔽的未连接末端能引起与非末端屏蔽的长度有关的不希望的谐振，这增大了不希望的外部干扰以及在这些谐振频率下的串扰。

虽然传统方法足以减小低频信号的串扰，但不幸的是，高频信号仍存在串扰问题。

附图说明

图1是传统电缆屏蔽系统的等角投影图；

图2是不连续电缆屏蔽系统的第一实施例的等角投影图；

图3是图2的第一实施例的侧视图；

图4是图2的第一实施例的剖视图；

图5是不连续电缆屏蔽系统的第二实施例的侧视图；

图6是不连续电缆屏蔽系统的第三实施例的侧视图；

图7是不连续电缆屏蔽系统的第四实施例的侧视图；

图8是不连续电缆屏蔽系统的第五实施例的侧视图；

图9是图8所示第五实施例的剖视图；

图10是不连续电缆屏蔽系统的第六实施例的侧视图；

图11是图10所示的第六实施例的剖视图；

图12是不连续电缆屏蔽系统的第七实施例的侧视图；

图13是不连续电缆屏蔽系统的第八实施例的侧视图；

图14是不连续电缆屏蔽系统的第九实施例的侧视图；

图15是不连续电缆屏蔽系统的第十实施例的侧视图；

图16是不连续电缆屏蔽系统的第十一实施例的侧视图；

图17是不连续电缆屏蔽系统的第十二实施例的侧视图；

图18是不连续电缆屏蔽系统的第十三实施例的侧视图；

图19是不连续电缆屏蔽系统的第十四实施例的侧视图；

图20是不连续电缆屏蔽系统的第十五实施例的侧视图；

图21是不连续电缆屏蔽系统的第十六实施例的侧视图；

图22是不连续电缆屏蔽系统的第十七实施例的侧视图；

图23是图22所示的第十七实施例的剖视图；

图24是不连续电缆屏蔽系统的第十八实施例的侧视图；

图25是不连续电缆屏蔽系统的第十九实施例的侧视图；

图26是不连续电缆屏蔽系统的第二十实施例的侧视图；

图27是不连续电缆屏蔽系统的第二十一实施例的侧视图；

图28是图27所示的第二十一实施例的剖视图；

图29是不连续电缆屏蔽系统的第二十二实施例的侧视图；

图30是图29所示的第二十二实施例的剖视图；

图31是不连续电缆屏蔽系统的第二十三实施例的侧视图；

图32是图31所示的第二十三实施例的剖视图；

图33是不连续电缆屏蔽系统的第二十四实施例的侧视图；

图34是不连续电缆屏蔽系统的第二十五实施例的侧视图；

图35是不连续电缆屏蔽系统的第二十六实施例的剖视图；

图36是不连续电缆屏蔽系统的第二十七实施例的剖视图；

图37是不连续电缆屏蔽系统的第二十八实施例的剖视图；

图38是不连续电缆屏蔽系统的第二十九实施例的剖视图；

图39是不连续电缆屏蔽系统的第三十实施例的剖视图；

图40是不连续电缆屏蔽系统的第三十一实施例的剖视图；

图41是不连续电缆屏蔽系统的第三十二实施例的剖视图；

图42是不连续电缆屏蔽系统的第三十三实施例的剖视图；

图43是不连续电缆屏蔽系统的第三十四实施例的剖视图。

具体实施方式

如同这里描述的，不连续电缆屏蔽系统和方法的实施例包括屏蔽，该屏蔽沿电缆长度分散成多个分开的屏蔽片段，以便减小传输到电缆绞合线对上的信号之间的串扰。实施例包括电缆，所述电缆包括沿电缆长度的纵向延伸的多根差动传输线，以及多个导电屏蔽片段，每个屏蔽片段沿一部分电缆长度纵向延伸，每个屏蔽片段与多个屏蔽片段的所有其它屏蔽片段电隔离，并且每个屏蔽片段至少部分地围绕多根不同传输线延伸。

不连续电缆屏蔽系统的第一实施例100在图2、图3和图4中表示为多根绞合线对102装在内电缆套104中并覆盖有绝缘106(例如Mylar层)。屏蔽片段108覆盖绝缘106，屏蔽片段108由相邻屏蔽片段之间的片段间隙110彼此分开。外电缆套112覆盖分开的屏蔽片段108以及通过片段间隙110露出的部分绝缘106。第一实施例100中分开的屏蔽片段108具有大致相等的纵向长度以及径向厚度，而片段间隙110具有大致相等的纵向长度。在第一实施例中，对于电缆圆周周围的每个位置，每个片段间隙110具有固定不变的纵向长度，从而分开的屏蔽片段108具有正方形末端。

分开的屏蔽片段108当在差动传输线(例如绞合线对102)周围的近场区内作为屏蔽时，作为具有有效性的不完整的、局部加工的、不连续的、“颗粒状的”或者可以是穿孔的屏蔽。此屏蔽“颗粒”可以在安全性方面比连续较长的未接地的传统屏蔽具有优势，因为屏蔽“颗粒”阻挡了从沿着电缆一定距离的错误发射(fault emanating)。

分开的屏蔽片段108的不同形状、重叠和间隙具有有用的优势，可能的耦合模式抑制或增强、错误中断(fusing)以及吸引人的图案/标识。在一些实施例中，屏蔽有效性的尺寸限制可以与绞合线对102的较大绞合率节距或差动对间距有关，因为屏蔽可以将绞合线对的正负静电近场发射平均。磁发射可以按另一种方式平均；仅仅被遇到与每个绞合线对102相关的发射近场的涡流部分阻挡。

实施例用于避免或减小与内电缆电路、通道或传输线的外场干扰。互易性也可以应用到避免发射。实施例允许在结束差动电缆对时不必要考虑屏蔽的情况下进行安装。安全标准通常要求这种大导电制品的安全接地或绝缘，但是这常常在实际中被忽略，因此这些实施例可以具有实际的安全性效益。实施例也可以有助于避免接地环路的负面影响，例如与传统电缆屏蔽的火花间隙相关的，以便于隔离几乎所有的瞬变。

实施例涉及差动传输线，例如绞合线对102。绞合线对102通常是平衡的，在每根线上具有相等和相反信号。使用绞合(平衡)的线对减少引起辐射，特别是近场辐射的几何同轴损耗。实施例用于减小串扰，例如在靠近的延伸线对之间不希望的通讯以及由静电、磁或电磁方式引起的其它干扰。串扰可以包括分开护套线之间的外源串扰。

一些实施例满足TIA/EIA商业建筑长途通信电缆标准(TIA/EIACommercial Building Telecommunications Cabling Standards)，例如应用于平衡双绞线电缆的那些，包括分类5、5e、6和增补6。其它实施例可以满足其它标准或要求。一些实施例可以用于改进具有外绝缘套的未屏蔽双绞线电缆，所述外绝缘套通常覆盖4对未屏蔽绞合线对。改进方案可以包括转换成单一屏蔽包围所有在外绝缘套下面的4对线的屏蔽双绞线电缆的形式。所述实施例引起的一些作用包括近场，通常在小于亚波长测量半径上，其中角辐射图案由此以无限半径从源明显变化。

各个绞合线对102之间的串扰以及起源于电缆外部的其它干扰根据分开的屏蔽片段108的尺寸和形状减小到不同程度。例如，片段间隙110的更加不规则图案有助于减小外源串扰和其它干扰，而片段间隙的比较规则和对齐的图案在减小外源串扰方面作用很小。

使用分开的屏蔽片段108有助于防止串扰以及其它来自于内部和外部的电缆干扰。通过使用不规则图案的片段间隙110可以进一步减小这种基于电磁的串扰和其它干扰，从而分开的屏蔽片段108具有不同尺寸，相应地不会以相同的电磁频率按相同方式相互作用。改变分开的屏蔽片段108如何与不同电磁频率相互作用，有助于避免特定电磁频率，该特定电磁频率在一定程度上与分开的屏蔽片段主要部分发生谐振以引起与谐振电磁频率有关的串扰。

分开的屏蔽片段108的尺寸也可以设计成，任何潜在谐振频率远高于用于通过绞合线对102传输的信号的工作频率。另外，分开屏蔽片段108的小尺寸或随机尺寸以及不规则形状的组合也可以偏移谐振频率，或者至少偏移引起串扰的预定谐振频率。一些分开的屏蔽片段108也可以由导电材料和电阻材料的不同成分制成，从而改变分开的屏蔽片段如何与潜在干涉电磁波相互作用的方式。

长度短的分开的屏蔽片段108可以将相关的谐振移到较高频率，高于用于电缆数据信令的最高频率。在绝缘106中或者在片段间隙110的分开屏蔽片段之间选择与分开的屏蔽片段108和可能的材料相关的最佳长度、形状和材料损耗因子，可以用于消除终止屏蔽的需要，并能提供增强的屏蔽特征。在电缆末端在传统接地点的电位差所引起的相应接地环路中断，例如不希望的屏蔽电流和噪音，能避免对绞合线对102引起干扰，否则将从传统屏蔽接地回路电流引起的噪音产生干扰。如上所述，通过成形分开的屏蔽片段108，并且一些实施例中通过在分开的屏蔽片段周围或者在其内部增加电致损耗介质，可以将较高谐振减轻、弱化、缓和和去Q。

例如，电阻损耗部分可以增加到片段间隙110，将引起串扰的能量散失。并且，分开的屏蔽片段108的变化可以包括将狭缝结合在分开的屏蔽片段中。而且，分开的屏蔽片段108彼此之间厚度变化，或者各个分开的屏蔽片段可以具有不规则厚度，以便进一步帮助偏移频率谐振以及出现的串拢。

另外的实施例可以在绝缘层106之间加入其它层不同形状的分开的屏蔽片段108。在这些分层的实施例中，一部分分开的屏蔽片段108可以处于其它部分分开的屏蔽片段108的顶部，以其它尺寸改变如何有效地确定分开的屏蔽片段的形状和尺寸的方式。

分开的屏蔽片段108也可以部分根据片段间隙110的形状增强电缆变形性。此外，实施例不必要包括加蔽线，这样也可以避免与此相关的问题。一些实施例除了使用分开的屏蔽片段108，还可以包括使用传统分隔器，如上所述用于将绞合线对102每一对彼此物理隔开。其它变型方案可以包括使分开的屏蔽片段108直接位于绞合线对102上或外电缆套112上。

分开的屏蔽片段108可以通过不同方法形成，包括在薄片上使用粘结剂，薄片应用于加热的塑料套上(例如在刚挤出塑料套之后)在掩模件上的熔融金属化喷雾，在不规则表面上的熔融金属化喷雾，由此随后去除凸出区的过多金属，利用通过控制喷射或通过垫转移过程(pad transfer)沉积的导电墨水。

不连续电缆屏蔽系统的第二实施例120在图5中表示为具有不同纵向长度的分开的屏蔽片段108，使纵向长度短的片段位于纵向长度长的片段之间。第二实施例还包括损耗材料122，用于覆盖与未被分开的屏蔽片段108覆盖的片段间隙110所对准的那部分绝缘106。损耗材料122起到耗散因子的作用，如上所述，用于减小由于谐振造成的串扰或其它干扰的可能性。

不连续电缆屏蔽系统的第三实施例130在图6中表示为不同纵向长度的损耗材料122被片段间隙110分开，并且沿纵向逐渐变短。

不连续电缆屏蔽系统的第四实施例140在图7中表示为不同径向厚度的分开的屏蔽片段108，其中片段沿纵向逐渐变短。

不连续电缆屏蔽系统的第五实施例150在图8和9中表示为，绝缘106a和由片段间隙110a分开的屏蔽片段108a组成的第一层部分，它们的上面是绝缘106b和由片段间隙110b分开的屏蔽片段108b组成的第二层部分。第一层部分相对第二层部分沿纵向偏移。

不连续电缆屏蔽系统的第六实施例160在图10和图11中表示为，绝缘106a和由片段间隙110a分开的屏蔽片段108a组成的第一层部分，它们的上面是绝缘106b和由片段间隙110b分开的屏蔽片段108b组成的第二层部分，它们的上面是绝缘106c和由片段间隙110c分开的屏蔽片段108c的第三层部分。第一层部分、第二层部分和第三层部分彼此相对沿纵向偏移。

不连续电缆屏蔽系统的第七实施例170在图12中表示为具有不同纵向长度的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第八实施例180在图13中表示为具有螺旋图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第九实施例190在图14中表示为具有不同节距角的螺旋图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十实施例200在图15中表示为具有不同锯齿状图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十一实施例210在图16中表示为具有不同波浪形图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十二实施例220在图17中表示为具有不规则图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十三实施例230在图18中表示为具有相似角状图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十四实施例240在图19中表示为具有相对角状图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十五实施例250在图20中表示为具有多个角状图案的片段间隙110。

不连续电缆屏蔽系统的第十六实施例260在图21中表示为，绝缘106a和由第一方向螺旋状片段间隙110a分开的屏蔽片段108a组成的第一层部分，它们的上面是绝缘106b和由第二方向螺旋状片段间隙110b分开的屏蔽片段108b组成的第二层部分，第一方向与第二方向相反。

不连续电缆屏蔽系统的第十七实施例270在图22和图23中表示为分开的屏蔽片段108直接覆盖内电缆套104。

不连续电缆屏蔽系统的第十八实施例280在图24中表示为片段间隙110成形为拼写一个公司的名称LEVITON。

不连续电缆屏蔽系统的第十九实施例290在图25中表示为分开的屏蔽片段108具有径向取向的波纹242，从而有助于实施例的弯曲。

不连续电缆屏蔽系统的第二十实施例300在图26中表示为分开的屏蔽片段108具有对角取向的波纹242，从而有助于实施例的弯曲。

不连续电缆屏蔽系统的第二十一实施例310在图27和图28中表示为绝缘106覆盖外电缆套112，分开的屏蔽片段108覆盖该绝缘。

不连续电缆屏蔽系统的第二十二实施例320在图29和图30中表示为分开的屏蔽片段108具有纵向相接的接缝322。

不连续电缆屏蔽系统的第二十三实施例330在图31和图32中表示为分开的屏蔽片段108形成有纵向重叠的接缝323，重叠部分处于第一边界324和第二边界326之间。

不连续电缆屏蔽系统的第二十四实施例340在图33中表示为分开的屏蔽片段108具有螺旋相接的接缝322。

不连续电缆屏蔽系统的第二十五实施例350在图34中表示为分开的屏蔽片段108形成有螺旋重叠的接缝342，重叠部分处于第一边界354和第二边界356之间。

不连续电缆屏蔽系统的第二十六实施例360在图35中表示为外电缆套112覆盖分开的屏蔽片段108，分开的屏蔽片段108覆盖内电缆套104。

不连续电缆屏蔽系统的第二十七实施例370在图36中表示为分开的屏蔽片段108覆盖外电缆套112，外电缆套112覆盖内电缆套104。

不连续电缆屏蔽系统的第二十八实施例380在图37中表示为分开的屏蔽片段108形成有纵向双重叠接缝323，重叠部分位于第一边界324和第二边界326之间。

不连续电缆屏蔽系统的第二十九实施例390在图38中表示为绝缘106覆盖绞合线对102。

不连续电缆屏蔽系统的第三十实施例400在图39中表示为分开的屏蔽片段108覆盖绞合线对102。

不连续电缆屏蔽系统的第三十一实施例410在图40中表示为绞合线对102的每一对被各个分开的屏蔽片段108单独覆盖。

不连续电缆屏蔽系统的第三十二实施例420在图41中表示为绞合线对102的每一对被各个分开的屏蔽片段108的第一层108a和其上面的第二层108b单独覆盖。

不连续电缆屏蔽系统的第三十三实施例430在图42中表示为，绞合线对102、内电缆套104、绝缘106、分开的屏蔽片段108和外电缆套112按类似于第一实施例100排列。另外，第三十三实施例430具有间隔件432，将各个绞合线对102彼此隔开。

不连续电缆屏蔽系统的第三十四实施例440在图43中表示为具有分开的屏蔽片段108，没有外电缆套112。

从上面描述应该理解的是，虽然这里为了解释的目的已经描述了本发明的具体实施例，但在不偏离本发明的精神和范围的情况下可以做出不同修改。因此，本发明不受权利要求以外的限制。

Claims (5)

1.一种电缆，包括：

沿电缆长度的纵向延伸的多根差动传输线；以及

多个导电屏蔽片段，每个屏蔽片段沿一部分电缆长度纵向延伸，每个屏蔽片段与所有其它的多个屏蔽片段电隔离，每个屏蔽片段至少部分围绕多根差动传输线延伸。

2.根据权利要求1所述的电缆，还包括在多根差动传输线周围延伸的绝缘。

3.根据权利要求1所述的电缆，还包括在多根差动传输线周围延伸的电缆套。

4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于多根差动传输线是多个绞合线对。

5.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于每个屏蔽片段与相邻的屏蔽片段以片段间隙分开。

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