CN102870169A - 屏蔽电缆的连接器布置方式 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了与连接器组件(7000)联合使用的多种高速屏蔽电缆(7001)。所述连接器组件(7000)包括:多个电气终端(7004a),所述多个电气终端(7004a)在所述电缆(7001)的第一末端(7007)处与所述电缆的所述导体组(7005)电接触,所述电气终端(7004a)被构造为与配合连接器的对应配合电气终端形成电接触;和至少一个壳体(7002),所述至少一个壳体(7002)被构造为将所述多个电气终端(7004a)保持成平面的间隔开的构型。
Description
技术领域
本发明整体涉及电缆和连接器。
背景技术
用于传输电信号的电缆是众所周知的。一种通用型的电缆是同轴电缆。同轴电缆通常包括由绝缘体围绕的电导线。线和绝缘体被屏蔽件围绕,并且线、绝缘体和屏蔽件被护套围绕。另一种通用型的电缆是包括一个或多个例如由金属箔形成的屏蔽层围绕的绝缘信号导体的屏蔽电缆。为了便于电连接屏蔽层,有时在屏蔽层和一个或多个信号导体的绝缘体之间设置另外的非绝缘导体。这两种通用类型的电缆通常均要求使用针对端接特别设计的连接器,并且通常不适于使用批量端接技术,即,同时将多个导体连接至各个接触元件,例如电连接器的电触点或印刷电路板上的接触元件。
发明内容
屏蔽电缆包括多个沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开的导体组,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜设置在电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置成使得在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成电缆的压紧部分。在电缆的压紧部分中,第一粘合剂层将第一屏蔽膜粘合至第二屏蔽膜。所述多个导体组包括第一导体组,所述第一导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体,并具有第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分以及在第一导体组一侧上形成电缆的第一压紧区域的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一压紧部分。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最大间距为D。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一压紧部分之间的最小间距为d1,d1/D为小于0.25或小于0.1。在第一绝缘导体和第二绝缘导体之间的区域中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最小间距为d2,d2/D为大于0.33。
屏蔽电缆包括多个沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开的导体组,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜设置在电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置成使得在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成电缆的压紧部分。在电缆的压紧部分中,第一粘合剂层将第一屏蔽膜粘合至第二屏蔽膜。所述多个导体组包括第一导体组,该导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体,并且具有第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分以及在第一导体组一侧上形成第一压紧电缆部分的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一压紧部分。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最大间距为D。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一压紧部分之间的最小间距为d1,d1/D为小于0.25或小于0.1。第一绝缘导体相对于第二绝缘导体的高频电隔离基本上小于第一导体组相对于相邻的导体组的高频电隔离。
第一绝缘导体相对于第二导体的高频隔离为在3至15GHz的指定频率范围和1米的长度下的第一远端串扰C1,第一导体组相对于相邻的导体组的高频隔离为指定频率下的第二远端串扰C2,并且其中C2比C1低至少10dB。
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来通过包围每一个导体组的周边的至少70%而基本上围绕每一个导体组。
屏蔽电缆包括多个沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开的导体组,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜包括同心部分、压紧部分和过渡部分,所述同心部分、所述压紧部分和所述过渡部分被布置为使得在横截面中,同心部分与每一个导体组的一个或多个末端导体基本上同心,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在导体组的两侧上形成电缆的压紧部分,并且过渡部分提供同心部分与压紧部分之间的逐渐过渡。每一个屏蔽膜包括导电层,并且所述过渡部分中的第一过渡部分靠近一个或多个末端导体中的第一末端导体且具有被限定为第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的导电层、同心部分与靠近第一末端导体的所述压紧部分中的第一压紧部分之间的区域的横截面积A1,其中A1小于第一末端导体的横截面积。每一个屏蔽膜的横截面以在该电缆的整个宽度上改变的曲率半径为特征,屏蔽膜中的每一个在该电缆的整个宽度上的曲率半径为至少100微米。
横截面积A1可以第一压紧部分的边界为一条边界,该边界由沿着第一压紧部分的位置限定,在该位置处,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜之间的间距可以为在第一压紧部分处第一屏蔽膜与第二屏蔽膜之间的最小间距d1的约1.2至约1.5倍。
横截面积A1可以线段作为一条边界,该线段具有在第一屏蔽膜的弯曲点处的第一端点。该线段可具有在第二屏蔽膜的弯曲点处的第二端点。
屏蔽电缆包括多个沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开的导体组,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜包括同心部分、压紧部分和过渡部分,所述同心部分、所述压紧部分和所述过渡部分被布置为使得在横截面中,同心部分与每一个导体组的一个或多个末端导体基本上同心,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在导体组的两侧上形成电缆的压紧区域,并且过渡部分提供同心部分与压紧部分之间的逐渐过渡。所述两个屏蔽膜中的一者包括同心部分中的第一同心部分、压紧部分中的第一压紧部分,以及过渡部分中的第一过渡部分,所述第一过渡部分将第一同心部分连接至第一压紧部分。第一同心部分具有曲率半径R1,过渡部分具有曲率半径r1,且R1/r1为在2至15的范围内。
该电缆的特性阻抗可在1米的电缆长度上保持在目标特性阻抗的5%至10%内。
带状电缆包括至少一个导体组,该至少一个导体组包括至少两个从电缆一端延伸至另一端的细长导体,其中每一个导体被各自的第一电介质沿着该电缆的长度包围。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜从电缆的一端延伸至另一端并设置在电缆的相对侧上,并且其中导体固定连接到第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,使得每一个导体组的导体的第一电介质之间沿着电缆的长度保持一致的间距。第二电介质设置在每一个导体组的线的第一电介质之间的间距内。
屏蔽带状电缆包括多个沿着电缆在纵长方向上延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开的导体组,并且每一个导体组包括一个或多个绝缘导体,所述导体组包括与第二导体组相邻的第一导体组。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜设置在电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和压紧部分被布置为使得在横截面中,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成电缆的压紧部分。当电缆平放时,第一导体组的第一绝缘导体最靠近第二导体组,并且第二导体组的第二绝缘导体最靠近第一导体组,并且第一绝缘导体和第二绝缘导体具有中心至中心间距S。第一绝缘导体具有外部尺寸D1,第二绝缘导体具有外部尺寸D2,并且S/Dmin为在1.7至2范围内,其中Dmin是D1和D2中的较小者。
上文的电缆中的任何者都可与连接器组件联合使用,该连接器组件包括在电缆的第一末端处与该电缆的导体组电接触的多个电气终端,该电气终端被构造为与相配连接器的对应的相配电气终端进行电接触。至少一个壳体可以被构造为将所述多个电气终端保持为平面的间隔开的构型。
所述多个电气终端可以包括导体组的导体的预制末端。
该组合可包括电缆中的多者,其中所述多个电气终端包括多组电气终端,每一组电气终端与对应电缆的导体组电接触,并且至少一个壳体包括多个壳体,每一个壳体被构造为将一组电气终端保持为平面的间隔开的构型,其中所述多个壳体设置成叠堆,以形成所述电气终端组的二维阵列。
该组合可包括电缆中的多者,其中所述多个电气终端包括多组电气终端,每一组电气终端与对应电缆的导体组电接触,并且至少一个壳体包括一个被构造为将多组电气终端保持为二维阵列的壳体。
上文所述的电缆中的任何者都可以与连接器组件联合使用。该连接器组件可包括:第一组电气终端,其在电缆的第一末端处与导体组电接触;第二组电气终端,其在该电缆的第二末端处与导体组电接触,以及至少一个壳体。该壳体可包括:第一末端,其被构造为将第一组电气终端保持成平面的间隔开的构型;以及第二末端,其被构造为将第二组电气终端保持成平面的间隔开的构型。
壳体可以在第一末端与第二末端之间形成角度。
该组合可以包括所述电缆中的多者,每一条电缆电连接至对应的第一组电气终端和对应的第二组电气终端。该至少一个壳体可包括多个壳体,所述多个壳体被布置成叠堆,该叠堆形成包括第一组电气终端的第一二维阵列和包括第二组电气终端的第二二维阵列。
该组合可以包括所述电缆中的多者,每一条电缆电连接至对应的第一组电气终端和对应的第二组电气终端。该壳体可包括一体的壳体,该一体的壳体被构造为将第一组电气终端中的每一者在该壳体的第一末端处保持成第一二维阵列并将第二组电气终端中的每一者在该壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
例如上文所述的技术方案中的任何者的电缆都可与在上面设置有导电迹线的基板联合使用,该导电迹线电连接至连接位点,其中电缆的导体组在连接位点处电连接至基板。
该组合可包括电缆中的多者,每一条电缆的导体组电连接至基板上的对应组连接位点。
所述导体组可包括同轴导体组和双轴导体组中的一种或多种。一根或多根排扰线可与屏蔽膜电接触,其中电缆包括比导体组少的排扰线,并且其中排扰线与基板上的排扰线连接位点电接触。
电缆可包括至少一个双轴导体组和相邻的排扰线,并且其中排扰线与导体组中最靠近的导体之间的中心间隔大于该导体组的导体之间的中心距离的约0.5倍。
该组合可包括第二边缘连接位点,其中连接位点为第一边缘连接位点,并且导电迹线将第一边缘连接位点与对应的第二边缘连接位点电连接,并且第一边缘连接位点和第二边缘连接位点的第一组设置在基板的第一平面上,第一边缘连接位点和第二边缘连接位点的第二组设置在该基板的第二平面上。
所述屏蔽膜可包括允许屏蔽件继续通过导体组的分离点而靠近第一边缘连接位点的狭缝。
该组合可包括第二边缘连接位点,其中该连接位点为第一边缘连接位点。导电迹线可以将第一边缘连接位点与对应的第二边缘连接位点电连接。第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第一组在该基板上与第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第二组物理地分离。
第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第一组可为传输信号连接,并且第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第二组可为接收连接。
连接器组件包括:多条扁平电缆,其布置成叠堆,每一条电缆包括第一末端、第二末端、第一侧和第二侧,并且多个导体组从第一末端延伸至第二末端;第一组电气终端,每一个第一组电气终端在对应电缆的第一末端处与多个导体组电接触;以及第二组电气终端,每一个第二组电气终端在对应电缆的第二末端处与多个导体组电接触。该组件包括设置在每一条电缆和相邻电缆之间的一个或多个导电屏蔽件。该组件包括连接器壳体,该连接器壳体具有第一末端和第二末端,该壳体被构造为将第一组电气终端在壳体的第一末端处保持成第一二维阵列,并将第二组电气终端在壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
该连接器壳体可以从第一末端至第二末端形成一角度。
在一些情况下,该叠堆中的电缆的实体长度可不在电缆之间显著变化。
每一条电缆可对角地折叠并布置在壳体中,使得每一条电缆的第一侧的部分与每一条电缆的第二侧的部分面向相邻电缆的第一侧的部分和该相邻电缆的第二侧的部分。
每一条电缆可经折叠以使得从该壳体的第一末端至该壳体的第二末端最内与最外端接位置不发生反转。
该组合可包括上文所述电缆中的任何者。
连接器组件包括:多条电缆,其以该多条电缆的折叠叠堆布置在一起,每一条电缆具有一个或多个导体组和以曲率半径为特征的横向折叠,其中电缆的折叠的曲率半径在折叠叠堆中的电缆之间变化,且导体组的电气长度不显著地在该折叠叠堆中的电缆之间变化。该连接器组件包括第一组电端子和第二组电端子,每一个第一组电端子与对应电缆的导体组的第一末端电接触,每一个第二组电端子与对应电缆的导体组的第二末端电接触。该连接器组件包括:一个或多个导电屏蔽件,其设置在该折叠叠堆中的相邻电缆之间;以及壳体,其被构造为将第一组电端子在该壳体的第一末端处保持成第一二维阵列,且将第二组电端子在该壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
本发明的上述发明内容并非意图描述本发明的每一个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和详细说明更具体地举例说明了示例性实施例。
附图说明
图1为屏蔽电缆的示例性实施例的透视图;
图2a-2g为屏蔽电缆的七个示例性实施例的正面剖视图;
图3为被端接至印刷电路板的图1的两条屏蔽电缆的透视图;
图4a-4d为屏蔽电缆的示例性端接过程的俯视图;
图5为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的俯视图;
图6为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的俯视图;
图7a-7d为屏蔽电缆的四个其他示例性实施例的正面剖视图;
图8a-8c为屏蔽电缆的三个其他示例性实施例的正面剖视图;
图9a-9b分别为被端接至印刷电路板的电组件的示例性实施例的俯视图和局部正面剖视图;
图10a-10e和图10f-10g分别为示出制备屏蔽电缆的示例性方法的透视图和正面剖视图;
图11a-11c为示出制备屏蔽电缆的示例性方法的细节的正面剖视图;
图12a-12b分别为根据本发明的方面的屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视图和对应的细节视图;
图13a-13b为根据本发明的方面的屏蔽电缆的两个其他示例性实施例的正面剖视图;
图14a-14b为屏蔽电缆的两个其他示例性实施例的正面剖视图;
图15a-15c为屏蔽电缆的三个其他示例性实施例的正面剖视图;
图16a-16g为示出屏蔽电缆的平行部分的七个示例性实施例的正面剖视细部图;
图17a-17b为屏蔽电缆的平行部分的另一个示例性实施例的正面剖视细部图;
图18为成弯曲构型的屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视细部图;
图19为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视细部图;
图20a-20f为示出屏蔽电缆的平行部分的六个其他示例性实施例的正面剖视细部图;
图21a-21b为屏蔽电缆的两个其他示例性实施例的正面剖视图;
图22为将屏蔽电缆的示例性实施例的电隔离性能与常规电缆的电隔离性能进行比较的曲线图;
图23为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视图;
图24为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视图;
图25为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视图;
图26a-26d为屏蔽电缆的四个其他示例性实施例的正面剖视图;
图27为屏蔽电缆的另一个示例性实施例的正面剖视图;
图28a-28d为屏蔽电缆的四个其他示例性实施例的正面剖视图;
图29a-29d为屏蔽电缆的四个其他示例性实施例的正面剖视图;
图30a为可利用高装填密度的导体组的屏蔽电缆组件的透视图;
图30b和30c为示例性屏蔽电缆的正面剖视图,这些图还示出了可用于表征导体组密度的参数;
图30d为示例性屏蔽电缆组件的俯视图,其中屏蔽电缆附接至端接元件,图30e是其侧视图;
图30f和30g为制造的屏蔽电缆的照片;
图31a为示例性屏蔽电缆的正面剖视图,其示出了一些可能的排扰线位置;
图31b和31c为屏蔽电缆的一部分的详细正面剖视图,其示出了一种用于在局部区域处的排扰线与屏蔽膜之间提供按需电接触的技术;
图31d为电缆的示意性正面剖视图,其示出了一种用于在所选区域处来处理电缆,从而得到按需接触的工序;
图31e和31f为屏蔽电缆组件的俯视图,其示出了可供人选择来提供排扰线和屏蔽膜之间的按需接触的可供选择的构型;
图31g为另一种屏蔽电缆组件的俯视图,其示出了可供人选择来提供排扰线和屏蔽膜之间的按需接触的另一种构型;
图32a为经制造和处理以具有按需排扰线接触的屏蔽电缆的照片,图32b为图32a的一部分的放大细部图,图32c为图32a的电缆的一端的示意性前正视图;
图32d为采用通过屏蔽膜连接到彼此的多根排扰线的屏蔽电缆组件的俯视图;
图32e为采用通过屏蔽膜连接到彼此的多根排扰线的另一种屏蔽电缆组件的俯视图,该组件被布置为扇出构型,图32e为在图32e的线26b-26b处的电缆的剖视图;
图33a为采用通过屏蔽膜连接到彼此的多根排扰线的另一种屏蔽电缆组件的俯视图,该组件也被布置为扇出构型,图33b为在图33a的线27b-27b处的电缆的剖视图;
图33c-f为具有混合导体组的屏蔽电缆的示意性正面剖视图;
图33g为具有混合导体组的另一条屏蔽电缆的示意性正面剖视图,图33h示意性地示出了可用于混合导体组屏蔽电缆的几组低速绝缘导体组;
图34a、34b和34c为屏蔽电缆组件的示意性俯视图,其中组件的端接元件包括将一根或多根低速信号线从端接元件的一端重新路由至另一端的一条或多条传导路径;并且
图34d为所制造的混合导体组屏蔽电缆组件的照片。
图35a为示例性电缆构造的透视图;
图35b为图35a的示例性电缆构造的剖视图;
图35c-35e为示例性替代电缆构造的剖视图;
图35f为示例性电缆的一部分的剖视图,示出了所关注的尺寸;
图35g和35h为示出示例性制造工序的步骤的框图;
图36a为示出示例性电缆构造的分析结果的坐标图;
图36b为示出相对于图36a分析的另外所关注的尺寸的剖视图;
图36c为另一个示例性屏蔽电缆的一部分的正面剖视图;
图36d为另一个示例性屏蔽电缆的一部分的正面剖视图;
图36e为示例性屏蔽电缆的其他部分的正面剖视图;
图36f为另一个示例性屏蔽电缆的正面剖视图;
图36g-37c为另外的示例性屏蔽电缆的正面剖视图;
图38a-38d为俯视图,示出了将屏蔽电缆连接到端接元件上的示例性端接方法的不同工序;
图39a-39c为其他示例性屏蔽电缆的正面剖视图;并且
图40a-40d示出了屏蔽电缆的连接器组件的多个方面;
图40e-40g示出了用于连接组件中的交错电气终端;
图41a-41c示出了经组合以形成二维连接器的模块化连接器组件;
图42a-42d示出了导体组和地线的多种模式;
图42e-42h示出了导体组和地线的多种形状和类型;
图43a-43e示出了电缆的导体组与电气终端的线性阵列之间的一些连接模式;
图44a-44b示出了包括多条电缆并具有一体的壳体的二维连接器组件;
图45a-45b为具有设置在壳体中的电缆的双端连接器组件的示意图;
图46a-46c为模块化二维连接器组件的示意图;
图46d示出了一体的二维连接器组件;
图47示出了成角度的连接器;
图48a和48b为二维直角连接器组件的剖视图;
图49a和49b为包括多条堆叠的扁平电缆的连接器的示意图;
图49c和49d示出了可用于形成一维或二维连接器的折叠电缆;
图50a为使用多条折叠的扁平电缆形成的一体的连接器组件的示意图;
图50b为使用多条折叠的扁平电缆形成的模块化连接器组件的示意图;
图50c和50d示出了折叠的扁平电缆的叠堆;
图51a-51d示出了用于将一条或多条电缆电连接至印刷电路板的方法;
图52a和52d示出了用于经由连接器将电缆电连接至印刷电路板的方法;
图53示出了电缆的排扰线与最靠近的导体组之间的间距;
图54-63示出了将电缆电连接至双切换卡的多种方法;
图64为示例性屏蔽带状电缆应用的透视图;
图65和66为示例性电缆的弯曲/折叠的侧视图;
图67为示出用于测量力对电缆的挠曲的示例性测试装置的框图;
图68和69为示出电缆的示例性力-挠曲测试的结果的曲线图;
图70为概述示例性电缆的力-挠曲测试的平均值的对数图;
图71为示出根据示例性实施例的电缆弯曲区域处差分阻抗的时域反射计测量结果的曲线图;并且
图72至77为根据示例性实施例的连接器的侧面剖视图;
图78和79为插入损耗曲线图;
图80示出具有螺旋形包裹屏蔽件的电缆;
图81为具有两个屏蔽膜的电缆的横截面的照片,该两个屏蔽膜具有在导体组的任一侧上的压紧部分;
图82为比较具有螺旋形包裹屏蔽件的电缆与具有类似于图81的电缆的构型的电缆的插入损耗的曲线图;
图83为具有类似于图81的电缆的构型的电缆的三个长度的插入损耗的曲线图;
图84示出具有纵向折叠的屏蔽件的图。
具体实施方式
在下面优选实施例的详细说明中,参考了作为本文一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了其中可实施本发明的具体实施例。应当理解,在不脱离本发明范围的前提下,可以利用其他实施例,并且可以进行结构性或逻辑性的修改。因此,下列具体实施方式不应从限制的意义上去理解,本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
随着互连装置的数量和速度提高,在此类装置之间传输信号的电缆需要更小并且能够在没有不可接受的干扰或串扰的情况下传输更高速的信号。在一些电缆中使用屏蔽来减少相邻导体所传输的信号之间的相互作用。本文所述的电缆中的多者具有基本平坦的构型,并且包括沿着电缆的长度延伸的导体组,以及设置在电缆相对侧上的电屏蔽膜。邻导体组之间的屏蔽膜的压紧部分有助于将导体组彼此电隔离。电缆中的多者还包括电连接到屏蔽件并沿着电缆的长度延伸的排扰线。本文所述的电缆构型可有助于简化到导体组和排扰线的连接,减小电缆连接位点的尺寸,和/或为电缆的批量端接提供机会。
图1示出了示例性屏蔽电缆2,其包括沿着电缆2的宽度w的全部或一部分彼此间隔开并沿着电缆2的长度L延伸的多个导体组4。电缆2可以大致布置成如图1所示的平面构型,或可以在沿着其长度的一个或多个位置处折叠成折叠的构型。在一些具体实施中,电缆2的一些部分可以布置成平面构型,而电缆的其他部分可以折叠。在一些构型中,电缆2的导体组4中的至少一个包括两个沿着电缆2的长度L延伸的绝缘导体6。导体组4的两个绝缘导体6可被布置成沿着电缆2的长度L的全部或一部分基本上平行。绝缘导体6可以包括绝缘的信号线、绝缘的电源线或绝缘的地线。两个屏蔽膜8设置在电缆2的相对侧上。
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜8被布置成使得在横截面中,电缆2包括覆盖区域14和压紧区域18。在电缆2的覆盖区域14中,在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜8的覆盖部分7基本上围绕每一个导体组4。例如,屏蔽膜的覆盖部分可以共同包围任何给定导体组的周边的至少75%、或至少80%、或至少85%或至少90%。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分9在每一个导体组4的每一侧上形成电缆2的压紧区域18。在电缆2的压紧区域18中,屏蔽膜8中的一个或两个是挠曲的,使得屏蔽膜8的压紧部分9更靠近。在一些构型中,如图1所示,屏蔽膜8中的两个在压紧区域18中均是挠曲的,使得压紧部分9更靠近。在一些构型中,当电缆处于平面或未折叠构型时,屏蔽膜中的一个可以在压紧区域18中保持相对平坦,而电缆相对侧上的另一个屏蔽膜可以挠曲,以使得该屏蔽膜的压紧部分更靠近。
导体和/或地线可包含任何合适的导电材料并可具有多种横截面形状和尺寸。例如,在橫截面中,导体和/或地线可为圆形、椭圆形、矩形或任何其他形状。电缆中的一个或多个导体和/或地线可具有与电缆中的其他一个或多个导体和/或地线不同的一种形状和/或尺寸。导体和/或地线可为实心线或绞合线。电缆中的全部导体和/或地线可为绞合线,全部可为实心线,或一些可为绞合线且一些为实心线。绞合的导体和/或地线可呈现不同的尺寸和/或形状。可以在连接器和/或地线上涂布或电镀多种金属和/或金属材料(包括金、银、锡和/或其他材料)。
用于使导体组的导体绝缘的材料可为达成电缆所需的电性质的任何合适的材料。在一些情况下,所使用的绝缘材料可为发泡绝缘材料(其包括空气)以减小电缆的介电常数和总厚度。屏蔽膜中的一者或两者可以包括导电层和非导电聚合物层。屏蔽膜可以具有在0.01mm至0.05mm范围内的厚度,并且电缆的总厚度可以为小于2mm或小于1mm。
导电层可以含有任何合适的导电材料,包括(但不限于)铜、银、铝、金及其合金。
电缆2也可以包括设置在至少压紧部分9之间的屏蔽膜8之间的粘合剂层10。粘合剂层10将屏蔽膜8的压紧部分9在电缆2的压紧区域18中彼此粘合。粘合剂层10可以存在或可以不存在于电缆2的覆盖区域14中。
在一些情况下,导体组4在横截面中具有基本上曲线形状的包层或周边,并且屏蔽膜8围绕导体组4设置,从而基本上适形于并保持沿着至少一部分并且优选沿着基本上全部的电缆6的长度L的横截面形状。通过保持该横截面形状,可以保持导体组4中的设计中所预期的导体组4的电特性。其优于一些常规屏蔽电缆,在一些常规屏蔽电缆中,围绕导体组设置导电屏蔽件改变了导体组的横截面形状。
尽管在图1所示的实施例中,每一个导体组4具有两个绝缘导体6,但在其他实施例中,导体组中的一些或全部可以仅包括一个绝缘导体,或可以包括两个以上的绝缘导体6。例如,设计上与图1类似的可供选择的屏蔽电缆可以包括一个具有八个绝缘导体6的导体组,或八个各自仅具有一个绝缘导体6的导体组。导体组和绝缘导体布置方式的这种灵活性使得本发明所公开的屏蔽电缆可以采用适用于众多预期应用的方式而构造。例如,导体组和绝缘导体可以被构造用于形成:多个双轴电缆,即,多个导体组各自具有两个绝缘导体;多个同轴电缆,即,多个导体组各自仅具有一个绝缘导体;或其组合。在一些实施例中,导体组还可以包括围绕一个或多个绝缘导体设置的导电屏蔽件(未示出)和围绕导电屏蔽件设置的绝缘护套(未示出)。
在图1所示的实施例中,屏蔽电缆2还包括任选的接地导体12。接地导体12可以包括地线或排扰线。接地导体12可以与绝缘导体6间隔开并且在绝缘导体6基本上相同的方向上延伸。屏蔽膜8可以围绕接地导体12设置。粘合剂层10可以在接地导体12两侧上的压紧部分9中将屏蔽膜8彼此粘合。接地导体12可以电接触屏蔽膜8中的至少一者。
图2a-2g的剖视图可代表各种屏蔽电缆,或电缆的部分。在图2a中,屏蔽电缆102a包括单个导体组104。导体组104沿着电缆的长度延伸并且仅具有单个绝缘导体106。如果需要,可以将电缆102a制成包括多个在电缆102a的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组104。两个屏蔽膜108设置在电缆的相对侧上。电缆102a包括覆盖区域114和压紧区域118。在电缆102a的覆盖区域114中,屏蔽膜108包括覆盖导体组104的覆盖部分107。在横截面中,覆盖部分107组合起来基本上围绕导体组104。在电缆102a的压紧区域118中,屏蔽膜108包括位于导体组104每一侧上的压紧部分109。
任选的粘合剂层110可以设置在屏蔽膜108之间。屏蔽电缆102a还包括任选的接地导体112。接地导体112与绝缘导体106间隔开并在与绝缘导体106基本上相同的方向上延伸。导体组104和接地导体112可以被布置成使得它们大致位于平面内,如图2a所示。
屏蔽膜108的第二覆盖部分113围绕接地导体112设置并覆盖接地导体112。粘合剂层110可以在接地导体112的两侧上将屏蔽膜108彼此粘合。接地导体112可以电接触屏蔽膜108中的至少一个。在图2a中,绝缘导体106和屏蔽膜108被有效地布置为同轴电缆构型。图2a的同轴电缆构型可用于单端电路布置方式中。
如图2a的横向剖视图中所示出,屏蔽膜108的覆盖部分107之间存在最大间距D,并且屏蔽膜108的压紧部分109之间存在最小间距d1。
图2a示出粘合剂层110,其设置在电缆102a的压紧区域118中的屏蔽膜108的压紧部分109之间,且设置在电缆102a的覆盖区域114中的屏蔽膜108的覆盖部分107与绝缘导体106之间。在该布置方式中,粘合剂层110在电缆的压紧区域118中将屏蔽膜108的压紧部分109粘合在一起,并且在电缆102a的覆盖区域114中将屏蔽膜108的覆盖部分107粘合到绝缘导体106。
图2b的屏蔽电缆102b与图2a的电缆102a类似,其中类似的元件用类似的附图标号标识,不同的是在图2b中,任选的粘合剂层110b不存在于电缆102b的覆盖区域114中的屏蔽膜108的覆盖部分107与绝缘导体106之间。在该布置方式中,粘合剂层110b在电缆的压紧区域118中将屏蔽膜108的压紧部分109粘合在一起,但粘合剂层110b在电缆102b的覆盖区域114中未将屏蔽膜108的覆盖部分107粘合到绝缘导体106。
参见图2c,屏蔽电缆202c类似于图2a的屏蔽电缆102a,不同的是电缆202c具有包括两个绝缘导体206的单个导体组204。如果需要,可以将电缆202c制成包括多个在电缆202c的整个宽度上间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组204。绝缘导体206大致布置在单个平面内并且有效地布置成双轴构型。图2c的双轴电缆构型可用于差分对电路布置方式或单端电路布置方式中。
两个屏蔽膜208设置在导体组204的相对侧上。电缆202c包括覆盖区域214和压紧区域218。在电缆202的覆盖区域214中,屏蔽膜208包括覆盖导体组204的覆盖部分207。在横截面中,覆盖部分207组合起来基本上围绕导体组204。在电缆202的压紧区域218中,屏蔽膜208包括在导体组204每一侧上的压紧部分209。
任选的粘合剂层210c可以设置在屏蔽膜208之间。屏蔽电缆202c还包括与此前所讨论的接地导体112类似的任选的接地导体212c。接地导体212c与绝缘导体206c间隔开,并且以与绝缘导体206c基本上相同的方向延伸。导体组204c和接地导体212c可以被布置成使得它们大致位于平面内,如图2c所示。
如图2c的横截面中所示,屏蔽膜208c的覆盖部分207c之间存在最大间距D;屏蔽膜208c的压紧部分209c之间存在最小间距d1;并且绝缘导体206c之间的屏蔽膜208c之间存在最小间距d2。
图2c示出了粘合剂层210c,其设置在电缆202的压紧区域218中的屏蔽膜208的压紧部分209之间,且设置在电缆202c的覆盖区域214中的屏蔽膜208的覆盖部分207与绝缘导体206之间。在该布置方式中,粘合剂层210c将电缆202c的压紧区域218中的屏蔽膜208的压紧部分209粘合在一起,并且还在电缆202c的覆盖区域214中将屏蔽膜208的覆盖部分207粘合到绝缘导体206。
图2d的屏蔽电缆202d与图2c的电缆202c类似,其中类似的元件用类似的附图标号标识,不同的是在电缆202d中,任选的粘合剂层210d不存在于电缆的覆盖区域214中的屏蔽膜208的覆盖部分207与绝缘导体206之间。在该布置方式中,粘合剂层210d将电缆的压紧区域218中的屏蔽膜208的压紧部分209粘合在一起,但不在电缆202d的覆盖区域214中将屏蔽膜208的覆盖部分207粘合到绝缘导体206。
现在参见图2e,我们看到屏蔽电缆302的横截面图在多个方面都与图2a的屏蔽电缆102a类似。然而,电缆102a包括仅具有单个绝缘导体106的单个导体组104,而电缆302包括沿着电缆302的长度延伸的具有两个绝缘导体306的单个导体组304。可以将电缆302制造为具有多个在电缆302的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆302的长度延伸的导体组304。绝缘导体306被有效地布置成双绞式电缆布置方式,从而使绝缘导体306互相扭绞并沿着电缆302的长度延伸。
图2f示出的另一条屏蔽电缆402也在多个方面类似于图2a的屏蔽电缆102a。然而,电缆102a包括仅具有单个绝缘导体106的单个导体组104,而电缆402包括沿着电缆402的长度延伸的具有四个绝缘导体406的单个导体组404。可以将电缆402制造为具有多个在电缆302的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆302的长度延伸的导体组404。
绝缘导体306被有效地布置成四芯电缆布置方式,这样当绝缘导体106f沿着电缆302的长度延伸时绝缘导体306可以互相扭绞,也可以不互相扭绞。
重新参见图2a-2f,屏蔽电缆的其他实施例可以包括大致布置在单个平面内的多个间隔开的导体组104、204、304或404或者它们的组合。任选地,屏蔽电缆可以包括多个接地导体112,这些多个接地导体112与导体组的绝缘导体间隔开并且大致在与导体组的绝缘导体相同的方向上延伸。在某些构型中,导体组和接地导体可以大致布置在单个平面内。图2g示出此类屏蔽电缆的示例性实施例。
参见图2g,屏蔽电缆502包括大致布置在平面内的多个间隔开的导体组504a、504b。屏蔽电缆504还包括设置在导体组504a、504b之间并且位于屏蔽电缆504的两侧或边缘处的任选的接地导体112。
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜508设置在电缆504的相对侧上,并被布置为使得在横截面中,电缆504包括覆盖区域524和压紧区域528。在电缆的覆盖区域524中,在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜508的覆盖部分517基本上围绕每一个导体组504a、506b。例如,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来通过包围每一个导体组的周边的至少70%而基本上围绕每一个导体组。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜508的压紧部分519在每一个导体组504a、504b的两侧上形成压紧区域518。
屏蔽膜508设置在接地导体112周围。任选的粘合剂层510设置在屏蔽膜208之间并使屏蔽膜508的压紧部分519在每一个导体组504a、504b两侧上的压紧区域528中彼此粘合。屏蔽电缆502包括同轴电缆布置方式(导体组504a)和双轴电缆布置方式(导体组504b)的组合,并且因此可以被称为混合电缆布置方式。
图3示出被端接至印刷电路板14的两条屏蔽电缆2。因为绝缘导体6和接地导体12可以被大致布置在单个平面内,所以屏蔽电缆2十分适合于整体剥离(即,屏蔽膜8和绝缘导体6的同时剥离)和批量端接(即,同时端接绝缘导体6与接地导体12的已剥离端),其允许更为自动化的电缆装配过程。在图3中,绝缘导体6和接地导体12的已剥离端被端接至印刷电路板14上的接触元件16。绝缘导体和接地导体的已剥离端可以被端接到任何合适的端接点的任何合适的单个接触元件,例如,电连接器的电触点。
图4a-4d示出了将屏蔽电缆302端接到印刷电路板或其他端接元件314的示例性端接过程。这种端接过程可以是批量端接过程,并且包括剥离(在图4a-4b中示出)、对齐(在图4c中示出)和端接(在图4d中示出)这些步骤。当形成可以通常采用本文所示和/或所述的任何电缆形式的屏蔽电缆302时,屏蔽电缆302的导体组304、绝缘导体306和接地导体312的布置方式可以与印刷电路板314上的接触元件316的布置方式匹配,这样在对齐或端接过程中将会消除屏蔽电缆302端部的任何显著操纵。
在图4a所示的步骤中,移除屏蔽膜308的端部308a。可以使用任何合适的方法,例如机械剥离或激光剥离。该步骤使绝缘导体306和接地导体312的端部暴露。在一个方面,整体剥离屏蔽膜308的端部308a是可能的,因为它们形成了与绝缘导体306的绝缘体分离的整体连接层。从绝缘导体306移除屏蔽膜308可以防止这些位置出现电短路,并且也能够独立地移动绝缘导体306和接地导体312的暴露端部。在图4b所示的步骤中,移除绝缘导体306的绝缘件的端部306a。可以使用任何合适的方法,例如机械剥离或激光剥离。该步骤使绝缘导体306的导体的端部暴露。在图4c所示的步骤中,将屏蔽电缆302与印刷电路板314对齐,使得屏蔽电缆302的绝缘导体306的导体的端部和接地导体312的端部与印刷电路板314上的接触元件316对齐。在图3d所示的步骤中,屏蔽电缆302的绝缘导体306的导体的端部和接地导体312的端部被端接到印刷电路板314上的接触元件316。举例来说,可使用的合适的端接方法的实例包括软焊、焊接、卷曲、机械夹持和粘合性粘合。
图5示出根据本发明的方面的屏蔽电缆的另一个示例性实施例。屏蔽电缆602在一些方面类似于在图1中示出的屏蔽电缆2。此外,屏蔽电缆602包括设置在导体组4之间的一个或多个纵向狭缝或缝隙18。缝隙18至少沿着屏蔽电缆602的长度的一部分将各个导体组分开,由此至少增加电缆602的横向柔韧性。这可以(例如)更易于将屏蔽电缆602设置到曲线型外侧护套内。在其他实施例中,缝隙18可经设置以便分离各个或多个导体组4和接地导体12。为了保持导体组4和接地导体12的间距,缝隙18沿着屏蔽电缆602的长度可以是不连续的。为了保持在屏蔽电缆602的至少一个端部A处导体组4和接地导体12的间距并从而保持批量端接的能力,缝隙18可以不延伸到电缆的一个或两个端部A中。可以使用任何合适的方法在屏蔽电缆602中形成缝隙18,例如使用激光切割或冲压。作为纵向隙缝的替代或者结合纵向隙缝,可以在本文所公开的电缆602中形成其他合适形状的开口,例如孔,以至少增加电缆602的横向柔韧性。
图6示出根据本发明的方面的屏蔽电缆的另一个示例性实施例。屏蔽电缆702与图5中示出的屏蔽电缆602类似。实际上,在屏蔽电缆702中,导体组4中的一个由两个接地导体12替代。屏蔽电缆702包括纵向缝隙18和18’。缝隙18沿着屏蔽电缆702的长度的一部分分隔各个导体组4,并且不延伸到屏蔽电缆702的端部A中。缝隙18′沿着屏蔽电缆702的长度分隔各个导体组4,并延伸至屏蔽电缆702的端部A中,这有效地将屏蔽电缆702分成两条单条屏蔽电缆702′、702”。屏蔽膜8和接地导体12在单条屏蔽电缆702′和702”中的每一条中提供不受干扰的接地平面。这个示例性实施例示出根据本发明的方面的屏蔽电缆的并行处理能力的优点,由此可以同时形成多条屏蔽电缆。
本发明所公开的屏蔽电缆中所用的屏蔽膜可以具有多种构型并可以用多种方法制备。图7a-7d示出根据本发明的方面的屏蔽电缆的四个示例性实施例。图7a-7d示出屏蔽电缆的屏蔽膜的构造的各种实例。在一方面,屏蔽膜中的至少一个可以包括导电层和非导电聚合物层。导电层可以含有任何合适的导电材料,包括(但不限于)铜、银、铝、金及其合金。非导电聚合物层可以包括任何合适的聚合物材料,包括(但不限于)聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚亚苯基硫化物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、硅橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅、天然橡胶、环氧树脂和合成橡胶粘合剂。非导电聚合物层可以含有一种或多种添加剂和/或填料,从而得到适于预期应用的属性。在另一方面,屏蔽膜中的至少一个可以包括位于导电层和非导电聚合物层之间的层合粘合剂层。对于具有设置在非导电层上的导电层的屏蔽膜,或具有一个导电的主外表面和基本上不导电的相对的主外表面的屏蔽膜而言,可以根据需要以若干不同的取向将屏蔽膜结合到屏蔽电缆中。在一些情况下,例如,导电表面可以面对绝缘线和地线的导体组,并且在一些情况下,非导电表面可以面对那些元件。如果电缆的相对侧上使用两个屏蔽膜,膜可以被取向为使得它们的导电表面彼此面对,并且各自面对导体组和地线,或者它们可以被取向为使得它们的非导电表面彼此面对并各自面对导体组和地线,或者它们可以被取向为使得一个屏蔽膜的导电表面面对导体组和地线,而另一个屏蔽膜的非导电表面面对电缆另一侧的导体组和地线。
在一些情况下,屏蔽膜中的至少一者可以包括独立导电膜,如适形的或柔性的金属箔。可以基于适于预期应用的多个设计参数(例如柔性、电性能)和屏蔽电缆的构造(例如,是否存在接地导体和接地导体的位置)来选择屏蔽膜的构造。在一些情况下,屏蔽膜具有一体地形成的构造。在一些情况下,屏蔽膜可以具有0.01mm至0.05mm范围内的厚度。屏蔽膜有利地在导体组之间提供绝缘、屏蔽和精确间距,并允许进行自动化更高和成本更低的电缆制造过程。另外,屏蔽膜防止被称为“信号吸出”的现象或共振,由此在特定频度范围内出现高信号衰减。这种现象通常出现在导电屏蔽件包裹在导体组周围的常规屏蔽电缆中。
图7a为跨越屏蔽电缆802的宽度的剖视图,其示出单个导体组804。导体组804包括沿着电缆802的长度延伸的两个绝缘导体806。电缆802可以包括在电缆802的整个宽度上彼此间隔开的多个导体组804。两个屏蔽膜808设置在电缆802的相对侧上。在横截面中,在电缆802的覆盖区域814中,屏蔽膜808的覆盖部分807组合起来基本上围绕导体组804。例如,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来通过包围每一个导体组的周边的至少70%而基本上围绕每一个导体组。屏蔽膜808的压紧部分809在导体组804的每一侧上形成电缆802的压紧区域818。
屏蔽膜808可以包括在电缆802的压紧区域818中将屏蔽膜808的压紧部分809彼此粘合的任选粘合剂层810a、810b。粘合剂层810a设置在非导电聚合物层808b中的一者上,并且粘合剂层810b设置在非导电聚合物层808b中的另一者上。粘合剂层810a、810b可存在或可不存在于电缆802的覆盖区域814中。如果存在,则粘合剂层810a、810b可在屏蔽膜808的覆盖部分807的整个宽度上完全或部分地延伸,从而将屏蔽膜808的覆盖部分807粘合至绝缘导体806。
在该实例中,绝缘导体806和屏蔽膜808大致布置在单个平面内,并实际上布置成可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式中的双轴构型。屏蔽膜808包括导电层808a和非导电聚合物层808b。非导电聚合物层808b面对绝缘导体806。可以使用任何合适的方法将导电层808a沉积到非导电聚合物层808b上。
图7b为跨越屏蔽电缆902的宽度的剖视图,其示出单个导体组904。导体组904包括沿着电缆902的长度延伸的两个绝缘导体906。电缆902可包括沿着电缆902的宽度彼此间隔开并沿着电缆902的长度延伸的多个导体组904。两个屏蔽膜908设置在电缆902的相对侧上。在横截面中,在电缆902的覆盖区域914中,屏蔽膜908的覆盖部分907组合起来基本上围绕导体组904。屏蔽膜908的压紧部分909在导体组904的每一侧上形成电缆902的压紧区域918。
一个或多个任选的粘合剂层910a、910b在导体组904的两侧上的压紧区域918中将屏蔽膜908的压紧部分909彼此粘合。粘合剂层910a、910b可以在屏蔽膜908的覆盖部分907的整个宽度上完全或部分地延伸。绝缘导体906大致布置在单个平面内并有效地形成双轴电缆构型,其可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式。屏蔽膜908包括导电层908a和非导电聚合物层908b。导电层908a面对绝缘导体906。可以使用任何合适的方法将导电层908a沉积到非导电聚合物层908b上。
图7c为跨越屏蔽电缆1002的宽度的剖视图,其示出单个导体组1004。导体组1004包括沿着电缆1002的长度延伸的两个绝缘导体1006。电缆1002可包括沿着电缆1002的宽度彼此间隔开并沿着电缆1002的长度延伸的多个导体组1004。两个屏蔽膜1008设置在电缆1002的相对侧并包括覆盖部分1007。在横截面中,在电缆1002的覆盖区域1014中,覆盖部分1007组合起来基本上围绕导体组1004。屏蔽膜1008的压紧部分1009在导体组1004的每一侧上形成电缆1002的压紧区域1018。
屏蔽膜1008包括一个或多个任选的粘合剂层1010a、1010b,它们在导体组1004的两侧上的压紧区域1018中将屏蔽膜1008的压紧部分1009彼此粘合。粘合剂层1010a、1010b可以在屏蔽膜1008的覆盖部分1007的整个宽度上完全或部分地延伸。绝缘导体1006大致布置在单个平面内并有效地布置成可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式的双轴电缆构型。屏蔽膜1008包括独立式导电膜。
图7d为屏蔽电缆1102的剖视图,其示出单个导体组1104。导体组1104包括沿着电缆1102的长度延伸的两个绝缘导体1106。电缆1102可包括沿着电缆1102的宽度彼此间隔开并沿着电缆1102的长度延伸的多个导体组1104。两个屏蔽膜1108设置在电缆1102的相对侧上并包括覆盖部分1107。在横截面中,在电缆1102的覆盖区域1114中,覆盖部分1107组合起来基本上围绕导体组1104。屏蔽膜1108的压紧部分1109在导体组1104的每一侧上形成电缆1102的压紧区域1118。
屏蔽膜1108包括一个或多个任选的粘合剂层1110,它们在导体组1104的两侧上的压紧区域1118中将屏蔽膜1108的压紧部分1109彼此粘合。粘合剂层1010a、1010b可以在屏蔽膜1108的覆盖部分1107的整个宽度上完全或部分地延伸。
绝缘导体1106被大致布置在单个平面内并有效地布置成双轴电缆构型。双轴电缆构型可用于单端电路布置方式或差分电路布置方式中。屏蔽膜1108包括导电层1108a、非导电聚合物层1108b以及位于导电层1108a和非导电聚合物层1108b之间的层合粘合剂层1108c,由此将导电层1108a层合至非导电聚合物层1108b。导电层1108a面对绝缘导体1106。
如本文其他地方所述,电缆构造中可以使用粘合剂材料在电缆的覆盖区域处将一个或两个屏蔽膜粘合到导体组中的一个、一些或所有,和/或可以用粘合剂材料在电缆的压紧区域处将两个屏蔽膜粘合在一起。粘合剂材料层可以设置在至少一个屏蔽膜上,在电缆的相对侧上使用两个屏蔽膜的情况中,粘合剂材料层可以设置在两个屏蔽膜上。在后一种情况下,一个屏蔽膜上使用的粘合剂优选地与另一个屏蔽膜上使用的粘合剂相同,但如果需要也可以不同。给定的粘合剂层可以包含电绝缘粘合剂,并可以提供两个屏蔽膜之间的绝缘粘合。此外,给定的粘合剂层可以提供屏蔽膜中的至少一个与导体组中的一个、一些或所有的绝缘导体之间,以及屏蔽膜中的至少一个与接地导体中的一个、一些或所有(如果有的话)之间的绝缘粘合。或者,给定的粘合剂层可以包含导电粘合剂,并可以提供两个屏蔽膜之间的导电粘合。此外,给定的粘合剂层可以提供屏蔽膜中的至少一个与接地导体中的一个、一些或所有(如果有的话)之间的导电粘合。合适的导电粘合剂包括导电颗粒,从而提供电流的流动。导电颗粒可以是当前所使用的任何类型的颗粒,例如球体、薄片、棒、立方体、无定形或其他颗粒形状。它们可以是固体或基本为固体的颗粒,例如炭黑、碳纤维、镍球体、带镍涂层的铜球体、带金属涂层的氧化物、带金属涂层的聚合物纤维或其他类似的导电颗粒。这些导电颗粒可以由被镀覆或涂覆有例如银、铝、镍或铟锡氧化物之类的导电材料的电绝缘材料制成。这些带金属涂层的绝缘材料可以是基本中空的颗粒,例如中空玻璃球体,或者可以包括固体材料,例如玻璃微珠或金属氧化物。导电颗粒可以是约数十微米至纳米级的材料,例如碳纳米管。合适的导电粘合剂还可以包括导电性聚合物基质。
当用于给定电缆构造时,粘合剂层优选地相对于电缆的其他元件在形状上基本上适形,并适形于电缆的弯曲运动。在一些情况下,给定的粘合剂层可以是基本上连续的,如沿着给定屏蔽膜的给定主表面的基本上整个长度和宽度延伸。在一些情况下,粘合剂层可以包括基本上不连续的粘合剂层。例如,粘合剂层可以只存在于沿着给定屏蔽膜的长度或宽度的某些部分中。不连续的粘合剂层可以例如包括多个纵向粘合剂条,它们设置在如每一个导体组两侧上的屏蔽膜的压紧部分之间和接地导体(如果有的话)旁边的屏蔽膜之间。给定粘合剂材料可以是或包括压敏粘合剂、热熔性粘合剂、热固性粘合剂和固化性粘合剂中的至少一种。粘合剂层可以被构造用于提供比一个或多个绝缘导体与屏蔽膜之间的粘合显著更强的屏蔽膜之间的粘合。这可以例如通过适当地选择粘合剂制剂来实现。这种粘合剂构型的优点是易于将屏蔽膜从绝缘导体的绝缘部分剥离。在其他情况下,粘合剂层可以被构造用于提供强度基本上相等的屏蔽膜之间的粘合和一个或多个绝缘导体与屏蔽膜之间的粘合。这种粘合剂构型的优点是在屏蔽膜之间锚接绝缘导体。当具有该构造的屏蔽电缆弯曲时,允许进行极小的相对运动,从而减小了屏蔽膜翘曲的可能性。可以基于预期应用来选择合适的粘合强度。在一些情况下,可以使用厚度为小于约0.13mm的适形的粘合剂层。在示例性的实施例中,粘合剂层具有小于约0.05mm的厚度。
给定的粘合剂层可以适形,以实现所需的屏蔽电缆的机械性能和电性能特性。例如,粘合剂层可以适形,以便使导体组之间的区域中的屏蔽膜之间更薄,这可以至少增加屏蔽电缆的横向柔韧性。这样可以更易于将屏蔽电缆设置到曲线型外侧护套中。在一些情况下,粘合剂层可以适形,以便使紧邻导体组的区域中更厚并基本上适形于导体组。这可以提高机械强度并能够在这些区域中形成大致曲线形状的屏蔽膜,从而可以例如在折曲电缆时提高屏蔽电缆的耐久性。另外,这有助于沿着屏蔽电缆的长度保持绝缘导体相对于屏蔽膜的位置和间距,从而可以使屏蔽电缆获得更均匀的阻抗和更佳的信号完整性。
给定的粘合剂层可以适形,以便有效地将其从导体组之间的区域中(如电缆压紧区域中)的屏蔽膜之间部分地或完全移除。因此,在这些区域中屏蔽膜可以彼此电接触,这可以提高电缆的电性能。在一些情况下,粘合剂层可以适形,以便有效地将其从屏蔽膜中的至少一个与接地导体之间部分地或完全移除。因此,在这些区域中,接地导体可以电接触屏蔽膜中的至少一个,这可以提高电缆的电性能。即使在薄粘合剂层保留在屏蔽膜中的至少一个与给定接地导体之间的情况下,接地导体上的突起物可以穿透薄粘合剂层,从而按照预期建立电接触。
图8a-8c为屏蔽电缆的三个示例性实施例的剖视图,示出了屏蔽电缆中的接地导体的布置方式的实例。屏蔽电缆的一个方面是屏蔽件的正确接地,此类接地可以用多种方法实现。在一些情况下,给定接地导体可以与屏蔽膜中的至少一个电接触,使得将给定接地导体接地也可以使屏蔽膜接地。类接地导体也可以被称为“排扰线”。屏蔽膜与接地导体之间的电接触的特征可在于相对较低的直流电阻,如,小于10Ω、或小于2Ω或基本上为0Ω的直流电阻。在一些情况下,给定接地导体不与屏蔽膜电接触,但可以是电缆构造中的单独元件,它独立地端接到任何合适的端接元件的任何合适的单独的接触元件上,例如印刷电路板、背板或其他装置的导电路径或其他接触元件。此类接地导体也可以称为“地线”。图8a示出了示例性的屏蔽电缆,其中接地导体设置在屏蔽膜的外部。图8b-8c示出了这样的实施例,其中接地导体设置在屏蔽膜之间,并可以包含在导体组中。可以将一个或多个接地导体设置在屏蔽膜的外部、屏蔽膜之间或这二者的组合的任何合适的位置中。
参见图8a,屏蔽电缆1202包括沿着电缆1202的长度延伸的单个导体组1204。导体组1204包括两个绝缘导体1206,即一对绝缘导体。电缆1202可以包括在电缆的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆1202的长度延伸的多个导体组1204。设置在电缆1202的相对侧上的两个屏蔽膜1208包括覆盖部分1207。在横截面中,覆盖部分1207组合起来基本上围绕导体组1204。任选的粘合剂层1210设置在屏蔽膜1208的压紧部分1209之间,并使屏蔽膜1208在导体组1204的两侧上彼此粘合。绝缘导体1206大致布置在单个平面内并有效地布置成可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式的双轴电缆构型。屏蔽电缆1202还包括多个被定位在屏蔽膜1208外部的接地导体1212。接地导体1212被设置在导体组1204之上、之下和两侧上。可选地,屏蔽电缆1202包括围绕屏蔽膜1208和接地导体1212的保护膜1220。保护膜1220包括保护层1220a和将保护层1220a粘合至屏蔽膜1208和接地导体1212的粘合剂层1220b。作为另外一种选择,可以使用外部导电屏蔽件(例如,导电编织物)和外部绝缘护套(未示出)围绕屏蔽膜1208和接地导体1212。
参见图8b,屏蔽电缆1302包括沿着电缆1302的长度延伸的单个导体组1304。导体组1304包括两个绝缘导体1306。电缆1302可以包括在电缆1302的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆1302的长度延伸的多个导体组1304。两个屏蔽膜1308设置在电缆1302的相对侧上并包括覆盖部分1307。在横截面中,覆盖部分组合起来基本上围绕导体组1304。任选的粘合剂层1310设置在屏蔽膜1308的压紧部分1309之间,并使屏蔽膜1308在导体组1304的两侧上彼此粘合。绝缘导体1306大致布置在单个平面内并且有效地布置成双轴或差分对电缆布置。屏蔽电缆1302还包括位于屏蔽膜1308之间的多个接地导体1312。接体导体1312中的两个被包括在导体组1304中,并且接地导体1312中的两个与导体组1304间隔开。
参见图8c,屏蔽电缆1402包括沿着电缆1402的长度延伸的单个导体组1404。导体组1404包括两个绝缘导体1406。电缆1402可以包括在电缆1402的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆1402的长度延伸的多个导体组1304。两个屏蔽膜1408设置在电缆1402的相对侧上并包括覆盖部分1407。在横截面中,覆盖部分1407组合起来基本上围绕导体组1404。任选的粘合剂层1410设置在屏蔽膜1408的压紧部分1409之间,并使屏蔽膜1408在导体组1404的两侧上彼此粘合。绝缘导体1406大致布置在单个平面内并且有效地布置成双轴或差分对电缆布置。屏蔽电缆1402还包括在屏蔽膜1408之间设置的多个接地导体1412。所有的接地导体1412被包括在导体组1404中。接地导体1412中的两个和绝缘导体1406大致布置在单个平面内。
图9a-9b示出了包括端接至印刷电路板1514的电缆1502的电组件1500。电组件1500包括屏蔽电缆1502和导电电缆夹1522。屏蔽电缆1502包括大致布置在单个平面内的多个间隔开的导体组1504。每一个导体组1504包括沿着电缆1502的长度延伸的两个绝缘导体1506。两个屏蔽膜1508设置在电缆1502的相对侧上且在横截面中基本上围绕导体组1504。一个或多个任选的粘合剂层1510设置在屏蔽膜1508之间并使屏蔽膜1508在每一个导体组1504的两侧上彼此粘合。
电缆夹1522夹住或者说是被附接到屏蔽电缆1502的端部,使得屏蔽膜1508中的至少一个电接触电缆夹1522。电缆夹1522被构造用于端接至例如印刷电路板1514上的接触元件1516的接地参考,以建立屏蔽电缆1502和接地参考之间的接地连接。举例来说,可以使用任何合适的方法包括软焊、焊接、压接、机械夹持和粘结性粘合,将电缆夹端接至接地参考。当被端接时,电缆夹1522可以有利于将屏蔽电缆1502的绝缘导体1506的导体的端部端接至端接点的接触元件,例如印刷电路板1514上的接触元件1516。屏蔽电缆1502可以包括如本文所述的一个或多个接地导体,所述接地导体能够除了屏蔽膜1508中的至少一个之外还电接触电缆夹1522或者能够接触电缆夹1522而不是接触屏蔽膜1508中的至少一个。
图10a-10g示出了制备可基本上与图1中所示出的屏蔽电缆相同的屏蔽电缆的示例性方法。
在图10a所示的步骤中,可以用任何合适的方法(例如挤出)形成,或者说是提供绝缘导体6。可以形成具有任何合适长度的绝缘导体6。然后,可以提供如此的绝缘导体6或者将其切割成期望的长度。可以使用类似的方式形成和提供接地导体12(参见图10c)。
在图10b所示的步骤中,形成了一个或多个屏蔽膜8。可以使用任何合适的方法例如连续宽幅材处理法来形成单层或多层幅材。每一个屏蔽膜8可以任何合适的长度形成。然后,可以提供如此的屏蔽膜8或者将其切割成期望的长度和/或宽度。可以将屏蔽膜8预形成为具有横向部分折叠,以增加纵向上的柔韧性。屏蔽膜8中的一个或两个可以包括适形的粘合剂层10,可以用任何合适的方法,例如层合或溅射法在屏蔽膜8上形成适形的粘合剂层10。
在图10c所示的步骤中,提供了多个绝缘导体6、接地导体12和屏蔽膜8。提供了成形工具24。成形工具24包括一对成形辊26a、26b,成形辊的形状与屏蔽电缆2的所需横截面形状相对应,成形工具还包括辊缝28。根据所需屏蔽电缆2(例如本文所示和/或所述的任何电缆)的构型布置绝缘导体6、接地导体12和屏蔽膜8,并将它们设置在成形辊26a、26b附近,然后将它们同时送入成形辊26a、26b的辊缝28中,并设置在成形辊26a、26b之间。成形工具24围绕导体组4和接地导体12形成屏蔽膜8,并且在每一个导体组4和接地导体12的两侧上将屏蔽膜8彼此粘合。可以施加热以便于进行粘合。尽管在此实施例中,在单次操作中形成围绕导体组4和接地导体12的屏蔽膜8以使屏蔽膜8在每一个导体组4和接地导体12的两侧上彼此粘合,在其他实施例中,可以以单独的一些操作来进行这些步骤。
图10d示出了通过成形工具24形成的屏蔽电缆2。在图10e所示的任选步骤中,在导体组4之间形成纵向缝隙18。可以使用任何合适的方法例如激光切割或冲压,在屏蔽电缆2中形成缝隙18。
在图10f所示的另一任选步骤中,屏蔽电缆2的屏蔽膜8可沿着压紧区域在纵长方向上多次折叠成一束,并且可使用任何合适的方法在折叠束周围提供外部导电屏蔽件30。也可以使用任何合适的方法(例如使用挤出)在外部导电性屏蔽件30周围提供外侧护套32。在一些实施例中,可以省略外部导电性屏蔽件30,并且可以在折叠的屏蔽电缆周围提供外侧护套32。
图11a-11c详细示出了制备屏蔽电缆的示例性方法。图11a-11c示出了在形成和粘合屏蔽膜的过程中可如何将一个或多个粘合剂层适形地成形。
在图11a所示出的步骤中,提供了绝缘导体1606、与绝缘导体1606间隔开的接地导体1612和两个屏蔽膜1608。屏蔽膜1608各自包括适形的粘合剂层1610。在图11b-11c所示出的步骤中,围绕绝缘导体1606和接地导体1612形成屏蔽膜1608,并且屏蔽膜1608彼此粘合。最初,如图11b所示,粘合剂层1610仍然具有其原始厚度。当进行形成并粘合屏蔽膜1608的过程时,适形的粘合剂层1610适形,以实现屏蔽电缆1602(图11c)期望的机械性能和电性能特性。
如图11c所示,粘合剂层1610适形,以在绝缘导体1606和接地导体1612两侧上的屏蔽膜1608之间较薄;从这些区域移走粘合剂层1610的一部分。另外,适形的粘合剂层1610适形,以在与绝缘导体1606和接地导体1612紧邻的区域较厚,并且基本适形于绝缘导体1606和接地导体1612;粘合剂层1610的一部分被移入这些区域中。另外,适形的粘合剂层1610适形,以便有效地将其从屏蔽膜1608和接地导体1612之间移除;从这些区域移走适形的粘合剂层1610,使得接地导体1612电接触屏蔽膜1608。
在一些方法中,可使用较厚的金属或金属材料作为屏蔽膜来形成半刚性电缆。例如,可在此方法中使用铝或其他金属而无需聚合物背衬膜。使铝(或其他材料)通过成形模以在铝中产生形成覆盖部分和压紧部分的皱褶。将绝缘导体置于形成覆盖部分的皱褶中。如果使用排扰线,则可形成较小的皱褶以用于排扰线。使绝缘导体和任选的排扰线夹在相对的皱褶铝层之间。例如,铝层可用粘合剂结合在一起或焊接。上部和下部的皱褶铝屏蔽膜之间的连接可穿过不绝缘的排扰线。或者,可压印、进一步压紧和/或冲压穿透铝的压紧部分以在皱褶的屏蔽层之间提供正接触。
在示例性的实施例中,屏蔽电缆的覆盖区域包括同心区域和设置在给定导体组一侧或两侧上的过渡区域。同心区域中的给定屏蔽膜的部分被称为屏蔽膜的同心部分,过渡区域中的屏蔽膜的部分被称为屏蔽膜的过渡部分。过渡区域可以被构造用于提供屏蔽电缆的高可制造性并消除张力和应力。使过渡区域沿着屏蔽电缆的长度保持基本上一致的构型(包括,如,尺寸、形状、容量和曲率半径等方面)有助于使屏蔽电缆具有基本上一致的电性能,例如,高频隔离、阻抗、偏差、插入损耗、反射、模式变换、眼图张开度和抖动。
另外,在某些实施例中,例如在其中导体组包括两个沿着电缆长度延伸、大致布置在单个平面内并且有效地布置成可以差分对电路布置方式连接的双轴电缆的绝缘导体的实施例中,通过使过渡部分沿着屏蔽电缆的长度保持基本一致的构型,可以有利地为导体组中的两个导体提供偏离理想同心情况的基本上相同的电磁场偏差。因此,小心控制该过渡部分沿着屏蔽电缆长度的构型有助于使电缆获得有利的电性能和特性。图12a-14b示出了屏蔽电缆的多个示例性实施例,其包括设置在导体组一侧或两侧上的屏蔽膜过渡区域。
图12a和12b的剖视图中所示的屏蔽电缆1702包括沿着电缆1702的长度延伸的单个导体组1704。可以将屏蔽电缆1702制造为具有沿着电缆1702的宽度彼此间隔开并沿着电缆1702的长度延伸的多个导体组1704。虽然图12a中仅示出了一个绝缘导体1706,但如果需要,多个绝缘导体可以包括在导体组1704中。
最靠近电缆压紧区域的导体组的绝缘导体被视为导体组的末端导体。如图所示,导体组1704具有单个绝缘导体1706,它也是末端导体,因为它的位置最靠近屏蔽电缆1702的压紧区域1718。
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜1708设置在电缆的相对侧上并包括覆盖部分1707。在横截面中,覆盖部分1707基本上围绕导体组1704。任选的粘合剂层1710设置在屏蔽膜1708的压紧部分1709之间,并使屏蔽膜1708在导体组1704两侧上的电缆1702的压紧区域1718中彼此粘合。任选的粘合剂层1710可以部分地或完全延伸穿过屏蔽膜1708的覆盖部分1707,如,从导体组1704一侧上的屏蔽膜1708的压紧部分1709延伸至导体组1704另一侧上的屏蔽膜1708的压紧部分1709。
绝缘导体1706被有效地布置成可用于单端电路布置方式的同轴电缆。屏蔽膜1708可以包括导电层1708a和非导电聚合物层1708b。在一些实施例中,如图12a和12b所示,导电层1708a面向绝缘导体。或者,一个或两个屏蔽膜1708的导电层的取向可以反转,如本文其他地方所述。
屏蔽膜1708包括与导体组1704的末端导体1706基本上同心的同心部分。屏蔽电缆1702包括过渡区域1736。电缆1702的过渡区域1736中的屏蔽膜1708的部分为屏蔽膜1708的过渡部分1734。在一些实施例中,屏蔽电缆1702包括设置在导体组1704两侧上的过渡区域1736,并且在一些实施例中,过渡区域1736可以仅设置在导体组1704的一侧上。
过渡区域1736由屏蔽膜1708和导体组1704限定。过渡区域1736中的屏蔽膜1708的过渡部分1734提供屏蔽膜1708的同心部分1711与压紧部分1709之间的逐渐过渡。与例如直角过渡或过渡点(与过渡部分相对)的急剧过渡形成对照,逐渐或平滑的过渡(例如大致S形过渡)消除了过渡区域1736中的屏蔽膜1708的张力和应力,并防止了当使用屏蔽电缆1702时(例如当横向或轴向弯曲屏蔽电缆1702时)屏蔽膜1708受损。这种损坏可能包括例如导电层1708a的断裂和/或粘合剂层1708a和非导电聚合物层1708之间失去粘合。另外,逐渐过渡防止了在制备屏蔽电缆1702的过程中屏蔽膜1708受损,这种受损可能包括例如导电层1708a和/或非导电聚合物层1708b的开裂或断开。在屏蔽带状电缆中的导体组中的一个、一些或所有的一侧或两侧上使用本发明所公开的过渡区域代表着脱离了常规的电缆构型,例如,屏蔽件通常连续地设置在单个绝缘导体周围的典型同轴电缆,或者屏蔽件连续设置在一对绝缘导体周围的典型的常规双轴电缆。
根据本发明所公开的屏蔽电缆中的至少一些的一个方面,通过减小过渡区域的电冲击,如,通过减小过渡区域的尺寸和/或仔细控制过渡区域沿着屏蔽电缆长度的构型,可以获得合格的电性能。通过减小过渡区域的尺寸可以减小电容偏差并且可以减小多个导体组之间所需的间距,从而减小导体组间距和/或增大导体组之间的电隔离。仔细控制过渡区域沿着屏蔽电缆长度的构型有助于获得可预期的电性能和一致性,这可供高速传输线路使用,从而可以更可靠地传输电数据。当过渡部分的尺寸接近尺寸下限时,仔细控制过渡区域沿着屏蔽电缆长度的构型是一个因素。
通常考虑到的电特性是传输线路的特性阻抗。沿着传输线路长度的任何阻抗变化可能造成功率反射回到源,而不是被发送到目标。理想的是,沿着传输线路的长度,传输线路将没有阻抗变化,但是,根据预期应用,高达5%-10%的变化可能是可接受的。在双轴电缆(采用不同方式驱动)中通常考虑的另外的电特性是成对的两个传输线路沿着其长度的至少一部分的有偏差或不相等的传输速度。所述偏差使差分信号转化为可以被反射回到源的共模信号,降低已发送信号的强度,产生电磁辐射并且可以急剧增加比特误差率,特别是抖动。理想的是,一对传输线路将没有偏差,但是根据预期应用,高达所关注频率(例如,6GHz)的小于-25至-30dB的差分S-参数SCD21或SCD12的值(代表传输线路的一端与另一端的差分-共模转换)可能是可接受的。或者,可以在时域中测量偏差并且将其与所需规格进行比较。例如,本文所述的屏蔽电缆在高达约10Gbps的数据传输速度下可实现小于约20皮秒/米(ps/m)或小于约10ps/m的偏差值。
再参见图12a-12b,为了在一定程度上帮助获得合格的电性能,屏蔽电缆1702的过渡区域1736可以各自包括横截面过渡区域1764a。过渡区域1764a小于导体1706的横截面区域1706a。如图12b最佳示出的,过渡区域1736的横截面过渡区域1736a由过渡点1734’和1734”限定。
在屏蔽膜偏离与导体组1704的末端绝缘导体1706基本上同心的位置的地方出现过渡点1734’。过渡点1734’为屏蔽膜1708的弯曲点,屏蔽膜1708的曲率在该点处改变正负号。例如,参照图12b,在作为上部过渡点1734’的弯曲点处,上部屏蔽膜1708的弯曲从向下凹过渡为向上凹。在作为下部过渡点1734’的弯曲点处,下部屏蔽膜1708的弯曲从向上凹过渡为向下凹。在屏蔽膜1708的压紧部分1709之间的间距超过压紧部分1709的最小间距d1预定的系数(如约1.2至约1.5)的地方出现另一个过渡点1734″。另外,每一个过渡区域1736a可以包括空隙区域1736b。导体组1704任一侧上的空隙区域1736b可以基本上相同。另外,粘合剂层1710可以在屏蔽膜1708的同心部分1711处具有厚度Tac,并在屏蔽膜1708的过渡部分1734处具有大于厚度Tac的厚度。相似地,粘合剂层1710可以在屏蔽膜1708的压紧部分1709之间具有厚度Tap,并可以在屏蔽膜1708的过渡部分1734处具有大于厚度Tap的厚度。粘合剂层1710可以占横截面过渡区域1736a的至少25%。在过渡区域1736a中存在粘合剂层1710,特别是在厚度大于厚度Tac或厚度Tap处,有助于提高过渡区域1736中的电缆1702的强度。
通过仔细控制屏蔽电缆1702的多个元件的制造工艺和材料特性,可以减少过渡区域1736中的空隙区域1736b和适形的粘合剂层1710的厚度的变化,这又可以减少横截面过渡区域1736a的电容的变化。屏蔽电缆1702可以包括位于导体组1704一侧或两侧上的过渡区域1736,其包括基本上等于或小于导体1706的横截面区域1706a的横截面过渡区域1736a。屏蔽电缆1702可以包括位于导体组1704一侧或两侧上的过渡区域1736,其包括沿着导体1706的长度基本上相同的横截面过渡区域1736a。例如,横截面过渡区域1736a在1米长度内的变化可以为小于50%。屏蔽电缆1702可以包括位于导体组1704两侧上的过渡区域1736,其各自包括横截面过渡区域,其中横截面区域1734a的总和沿着导体1706的长度基本上相同。例如,横截面区域1734a的总和在1米长度内的变化可以为小于50%。屏蔽电缆1702可以包括位于导体组1704两侧上的过渡区域1736,其各自包括横截面过渡区域1736a,其中横截面过渡区域1736a基本上相同。屏蔽电缆1702可以包括位于导体组1704两侧上的过渡区域1736,其中过渡区域1736基本上一致。绝缘导体1706具有绝缘体厚度Ti,并且过渡区域1736可以具有比绝缘体厚度Ti小的横向长度Lt。绝缘导体1706的中央导体具有直径Dc,并且过渡区域1736可以具有比直径Dc小的横向长度Lt。上述各种构型可以提供保持在所需范围内的特性阻抗,例如在给定长度例如1米内的目标阻抗值(例如50欧姆)的5%-10%内。
举例来说,可以影响过渡区域1736沿着屏蔽电缆1702的长度的构型的因素包括制造工艺、导电层1708a和非导电聚合物层1708b的厚度、粘合剂层1710,以及绝缘导体1706与屏蔽膜1708之间的粘合强度。
在一个方面,导体组1704、屏蔽膜1708和过渡区域1736按照阻抗控制关系协同构造。阻抗控制关系是指,导体组1704、屏蔽膜1708和过渡区域1736被协同构造用于控制屏蔽电缆的特性阻抗。
图13a-13b以横截面示出在导体组中具有两个绝缘导体的屏蔽电缆的两个示例性实施例。参照图13a,屏蔽电缆1802包括单个导体组1804,该单个导体组包括沿着电缆1802的长度延伸的两个独立绝缘导体1806。两个屏蔽膜1808设置在电缆1802的相对侧上,并组合起来基本上围绕导体组1804。任选的粘合剂层1810设置在屏蔽膜1808的压紧部分1809之间,并使屏蔽膜1808在电缆1802的压紧区域1818中的导体组1804两侧上彼此粘合。绝缘导体1806可以被大致布置在单个平面内并有效地布置成双轴电缆构型。双轴电缆构型可用于差分对电路布置方式或单端电路布置方式。屏蔽膜1808可以包括导电层1808a和非导电聚合物层1808b,或者可以包括导电层1808a,但没有非导电聚合物层1808b。图13a示出了面向绝缘导体1806的导电层1808a,但在可供选择的实施例中,屏蔽膜中的一个或两个可以具有颠倒的取向。
屏蔽膜1808中的至少一个的覆盖部分1807包括与导体组1804的相应的末端导体1806基本上同心的同心部分1811。在电缆1802的过渡区域1836中,屏蔽膜1808的过渡部分1834在屏蔽膜1808的同心部分1811与压紧部分1809之间。过渡部分1836位于导体组1804的两侧上,并且每一个此类部分包括横截面过渡区域1836a。横截面过渡区域1836a的总和优选地沿着导体1806的长度基本上相同。例如,横截面区域1834a的总和在1米长度内的变化可以为小于50%。
另外,两个横截面过渡区域1834a可以基本上相同和/或基本上一致。过渡区域的这种构型有助于将每一个导体1806(单端端接)的特性阻抗以及差分阻抗均保持在所需范围内,例如在给定长度(例如,1米)内的目标阻抗的5%-10%内。另外,过渡区域1836的这种构型可以使两个导体1806沿着其长度的至少一部分的偏差降至最低。
当电缆为未折叠的平面构型时,屏蔽膜中的每一个的横截面可以用在电缆1802的整个宽度上变化的曲率半径来表征。屏蔽膜1808的最大曲率半径可以出现在(例如)图13a中所示的电缆1802的压紧部分1809处,或多导体电缆组1804的覆盖部分1807的中心点附近。在这些位置处,膜可以是大致平的,并且曲率半径可以是基本上无穷大。屏蔽膜1808的最小曲率半径可以出现在(例如)屏蔽膜1808的过渡部分1834处。在一些实施例中,屏蔽膜在电缆的整个宽度上的曲率半径为至少约50微米,即,曲率半径的大小在电缆的边缘之间沿着电缆宽度的任何点处都不为小于50微米。在一些实施例中,对于包括过渡部分的屏蔽膜而言,屏蔽膜的过渡部分的曲率半径相似地为至少约50微米。
在未折叠的平面构型中,包括同心部分和过渡部分的屏蔽膜1808用图13a中示出的同心部分的曲率半径R1和/或过渡部分的曲率半径r1来表征。在一些实施例中,R1/r1为在2至15范围内。
参见图13b,屏蔽电缆1902在一些方面类似于屏蔽电缆1802。然而,屏蔽电缆1802具有单独的绝缘导体1806,而屏蔽电缆1902具有结合在一起的绝缘导体1906。尽管如此,过渡区域1936基本上类似于过渡区域1836,并将相同的有益效果提供给屏蔽电缆1902。
图14a-14b示出过渡部分的位置和构型的变化。在这些示例性实施例中,屏蔽膜2008、2108具有不对称构型,相对于如图13a所示的更对称的实施例,该图中的过渡部分的位置有所改变。屏蔽电缆2002(图14a)和2102(图14b)具有屏蔽膜2008、2108的压紧部分2009,其位于相对于绝缘导体2006、2106的对称平面偏移的平面内。因此,过渡区域2036、2136具有相对于其他示出的实施例稍微偏移的位置和构型。然而,通过确保过渡区域2036、2136的位置相对于对应的绝缘导体2006、2106(如,相对于导体2006、2106之间的垂直平面)基本上对称,并确保仔细控制过渡区域2036、2136沿着屏蔽电缆2002、2102的长度的构型,屏蔽电缆2002、2102可以被构造为仍然能提供合格的电性能。
图15a-15c、18和19示出屏蔽电缆的另外的示例性实施例。图16a-16g、17a-17b和20a-20f示出屏蔽电缆的压紧部分的若干示例性实施例。图15a-20f示出压紧部分的实例,该压紧部分被构造为电隔离屏蔽电缆的导体组。导体组可以与相邻的导体组电隔离(例如,用于使相邻的导体组之间的串扰最小,图15a-15c和图16a-16g)或者与屏蔽电缆的外部环境隔离(例如,用于使从屏蔽电缆逸出的电磁辐射最小并且使外部源带来的电磁干扰最小,图19和图20a-20f)。在这两种情况下,压紧部分均可以包括用于改变电隔离的各种机械结构。举例来说,这些实例包括屏蔽膜非常靠近、屏蔽膜之间的高介电常数材料、直接或间接电接触屏蔽膜中的至少一个的接地导体、相邻的导体组之间的延伸距离、相邻的导体组之间的物理断裂、屏蔽膜彼此直接纵向、横向或既纵向又横向地间歇接触、以及导电粘合剂。在一个方面,屏蔽膜的压紧部分被限定为没有覆盖导体组的屏蔽膜的一部分。
图15a示出了屏蔽电缆2202的剖视图,其包括两个在电缆2202的整个宽度上间隔开并沿着电缆2202的长度纵向延伸的导体组2204a、2204b。每一个导体组2204a、2204b包括两个绝缘导体2206a、2206b。两个屏蔽膜2208设置在电缆2202的相对侧上。在横截面中,在电缆2202的覆盖区域2214中,屏蔽膜2208的覆盖部分2207基本上围绕导体组2204a、2204b。例如,屏蔽膜2208的覆盖部分2207组合起来通过包围每一个导体组2204a、2204b的周边的至少70%而基本上围绕每一个导体组2204a、2204b。在电缆2202的压紧区域2218中,在导体组2204a、2204b的两侧上,屏蔽膜2208包括压紧部分2209。当屏蔽电缆2202为平面和/或未折叠布置方式时,在电缆2202中,屏蔽膜2208的压紧部分2209和绝缘导体2206被大致布置在单个平面内。位于导体组2204a、2204b之间的压紧部分2209被构造用于将导体组2204a、2204b彼此电隔离。
当布置成大致平面的未折叠布置方式时,如图15a所示,导体组2204中的第一绝缘导体2206a相对于导体组2204中的第二绝缘导体2206b的高频电隔离基本上小于第一导体组2204a相对于第二导体组2204b的高频电隔离。例如,第一绝缘导体相对于第二导体的高频隔离为在3至15GHz的指定频率和1米的长度下的第一远端串扰C 1,第一导体组相对于相邻的导体组的高频隔离为指定频率下的第二远端串扰C2,并且其中C2比C1低至少10dB。
如图15a的剖视图所示,电缆2202可以通过屏蔽膜2208的覆盖部分2207之间的最大间距D、屏蔽膜2208的覆盖部分2207之间的最小间距d2,以及屏蔽膜2208的压紧部分2209之间的最小间距d1来表征。在一些实施例中,d1/D为小于0.25或小于0.1。在一些实施例中,d2/D为大于0.33。
如图所示,屏蔽膜2208的压紧部分2209之间可以包括任选的粘合剂层2210。粘合剂层2210可以是连续或不连续的。在一些实施例中,粘合剂层完全或部分地在电缆2202的覆盖区域2214中延伸,如,在屏蔽膜2208的覆盖部分2207与绝缘导体2206a、2206b之间延伸。粘合剂层2210可以设置在屏蔽膜2208的覆盖部分2207上,并可以完全或部分地从导体组2204a、2204b一侧上的屏蔽膜2208的压紧部分2209延伸至导体组2204a、2204b另一侧上的屏蔽膜2208的压紧部分2209。
屏蔽膜2208可以通过电缆2202的整个宽度上的曲率半径R和/或屏蔽膜的过渡部分2212的曲率半径r1和/或屏蔽膜的同心部分2211的曲率半径r2来表征。
在过渡区域2236中,屏蔽膜2208的过渡部分2212可以被布置用于提供屏蔽膜2208的同心部分2211与屏蔽膜2208的压紧部分2209之间的逐渐过渡。屏蔽膜2208的过渡部分2212从第一过渡点2221(其为屏蔽膜2208的弯曲点并标志着同心部分2211的结束)延伸至第二过渡点2222(在此处,屏蔽膜之间的间距超出压紧部分2209的最小间距d1预定的系数)。
在一些实施例中,电缆2202包括至少一个屏蔽膜,其具有至少约50微米的在电缆的整个宽度上的曲率半径R和/或屏蔽膜2202的过渡部分2212的最小曲率半径r1为至少约50微米。在一些实施例中,同心部分的最小曲率半径与过渡部分的最小曲率半径的比率r2/r1为在2至15的范围内。
图15b为屏蔽电缆2302的剖视图,其包括两个在电缆2302的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆2302的长度纵向延伸的导体组2204。每一个导体组2304包括一个绝缘导体2306和两个设置在电缆2302相对侧上的屏蔽膜2308。在横截面中,屏蔽膜2308的覆盖部分2307组合起来基本上围绕电缆2302的覆盖区域2314中的导体组2304的绝缘导体2306。在电缆2302的压紧区域2318中,在导体组2304的两侧上,屏蔽膜2308包括压紧部分2309。在屏蔽电缆2302中,当电缆2302处于平面和/或未折叠布置方式时,屏蔽膜2308的压紧部分2309和绝缘导体2306可以大致布置在单个平面内。屏蔽膜2308的覆盖部分2307和/或电缆2302的压紧部分2309被构造用于将导体组2304彼此电隔离。
如图15b的剖视图所示,电缆2302可以通过屏蔽膜2308的覆盖部分2307之间的最大间距D和屏蔽膜2308的压紧部分2309之间的最小间距d1来表征。在一些实施例中,d1/D为小于0.25或小于0.1。
屏蔽膜2308的压紧部分2309之间可以包括任选的粘合剂层2310。粘合剂层2310可以是连续或不连续的。在一些实施例中,粘合剂层2310完全或部分地在电缆的覆盖区域2314中延伸,如在屏蔽膜2308的覆盖部分2307与绝缘导体2306之间延伸。粘合剂层2310可以设置在屏蔽膜2308的覆盖部分2307上,并且可以完全或部分地从导体组2304一侧上的屏蔽膜2308的压紧部分2309延伸至导体组2304另一侧上的屏蔽膜2308的压紧部分2309。
屏蔽膜2308可以通过电缆2302的整个宽度上的曲率半径R和/或屏蔽膜2308的过渡部分2312中的最小曲率半径r1和/或屏蔽膜2308的同心部分2311的最小曲率半径r2来表征。在电缆2302的过渡区域2236中,屏蔽膜2302的过渡部分2312可以被构造用于在屏蔽膜2308的同心部分2311和屏蔽膜2308的压紧部分2309之间提供逐渐过渡。屏蔽膜2308的过渡部分2312从第一过渡点2321(其为屏蔽膜2308的弯曲点并标志着同心部分2311的结束)延伸至第二过渡点2322(在此处,屏蔽膜之间的间距等于压紧部分2309的最小间距d1或超出d1预定的系数)。
在一些实施例中,屏蔽膜在电缆的整个宽度上的曲率半径R为至少约50微米,和/或屏蔽膜的过渡部分中的最小曲率半径为至少50微米。
图15c示出了屏蔽电缆2402的剖视图,其包括两个在电缆2402的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆2402的长度纵向延伸的导体组2404a、2404b。每一个导体组2404a、2404b包括两个绝缘导体2206a、2206b。两个屏蔽膜2408a、2408b设置在电缆2402的相对侧上。在横截面中,在电缆2402的覆盖区域2414中,屏蔽膜2408a、2408b的覆盖部分2407组合起来基本上围绕导体组2404a、2404b。在电缆2402的压紧区域2418中,在导体组2404a、2404b的两侧上,上部和下部屏蔽膜2408a、2408b包括压紧部分2409。
当屏蔽电缆2402为平面和/或未折叠布置方式时,在电缆2402中,屏蔽膜2408的压紧部分2409和绝缘导体2406a、2406b大致布置在不同的平面内。屏蔽膜2408b中的一者为基本上扁平的。本文中将电缆2402的压紧区域2418中的基本上扁平的屏蔽膜2408b的部分称为压紧部分2409,尽管在压紧区域2418中很少有或不存在屏蔽膜2408b的平面外偏差。当电缆2402为平面或未折叠构型时,屏蔽膜2408b的同心部分2411、过渡部分2412和压紧部分2407基本上共平面。
导体组2404a、2404b之间的电缆2402的覆盖部分2407和/或压紧部分2409被构造用于将导体组2404a、2404b彼此电隔离。当布置成大致平面的未折叠布置方式时,如图15c所示,第一导体组2404a中的第一绝缘导体2406a相对于第一导体组2404a中的第二绝缘导体2406b的高频电隔离基本上小于第一导体组2404a的任一导体2406a、2406b相对于第二导体组2404b的任一导体2406a、2406b的高频电隔离,如此前所述。
如图15c的剖视图所示,电缆2402可以通过屏蔽膜2408a、2408b的覆盖部分2407之间的最大间距D、屏蔽膜2408a、2408b的覆盖部分2407之间的最小间距d2和屏蔽膜2408a、2408b的压紧部分2409之间的最小间距d1来表征。在一些实施例中,d1/D为小于0.25或小于0.1。在一些实施例中,d2/D为大于0.33。
任选的粘合剂层2410可以设置在屏蔽膜2408a、2408b的压紧部分2409之间。粘合剂层2410可以是连续或不连续的。在一些实施例中,粘合剂层2410完全或部分地在电缆2402的覆盖区域2414中延伸,如,在屏蔽膜2408a、2408b中的一者或多者的覆盖部分2407与绝缘导体2406a、2406b之间延伸。粘合剂层2410可以设置在一个或多个屏蔽膜2408a、2408b的覆盖部分2407上,并可以完全或部分地从导体组2404a、2404b一侧上的屏蔽膜2408a、2408b的压紧部分2409延伸至导体组2404a、2404b另一侧上的屏蔽膜2408a、2408b的压紧部分2409。
弯曲的屏蔽膜2408a的过渡部分2412提供屏蔽膜2408a的同心部分2411与屏蔽膜2408a的压紧部分2409之间的逐渐过渡。屏蔽膜2408a的过渡部分2412从第一过渡点2421a(其为屏蔽膜2408a的弯曲点)延伸至第二过渡点2422a(在此处,屏蔽膜之间的间距等于压紧部分2409的最小间距d1或超出d1预定的系数)。基本上扁平的屏蔽膜2808b的过渡部分从第一过渡点2421b延伸至第二过渡点2422b(在此处,屏蔽膜之间的间距等于压紧部分2409的最小间距d1或超出d1预定的系数)。第一过渡点2421b由与屏蔽膜2408a的第一过渡点2421a相交的垂直于基本上扁平的屏蔽膜2408b的线限定。
弯曲的屏蔽膜2408a可以通过电缆2402的整个宽度上的曲率半径R和/或屏蔽膜2408a的过渡部分2412的最小曲率半径r1和/或屏蔽膜的同心部分2411的最小曲率半径r2来表征。在一些实施例中,电缆2402包括至少一个屏蔽膜2408,其具有至少约50微米的在电缆的整个宽度上的曲率半径和/或至少约50微米的屏蔽膜的过渡部分的最小曲率半径r1。在一些实施例中,屏蔽膜的同心部分的最小曲率半径r2与屏蔽膜的过渡部分的最小曲率半径r1之比r2/r1为在2至15的范围内。
在图16a中,屏蔽电缆2502包括压紧区域2518,在其中屏蔽膜2508间隔开一定的距离。间隔开的屏蔽膜2508(即,不使屏蔽膜2508沿着其接缝连续地直接电接触)增大了压紧区域2518的强度。具有相对较薄和易损坏的屏蔽膜的屏蔽电缆在制造过程中如果被迫使沿着其接缝连续地进行直接电接触就可能破裂或裂开。如果不使用有效的装置来降低发生串扰的可能性,间隔开的屏蔽膜2508会使得相邻的导体组之间发生串扰。降低串扰涉及封锁一个导体组的电场和磁场,使得它们不作用于相邻的导体组。在图16a中示出的实施例中,对抗串扰的有效屏蔽通过提供屏蔽膜2508之间的低直流电阻来实现。低直流电阻可通过使屏蔽膜2508紧密接近地取向来获得。例如,屏蔽膜2508的压紧部分2509在压紧区域2518的至少一个位置中可间隔开小于约0.13mm。屏蔽膜2508之间的所得直流电阻可为小于约15Ω,并且相邻导体组之间的所得串扰可为小于约-25dB。在一些情况下,电缆2502的压紧区域2518具有小于约0.13mm的最小厚度。
屏蔽膜2508可由间距介质间隔开。所述间距介质可以包括适形的粘合剂层2510。例如,间距介质可以具有至少1.5的介电常数。高介电常数使屏蔽膜2508之间的阻抗减小,由此增强电隔离并降低相邻导体组之间的串扰。屏蔽膜2508可在压紧区域2518′的至少一个位置中彼此直接电接触。可在选定位置中迫使屏蔽膜2508在一起,以使得适形的粘合剂层2510的厚度在所述选定位置中减小。在选定位置中迫使屏蔽膜2508在一起可(例如)通过在这些位置中在屏蔽膜2508之间形成间歇性压紧接触的图案化工具来实现。可以沿纵向或横向将这些位置图案化。在一些情况下,所述间距介质可以导电,使得屏蔽膜2508之间能够形成直接电接触。
在图16b中,屏蔽电缆2602包括压紧区域2618,其中压紧区域2618包括设置在屏蔽膜2608之间并沿着电缆2602的长度延伸的接地导体2612。接地导体2612可以与两个屏蔽膜2608间接电接触,例如,屏蔽膜2608之间的低但非零的直流电阻。在一些情况下,接地导体2612可以在压紧区域2618的至少一个位置中与屏蔽膜2608中的至少一者直接或间接电接触。屏蔽电缆2602可以包括适形的粘合剂层2610,该粘合剂层2610设置在屏蔽膜2608之间并被构造用于提供屏蔽膜2608中的至少一者与接地导体2612的受控制的分离。适形的粘合剂层2610可以具有不均匀的厚度,这种厚度使得接地导体2612能在选定的位置中与屏蔽膜2608中的至少一个直接或间接电接触。在一些情况下,接地导体2612可以包括表面粗糙部分或可变形的线,如(例如)绞线,以使接地导体2612与屏蔽膜2608中的至少一个之间形成受控的电接触。
在图16c中,屏蔽电缆2702包括压紧区域2718。接地导体2712设置在屏蔽膜2708之间并与两个屏蔽膜2708直接电接触。
在图16d中,屏蔽电缆2802包括压紧区域2818,在其中屏蔽膜2808通过任何合适的装置(例如导电元件2844)而彼此直接电接触。举例来说,导电元件2844可以包括带导电镀层的通孔或通道、填充有导电物的通孔或通道或者导电粘合剂。
在图16e中,屏蔽电缆2902包括压紧区域2918,该压紧区域具有在压紧区域2918的至少一个位置中的开口2936。换句话讲,压紧区域2918是不连续的。开口2936可以包括孔、穿孔、狭缝和任何其他合适的元件。开口2936提供了至少一定程度的物理间距,这有助于压紧区域2918的电隔离性能并且至少增加屏蔽电缆2902的横向柔韧性。该间距可沿着压紧区域2918的长度不连续,并可在压紧区域2918的整个宽度上不连续。
在图16f中,屏蔽电缆3002包括压紧区域3018,在该压紧区域3018中屏蔽膜3008中的至少一者包括在压紧区域3018的至少一个位置中的断裂3038。换句话讲,屏蔽膜3008中的至少一者是不连续的。断裂3038可以包括孔、穿孔、狭缝和任何其他的合适元件。断裂3038提供了至少一定程度的物理间距,这有助于压紧区域3018的电隔离性能并且至少增加屏蔽电缆3002的横向柔韧性。该间距沿着压紧区域的长度可以是不连续的或连续的,并且在压紧部分3018的整个宽度上可以是不连续的。
在图16g中,屏蔽电缆3102包括在折叠构型中分段平坦的压紧区域3118。在所有其他条件相等的情况下,分段平坦的压紧区域具有比具有相同投影宽度的平坦压紧区域大的实际表面积。如果压紧区域的表面积远大于屏蔽膜3108之间的间距,那么直流电阻减小,这改善了压紧区域3118的电隔离性能。在一个实施例中,小于5Ω至10Ω的直流电阻导致良好的电隔离。在一个实施例中,屏蔽电缆3102的平行部分3118的实际宽度与最小间隔之比为至少5。在一个实施例中,压紧区域3118预先弯曲,从而至少增加了屏蔽电缆3102的横向柔韧性。压紧区域3118可在任何其他合适构型中为分段平坦的。
图17a-17b示出示例性屏蔽电缆的制造过程中与压紧区域相关的细节。屏蔽电缆3202包括两个屏蔽膜3208并包括压紧区域3218(其中图17b),其中屏蔽膜3208可基本上平行。屏蔽膜3208包括非导电聚合物层3208b、设置在非导电聚合物层3208b上的导电层3208a和设置在导电层3208a上的阻挡层3208d。适形的粘合剂层3210位于阻挡层3208d上。压紧区域3218包括设置在屏蔽膜3208之间的纵向接地导体3212。
迫使屏蔽膜一起包围接地导体之后,接地导体3212与屏蔽膜3208的导电层3208a形成间接电接触。通过由阻挡层3208d提供受控的导体层3208a和接地导体3212的分离,使得能够进行这种间接电接触。在一些情况下,阻挡层3208d可以是或包括非导电聚合物层。如图所示,用外部压力(参见图17a)将导电层3208a压在一起,并迫使适形的粘合剂层3210适形地包围接地导体(图17b)。因为阻挡层3208d至少在相同的加工条件下不会适形,所以它可以防止接地导体3212与屏蔽膜3208的导电层3208a之间发生直接电接触,但可实现间接电接触。可以通过选择阻挡层3208d的厚度和介电性能,以获得较低的目标直流电阻,即间接型电接触。在一些实施例中,接地导体与屏蔽膜之间的特性直流电阻可以例如为小于10Ω,或小于5Ω,但大于0Ω,以实现所需的间接电接触。在一些情况下,希望给定接地导体与一个或两个屏蔽膜之间形成直接电接触,因此此类接地导体与此类屏蔽膜之间的直流电阻可以基本上为0Ω。
图18示出折叠的屏蔽电缆3302。屏蔽电缆3302包括设置在间隔开的导体组3304周围的两个屏蔽膜3308。屏蔽膜3308设置在电缆3302的相对侧上,并包括在导体组3304的每一侧上的压紧区域3318。压紧区域3318被构造为以至少30°的角度α横向弯曲。压紧区域3318的这种横向柔韧性能够使屏蔽电缆3302折叠成任何合适的构型,例如,可用于圆形电缆中的构型(参见,如,图10g)。在一个实施例中,具有相对薄的单独层的屏蔽膜3308增加压紧区域3318的横向柔韧性。为了保持这些单独层尤其在弯曲条件下的完整性,优选地它们间的粘合保持不受损。例如,压紧区域3318的最小厚度可以为小于约0.13mm,并且在加工或使用过程中热暴露之后单独层之间的粘合强度为至少17.86g/mm(1磅/英寸)。
在一个方面,对屏蔽电缆的电性能有益的是,压紧区域在导体组的两侧上具有大致相同的尺寸和形状。任何尺寸上的改变或不平衡都会导致沿着平行部分长度的电容和电感不平衡。这又会造成沿着压紧区域长度的阻抗差和相邻导体组之间的阻抗不平衡。至少出于这些原因,可能需要控制屏蔽膜之间的间距。在一些情况下,导体组两侧上的电缆压紧区域中的屏蔽膜的压紧部分彼此间隔约0.05mm以内的距离。
在图19中,屏蔽电缆3402包括:两个导体组3404,每一个导体组包括两个绝缘导体3406;以及在导体组3404周围设置在电缆3402的相对侧上的两个大体屏蔽膜3408。屏蔽膜3408包括压紧部分3418。设置在屏蔽电缆3402的边缘处或其附近的压紧部分3418被构造为将导体组3404与外部环境电隔离。在屏蔽电缆3402中,屏蔽膜3408的压紧部分3418和绝缘导体3406大致布置在单个平面内。
在图20a中,屏蔽电缆3502包括压紧区域3518,在其中屏蔽膜3508的压紧部分3509是间隔开的。压紧区域3518类似于上文所描述且在图16a中示出的压紧区域2518。鉴于压紧区域2518位于导体组之间,压紧区域3518位于屏蔽电缆3502的边缘处或其附近。
在图20b中,屏蔽电缆3602包括压紧区域3618,该压紧区域3618包括设置在屏蔽膜3608之间的纵向接地导体3612。压紧区域3618类似于上文所描述且在图16b中示出的压紧区域2618。鉴于压紧区域2618位于导体组之间,压紧区域3618位于屏蔽电缆3602的边缘处或其附近。
在图20c中,屏蔽电缆3702包括压紧区域3718,该压紧区域3718包括设置在屏蔽膜3708之间的纵向接地导体3712。压紧区域3718类似于上文所描述且在图16c中示出的压紧区域2718。鉴于压紧区域2718位于导体组之间,压紧区域3718位于屏蔽电缆3702的边缘处或其附近。
在图20d中,屏蔽电缆3802包括压紧区域3818,在其中屏蔽膜3808的压紧部分3809通过任何合适的装置(例如导电元件3844)而彼此直接电接触。举例来说,导电元件3844可以包括带导电镀层的通孔或通道、填充有导电物的通孔或通道或者导电粘合剂。压紧区域3818类似于上文所描述且在图16d中示出的压紧区域2818。鉴于压紧区域2818位于导体组之间,压紧区域3818位于屏蔽电缆3802的边缘处或其附近。
在图20e中,屏蔽电缆3902包括在折叠构型中分段平坦的压紧区域3918。压紧区域3918类似于上文所描述且在图16g中示出的压紧区域3118。鉴于压紧区域3118位于导体组之间,压紧区域3918位于屏蔽电缆3902的边缘处或其附近。
在图20f中,屏蔽电缆4002包括压紧区域4018,该压紧区域4018在弯曲构型中分段平坦并位于屏蔽电缆4002的边缘处或其附近。
根据本发明的方面的屏蔽电缆可以包括:至少一个纵向接地导体;电制品,其沿着与接地导体基本上相同的方向延伸;以及设置在屏蔽电缆相对侧上的两个屏蔽膜。在横截面中,屏蔽膜基本上围绕接地导体和电制品。在这种构型中,屏蔽膜和接地导体被构造用于电隔离电制品。接地导体可以延伸超出屏蔽膜的至少一个端部,例如,以将屏蔽膜端接至任何合适端接点的任何合适的单个接触元件,如(例如)所述端接点是印刷电路板上的接触元件或电连接器的电触点。有利地,电缆构造只需要有限数量的接地导体,这些接地导体可以与屏蔽膜一起完成电制品的电磁屏蔽。电制品可以包括沿着电缆的长度延伸的至少一个导体、沿着电缆的长度延伸的至少一个导体组(包括一个或多个绝缘导体)、柔性印制电路或需要电隔离的任何其他合适的电制品。图21a-21b示出这种屏蔽电缆构型的两个示例性实施例。
在图21a中,屏蔽电缆4102包括沿着电缆4102的长度延伸的两个间隔开的接地导体4112、位于接地导体4112之间并在与接地导体4112基本上相同的方向上延伸的电制品4140,以及设置在电缆的相对侧上的两个屏蔽膜4108。在横截面中,屏蔽膜4108组合起来基本上围绕接地导体4112和电制品4140。
电制品4140包括在电缆4102的整个宽度上间隔开的三个导体组4104。每一个导体组4104包括沿着电缆的长度延伸的两个基本上绝缘的导体4106。接地导体4112可以与两个屏蔽膜4108间接电接触,从而导致接地导体4112与屏蔽膜4108之间的较低但非零的阻抗。在一些情况下,接地导体4112可以在屏蔽膜4108的至少一个位置中与屏蔽膜4108中的至少一者直接或间接电接触。在一些情况下,粘合剂层4110设置在屏蔽膜4108之间且在接地导体4112和电制品4140的两侧上将屏蔽膜4108彼此粘合。粘合剂层4110可以被构造用于形成屏蔽膜4108中的至少一个和接地导体4112的受控间距。在一个方面,这意味着,粘合剂层4110具有不均匀的厚度,这使得接地导体4112能在所选的位置处直接或间接电接触屏蔽膜4108中的至少一个。接地导体4112可以包括表面粗糙部分或可变形线,如(例如)绞线,以使接地导体4112和屏蔽膜4108中的至少一个之间形成这种受控的电接触。在屏蔽膜4108的至少一个位置中,屏蔽膜4108可以间隔开最小间距,在该位置中接地导体4112的厚度大于该最小间距。例如,屏蔽膜4108可以具有小于约0.025mm的厚度。
在图21b中,屏蔽电缆4202包括沿着电缆4202的长度延伸的两个间隔开的接地导体4212、位于接地导体4212之间并在与接地导体4212基本上相同的方向上延伸的电制品4240,以及设置在电缆4202的相对侧上的两个屏蔽膜4208。在横截面中,屏蔽膜组合起来基本上围绕接地导体4212和电制品4240。屏蔽电缆4202在一些方面类似于上文所描述且在图21a中示出的屏蔽电缆4102。然而在屏蔽电缆4102中,电制品4140包括三个导体组4104,每一个导体组包括屏蔽电缆4202中的两个基本上平行的纵向绝缘导体4106,电制品4240包括具有三个导体组4242的柔性印刷电路。
图22示出常规电缆的两个相邻导体组之间的远端串扰(FEXT)隔离,其中导体组被完全隔离,即,没有公共的接地(样品1),并示出图15a所示的屏蔽电缆2202的两个相邻导体组之间的FEXT隔离,其中屏蔽膜2208间隔开约0.025mm(样品2),两者的电缆长度均为约3m。用于生成这个数据的测试方法是本领域中熟知的。使用Agilent8720ES 50MHz-20GHz S-Parameter Network Analyzer(参数网络分析仪)来产生所述数据。通过比较远端串扰图线,可以看到,常规电缆和屏蔽电缆2202提供了近似的抗远端串扰性能。具体来讲,通常认可的是,对于大多数应用而言,小于约-35dB的远端串扰是适用的。从图22中,可以容易看到,对于所测试的构造,常规电缆和屏蔽电缆2202均提供了令人满意的电隔离性能。由于将屏蔽膜间隔开的能力导致的令人满意的电隔离性能结合增大的平行部分的强度是本发明优于常规电缆的方面。
在上文所述的示例性实施例中,屏蔽电缆包括两个设置在电缆相对侧上的屏蔽膜,使得在横截面中,屏蔽膜的覆盖部分组合起来基本上围绕给定的导体组,并单独围绕间隔开的导体组中的每一个。然而,在一些实施例中,屏蔽电缆可以只包含一个屏蔽膜,该屏蔽膜只设置在电缆的一侧上。与具有两个屏蔽膜的屏蔽电缆相比,屏蔽电缆中只包括单个屏蔽膜的优点包括材料成本降低,机械柔韧性增大,具有可制造性,以及易于剥离和端接。单个屏蔽膜可以为给定应用提供可接受的电磁干扰(EMI)隔离水平,并可以减小邻近效应,从而降低信号衰减。图13示出了只包括一个屏蔽膜的此类屏蔽电缆的一个实例。
图23中示出的屏蔽电缆4302包括两个间隔开的导体组4304和单个屏蔽膜4308。每一个导体组4304包括沿着电缆4302的长度延伸的单个绝缘导体4306。绝缘导体4306大致布置在单个平面内并有效地布置成可用于单端电路布置方式中的同轴电缆构型。电缆4302包括压紧区域4318。在压紧区域4318中,屏蔽膜4308包括从每一个导体组4304的两侧延伸的压紧部分4309。压紧区域4318协同限定大致平坦的屏蔽膜。屏蔽膜4308包括各自部分地覆盖导体组4304的两个覆盖部分4307。每一个覆盖部分4307包括与对应的导体4306基本上同心的同心部分4311。屏蔽膜4308包括导电层4308a和非导电聚合物层4308b。导电层4308a面向绝缘导体4306。电缆4302可以任选地包括非导电载体膜4346。载体膜4346包括压紧部分4346″,该压紧部分从每一个导体组4304的两侧延伸并与屏蔽膜4308的压紧部分4309相对。载体膜4346包括两个覆盖部分4346″′,其各自部分地覆盖导体组4304,并与屏蔽膜4308的覆盖部分4307相对。每一个覆盖部分4346″′包括与对应的导体4306基本上同心的同心部分4346’。载体膜4346可以包含任何合适的聚合物材料,包括(但不限于)聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚亚苯基硫化物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、硅橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅、天然橡胶、环氧树脂和合成橡胶粘合剂。载体膜4346可以包含一种或多种添加剂和/或填充剂,从而得到适合于预期应用的性质。载体膜4346可用于完成对导体组4304的物理覆盖,并增加屏蔽电缆4302的机械稳定性。
参见图24,屏蔽电缆4402在一些方面类似于上文所描述且在图23中示出的屏蔽电缆4302。然而,屏蔽电缆4302包括各自包括单个绝缘导体4306的导体组4304,而屏蔽电缆4402包括具有两个绝缘导体4406的导体组4404。绝缘导体4406大致布置在单个平面内,并有效地布置成可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式中的双轴电缆构型。
参见图25,屏蔽电缆4502在一些方面类似于上文所描述且在图24中示出的屏蔽电缆4402。然而,屏蔽电缆4402具有单独的绝缘导体4406,而屏蔽电缆4502具有结合在一起的绝缘导体4506。
在一个方面,如在图23-25中可见,屏蔽膜在相邻导体组之间内曲。换句话讲,屏蔽膜包括设置在相邻导体组之间的压紧部分。该压紧部分被构造为将相邻导体组彼此电隔离。压紧部分可消除对位于相邻导体组之间的接地导体的需要,其尤其简化电缆构造并增加电缆柔韧性。压紧部分可位于大于绝缘导体的直径的约三分之一的深度d(图23)处。在一些情况下,压紧部分可位于大于绝缘导体的直径的约二分之一的深度d处。根据相邻导体组之间的间距、传输距离和信号传输方案(差分对单端),屏蔽膜的该内曲构型非常充分地将导体组彼此电隔离。
可以将导体组和屏蔽膜按照阻抗控制关系协同构造。在一个方面,这意味着,在沿着屏蔽电缆的长度的所需的几何形状一致性的情况下实现屏蔽膜对导体组的部分覆盖,以便提供适合于预期应用的可接受的阻抗变化。在一个实施例中,沿着代表性电缆长度(例如,1m),该阻抗变化为小于5Ω,并优选地小于3Ω。在另一方面,如果绝缘导体被有效地布置成双轴和/或差分对电缆布置方式,则这意味着在一对中的绝缘导体之间的所需的几何形状一致性的情况下实现屏蔽膜对导体组的部分覆盖,以便提供适合于预期应用的可接受的阻抗变化。在一些情况下,沿着代表性的电缆长度(例如,1m),阻抗变化为小于2Ω,并优选地小于0.5Ω。
图26a-26d示出用屏蔽膜部分覆盖导体组的各种实例。屏蔽膜的覆盖量在这些实施例之间变化。在图26a所示的实施例中,导体组具有最多覆盖率。在图26d所示的实施例中,导体组具有最少覆盖率。在图26a和26b所示的实施例中,导体组的大于一半的周边被屏蔽膜覆盖。在图26c和26d所示的实施例中,导体组的小于一半的周边被屏蔽膜覆盖。较大的覆盖量提供更佳的电磁干涉(EMI)隔离和减小的信号衰减(由于邻近效应的减小)。
参见图26a,屏蔽电缆4602包括导体组4604和屏蔽膜4608。导体组4604包括沿着电缆4602的长度延伸的两个绝缘导体4606。屏蔽膜4608包括从导体组4604的两侧延伸的压紧部分4609。压紧部分4609协同限定大致平坦的屏蔽膜。屏蔽膜4608还包括部分覆盖导体组4604的覆盖部分4607。覆盖部分4607包括与导体组4604的对应末端导体4306基本上同心的同心部分4611。屏蔽电缆4602还可以具有任选的非导电载体膜4646。载体膜4646包括压紧部分4646″,该压紧部分从导体组4604的两侧延伸并与屏蔽膜4608的压紧部分4609相对地设置。载体膜4646还包括部分地覆盖导体组4604的覆盖部分4646″′,该部分与屏蔽膜4608的覆盖部分4607相对。屏蔽膜4608的覆盖部分4607覆盖导体组4604的顶侧和整个左侧和右侧。载体膜4646的覆盖部分4646″′覆盖导体组4604的底侧,从而完成对导体组4604的实质封闭。在该实施例中,载体膜4646的压紧部分4646″和覆盖部分4646″′是基本上共面的。
参见图26b,屏蔽电缆4702在一些方面类似于上文所描述且在图26a中示出的屏蔽电缆4602。然而,在屏蔽电缆4702中,屏蔽膜4708的覆盖部分4707覆盖导体组4704的顶侧以及大于一半的左侧和右侧。载体膜4746的覆盖部分4746″′覆盖导体组4704的底侧以及左侧和右侧的剩余部分(小于一半),从而完成对导体组4704的实质封闭。载体膜4746的覆盖部分4746″′包括与对应的导体4706基本上同心的同心部分4746′。
参见图26c,屏蔽电缆4802在一些方面类似于上文所描述且在图26a中示出的屏蔽电缆4602。在屏蔽电缆4802中,屏蔽膜4808的覆盖部分4807覆盖导体组4804的底侧以及小于一半的左侧和右侧。载体膜4846的覆盖部分4846″′覆盖导体组4804的顶侧以及左侧和右侧的剩余部分(大于一半),从而完成对导体组4804的封闭。
参见图26d,屏蔽电缆4902类似于上文所描述且在图26a中示出的屏蔽电缆4602。然而,在屏蔽电缆4902中,屏蔽膜4908的覆盖部分4907覆盖导体组4904的底侧。载体膜4946的覆盖部分4946″′覆盖导体组4904的顶侧以及整个左侧和右侧,从而完成对导体组4904的实质封闭。在一些情况下,屏蔽膜4908的压紧部分4909和覆盖部分4907是基本上共面的。
类似于包括在导体组周围和/或在多个间隔开的导体组周围设置在电缆的相对侧上的两个屏蔽膜的屏蔽电缆的实施例,包括单个屏蔽膜的屏蔽电缆实施例可以包括至少一个纵向接地导体。在一个方面,该接地导体有利于屏蔽膜与任何合适端接点的任何合适的单独接触元件(例如,印刷电路板上的接触元件或电连接器的电接触点)的电接触。接地导体可延伸超出屏蔽膜的至少一个末端,以有利于这种电接触。接地导体可以在沿着其长度的至少一个位置中与屏蔽膜直接或间接电接触,且可设置在屏蔽电缆的合适位置中。
图27示出了只具有一个屏蔽膜5008的屏蔽电缆5002。绝缘导体5006被布置在两个导体组5004中,每一个导体组仅具有一对绝缘导体,但还可以想到如本文所述具有其他数量的绝缘导体的导体组。示出的屏蔽电缆5002包括在多个示例性位置处的接地导体5012,但如果需要,可以省略接地导体5012中的任何者或全部,或者可以包括另外的接地导体。接地导体5012在与导体组5004的绝缘导体5006基本上相同的方向上延伸,且设置在屏蔽膜5008与载体膜5046之间。一个接地导体5012包括在屏蔽膜5008的压紧部分5009中,并且三个接地导体5012包括在导体组5004中。这三个接地导体5012中的一个位于绝缘导体5006与屏蔽膜5008之间,这三个接地导体5012中的两个和绝缘导体5006大致布置在单个平面内。
图28a-28d示出根据本发明的方面的屏蔽电缆的各种示例性实施例的剖视图。图28a-28d示出在不存在载体膜的情况下屏蔽膜对导体组的部分覆盖的各种实例。屏蔽膜的覆盖量在这些实施例之间变化。在图28a所示的实施例中,导体组具有最多覆盖率。在图28d所示的实施例中,导体组具有最少覆盖率。在图28a和28b所示的实施例中,导体组的大于一半的周边被屏蔽膜覆盖。在图28c所示的实施例中,导体组的约一半的周边被屏蔽膜覆盖。在图28d所示的实施例中,导体组的小于一半的周边被屏蔽膜覆盖。较大的覆盖量提供更佳的电磁干涉(EMI)隔离和减小的信号衰减(由于邻近效应的减小)。虽然在这些实施例中,导体组包括两个基本上平行的纵向绝缘导体,但在其他实施例中,导体组可以包括一个纵向绝缘导体或两个以上的基本上平行的纵向绝缘导体。
参见图28a,屏蔽电缆5102包括导体组5104和屏蔽膜5108。导体组5104包括沿着电缆5102的长度延伸的两个绝缘导体5106。屏蔽膜5108包括从导体组5104的两侧延伸的压紧部分5109。压紧部分5109协同限定大致平坦的屏蔽膜。屏蔽膜5108还包括部分覆盖导体组5104的覆盖部分5107。覆盖部分5107包括与导体5104的对应末端导体5106基本上同心的同心部分5111。在图28a中,屏蔽膜5108的覆盖部分5107覆盖导体组5104的底侧以及整个左侧和右侧。
参见图28b,屏蔽电缆5202在一些方面类似于上文所描述且在图28a中示出的屏蔽电缆5102。然而,在屏蔽电缆5202中,屏蔽膜5208的覆盖部分5207覆盖导体组5204的底侧以及大于一半的左侧和右侧。
参见图28c,屏蔽电缆5302类似于上文所描述且在图28a中示出的屏蔽电缆5102。然而,在屏蔽电缆5302中,屏蔽膜5308的覆盖部分5307覆盖导体组5304的底侧以及约一半的左侧和右侧。
参见图28d,屏蔽电缆5402在一些方面类似于上文所描述且在图28a中示出的屏蔽电缆5102。然而,在屏蔽电缆5402中,屏蔽膜5408的覆盖部分5411覆盖导体组5404的底侧以及小于一半的左侧和右侧。
举例而言,作为对载体膜的替代,根据本发明的方面的屏蔽电缆可包括任选的非导电支承件。该支承件可用于完成对导体组的物理覆盖,且增加屏蔽电缆的机械稳定性。图29a-29d示出根据本发明的方面的包括非导电支承件的屏蔽电缆的各种示例性实施例的剖视图。虽然在这些实施例中,非导电支承件是与包括两个绝缘导体的导体组一起使用,但在其他实施例中,非导电支承件可以与包括一个纵向绝缘导体或两个以上基本上平行的纵向绝缘导体的导体组一起使用或与接地导体一起使用。支承件可以包含任何合适的聚合物材料,包括(但不限于)聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚亚苯基硫化物、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、硅橡胶、乙烯丙烯二烯橡胶、聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅、天然橡胶、环氧树脂和合成橡胶粘合剂。支承件可以包含一种或多种添加剂和/或填充剂,从而得到适合于预期应用的性质。
参见图29a,屏蔽电缆5502类似于上文所描述且在图28a中示出的屏蔽电缆5102,但还包括与屏蔽膜5508的覆盖部分5507相对的部分地覆盖导体组5504的非导电支承件5548。支承件5548可以覆盖导体组5504的顶侧,以封闭绝缘导体5506。支承件5548包括大致平坦的顶部表面5548a。顶部表面5548a和屏蔽膜5508的压紧部分5509是基本上共面的。
参见图29b,屏蔽电缆5602类似于上文所描述且在图28b中示出的屏蔽电缆5202,但还包括与屏蔽膜5608的覆盖部分5607相对的部分地覆盖导体组5604的非导电支承件5648。支承件5648仅部分地覆盖导体组5604的顶侧,从而使绝缘导体5606部分地暴露。
参见图29c,屏蔽电缆5702类似于上文所描述且在图28c中示出的屏蔽电缆5302,但还包括与屏蔽膜5708的覆盖部分5707相对的部分地覆盖导体组5704的非导电支承件5748。支承件5748基本上覆盖导体组5704的整个顶侧,从而基本上完全封闭绝缘导体5706。支承件5748的至少一部分与绝缘导体5706基本上同心。支承件5748的一部分设置在绝缘导体5706与屏蔽膜5708之间。
参见图29d,屏蔽电缆5802类似于上文所描述且在图28d中示出的屏蔽电缆5402,但还包括与屏蔽膜5808的覆盖部分5807相对的部分地覆盖导体组5804的非导电支承件5848。支承件5848仅部分地覆盖导体组5804的顶侧,从而使绝缘导体5806部分地暴露。支承件5848的一部分设置在绝缘导体5806与屏蔽膜5808之间。
我们现在提供有关可采用高裝填密度的互屏蔽导体组的屏蔽带状电缆的另外细节。本发明所公开的电缆的设计特征使得它们能够被制造为允许单条带状电缆中存在密度非常高的信号线的格式。这可允许实现高密度配对接口和超薄连接器,和/或可允许实现与标准连接器接口的串扰隔离。另外,高密度电缆可降低每个信号对的制造成本、减小成对组件的挺度(例如,一般来讲,一条高密度带状电缆比两条堆叠的较低密度带状电缆更容易弯曲),并且由于一条带状电缆通常比两条堆叠的带状电缆更薄,故总厚度得以减小。
本发明所公开的屏蔽电缆中的至少一些的一种潜在应用是在计算机系统或其他电子系统的组件或设备之间的高速(I/O)数据传送中。被称为SAS(串行连接SCSI)的协议为涉及数据至例如硬盘驱动器和磁带驱动器的计算机存储设备及由此而来的移动的计算机总线协议,其由国际信息技术标准委员会(INCITS)维护。SAS使用标准SCSI命令集,且涉及点对点串行协议。已在SAS规范内针对特定类型的连接器开发出被称为微型SAS的惯例。
用于内部应用的常规双轴(双芯同轴)电缆组件(例如微型SAS电缆组件)利用单个双芯同轴对,每一对具有其自身的附随排扰线,且在一些情况下具有两根排扰线。当端接此电缆时,不但必须管理每一个双芯同轴对的绝缘导体,而且必须管理用于每一个双芯同轴对的每一根排扰线(或两根排扰线)。这些常规双芯同轴对通常布置为设置在松散的外部编织物内的松散束,该松散束包含所述双芯同轴对,以使得它们能够被一起路由。相比之下,如果需要,本文所述的屏蔽带状电缆可用于以下构型中,即例如,第一条四对带状电缆配对至双切换卡(参见如上述图3d)的一个主表面,且第二条四对带状电缆(其可在构型或布局上类似于第一条四对带状电缆或与第一条四对带状电缆实质上相同)配对至双切换卡的同一末端处的另一主表面,以制备4x或4i微型SAS组件,从而具有4个传输屏蔽对和4个接收屏蔽对。部分地因为可使用少于每个双芯同轴对一根排扰线的排扰线且因此需要管理较少排扰线,以进行端接,所以该构型相对于利用常规电缆的双芯同轴对的构造是有利的。然而,使用两条四对带状电缆的堆叠的构型保留了需要两条单独的带状电缆来提供4x/4i组件的限制,同时需要管理两条带状电缆,以及相对于仅一条带状电缆的不利的两条带状电缆之增加的刚度和厚度。
我们发现,本发明所公开的屏蔽带状电缆可被制成足够致密,即,具有足够小的线至线间距、足够小的导体组至导体组间距,且具有足够小数目的排扰线和排扰线间距,且具有适当损耗特性和串扰或屏蔽特性,以允许单条带状电缆或并排地而非以堆叠构型布置的多条带状电缆沿着单个平面延伸以与连接器配对。该带状电缆可总共包含至少三个双芯同轴对,并且如果使用多条电缆,则至少一条带状电缆可包含至少两个双芯同轴对。在示例性实施例中,可以使用单个带状电缆,并且如果需要,可以将信号对路由至连接器或其他端接元件的两个平面或主表面,尽管带状电缆仅沿着一个平面延伸。举例而言,该路由可以多种方式实现,例如,可将单个导体的顶端或末端弯曲到带状电缆的平面外以接触端接元件的一个主表面或另一主表面,或端接元件可利用将一个主表面上的一个导电通道部分连接至另一主表面上的另一个导电通道部分的导电性通孔或通路。对于高密度电缆来说特别重要的是,带状电缆还优选地包含比导体组更少的排扰线;在导体组中的一些或全部为双芯同轴对(即,导体组中的一些或全部各自仅包含一对绝缘导体)的情况下,排扰线的数量优选地小于双芯同轴对的数量。由于在给定的电缆中排扰线通常沿着电缆的宽度尺寸彼此间隔开,故减少排扰线的数量允许电缆宽度减小。减少排扰线的数量亦通过减少电缆和端接元件之间所需的连接的数量,因此亦减少了制造步骤的数目且减少了制造所需的时间而使制造得以简化。
此外,通过使用更少的排扰线,剩余的排扰线可设置成与正常相比更远离最靠近的信号线以便使端接过程显著更容易,而电缆的宽度仅稍微增加。例如,给定的排扰线可通过自排扰线的中心至最靠近导体组的最靠近绝缘线的中心的间距σ1来表征,并且最靠近的导体组可通过绝缘导体的中心至中心间距σ2来表征,且σ1/σ2可为大于0.7。相比之下,常规的双芯同轴电缆具有的排扰线间距是绝缘导体间隔的0.5倍,加上排扰线直径。
在本发明所公开的屏蔽带状电缆的示例性高密度实施例中,两个相邻的双芯同轴对之间的中心至中心间距或节距(该距离在下文结合图16被称作∑)至少为一对内的信号线之间的中心至中心间距(该距离结合图16在下文用σ来表示)4倍以下,并优选3倍以下。对于针对内部应用而设计的未装护套的电缆及针对外部应用而设计的装护套的电缆,均可满足此可表示为∑/σ<4或∑/σ<3的关系。如本文别处所解释,我们已示范具有多个双芯同轴对,且具有可接受损耗和屏蔽(串扰)特性的屏蔽带状电缆,其中∑/σ为在2.5至3的范围内。
表征给定屏蔽带状电缆的密度的替代方式(不管电缆的导体组中的任何者是否具有呈双芯同轴构型的一对导体)为参考两个临近导体组的最靠近的绝缘导体。因此,当屏蔽电缆平放时,第一导体组的第一绝缘导体最靠近第二(邻近)导体组,且第二导体组的第二绝缘导体最靠近第一导体组。第一绝缘导体和第二绝缘导体的中心至中心间距为S。第一绝缘导体具有外部尺寸D1(如,其绝缘材料的直径),且第二绝缘导体具有外部尺寸D2(如,其绝缘材料的直径)。在很多情况下,导体组使用相同尺寸的绝缘导体,在这种情况下D1=D2。然而,在一些情况下,D1和D2可以是不同的。参数Dmin可被定义为D1和D2中的较小者。当然,如果D1=D2,则Dmin=D1=D2。使用本文论述的屏蔽带状电缆的设计特性,我们能够制造其中S/Dmin为在1.7至2范围内的此类电缆。
可部分地依靠本发明所公开的电缆的下列一个或多个特征来实现致密装填或高密度:对最小数量的排扰线的需要,或换言之,使用少于每个连接器组一根排扰线的排扰线(及在一些情况下使用(例如)少于每两个、三个或四个或更多个连接器组一根排扰线的排扰线,或针对整条电缆仅使用一根或两根排扰线)来为电缆中的连接器组中的一些或全部提供充分屏蔽的能力;相邻导体组之间的高频信号隔离结构(如,具有合适几何形状的屏蔽膜);在电缆构造中使用较小数目和厚度的层;以及确保绝缘导体、排扰线和屏蔽膜的恰当设置和构型,且以提供沿着电缆的长度的均匀性的方式确保此恰当设置和构型的形成过程。可在能够批量剥除并批量端接至双切换卡或其他线性阵列的电缆中有利地提供高密度特性。借由使电缆中的一根、一些或所有排扰线与其各自的最靠近信号线(即,最靠近的导体组的最靠近的绝缘导体)的间隔大于导体组中的相邻绝缘导体之间的间距的一半、优选地大于该间距0.7倍的距离来促进批量剥除和端接。
通过将排扰线电连接至屏蔽膜、且适当地形成屏蔽膜以基本上围绕每一个导体组,仅屏蔽结构就可提供相邻导体组之间的充分高频串扰隔离,并且我们可使用仅最小数目的排扰线来构造屏蔽带状电缆。在示例性实施例中,给定的电缆可仅具有两根排扰线(其中之一可位于电缆的每一个边缘处或其附近),但只有一根排扰线也是可能的,且两根以上排扰线当然也是可能的。通过在电缆构造中使用较少排扰线,在双切换卡或其他端接元件上需要较少端接垫,且因此可使该元件较小的和/或可支持较高信号密度。同样,可使电缆较小(较窄)且电缆可具有较高信号密度,这是因为存在较少排扰线而消耗较少带状电缆宽度。排扰线数量的减少是允许本发明所公开的屏蔽电缆支持比常规离散双芯同轴电缆、由离散双芯同轴对构成的带状电缆和普通带状电缆高的密度的重要因素。
近端串扰和/或远端串扰可为包括本发明所公开的电缆和电缆组件的任何电缆中的信号完整性或屏蔽的重要量度。在电缆中及在端接区域中使信号线(如,双芯同轴对或其他导体组)更靠近地分组在一起趋向于增加不良串扰,但可使用本文所公开的电缆设计和端接设计来抵消这种趋势。电缆中的串扰和连接器内的串扰的问题可分开解决,但是这些用于串扰减少的方法中的若干者可一起用于增加串扰的减少。为了增加高频屏蔽且减少本发明所公开的电缆中的串扰,需要使用在电缆的相对侧上的两个屏蔽膜形成尽可能完整的围绕导体组(如,双芯同轴对)的屏蔽件。因此,需要形成屏蔽膜以使得其覆盖部分组合起来基本上围绕任何给定的导体组,如导体组周边的至少75%、或至少80%、85%或90%。也通常需要最小化(包括消除)电缆压紧区段中的屏蔽膜之间的任何间隙,和/或使用两个屏蔽膜之间的低阻抗或直接电接触(例如借由直接接触或碰触,或经由一根或多根排扰线的电接触,或使用屏蔽膜之间的导电粘合剂)。如果针对给定的电缆或系统限定或规定了分离的“传输”和“接收”双芯同轴对或导体,则亦可借由在相同的带状电缆中在可能的程度上,使所有此类“传输”导体物理地彼此紧邻地分组,且使所有此类“接收”导体彼此紧邻地分组但与传输对分开,来增强电缆中和/或端接元件处的高频屏蔽。也可借由本文中别处所描述的一根或多根排扰线或其他隔离结构使导体的传输组与导体的接收组分离。在一些情况下,可使用两条分离的带状电缆(一条用于传输导体,一条用于接收导体),但这两条(或更多条)电缆优选地以并列构型布置而非堆叠地布置,使得可维持带状电缆的单个可挠性平面的优势。
所描述的屏蔽电缆可展现给定导体组中相邻绝缘导体之间的高频隔离,该隔离通过在自3至15GHz范围内的指定频率下且针对1米电缆长度的串扰C1来表征,并且可展现该给定导体组与相邻导体组(通过电缆的压紧部分而与第一导体组分离)之间的高频隔离,该高频隔离通过在该指定频率下的串扰C2来表征,且C2比C1低至少10dB。作为另外一种选择或除此之外,所描述的屏蔽电缆可满足与在微型SAS应用中使用的规范类似或相同的屏蔽规范:具有给定信号强度的信号在电缆的一端处耦合至传输导体组中的一个(或接收导体组中的一个),且计算所有接收导体组中(或所有传输导体组中)的累积信号强度(如在电缆的同一末端处所测量)。计算为累积信号强度与初始信号强度的比率且以分贝表示的近端串扰优选地为小于-26dB。
如果未适当地屏蔽电缆末端,则对于给定应用,电缆末端处的串扰可变得显著。本发明所公开的电缆的潜在解决方案是维持屏蔽膜的结构尽可能接近于绝缘导体的端接点,以便将任何杂散电磁场抑制在导体组内。除电缆之外,双切换卡或其他端接元件的设计细节也可受到控制,以维持系统的充分串扰隔离。策略包括尽可能将传输和接收信号彼此电隔离,如,使和这两种信号类型相关的线和导体在端接和路由时尽可能物理上远离彼此。一种选择是在双切换卡的单独侧面(相对的主表面)端接此类线和导体,其可用于在双切换卡的不同平面或相对侧上自动地路由信号。另一种选择是侧向上尽可能远离地端接此类线和导体以侧向地分离传输线与接收线。也可使用这些策略的组合来进行进一步隔离。
这些策略可用于与常规尺寸或减小尺寸的双切换卡结合的本发明所公开的高密度带状电缆,以及用于带状电缆的单个平面,这两者均可提供显著的系统优势。
提醒读者,关于双切换卡端接的以上论述以及本文中别处涉及双切换卡的论述亦应理解为涵盖任何其他类型的端接。例如,压印金属连接器可包括用以连接至带状电缆的接触点的一个或两个列的线性阵列。此类列可类似于双切换卡的那些列,该双切换卡也可包括接触点的两个线性阵列。可采用用于本发明所公开的电缆和端接元件的相同的交错、交替和分开的端接策略。
对于多种电缆应用,损耗或衰减是另一个重要的考虑。高速I/O应用的一个典型损耗规范为电缆在(例如)5GHz的频率下具有小于-6dB的损耗。(就这一点而言,读者将理解(例如)-5dB的损耗小于-6dB的损耗。)此规范对尝试简单地通过将较细的线用于导体组的绝缘导体和/或排扰线而使电缆微型化施加了限制。通常,在其他因素相等的情况下,随着使电缆中使用的线较细,电缆损耗增加。虽然对线进行电镀(如,镀银、镀锡或镀金)可对电缆损耗具有影响,但在很多情况下,小于约32线规(32AWG)或稍微更小的线尺寸(无论是实芯还是绞线设计)可代表一些高速I/O应用中的信号线的实用尺寸下限。然而,在其他高速应用中较小的线尺寸可为可行的,且也可预期技术的进展将使得较小的线尺寸为可接受的。
现在转到图30a,我们在其中看到电缆系统11401,其包括与端接元件11420(例如双切换卡等)结合的屏蔽带状电缆11402。电缆11402可具有本文中别处示出和描述的任何设计特征和特性,该电缆示出具有八个导体组11404和两根排扰线11412,其中每一根排扰线设置在电缆各自的边缘处或其附近。每一个导体组基本上为双芯同轴对,即,每一个导体组仅包括两个绝缘导体11406,每一个导体组优选地受到控制,为传输和/或接收高速数据信号。当然,其他数量的导体组、给定导体组内其他数量的绝缘导体以及其他数量的排扰线(如果有的话)可通常用于电缆11402。然而,由于被设计为与四个“线道”或“通道”一起使用的双切换卡的现有普及,八个双芯同轴对具有某种意义,每一个线道或通道恰好具有一个传输对并恰好具有一个接收对。电缆的基本平坦或平面的设计及其设计特性允许其如所示地容易地弯曲或以其他方式操作,同时维持导体组的良好高频屏蔽和可接受的损耗。排扰线(2)的数量显著小于导体组(8)的数量,使得电缆11402具有显著减小的宽度w1。由于仅涉及两根排扰线(在本实施例中),因此甚至在其中使排扰线11412相对于最靠近信号线(最靠近的绝缘导体11406)间隔开最靠近的导体组中信号线间距的至少0.7倍的情况下,仍可实现此类减小的宽度。
端接元件11420具有第一末端11420a和相对的第二末端11420b,以及第一主表面11420c和相对的第二主表面11420d。通过(如)印刷或者其他常规沉积方法和/或蚀刻方法,在元件11420的至少第一主表面11420c上提供导电路径11421。就这一点而言,导电路径设置在合适的电绝缘基板上,该基板通常是坚硬或刚性的,但在一些情况下可以是柔性的。每一个导电路径通常从元件的第一末端11420a延伸至第二末端11420b。在示出的实施例中,电缆11402的各个线和导体电连接到各自的导电路径11421的部件。
为了简洁起见,示出的每一个路径是直的,其从元件11420或基板的一端延伸到元件同一主表面上的另一端。在一些情况下,导电路径中的一者或多者可以延伸穿过基板中的孔或“通路”,以使得(例如)路径的一个部分和一端处于一个主表面上,路径的另一个部分和另一端处于基板的相对主表面上。另外,在一些情况下,电缆的线和导体中的一些可以附连到基板一个主表面上的导电路径(如接触垫),线和导体中的另一些可以附连到位于基板的相对主表面但位于元件的相同末端的导电路径(如接触垫)。这可以通过如使线和导体的末端朝一个主表面向上轻微弯曲,或朝另一个主表面向下轻微弯曲而实现。在一些情况下,与屏蔽电缆的信号线和/或排扰线相对应的全部导电路径可以设置在基板的一个主表面上。在一些情况下,导电路径中的至少一者可以设置在基板的一个主表面上,导电路径中的至少另一者可以设置在基板的相对主表面上。在一些情况下,导电路径中的至少一者可具有第一末端处基板的第一主表面上的第一部分,以及第二末端处基板的相对第二主表面上的第二部分。在一些情况下,屏蔽电缆的交替导体组可以附连到基板相对主表面上的导电路径。
端接元件11420或其基板具有宽度w2。在示例性实施例中,电缆的宽度w1并不显著大于元件的宽度w2,以使得(例如)电缆无需在其末端折叠或集拢在一起以建立电缆的线和元件的导电路径之间的必要连接。在一些情况下,w1可稍微大于w2,但仍足够小,从而使导体组的末端可以采用漏斗型方式在电缆的平面内弯曲,以便连接到相关的导体路径,同时仍在连接点处和其附近保留电缆的大致平面构型。在一些情况下,w1可以为等于或小于w2。常规的四个通道双切换卡当前的宽度为15.6毫米,因此在至少一些应用中,希望屏蔽电缆的宽度为约16mm或更小,或者约15mm或更小。
图30b和30c为示例性屏蔽电缆的正面剖视图,这些图还示出了可用于对导体组的密度进行表征的参数。屏蔽电缆11502包括至少三个导体组11504a、11504b和11504c,它们凭借电缆相对侧上的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜11508彼此屏蔽,并且适当形成它们各自的覆盖部分、压紧部分和过渡部分。屏蔽电缆11602同样包括至少三个导体组11604a、11604b和11604c,它们凭借第一屏蔽膜和第二屏蔽膜11608彼此屏蔽。电缆11502的导体组包含不同数量的绝缘导体11506,其中导体组11504a具有一个,导体组11504b具有三个,导体组11504c具有两个(针对双芯同轴设计)。导体组11604a、11604b、11604c全部属于双芯同轴设计,其正好具有两个绝缘导体1606。尽管在图30b和30c中未示出,但每一条电缆11502、11602优选地还包括至少一根并且任选两根(或更多根)排扰线,其优选被夹在电缆边缘处或附近的屏蔽膜之间,例如图1或图30a所示。
在图30b中,我们看到涉及两个相邻导体组的最靠近绝缘导体的已标识的一些尺寸。导体组11504a与导体组11504b相邻。组11504a的绝缘导体11506最靠近组11504b,组11504b的最左侧(从附图的角度)绝缘导体11506最靠近组11504a。组11504a的绝缘导体具有外部尺寸D1,并且组11504b的最左侧绝缘导体具有外部尺寸D2。这些绝缘导体的中心至中心间距为S1。如果我们将参数Dmin定义为D1和D2中较小的一者,则我们可以针对致密装填的屏蔽电缆指定S1/Dmin为在1.7至2的范围内。
我们还在图30b中看到,导体组11504b与导体组11504c相邻。组11504b的最右侧绝缘导体11506最靠近组11504c,组11504c的最左侧绝缘导体11506最靠近组11504b。组11504b的最右侧绝缘导体11506具有外部尺寸D3,组11504c的最左侧绝缘导体11506具有外部尺寸D4。这些绝缘导体的中心至中心间距为S3。如果我们将参数Dmin定义为D3和D4中较小的一者,则我们可以针对致密装填的屏蔽电缆指定S3/Dmin为在1.7至2的范围内。
在图30c中,我们看到涉及具有至少一组相邻双芯同轴对的电缆的已标识的一些尺寸。导体组11604a、11604b代表这样的一组相邻双芯同轴对。这两个导体组之间的中心至中心间距或节距用∑表示。双芯同轴导体组11604a内的信号线之间的中心至中心间距用σ1表示。双芯同轴导体组11604b内的信号线之间的中心至中心间距用σ2表示。对于致密装填的屏蔽电缆而言,我们可以指定∑/σ1和∑/σ2中的一者或两者为小于4,或小于3,或在2.5至3的范围内。
在图30d和30e中,我们分别看到电缆系统11701的俯视图和侧视图,该电缆系统包括与端接元件11720(例如双切换卡等)结合的屏蔽带状电缆11702。可具有本文其他地方所示和所述的任何设计特征和特性的电缆11702,示为具有八个导体组11704和两根排扰线11712,其中每一根排扰线设置在电缆的各自边缘处或其附近。每一个导体组基本上为双芯同轴对,即,每一个仅包括两个绝缘导体11706,每一个导体组优选经调整,以传输和/或接收高速数据信号。正如在图30a中一样,排扰线的数量(2)显著小于导体组的数量(8),从而使得电缆11702相对于(例如)每个导体组具有一根或两根排扰线的电缆而言具有显著减小的宽度。由于仅涉及两根排扰线(在本实施例中),因此甚至在其中使排扰线11712相对于最靠近的信号线(最靠近的绝缘导体11706)间隔开最靠近的导体组中信号线间距的至少0.7倍的情况下,也可以实现此类减小的宽度。
端接元件11720具有第一末端11720a和相对的第二末端11720b,并包括具有第一主表面11720c和相对的第二主表面11720d的合适基板。在基板的至少第一主表面11720c上提供导电路径11721。每一个导电路径通常从元件的第一末端11720a延伸至第二末端11720b。示出的导电路径在元件的两端处包括接触垫,在图中,示出的电缆11702的各个线和导体电连接到在对应接触垫处的导电路径11721各自的部件。注意,在本文其他地方所述的有关基板上导电路径的设置、构型和布置,以及电缆的多个线和导体以及它们附连到端接元件主表面中的一个或两个的设置、构型和布置的变型形式,也旨在适用于系统11701。
实例
制造具有电缆11402(参见图30a)总体布局的屏蔽带状电缆。该电缆利用布置为八个双芯同轴对的十六根绝缘32线规(AWG)线(用于信号线),以及沿着电缆的边缘布置的两根非绝缘32(AWG)线(用于排扰线)。所用的十六根信号线中的每一者具有镀银的实心铜芯。所述两根排扰线各自具有绞线构造(每根7股线)并且为镀锡的。绝缘线的绝缘体的标称外径为0.025英寸。将十六根绝缘线和两根非绝缘线送入类似于图5c所示的装置中,置于两个屏蔽膜之间。所述屏蔽膜是基本上相同的,并且具有以下构造:聚酯基层(0.00048英寸厚),在该聚酯基层上设置连续铝层(0.00028英寸厚),在该连续铝层上设置连续非导电粘合剂层(0.001英寸厚)。对屏蔽膜进行取向,使得膜的金属涂层彼此面向并且面向导体组。加工温度为约270°F。对通过该方法制造的所得电缆拍照并在图30f中示出其俯视图,并且在图30g中示出电缆末端的斜视图。在这些图中,1804是指双芯同轴导体组,1812是指排扰线。
由于用于信号线的绝缘导体中的实芯缺少同心度,因此所得电缆不理想。然而,考虑到非同心度问题(的校正),可以测量电缆的某些参数和特性。例如,尺寸D、d1、d2(参见图2c)分别为约0.028英寸、0.0015英寸和0.028英寸。在横截面中,屏蔽膜中任何一者的任何部分在沿着电缆宽度的任何点处均不具有小于50微米的曲率半径。从给定排扰线至最靠近双芯同轴导体组的最靠近绝缘线的中心至中心间距为约0.83mm,每一个导体组内绝缘线的中心至中心间距(参见如图30c中的参数σ1和σ2)为约0.025英寸(0.64mm)。相邻双芯同轴导体组的中心至中心间距(参见如图30c中的参数∑)为约0.0715英寸(1.8mm)。间距参数S(参见图30b中的S1和S3)为约0.0465英寸。从边缘至边缘测量的电缆的宽度为约16至17毫米,并且排扰线之间的间距为15毫米。电缆易于实现批量端接,包括排扰线。
从这些值我们看到:从排扰线到最靠近的信号线的间距为每一个双芯同轴对内的线至线间距的约1.3倍,从而大于该线至线间距0.7倍;电缆密度参数∑/σ为约2.86,即,在2.5至3范围内;另一个电缆密度参数S/Dmin为约1.7,即,在1.7至2的范围内;比率d1/D(屏蔽膜压紧部分的最小间距除以屏蔽膜覆盖部分之间的最大间距)为约0.05,即,小于0.25并且也小于0.1;比率d2/D(绝缘导体之间区域内的屏蔽膜覆盖部分之间的最小间距除以屏蔽膜覆盖部分之间的最大间距)为约1,即,大于0.33。
另外请注意,电缆的宽度(即,边缘至边缘为约16mm,排扰线至排扰线为15.0mm)小于常规的微型SAS内部电缆外模接线端的宽度(通常为17.1mm),并与微型SAS双切换卡的代表性宽度(15.6mm)大约相同。利用比双切换卡小的宽度能够从电缆至双切换卡进行简单的一对一路由,而不需要对线末端进行横向调整。即使电缆比端接板或外壳稍宽,外部线也可以横向地路由或弯曲以接触板的外侧边缘上的垫。该电缆与其他带状电缆相比可以在物理上提供双倍密度,在组件中的厚度可为二分之一(由于需要的带状物少一个),并且可允许使用比其他通用电缆更薄的连接器。可采用任何合适方式端接和操控电缆末端,使其与端接元件连接,如本文其他地方所述。
我们现在提供有关可以采用按需排扰线特征的屏蔽带状电缆的更多细节。
在本发明所公开屏蔽电缆中的多者中,与屏蔽膜中的一者或两者形成直接或间接电接触的排扰线基本上在电缆的整个长度上形成此类电接触。随后可以将排扰线固定到在端接位置处的外部接地连接以提供屏蔽件的接地参考,从而减少(或“排除”)可产生串扰的任何杂散信号并且减少电磁干扰(EMI)。在这一节的详细描述中,我们更详尽描述了在电缆一个或多个隔离区域处而不是沿着整个电缆长度的给定排扰线与给定屏蔽膜之间形成电接触的构造和方法。我们有时将通过在隔离区域处的电接触来表征的构造和方法称为按需技术。
该按需技术可利用本文其他地方所述的屏蔽电缆,其中电缆被制造成包括至少一根排扰线,其在排扰线长度的全部或至少相当大一部分范围内的排扰线和屏蔽膜中的至少一个之间具有高直流电阻。出于描述该按需技术的目的,此类电缆可以称为未处理过的电缆。随后可以在至少一个特定的局部区域中对未处理过的电缆进行处理,以显著降低直流电阻并且在局部区域中的排扰线与屏蔽膜之间形成电接触(无论直接或间接)。局部区域中的直流电阻可以(例如)为小于10Ω,或小于2Ω,或为基本上0Ω。
未处理过的电缆可以包括至少一根排扰线、至少一个屏蔽膜和至少一个导体组,该导体组包括至少一个适合于传输高速信号的绝缘导体。图31a为示例性屏蔽电缆11902的正面剖视图,该电缆可充当未处理过的电缆,虽然亦可使用本文中所示出或描述的实际上任何其他屏蔽电缆。电缆11902包括三个导体组11904a、11904b、11904c,所述导体组各自包括一个或多个绝缘导体,该电缆还具有出于示范目的而展示于多种位置中的六根排扰线11912a-f。电缆11902还包括设置在电缆的相对侧上且优选地具有各自的覆盖部分、压紧部分和过渡部分的两个屏蔽膜11908。最初,非导电粘合剂材料或其他适形的非导电材料使每一根排扰线与一个或两个屏蔽膜分离。所述排扰线、屏蔽膜以及其间的非导电材料被构造为使得屏蔽膜能够在局部区域或处理过的区域中按需地与排扰线进行直接或间接电接触。然后,使用合适的处理过程实现所描述的排扰线11912a-f中的任何者与屏蔽膜11908之间的这种选择性电接触。
图31b、31c和31d是展示至少一些此类处理过程的屏蔽电缆或其部分的正面剖视图。在图31ba中,屏蔽电缆12002的一部分包括相对的屏蔽膜12008,相对的屏蔽膜中的每一者可包括导电层12008a和非导电层12008b。屏蔽膜经定向以使得每一个屏蔽膜的导电层面向排扰线12012和另一屏蔽膜。在可供选择的实施例中,可以省略一个或两个屏蔽膜的非导电层。值得注意的是,电缆12002包括位于屏蔽膜12008之间且使排扰线12012与屏蔽膜12008中的每一者分离的非导电材料(如,电介质材料)12010。在一些情况下,材料12010可以是或可包含非导电的适形粘合剂材料。在一些情况下,材料12010可以是或可包含热塑性电介质材料,例如具有小于0.02mm的厚度或某一其他合适厚度的聚烯烃。在一些情况下,材料12010可在电缆制造之前呈覆盖一个或两个屏蔽膜的薄层的形式。在一些情况下,材料12010可在电缆制造之前(以及在未处理过的电缆中)呈覆盖排扰线的薄绝缘层的形式,在该情况下与图31b和31c中所示出的实施例不同,此类材料可不延伸至电缆的压紧区域中。
为了进行局部连接,可在有限的区域或区段内施加压缩力和/或热以通过有效地挤开材料12010而迫使屏蔽膜12008与排扰线12012进行永久电接触。该电接触可以是直接的或间接的,并且可以通过局部处理过的区域中的小于10Ω、或小于2Ω、或基本上为0Ω的直流电阻来表征。(排扰线12012的未处理过的部分继续与屏蔽膜物理地分离,且将以高直流电阻(如,>100Ω)为特征,除了当然排扰线的未处理过的部分经由排扰线的处理过的部分电连接至屏蔽膜的事实之外。)可在随后步骤中在电缆的不同隔离区域处重复该处理程序,和/或可在任何给定的单个步骤中在电缆的多个隔离区域处执行该处理程序。屏蔽电缆还优选地包含用于高速数据通信的一条或多条绝缘信号线的至少一个群组。在图31d中,例如,屏蔽电缆12102具有多个双芯同轴导体组12104,所述多个双芯同轴导体组具有由屏蔽膜12108提供的屏蔽。电缆12102包括排扰线12112,将排扰线中的两根(12112a、12112b)展示为使用处理元件12130(例如)借由压力、热、辐射和/或任何其他合适的试剂在单个步骤中予以处理。所述处理元件优选地具有与电缆12102的长度相比较小的长度(沿着垂直于绘图的平面的轴线的尺寸),使得处理过的区域类似地与电缆的长度相比较小。用于按需排扰线接触的处理过程可以在以下时间内执行:(a)电缆制造期间,(b)将电缆切成用于端接过程的长度之后,(c)在端接过程期间(甚至在端接电缆的同时),(d)已将电缆制成电缆组件(如,借由将端接元件附接至电缆的两个末端)之后,或(e)(a)至(d)的任何组合。
在一些情況下,用以提供排扰线和一个或两个屏蔽膜之间的局部电接触的处理可利用压缩。该处理可在室温下以使材料严重地变形且引起接触的高局部力执行,或在(例如)使如上文论述的热塑性材料可更容易地流动的高温下执行。处理也可包括将超声能量传递至该区域以便进行接触。另外,可通过使用分离屏蔽膜与排扰线的电介质材料中的导电粒子,和/或使用设置在排扰线和/或屏蔽膜上的粗糙突起来辅助该处理过程。
图31e和31f为屏蔽电缆组件12201的俯视图,其示出了可供人选择来提供排扰线和屏蔽膜之间的按需接触的可供选择的构型。在两个图中,屏蔽带状电缆12202在其两个末端处连接至端接元件12220、12222。所述端接元件各自包括其上提供有各条导电路径的基板,所述各条导电路径用于电连接至电缆12202的各自的线和导体。电缆12202包括绝缘导体的若干导体组,例如适合于高速数据通信的双芯同轴导体组。电缆12202还包括两根排扰线12212a、12212b。所述排扰线具有连接至每一个端接元件的各自导电路径的末端。所述排扰线还设置在电缆的至少一个屏蔽膜附近(如,被电缆的至少一个屏蔽膜覆盖),并且优选地设置在两个这种膜之间,如(例如)图31a和31b的剖视图中所示出。除了将在下文描述的局部处理过的区域或区段之外,排扰线12212a、12212b不在沿着电缆长度的任何点处与屏蔽膜进行电接触,并且这可以通过任何合适的方式(如,通过采用在本文中别处所描述的电隔离技术中的任何者)来实现。在未处理过的区域中的排扰线和屏蔽膜之间的直流电阻可以(例如)为大于100Ω。然而,优选地如上文描述在选定区段或区域处来处理电缆,从而得到给定排扰线和给定屏蔽膜之间的电接触。在图31e中,电缆12202已在局部区域12213a中受到处理,从而得到排扰线12212a与屏蔽膜之间的电接触,且其亦已在局部区域12213b、12213c中受到处理,从而得到排扰线12212b与屏蔽膜之间的电接触。在图31f中,将电缆12202示出为在相同的局部区域12213a和12213b中受到处理,但亦在不同的局部区域12213d、2213e中受到处理。
应该注意,在一些情况下,出于冗余或出于其他目的,多个处理过的区域可用于单根排扰线。在其他情况下,只有单个处理过的区域可用于给定的排扰线。在一些情况下,用于第一排扰线的第一处理过的区域可以设置在与用于第二排扰线的第二处理过的区域相同的纵长方向位置处,参见(例如)图31e、图31f的区域12213a、12213b,并且还参见图31d中示出的程序。在一些情况下,用于一根排扰线的处理过的区域可以设置在与用于另一根排扰线的处理过的区域不同的纵长方向位置处,参见(例如)图31e的区域12231a和12213c,或图31f的区域12213d和12213e。在一些情况下,用于一根排扰线的处理过的区域可以设置在另一根排扰线缺乏与屏蔽膜的任何局部电接触的电缆的纵长方向位置处,参见(例如)图31e的区域12213c,或图31f的区域12213d或区域12213e。
图31g为另一种屏蔽电缆组件12301的俯视图,其示出了可供人选择来提供排扰线和屏蔽膜之间的按需接触的另一种构型。在组件12301中,屏蔽带状电缆12302在其两个末端处连接至端接元件12320、12322。所述端接元件各自包括其上提供有各条导电路径的基板,所述各条导电路径用于电连接至电缆12302的各自的线和导体。电缆12302包括绝缘导体的若干导体组,例如适合于高速数据通信的双芯同轴导体组。电缆12302还包括若干排扰线12312a至12312d。所述排扰线具有连接至每一个端接元件的各自导电路径的末端。所述排扰线还设置在电缆的至少一个屏蔽膜附近(如,被电缆的至少一个屏蔽膜覆盖),并且优选地设置在两个这种膜之间,如(例如)图31a和31b的剖视图中所示出。除了将在下文描述的局部处理过的区域或区段之外,至少排扰线112312a、112312d不在沿着电缆长度的任何点处与屏蔽膜进行电接触,且这可通过任何合适的方式(如,通过采用在本文中别处所描述的电隔离技术中的任何者)来实现。在未处理过的区域中的这些排扰线和屏蔽膜之间的直流电阻可以(例如)为大于100Ω。然而,优选地如上文描述在选定区段或区域处来处理电缆,从而得到这些排扰线和给定屏蔽膜之间的电接触。在该图中,将电缆12302展示为在局部区域12313a中受到处理,从而得到排扰线12312a与屏蔽膜之间的电接触,且其亦展示为在局部区域12313b、12313c中受到处理,从而得到排扰线2312d与屏蔽膜之间的电接触。排扰线12313b、12312c中的一者或两者可具有适用于局部处理的类型,或所述一者或两者可以更标准的方式制造,在该更标准的方式中它们在电缆制造期间沿着基本上它们的整个长度与屏蔽膜进行电接触。
实例
在本节中提供了两个实例。首先,使用与图31d中所示出的屏蔽电缆相同的导体组和排扰线的数量和构型来制造两个基本上相同的未处理过的屏蔽带状电缆。使用具有以下相同构造的两个相对的屏蔽膜制造每一条电缆:聚酯基层(0.00048英寸厚),在聚酯基层上设置连续铝层(0.00028英寸厚),在该连续铝层上设置连续非导电粘合剂层(0.001英寸厚)。在每一条电缆中用于制造四个双芯同轴导体组的八个绝缘导体为30线规(AWG)、实芯的镀银铜线。用于每一条电缆的八根排扰线为32线规(AWG)、镀锡的7股线。用于制造过程的设定经调整以使得在每一根排扰线和每一个屏蔽膜之间保留粘合剂材料(聚烯烃)的薄层(小于10微米)以防止在未处理过的电缆中排扰线和屏蔽膜之间的电接触。将两条未处理过的电缆各自切成约1米的长度,并且在一端处加以批量剥离。
最初,测试这些未处理过的电缆中的第一条,以确定排扰线中的任何者是否与屏蔽膜中的任一者电接触。通过在电缆的已剥离末端处将微欧姆计连接至两根排扰线的所有28种可能的组合来进行此测试。这些测量针对所述组合中的任何者皆不产生可测量的直流电阻,即,所有组合皆产生大大超过100Ω的直流电阻。然后,如图31d中所描绘,在一个步骤中处理两根相邻的排扰线,以在那些排扰线和两个屏蔽膜之间提供局部接触区域。在第二步骤中亦以相同方式处理另外两根相邻的排扰线,例如,在图31d的左侧处标记为12112的两根相邻的线。通过使用约0.25英寸长和0.05英寸宽的工具来压缩电缆的一部分而实现每一项处理,该工具宽度在电缆的一个纵长方向位置处覆盖两根相邻的排扰线。每一个处理过的部分距电缆的一端约3cm。在此第一实例中,工具温度为220℃,且针对每一项处理施加约75至150磅的力维持10秒。然后移除该工具,并使电缆冷却。然后在与处理过的末端相对的电缆的末端处连接微欧姆计,并再次测试两根排扰线的所有28种可能的组合。测量出一对(处理过的排扰线中的两根)的直流电阻为1.1Ω,且两根排扰线的所有其他组合的直流电阻(在与处理过的末端相对的电缆的末端处测量)是不可测量的,即,大大超过100Ω。
最初还测试所述未处理过的电缆中的第二根,以确定排扰线中的任何者是否与屏蔽膜中的任一者电接触。再次通过在电缆的已剥离末端处将微欧姆计连接至两根排扰线的所有28种可能的组合来进行此测试,且测量针对所述组合中的任何者再次不产生可测量的直流电阻,即,所有组合皆产生大大超过100Ω的直流电阻。接着,如图21中所描绘,在第一步骤中处理两根相邻的排扰线,以在那些排扰线和两个屏蔽膜之间提供局部接触区域。使用与实例1中的工具相同的工具进行此处理,且处理过的部分距电缆的第一末端约3cm。在第二处理步骤中,在与第一步骤相同的条件下,但在距与第一末端相对的电缆的第二末端3cm的位置处来处理相同的两根排扰线。在第三步骤中,用与第一步骤相同的方式,再次在距电缆的第一末端3cm处来处理另外两根相邻的排扰线,例如,在图31d的左侧处标记为12112的两根相邻的线。在第四处理步骤中,在相同的条件下,但在距电缆的第二末端3cm的处理位置处来处理在第3步骤中受到处理的相同的两根排扰线。在此第二实例中,工具温度为210℃,且针对每一项处理步骤施加约75至150磅的力维持10秒。然后移除该工具,并使电缆冷却。接着在电缆的一端处连接微欧姆计,且再次测试两根排扰线的所有28种可能的组合。针对所述组合中的五种(所有五种这些组合涉及具有处理过的区域的四根排扰线)测量到0.6Ω的平均直流电阻,且对于涉及具有处理过的区域的四根排扰线的剩余组合,测量到21.5Ω的直流电阻。两根排扰线的所有其他组合的直流电阻皆不可测量,即,大大超过100Ω。
图32a为针对这些实例制造并处理的屏蔽电缆中的一条的照片。可看到四个处理过的局部区域。图32b是图32a的一部分的放大细部图,其显示了所述处理过的局部区域中的两者。图32c是图32a的电缆的正面横截面布局的前正视图的示意图。
我们现在提供有关可采用多根排扰线的屏蔽带状电缆,以及此类电缆与在电缆的一个或两个末端处的一个或多个端接元件的独特组合的另外细节。
常规的同轴或双芯同轴电缆使用多个独立的线组,每一个组具有其自身的排扰线,以进行电缆与端接点之间的接地连接。本文中所描述的屏蔽电缆的有利方面在于:它们可在整个结构中的多个位置中包括排扰线,如(例如)图31a中所示出。任何给定的排扰线均可直接(DC)连接至屏蔽件结构、交流连接至屏蔽件(低阻抗交流连接),或可不良地连接或完全不连接至屏蔽件(高交流阻抗)。因为排扰线为细长导体,所以它们可延伸超出屏蔽电缆且与配对连接器的接地端进行连接。本发明所公开的电缆的优势在于:一般来讲,在一些应用中可使用较少的排扰线,这是因为屏蔽膜提供的电屏蔽是整个电缆结构共有的。
我们已发现,可使用本发明所公开的屏蔽电缆来有利地提供可通过屏蔽带状电缆的导电屏蔽件电互连的多种不同的排扰线构型。简而言之,本发明所公开的屏蔽电缆中的任何者都可包括至少第一排扰线和第二排扰线。所述第一排扰线和第二排扰线可以沿着电缆的长度延伸,并且可至少由于它们二者均与第一屏蔽膜电接触而彼此电连接。该电缆可以在电缆的第一末端处与一个或多个第一端接元件组合、并且在电缆的第二末端处与一个或多个第二端接元件组合。在一些情况下,第一排扰线可以电连接至一个或多个第一端接元件,但可能未电连接至一个或多个第二端接元件。在一些情况下,第二排扰线可以电连接至一个或多个第二端接元件,但可能未电连接至一个或多个第一端接元件。
第一排扰线和第二排扰线可以是沿着电缆的长度延伸的多根排扰线的成员,n1根排扰线可以连接至一个或多个第一端接元件,并且n2根排扰线可以连接至一个或多个第二端接元件。数字n1可以不等于n2。此外,所述一个或多个第一端接元件可总共具有m1个第一端接元件,并且所述一个或多个第二端接元件可总共具有m2个第二端接元件。在一些情况下,n2>n1,并且m2>m1。在一些情况下,m1=1。在一些情况下,m1=m2。在一些情况下,m1<m2。在一些情况下,m1>1,并且m2>1。
例如这些的布置方式提供这样的能力,该能力用于将一根排扰线连接至外部连接且使一根或多根其他排扰线仅连接至共同屏蔽件,从而将所有排扰线有效地连接至外部接地。因此,有利的是,并非电缆中的所有排扰线均需要连接至外部接地结构,这可用于借由在连接器处需要较少的配对连接来简化连接。另一个潜在的优势是如果不止一根排扰线连接至外部接地及至屏蔽件,则可进行冗余接触。在这种情况下,有人可能无法使用一根排扰线进行至屏蔽件或外部接地的接触,但仍通过另一根排扰线成功地进行外部接地和屏蔽件之间的电接触。此外,如果电缆组件具有扇出构型,其中电缆的一个末端连接至一个外部连接器(m1=1)和公共接地,并且另一个末端连接至多个连接器(m2>1),则可在公共末端上进行比用于多个连接器末端的连接(n2)少的连接(n1)。由此类构型提供的简化接地可提供在减少的复杂性及端接处所需的减小数量的接触垫方面的有益效果。
在这些布置方式的多者中,假定所讨论的所有排扰线当然是与屏蔽膜电接触,将通过屏蔽膜的排扰线的独特互连性质用于简化端接结构且可提供较紧密(较窄)的连接节距。一个直接实施例为包括高速导体组和多根排扰线的屏蔽电缆在两个末端处端接到在每一个末端处的一个连接器,并且并非所有排扰线都在每一个末端处端接,但在一个末端处端接的每一根排扰线也在另一个末端处端接。由于未端接的排扰线也直接地或间接地连接至接地,因此这些排扰线仍维持在低电位。在相关的实施例中,所述排扰线中的一根可连接于一个末端处,但未连接于(故意地或错误地)另一个末端处。仍然在此情况下,只要在每一个末端处连接了一根排扰线,接地结构就得以维持。在另一个相关实施例中,在一个末端处附接的排扰线与在另一个末端处附接的排扰线不相同。在图32d中示出了这种情况的简单版本。在该图中,电缆组件12501包括在一个末端处连接至端接元件12520并且在另一个末端处连接至端接元件12522的屏蔽电缆12502。电缆12502可实际上为本文中所示出或描述的任何屏蔽电缆,只要其包括均电连接到至少一个屏蔽膜的第一排扰线12512a和第二排扰线12512b即可。如图所示,排扰线12512b连接到元件12520但不连接到元件12522,并且排扰线12512a连接到元件12522但不连接到元件12520。由于接地电位(或其他受控电位)在电缆12502的排扰线12512a、12512b与屏蔽膜之间依靠其互相电连接而共用,故归因于公共接地而在该结构中维持相同电位。应该注意,可借由消除不使用的导电路径而有利地使两个端接元件12520、12522更小(更窄)。
在图32e-32f中示出了展示这些技术的更复杂的实施例。在这些图中,屏蔽电缆组件12601具有扇出构型。组件12601包括在第一末端处连接到端接元件12620并且在第二末端(其分裂成三个分离的扇出部分)处连接到端接元件12622、12624、12626的屏蔽带状电缆12602。如在沿着图32e的线26b-26b截取的图32e的剖视图中最佳地看到,电缆12602包括具有绝缘导体的三个导体组(一个同轴类型和两个双芯同轴类型)和八根排扰线12612a-h。所述八根排扰线均电连接到电缆12602中的至少一个屏蔽膜、且优选地两个屏蔽膜。所述同轴导体组连接到端接元件12626,一个双芯同轴导体组连接到端接元件12624,并且另一个双芯同轴导体组连接到端接元件12622,并且所有三个导体组均连接到在电缆的第一末端处的端接元件12620。所有八根排扰线均可连接到在电缆的第二末端处的端接元件,即,排扰线12612a、12612b和12612c可连接到端接元件12626上的适当导电路径,并且排扰线12612d和12612e可连接到端接元件12624上的适当导电路径,并且排扰线12612f和12612g可连接到端接元件12622上的适当导电路径。然而,有利的是,可使少于所有八根排扰线的排扰线连接至在电缆的第一末端处的端接元件12620。在该图中,仅排扰线12612a和12612h被示出为连接至元件12620上的适当导电路径。通过省略排扰线12612b-g与端接元件12620之间的端接连接,组件12601的制造得以简化且流线化。又如,举例而言,排扰线12612d和12612e将导电路径充分地连接至接地电位(或另一所需电位),即使该两者均不物理地连接至端接元件12620也是这样。
关于上文论述的参数n1、n2、m1和m2,电缆组件12601满足n1=2、n2=8、m1=1及m2=3。
图33a-b中示出另一个扇出屏蔽电缆组件12701。组件12701包括在第一末端处连接到端接元件12720并且在第二末端(其分裂成三个分离的扇出部分)处连接到端接元件12722、12724、12726的屏蔽带状电缆12702。如在沿着图33a的线27b-27b截取的图33b的剖视图中最佳地看到,电缆12702包括具有绝缘导体的三个导体组(一个同轴类型和两个双芯同轴类型)和八根排扰线12712a-h。所述八根排扰线均电连接到电缆12702中的至少一个屏蔽膜、且优选地两个屏蔽膜。所述同轴导体组连接到端接元件12726,一个双芯同轴导体组连接到端接元件12724,并且另一个双芯同轴导体组连接到端接元件12722,并且所有三个导体组均连接到在电缆的第一末端处的端接元件12720。所述排扰线中的六根可连接到在电缆的第二末端处的端接元件,即,排扰线12712b和12712c可连接到端接元件12726上的适当导电路径,并且排扰线12712d和12712e可连接到端接元件2724上的适当导电路径,并且排扰线12712f和12712g可连接到端接元件12722上的适当导电路径。这六根排扰线均不连接至在电缆的第一末端上的端接元件12720。在电缆的第一末端处,其他两根排扰线(即,排扰线12712a和12712h)连接到元件2720上的适当导电路径。通过省略排扰线12712b-g与端接元件12720之间、排扰线12712a与端接元件2726之间、以及排扰线12712h与端接元件12722之间的端接连接,组件12701的制造得以简化且流线化。
关于上文论述的参数n1、n2、m1和m2,电缆组件12701满足n1=2、n2=6、m1=1及m2=3。
多个其他实施例是可能的,但一般而言,利用电缆的屏蔽件来将两个分离的接地连接(导体)连接在一起以确保接地完成且至少一个接地连接至在电缆的每一个末端处的每一个端接位置(以及针对扇出电缆为两个以上接地)可为有利的。这意味着无需使每一根排扰线连接至每一个端接点。如果在任何末端处连接不止一根排扰线,则该连接为冗余的且较不倾向于出现故障。
我们现在提供有关可采用混合导体组(例如,适合于高速数据传输的导体组和适合于电力传输或低速数据传输的另一个导体组)的屏蔽带状电缆的另外细节。适合于电力传输或低速数据传输的导体组可被称作边带。
用于高速信号传输的一些互连和已定义标准允许高速信号传输(如通过双芯同轴或同轴线布置提供)和低速或电力导体两者,它们二者均需要导体上存在绝缘材料。该标准的实例为SAS标准,其定义了高速对和包括在其微型SAS 4i互连方案中的“边带”。虽然SAS标准指示边带使用在其范围之外并且为制造商特定的,但常见边带使用为SGPIO(串行通用输入输出)总线,如行业规范SFF-8485中所描述。SGPIO具有的时钟频率仅为100kHz,并且不需要高性能的屏蔽线。
因此,本节集中于经特制以传输高速信号和低速信号(或电力输送)两者的电缆的方面,包括电缆构型、至线性接触阵列的端接以及端接元件(如双切换卡)构型。一般来讲,本文中其他地方论述的屏蔽带状电缆可经稍微修改而使用。具体而言,除了适用于高速数据传输的导体组以及也可包括的排扰线/地线之外,本发明所公开的屏蔽电缆也可经修改以将适用于低速信号传输而非高速信号传输的绝缘线包括于构造中。因此,屏蔽电缆可包括传输数据速率显著不同的信号的至少两组绝缘线。当然,在电力导体的情况下,线不具有数据速率。我们还公开了用于组合式高速/低速屏蔽电缆的端接元件,其中用于低速导体的导电路径被重新路由于端接元件的相对两端之间,例如,端接末端和连接器配对末端之间。
换句话说,屏蔽电缆可包括多个导体组和第一屏蔽膜。所述多个导体组可以沿着电缆的长度延伸,并且沿着电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体。第一屏蔽膜可包括覆盖部分和压紧部分,其被布置为使得覆盖部分覆盖导体组,并且压紧部分设置在每一个导体组每一侧上的电缆的压紧部分处。所述多个导体组可包括适合于高速数据传输的一个或多个第一导体组以及适合于电力传输或低速数据传输的一个或多个第二导体组。
电缆还可以包括设置在电缆的相对于第一屏蔽膜的相对侧上的第二屏蔽膜。电缆可以包括与第一屏蔽膜电接触、并还沿着电缆的长度延伸的第一排扰线。一个或多个第一导体组可包括具有多个中心至中心间距为σ1的第一绝缘导体的第一导体组,并且一个或多个第二导体组可包括具有多个中心至中心间距为σ2的第二绝缘导体的第二导体组,并且σ1可以大于σ2。当电缆平放时,一个或多个第一导体组的绝缘导体可全部布置在单个平面内。此外,当电缆平放时,一个或多个第二导体组可包括具有多个以堆叠方式排列的绝缘导体的第二导体组。一个或多个第一导体组可适合于至少1Gbps(即,约0.5GHz)、最多至如25Gbps(约12.5GHz)或更高的最大数据传输速率,或例如至少1GHz的最大信号频率,并且一个或多个第二导体组可适合于例如小于1Gbps(约0.5GHz)或小于0.5Gbps(约250MHz)的最大数据传输速率,或例如小于1GHz或0.5GHz的最大信号频率。一个或多个第一导体组可适合于至少3Gbps(约1.5GHz)的最大数据传输速率。
此类电缆可以与设置在电缆的第一末端处的第一端接元件结合。第一端接元件可以包括基板和基板上的多条导电路径,所述多条导电路径具有布置在第一端接元件的第一末端上的各自的第一端接垫。第一导体组和第二导体组的屏蔽导体可以用有序布置方式在第一端接元件的第一末端处连接至第一端接垫的各自的部件,该布置方式与电缆中屏蔽导体的布置方式匹配。多条导电路径可具有布置在第一端接元件的第二末端上的各自的第二端接垫,所述第二端接垫与第一末端上的第一端接垫的布置方式不同。
适合于电力传输和/或低速数据传输的导体组可包括未必需要彼此屏蔽、未必需要相关联的地线或排扰线、并且可无需具有指定阻抗的绝缘导体组或单独的绝缘导体。将所述导体组一起并入具有高速信号对的电缆中的有益效果在于它们可在一个步骤中对准和端接。这与常规电缆不同,常规电缆需要处置若干线组而不与(例如)双切换卡自动对准。正如混合信号线电缆本身,用于低速信号和高速信号两者的同时剥离和端接过程(至单个双切换卡上的线性阵列或线性接触点阵列)是特别有利的。
图33c-f是可整合混合信号线特征的示例性屏蔽电缆12802a、12802b、12802c和12802d的正面剖视图。所述实施例中的每一者优选地包括如本文中别处所论述的具有合适覆盖部分和压紧部分的两个相对的屏蔽膜,以及分组成适合于高速数据传输的导体组(参见导体组12804a)的一些屏蔽导体,以及分组成适合于低速数据传输或电力传输的导体组(参见导体组12804b、12804c)的一些屏蔽导体。每一个实施例还优选地包括一根或多根排扰线12812。将高速导体组12804a示出为双芯同轴对,但如本文中别处所论述,其他构型也是可能的。将较低速绝缘导体示出为比高速绝缘导体小(具有较小的直径或横向尺寸),这是因为较低速绝缘导体可无需具有受控的阻抗。在可供选择的实施例中,与同一电缆中的高速导体相比,在低速导体周围具有较大的绝缘材料厚度可为必要的或有利的。然而,由于空间通常非常珍贵,故通常需要使绝缘材料厚度尽可能小。还注意到,与给定电缆中的高速线相比,低速线的线规和镀层可以是不同的。在图33c-f中,高速和低速绝缘导体全部布置在单个平面内。在此类构型中,将多个低速绝缘导体一起分组于单个组中(如导体组12804b中)以维持尽可能小的电缆宽度可为有利的。
当将低速绝缘导体分组时,无需为了使电缆保持基本上平坦的构型而将导体设置在完全相同的几何平面内。举例而言,图33g的屏蔽电缆12902利用一起堆叠在紧凑空间内的低速绝缘导体以形成导体组12904b,电缆12902还包括高速导体组12904a和12904c。以此方式堆叠低速绝缘导体有助于提供紧凑和狭窄的电缆宽度,但可能不提供在批量端接后使导体以有序线性方式排列(用于与接端接元件上的线性接触点阵列配对)的优势。如图所示,电缆12902还包括相对的屏蔽膜12908和排扰线12912。在涉及不同数量的低速绝缘导体的可供选择的实施例中,也可使用低速绝缘导体的堆叠布置,例如图33h的组12904d-h中所示出。
混合信号线屏蔽电缆的另一个方面涉及与电缆一起使用的端接元件。具体地讲,端接元件基板上的导体路径可被构造为将低速信号从端接元件的一个末端(如,电缆的端接末端)上的一种布置重新路由至该元件的相对末端(如,用于连接器的配对末端)上的不同布置。例如,该不同布置可包括在一个末端上的相对于端接元件的另一个末端的接触点或导体路径的不同顺序。该元件的端接末端上的布置可受到控制,以匹配电缆中的导体的顺序或布置,而该元件的相对末端上的布置可受到控制,以匹配与电缆的布置不同的电路板或连接器布置。
重新路由可以通过利用任何合适的技术而实现,包括在示例性实施例中使用与多层电路板构造结合的一条或多条通路以使给定的导电路径从印刷电路板中的第一层过渡到至少第二层,并随后任选地过渡回到第一层。一些实例在图34a和34b的俯视图中示出。
在图34a中,电缆组件13001a包括连接到端接元件13020(例如双切换卡或电路板)的屏蔽电缆13002,端接元件13020具有基板以及在其上形成的导电路径(包括如接触垫)。电缆13002包括适合于高速数据通信的导体组13004a(如,呈双芯同轴对的形式)。电缆13002还包括边带,该边带包括适合于低速数据传输和/或电力传输的导体组13004b,在该实施例中导体组13004b具有四个绝缘导体。在电缆13002已被批量端接之后,各种导体组的导体的导体末端在元件的第一末端31020a处连接(如,通过焊接)到端接元件13020上的导电路径的对应末端(如,接触垫)。将对应于电缆的边带的导电路径的接触垫或其他末端标记为13019a、13019b、13019c、13019d,并且它们以从端接元件13020的顶部至底部的顺序布置(虽然与高速导体相关联的其他接触垫在第一末端13020a上存在于边带接触垫的上方和下方)。在图中仅示意性地示出的用于边带接触垫13019a-d的导电路径按需要利用元件13020的通路和/或其他图案化层来将接触垫13019a连接到元件的第二末端13020b上的接触垫13021a,并且将接触垫13019b连接到元件的第二末端13020b上的接触垫13021b,并且将接触垫13019c连接到元件的第二末端13020b上的接触垫13021c,并且将接触垫13019d连接到元件的第二末端13020b上的接触垫13021d。通过这种方式,端接元件上的导体路径被构造为将来自导体组13004b的低速信号从端接元件的一个末端13020a上的一种布置(a-b-c-d)重新路由至该元件的相对末端13020b上的不同布置(d-a-c-b)。
图34b示出了可供选择的电缆组件13001b的俯视图,并且类似的附图标号用于识别相同或类似的部分。在图34b中,电缆13002被批量端接并连接到在设计上类似于图34a的端接元件13020的端接元件13022。与元件13020类似,元件13022包括对应于电缆13002的边带的导电路径的接触垫或其他末端,将所述接触垫标记为13023a、13023b、13023c、13023d,并且它们以从端接元件13022的顶部至底部的顺序布置(虽然与电缆的高速导体相关联的其他接触垫在元件13022的第一末端13022a上存在于边带接触垫的上方和下方)。再次在该图中仅示意性地示出用于边带接触垫13023a-d的导电路径。它们按需要利用元件13022的通路和/或其他图案化层来将接触垫13023a连接到元件的第二末端13022b上的接触垫13025a,并且将接触垫13023b连接到元件的第二末端13022b上的接触垫13025b,并且将接触垫13023c连接到元件的第二末端13022b上的接触垫13025c,并且将接触垫13023d连接到元件的第二末端13022b上的接触垫13025d。通过这种方式,端接元件上的导体路径被构造为将来自导体组3004b的低速信号从端接元件的一个末端13022a上的一种布置(a-b-c-d)重新路由至该元件的相对末端13022b上的不同布置(a-c-b-d)。
图34a和34b的电缆组件彼此类似,在两种情况下,端接元件跨越用于其他低速信号的其他导电路径而非跨越用于高速信号的任何导电路径来物理地重新路由用于低速信号的导电路径。就这一点而言,为了维持高品质的高速信号,跨越高速信号路径路由低速信号通常不是所期望的。然而,在一些情形中,在具有适当屏蔽(如,多层电路板和充分屏蔽层)的情况下,可以如图34c中示出的高速信号路径中的有限信号降级为代价来实现这一结果。在那里,已批量端接的屏蔽电缆13102连接到端接元件13120。电缆13102包括适合于高速数据通信的导体组13104a(如,呈双芯同轴对的形式)。电缆13102还包括边带,该边带包括适合于低速数据传输和/或电力传输的导体组13104b,在该实施例中导体组13004b具有一个绝缘导体。在电缆13102已被批量端接之后,各种导体组的导体的导体末端在元件的第一末端13120a处连接(如,通过焊接)到端接元件13120上的导电路径的对应末端(如,接触垫)。将与对应于电缆的边带的导电路径的接触垫或其他末端标记为13119a,并且其经布置为紧接在用于导体组13104a的中间者的接触垫上方(从图34c的角度)。在该图中仅示意性地示出的用于边带接触垫13119a的导电路径按需要利用元件13120的通路和/或其他图案化层来将接触垫13119a连接到元件的第二末端13120b上的接触垫13121a。通过这种方式,端接元件上的导体路径被构造为将来自导体组13104b的低速信号从端接元件的一个末端13120a上的一种布置(紧接在导体组13104a的中间者的上方)重新路由至该元件的相对末端13120b上的不同布置(紧接在用于导体组13104a的中间者的接触垫下方)。
制造了具有图33c中的电缆12802a的一般设计的混合信号线屏蔽电缆。如图33c中所示,该电缆包括四个高速双芯同轴导体组和设置在该电缆中间的一个低速导体组。将30线规(AWG)的镀银线用于双芯同轴导体组中的高速信号线、并将30线规(AWG)的镀锡线用于低速导体组中的低速信号线,以此来制造该电缆。用于高速线的绝缘材料的外径(OD)为约0.028英寸,并且用于低速线的绝缘材料的OD为约0.022英寸。如图33c中所示出,沿着电缆的每一个边缘还包括排扰线。批量剥离该电缆,并且将各个线末端焊接至微型SAS相容双切换卡上的对应接触点。在该实施例中,将双切换卡上的所有导电路径从双切换卡的电缆末端路由至相对(连接器)末端而不彼此相交,使得接触垫构型在双切换卡的两个末端上为相同的。在图34d中示出所得的端接电缆组件的照片。
现在参见图35a和35b,其分别以透视图和剖视图示出了根据本发明的示例性实施例的电缆构造。一般来讲,带状电缆20102包括一个或多个导体组20104。每一个导体组20104包括两个或更多个沿着电缆20102的长度从一端延伸至另一端的导体(如,线)20106。每一个导体20106沿着电缆的长度被第一电介质20108包围。导体20106固定到第一屏蔽膜20110和第二屏蔽膜20112上,其中第一屏蔽膜和第二屏蔽膜从电缆20102的一端延伸至另一端并设置在电缆20102的相对侧上。沿着电缆20102的长度在每一个导体组20104的导体106的第一电介质20108之间保持一致的间距20114。第二电介质20116设置在间距20114内。电介质20116可以包括气隙/空隙和/或某些其他材料。
可以使导体组20104的构件之间的间距20114足够一致,以使得电缆20102具有与标准包裹双芯同轴电缆相同或比标准包裹双芯同轴电缆更佳的电特性,以及更易于端接并具有更好的端接信号完整性。膜20110、20112可以包括屏蔽材料,例如金属箔,并且膜20110、20112可以适形地被成形为基本上围绕导体组20104。在示出的实例中,膜20110、20112被压紧在一起以形成沿着导体组20104外侧和/或之间的电缆20102的纵长方向延伸的平坦部分20118。在平坦部分29118中,膜20110、20112基本上围绕导体组20104,如,围绕导体组20104的周边,除了膜20110、20112彼此连接的(如,绝缘体和/或粘接剂的)小层部分。例如,屏蔽膜的覆盖部分可以总共包围任何指定的导体组的周边的至少75%、或至少80%、或至少85%或至少90%。虽然此处(和本文其他地方)示出的膜20110、20112可为单独块的膜,但本领域的技术人员将会知道,膜20110、20112也可以替代地由单一薄片的膜形成,如,在纵向路径/线路周围折叠,以便包围导体组20104。
电缆20102还可以包括另外的结构,例如一根或多根排扰线20120。排扰线20120可以沿着电缆20102的长度连续地或在离散的位置处电连接到屏蔽膜20110、20112上。通常排扰线20102在电缆的一端或两端处提供使屏蔽材料电端接(如,接地)的便利接入。排扰线20120还可以被构造用于在膜20110、20112之间提供一定程度的直流耦合,如,在膜20110、20112均包括屏蔽材料的情况下。
现在参见图35a-e,这些剖面图示出了多种替代电缆构造布置方式,其中相同的附图标号可以用于表示其他图中类似的元件。在图35c中,电缆20202可以具有与图35a-b所示类似的构造,然而,只有一个膜20110适形地成形于导体组周围,形成压紧/平坦部分20204。另一个膜20112在电缆20202的一侧上是基本上平坦的。该电缆20202(以及图35d-e中的电缆20212和20222)使用间隙20114中的空气作为第一电介质20108之间的第二电介质,因此第一电介质20108相靠近的最接近点之间没有示出明确的第二电介质材料20116。另外,在这些替代布置方式中,没有示出排扰线,但如本文其他地方所述,它们可适于包括排扰线。
在图35d和35e中,电缆布置方式20212和20222可以具有与此前所述类似的构造,但此处的两个膜均被构造为沿着电缆20212、20222的外表面基本上平坦。在电缆20212中,导体组20104之间具有空隙/间隙20214。如本文所述,这些间隙20214比导体组20104的构件之间的间隙114大,但该电缆构型不一定受到这样的限制。除了该间隙20214,图35e的电缆20222还包括设置在导体组20104之间的间隙20214中和/或设置在导体组20104外侧(如,导体组20104与电缆的纵向边缘之间)的支承件/隔离物20224。
支承件20224可以固定连接(如粘合)到膜20110、20112上,并帮助提供结构硬度和/或调整电缆20222的电性能。支承件20224可以根据需要包括电介质、绝缘和/或屏蔽材料的任何组合,以便调节电缆20222的机械性能和电性能。支承件20224在此处示出为具有圆形横截面,但也可以被构造为具有替代横截面形状,例如椭圆形和矩形。支承件20224可以单独形成,然后在电缆建造期间与导体组104一起铺设。在其他变型形式中,可以将支承件20224作为膜110、112的一部分形成,和/或以液体形式(如,热熔体)与电缆20222一起装配。
上文所述的电缆构造20102、20202、20212、20222可以包括未示出的其他结构。例如,除了信号线、排扰线和地线,电缆还可以包括一根或多根另外的绝缘线,有时称为边带。边带可以用于传输电力或任何其他所关注的信号。边带线(以及排扰线)可以包封在膜110、20112内,和/或可以设置在膜20110、20112的外侧,如,夹在膜与另外的材料层之间。
上文所述的变型形式可以根据所得电缆的所需成本、信号完整性和机械性能使用材料和物理构型的多种组合。一个考虑因素是设置在导体组20104之间的间隙20114中的第二电介质材料20116的选择。在导体组包括差分对,一根为地线、一根为信号线,和/或携带两种干扰信号的情况下,该第二电介质可能尤其需要关注。例如,将气隙20114用作第二电介质可以导致低介电常数和低损耗。使用气隙20114还可以具有其他优点,例如低成本、低重量以及增强的电缆柔韧性。然而,可能需要精细加工,以确保形成气隙20114的导体间距沿着电缆长度保持一致。
现在参见图35f,导体组104的剖视图标识了保持导体20106之间恒定的介电常数所要关注的参数。一般来讲,导体组20104的介电常数可能对导体组20104的导体相靠近的最接近点之间的电介质材料很敏感,在此处用尺寸20300表示。因此,可以通过使电介质20108的厚度20302保持一致并使间隙20114(可以是气隙或填充有另一种电介质材料,例如图35a中所示的电介质20116)的尺寸保持一致来保持恒定的介电常数。
为了确保电性能沿着电缆的长度保持一致,可能有利的是严格控制导体20106和导电膜20110、20112的涂层的几何形状。对于线涂层而言,这可以涉及在导体20106(如实心线)上精确涂覆均匀厚度的绝缘体/电介质材料20108以及确保导体20106在涂层20108内完全居中。可以根据电缆所需的具体特性增大或减小涂层20108的厚度。在某些情况下,没有涂层的导体可以提供最佳性能(如,介电常数、更易于端接和几何形状控制),但对于某些应用而言,行业标准要求使用最小厚度的内层绝缘。涂层20108也可以是有益的,因为与裸线相比,它能够更好地粘合到电介质基板材料20110、20112上。无论如何,上文所述的多个实施例还可以包括没有绝缘厚度的构造。
可以用与装配电缆不同的方法/机械在导体20106上形成/涂覆电介质20108。因此,在最终的电缆组件中,严格控制间隙20114(如,电介质20108之间的最近点距离)的尺寸变化可能是确保保持恒定介电常数所主要关心的问题。取决于使用的组装方法和设备,可通过控制导体20106之间的中心线距离304(如,间距)得到类似的结果。该一致性可以取决于保持导体106的外径尺寸20306的严格程度,以及电介质厚度20302在各处的一致性(如,导体20106在电介质20108内的同心度)。然而,因为在导体20106的最靠近区域处的介电效应最强,所以如果可至少在接近相邻电介质20108的最靠近区域处控制厚度20302,那么通过集中控制间隙尺寸20114可以在最终的组件中获得一致的结果。
构造的信号完整性(如,阻抗和偏差)可不仅取决于信号导体20106相对于彼此设置的精确性/一致性,而且取决于导体106相对于接地层设置的精确性。如图35f所示,膜20110和20112包括各自的屏蔽层和电介质层20308、20310。在这种情况下,屏蔽层20308可以充当接地层,因此严格地控制沿着电缆长度的尺寸20312可以是有利的。在该实例中,所示尺寸20312相对于顶部膜20110和底部膜20112是相同的,但在某些布置方式(如,膜20110、20112使用不同的电介质20310厚度/常数,或膜20110、20112中的一者没有电介质层20310)中这些距离可以是不对称的。
制造图35f所示电缆的一个挑战可能是,当将绝缘导体20106、20108附接到导电膜20110、20112时,要严格控制距离20312(和/或等效的导体与接地层距离)。现在参见图35g-h,这些框图示出了根据本发明实施例在制造过程中如何使导体与接地层距离保持一致的实例。在该实例中,膜(以举例的方式,它被称为膜20112)包括屏蔽层20308和电介质层20310,如此前所述。
为了有助于确保一致的导体与接地层距离(如,图35h中所见的距离20312),膜20112将多层涂布膜用作基底(如,层20308和20310)。将一种已知且厚度受控的可变形材料20320(如,热熔粘合剂)设置在变形程度较小的膜基底20308、20310上。当将绝缘线20106、20108压入表面中时,可变形材料20320发生变形,直到线20106、20108被下压至由可变形材料20320的厚度控制的深度,如图35h所示。材料20320、20310、20308的实例可以包括设置在聚酯背衬20308或20310上的热熔体20320,其中层20308、20310中的另一者包括屏蔽材料。作为另外一种选择或除此之外,可以用工具部件将绝缘线20106、20108压至膜20112内受控深度。
在上文所述的一些实施例中,在导体的中间平面处,绝缘导体20106、20108之间存在气隙20114。这可以用于多种终端应用,包括差分线对之间、地线与信号线之间(GS)和/或受干扰对象与干扰源信号线之间。接地导体与信号导体之间的气隙20114可以具有与就差分线所述类似的有益效果,如,更薄的构造和更低的介电常数。对于差分对的两根线而言,气隙20114可以将线分开,这导致较少的耦合,从而使构造比没有间隙时更薄(提供更大的柔韧性、更低的成本和更小的串扰)。另外,因为在差分对导体相靠近的最接近线处,差分对导体之间存在高场,所以该位置的较低电容有助于构造具有有效的介电常数。
现在参见图36a,坐标图20400示出了根据本发明实施例的构造的分析。在图36b中,框图包括根据本发明实例的导体组的几何特征,讨论图36a时将参考该特征。一般来讲,坐标图20400示出了用不同电缆间距20304、绝缘/介电厚度20302和电缆厚度20402(后者可除去外部屏蔽层20308的厚度)获得的不同介电常数。该分析假定26AWG的差分对导体组20104、100Ω的阻抗,以及用于绝缘体/电介质20108和电介质层20310的实心聚烯烃。点20404和20406为用8密耳厚绝缘体在分别为56和40密耳的厚度20302下获得的结果。点20408和20410为用1密耳厚绝缘体在分别为48和38密耳的厚度20302下获得的结果。点20412为用4.5密耳厚绝缘体在42密耳厚度20302下获得的结果。
从坐标图20400中可以看出,线周围的绝缘体较薄往往会降低有效介电常数。如果绝缘体非常薄,那么由于线之间的高场,较密的间距往往会降低介电常数。然而,如果绝缘体较厚,较大的间距会在线周围提供更多的空气,并且会降低有效介电常数。对于会彼此干扰的两根信号线而言,气隙是限制它们之间的电容串扰的有效结构。如果气隙足够,信号线之间可以不需要地线,这可以节省成本。
可以通过在绝缘导体之间加入气隙来降低坐标图20400中所示的介电损耗和介电常数。坐标图400显示,由于这些间隙而导致的降低程度与在线周围使用泡沫绝缘体的常规构造可达到的降低程度处于相同数量级(如聚烯烃材料为1.6-1.8)。也可以将泡沫内层绝缘体20108与本文所述的构造结合使用,从而得到甚至更低的介电常数和更低的介电损耗。另外,背衬电介质20310可以部分地或全部为泡沫。
使用设计的气隙20114而不是泡沫的潜在有益效果是,沿着导体20106或不同导体20106之间的泡沫可能是不一致的,这会导致介电常数变动和传播延迟,从而使偏差和阻抗变化增大。通过使用实心绝缘体20108和精确间隙20114,有效介电常数可更易于控制,并且又使包括阻抗、偏差、衰减损耗、插入损耗等在内的电性能保持一致。
图36g-37e的剖视图可以代表多种屏蔽电缆或电缆的部分。参见图36g,屏蔽电缆21402c具有单个导体组21404c,该导体组具有两个被电介质间隙20114c分开的绝缘导体21406c。如果需要,电缆21402c可以被制成包括多个在电缆21402c的整个宽度上间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组21404c。绝缘导体21406c大致布置在单个平面内,并且有效地布置成双轴构型。图36g的双轴电缆构型可以用于差分对电路布置方式或单端电路布置方式。
两个屏蔽膜21408c设置在导体组21404c的相对侧上。电缆21402c包括覆盖区域21414c和压紧区域21418c。在电缆20102c的覆盖区域21414c中,屏蔽膜21408c包括覆盖导体组21404c的覆盖部分21407c。在横截面中,覆盖部分21407c组合起来基本上围绕导体组21404c。在电缆21402c的压紧区域21418c中,屏蔽膜21408c包括导体组21404c每一侧上的压紧部分21409c。
任选的粘合剂层21410c可以设置在屏蔽膜21408c之间。屏蔽电缆21402c还包括类似于接地导体21412的任选的接地导体21412c,其可以包括地线或排扰线。接地导体21412c与绝缘导体21406c间隔开,并且在与绝缘导体21406c基本上相同的方向上延伸。导体组21404c和接地导体21412c可以被布置成使得它们大致位于平面内。
如图36g的剖视图所示,屏蔽膜21408c的覆盖部分21407c之间具有最大间距D;屏蔽膜21408c的压紧部分21409c之间具有最小间距d1;绝缘导体21406c之间的屏蔽膜21408c之间具有最小间距d2。
在图36g中,示出的粘合剂层21410c设置在电缆20102c的压紧区域21418c中的屏蔽膜21408c的压紧部分21409c之间,并设置在电缆21402c的覆盖区域21414c中的屏蔽膜21408c的覆盖部分21407c与绝缘导体21406c之间。在该布置方式中,粘合剂层21410c在电缆21402c的压紧区域21418c中使屏蔽膜21408c的压紧部分21409c粘合在一起,并且在电缆21402c的覆盖区域21414c中将屏蔽膜21408c的覆盖部分21407c粘合至绝缘导体21406c。
图36h的屏蔽电缆21402d与图36g的电缆21402c类似,其中类似的元件用类似的附图标号标记,不同的是在电缆21402d中,任选的粘合剂层21410d不存在于电缆的覆盖区域21414c中的屏蔽膜21408c的覆盖部分21407c与绝缘导体21406c之间。在该布置方式中,粘合剂层21410d在电缆的压紧区域21418c中使屏蔽膜21408c的压紧部分21409c粘合在一起,但是在电缆21402d的覆盖区域21414c中不会将屏蔽膜21408c的覆盖部分21407c粘合至绝缘导体1406c。
现在参见图37a,我们看到,屏蔽电缆21402e的横截面图在许多方面类似于图36g的屏蔽电缆21402c。电缆21402e包括单个导体组21404e,该导体组具有两个被沿着电缆21402e的长度延伸的电介质间隙20114e分开的绝缘导体21406e。电缆21402e可以被制成具有多个在电缆21402e的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆21402e的长度延伸的导体组21404e。绝缘导体21406e被有效地布置为双绞式电缆布置方式,从而使绝缘导体21406e彼此扭绞并沿着电缆21402e的长度延伸。
在图37b中,示出的另一条屏蔽电缆21402f也在多个方面类似于图36g的屏蔽电缆21402c。电缆21402f包括单个导体组21404f,该导体组具有四个沿着电缆21402f的长度延伸的绝缘导体21406f,其中相对的导体被间隙20114f分开。电缆21402f可以被制成具有多个在电缆21402f的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆21402f的长度延伸的导体组21404f。绝缘导体1406f被有效地布置为四芯电缆布置方式,这样当绝缘导体21406f沿着电缆21402f的长度延伸时,绝缘导体1406f可以互相扭绞,也可以不互相扭绞。
屏蔽电缆的其他实施例可以包括大致布置在单个平面内的多个间隔开的导体组21404、21404e或21404f,或者它们的组合。任选地,屏蔽电缆可以包括多个接地导体21412,所述接地导体21412与导体组的绝缘导体间隔开,并且大致在与导体组的绝缘导体相同的方向上延伸。在一些构型中,导体组和接地导体可大致布置在单个平面内。图37c示出此类屏蔽电缆的示例性实施例。
参见图37c,屏蔽电缆20102g包括大致布置在平面内的多个间隔开的导体组21404、21404g。导体组21404g包括单个绝缘导体,但另外也可以类似于导体组21404的形式形成。屏蔽电缆21402g还包括设置在导体组21404、21404g之间并且位于屏蔽电缆21402g两侧或边缘处的任选的接地导体21412。
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜21408设置在电缆21402g的相对侧上,并且被布置为使得在横截面中,电缆21402g包括覆盖区域21424和压紧区域21428。在电缆的覆盖区域21424中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜21408的覆盖部分21417在横截面中基本上围绕每一个导体组21404、21404g。第一屏蔽膜和第二屏蔽膜21408的压紧部分21419在每一个导体组21404g的两侧上形成压紧区域21428。
屏蔽膜21408设置在接地导体21412周围。任选的粘合剂层21410设置在屏蔽膜21408之间,并且在每一个导体组21404、21404c的两侧上的压紧区域21428中使屏蔽膜21408的压紧部分21419彼此粘结。屏蔽电缆21402g包括同轴电缆布置方式(导体组21404g)和双轴电缆布置方式(导体组21404)的组合,并且因此可以被称为混合电缆布置方式。
可以将一条、两条或更多条屏蔽电缆端接到端接元件(如印刷电路板、双切换卡等)上。因为绝缘导体和接地导体可以大致布置在单个平面内,所以本发明所公开的屏蔽电缆能很好地适于整体剥离(即,从绝缘导体上同时剥离屏蔽膜和绝缘体)和批量端接(即,同时端接绝缘导体和接地导体的已剥离端),这使得能够进行更加自动化的电缆组装过程。这是本发明所公开的屏蔽电缆中的至少一些的优点。例如,绝缘导体和接地导体的已剥离端可以(例如)被端接到接触导电路径或印刷电路板上的其他元件。在其他情况下,绝缘导体和接地导体的已剥离端可以被端接到任何合适的端接装置的任何合适的单个接触元件上,例如,电连接器的电触点。
在图38a-38d中,示出了将屏蔽电缆21502端接到印刷电路板或其他端接元件21514上的示例性端接方法。该端接方法可以是批量端接方法,并且包括剥离(在图38a-38b中示出)、对齐(在图38c中示出)和端接(在图38d中示出)这些步骤。当形成可以通常采用本文所示和/或所述的任何电缆形式的屏蔽电缆21502时,屏蔽电缆21502的导体组21504、21504a(后者具有电介质间隙21520)、绝缘导体21506和接地导体21512的布置方式可以与印刷电路板21514上的接触元件21516的布置方式匹配,这可以消除对齐或端接过程中屏蔽电缆21502的端部的任何显著操作。
在图38a所示的步骤中,移除了屏蔽膜21508的端部21508a。可以使用任何合适的方法,例如机械剥离或激光剥离。这个步骤使绝缘导体21506和接地导体21512的端部暴露。在一个方面,整体剥离屏蔽膜21508的端部21508a是可能的,这是因为它们形成了与绝缘导体21506的绝缘体分离的整体连接层。从绝缘导体21506移除屏蔽膜21508可保护这些位置不出现电短路,并且也能够独立地移动绝缘导体1506和接地导体21512的已暴露端部。在图38b所示的步骤中,移除了绝缘导体21506的绝缘体的端部21506a。可以使用任何合适的方法,例如机械剥离或激光剥离。这个步骤使绝缘导体21506的导体的端部暴露。在图38c所示的步骤中,将屏蔽电缆21502与印刷电路板21514对齐,使得屏蔽电缆21502的绝缘导体21506的导体的端部和接地导体21512的端部与印刷电路板21514上的接触元件21516对齐。在图38d所示的步骤中,屏蔽电缆21502的绝缘导体21506的导体的端部和接地导体21512的端部被端接至印刷电路板21514上的接触元件21516。举例来说,可使用的合适的端接方法的实例包括软焊、焊接、卷曲、机械夹持和粘合性粘合。
图39a-39c为三个示例性屏蔽电缆的剖视图,示出了屏蔽电缆中的接地导体的布置方式的实例。屏蔽电缆的一个方面是屏蔽件的正确接地,此类接地可以用多种方法实现。在一些情况下,给定接地导体可以与屏蔽膜中的至少一个电接触,使得将给定接地导体接地也可以使一个或多个屏蔽膜接地。此类接地导体也可以被称为“排扰线”。屏蔽膜与接地导体之间的电接触的特征可在于相对较低的直流电阻,如,小于10Ω、或小于2Ω或基本上为0Ω的直流电阻。在一些情况下,给定接地导体可以不与屏蔽膜电接触,但可以是电缆构造中的单独元件,它独立地端接到任何合适的端接元件的任何合适的单独的接触元件上,例如印刷电路板、背板或其他装置的导电路径或其他接触元件。此类接地导体也可以称为“地线”。图39a示出了示例性的屏蔽电缆,其中接地导体设置在屏蔽膜的外部。图39b和图39c示出了这样的实施例,其中接地导体设置在屏蔽膜之间,并可以包含在导体组中。可以将一个或多个接地导体设置在屏蔽膜的外部、屏蔽膜之间或这二者的组合的任何合适的位置中。
参见图39a,屏蔽电缆21602a包括沿着电缆21602a的长度延伸的单个导体组21604a。导体组21604a具有两个被电介质间隙21630分开的绝缘导体21606,即一对绝缘导体。可以将电缆21602a制成具有多个在电缆的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组21604a。设置在电缆相对侧上的两个屏蔽膜21608a包括覆盖部分21607a。在横截面中,覆盖部分21607a组合起来基本上围绕导体组21604a。任选的粘合剂层21610a设置在屏蔽膜21608a的压紧部分21609a之间,并且使屏蔽膜21608a在导体组21604a的两侧上彼此粘合。绝缘导体21606大致布置在单个平面内,并有效地布置成双轴电缆构型,该构型可用于单端电路布置方式或差分对电路布置方式。屏蔽电缆21602a还包括多个设置在屏蔽膜21608a外部的接地导体21612。接地导体21612被设置在导体组21604a之上、之下和两侧上。任选地,电缆21602a包括围绕屏蔽膜21608a和接地导体21612的保护膜21620。保护膜21620包括保护层21621和将保护层21621粘合至屏蔽膜21608a和接地导体21612的粘合剂层21622。或者,可以使用外部导电屏蔽件(例如,导电编织物)和外部绝缘护套(未示出)围绕屏蔽膜21608a和接地导体21612。
参见图39b,屏蔽电缆21602b包括沿着电缆21602b的长度延伸的单个导体组21604b。导体组21604b具有两个被电介质间隙21630分开的绝缘导体21606,即一对绝缘导体。可以将电缆21602b制成具有多个在电缆的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组21604b。两个屏蔽膜21608b设置在电缆21602b的相对侧上并包括覆盖部分21607b。在横截面中,覆盖部分21607b组合起来基本上围绕导体组21604b。任选的粘合剂层21610b设置在屏蔽膜21608b的压紧部分21609b之间,并使屏蔽膜在导体组的两侧上彼此粘合。绝缘导体21606大致布置在单个平面内并且有效地布置成双轴或差分对电缆布置方式。屏蔽电缆21602b还包括设置在屏蔽膜v1608b之间的多个接地导体21612。接体导体21612中的两个被包括在导体组21604b中,并且接地导体21612中的两个与导体组21604b间隔开。
参见图39c,屏蔽电缆21602c包括沿着电缆21602c的长度延伸的单个导体组21604c。导体组21604c具有两个被电介质间隙21630分开的绝缘导体21606,即一对绝缘导体。可以将电缆21602c制成具有多个在电缆的整个宽度上彼此间隔开并沿着电缆的长度延伸的导体组21604c。两个屏蔽膜21608c设置在电缆21602c的相对侧上并包括覆盖部分21607c。在横截面中,覆盖部分21607c组合起来基本上围绕导体组21604c。任选的粘合剂层21610c设置在屏蔽膜21608c的压紧部分21609c之间,并且使导体组21604c两侧上的屏蔽膜21608c彼此粘合。绝缘导体21606大致布置在单个平面内并且有效地布置成双轴或差分对电缆布置方式。屏蔽电缆21602c还包括设置在屏蔽膜21608c之间的多个接地导体21612。所有接地导体21612均被包括在导体组21604c中。接地导体21612中的两个和绝缘导体21606大致布置在单个平面内。
在图36c中,示出了示例性屏蔽电缆20902的横截面,其包括导体组20904中的两个绝缘导体,各个绝缘导体20906各自沿着电缆20902的长度延伸并被电介质/气隙20944分离。两个屏蔽膜20908设置在电缆20902的相对侧上,并组合起来基本上围绕导体组20904。任选的粘合剂层20910设置在屏蔽膜20908的压紧部分20909之间并使屏蔽膜20908在电缆的压紧区域918中的导体组20904两侧上彼此粘合。绝缘导体906可以被大致布置在单个平面内并有效地布置成双轴电缆构型。双轴电缆构型可用于差分对电路布置方式或单端电路布置方式。屏蔽膜20908可以包括导电层908a和非导电聚合物层20908b,或者可以包括导电层908a,但没有非导电聚合物层20908b。在图中,示出的每一个屏蔽膜的导电层20908a面向绝缘导体20906,但在可供选择的实施例中,屏蔽膜中的一个或两个可以具有颠倒的取向。
屏蔽膜20908中的至少一个的覆盖部分20907包括与导体组20904的相应末端导体20906基本上同心的同心部分20911。在电缆20902的过渡区域中,屏蔽膜20908的过渡部分20934在屏蔽膜20908的同心部分20911与压紧部分20909之间。过渡部分20934设置在导体组20904的两侧上,并且每一个此类部分包括横截面过渡区域20934a。横截面过渡区域934a的总和优选地沿着导体20906的长度基本上相同。例如,横截面区域20934a的总和在1m长度内的变化可以为小于50%。
另外,两个横截面过渡区域20934a可以基本上相同和/或基本上一致。过渡区域的这种构型有助于将每一个导体20906(单端端接)的特性阻抗以及差分阻抗均保持在所需范围内,例如在给定长度(例如,1m)内的目标阻抗值的5%-10%内。另外,过渡区域的这种构型可以将两个导体20906沿着其长度的至少一部分的偏差降至最低。
当电缆为未折叠的平面构型时,屏蔽膜中的每一个的横截面可以用在电缆20902的整个宽度上变化的曲率半径来表征。屏蔽膜20908的最大曲率半径可以出现在(例如)图36c中所示的电缆20902的压紧部分20909处,或多导体电缆组20904的覆盖部分20907的中心点附近。在这些位置处,膜可以是大致平的,并且曲率半径可以是基本上无穷大。屏蔽膜20908的最小曲率半径可以出现在(例如)屏蔽膜20908的过渡部分20934处。在一些实施例中,屏蔽膜在电缆的整个宽度上的曲率半径为至少约50微米,即,曲率半径的大小在电缆的边缘之间沿着电缆宽度的任何点处都不为小于50微米。在一些实施例中,对于包括过渡部分的屏蔽膜而言,屏蔽膜的过渡部分的曲率半径相似地为至少约50微米。
在未折叠的平面构型中,包括同心部分和过渡部分的屏蔽膜用同心部分的曲率半径R1和/或过渡部分的曲率半径r1来表征。图36c中示出了电缆20902的这些参数。在示例性的实施例中,R1/r1为在2至15范围内。
在图36d中示出了另一个示例性的屏蔽电缆21002,其包括具有两个被电介质/气隙1014分开的绝缘导体21006的导体组。在该实施例中,屏蔽膜21008具有不对称构型,相对于更对称的实施例,该图中的过渡部分的位置有所改变。在图36d中,屏蔽电缆21002具有屏蔽膜21008的压紧部分21009,其位于稍微偏离绝缘导体21006的对称平面的平面内。因此,过渡区域21036具有相对于其他示出的实施例稍微偏移的位置和构型。然而,通过确保两个过渡区域21036的位置相对于对应的绝缘导体21006(如,相对于导体21006之间的垂直平面)基本上对称,并确保仔细控制过渡区域1036沿着屏蔽电缆21002的长度的构型,屏蔽电缆21002可以被构造为仍然能提供合格的电性能。
在图36e中,示出了另外的示例性屏蔽电缆。这些图用于进一步说明电缆的压紧部分如何被构造用于电隔离屏蔽电缆的导体组。导体组可以与相邻的导体组电隔离(例如,用于使相邻的导体组之间的串扰最小)或者与屏蔽电缆的外部环境隔离(例如,用于使从屏蔽电缆逸出的电磁辐射最小并且使外部源带来的电磁干扰最小)。在这两种情况下,压紧部分均可以包括用于实现电隔离的各种机械结构。举例来说,这些实例包括屏蔽膜非常靠近、屏蔽膜之间的高介电常数材料、直接或间接电接触屏蔽膜中的至少一个的接地导体、相邻的导体组之间的延伸距离、相邻的导体组之间的物理断裂、屏蔽膜彼此直接纵向、横向或既纵向又横向地间歇接触、以及导电粘合剂。
图36e示出了屏蔽电缆21102的剖视图,其包括两个在电缆20102的整个宽度上间隔开并沿着电缆的长度纵向延伸的导体组21104a、2104b。每一个导体组21104a、21104b具有两个被间隙21144分开的绝缘导体21106a、21106b。两个屏蔽膜21108设置在电缆21102的相对侧上。在横截面内,屏蔽膜21108的覆盖部分21107在电缆21102的覆盖区域21114中基本上围绕导体组21104a、21104b。在电缆的压紧区域21118中,在导体组21104a、21104b的两侧上,屏蔽膜21108包括压紧部分21109。当屏蔽电缆21102为平面和/或未折叠布置方式时,在电缆21102中,屏蔽膜21108的压紧部分21109和绝缘导体21106大致布置在单个平面内。设置在导体组21104a、21104b之间的压紧部分21109被构造用于将导体组21104a、21104b彼此电隔离。当布置成大致平面的未折叠布置方式时,如图36e所示,导体组21104a中第一绝缘导体21106a相对于导体组21104a中的第二绝缘导体21106b的高频电隔离基本上小于第一导体组21104a相对于第二导体组21104b的高频电隔离。
如图36e的剖视图所示,电缆21102可以通过屏蔽膜21108的覆盖部分21107之间的最大间距D、屏蔽膜21108的覆盖部分21107之间的最小间距d2和屏蔽膜21108的压紧部分21109之间的最小间距d1来表征。在一些实施例中,d1/D为小于0.25或小于0.1。在一些实施例中,d2/D为大于0.33。
如图所示,屏蔽膜21108的压紧部分21109之间可以包括任选的粘合剂层。该粘合剂层可以是连续或不连续的。在一些实施例中,粘合剂层可以完全或部分地在电缆v1102的覆盖区域21114中延伸,如,在屏蔽膜21108的覆盖部分21107与绝缘导体21106a、21106b之间延伸。粘合剂层可以设置在屏蔽膜21108的覆盖部分21107上,并可以完全或部分地从导体组21104a、21104b一侧上的屏蔽膜21108的压紧部分21109延伸至导体组21104a、21104b另一侧上的屏蔽膜21108的压紧部分21109。
屏蔽膜21108可以通过电缆21102的整个宽度上的曲率半径R和/或屏蔽膜的过渡部分21112的曲率半径r1和/或屏蔽膜的同心部分21111的曲率半径r2来表征。
在过渡区域21136中,屏蔽膜21108的过渡部分21112可以被布置用于提供屏蔽膜21108的同心部分21111与屏蔽膜21108的压紧部分1109之间的逐渐过渡。屏蔽膜1108的过渡部分21112从第一过渡点21121(其为屏蔽膜1108的弯曲点并标志着同心部分21111的结束)延伸至第二过渡点21122(在此处,屏蔽膜之间的间距超出压紧部分21109的最小间距d1预定的系数)。
在一些实施例中,电缆21102包括至少一个屏蔽膜,其在整个电缆的宽度上具有至少约50微米的曲率半径R,和/或屏蔽膜21102的过渡部分21112的最小曲率半径r1为至少约50微米。在一些实施例中,同心部分的最小曲率半径与过渡部分的最小曲率半径的比率r2/r1为在2至15范围内。
在一些实施例中,屏蔽膜在整个电缆宽度上的曲率半径R为至少约50微米,和/或屏蔽膜的过渡部分的最小曲率半径为至少50微米。
在一些情况下,所述屏蔽电缆中的任何者的压紧区域可以被构造为可以例如至少30°的角度α横向弯曲。压紧区域的这种横向柔韧性能够使屏蔽电缆折叠成任何合适的构型,例如,可用于圆形电缆的构型。在一些情况下,通过使用包括两个或更多个相对较薄的单独层的屏蔽膜来实现压紧区域的横向柔韧性。为了保证这些单独层尤其在弯曲条件下的完整性,优选地它们间的粘合保持不受损。压紧区域可以例如具有小于约0.13mm的最小厚度,加工或使用过程中热暴露之后单独层之间的粘合强度可以为至少17.86g/mm(1磅/英寸)。
在图36f中,示出了只有一个屏蔽膜21308的屏蔽电缆21302。将绝缘导体21306布置成两个导体组21304,每一个导体组只有一对被电介质/间隙21314分开的绝缘导体,但还可以想到如本文所述具有其他数量的绝缘导体的导体组。示出的屏蔽电缆21302包括在多个示例性位置处的接地导体21312,但如果需要,可以省略它们中的任何者或全部,或者可以包括另外的接地导体。接地导体21312在与导体组1304的绝缘导体21306基本上相同的方向上延伸,并设置在屏蔽膜21308与不用作屏蔽膜的载体膜21346之间。屏蔽膜21308的压紧部分21309中包括一个接地导体21312,导体组21304之一中包括三个接地导体21312。这三个接地导体21312中的一个设置在绝缘导体v1306与屏蔽膜21308之间,三个接地导体21312中的两个被布置成与导体组的绝缘导体21306大致共平面。
除了信号线、排扰线和地线,为了使用者所限定的任何目的,本发明所公开的任何电缆还可以包括一根或多根通常为绝缘的单独的线。这些另外的线(例如)可以适合于电力传输或低速通信(如,小于1MHz),但不适合于高速通信(如大于1GHz),可以将它们统称为边带。边带线可用于传输电力信号、参考信号或任何其他所关注的信号。边带中的线通常彼此不直接或间接电接触,但在至少某些情况下,它们可能不彼此屏蔽。边带可以包括任何数量的线,例如2条或更多,或3条或更多,或5条或更多。
本文所述的屏蔽电缆构型为实现至导体组和排扰线/地线的简化连接提供了机会,所述连接促进信号完整性、支持行业标准协议和/或允许对导体组和排扰线的批量端接。串扰(近端和远端)是针对电缆组件中的信号完整性的重要考虑因素。电缆和端接区域中的信号线之间的紧密间距将易受串扰的影响,但本文所述的电缆和连接器方式提供了减小串扰的方法。例如,通过围绕导体组形成尽可能完整的屏蔽件可以减小电缆中的串扰。如果屏蔽件之间存在任何间隙,然后使该间隙具有尽可能高的纵横比和/或通过在屏蔽件之间使用低阻抗或直接电接触,则串扰减小。例如,屏蔽件可直接接触、通过排扰线连接和/或通过(例如)导电粘合剂连接。
图40a示出了连接器组件7000,其包括(例如)具有设置在连接器壳体7002中的端接末端7007的电缆7001,电缆7001可以是本文所述电缆中的任何者。壳体7002包括通道7003,通道7003将电气终端7004a保持为平面的、间隔开的布置方式。可以用任何合适的方法将电气终端7004a保持在壳体7002中,例如搭扣配合、压力配合、摩擦配合、压接或机械夹持、用粘合剂粘结或其他方法。用于保持电气终端7004a的方法可以允许单独或成组地移除电气终端7004a,或者用于保持电气终端7004a的方法可以永久性地将电气终端7004a固定在壳体7002内。
电缆7001包括在电缆7001的整个宽度上间隔开并沿着电缆7001的长度延伸的信号导体组7005。电缆7001任选地包括可以与导体组7005间隔开并沿着电缆7001的长度延伸的地线7006。在该特定实例中,电缆7001包括两个双轴导体组7005和三根地线7006,但可以使用多种电缆布置方式。例如,电缆可以使用具有更多或更少的导体的导体组,和/或电缆可以具有更多或更少的地线。
每一个电气终端7004a具有朝向电缆7001设置的末端和配合的末端。在朝向电缆设置的末端处,电气终端7004a电连接至导体组7005的导体7008或地线7006。在配合的末端处,每一个电气终端7004a被构造为与配合连接器(未示出)的配合电气终端形成物理接触和电接触。在多种构型中,电气终端7004a的配合末端可以是插槽、弹簧连接器、插脚、叶片或被构造为物理接合配合连接器的配合接线端并与其形成电接触的任何其他类型的连接。
导体组7005的导体7008和地线(如果存在的话)与电气终端7004a形成电接触。可(例如)通过压接连接、焊接连接、熔接连接、压力配合连接、摩擦配合连接、绝缘位移连接和/或进行电气终端7004a与导体7008或地线7006之间的直接电接触的任何其他类型的连接来实现电气终端7004a与导体7008或地线7006之间的电接触。
如图40b所示,在一些情况下,导体7008和/或地线7006形成连接器7090的电气终端7004b。在这些情况下,电气终端7004b可以包括导体组7005的导体7008的已剥离绝缘体和屏蔽件的裸末端和/或裸地线7006。可以将裸导体末端和/或裸地线形成为与配合连接器的端子接合。裸导体末端和/或裸地线可经冲压、折叠、硬化、电镀和/或以其他方式处理以允许与配合接线端接合。例如,裸导体末端和/或裸地线可以充当与配合连接器的配合插槽接合的插脚。
举例而言,壳体7002可由绝缘材料制成,例如模制塑料外壳。壳体7002可以是单部件壳体或多部件壳体。例如,多部件壳体可以包括壳体基部7012和封盖7011,如图40c所示。单部件壳体可以包括没有封盖的壳体7002(如图40a和40b所示)或具有一体式封盖的壳体7010(如图40d所示)。
如图40a和40b所示,壳体7002可以包括开口7021,例如允许电缆7001的末端进入壳体7002的U形开口7021。壳体7002还可以在壳体7002的配合表面7023中包括一个或多个开口7022,该一个或多个开口7022有助于电端子7004a、7004b与配合端子(未示出)之间的接合。例如,如图40a所示,开口7022可以允许配合端子插脚(未示出)进入壳体,以与电端子7004a形成物理接触和电接触。如图40b所示,开口7022可以允许电端子插脚7004b离开壳体,以与配合端子插槽(未示出)接合。
图40e为连接器组件7098的横截面图。在该图示中,导体7008和地线7006在接触位点7040处与绝缘位移电气终端7009形成电接触。图40f示出连接器组件7098的俯视图。在该实例中,导体7008与接线端7009之间的接触位点7040对齐成列7041。
图40g示出连接器组件7099中的接触位点的可供选择的布置方式。如图40g提供的实例中所示,导体7008的接触位点基本上对齐成列7042。地线7006的接触位点7040b从导体7008的接触位点7040a的列7042偏移。或者,导体中的一些的接触位点可从其他导体的接触位点偏移。在一些情况下,一些接触位点的偏移设置对于允许用于高密度应用的更紧密连接间距而言是有用的。尽管此处以连接器实施加以说明,但此方法也可用于将电缆连接至印刷电路板和/或双切换卡,和/或可用于任何类型的连接,例如,焊接、熔接、压接等。
如图41a、41b和41c中所示,多个连接器组件7000(参见图40a)可堆叠在一起,以形成连接器叠堆7100。图41b描绘堆叠的连接器组件7000的配合表面7023,所述配合表面7023组合起来形成连接器叠堆7100的配合表面7123。如图41b中最佳地可见,每一个连接器组件7000将一列电气终端7004提供给连接器叠堆7100的电气终端7004的二维阵列7101。连接器叠堆7100的电气终端7004可与配合连接器7102的配合电气终端7104接合,如图41c所示。
连接器组件7000可通过各种装置而以叠堆构型固定在一起。例如,保持杆7105可以适于接合在壳体7002的侧边上的配合凹槽7031。可以将保持杆7105和凹槽7031的构型更改成多种形状,同时仍执行它们的预期功能。例如,并非在壳体7002中提供凹槽7031来接纳保持杆7105,突出物(未示出)可从壳体延伸且保持杆可以适于接合该突出物。
在一些构型中,连接器叠堆7100末端处的连接器组件7000可以包括壳体封盖。在一些构型中,每一个壳体7002的背面可以被构造为充当叠堆中相邻壳体7002的封盖。在一些构型中,如图41a和41c所示,隔离物7110可设置在叠堆7100的末端处和/或可代替连接器叠堆7100中的一个或多个连接器组件7000。
壳体7002可包括至少一组一体地形成的保持元件7074a、7074b,该至少一组一体地形成的保持元件7074a、7074b被构造为将相邻的连接器组件7000保持在固定的相对位置中。每一组保持元件7074a、7074b可以被构造为通过任何合适的方法(例如,搭扣配合、摩擦配合、压力配合和机械夹持)来将相邻的连接器组件7000保持在固定的相对位置中。在图示实施例中,每一组保持元件7074a、7074b包括被构造为通过搭扣配合来将相邻的连接器组件7000保持在固定的相对位置中的闩锁部分7074a和对应的锁扣部分7074b。
壳体7002可包括至少一组一体地形成的定位元件7076,该至少一组一体地形成的定位元件7076被构造为使相邻的连接器组件7000相对于彼此定位。在图40a、41a和41c中,壳体7002包括两组定位元件7076。可以根据预期的应用选择各组定位元件7076的位置和构型。在示出的实例中,每一组定位元件7076包括被构造为与定位柱(未示出)接合的定位凹槽。定位元件7076的接合使相邻连接器组件7000相对于彼此定位。本文所述的连接器组件7000和堆叠方法使得可能交换一系列堆叠电连接器中的单个连接器组件,而不用从配合件7102拆开连接器组件的整个叠堆。
图42a至42d为示出电缆7200a至7200d中的信号导体组和地线的若干模式的电缆剖视图。针对较宽的电缆,可重复和/或组合图42a至42d中所示的电缆模式。图42a中描绘的电缆7200a具有同轴导体组7205a和地线7206a的交替组。图42b示出具有与地线7206b交替的双轴导体组7205b的电缆7200b。图42c中描绘的电缆7200c具有设置在位于导体7200c的边缘上的地线7206c之间的多个双轴导体组7205c。图42d中描绘的电缆7200d具有与三根地线7206d交替的两个双轴导体组7205d。图42a-42d中所示的导体组和地线的模式可在给定电缆的整个宽度上重复多次,和/或可与其他电缆模式组合以产生具有更多导体的较宽电缆。可设想具有一个、两个或更多个导体的导体组和/或地线的多种不同模式。
图42e至42h示出导体和地线的各种电缆模式以及各种类型。可在电缆中使用任何形状的导体或地线,并且导体和/或地线中的一些的形状可与电缆中的其他导体和/或地线的形状不同。例如,图42e中所示的电缆7200e包括具有椭圆形导体7208e的导体组和矩形地线7206e。图42f示出具有绞合导体7208f和绞合地线7206f的电缆7200f。电缆中的导体和/或地线中的一些可为绞合的,并且其他导体和/或地线可为实心的。例如,图42g示出具有绞合导体7208g和实心矩形地线7206g的电缆7200g。图42h示出包括实心圆形导体7208h和绞合椭圆形地线7206h的电缆7200h。在一些情况下,如果排扰线7206h在屏蔽膜7202h之间在一定程度上压扁,则排扰线7206h与屏蔽件之间的接触得以改善。例如,最初具有圆形横截面的绞合排扰线可在电缆制造过程中压扁成椭圆形形状或椭圆形形状。由此制造过程所得的电缆可具有横截面类似于图42b中所示的排扰线7206h的排扰线。
图43a-43e示出电缆7301a至7301d的导体7308和地线7306可连接至电端子7304的若干方式。这些方法适用于本文所述电缆中的任何者。在图43a中,每一个导体7308和地线7306以接地–信号–信号–接地-信号-信号-接地(GSSGSSG)配置而连接至电端子7304。在图43b中,减短中心地线7306,且导体7308和剩余地线7306以接地-信号-信号-不连接-信号-信号-接地(GSS-SSG)配置而连接至电端子7304。在图43c中,减短最外面的两根地线7306,且导体7308和剩余地线7006以不连接-信号-信号-接地-信号-信号-不连接(--SSGSS--)配置而连接至电端子7304。在图43d和43e中,通过电缆屏蔽件7305d、7305e来制备接地连接。电缆7301d、7301e可以包括或可以不包括排扰线。图43e中所示的电缆7301e的屏蔽件7305e包括连接至电端子7304的屏蔽件突出部7507。多种另外的连接配置为可能的,包括(但不限于)交替的信号和接地连接以及设置在接地连接之间的多个信号连接。
如图44a和44b所示,连接器组件7400可包括设置在一体的壳体7402中的多条电缆7401,例如本文所述电缆中的任何者。多条电缆7401中的每一者电连接至对应组的电端子7404。每组电端子7404按导体7404的间隔开的列7423而保持在一体的壳体7402中。图44b示出连接器组件7404的配合表面7420,其示出形成二维阵列7411的电端子7404的多个列7423。
图45a示出包括例如本文所述电缆中的任何者的电缆7501的连接器组件7500,电缆7501设置在具有第一末端7512和第二末端7513的连接器壳体7502中。电组件7500包括在壳体7502的第一末端7512处(例如)通过通道7511而以平面的间隔开的构型保持在壳体7502中的第一接线端7510。电组件7500包括在壳体7502的第二末端7513处(例如)通过通道7521而以平坦的间隔开的配置保持在壳体7502中的第二接线端7520。举例而言,可以用任何合适的方法将第一电气终端7510和第二电气终端7520保持在壳体7502中,例如搭扣配合、压力配合、摩擦配合、压接或机械夹持。用于保持电气终端7510、7520的方法可允许移除一组或两组电气终端7510、7520,和/或可允许从壳体7502上单独地移除电气终端7510、7520。或者,用于保持电气终端7510、7520的方法可将电气终端7510、7520永久地固定在壳体7502内。
电缆7501包括在电缆7501中间隔开并沿着电缆7501的长度延伸的信号导体组7505和地线7506。导体组7505可以包括双导体双轴导体组、单导体同轴导体组、具有两个以上导体的导体组,或如本文中论述的其他电缆构型。
每一个电气终端7510、7520具有朝向电缆7501设置的末端和配合的末端。在朝向电缆7501设置的末端处,电气终端7510、7520电连接至导体组7505的导体7508或地线7506。在配合末端处,每一个电气终端7510、7520被构造为与配合连接器(未示出)的配合电气终端形成物理接触和电接触。
可(例如)通过压接连接、焊接连接、熔接连接、压力配合连接、摩擦配合连接、绝缘位移连接和/或进行电气终端7510、7520与导体7508或地线7506之间的直接电接触的任何其他类型的连接来实现电气终端7510、7520与导体7508或地线7506之间的电接触。电接触位点可对齐成列或可交错,如本文中所论述。
在多种构型中,电气终端7510、7520的配合末端可以是插槽、弹簧连接器、插脚、叶片或被构造为物理接合配合连接器的配合接线端并与其形成直接电接触的任何其他类型的连接。
在一些情况下,第一组电气终端7510和第二组电气终端7520中的一者或两者自身为导体7508和/或地线7506。例如,电气终端可以是导体组7505的导体7508的已剥离绝缘体和屏蔽件的裸末端和/或裸地线7506。导体7508和/或地线7506的末端可经形成、塑形、涂布和/或以其他方式制备,与配合连接器(未示出)的配合接线端接合以与配合接线端形成直接电接触,如此前结合图40b所描述。
举例而言,壳体7506由绝缘材料制成,例如模制塑料外壳。壳体可以是单部件壳体或多部件壳体。例如,多部件壳体可以包括基部壳体7502和封盖7524,如图45b所示。
如图46a中所示,多个连接器组件7500(例如图45a和45b中所示的连接器组件)可堆叠在一起,以形成二维连接器叠堆7600。在连接器叠堆7600的第一末端7612处,每一个第一组电气终端7510以平面的间隔开的构型保持在连接器组件7500中的一者中。第一组电气终端7506被构造为与第一配合连接器(未示出)的电气终端形成电接触。在连接器叠堆7600的第二末端7613处,每一个第二组电气终端7620以平面的间隔开的构型保持在连接器组件7500中的一者中。第二组电气终端7620被构造为与第二配合连接器的电气终端形成电接触。
图46b示出连接器叠堆7600的第一末端7612的端视图。如图46a和46b中可见,连接器组件7500的第一组电端子7510在连接器叠堆7600的第一末端7612处形成电端子7510的二维阵列7601的列。图46c为连接器叠堆7600的第二末端7613的端视图。如图46a和46c中可见,连接器组件7500的第二组电气终端7520在连接器叠堆7600的第二末端7613处形成电端子7620的二维阵列7602的列。
连接器组件7500可通过各种装置而以叠堆构型固定在一起。如此前所论述,可使用保持特征来定位和/或对齐连接器组件7500,和/或保持叠堆7600中的连接器组件7500之间的位置关系。
在一些构型中,连接器叠堆7600中的连接器组件7500中的一个或多个可以包括封盖。例如,在一些情况下,只有在连接器叠堆7600的末端处的连接器组件7500可包括壳体封盖。在一些构型中,每一个壳体7502的背面都可以被构造为充当叠堆中的相邻壳体的封盖。可在连接器叠堆7600中使用在一些方面类似于此前结合图41a和41c论述的隔离物的隔离物。
如图46c所示,在一些情况下,连接器组件7691包括一体的壳体7692,该一体的壳体7692被构造为将第一组电气终端7610保持成在壳体7691的第一末端处的电气终端的第一二维阵列,并将第二组电气终端7620保持成在壳体7692的第二末端7613处的第二二维阵列。如此前结合图46a所描述,每一个第一组电气终端7610和每一个第二组电气终端7620在电气终端7610、7620的电缆末端处电连接到对应的电缆。在壳体7692的第一末端7612处的第一组电气终端7610被构造为与第一配合连接器(未示出)的电端子组接合并形成电接触。在壳体7692的第二末端7613处的第二组电气终端7620被构造为与第二配合连接器(未示出)的电端子组接合并形成电接触。
图47示出直角连接器组件7700。连接器组件可以任何角度形成。成角度的连接器组件7700在一些方面类似于图45a和45b中所示的连接器组件7500、7600。例如,连接器组件7700可以包括本文中论述的电缆中的任何者。成角度的组件7700包括具有第一末端7712和第二末端7713的壳体7702。如图47中所示,成角度的壳体7700可以包括成角度的封盖7790。壳体7702和壳体7702内的电缆在壳体7700的第一末端7712与第二末端7713之间形成角度θ。
图48a示出包括多条电缆7801a至7801d的成角度连接器7800的侧面的剖视图。电缆7801可以是任何类型的屏蔽或未屏蔽扁平电缆。例如,电缆7801可以是本文中论述的电缆中的任何者。连接器7800可包括多个堆叠的壳体7802,每一个壳体7802类似于图47所示的连接器组件7700的壳体7702。或者,多条电缆7801可设置在一体的壳体内。在一些情况下,壳体7702可包括通道7815,并且电缆7801a至7801d可设置在通道7815中的每一者中。壳体7802具有第一末端7812和第二末端7813,并且在第一末端7812与第二末端7813之间以角度θ形成角度。
连接器7800中的每一条电缆7801与按平面的间隔开的构型保持在壳体7802的第一末端7812处的第一组电气终端7810电接触,并且还与按平面的间隔开的构型保持在壳体7802的第二末端7813处的第二组电气终端7820电接触。第一组电气终端7810的多个列在连接器7800的第一末端7812处形成第一组电气终端的二维阵列。在第一末端7812处呈二维阵列的第一组电气终端7810被构造为与第一配合连接器(未示出)的配合接线端接合并形成电接触。第二组电气终端7820的多个列在连接器7800的第二末端7813处形成第二组电气终端的二维阵列。在第二末端7813处呈二维阵列的第二组电气终端7820被构造为与第二配合连接器的配合接线端接合并形成电接触。
电缆7801中的每一者在壳体7802内折叠,并具有适应连接器壳体7802的角度θ的折叠的曲率半径。每一条电缆的折叠曲率半径可与一条或多条相邻的其他电缆的折叠曲率半径不同。例如,电缆7801a具有折叠曲率半径fr1;电缆7801b具有折叠曲率半径fr2;电缆7801c具有折叠曲率半径fr3;电缆7801d具有折叠曲率半径fr4,其中fr1>fr2>fr3>fr4。在一些情况下,每一条电缆7801可具有与壳体7802中的一条或多条其他电缆不同的长度。例如,电缆7801a具有长度l1;电缆7801b具有长度l2;电缆7801c具有长度l3;电缆7801d具有长度l4。在一些实施例中,l1>l2>l3>l4。
电缆的电气长度是其按波长测量的长度,并与信号的频率和信号沿着电缆传播的速度有关。电缆的电气长度可表示为:
其中l为电缆的长度,f为信号的频率,VF为电缆的速度因子,并且α为常数。电缆的速度因子是信号传递通过电缆的速度:
其中c为光速,LS为电缆的每单位长度的串联电感,并且CP为电缆的每单位长度的并联电容。
电缆的特性阻抗为:
同轴和/或双轴电缆的串联电感LS和并联电容CP取决于电缆的物理性质和材料性质,包括导体之间的材料的介电常数、导体的直径、导体与屏蔽件之间的距离和/或导体之间的间距。对于具有特定物理长度的电缆,电缆的物理性质和材料性质可经调整以改变电缆的电气长度。
具有不同电气长度的电缆对于具有给定频率的信号可具有不同的信号传播时间。具有多个导体组的电缆可规定最大电缆偏差,最大电缆偏差是在电缆中的任何两个导体组之间所允许的传播时间的最大差值。
对于图48a所示的连接器7800,如果电缆7801a至7801d的其他物理性质和/或材料性质基本上类似,那么电缆7801a至7801d的不同物理长度将导致电缆7801a至7801d具有不同的电气长度,这又将引起连接器7800的导体之间的偏差。
如通过图48b中所示的成角度连接器7880说明,在一些具体实施中,壳体7802内的电缆7881a至7881d的物理长度可以基本上相同,以减小壳体7802中电缆之间的偏差。即使主折叠的曲率半径fr1、fr2、fr3、fr4在连接器7880中的电缆之间变化,电缆7881a至7881d也可包括额外的子折叠7882或起伏,以实现具有基本上相同的物理长度的电缆7881a至7881d。
在一些具体实施中,电缆的物理性质和/或材料性质中的一者或多者(例如,介电常数、导体直径、导体与屏蔽件之间的间距,和/或导体组和/或电缆内的导体之间的间距)可经调整以改变连接器的电缆中的一些电缆的导体的电气长度,并因此减小连接器的偏差。例如,参见图48a中所示的连接器7800,可针对连接器7800中的电缆7801a至7801d调整电缆7801a至7801d的物理性质和/或材料性质,以使得虽然每一条电缆7801a至7801d具有不同的物理长度,但电缆7801a至7801d的电气长度为基本上相同的。在另一种构型中,每一条电缆7801a至7801d的物理性质和/或材料性质可经设计以在连接器7800中的电缆之间变化,使得连接器壳体7802内的每一条电缆7801a至7801d的电气长度补偿壳体7802内的电缆7801a至7801d的变化的物理长度,并还补偿将印刷电路板上的迹线从连接器7802的覆盖区路由出所需的距离。
图48a和48b所示的连接器示出了由堆叠电缆形成的二维连接器,所述堆叠电缆具有在电缆的整个宽度上基本上平直的折叠。二维连接器也可由在对角线(例如,90度的对角线以形成直角连接器)上跨越电缆的宽度折叠的堆叠电缆形成。电缆可对角地折叠然后被堆叠,或电缆可被堆叠然后对角地折叠。例如,如果电缆对角地折叠然后堆叠在壳体中,则每一条电缆的第一侧的部分和每一条电缆的第二侧的部分面向相邻电缆的第一侧的部分和该相邻电缆的第二侧的部分。
图49a和49b分别示出包含电缆7901的叠堆的二维连接器7900的俯视图和剖视图。电缆7901可以是任何类型的扁平电缆,包括本文所述的屏蔽电缆。如图49a和49b所示,电缆7901布置成叠堆并设置在壳体或框架7902中。电缆可与(例如)设置在壳体的相对末端上的一组或多组电气终端形成接触。例如,如图49a和49b所示,在一些情况下,每一条电缆7901在壳体7902的第一末端7912处与第一组电气终端7910形成电接触,并在壳体7902的第二末端7913处与第二组电气终端形成电接触。在一些情况下,电缆的末端自身可充当电气终端,如此前论述。壳体7902被构造为将每组电气终端7910、7920保持成平面的间隔开的构型。在一些情况下,电缆的末端自身可充当电气终端,如此前论述。如果将导体末端用作电气终端,那么导体末端可直接插入印刷电路板或双切换卡中以用于通孔焊接,或可形成为(例如)表面安装焊脚。
堆叠电缆7901会在壳体7902的第一末端7912处形成第一组电气终端7910的第一二维阵列7922,且在壳体7902的第二末端7913处形成第二组电气终端7920的第二二维阵列7923。在一些实施例中,电缆7901为屏蔽电缆,例如此前所述的电缆。在其他实施例中,电缆7901为未屏蔽扁平电缆或带状电缆。如果使用未屏蔽电缆7901,或如果额外的屏蔽是有利的,那么可将任选的屏蔽件7903设置在叠堆中的相邻电缆7901之间。
可使用已折叠成在叠堆的整个宽度上为平直的电缆的叠堆(例如,类似于图48a所示的几何形状)来形成成角度的连接器。电缆的折叠叠堆可设置在连接器壳体或框架中,该连接器壳体或框架保持连接器的电气终端,例如,在壳体的第一末端处保持第一组电气终端电连接到电缆,并且在壳体的第二末端处保持电气终端电连接到电缆。可以任何量组合所述折叠电缆以制造具有所需行数和列数的连接器。
在一些情况下,成角度的连接器可包括已以对角角度横向地折叠的电缆,如图49c中所示。对角角度β可为大于0度且小于180度的任何角度。例如,图49c示出了具有对角角度为β=90度的一个折叠的电缆7981。在一些构型中,电缆可以折叠不止一次。图49d示出了两次折叠的电缆7982。电缆7982包括一个90度折叠(对角折叠)和第二次180度的平直折叠(沿着垂直于电缆的纵向轴线的线的平直折叠)。
图49c中所示的折叠电缆7980具有第一末端7981和第二末端7982。在第一末端7981处,电缆7980具有最外侧端接位置7983和最内侧端接位置7985。在第二末端7982处,电缆7980具有最外侧端接位置7984和最内侧端接位置7986。当电缆7980被对角地折叠时,从电缆7980的一个末端至另一末端最内侧和最外侧导体位置发生反转。电缆7890的第一末端7981处的最外侧端接位置7983中的导体7988切换至电缆7890的第二末端7982处的最内侧端接位置7986。相似地,电缆7890的第一末端7981处的最内侧端接位置7985中的导体7989切换至电缆7980的第二末端7982处的最外侧端接位置7984。图49d中所示的两次折叠电缆7982避免了最内侧与最外侧端接位置的几何切换。
可使用对角地折叠的电缆形成成角度的二维连接器。电缆可包括任何扁平的屏蔽或未屏蔽电缆。在一些情况下,电缆可以是本文所论述的屏蔽电缆。可使用已单独地对角地折叠然后堆叠的电缆形成成角度的二维连接器。作为又一实例,可使用在电缆扁平时已堆叠、然后使电缆的叠堆一起作为一群组对角地折叠的电缆形成成角度的二维连接器。例如,如果电缆被对角地折叠,那么每一条电缆的第一侧和第二侧两者的部分被定向成朝向相邻电缆的第一侧和第二侧的部分。可以任何量组合所述折叠连接器以制造具有所需行数和列数的连接器。在一些情况下,每一条折叠的电缆可设置在模块化壳体中,并且所述壳体可被堆叠。此方法允许由类似连接器模块构造多种不同尺寸的连接器,所述类似连接器模块经堆叠以获得所需数量的列。
图50a示出了用折叠电缆形成的成角度的二维连接器8000。电缆可以是任何类型的扁平电缆,包括本文所述的屏蔽电缆。连接器8000a包括设置在一体的壳体8002中的多个单独地或共同地折叠的电缆。每一条电缆与第一组电气终端8010和第二组电气终端8020形成电接触。壳体8002将第一组电气终端8010中的每一者按平面的间隔开的构型保持在壳体8002的第一末端8012处,且将第二组电气终端8020中的每一者按平面的间隔开的构型保持在壳体8002的第二末端8013处。第一组电气终端8010在壳体8002的第一末端8012处形成电气终端的第一二维阵列8022。第二组电气终端8020在壳体8002的第二末端8013处形成电气终端8020的第二二维阵列8023。图50b示出了由折叠电缆形成的成角度连接器8000b,其中每一条电缆设置在单独的壳体8003中且多个壳体8003经堆叠以形成成角度的连接器8001。
图50c和50d示出了不具有壳体的堆叠电缆8001。在图50c中,电缆8001在堆叠之前经折叠。在该构型中,经折叠的堆叠电缆8001可设置在一体的壳体中,如图50a中所示,或折叠的电缆中的一者或多者可设置在模块化壳体中然后该壳体经堆叠。如图50d所示,在一些具体实施中,两条或更多条电缆8001可堆叠且接着一起被折叠。一起折叠的多条电缆(例如,连接器中的所有电缆8001)可设置在壳体中。一个或多个屏蔽件8004可设置在电缆8001之间。
可使用多种不同模式的导体和/或地线来以平直或折叠电缆制造平直或成角度的连接器,所述多种不同模式包括图42至42d中所示的模式。在一些情况下,可在同一连接器中使用模式彼此不同的电缆。或者,连接器中的所有电缆可具有相同的模式。
设置在本文描述的电缆中的导体和地线的平坦构型有利于与接触点的线性阵列的对齐以及批量端接(例如,端接至具有印刷导电迹线的板)。印刷电路板(PCB)可包括设置在PCB的一个或多个平面上的电子元件,该PCB具有使电子元件彼此电连接或将电子元件电连接到PCB上的其他特征的导电迹线。双切换卡为用于某些连接器类型内的通常没有电子元件的PCB。因为本文所述的电缆允许排扰线与信号线大幅度物理分离,所以电缆至PCB的端接得以进一步加强。电缆的排扰线与导体的分离允许在批量端接过程中更容易地端接导体和排扰线。
图51a至52d示出了用于将一条或多条电缆电连接到PCB的各种方法。所述电缆可以是本文描述的屏蔽电缆中的任何者。图51a示出了在PCB 8102的表面安装连接盘8104处电连接至PCB 8102的电缆8101。连接过程可涉及移除电缆屏蔽件8106,以及从导体8108剥离绝缘体8107。例如,可通过焊接或熔接来形成电缆导体8108与PCB连接盘8104之间的电连接。可使用任选的包覆模制件8103来保护接触区域免受环境损害和/或为电缆8101提供应变减轻。
一条或多条电缆可以电连接至PCB的通孔。图51b示出在PCB8112的通孔8114处电连接至PCB 8112的电缆8111。举例而言,可通过焊接、熔接或压力配合来形成电缆导体8118与通孔8105之间的电连接。可使用任选的包覆模制件8113来提供环境保护和/或应变减轻。
图51c和51d分别示出成角度的连接器8120和8130。图51c中的连接器8120包括连接至PCB 8122的通孔8124的单条电缆8121。电缆8121和PCB 8122的末端封闭在壳体8123内。配合端接(未示出)设置在PCB 8122上,在连接器8120的配合末端处。图51d中的连接器8130类似于连接器8120,不同的是连接器8130包括连接至PCB的通孔8124的多条电缆8121。
一条或多条电缆可通过安装在PCB上的连接器而连接至PCB。图52a至52d示出各种PCB、连接器和电缆组合。图52a示出通过绝缘位移连接器8202而连接至PCB 8203的电缆8201。可需要在将电缆8201的绝缘导体8205压入绝缘位移端接8206之前从电缆8201(其可为本文所述电缆中的任何者)移除屏蔽件8204。
图52b和52c示出通过零插力连接器8213而连接至PCB 8212的电缆8211。在图52b中,从电缆8211的导体8216移除屏蔽件8214和绝缘体8215,并将裸导体8216插入到安装在PCB 8212上的零插力连接器8213中。可使用设置在电缆8211的连接器末端处的包覆模制件8217、壳体或框架,且该包覆模制件8217、壳体或框架可被构造为将导体与连接器8213对齐和/或使电缆8211与连接器8213固定在一起。在图52c中,电缆8211的裸导体8216首先(例如)通过表面安装连接盘、通孔或其他类型的端接而连接至柔性的或刚性的电路板8218。柔性的或刚性的电路板8218还包括在板8218的相对侧上的端接,在将板8218插入到连接器8213中时该端接与零插力连接器8213的端接发生接触。
在图52d中,在移除屏蔽件8214和绝缘体8215之后,将导体8216用作与配合连接器8213的端接8219形成电接触的电气终端。可选择导体8216的材料以提供具有重复配合循环和/或较大硬度的可靠接触以允许导体8216充当弹簧触点。用于该构型的材料的实例为铍铜和/或磷青铜材料。导体8216可镀有金、银、锡和/或其他材料,和/或可精压或冲压为扁平以制造扁平配合表面或可塑形成其他形状。可使用设置在电缆8211的连接器末端处的包覆模制件8217、壳体或框架,且该包覆模制件8217、壳体或框架可被构造为将导体8216与连接器8213对齐和/或使电缆8211与连接器8213固定在一起。
部分地归因于紧密地间隔连接器内的端接的能力,本文所述的屏蔽电缆有利于制造较小的连接器。通过本公开中所述电缆的若干特征来促进紧密地间隔的端接。例如,本文所述的电缆具有较少排扰线(而不是如标准离散双芯同轴电缆中每对有至少一根或两根排扰线)。此外,所述电缆具有电隔离相邻导体组的电屏蔽膜的压紧区域。该电缆可使用较小数量的层和/或较薄的层。该电缆的构型提供批量剥离电缆和将电缆批量端接至双切换卡、PCB或其他线性端接阵列的能力。通过维持排扰线与相邻导体组之间的最小间距,有利于双轴电缆的批量剥离和/或端接。例如,如图53所示,对于双轴导体组而言,排扰线8306与导体组8303中的最靠近的信号导体8304a的中心至中心间距之间的最小间距σ1可为大于导体组8303的导体8304a、8304b之间的中心至中心间距σ2的0.5倍,如图53中所示。在一个示例性具体实施中,σ1>0.7σ2。对于同轴电缆而言,导体线的边缘与排扰线的边缘之间的距离A可为大于1,或可为大于1.4,或比边缘与屏蔽件(如,屏蔽件的弯曲点)之间的距离B大。
本文所述的电缆包括跨越多个导体组连续的屏蔽膜。因此,在一些具体实施中,每一个导体组不要求其自身的排扰线,且对于该电缆可使用较少的排扰线。例如,可使用(例如)位于电缆的每一个边缘上的两根排扰线,或者可使用用于电缆的仅一根排扰线。较少排扰线导致双切换卡(或其他端接元件)上的较少端接垫,并且可将双切换卡上的原来用于排扰端接的空间挪作他用以增加信号导体密度。此外,因为使用较少排扰线,所以电缆的宽度可减小。
图54至63示出电缆可连接至双切换卡的各种方式。双切换卡为在一些类型的连接器中使用的PCB。双切换卡可包括将双切换卡的一个边缘上的电气终端连接至双切换卡的另一个边缘上的电气终端的导体迹线。双切换卡可具有或可不具有彼此互连和/或互连至电气终端的电子元件。图54至64中呈现的实例描绘了表面安装端接,然而,可使用其他类型的端接(例如,通孔或压力配合端接),或者可使用端接类型的组合。在图54至63的组件中电连接至双切换卡的电缆可为本文论述的电缆中的任何者,但在与此前描述的高密度电缆一起使用时为尤其有用的。
串扰(近端和远端)是针对电缆组件中的信号完整性的重要考虑因素。在本文中结合图54至63呈现用以降低串扰的各种方法。这些方法中的一者或多者可在电缆和PCB或双切换卡组合中使用以降低串扰。
例如,如果电缆末端未被充分屏蔽,则电缆与PCB之间的端接位置处的串扰可为显著的。一种方法是维持屏蔽结构以便将任何电磁场尽可能接近于端接点地封锁在导体组内,如(例如)图58中所示。
降低串扰的另一种策略为将所有“传输”导体对物理地彼此紧接地分组,并将“接收”导体对物理地彼此紧接地分组。可在电缆中分隔传输组和接收组,并且如果需要可通过排扰线和/或其他隔离结构分离所述组。例如,可通过传输组和接收组之间的较大间距和/或所述组之间的电缆中的间歇性中断来实现额外的串扰隔离。另一种方法是使用两条带状电缆,每一种信号类型使用一条带状电缆但并排地路由该两条带状电缆,如(例如)图62中所示,使得维持单个柔性带平面。
又一种方法是通过在PCB或双切换卡上物理地尽可能彼此远离地端接和路由传输信号和接收信号来电隔离这两种信号类型。再一种方法是在双切换卡/PCB的一个平面上端接和路由传输信号,并在双切换卡/PCB的一个不同平面上端接和路由接收信号。在图57至63中示出在双切换卡的不同平面上路由传输信号和接收信号的实例。
降低串扰的还有一种方法是在双切换卡/PCB上尽可能远离地端接和路由传输信号和接收信号,如图60至63中所示。应该注意,这些方法中的若干种可结合以获得增大的隔离。本文中描述的屏蔽电缆和尤其屏蔽电缆的高密度版本可使用这些各种方法来获得较小尺寸的较小双切换卡和/或单个平面的屏蔽电缆。
图54a和54b分别示出电缆和双切换卡组合8400的侧视图和俯视图,该组合8400包括具有相对于排扰端接8411的数量的增加数量的信号端接8410(如,双轴导体组8404的端接)的双切换卡8402。在该实施例中,电缆8401包括八个双轴信号导体组8404和两根排扰线8406。八个信号导体组8404的导体8405和两根排扰线8406在设置于双切换卡8402的第一平面8403上的对应八组信号端接8410和两个排扰端接8411处端接。
双切换卡8402上的导电迹线8430将双切换卡8402的电缆侧8440上的信号端接8410和排扰端接8411连接至双切换卡8402的相对侧8441上的对应组信号端接8420和排扰端接8421。在该实例中,端接8410、8411、8420、8421和导电迹线8430均设置在双切换卡8402的第一平面8403上。可使用在双切换卡的单个平面上端接电缆导体和排扰线来形成与在双切换卡的两个平面上端接电缆相比的较薄的连接器。
图55a和55b分别示出电缆和双切换卡组合8500的侧视图和俯视图,该组合8500包括具有设置在双切换卡8502的第一平面8503上沿着双切换卡8402的最靠近电缆8501的边缘8440的信号端接8510和排扰端接8511的双切换卡8502。对应的端接8520、8521中的一些设置在双切换卡8502的第一平面8503上,并且对应的端接8520中的一些设置在双切换卡8502的第二平面8513上。在双切换卡8502的第二平面8513上路由的导电迹线8530经由通路8531电连接到电缆边缘端接8510。
图56a和56b分别示出电缆和双切换卡组合8600的侧视图和俯视图,该组合8600包括具有小于电缆8601的宽度wc的宽度wp的双切换卡8602。导体8610和排扰线8611在双切换卡8602的边缘8640附近弯曲,以适应双切换卡8602的较窄端接间距。
图57a和57b分别示出电缆和双切换卡组合8700的侧视图和俯视图,该组合8700包括设置在双切换卡8702的第一平面8703上的信号端接8710a、8720a和地线端接8711、8721,以及设置在双切换卡8702的第二平面8713上的信号端接8710b、8720b。电连接至第一平面8703上的端接8710a、8720a的第一组导体组8704a与电连接至第二平面8713上端接8710b、8720b的第二组中的导体组8704b交替。设置在第一平面8703上、双切换卡8702的电缆边缘8740处的信号端接8710a和地线端接8711被经由第一平面8703上的导电迹线8730a路由至设置在第一平面8703上、相对边缘8741处的对应的信号端接8720a和地线端接8721。设置在第二平面8713上、双切换卡8702的电缆边缘8740处的信号端接8710b被经由第二平面8713上的导电迹线8730b路由至设置在双切换卡8702的第二平面8713上、相对边缘8741处的对应的信号端接8720b。图57a和57b中所示的构型提供由设置在双切换卡8702的第一平面8703上的端接8710a、8720a和导电迹线8730a携带的第一组信号与由设置在双切换卡8702的第二平面8713上的端接8710b、8720b和导电迹线8730b携带的第二组信号之间的增强的电隔离。还通过双切换卡8702的电缆边缘8740附近的导体组8704a、8704b的横向交错而实现这些信号组之间的增强的电隔离。
图58a和58b示出了双切换卡8802的电缆边缘8840附近的导体组8804a、8804b的横向交错。电缆屏蔽件8850包括导体组8804a、8804b之间的裂缝8899,所述裂缝8899允许屏蔽件8850延伸超过导体组8704a、8704b的分离点8751且更靠近双切换卡8702上的端接8710、8711以获得增强的信号隔离。
图59a和59b分别示出电缆和双切换卡组合8900的侧视图和俯视图,该组合8900具有导体组8904内的横向地交错的导体8904a、8904b。电缆/双切换卡组合8900包括设置在双切换卡8902的第一平面8903上、在双切换卡的电缆边缘8940处的信号端接8910a和地线端接8711。信号端接8910b设置在双切换卡8902的第二平面8913上、在双切换卡8902的电缆边缘8940处。每一个导体组8904中的一个导体8905a电连接至第一平面8903上的端接8910a。每一个导体组8904中的另一个导体8905b电连接至第二平面8913上的端接8910b。在一些情况下,电缆屏蔽件8950中的狭缝8999允许屏蔽件8950延伸超过导体组8905a、8905b的分离点8951而接近双切换卡8902的相对侧上的端接8910a、8910b,以实现增强的信号隔离。由于本公开所述的电缆的增加的柔韧性,所以使用这些电缆可实现导体组8904内的横向交错导体8905a、8905b。如果较窄的双切换卡宽度是所需要的,那么双切换卡8902上的每一个导体组8904之间的间距V可进一步减小。在该实例中未示出双切换卡的相对边缘上的导电迹线和对应端子。
图60a和60b分别为电缆和双切换卡组合9000的侧视图和俯视图,该组合9000包括连接至双切换卡9002的两个平面9003、9013的电缆9001。信号端接9010a、9020a和地线端接9011a、9021a设置在第一平面9003上、在双切换卡9002的第一区域9002a中。信号端接9010b、9020b和接地端接9011b、9021b设置在第二平面9013上、在双切换卡9002的第二区域9002b中。
第一组导体组9004a电连接至在第一平面9003上且在第一区域9002a中的端接9010a、9020a。第二组导体组9004b电连接至在第二平面9013上且在第二区域9002b中的端接9010b、9020b。电缆屏蔽件9050中的狭缝9099允许屏蔽件9050延伸超过导体组9004a、9004b的分离点9051而接近双切换卡9002的相对侧上的端接9010a、9010b,以实现增强的信号隔离。设置在第一平面9003上、双切换卡9002的电缆边缘9040处的信号端接9010a和地线端接9011a在第一区域9002a中被经由第一平面9003上的导电迹线9030a路由至设置在第一平面9003上、相对边缘9041处的对应信号端接9020a和地线端接9021a。
设置在第二平面9013上、双切换卡9002的电缆边缘9040处的信号端接9010b在第二区域9002b中被经由第二平面9013上的导电迹线9030b路由至设置在第二平面9013上、双切换卡9002的相对边缘9041处的对应信号端接9020b。图60a和60b中所示的构型通过将信号组设置在双切换卡9002的分离的区域9002a、9002b上和不同平面9003、9013上而增强第一信号组和第二信号组之间的电隔离。例如,在一些具体实施中,第一组导体组9004a可携带传输信号,而第二组导体组9004b可携带接收信号。
图61示出在一些方面类似于图60a和60b的构型的构型,不同之处在于电缆9101包括分离端接在双切换卡9002的第一区域9002a中的导体组9004a与端接在双切换卡9002的第二区域9002b中的导体组9004b的第一排扰线9106a和第二排扰线9106b。第一排扰线9106a电连接至第一区域9002a中的双切换卡9002的电缆边缘9040处的排扰线端接9111a,并通过第一平面9003上的导体9130a路由至相对边缘9041处的对应排扰线端接9121a。第二排扰线9106b电连接至第二区域9002b中的双切换卡9002的电缆边缘9040处的排扰线端接9111b,并通过第二平面9013上的导体9130b路由至相对边缘9041处的对应排扰线端接9121b。
图62示出在一些方面类似于图61中所示构型的构型,不同之处在于使用两条电缆9201a、9201b而非如图61中的单条电缆9101。例如,第一电缆9201a可以携带接收信号,第二电缆9201b可以携带传输信号。该设计提供显著的串扰隔离,这是因为电缆9201a、9201b物理地分离,端接点9010a、9010b、9020a、9020b和导电迹线9030a、9030b通过双切换卡9002的两个平面9003、9013而分离,并且端接点9010a、9010b、9020a、9020b和导电迹线9030a、9030b被分离到双切换卡9002上的两个区域9002a、9002b中。可使用任选的夹子或胶带9290来物理地耦接所述两条电缆9201a、9201b。
图63a和63b分别示出电缆和双切换卡组合9300的侧视图和俯视图,该组合9300包括连接到双切换卡9302的两个平面9303、9313的电缆9301。信号端接9310a、9320a和地线端接9311a、9321a设置在双切换卡9302的第一平面9303上。信号端接9310a设置在双切换卡9302的第一区域9302a中、在双切换卡9302的电缆边缘9340处。双切换卡9302的相对边缘9341上的对应信号端接9320a沿着相对边缘9341在第一区域9302a和第二区域9302b两者中间隔开。
信号端接9310b设置在双切换卡9302的第二区域9302b中、在双切换卡9302的电缆边缘9340处。双切换卡9302的相对边缘9341上的对应信号端接9320b沿着相对边缘9341在第一区域9302a和第二区域9302b两者中间隔开。
第一组导体组9304a电连接至在第一平面9303上且在第一区域9302a中的端接9310a。第二组导体组9304b电连接至在第二平面9313上且在第二区域9302b中的端接9310b。电缆屏蔽件9350中的狭缝9399允许屏蔽件9350延伸超过导体组9304a、9304b的分离点9351而接近双切换卡9302的相对侧上的端接9310a、9310b,以实现增强的信号隔离。
设置在第一平面9303上、双切换卡9302的电缆边缘9340处的信号端接9310a和地线端接9311a在第一区域9302a和第二区域9302b中被经由第一平面9303上的导电迹线9330a路由至设置在第一平面9303上、在相对边缘b处的对应信号端接9320a和地线端接9321a。
设置在第二平面9313上、双切换卡9302的电缆边缘9340处的信号端接9310b和地线端接9311b在第一区域9302a和第二区域9302b中被经由第二平面9313上的导电迹线9330b路由至设置在第二平面9313上、在双切换卡9302的相对边缘9341处的对应信号端接9320b和地线端接9321b。在一些具体实施中,第一组导体组9304a可以携带传输信号,第二组导体组9304b可以携带接收信号,以进一步降低传输信号与接收信号之间的串扰。
虽然图54至63和相关的论述涉及双切换卡端接,但这些相同的方法可用于与具有设置在PCB上的电子元件的PCB的端接和/或其他线性端接阵列。本文所述的连接器中的任何者(例如,一维或二维连接器)可使用类似的方法来减小导体尺寸和/或降低串扰。例如,本文所述的连接器涉及用于连接至电缆的一个或多个平坦的间隔开的端接的列。图54至63中所示的双切换卡端接还涉及双切换卡上的平坦的间隔开的端接。因此,对于本公开中所述的连接器中的任何者和所述的电缆中的任何者,可使用类似的交错、交替和/或分离端接策略。
在上文所述的电缆构型中,屏蔽件不是包裹式结构,而是布置成围绕绝缘线的两个层。该屏蔽件结构可以消除使螺旋状包裹式构造过载的共振,并且还可以显示具有刚性次于包裹式构造的弯曲性能,并且在急剧弯曲后出众地保持电性能。除了别的以外,还通过使用单层薄屏蔽膜而非重叠的以及另外的外包裹膜来实现这些特性。该构造的一个优点是可以使电缆急剧弯曲以更有效地在受约束空间内路由电缆,所述受约束空间为例如服务器、路由器或其他封闭的计算机系统。
现在参见图64,透视图示出了根据示例性实施例的屏蔽高速带状电缆31402的应用。电缆31402可以包括本文所述电缆中的任何者。带状电缆31402用于在底座31404或其他物件内传输信号。在许多情况下,希望沿着底座31404的侧面路由电缆31402。例如,此类路由可以使得冷却空气在底座31404内更自由地流动、易触及以进行维护、使元件之间的间距更密、改善外观等。因此,电缆31402可能需要进行急剧弯曲,例如角形弯曲31406和31408,(例如)以适形于底座31404的结构特征和/或容纳在其中的元件。示出的这些弯曲31406、31408为直角(90度)弯曲,但在一些应用中,可以更急剧或更宽的角度弯曲电缆。
在另一个应用中,可以使用大约180度的折叠31410以使得电缆31402能够在基本上平面的空间内转向。在这种情况下,电缆31402绕一条折叠线折叠,该折叠线相对于电缆的纵向边缘成特定角度。在示出的实例中,折叠线相对于此类边缘成大约45度,导致电缆31402转向90度。可以根据需要使用其他折叠角度形成其他转角。一般来讲,可将电缆31402构造为响应于将折叠31410之前和之后的邻近区域31412、31414扁平地附接至平坦表面(例如,底座31404的侧面)而以给定转角转动。
为了使电缆31402的形状如图所示,弯曲31406、31408和折叠31410的内半径可能需要相对较小。在图65和66中,侧视图示出了根据示例性实施例弯曲/折叠的电缆31402。在图65中,示出了90度弯曲,在图66中,示出了180度弯曲。在这两种情况下,当确定电缆的柔性如何以及此类弯曲可如何影响性能时,内部弯曲半径31502是限制因素。弯曲半径31502可相对于中心线31504进行测量,该中心线31504平行于电缆31402上的折叠线31506并相对于该折叠线偏移(线31504和31506均正交地突出于页面)。对于具有24AWG或更小的导体的本文所述构造的电缆而言,内半径31502可以在5mm至1mm(在一些情况下或者更低)的范围内,并且不会对电性能(如,特性阻抗、偏差、衰减损耗、插入损耗等)产生显著影响。
下面的表1示出了导体直径为24AWG或更小的生产电缆的这些特性中的一些的预期最大变化。这些特性是针对差分导体对而测量。虽然电缆可以实现优于表1中示出的性能,但这些值至少可以代表系统设计人员在制备和/或部署环境中可用来估算性能的保守基线,并且还可以代表优于类似环境中常常使用的包裹式双芯同轴电缆的显著改进。
内部弯曲半径 | 局部差分阻抗变化 | 插入损耗变化 |
5mm | 1Ω | 0.1dB |
4mm | 2Ω | 0.2dB |
3mm | 3Ω | 0.3dB |
2mm | 4Ω | 0.4dB |
1mm | 5Ω | 0.5dB |
表1:24AWG或更小、弯曲角度180度或更小的带状电缆的电特性变化
一般来讲,根据本文所讨论实施例的带状电缆可比设计用于高速数据传输的常规(如,包裹式)双芯同轴电缆柔性更强。可以用多种方式测量这种柔性,包括限定给定导体/线径的最小弯曲半径31502、限定电缆挠曲所需的力度,和/或对于一组给定弯曲参数的电特性的影响。下文将对这些和其他特性进行更详细讨论。
现在参见图67,框图示出了用于根据示例性实施例测量电缆31402的力与挠曲的测试装置31700。在该装置中,电缆31402最初是横穿辊型支承件31702而平放,如虚线所指示。支承件31702阻止向下运动,但却允许电缆在左右方向上自由移动。这可能类似于简支梁的约束,该横梁例如为在一端具有铰链连接并在另一端具有辊轴连接的横梁,但就电缆而言不存在例如铰链可以提供的左右摇摆限制。
该测试装置中的支承件31702包括由圆柱体的顶部侧面之间的5.0英寸的恒定距离31704分隔的2.0英寸直径的圆柱体(如图37中所示,从侧面观察时的12点钟位置)。通过力致动器31710在支承件31704之间等距的点处向电缆31402施加力31706,并且测量挠曲31708。力致动器31710为0.375英寸直径的圆柱体,它以5.0英寸/分钟的夹头速度驱动。
图68的坐标图31800示出了针对根据实施例的电缆使用装置31700的第一测试的结果。曲线1802代表具有两个30AWG实心导体、聚烯烃实心绝缘体和两根32AWG排扰线的带状电缆(如,类似于图2中的构型102c)的力-挠曲结果。最大力为大约0.025磅力,并且出现在大约1.2英寸的挠曲处。通过粗略比较,测量具有两根30AWG线和两根30AWG排扰线的包裹式双芯同轴电缆的曲线31804。该曲线在1.2英寸的挠曲处具有大约0.048磅的最大力。不出意外的话,预计由于所用的排扰线较粗(30AWG对32AWG),双芯同轴电缆刚性要稍强,然而这无法完全解释曲线31802与31804之间的显著差异。一般来讲,预计在由支承点之间的曲线31802中点所表示的电缆处施加0.03磅的力会导致沿着力方向的挠曲为至少1英寸。显而易见,曲线1804所代表的电缆呈现的挠曲程度将为其大约二分之一。
在图69中,坐标图31900示出了使用图67的力挠曲装置对根据示例性实施例的电缆进行的后续测试的结果。针对四种线规(24、26、30和32AWG)中的每一者,测试四条电缆,其各自具有对应线规的两个实心线导体。电缆包括在两侧上有屏蔽件的聚丙烯绝缘体,且不包括排扰线。针对每0.2英寸挠曲对力进行测量。下面的表2汇总了在最大力点1902、1904、1906、1908处的结果,这些结果与具有相应导体线规尺寸24、26、30和32AWG的电缆组的结果相对应。表2的第五和第六列对应于在每一个线规组内测试的四条电缆的各自的最大力上限值和下限值。
表2:具有一个导体对的屏蔽带状电缆的力-挠曲结果
对于表2中的数据而言,可以对导体直径的对数与最大挠曲力的对数进行y=mx+b形式的线性回归。在图70的坐标图2000中,绘制了表2第三列中的力的自然对数(ln)与相应直径的自然对数的图线。24、26、30和32AWG线的直径分别为0.0201、0.0159、0.010和0.008。坐标图2000中曲线的最小二乘线性回归产生以下拟合:ln(Fmax)=2.96*ln(dia)+10.0。通过解出Fmax并且四舍五入成两位有效数字,获得以下实证结果:
Fmax=M*dia3,其中M=22,000磅力/英寸3 [4]
方程[4]预测用两个28AWG导体(直径=0.0126)制备的类似电缆将在最大力22,000*0.01263=0.044磅力下弯曲。根据图19中所示的其他线规的结果,这样的结果是合理的。另外,方程[4]可以被修改成表示每一个单一绝缘导体的单独最大力(Fmax-single),如下所示:
Fmax-single=M*dia3,其中M=11,000磅力/英寸3[5]
可以将根据[5]计算出的每一个绝缘导体(以及排扰线或其他非绝缘导体)的单独力组合起来,以获得总共的给定电缆最大弯曲力。例如,预计两根30AWG线和两根32AWG线的组合将具有0.0261+0.014=0.0301磅力的最大弯曲阻力。这要高于图18的曲线1802中所见的受试电缆的值0.025磅力,该受试电缆具有30AWG绝缘线和32AWG排扰线的组合。然而,可以预计到此差异。受试电缆中的排扰线不是绝缘的,从而使得受试电缆的柔性大于理论情形。一般来讲,方程[4]和[5]的结果预计会返回弯曲力的高端极限,其柔性仍将大于常规包裹式电缆。相比较而言,针对四根30AWG线使用公式[5],最大力将为4*11,000*0.01=0.044磅力,其低于在图68中的常规包裹式电缆测试曲线31804中所看到的力。如果包裹式电缆中的排扰线是绝缘的(事实并非如此),预计曲线31804会呈现出甚至更高的最大力。
多个其他因素可改变通过方程[4]和[5]所预测的结果,包括线绝缘体的类型(聚乙烯和泡沫绝缘体的刚性可能会较差,而含氟聚合物绝缘体的刚性较强)、线的类型(绞合线的刚性将会较差)等。尽管如此,方程[4]和[5]仍可以提供给定电缆组件的最大弯曲力的合理估计,并且呈现此类特性的本发明带状电缆构造的柔性应当适度大于等同的包裹式构造。
另外在这些电缆中所关注的是电缆31402可以弯曲/折叠(参见图65和图66)而不显著影响电缆的电特性(如阻抗、串扰)的半径31506的最小尺寸。这些特性可以局部和/或在整个电缆范围内测量。现在参见图71,坐标图32100示出了根据示例性实施例的电缆的弯曲性能。坐标图32100代表使用上升时间为35ps的时域反射计(TDR)所测量的代表性电缆的特性阻抗测量值。区域32102代表具有类似于图2c所示的电缆构造102c的构造的100Ω、实心导体、差分对的30AWG带状电缆的差分阻抗读数的包络。在初始未弯曲状态下测量电缆的阻抗,并且当电缆在180度角下沿1.0mm弯曲半径弯曲一次时再次测量。在电缆沿相同角度和半径弯曲十次之后,再次进行弯曲-电缆阻抗测量。竖直虚线所指示的时间区域32104对应于通常邻近该弯曲的位置。
包络32102代表上述所有测试下的所测得阻抗曲线的极值的轮廓。该包络32102包括由于弯曲所引起的阻抗变化/不连续性32106。变化32106据估计为大约0.5Ω(峰值阻抗95.9Ω对该位置32104处的未弯曲构造下的标称阻抗96.4Ω)。在第一次弯曲之后看到此变化,但在第十次弯曲之后未看到。在第十次弯曲之后,没有看到与包络32102的显著偏差。相比较而言,对常规的螺旋式包裹的30AWG双芯同轴电缆进行由包络32108表示的类似测试。该测量32108示出了大约1.6Ω的局部阻抗变化32110。变化32110不仅具有比变化32106大的量级,而且在时间尺度上比变化32106宽,从而影响电缆的较大区域。另外,在常规电缆的第一次和第十次弯曲测量中均看到该偏差32110。
对具有类似于图2c所示的电缆构造102c的构造(除了不具有排扰线112c之外)的实心26AWG和24AWG的100Ω电缆进行类似组的阻抗测量。以1.0mm的弯曲半径将26AWG和24AWG的电缆弯曲180度。所得的平均变化对于26AWG电缆为0.71Ω,对于24AWG电缆为2.4Ω。另外,以2.0mm半径将24AWG电缆弯曲180度,并且平均变化为1.7Ω。因此,对于24AWG或更小的导体直径,此构造的电缆在邻近2.0mm弯曲处应显示具有不超过2Ω(或100Ω标称阻抗的2%)的特性阻抗变化。另外,对于26AWG或更小的导体直径,此构造的电缆在邻近1.0mm弯曲处应显示具有不超过1Ω(或100Ω标称阻抗的2%)的特性阻抗变化。
尽管坐标图32100所示的测量值为具有100Ω的标称特性阻抗的电缆的差分阻抗测量值,但预期偏差/不连续性32106对于其他电缆阻抗和测量技术而言线性成比例缩放。例如,对于24AWG或更小的导体直径,预期50Ω的单端阻抗测量值(例如,只测量差分对中的一根线)在邻近弯曲处变化不超过2%(1Ω),且对于26AWG或更小的导体直径,预期其变化不超过1%(0.5Ω)。关于不同标称值可看到类似的按比例缩放,例如,75Ω特性差分阻抗对100Ω。
与包裹式电缆的特性32108相比,代表性带状电缆的阻抗特性2102改善的一个可能原因是因为外层在包裹式电缆上形成的方式。具有包裹式构造(如,个别的层被重叠,从而导致较多覆盖层)趋向于增加包裹物的刚性。相对于具有单个层的带状电缆,该构造可在弯曲的局部区域中更大程度地压紧或“卡住”电缆。因此,在所有条件相同的情况下,带状电缆可比常规电缆更急剧地弯曲同时对阻抗影响较小。这些阻抗不连续性的影响在同一电缆中为累积的,且因此,相对于常规的包裹式电缆,带状电缆可包含更大数量的弯曲且仍可接受地起作用。无论导体组是单独的(离散的)还是与其他导体组位于带状电缆中,这一改善的弯曲性能均可以存在。
带状电缆型构造的有益效果包括减少与端接电缆相关的人力和成本。为高速连接所选择的一个连接器是印刷电路板(PCB)式样的“双切换卡”,其连接至所述板一侧或两侧上的冲压触点。为了有利于这种端接,可以将带状电缆的接地层制成可容易地从芯部剥离,并且可以将芯部制成可容易地从线剥离。可以采用激光器、夹具和机械切割使得过程可重复并且快速。
PCB至电缆接地层的连接可以通过任何数量的方法实现,例如导电粘合剂、导电带材、软焊、焊接、超声波、机械夹持等。同样,导体至PCB的连接可以使用焊料、焊接、超声波和其他工艺而实现并且最有效地同时一起完成(群焊)。在许多这些构型中,PCB在两侧上具有线连接,因此可以使用一条或两条此类带状电缆(一侧一条)并且可以在电缆中将其堆叠在彼此顶部上。
除了使用带状电缆进行双切换卡端接可以实现时间节省之外,任何阻抗不连续性或偏差的大小和长度还均可以在端接位点处减小。端接电缆所用的一种方法是限制非阻抗控制的接线端处的导体的长度。这可以通过采用大约与连接器相同的格式将线提供给连接而实现,该连接器可以包括线性阵列迹线,并且在PCB上具有焊盘。能够使电缆的间距与PCB的间距匹配,从而消除当电缆不具有匹配间距时所需的不相等和很长的裸露线材长度。另外,由于能够使间距与板间距匹配,从电缆延伸至连接器的未控制线材的长度可以最小化。
本文所述电缆可以显示具有的关于端接的另一项有益效果是此类电缆的折叠部分可以封装在连接器中。这样可有利于低成本成角度连接器的形成。图72-77中示出了根据示例性实施例的连接器的多个实例。在图72中,连接器组件32200端接具有此前所述的屏蔽带状电缆构型的电缆31402的两个层。电缆31402的一些或所有导体在顶部端接区域32204和底部端接区域32206处电连接到双切换卡。电缆31402包括在区域32208处的弯曲,其有利于与双切换卡成直角地路由电缆31402。包覆模制件32210至少包围弯曲区域32208,并可包围双切换卡32202的(例如,靠近端接区域32204、32206的)至少一部分。
在图73中,连接器组件32300可以包括类似于32200的元件,不同的是使用单条屏蔽带状电缆1402。组件32300可以包括类似的包覆模制件32210,在这个实例中其包围弯曲区域32302和端接区域32204。图74和75分别包括类似于32300和31400的连接器组件32400和32500,不同的是各自的包覆模制件32402包围具有大约45度弯曲的弯曲区域32404、32502。
将连接器32200、32300、32400、32500全部示出为端接连接器,例如,位于电缆组件的末端。在一些情况下,可能需要连接器处于电缆组件的中间部分处,该中间部分可包括构成该组件的一条或多条电缆31402的任何非端子部分。在图76和77中示出中间部分连接器32600和32700的实例。在图76中,各条电缆31402的一部分可与带状电缆断开、在弯曲区域32602处弯曲并在端接区域32204、32206处端接。包覆模制件32604至少包围弯曲区域32602,并还包括出口区域32606(如,应变减轻),带状电缆31402的未弯曲部分继续通过该出口区域32606。除了带状电缆31402中的一者在区域32702处弯曲且完全端接在区域32204处之外,电缆32700类似于电缆32600。电缆31402中的其他电缆不弯曲或端接,而是离开区域32606。
本领域的普通技术人员将会知道,图72至77中所示的特征是为了举例说明的目的而提供的,并不旨在进行限制。应当理解,可存在结合图72-77中各种所公开的特征的多种变化。例如,区域32208、32302、32404和32502中的弯曲可呈现本文中对于电缆1402和其等同物所描述的任何角度和弯曲半径。又如,虽然示出的连接器32200、32300、32400、32500、32600和32700全部被示为使用双切换卡32206,但是其他端接结构(例如,压接插脚/插槽、绝缘位移连接件、焊接杯等)可用于类似目的而不会脱离这些实施例的本发明范围。再如,连接器32200、32300、32400、32500、32600和32700可以使用替代壳体/覆盖件代替包覆模制件,例如多片式机械连接外壳、收缩性包裹结构、粘合的/粘合剂连接的覆盖件等。
本文所述的屏蔽电缆构型为实现至导体组和/或排扰线/地线的简化连接提供了机会,所述连接促进信号完整性、支持行业标准协议和/或允许对导体组和排扰线的批量端接。在覆盖区域中,导体组基本上被屏蔽膜包围,并且导体组通过压紧区域彼此分离。举例而言,这些电路构型可以提供电缆内的导体组之间的电缆内电隔离、提供电缆的导体组与外部环境之间的电缆外隔离、需要较少的排扰线和/或允许排扰线与导体组间隔开。
如此前所示和/或所述,屏蔽膜可以包括同心区域、压紧区域和过渡区域,该过渡区域提供同心区域与压紧区域之间的逐渐过渡。同心区域、压紧区域和/或过渡区域的几何形状和一致性影响电缆的电特性。期望减小和/或控制这些区域的几何形状的不一致性所造成的影响。沿着电缆的长度保持基本上一致的几何形状(如,尺寸、形状、内含物和曲率半径)可以对电缆的电特性产生有利影响。至于过渡区域,可能有利的是减小这些区域的尺寸和/或控制这些区域的几何一致性。例如,可通过减小过渡区域的尺寸和/或沿着屏蔽电缆的长度仔细控制过渡区域的构型来实现过渡区域的影响的减小。通过减小过渡区域的尺寸可以减小电容偏差并且可以减小多个导体组之间所需的间距,从而减小导体组间距和/或增大导体组之间的电隔离。仔细控制过渡部分沿着屏蔽电缆长度的构型有助于获得可预期的电性能和一致性,这可供高速传输线路使用,从而可以更可靠地传输电数据。当过渡部分的尺寸接近尺寸下限时,仔细控制过渡区域沿着屏蔽电缆长度的构型是一个考虑因素。
电缆的电特性决定电缆是否适用于高速信号传输。除了其他特性以外,电缆的电特性还包括特性阻抗、插入损耗、串扰、偏差、眼图张开度和抖动。电特性可取决于电缆的物理几何形状(如此前所述),也可取决于电缆元件的材料性质。因此,通常期望的是沿着电缆长度保持基本上一致的物理几何形状和/或材料性质。例如,电缆的特性阻抗取决于电缆的物理几何形状和材料性质。如果电缆沿着其长度在物理和材料方面一致,则电缆的特性阻抗也将一致。然而,电缆的几何形状和/或材料性质的不一致性造成不一致的点处的阻抗失配。阻抗失配可造成使信号衰减且使电缆的插入损耗增加的反射。因此,沿着电缆长度维持物理几何形状和材料性质的某种一致性可改善电缆的衰减特性。本文所述示例性电缆的一些典型特性阻抗为(例如)50Ω、75Ω和100Ω。在一些情况下,可以控制本文所述电缆的物理几何形状和材料性质,以使电缆的特性阻抗的变化为小于5%或小于10%。
电缆(或其他元件)的插入损耗为可归因于该元件的信号功率的总损耗的特征。术语插入损耗通常与术语衰减互换使用。有时将衰减定义为由元件造成的不包括阻抗失配损耗的全部损耗。因此,对于完美匹配的电路而言,插入损耗等于衰减。电缆的插入损耗包括反射损耗(归因于特性阻抗的失配的损耗)、耦合损耗(归因于串扰的损耗)、导体损耗(信号导体中的电阻损耗)、电介质损耗(电介质材料中的损耗)、辐射损耗(归因于辐射能的损耗)和共振损耗(归因于电缆中的共振的损耗)。插入损耗可用dB表示为:
对于具有可变长度的电缆或其他元件,插入损耗可按单位长度表示为(例如)dB/m。图78和79为本文所述屏蔽电缆在0至20GHz的频率范围内的插入损耗对频率的坐标图。所测试的电缆的长度为1米,具有30AWG导体的双轴组和100Ω的特性阻抗。图78为具有30AWG的镀银导体的电缆1的插入损耗(SDD12)的坐标图。图79为具有30AWG的镀锡导体的电缆2的插入损耗(SDD12)的坐标图。如图40和41所示,在5GHz的频率下,电缆2(30AWG的镀锡导体)具有小于约-5dB/m或甚至小于约-4dB/m的插入损耗。在5GHz的频率下,电缆1(30AWG的镀银导体)具有小于约-5dB/m或小于约-4dB或甚至小于约-3dB/m的插入损耗。在0至20GHz的整个频率范围内,电缆2(30AWG的镀锡导体)具有小于约-30dB/m或小于约-20dB/m或甚至小于约-15dB/m的插入损耗。在0至20GHz的整个频率范围内,电缆1(30AWG的镀银导体)具有小于约-20dB/m或甚至小于约-15dB/m或甚至小于约-10dB/m的插入损耗。
所有其他因素不变的情况下,衰减与导体尺寸成反比。对于本发明中所描述的屏蔽电缆,在5GHz的频率下,具有尺寸不小于24AWG的镀锡信号导体的电缆具有小于约-5dB/m或甚至小于约-4dB/m的插入损耗。在5GHz的频率下,具有尺寸不小于24AWG的镀银信号导体的电缆具有小于约-5dB/m或小于约-4dB或甚至小于约-3dB/m的插入损耗。在0至20GHz的整个频率范围内,具有尺寸不小于24AWG的镀锡信号导体的电缆具有小于约-25dB/m或小于约-20dB/m或甚至小于约-15dB/m的插入损耗。在0至20GHz的整个频率范围内,具有尺寸不小于24AWG的镀银信号导体的电缆具有小于约-20dB/m或甚至小于约-15dB/m或甚至小于约-10dB/m的插入损耗。
覆盖部分和压紧部分有助于将电缆中的导体组彼此电隔离和/或将导体组与外部环境电隔离。本文所论述的屏蔽膜可以为导体组提供最接近的屏蔽,然而设置在这些最接近的屏蔽膜上方的额外辅助性屏蔽件可另外用于增加电缆内和/或电缆外隔离。
与使用如本文中所描述的设置在电缆的一侧或多侧上的具有覆盖部分和压紧部分的一个或多个屏蔽膜相比,一些类型的电缆在各个导体组周围以螺旋方式包裹导电膜以作为最接近的屏蔽件或作为辅助性屏蔽件。在用于携带差分信号的双轴电缆的情况下,返回电流的路径沿着屏蔽件的相对侧上。螺旋状包裹在屏蔽件中产生间隙,从而导致电流返回路径不连续。由于导体组的共振,周期性的不连续性产生信号衰减。这种现象被称为“信号吸出”,并且可产生在对应于共振频率的特定频度范围下出现的显著信号衰减。
图80示出双轴电缆47200(在本文中称为电缆3),其在导体组47205周围具有螺旋地包裹的膜47208以作为最接近的屏蔽件。图81示出具有本文此前所描述的电缆构型的电缆47300(本文中称为电缆4)的横截面,该电缆包括具有30AWG导体47304的双轴导体组47305、两根32AWG排扰线47306以及在电缆47300的相对侧上的两个屏蔽膜47308。屏蔽膜47308包括基本上围绕导体组47305的覆盖部分47307和在导体组47305的任一侧上的压紧部分47309。电缆4具有镀银导体和聚烯烃绝缘体。
图82的坐标图比较归因于电缆3的共振的插入损耗与电缆4的插入损耗。归因于共振的插入损耗在电缆3的插入损耗坐标图中在约11GHz处达到峰值。相比之下,电缆4的插入损耗坐标图中不存在可观察到的归因于共振的插入损耗。注意,在这些坐标图中,还存在归因于电缆的端接的衰减。
归因于电缆3的共振的衰减可以通过标称信号衰减NSA与归因于共振的信号衰减RSA之间的比率来表征,其中NSA为连接共振倾斜(resonance dip)的峰值的线,而RSA为共振倾斜的谷值处的衰减。在11GHz下,电缆3的NSA与RSA之间的比率为约-11dB/-35dB或约0.3。相比之下,电缆4的NSA/RSA值为约1(其对应于归因于共振的零衰减)或至少大于约0.5。
在1米(电缆5)、1.5米(电缆6)和2米(电缆7)的三个不同长度下测试具有电缆4的横截面几何形状的电缆的插入损耗。图83中示出这些电缆的插入损耗坐标图。对于0至20GHz的频率范围未观察到共振。(注意,20GHZ附近的轻微倾斜与端接相关而非共振损耗。)
如图84所示,替代使用螺旋地包裹的屏蔽件,一些类型的电缆47600在导体组47605周围包括纵向折叠的导电材料片或膜47608以形成最接近的屏蔽件。纵向折叠的屏蔽膜47606的末端47602可以重叠和/或该屏蔽膜的末端可用接缝密封。可以用一个或多个辅助性屏蔽件47609外包裹具有纵向折叠的最接近屏蔽件的电缆,从而防止重叠的边缘和/或接缝在弯曲电缆时分离。纵向折叠可以通过避免由螺旋地包裹屏蔽件造成的屏蔽件间隙的周期性来减轻归因于共振的信号衰减,然而,用于防止屏蔽件分离的外包裹使屏蔽件硬度增加。
如本文中所描述的具有基本上围绕导体组的覆盖部分和位于导体组的每一侧上的压紧部分的电缆不依赖螺旋地包裹的最接近屏蔽件来对导体组进行电隔离,并且不依赖在导体组周围纵向折叠的最接近屏蔽件来对导体组进行电隔离。螺旋包裹和/或纵向折叠的屏蔽件可以用作或可以不用作在所描述的电缆外部的辅助性屏蔽件。
串扰由邻近电信号所产生的磁场的不当影响造成。串扰(近端和远端)是针对电缆组件中的信号完整性的考虑因素。在电缆的传输末端处测量近端串扰。在电缆的接收末端处测量远端串扰。串扰为由于攻击者信号的不当耦合引起的出现在被抑制的信号中的噪声。电缆和/或端接区域中的信号线之间的紧密间距可易于受串扰影响。本文所述的电缆和连接器趋向于减小串扰。例如,如果屏蔽膜的同心部分、过渡部分和/或压紧部分组合起来形成尽可能完整的围绕导体组的屏蔽件和/或通过在屏蔽件之间使用低阻抗或直接电接触,则电缆中的串扰可得以减小。例如,屏蔽件可(例如)直接接触、通过排扰线连接和/或通过导电粘合剂连接。在电缆的导体与连接器的端接处之间的电接触位点处,可通过增加接触点之间的间距(从而减小电感和电容耦合)来减小串扰。图22示出远端。
图22示出常规电缆的两个相邻导体组之间的远端串扰(FEXT)隔离,其中导体组被完全隔离,即,没有公共的接地(样品1),并示出图15a所示的屏蔽电缆2202的两个相邻导体组之间的FEXT隔离,其中屏蔽膜2208间隔开约0.025mm(样品2),两者的电缆长度均为约3m。用于生成这个数据的测试方法是本领域中熟知的。
传播延迟和偏差是电缆的额外电特性。传播延迟取决于电缆的速度因子,并且是信号从电缆的一个末端行进至电缆的相对末端所花费的时间量。电缆的传播延迟可为系统时序分析中的重要考虑因素。
将电缆中的两个或更多个导体之间的传播延迟的差值称为偏差。通常需要在单端电路布置方式中所使用的电缆的导体之间以及用作差分对的导体之间具有低偏差。用于单端电路布置方式中的电缆的多个导体之间的偏差可影响总体系统时序。用于差分对电路布置方式中的两个导体之间的偏差也是一个考虑因素。例如,具有不同长度(或不同速度因子)的差分对的导体可导致差分对的信号之间出现偏差。差分对偏差可增加插入损耗、阻抗失配和/或串扰,和/或可导致较高的比特误差率和抖动。所述偏差使差分信号转化为可以被反射回到源的共模信号,降低已发送信号的强度,产生电磁辐射并且可以急剧增加比特误差率,特别是抖动。理想的是,一对传输线路将没有偏差,但是根据预期应用,高达所关注频率(例如,6GHz)的小于-25至-30dB的差分S-参数SCD21或SCD12的值(代表传输线路的一端与另一端的差分-共模转换)可能是可接受的。
可以将电缆的偏差表示为每单位长度的电缆中的每米的导体的传播延迟的差值。对内偏差是双轴对内的偏差,而对间偏差是两个对之间的偏差。还存在两根单一同轴线或其他甚至非屏蔽的线的偏差。本文所述的屏蔽电缆在高达约10Gbps的数据速率下可实现小于约20皮秒/米(ps/m)或小于约10ps/m的偏差值。
表1中提供了所测试的4种电缆类型的电气规格。受试电缆中的两者Sn1、Sn2包括边带,如,低频信号电缆。受试电缆中的两者Sn2、Ag2不包括边带。
表1:四种类型屏蔽电缆的插入损耗和偏差
抖动是涉及降低信号品质的偏差、反射、图案依赖干扰、传播延迟和耦合噪声的复杂特性。一些标准已将抖动定义为受控的信号边缘相对于其标称值的时间偏差。在数字信号中,可将抖动视为当信号从一种逻辑状态切换至另一种逻辑状态时数字状态不确定的信号的部分。眼图是用于测量总体信号品质的有用工具,因为它包括系统和随机失真的效应。眼图可用于在逻辑状态转变过程中测量在差分电压零点交叉处的抖动。通常,抖动测量是以时间为单位给出或作为单位间隔的百分比。眼的“张开度”反映了存在于信号中的衰减、抖动、噪声和串扰的水平。
如此前所述,螺旋包裹的屏蔽件、纵向折叠的屏蔽件和/或外包裹的屏蔽件可不当地增加电缆硬度。本文所述的电缆构型中的一些(例如图43中所示的电缆构型)可提供类似于或优于具有螺旋包裹的屏蔽件、纵向折叠的屏蔽件和/或外包裹的屏蔽件的电缆的插入损耗特性,但也提供减小的硬度。
本文出于说明优选实施例的目的对本公开所论述的实施例进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本发明的范围的前提下,各种旨在达到相同目的的替代和/或等同形式的具体实施可以取代图示和描述的具体实施例。机械、机电以及电气领域的技术人员将很容易理解到,本发明可以在众多实施例中实施。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何修改形式或变型形式。因此,显而易见,本发明仅受本发明权利要求书及其等同物的限制。
下面各项是根据本发明的方面的屏蔽电缆的示例性实施例。
项1为屏蔽电缆,其包括:多个导体组,所述多个导体组沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜设置在电缆相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置为使得在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成电缆的压紧部分;以及第一粘合剂层,所述第一粘合剂层在电缆的压紧部分中将第一屏蔽膜粘合到第二屏蔽膜;其中:所述多个导体组包括第一导体组,所述第一导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体,并具有第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分以及在第一导体组的一侧上形成电缆的第一压紧区域的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一压紧部分;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最大间距为D;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一压紧部分之间的最小间距为d1;d1/D为小于0.25;第一绝缘导体和第二绝缘导体之间的区域中的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最小间距为d2;d2/D为大于0.33。
项2是根据项1所述的电缆,其中d1/D为小于0.1。
项3为屏蔽电缆,包括:多个导体组,所述多个导体组沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜设置在电缆相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置为使得在横截面中,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成电缆的压紧部分;以及第一粘合剂层,所述第一粘合剂层在电缆的压紧部分中将第一屏蔽膜粘合到第二屏蔽膜;其中:所述多个导体组包括第一导体组,所述第一导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体并具有第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分和在第一导体组的一侧上形成第一压紧电缆部分的第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的对应第一压紧部分;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一覆盖部分之间的最大间距为D;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的第一压紧部分之间的最小间距为d1;d1/D为小于0.25;并且第一绝缘导体相对于第二绝缘导体的高频电隔离基本上小于第一导体组相对于相邻导体组的高频电隔离。
项4是根据项3所述的电缆,其中d1/D为小于0.1。
项5是根据项3所述的电缆,其中第一绝缘导体相对于第二导体的高频隔离为在3至15GHz的指定频率范围和1米的长度下的第一远端串扰C1,并且第一导体组相对于相邻导体组的高频隔离为在该指定频率下的第二远端串扰C2,并且其中C2比C1低至少10dB。
项6是根据项3所述的电缆,其中第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的覆盖部分组合起来通过包围每一个导体组周边的至少70%而基本上围绕每一个导体组。
项7为屏蔽电缆,其包括:多个导体组,所述多个导体组沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括同心部分、压紧部分和过渡部分,这些部分被布置为使得在横截面中,同心部分基本上与每一个导体组的一个或多个末端导体同心,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在导体组的两侧上形成电缆的压紧部分,并且过渡部分提供同心部分与压紧部分之间的逐渐过渡;其中每一个屏蔽膜包括导电层;过渡部分中的第一过渡部分靠近一个或多个末端导体中的第一末端导体并具有被限定为第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的导电层、同心部分和靠近第一末端导体的压紧部分中的第一压紧部分之间的区域的横截面积A1,其中A1小于第一末端导体的横截面积;并且每一个屏蔽膜的横截面可以跨越电缆的宽度改变的曲率半径为特征,屏蔽膜中的每一者的该曲率半径为跨越该电缆的宽度的至少100微米。
项8是根据项7所述的电缆,其中所述横截面积A1包括第一压紧部分的边界作为一条边界,该边界由沿着第一压紧部分的位置限定,在该位置处,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜之间的间距d为在第一压紧部分处第一屏蔽膜和第二屏蔽膜之间的最小间距d1的约1.2至约1.5倍。
项9是根据项8所述的电缆,其中所述横截面积A1包括线段作为一条边界,该线段具有在第一屏蔽膜的弯曲点处的第一端点。
项10是根据项8所述的电缆,其中所述线段具有在第二屏蔽膜的弯曲点处的第二端点。
项11为屏蔽电缆,其包括:多个导体组,所述多个导体组沿着电缆的长度延伸并沿着电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括同心部分、压紧部分和过渡部分,这些部分被布置为使得在横截面中,同心部分基本上与每一个导体组的一个或多个末端导体同心,第一屏蔽膜和第二屏蔽膜的压紧部分组合起来在导体组的两侧上形成电缆的压紧区域,并且过渡部分提供同心部分与压紧部分之间的逐渐过渡;其中两个屏蔽膜中的一者包括同心部分中的第一同心部分、压紧部分中的第一压紧部分以及过渡部分中的第一过渡部分,第一过渡部分将第一同心部分连接至第一压紧部分;第一同心部分具有曲率半径R1,过渡部分具有曲率半径r1;并且R1/r1为在2至15的范围内。
项12是根据项1所述的电缆,其中该电缆的特性阻抗在1米的电缆长度上保持在目标特性阻抗的5-10%内。
项13为带状电缆,其包括:至少一个导体组,所述至少一个导体组包括从电缆的端到端延伸的至少两个细长导体,其中该导体中的每一者被各自的第一电介质沿着电缆的长度包围;第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜从电缆的端到端延伸并设置在电缆的相对侧上,其中导体可固定地连接到第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,以使得沿着电缆的长度在每一个导体组的导体的第一电介质之间保持一致的间距;以及第二电介质,所述第二电介质设置在每一个导体组的线的第一电介质之间的间距内。
项14为屏蔽带状电缆,其包括:多个导体组,所述多个导体组沿着该电缆在纵长方向上延伸并沿着该电缆的宽度彼此间隔开,并且每一个导体组包括一个或多个绝缘导体,所述导体组包括与第二导体组相邻的第一导体组;以及第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,其设置在该电缆的相对侧上,所述第一膜和第二膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和压紧部分被布置为使得在横截面中,所述第一膜和第二膜的所述覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且所述第一膜和第二膜的所述压紧部分组合起来形成在每一个导体组的每一个侧面上的该电缆的压紧部分;其中,当该电缆平放时,第一导体组的第一绝缘导体最靠近第二导体组,并且第二导体组的第二绝缘导体最靠近第一导体组,并且第一绝缘导体和第二绝缘导体具有中心至中心间距S;并且其中第一绝缘导体具有外部尺寸D1且第二绝缘导体具有外部尺寸D2;并且其中S/Dmin为在1.7至2的范围内,其中Dmin为D1和D2中的较小者。
项15是根据项1至14中任一项所述的电缆,其与连接器组件结合,该连接器组件包括:在电缆的第一末端处与电缆的导体组电接触的多个电气终端,所述电气终端被构造为与配合连接器的对应配合电气终端形成电接触;以及至少一个壳体,该至少一个壳体被构造为将所述多个电气终端保持成平面的间隔开的构型。
项16是根据项15所述的组合,其中所述多个电气终端包括导体组的导体的预制末端。
项17是根据项15所述的组合,其还包括:电缆中的多者,其中所述多个电气终端包括多组电气终端,每一组电气终端与对应电缆的导体组电接触,并且至少一个壳体包括多个壳体,每一个壳体被构造为将一组电气终端保持为平面的间隔开的构型,其中所述多个壳体设置成叠堆,以形成所述电气终端组的二维阵列。
项18是根据项15所述的组合,其还包括电缆中的多者,其中所述多个电气终端包括多组电气终端,每一组电气终端与对应电缆的导体组电接触,并且至少一个壳体包括一个被构造为将多组电气终端保持为二维阵列的壳体。
项19是根据项1至14中任一项所述的电缆,其与连接器组件结合,该连接器组件包括:第一组电气终端,其在该电缆的第一末端处与导体组电接触;第二组电气终端,其在该电缆的第二末端处与导体组电接触;以及至少一个壳体,该至少一个壳体包括:第一末端,其被构造为将第一组电气终端保持成平面的间隔开的构型;以及第二末端,其被构造为将第二组电气终端保持成平面的间隔开的构型。
项20是根据项19所述的组合,其中所述壳体在第一末端与第二末端之间形成一角度。
项21是根据项19所述的组合,其还包括电缆中的多者,每一条电缆电连接至对应的第一组电气终端和对应的第二组电气终端,其中所述至少一个壳体包括多个壳体,所述多个壳体布置为叠堆,该叠堆形成包括第一组电气终端的第一二维阵列和包括第二组电气终端的第二二维阵列。
项22是根据项19所述的组合,其还包括电缆中的多者,每一条电缆电连接至对应的第一组电气终端和对应的第二组电气终端,其中所述壳体包括一体的壳体,所述一体的壳体被构造为将第一组电气终端中的每一者在壳体的第一末端处保持成第一二维阵列,并将第二组电气终端中的每一者在该壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
项23是根据项1至14中任一项所述的电缆,其与在上面设置有导电迹线的基板结合,所述导电迹线电连接至连接位点,其中电缆的导体组在该连接位点处电连接至基板。
项24是根据项23所述的组合,其还包括电缆中的多者,每一条电缆的导体组电连接至基板上的对应组连接位点。
项25是根据项23所述的组合,其中:导体组包括同轴导体组和双轴导体组中的一者或多者;并且一根或多根排扰线与屏蔽膜电接触,其中电缆包括比导体组少的排扰线,并且其中排扰线与基板上的排扰线连接位点电接触。
项26是根据项23所述的组合,其中电缆包括至少一个双轴导体组和相邻的排扰线,并且其中排扰线与导体组的最靠近的导体之间的间距大于导体组的导体之间的中心至中心距离的约0.5倍。
项27是根据项23所述的组合,其还包括第二边缘连接位点,其中所述连接位点为第一边缘连接位点,并且导电迹线将第一边缘连接位点与对应的第二边缘连接位点电连接,并且第一边缘连接位点和第二边缘连接位点的第一组设置在基板的第一平面上,第一边缘连接位点和第二边缘连接位点的第二组设置在该基板的第二平面上。
项28是根据项27所述的组合,其中屏蔽膜包括允许屏蔽件继续通过导体组的分离点而靠近第一边缘连接位点的狭缝。
项29是根据项23所述的组合,其还包括第二边缘连接位点,其中所述连接位点为第一边缘连接位点,并且导电迹线将第一边缘连接位点与对应的第二边缘连接位点电连接,并且第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第一组在该基板上与第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的第二组物理地分离。
项30是根据项29所述的组合,其中第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的该第一组为传输信号连接,且第一边缘连接位点、第二边缘连接位点和导电迹线的该第二组为接收连接。
项31为连接器组件,其包括:多条扁平电缆,其布置成叠堆,每一条电缆包括第一末端、第二末端、第一侧和第二侧,并且多个导体组从第一末端延伸至第二末端;第一组电气终端,每一个第一组电气终端在对应电缆的第一末端处与多个导体组电接触;第二组电气终端,每一个第二组电气终端在对应电缆的第二末端处与多个导体组电接触;以及一个或多个导电屏蔽件,其设置在每一条电缆与相邻电缆之间;以及连接器壳体,其具有第一末端和第二末端,所述壳体被构造为将第一组电气终端在壳体的第一末端处保持成第一二维阵列,并将第二组电气终端在壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
项32是根据项31所述的连接器组件,其中连接器壳体从第一末端至第二末端形成一角度。
项33是根据项32所述的连接器组件,其中叠堆中的电缆的物理长度不在电缆之间显著变化。
项34是根据项31所述的连接器组件,其中每一条电缆对角地折叠并布置在壳体中,使得每一条电缆的第一侧的部分与每一条电缆的第二侧的部分面向相邻电缆的第一侧的部分和相邻电缆的第二侧的部分。
项35是根据项31所述的连接器组件,其中每一条电缆经折叠以使得从壳体的第一末端至该壳体的第二末端最内和最外端接位置不发生反转。
项36是根据项31所述的连接器组件,其中所述多条电缆包括项1至14的电缆中的任何者。
项37为连接器组件,其包括:多条电缆,其以该多条电缆的折叠叠堆布置在一起,每一条电缆具有一个或多个导体组和用曲率半径表征的横向折叠,其中电缆的折叠的曲率半径在折叠叠堆中的电缆之间变化,且导体组的电气长度不在折叠叠堆中的电缆之间显著变化;第一组电端子,每一个第一组电端子与对应电缆的导体组的第一末端电接触;以及第二组电端子,每一个第二组电端子与对应电缆的导体组的第二末端电接触;一个或多个导电屏蔽件,其设置在折叠叠堆中的相邻电缆之间;以及壳体,其被构造为将第一组电端子在壳体的第一末端处保持成第一二维阵列并将第二组电端子在壳体的第二末端处保持成第二二维阵列。
项38是根据项37所述的连接器组件,其中电缆包括项1至14的电缆中的任何者。
虽然本文出于说明优选实施例的目的对具体实施例进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应当理解,在不脱离本发明的范围的前提下,各种旨在达到相同目的的可选的和/或等同形式的具体实施可以取代图示和描述的具体实施例。机械、机电以及电气领域的技术人员将很容易理解到,本发明可以在众多实施例中实施。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何修改形式或变型形式。因此,显而易见,本发明仅受本发明权利要求书及其等同物的限制。
Claims (10)
1.一种屏蔽电缆,包括:
多个导体组,所述多个导体组沿着所述电缆的长度延伸,并沿着所述电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜设置在所述电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置为使得在横截面中,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成所述电缆的压紧部分;和
第一粘合剂层,所述第一粘合剂层在所述电缆的压紧部分中将所述第一屏蔽膜粘合至所述第二屏蔽膜;
其中:
所述多个导体组包括第一导体组,所述第一导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体,并具有所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分以及在所述第一导体组的一侧上形成所述电缆的第一压紧区域的所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的对应第一压紧部分;
所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述第一覆盖部分之间的最大间距为D;
所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述第一压紧部分之间的最小间距为d1;
d1/D为小于0.25;
在所述第一绝缘导体和所述第二绝缘导体之间的区域中,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述第一覆盖部分之间的最小间距为d2;并且
d2/D为大于0.33。
2.一种屏蔽电缆,包括:
多个导体组,所述多个导体组沿着所述电缆的长度延伸,并沿着所述电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜设置在所述电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置为使得在横截面中,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成所述电缆的压紧部分;和
第一粘合剂层,所述第一粘合剂层在所述电缆的压紧部分中将所述第一屏蔽膜粘合至所述第二屏蔽膜;
其中:
所述多个导体组包括第一导体组,所述第一导体组包括相邻的第一绝缘导体和第二绝缘导体,并具有所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的对应第一覆盖部分以及在所述第一导体组的一侧上形成所述电缆的第一压紧电缆部分的所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的对应第一压紧部分;
所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述第一覆盖部分之间的最大间距为D;
所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述第一压紧部分之间的最小间距为d1;
d1/D为小于0.25;并且
所述第一绝缘导体相对于所述第二绝缘导体的高频电隔离基本上小于所述第一导体组相对于相邻导体组的高频电隔离。
3.根据权利要求2所述的电缆,其中d1/D为小于0.1。
4.根据权利要求2所述的电缆,其中在3-15GHz的指定频率范围和1米的长度下,所述第一绝缘导体相对于所述第二导体的高频隔离为第一远端串扰C1,并且在所述指定频率下,所述第一导体组相对于相邻导体组的高频隔离为第二远端串扰C2,并且其中C2比C1低至少10dB。
5.一种屏蔽电缆,包括:
多个导体组,所述多个导体组沿着所述电缆的长度延伸并沿着所述电缆的宽度彼此间隔开,每一个导体组包括一个或多个绝缘导体;
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括同心部分、压紧部分和过渡部分,所述同心部分、所述压紧部分和所述过渡部分被布置为使得在横截面中,所述同心部分与每一个导体组的一个或多个末端导体基本上同心,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述压紧部分组合起来在所述导体组的两侧上形成所述电缆的压紧部分,并且所述过渡部分提供所述同心部分与所述压紧部分之间的逐渐过渡;
其中
每一个屏蔽膜包括导电层;
所述过渡部分中的第一过渡部分靠近所述一个或多个末端导体中的第一末端导体,并具有被限定为所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述导电层、所述同心部分与靠近所述第一末端导体的所述压紧部分中的第一压紧部分之间的区域的横截面积A1,其中A1小于所述第一末端导体的横截面积;并且
每一个屏蔽膜的横截面以在所述电缆的整个宽度上改变的曲率半径为特征,所述屏蔽膜中的每一个在所述电缆的整个宽度上的所述曲率半径为至少100微米。
6.根据权利要求5所述的电缆,其中所述横截面积A1包括所述第一压紧部分的边界作为一条边界,所述边界由沿着所述第一压紧部分的位置限定,在该位置处,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜之间的间距d为在所述第一压紧部分处所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜之间的最小间距d1的约1.2至约1.5倍。
7.根据权利要求6所述的电缆,其中所述横截面积A1包括线段作为一条边界,所述线段具有在所述第一屏蔽膜的弯曲点处的第一端点。
8.根据权利要求6所述的电缆,其中所述线段具有在所述第二屏蔽膜的弯曲点处的第二端点。
9.一种带状屏蔽电缆,包括:
多个导体组,所述多个导体组沿着所述电缆的长度延伸,并沿着所述电缆的宽度彼此间隔开,并且每一个导体组包括一个或多个绝缘导体,所述导体组包括与第二导体组相邻的第一导体组;以及
第一屏蔽膜和第二屏蔽膜,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜设置在所述电缆的相对侧上,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜包括覆盖部分和压紧部分,所述覆盖部分和所述压紧部分被布置为使得在横截面中,所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述覆盖部分组合起来基本上围绕每一个导体组,并且所述第一屏蔽膜和所述第二屏蔽膜的所述压紧部分组合起来在每一个导体组的每一侧上形成所述电缆的压紧部分;
其中,当所述电缆平放时,所述第一导体组的第一绝缘导体最靠近所述第二导体组,并且所述第二导体组的第二绝缘导体最靠近所述第一导体组,并且所述第一绝缘导体和所述第二绝缘导体具有中心至中心间距S;并且
其中所述第一绝缘导体具有外部尺寸D1,并且所述第二绝缘导体具有外部尺寸D2;并且
其中S/Dmin在1.7至2的范围内,其中Dmin为D1和D2中的较小者。
10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的电缆,所述电缆与连接器组件组合,所述连接器组件包括:
第一组电气终端,所述第一组电气终端在所述电缆的第一末端处与所述导体组电接触;
第二组电气终端,所述第二组电气终端在所述电缆的第二末端处与所述导体组电接触;和
至少一个壳体,所述至少一个壳体包括:
第一末端,所述第一末端被构造为用于将所述第一组电气终端保持为平面的间隔开的构型;和
第二末端,所述第二末端被构造为用于将所述第二组电气终端保持为平面的间隔开的构型。
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