CN102301432A - 电缆屏蔽结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电缆的新的屏蔽结构，该屏蔽结构能够尽可能低至极限地消除外部噪声的影响。一种金属片带，其包括具有高电磁屏蔽性能、高振动吸收性能以及高导热率的作为主要成分的镁，螺旋地卷绕在电缆的外周的金属片带可以提供高性能的屏蔽层。此外，在AV电缆中，通过螺旋地卷绕金属片带而形成屏蔽层，原声可以以极高的保真度被还原，该金属片带包括作为主要成分的镁，并且沿从AV电缆的输入端向输出端观察的方向中的逆时针方向卷绕。

Description

电缆屏蔽结构

技术领域

本发明涉及用于电缆的屏蔽结构，更具体地，本发明涉及用于电缆的包含作为屏蔽结构的主要成分的镁的屏蔽结构。

背景技术

一般地，用于信号通信和向电子设备等供电的各种电缆被使用在电缆暴露于诸如电磁波和/或振动等稳定噪声的环境中。当电缆接收这种外部噪声时，通信中的信号可能被干扰，更为严重的是，在诸如计算机等精密电子设备中可能会发生错误的动作。

为了抑制以上所述的外部噪声的影响，目前已经提出了将电缆屏蔽。就这方面而言，日本特开2004-63418号公报(专利文献1)公开了一种平行双线屏蔽电缆，通过在平行双线屏蔽电缆上螺旋地卷绕诸如Al-PET带或铜沉积PET带等金属片带以在平行双线屏蔽电缆上形成屏蔽层。这种金属片可以提供对于电磁波的一定的屏蔽效果，然而，对于振动吸收效果而言，这还是不充分的。由于电子设备的性能、信号通信的速度和在设备中实施高密度布线等的改进，人们仍然希望一种改进的屏蔽性能。

此外，对于诸如AV(音频视频)电缆等电缆而言，需要尽可能保真地传输精密的模拟信号，外部噪声的影响明显地反映到输出的质量(音质和/或图像质量)，于是外部噪声必须尽可能被减小到极限。并且，当音频电缆的屏蔽层是通过使用铜片或铝片来构造时，引起了输出声音的音色不协调的技术问题(即，所谓的金属声重叠)，原因在于以上金属材料所特有的共振分量被迁移到声音信号。

发明内容

发明要解决的问题

通过考虑传统技术的上述问题而完成本发明，并且本发明的目的是提供一种用于电缆的新的屏蔽结构，该屏蔽结构能够尽可能低至极限地消除外部噪声的影响。

用于解决问题的方案

本发明人从具有高电磁屏蔽性能、高振动吸收性能以及高导热率的镁的材料性能获得启示，并且本发明人已经获得了这种构造以完成本发明，其中通过将金属片带螺旋地卷绕在电缆的外周上来形成屏蔽层，该金属片带包含作为主要成分的镁。

此外，本发明人已经发现了以下事实以完成本发明：当从AV电缆的输入端向输出端观察时，通过用包含作为主要成分的镁的金属片带沿逆时针方向(CCW)螺旋地卷绕而形成的屏蔽层，可以以极高的保真度播放原声。

发明的效果

如上所述，根据本发明，可以提供能够尽可能低至极限地消除外部噪声的影响的电缆结构。

附图说明

图1表示本实施例的镁屏蔽电缆。

图2表示本实施例的镁屏蔽电缆的输入端附近的放大立体图。

图3表示本实施例的镁屏蔽电缆的内部截面图。

图4表示用于解释本实施例的镁屏蔽电缆的运作和效果的示意图。

图5表示使用吸收钳方法的屏蔽效果的评估试验的结果。

图6按时间顺序地表示本实施例的镁屏蔽电缆的生产过程。

图7表示在本实施例的镁屏蔽电缆中用于将插头(pin plug)的冷端(cold terminal)电连接至镁合金片带的方法。

具体实施方式

以下，将使用附图图示的实施例来解释包含作为主要成分的镁的本发明的用于电缆的屏蔽结构(以下简称镁屏蔽结构)；但是，本发明绝对不限制于附图中图示的实施例。

图1表示作为本发明的一个实施例的镁屏蔽电缆10(以下简称屏蔽电缆10)。图1中图示的屏蔽电缆10示例为RCA电缆，其包括分别在两端的插头12(输出端)和插头13(输入端)。图1(a)图示屏蔽电缆10的侧视图，图1(b)图示沿着A-A线截取的图1(a)中表示的屏蔽电缆的截面图。

如图1(b)所示，屏蔽电缆10形成为双线电缆，其包括被覆盖的双信号线，即，电缆；信号线14连接至热端(hotterminal)(+)，并且信号线16连接至冷端(-)。信号线14和信号线16被作为已知的屏蔽结构的丝编织层18(wire braid)覆盖。

在本发明的屏蔽电缆10中，铜丝编织层18的外周还被镁屏蔽层20覆盖，并且最外周被由合成聚合物制成的护套22覆盖。

在图1(a)中，为了简化说明，切除了一部分护套22以裸露出位于电缆内部的镁屏蔽层20。如图1(a)所示，本实施例的镁屏蔽层20是通过沿着屏蔽电缆10的长度方向螺旋地卷绕带状金属片而形成的。本实施例的带状金属片包括作为金属片的主要成分的镁。铜(Cu)和铝(Al)被用作用于传统的屏蔽层的屏蔽材料，与铜和铝相比，实际使用的金属镁在电磁波屏蔽和振动吸收性能方面具有更加卓越的性能。此外，镁的低密度还能提供减少产品重量的额外优点。

在本实施例中，镁合金片可以被用作带状条带，并且最为优选地是使用纯镁作为屏蔽层。当使用镁合金片时，镁在合金中的含量较高是优选的；可以优选的是，镁的含量百分比不低于95％；更优选的是，镁的含量百分比不低于96％；最优选的是，镁的含量百分比不低于97％。

接着，将基于屏蔽电缆10的结构来解释用于形成本发明的镁屏蔽结构的方法。图2表示本实施例的屏蔽电缆10的输入端附近的放大视图。在图2中，图示了屏蔽电缆10的实施例，其中屏蔽电缆10中的护套22被去除以简化说明。如图2所示，镁屏蔽结构的镁屏蔽层20是通过在信号线14、16的径向外部位置的铜丝编织层18的外周上螺旋地卷绕带状金属片20a而形成的。在优选的实施例中，优选地，金属片带的卷绕是使用从输入端的起始点延伸到输出端的结束点的连续的金属片带20a实施的。

此外，当金属片带20a缠绕在铜丝编织层18的外周上时，优选地，螺旋地卷绕片带使得金属片带20a的片带宽度的约一半互相地并均匀地重叠，从而不留下片带的侧边缘之间的空隙(spacing)。通过使用这种卷绕方法螺旋地卷绕金属片带20a，甚至当屏蔽电缆10在特定使用中弯曲时，也可以阻止由于片带20a的应力引起的空隙的形成和金属片的断裂。

至此，已经基于本实施例的屏蔽电缆10描述了镁屏蔽层20的形成方法。现在，将参考图3解释本实施例的屏蔽电缆10的镁屏蔽层20的电连接情况。

图3图示了屏蔽电缆10的插头13的内部截面；图3(a)表示配置在输入端的插头13的内部截面，并且图3(b)表示配置在输出端的插头12的内部截面。如图3(a)所图示，在输入端的插头13中，信号线16通过焊料等电连接至插脚(pin)13a，信号线14也通过焊料等电连接至主体13b。在此，护套20被插入到镁屏蔽层20和主体13b之间，使得镁屏蔽层20和主体13b被电绝缘。

接着，如图3(b)所示，在输出端的插头12中，信号线16、信号线14被上述的焊料分别连接至插脚12a和主体12b，这和输入端构造一样；但是，在输出端的插头12中存在如图中箭头示出的不同于输入端之处；镁屏蔽层20和主体12b通过焊接、加压或其它适当的方法互相电连接。

至止，已经描述了本实施例中的镁屏蔽层20的电连接情况，现在也基于屏蔽电缆10解释本发明的镁屏蔽结构的运作和优点。

图4表示用于解释本实施例的镁屏蔽电缆10的运作和技术优点的示意图。这里，将假设屏蔽电缆10的插头13连接至CD播放器X(未示出)，并且插头12连接至扩音器Y(未示出)来描述该解释。当给定的声音源CD在CD播放器中播放时，从CD播放器输出的声音信号将通过屏蔽电缆10内部的信号线沿箭头方向(在附图的平面中从右到左)输送。

另一方面，屏蔽电缆10裸露于外部噪声，即，在传播过程中来自屏蔽电缆10外部的电磁波和/或振动。外部噪声(N)可以穿过护套22而到达镁屏蔽层20。这里，本发明的镁屏蔽层20是由包含作为主要成分的镁的金属片制作的，并且镁具有极高的电磁波屏蔽性能，此外镁的振动吸收率是实际使用的金属中最高的一种，使得从外部侵入到屏蔽电缆10中的电磁波被镁屏蔽层20适当地屏蔽，并且从外部送来的振动也被镁屏蔽层20适当地吸收。

在根据本实施例的屏蔽电缆10中，当镁屏蔽层20是这样制作时：使用一个连续的金属片带20a，同时将它的输入端与插头13绝缘并将它的输出端电连接至插头12的主体12b、即上述的冷端(-)，则噪声的传播方向从输入端到输出端一致。接着，镁屏蔽层20从外部拾取的噪声可以被导向至扩音器的接地(大地)，扩音器的接地通过插头12的主体12b、即冷端(-)连接至输出端、，而没有将任何从外部拾取的噪声反馈到位于输入端的CD播放器。如以上所解释的，本发明的镁屏蔽结构采用镁作为基元材料(element material)，镁同时具有优良的电磁波屏蔽性和振动吸收性，使得本发明可以几乎是最大水平地降低外部噪声对传播的信号的干扰。

虽然已经通过使用图1-4图示的实际实施例描述了本镁屏蔽结构，但是，镁屏蔽结构绝对不限于所述的实施例。总之，包括含有作为主要成分的镁的金属片带的屏蔽电缆结构应当包括在本发明的范围内，其中金属片带绕着电缆螺旋地卷绕以便覆盖电缆的外周。这里，在电缆外周上卷绕金属片带的实施例可以包括：(1)金属片带直接卷绕在电线的覆盖膜的外表面上的实施例；(2)金属片带卷绕在多根电线的束的外周上的实施例；(3)金属片带卷绕在已经存在的电缆的护套的外周面上的实施例；和/或(4)金属片带卷绕在多根已经存在的电缆的束的外周上的实施例。

在上述描述中，为了使描述简单化，使用RCA电缆来解释了本发明。本镁屏蔽结构的应用范围应当不限于用于特定应用和/或规格的电缆和/或电线，因此，本镁屏蔽结构可以应用于可能连接在任何电子设备之间的各种电缆和/或电线，以及应用于用于计算机相关设备和/或AV相关设备的连接电缆。

这种与计算机相关的连接电缆可以包括单电线、成对电线、IDE电缆、超ATA电缆、串联ATA电缆、HDMI电缆、LAN电缆、显示器电缆、USB电缆、IEEE电缆、SCSI电缆、打印机电缆或用于计算机相关设备的主电源电缆。更具体地，期望将本镁屏蔽结构有利地应用于高速率数据传输的SCSI电缆、超ATA电缆和/或串联ATA电缆。

此外，这种用于AV相关设备的连接电缆可以包括：通用AV电缆(音频电缆和/或视频电缆)，用于电子仪器的电缆，诸如扬声器电缆、麦克风电缆、D端子电缆、HDMI电缆、吉他电缆等；和/或用于AV相关设备的主电源电缆。在其它应用中，本镁屏蔽结构可以应用于各种电子设备用的连接电缆、主电源电缆、天线、电话线等。

此外，本镁屏蔽结构可以应用于电子设备的内部布线以及电子设备之间的外部连接电缆。例如，对于个人计算机的内部布线而言，这种内部布线可以包括用于诸如CPU风扇或机箱风扇等冷却装置、硬盘驱动器或DVD驱动器的电源电缆和/或各种数据线等。虽然，已经示例出本镁屏蔽结构的可应用范围，但是，当本镁屏蔽结构应用于需要保真地通信精密的模拟信号的电缆时，本镁屏蔽结构可以提供特别显著的优点。在这些应用中，当本镁屏蔽结构被应用于AV设备连接器时，可以期望以下优点：

当如传统技术那样将铜(Cu)或铝(Al)等以及其它金属用作AV电缆的屏蔽材料时，根据所使用的材料的性能可以消除外部噪声。但是，传统的屏蔽金属自身对声学信号并不是完全中性的，因此金属专有的振动不可避免地干扰声学信号。这种用于屏蔽层的金属材料引起的干扰导致复谐振混合在声学信号上，然后没有记录在声音源中的混合噪声可以传递到扩音器，使得最后的输出(音色)中可能产生听觉上的不和谐。

关于以上缺点，本镁屏蔽结构包括作为该镁屏蔽结构的主要成分的镁，并且镁的特有振动也可能干扰声学信号。现在已知的是，复谐振对声学信号的影响与木材引起的复谐振对声学信号的影响十分地相似。于是，可以在最终输出(音色)上尽可能低地抑制听觉上的不和谐。也就是说，因为音乐CD中记录的原始声音的声学成分通常包括事先由木材引起的复谐振成分；乐器和/或录音棚在某种程度上可包括木质材料。推测这种具有类似于木材的音色的音色的镁表现出对声音信号的良好匹配。结果，本发明的镁屏蔽结构可以提供如下明显的优点：声音信号不会被扰乱，而且也不会改变原声的感觉。

对于AV电缆的应用，镁金属带的卷绕方向优选地如图2所示，使得当从输入端向输出端观察时螺旋沿逆时针方向(向左转)。以上特性的原因尚不明确，但是，本发明人已经发现了以下事实：当和顺时针卷绕的螺旋的实施例中的声音的廓线相比时，在具有逆时针卷绕的螺旋的实施例中，声音的廓线变得更加清晰。此外，本发明人发现了以下事实：当镁金属带中使用不低于97％的镁含量百分比时，显著地改善了听觉。

至止，已经使用特定的实施例描述了本发明；但是，本发明绝对不限于以上所述的实施例，并且本领域技术人员所想到的并且提供本发明的作用和优点的其它实施例也包括在本发明的范围内。

示例

以下，将使用实际示例更加具体地描述本发明，但是，本发明绝对不限于以下描述的示例。

示例1

-镁屏蔽的屏蔽效果的检查-

为了评估本发明的镁屏蔽的屏蔽效果，执行了若干个实验。以下描述的评估检查是使用IECSPECIFICATION(IEC1196-1，IEC61196-1)中规定的吸收钳试验执行的。

使用市售的LAN电缆(类别6，总长度7m，可得自SANWASUPPLY INC.，型号KB-T7E-07)作为电缆。

将铝合金带(宽度20mm，厚度45微米，镁含量百分比95-96％，铝3％，锌1％，生产序列号AZ31B，可得自NIPPONKINZOKU CO.，LTD)螺旋地卷绕在上述LAN电缆上，使得当从输入端观察时，螺旋显示为沿逆时针方向。带卷绕是通过从输入端开始并且在输出端方向终止且均匀地互相重叠带宽度的约一半，以便在带的侧边缘之间不留开口。作为比较样品，使用铝片带(比较样品1)和铜片带(比较样品2)代替镁片带卷绕LAN电缆，同时保持用于形成目标样品的其它处理相同。

图5(a)-(c)的每一个分别表示使用铝片卷绕的LAN电缆(在图5中，被称为“Al-S”：比较样品1)，使用铜片卷绕的LAN电缆(在图5中，被称为“Cu-S”：比较样品2)，以及使用镁合金片带卷绕的LAN电缆(在图5中，被称为“Mg-S”：目标样品)。在图5(d)中，没有屏蔽的原LAN电缆的测量结果作为参考数据表示(在图5中，被称为“常规”)。

在每个曲线图中，横坐标表示辐射功率量(dBμV)，纵坐标表示频率(MHz)。另外，在曲线图的下部区域，测量系统的敏感水平作为测量中的参考数据表示。在曲线图中的上部区域中，提供了4条测量的曲线，并且曲线表示包括在所使用的LAN电缆中的4个电缆对(每个电缆对都具有不同的阻抗)的每个的测量结果。

如与“Al-S”和“Cu-S”的结果对应的图5(a)和(b)所示，辐射功率量几乎在相同的水平。另一方面，如图5(c)所示，当和“Al-S”和“Cu-S”的结果相比时，“Mg-S”的结果表示明显低的辐射功率量。在图5(a)-(c)中，试验结果表示为对应于包含在LAN电缆中的线对的多条曲线。这个结果表明，根据吸收钳试验的示意图，本样品“Mg-S”具有低的噪声供给性能；这继而表明，本“Mg-S”屏蔽结构对从外部引入到屏蔽电缆的内部的引入噪声的高屏蔽性能。此外，当和比较样品“Al-S”和“Cu-S”比较时，样品“Mg-S”表现出对LAN电缆内部的线对的屏蔽性能的优异均匀性。

从以上所述的结果可以看出本发明的镁屏蔽具有比常规的屏蔽明显高的屏蔽效果。

从以上所述的结果可以看出，本发明的镁屏蔽比传统屏蔽具有明显高的屏蔽效果。

示例2

-镁屏蔽对声音的效果的检查-

通过使用实施有本发明的镁屏蔽结构的电缆连接音频设备来进行听觉试验。

-镁屏蔽电缆的制备-

本实施例的镁屏蔽电缆是通过使用传统的音频电缆而制备的。图6(a)-(c)表示镁屏蔽电缆的按生产过程的时间顺序的制备步骤，在每个图中，图示了每个过程的侧视图和截面图(沿着A-A线)。以下，将参考图6描述镁屏蔽电缆的形成。

如图6(a)所示，首先，选定市售的音频电缆。音频电缆30是广泛使用的并且是市售的被铜丝编织层18屏蔽并且被护套22覆盖的RCA电缆(产品编号K-1，可得自KRYNA PROCO.，总长度1000mm)。在第一种生产方法中，将镁合金片带32(宽度20mm，厚度55微米，镁含量百分比95-96％，铝含量3％，锌含量1％，产品编号AZ31B，NIPPON KINZOKUCO.，LTD.)从作为起点的输入端向输出端卷绕在音频电缆30的护套22上，并且片带沿从输入端观察的CCW方向(逆时针方向)均匀地重叠带宽度的约一半。这里，使用类似的方法，制备在输入端观察沿CW方向(顺时针方向)卷绕镁合金片带32的另一个镁屏蔽。

图6(b)表示镁合金片带32已经完全卷绕至音频电缆的处理阶段。如图6(b)所示，镁合金片带32的开始边缘和输入端的插头13绝缘以避免电短路，镁合金片带32的末端边缘在输出侧电连接至插头12的冷端(-)。在本示例中，如图7所示，镁合金片带32和冷端(-)之间的电连接是通过贯穿主体12b的金属螺钉34实现的，金属螺钉34螺拧到在插头12(输出端)的主体12b上开设的螺纹孔中。因为镁具有高熔点，当镁暴露于高温中将被推测会燃烧，优选为省略焊接处理。

最后，如图6(c)所示，将热收缩管36(产品编号9.5-12mm，可得自Sumitomo Electric Industries，Ltd.，总长度1000mm)套设于屏蔽结构的最外周，以便保护镁合金片带32而作为最终样品。除了卷绕方向外，使用类似的方法制备具有CW螺旋的镁合金片带的镁屏蔽电缆。具有CCW卷绕的镁屏蔽电缆标记为样品1，具有CCW卷绕的镁屏蔽电缆标记为样品2。

示例3

-听觉试验-

对以上样品1、样品2和广泛使用的音频电缆30(比较例)进行听觉试验。特别地，在相同的立体声设备中播放普通的CD声音源，立体声设备包括CD播放器和使用以上所述的电缆连接的扩音器。音色是通过选自音频设备开发工程师的志愿者的试听来检测的。

在试听试验中，当和比较例的相应方面相比时，样品1在声音粒度、S/N比和乐器位置的拓扑感(topological feeling)以及音质转动轻的改进结果的所有方面获得了极佳的评估结果。当和样品1相比时，样品2(CCW)在保持样品1(CW)获得的优异的方面的同时，还额外获得了在声音的高度和深度的方面保真地再现声音的优异结果，使得从声音的播放中可以更容易地想像演奏。

通过试验结果，当本发明的镁屏蔽结构被应用于AV电缆时，可以确认，侵入电缆的外部噪声的影响可以被减少到极限以实现保真地再现原声。

附图标记列表

10-镁屏蔽电缆，12-插头，13-插头，14-信号线，16-信号线，18-铜丝编织层，20-镁屏蔽层，22-护套，30-传统的屏蔽电缆，32-镁合金带，34-金属螺钉，36-热收缩管

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开2004-63418号公报

Claims (14)

1.一种用于电缆的屏蔽结构，其特征在于，所述屏蔽结构包括：

电缆，其传递电信号；以及

带状的金属片，其包括作为主要成分的镁，其中所述带状的金属片螺旋地卷绕于所述电缆的外周。

2.根据权利要求1所述的屏蔽结构，其特征在于，所述金属片包括镁，并且所述金属片的镁含量百分比不低于95％。

3.根据权利要求2所述的屏蔽结构，其特征在于，含镁的所述金属片是由纯镁制造的。

4.一种屏蔽电缆，其包括权利要求1-3中的任意一项所述的屏蔽结构。

5.一种用于连接AV设备的屏蔽电缆，所述屏蔽电缆包括屏蔽层和电缆，所述屏蔽层覆盖所述电缆，其特征在于，所述屏蔽层包括：

带状的金属片，其包括作为所述金属片的主要成分的镁，并且所述金属片绕着所述电缆卷绕并螺旋地延伸，以从所述电缆的输入端到输出端形成所述屏蔽层。

6.根据权利要求5所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述金属片所述金属片包括镁，并且所述金属片的镁含量百分比不低于95％。

7.根据权利要求6所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述镁金属片是由纯镁制造的。

8.根据权利要求5所述的屏蔽电缆，其特征在于，当从所述输入端朝着所述输出端观察时，所述金属片沿逆时针方向螺旋地卷绕。

9.根据权利要求5所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述金属片在所述输入端与接线端绝缘，并且在所述输出端电连接到冷端。

10.根据权利要求5所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述屏蔽层是由一个连续的带状的金属片形成的。

11.一种用于连接AV设备的屏蔽电缆，所述屏蔽电缆包括屏蔽层和电缆，所述屏蔽层覆盖所述电缆，其特征在于，所述屏蔽电缆包括：

电缆，其在自身中传递电信号；以及

带状的镁片，其从所述电缆的输入端绕着所述电缆卷绕并螺旋地延伸到所述电缆的输出端，所述镁片具有不低于95％的镁含量百分比，并且所述镁片成形为从所述输入端延伸到所述输出端的一个连续的带，所述镁金属片在所述输入端与接线端绝缘，同时所述镁金属片在所述输出端电连接至冷端。

12.一种用于连接AV设备的屏蔽电缆，所述屏蔽电缆包括屏蔽层，其特征在于，所述屏蔽电缆包括：

RCA电缆，其用于传递模拟信号；以及

屏蔽层，其覆盖所述RCA电缆并包括带状的镁片，所述镁片从所述电缆的输入端绕着所述电缆卷绕并螺旋地延伸到所述电缆的输出端，所述镁片具有不低于95％的镁含量百分比，并且所述镁片成形为从所述输入端延伸到所述输出端的一个连续的带，所述镁金属片在所述输入端与插头绝缘，同时所述镁金属片在所述输出端通过金属螺钉电连接至冷端，所述金属螺钉旋拧并贯穿所述输出端的所述插头的主体的孔。

13.根据权利要求12所述的屏蔽电缆，其特征在于，所述屏蔽层的外周被热收缩管覆盖。

14.一种用于屏蔽电缆的方法，其通过屏蔽层来屏蔽所述电缆，其特征在于，

所述屏蔽层是由包括作为主要成分的镁的带状的金属片形成的，并且所述金属片螺旋地卷绕于所述电缆的外周。

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