CN102117678A - 多芯电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多芯电缆，包括：芯单元；以螺旋状缠绕于所述芯单元的外周的绝缘带；以及缠绕于所述绝缘带上的涂布有金属的树脂带，其中多根均由两根平行布置的绝缘线构成的芯电缆被扭绞在一起以形成所述芯单元，并且所述涂布有金属的树脂带的缠绕方向与所述芯电缆的扭绞方向相同。该多芯电缆较少发生歪斜的情况，并且所有的芯电缆具有一致的衰减特性。

Description

多芯电缆
技术领域
本发明涉及多芯电缆，其中多根双股电缆一同被整体屏蔽带屏蔽。
背景技术
已知由两个电绝缘信号导体构成的双股电缆为用于传输高速数字信号的信号线。使用双股电缆传输信号的方法称为差分信号传输法。该方法使得信号在接收端被输出两次，这是因为相位各自反相180度的信号被同时输入到一对信号导体中并进行传输，并且在接收端对信号的差分进行读取。另外，这种传输表现出消除噪音的特征，这因为在信号传输期间给定的噪音被平均施加到这一对信号导体上，从而当噪音在接收端被作为差分信号输出时，这些噪音相互抵消。双股电缆以多芯电缆(其中组合有多根双股电缆)的形式用于电子设备和车辆中的布线。(下文中，将包含在多芯电缆中的双股电缆称为“芯电缆”)。
日本专利申请公开No.H8-241632(专利文献1)公开了其中采用双绞线电缆作为芯电缆的多芯电缆。在该多芯电缆中，将多个芯电缆扭绞在一起而制备芯线单元，并以重叠方式将绝缘带螺旋状地卷绕于芯线单元的外周以作为内护套层，之后在该内护套层上缠绕金属箔带作为屏蔽层，进一步通过挤出来整体设置护套层。专利文献1既没有提到多根芯电缆被扭绞在一起的方向，也没有提到绝缘带或金属箔带的缠绕方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种多芯电缆，其中较少发生歪斜(skew)的情况，并且所有的芯电缆具有一致的衰减特性。
为了实现此目的，根据本发明的实施方案提供的多芯电缆包括：芯单元，其中多根芯电缆被扭绞在一起，每根芯电缆均由平行布置的两根绝缘电线构成；螺旋状地缠绕于所述芯单元的外周的绝缘带；以及，按照与所述芯电缆的扭绞方向相同的方向缠绕于所述绝缘带上的涂布有金属的树脂带。
优选这样形成本发明的多芯电缆，使得芯电缆的扭绞节距与涂布有金属的树脂带的缠绕节距的比值为10至14。另外，芯电缆的扭绞节距优选为50mm至700mm，涂布有金属的树脂带的缠绕节距优选为3mm至60mm。
根据本发明，可以减小歪斜的发生率，并降低多根芯电缆之间的信号衰减量的差值。特别地，当传输若干GHz至数十GHz的高频信号时，可以降低多根芯电缆之间的信号衰减量的差值。
附图说明
图1为根据本发明实施方案的多芯电缆的概念性示意图。
图2为用于说明本发明的多芯电缆的制造方法的概念性示意图。
在图3A、3B和3C中，这些概念性示意图示出了多芯电缆中芯电缆的扭绞方向、整体缠绕带的缠绕方向和屏蔽带的缠绕方向的组合的实例。
对应于图3A、3B和3C中分别示出的多芯电缆，图4A、4B和4C中的图示出了传输信号频率和传输信号衰减量之间的关系。
具体实施方式
下文中，将根据附图来描述本发明的优选实施方案。提供附图的目的是为了解释实施方案，并非旨在限制本发明的范围。在附图中，相同的标记表示相同的元件，从而可以省略重复解释。附图中的尺寸比例并不总是准确的。
在专利文献1所描述的多芯电缆中，双绞线电缆被用作芯电缆，并且由该芯电缆形成的芯单元的横截面形状接近圆形。因此，可以以相对均匀的力来缠绕金属箔带。然而，在将平行布置的两个信号导体在未经扭绞的情况下用作芯电缆以降低歪斜发生率时，由芯电缆形成的芯单元将具有沿纵向发生改变的外形。在这种情况下，当围绕芯单元缠绕绝缘带和金属箔带时，施加到扭绞后的芯电缆上的力将根据这些带的缠绕方向(卷绕方向)、特别是金属箔带的缠绕方向的不同而改变。如果施加到多个芯电缆上的力不同，则芯电缆的应变将分别不同，这将引起在传输信号的衰减量变化方面的差别。本发明甚至在芯电缆的外径是不规则的情况下也能够消除芯电缆之间的信号衰减量的差值。
图1为根据本发明实施方案的多芯电缆的概念性示意图。多芯电缆1具有8个双股电缆。形成每个双股电缆，使得两个均覆盖有绝缘体2b的信号导体2a在不被扭绞的情况下平行布置、并且被树脂带2c以螺旋方式缠绕在一起。(下文中，多芯电缆中的每个双股电缆被称为芯电缆)。根据本发明的多芯电缆中的芯电缆的数量并不限于8个，只要采用(例如)2至48之间的偶数根芯电缆便可。
每个信号导体2a为退火铜线或镀锡的退火铜线，其尺寸相当于由单线或绞线构成的AWG 22至AWG 36(优选为AWG 24至AWG32)。绝缘体2b的材料为聚烯烃树脂或含氟树脂，例如聚乙烯或聚丙烯。在使用AWG 22单线的情况下，芯电缆2的横截面尺寸为约4.0mm×2.0mm；在使用AWG 36信号线的情况下，芯电缆2的横截面尺寸为约0.6mm×0.3mm。可以通过在不拧绞的情况下平行布置两个信号导体2a、并通过整体成型法将其覆盖从而形成芯电缆2。在这种情况下，所形成的芯电缆的横截面形状可以具有较长一侧和较短一侧，例如，其横截面形状可为细长圆形、椭圆形、眼镜形状、8字形等。
将这8个芯电缆2扭绞在一起，以形成芯单元10。扭绞节距为约50mm至700mm，进行扭绞以形成近乎圆形的形状；然而，该形状和序列不明确且不稳定。
将电绝缘整体缠绕带3以螺旋方式缠绕(卷绕)于芯单元10的外周，以保持芯单元的扭绞结构。将涂布有金属的树脂带4(下文称为“屏蔽带”)螺旋缠绕(卷绕)，以在如此缠绕的整体缠绕带3上形成常见的屏蔽层。通过在如此缠绕的屏蔽带4上进行挤出以形成护套5，从而保护整个屏蔽带4。
可以将绝缘纸带或树脂带用作整体缠绕带3，这有助于保持芯单元10的形状，以免多芯电缆1弯曲时芯单元10变得松散。关于树脂带，可以使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)带，并且还可以使用具有优异挠性的多孔含氟树脂带(POREFLONTM带等)。例如，可以使用的整体缠绕带3的厚度为约0.01mm至0.05mm。
关于屏蔽带4，可以使用层压有铝箔或层压有铜箔的树脂膜、或者沉积有铝或沉积有铜的树脂膜。关于带的厚度，由铝或铜构成的金属部分的厚度为0.007mm至0.025mm，PET膜部分的厚度为0.007mm至0.025mm，整体厚度为0.014mm至0.05mm。在将屏蔽带4螺旋状缠绕于整体缠绕带3上时，重叠部分的宽度为带宽度的约1/8至2/3、并且缠绕节距为3mm至60mm。可以将通过编织制备的屏蔽导体设置在屏蔽带4的外周面上，以增强屏蔽层。关于编织型屏蔽导体的导电材料，可以使用与芯电缆材质相同的退火铜线或镀锡的退火铜线。优选地，芯电缆的扭绞节距与屏蔽带的缠绕节距的比值在10至14范围内。
护套5的材料可以是诸如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚氨酯之类的树脂。
图2为用于说明本发明多芯电缆的制造方法的概念性示意图。将多根芯电缆2(其分别由各自的芯线放线盘11单独提供，从而被供给至电缆生产线)插入到收集板12的通孔中，并通过模具13而组装形成芯单元10。绞盘17和电缆卷取盘18作为旋转轴绕着牵拉方向转动，使得多个芯电缆2被扭绞在一起。在芯电缆2扭绞时，通过扭绞辊19固定芯单元10的传递路线，从而可使已扭绞的芯电缆不会松开。
通过第一带缠绕机14将整体缠绕带缠绕于芯单元10的外周，然后通过第二带缠绕机15来缠绕屏蔽带。之后，芯单元10被绞盘17接纳，并被导向辊16牵引，从而卷绕在电缆卷取盘18上。
可以沿任意方向缠绕整体缠绕带，但是屏蔽带的缠绕方向与芯电缆的扭绞方向一致。在图2的设备中，通过使用第二带缠绕机15，将屏蔽带简单地施加到被整体缠绕带缠绕的芯单元10上，便自然地使得屏蔽带的缠绕方向与芯电缆的扭绞方向相同。然而，在这种情况下，屏蔽带的缠绕节距与芯电缆的扭绞节距相同。因此，设计了第二带缠绕机15，以将屏蔽带缠绕在已被整体缠绕带缠绕的芯单元上，然后使缠绕节距与芯电缆的扭绞节距不同。之后，被屏蔽带缠绕的芯单元被电缆卷取盘18松开，从而可借助于挤出机而为其设置护套。
图3A至3C示意性地示出多芯电缆中芯电缆的扭绞方向、整体缠绕带的缠绕方向、以及屏蔽带的缠绕方向的组合的实例。图3A示出了其中芯电缆沿着右向被扭绞在一起、整体缠绕带沿着右向被缠绕、并且屏蔽带沿着右向被缠绕的实例。图3B示出了其中芯电缆沿着右向被扭绞在一起、整体缠绕带沿着左向被缠绕、并且屏蔽带沿着右向被缠绕的实例。图3C示出了其中芯电缆沿着右向被扭绞在一起、整体缠绕带沿着右向被缠绕、并且屏蔽带沿着左向被缠绕的实例。
对应于图3A、3B和3C中分别示出的多芯电缆，图4A、4B和4C中的图分别示出了传输信号频率(GHz)与传输信号衰减量(dB)之间的关系。在每根多芯电缆中，各芯电缆都是通过平行布置两根未经扭绞的绝缘线而形成的。这样形成每根绝缘线，使得AWG 26导体覆盖有厚度为0.4mm至0.5mm的聚乙烯。以250mm的绞线节距将八根芯电缆扭绞在一起以形成芯单元。将整体厚度为0.025mm(金属部分的厚度和PET部分的厚度的总和)的屏蔽带缠绕在整体缠绕带上，其中缠绕节距为22mm、重叠宽度为带宽度的1/4。扭绞节距与缠绕节距的比值为11.4。
在其中整体缠绕带和屏蔽带的缠绕方向与芯电缆的扭绞方向相同(右向)的情况下(图3A和图4A)，芯电缆的衰减量大致一致且令人满意。另外，在其中整体缠绕带的缠绕方向(左向)与芯电缆的扭绞方向(右向)和屏蔽带的缠绕方向(右向)相反的情况下(图3B和图4B)，芯电缆的衰减量大致一致并且不存在问题。在其中屏蔽带的缠绕方向与芯电缆的扭绞方向(右向)和整体缠绕带的缠绕方向(右向)相反时(图3C和图4C)，一些芯电缆的衰减量彼此不同，从而导致由于芯电缆之间衰减量的不同而产生不可接受的产品。
根据上述数据，结果证实：如果屏蔽带的缠绕方向与多根芯电缆被扭绞在一起以形成芯单元时的扭绞方向相同时，则对于高频传输而言传输特性是优异的，芯电缆之间基本上不存在衰减量变化。另外，当进行弯曲测试以确定断裂条件时，尽管图3中的所有实例均通过了测试，但是发现图3A中所示出的实施方案模式最佳。
作为另一实例，通过以300mm的扭绞节距将四个芯电缆(与前述实例相同)扭绞在一起以形成芯单元。在芯单元外周上缠绕整体缠绕带，此外在缠绕带上缠绕屏蔽带，其中屏蔽带的缠绕节距为24mm、重叠部分为带宽度的1/3。扭绞节距与缠绕节距的比值为12.5。另外在该实例中，与先前的实例类似，当屏蔽带的缠绕方向与芯电缆的扭绞方向相同时，则该电缆中，芯电缆之间的衰减量方面的变化较小，且对于高频传输而言表现出了优异的传输特性。

Claims (3)

1.一种多芯电缆，包括：芯单元；以螺旋状缠绕于所述芯单元的外周的绝缘带；以及缠绕于所述绝缘带上的涂布有金属的树脂带，
其中这样形成所述芯单元，使得多根均由两根平行布置的绝缘线构成的芯电缆被扭绞在一起，并且
所述涂布有金属的树脂带的缠绕方向与所述芯电缆的扭绞方向相同。
2.根据权利要求1所述的多芯电缆，
其中，所述芯电缆的扭绞节距与所述涂布有金属的树脂带的缠绕节距的比值为10至14。
3.根据权利要求1所述的多芯电缆，
其中，所述芯电缆的扭绞节距为50mm至700mm，并且所述涂布有金属的树脂带的缠绕节距为3mm至60mm。
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