CN102237156A - 屏蔽电缆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种屏蔽电缆，其中金属包覆树脂带被螺旋状卷绕，从而可以屏蔽多条信号电缆，并且在高频范围内不会发生突然信号衰减。所述屏蔽电缆具有屏蔽导体，该屏蔽导体是通过将金属包覆树脂带螺旋卷绕在多根信号线的外周周围而制得的，在金属包覆树脂带的线圈重叠部分中上金属箔与下金属箔彼此电接触。金属包覆树脂带的一个边缘部分被折回，使得金属箔布置在外侧。金属包覆树脂带线圈的重叠宽度为带宽度的四分之一至二分之一。

Description

屏蔽电缆
技术领域
本发明涉及一种屏蔽电缆，其具有屏蔽用的金属包覆树脂带，该金属包覆树脂带螺旋卷绕在2根或多根信号线的外周。
背景技术
具有多根(例如，一对)信号线的屏蔽电缆在差分传输系统中用于传输数字信号。在差分传输系统中，相位翻转180°的信号被同时输入到单个信号线中并被传输。通过在其接收端检测信号线间的信号差异，信号输出可成为双倍。另外，在从传输端到接收端的信号通路中产生的噪音被同等地施加到每对信号线中的每根上，结果使得差分信号在接收端被输出时，噪音被删除并消除。
在日本专利申请公开2001-283649(专利文献1)中描述了一种电缆，其中，2条芯线(信号线)被屏蔽导体覆盖，在所述芯线中，中心导体(信号导体)被绝缘体绝缘。屏蔽导体的外表面被护套所覆盖，该护套通过树脂挤出成型或树脂带卷绕制得。
在该屏蔽电缆中，仅使用金属箔(例如，铝箔)时，屏蔽导体不具有充分的强度且容易被切断，因此通常使用这样的金属包覆树脂带，在该金属包覆树脂带中，树脂带包覆有金属箔。在这种情况下，将金属包覆树脂带以重叠的螺旋状卷绕在信号线的外周，并且在重叠部分中金属箔不发生电接触。另外，在信号线和金属包覆树脂带之间加入用于接地的纵向排扰线，以使其与金属箔接触。然而，在具有该构造的屏蔽电缆中，在3GHz或更高的高频率下，发生吮吸(suck-out，即，信号强度急剧损失)现象，并且存在信号水平下降的问题。
发明内容
本发明涉及一种屏蔽电缆，其中多根信号线通过与金属包覆树脂带一起被螺旋卷绕从而被屏蔽，本发明的一个目的在于提供一种在高频范围内不会发生突然信号衰减的屏蔽电缆。
为了实现上述目的，本发明提供一种屏蔽电缆，包括：(1)多根信号线、以及(2)具有金属包覆树脂带的屏蔽导体，所述金属包覆树脂带包括粘贴在树脂带上的金属箔。所述金属包覆树脂带螺旋状地卷绕在所述多根信号线的外周面部分的周围并限定了多个螺旋圈，使得所述金属包覆树脂带的每个螺旋圈的第一边缘部与所述金属包覆树脂带的相邻的螺旋圈的第二边缘部重叠以形成重叠部分，其中第一边缘部和第二边缘部在该重叠部分处彼此电接触。
金属包覆树脂带的重叠部分处的第一边缘部和第二边缘部中的一者可以与所述金属箔一起被折叠，其中所述金属箔暴露在所述屏蔽导体的外侧。在本发明的一个实施方案中，金属包覆树脂带可以被卷绕，使得所述金属箔位于内侧，并且所述重叠部分的金属箔暴露在外侧并与线圈的下一圈的金属包覆树脂带的金属箔接触。在本发明的另一实施方案中，所述金属包覆树脂带被卷绕，使得所述金属箔位于外侧，并且所述重叠部分的金属箔位于内侧并与线圈的前一圈的金属包覆树脂带的金属箔接触。
金属包覆树脂带的金属箔的宽度(第一宽度)可以大于树脂带的宽度(第二宽度)，使得第二边缘部仅包括金属箔并且第一边缘部与第二边缘部重叠以覆盖第二边缘部。重叠部分的宽度(第三宽度)可以为金属包覆树脂带的宽度(第四宽度)尺寸的四分之一到二分之一之间。本发明的屏蔽电缆还可以包括纵向设置的排扰线，该排扰线与所述金属箔接触。
根据本发明的屏蔽带，可以消除高频范围内的急剧信号衰减。
附图说明
图1A为示出本发明的屏蔽电缆的一个实施方案的斜视图，图1B为示出本发明的屏蔽电缆的一个改造例的斜视图。
图2A至2D为描述图1A的屏蔽电缆中的金属包覆树脂带及其卷绕状态的图，其中图2A为斜视图，图2B至2D为纵向剖面视图。
图3A为示出了形成图2B和图2C中所示的金属包覆树脂带的折叠部分的方法的示意图，图3B为折叠前金属包覆树脂带的横向剖面视图，图3C为折叠后金属包覆树脂带的横向剖面视图。
图4A和4B为图2D所示金属包覆树脂带的透视图和横向剖面视图。
图5A和5B分别为示出了常规屏蔽电缆和本发明实施方案的屏蔽电缆的信号衰减频率特性的示意图。
具体实施方式
通过下述的说明书、随附的权利要求以及附图可更好地理解本发明的上述特征和其他特征、方面和优点。在附图的解释中，为了简洁起见，对相同的元件给予相同的标记，并省略了重复的解释。
图1A为示出了本发明实施方案中的屏蔽电缆1的斜视图。屏蔽电缆1包括2条信号线(或芯线)4，其中由单芯线或绞线构成的信号导体2被绝缘体3覆盖。2条信号线4彼此平行排列或者可以呈双绞线电缆结构。
作为屏蔽导体6的金属包覆树脂带5螺旋卷绕在一对信号线4的外周面的周围，2条信号线4均被屏蔽。如下所述，金属包覆树脂带5被卷绕以形成重叠部分，使得金属箔在一些实施方案中朝外，而在其他实施方案中朝内。另外，金属箔在重叠部分6a中电接触。在某些情况下，屏蔽导体6的外侧覆盖有护套7，以便将卷绕后的金属包覆树脂带5电绝缘、防止污染、并且使电缆具有防水性。
本发明的屏蔽电缆中可以使用排扰线。当屏蔽导体被卷绕使得金属面朝内时，在信号线4和屏蔽导体6之间纵向设置排扰线。另一方面，当屏蔽导体6被卷绕使得金属面朝外时，在屏蔽导体6和护套7之间纵向设置排扰线8(图1B)。在这两种情况中，排扰线都与金属包覆树脂带5的金属箔接触。
屏蔽电缆1或屏蔽电缆11中的信号导体2可以由铜、铝或其他良导体、或者由镀有锡等的良导体形成为单芯线或绞线。例如，可以使用对应于AWG 18至46的电线。导体3为介电常数尽可能低的材料。例如，可以使用聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、氟树脂等。由线材和绝缘树脂形成的信号线4的外径为3.0mm至0.15mm。例如，使用AWG 26线材时，信号线4的外径约为1.2mm。
通过将金属箔(如铝或铜)层压在诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)之类的塑性基材(树脂带)上而形成的材料可用作形成屏蔽导体6的金属包覆树脂带5。金属箔的厚度为3至30μm，塑性基材的厚度为3至50μm，且金属包覆树脂带5的厚度为6至80μm。
用于保护电缆的护套7设置在屏蔽导体6的外周。护套7可通过将热塑性树脂(如聚乙烯、聚氯乙烯或氟树脂)挤出成型、或者通过将其卷绕在树脂带上而形成。
图2A为描述屏蔽电缆1中金属包覆树脂带5的卷绕状态的斜视图。金属包覆树脂带5以重叠螺旋状地卷绕在一对信号线4的外周，从而形成屏蔽导体6。相对于X-X轴(其与电缆的纵向成直角)，金属包覆树脂带5的重叠及卷绕角度θ为8至70°。在线圈的重叠部分6a中上部和下部的金属箔电接触。
图2B至2D为描述屏蔽电缆1中金属包覆树脂带及其卷绕情况的例子的纵向剖面视图。在图2B中，金属包覆树脂带5的一个边缘部具有层压在金属箔9a上的树脂带9b，金属箔9a向外折叠以形成折叠重叠部分5a，金属包覆树脂带5卷绕在信号线4的外周使得金属箔9a位于内侧。在该情况下，折叠重叠部分5a的金属箔9a暴露在线圈的外侧并且与另一边缘(线圈下一圈的金属包覆树脂带的折叠重叠部分的对侧)的金属箔9a接触，从而发生电连接。
金属包覆树脂带5的折回宽度L优选为金属包覆树脂带5的带宽度W的约四分之一至二分之一。重叠部分6a的重叠宽度优选与折回宽度L大致相等或略长。例如，如果金属包覆树脂带的一个宽度为10mm的边缘折回2mm，那么带宽度W为8mm，信号线4的线圈的重叠宽度为2至2.3mm。如果折回宽度太小，那么重叠部分中的金属箔的导电性不充分，反之如果折回宽度太大，那么将需要额外的金属包覆树脂带并且卷绕容易被扰乱。金属包覆树脂带5的卷绕节距P为约3至50mm。
图2C为这样的例子，其中金属包覆树脂带5卷绕在信号线4的外周面使得金属箔9a位于外侧。在该情况下，折叠重叠部分5a的金属箔9a位于线圈的内侧并且通过重叠在位于与线圈前一圈的金属包覆树脂带的折叠重叠部分相对的边缘处的金属箔9a上而发生电接触。屏蔽导体6的重叠部分6a的重叠宽度、金属包覆树脂带的折回宽度L、金属包覆树脂带5的带宽W、金属包覆树脂带5的卷绕节距P等可以与图2B中的例子相同。
图2D示出了采用具有露出的箔部分5b的金属树脂带15的例子，其中，通过预先除去边缘处的树脂带9b使金属箔9a在上表面和下表面露出。金属包覆树脂带15卷绕在信号线的4的外周使得金属箔9a位于内侧。线圈后一圈处的边缘部分的金属箔9a与线圈前一圈的露出的箔部分5b重叠，从而产生电连接。金属包覆树脂带15也可卷绕在信号线的4的外周使得金属箔9a位于外侧。
图3A为描述形成金属包覆树脂带5的折叠重叠部分5a的方法的示意图。折叠重叠部分5a可通过采用成形夹具10而容易地形成。成形夹具10由带导入部分10a、带折叠部分10b、以及带释放部分10c组成。带导入部分10a形成为向外加宽，从而将折叠前具有较宽宽度的金属包覆树脂带导入。带折叠部分10b由直线状导入壁10d和成形壁10e形成，其中成形壁10e从带导入部分10a至带释放部分10c相对于直线状导入壁10d的距离逐渐变窄，并且逐渐折回使得其相对于底壁平行。
金属包覆树脂带(图3B)具有树脂带9b，该树脂带9b和其宽度与树脂带9b的宽度相同的金属箔9a层叠。对于带折叠部分10b，金属包覆树脂带的一个边缘部被成形壁10e折叠，并且当它到达带释放部分10c一侧时，已通过折叠和重叠而被加工使得金属箔9a位于外侧。在带释放部分10c处，形成金属包覆树脂带5(图3C)，其中在一个边缘处形成折叠重叠部分5a。
图4A和4B分别为金属包覆树脂带15的透视图和横向剖面图。在金属包覆树脂带15中，通过将金属箔9a和宽度比金属箔9a的宽度窄的树脂带9b层压，金属箔9a的内表面在一个边缘露出。与金属箔9a和树脂带9b层压的部分相比，露出的箔部分5b的强度低并且更容易断裂，因此金属包覆树脂带15适合用于这样的情况：其中使用相对较厚的材料作为金属箔9a。另外，如图2D所示，适用于这样的情况：其中金属箔被卷绕使得位于内侧。
图5A和5B分别为示出了常规屏蔽电缆和本发明实施方案的屏蔽电缆的信号衰减频率特性的示意图。屏蔽电缆为双股电缆，其具有螺旋卷绕在2条平行信号线上的金属包覆树脂带。在该电缆中，PET带也卷绕在整个金属包覆树脂带上，从而同时绝缘和保护金属箔。图5A示出了常规屏蔽电缆(其中金属箔在重叠部分中不接触)中的信号衰减特性。图5B示出了图2C的实施方案中的屏蔽电缆的信号衰减特性。
在常规屏蔽电缆中，金属包覆树脂带的卷绕节距为15mm(图5A)，在7GHz附近信号减弱。尽管未示出，在信号线绞合或不绞合以及不同卷绕节距的情况下，研究了频率与信号损失之间的关系。在双芯绞合电缆中在频率高于3GHz时发生吮吸现象，而在双芯平行电缆中在频率高于5GHz时发生吮吸现象。
与此相对的是，在本发明实施方案的屏蔽电缆中(图2C)，发现信号衰减是平稳的，没有发生吮吸现象。这可能与下列事实有关：采用常规的金属包覆树脂带时，线圈之间的重叠部分中上金属箔和下金属箔被树脂层电绝缘，因此屏蔽电流螺旋地流经信号线的外周，而在本发明中，在线圈缠绕之间的重叠部分中上金属箔和下金属箔之间发生电接触，从而屏蔽电流以平行于信号线的直线状流过。
虽然本发明描述了现在认为是最实用和优选的实施方案，然而本发明不局限于所公开的实施方案，相反，在不脱离随附的权利要求书中的范围和精神的情况下，意图覆盖各种改变和等同方式。例如，在屏蔽电缆1中，信号线4可以为同轴线，其中绝缘体3外部的外导体为多股金属线、螺旋卷绕的金属线、或被包裹的金属包覆树脂带。另外，可以使用构成四芯电缆的四条信号线。

Claims (7)

1.一种屏蔽电缆，包括：
多根信号线；以及
具有金属包覆树脂带的屏蔽导体，所述金属包覆树脂带包括粘贴在树脂带上的金属箔，并且该金属包覆树脂带螺旋状地卷绕在所述多根信号线的外周面部分的周围并限定了多个螺旋圈，使得所述金属包覆树脂带的每个螺旋圈的第一边缘部与所述金属包覆树脂带的相邻的螺旋圈的第二边缘部重叠以形成重叠部分，其中第一边缘部和第二边缘部在该重叠部分处彼此电接触。
2.根据权利要求1所述的屏蔽电缆，其中所述金属包覆树脂带的重叠部分处的第一边缘部和第二边缘部中的一者与所述金属箔一起被折叠，其中所述金属箔暴露在所述屏蔽导体的外侧。
3.根据权利要求2所述的屏蔽电缆，其中所述金属包覆树脂带被卷绕，使得所述金属箔位于内侧，并且所述重叠部分的金属箔暴露在外侧并与线圈的下一圈的金属包覆树脂带的金属箔接触。
4.根据权利要求2所述的屏蔽电缆，其中所述金属包覆树脂带被卷绕，使得所述金属箔位于外侧，并且所述重叠部分的金属箔位于内侧并与线圈的前一圈的金属包覆树脂带的金属箔接触。
5.根据权利要求1所述的屏蔽电缆，其中所述金属包覆树脂带的金属箔具有第一宽度并且所述树脂带具有第二宽度，第一宽度大于第二宽度，使得第二边缘部仅包括金属箔并且第一边缘部与第二边缘部重叠以覆盖第二边缘部。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的屏蔽电缆，其中所述重叠部分具有第三宽度并且所述金属包覆树脂带具有第四宽度，使得第三宽度的尺寸在第四宽度的四分之一至二分之一之间。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的屏蔽电缆，还包括纵向设置的排扰线，该排扰线与所述金属箔接触。
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