CN103208332A

CN103208332A - Lan电缆

Info

Publication number: CN103208332A
Application number: CN2013100044664A
Authority: CN
Inventors: 日下真二
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2013-01-07
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-01-07
Also published as: US20130180754A1; US9040827B2; CN103208332B; JP2013145673A

Abstract

本发明的课题是提供共模噪声小、外径小、并且能够防止外来串扰的LAN电缆。作为解决本发明课题的方法是一种无屏蔽的LAN电缆，其具备一对或多对双绞线（2）、和以一并覆盖该双绞线周围的方式设置的护套（3），护套（3）由包含配合质量比25%以上60%以下的氢氧化镍的树脂形成。

Description

LAN电缆

技术领域

本发明涉及LAN电缆。

背景技术

如图8所示，一直以来，已知在一对或多对双绞线82的周围依次设置有金属屏蔽体(屏蔽铠装，shield)83和护套84的被称为FTP(箔屏蔽双绞电缆，FoiledTwisted Pair Cable)的LAN电缆81(例如，参照专利文献1)。另外，图8中，为了简化图，仅显示出一对双绞线82。

LAN电缆81中，由于外径(电缆外径)小，外来串扰(Alien-XT)也小，因此有能够铺设在电缆桥架（cable tray）上的电缆根数多且铺设占空系数高这样的优点。然而，由于金属屏蔽体83中被浮动感应的感应电压，因此存在传送装置接收机中接收的共模噪声会变大，多值调制信号、解调信号湮没在噪声中，无法确保必要的传送容量这样的问题。另外，所谓外来串扰，是从相邻的其它电缆收到的串音。

这里，对于利用LAN电缆81能够防止外来串扰的理由和共模噪声会变大的理由，进行具体地说明。

由于双绞线82传送差动信号，因此构成双绞线82的2个被覆线(被覆体)85中流动反相的电流(图8中表示为×、·)，由双绞线82产生高频电磁场(高频交变电磁场)。LAN电缆81中，该由双绞线82产生的高频电磁场被金属屏蔽体83屏蔽，在金属屏蔽体83的双绞线82侧的表面(涡流表层厚度部分)流过几乎全部量的高频电流。另外，使用包含铝的物质(铝箔等)作为金属屏蔽体83的情况下，频率100MHz下的表层厚度为约6μm。因此，感应电磁场未到达相邻的LAN电缆81的双绞线82，或者即使到达也会大幅衰减，减小至不存在外来串扰的程度。LAN电缆81中，由于能够通过金属屏蔽体83而降低外来串扰，因此不需要使相邻的LAN电缆81的双绞线82间的距离变大，能够减小外径。

另一方面，该LAN电缆81中，如上所述，由双绞线82产生的高频电磁场被金属屏蔽体83屏蔽，几乎全部量的高频电流流过金属屏蔽体83，因此在金属屏蔽体83中被感应的浮动电压大。该浮动电压作为共模噪声而被接收机感应，成为超过多值调制信号的识别水平的噪声。

如图9所示，一般而言，FTP与无金属屏蔽体83的UTP(非屏蔽双绞线，Unshielded Twisted Pair Cable)相比，共模噪声非常大。因此，以往的LAN电缆81中，不能充分地确保必要频带，难以无误码补偿地确保10GBASE－T(使用双绞线的10Gb/s－E传送)的传送容量。

因此，为了无误码补偿地确保10GBASE－T的传送容量，期望使用不具备产生共模噪声的金属屏蔽体83的被称为UTP的无屏蔽(非屏蔽)的LAN电缆。

作为被称为UTP的LAN电缆，一般已知如图10所示的LAN电缆101那样以一并覆盖一对或多对双绞线82的周围的方式设置有护套84的LAN电缆(即，图8的LAN电缆81中省略了金属屏蔽体83的LAN电缆)、如图11所示的LAN电缆111那样在护套84的内侧还设置有截面矩形的突起112的LAN电缆。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011－198634号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，图10的LAN电缆101中，虽然外形小，能够减小共模噪声，但是如果捆扎多条LAN电缆101而布线，则由双绞线82产生的高频电磁场会到达相邻的LAN电缆101的双绞线82，不能将外来串扰减小至无问题的水平，存在不能满足外来串扰特性这样的问题。

图11的LAN电缆111中，通过由突起112与其周围的空气构成的低介电常数层的影响，与图10的LAN电缆101相比，成为流过护套82的纵向电流Is衰减了的状态，此外，通过设置突起112，与相邻的LAN电缆111的双绞线82的距离变大，因此能够将由双绞线82产生的高频电磁场大幅衰减，将外来串扰减小至无问题的水平。

然而，图11的LAN电缆111中，如果突起112的高度低，则由双绞线82产生的高频电磁场会到达相邻的LAN电缆111的双绞线82，不能防止外来串扰。因此，图11的LAN电缆111中，为了防止外来串扰，需要使突起112的高度(由突起112引起的等效护套厚)增大，存在外径(电缆外径)变大这样的问题。如果外径变大，则由于能够铺设在铺设管道、电缆桥架内的电缆根数变少，铺设占空系数恶化，因此产生不经济、市场需求变低这样的问题。

本发明是鉴于上述情形而作出的，其目的在于，提供共模噪声小、外径小、并且能够防止外来串扰的LAN电缆。

用于解决课题的方法

本发明是为了达到上述目的而作出的，提供一种LAN电缆，其是具备一对或多对双绞线、和以一并覆盖该双绞线周围的方式设置的护套的无屏蔽的LAN电缆，上述护套由包含配合质量比25%以上60%以下的氢氧化镍的树脂形成。

优选上述护套在使用频带时的相对磁导率为5以上。

优选上述护套的氧指数为21以上。

可以使上述护套还配合氢氧化镁、氢氧化铝中的一者或两者，使上述护套的氧指数为25以上。

发明的效果

根据本发明，能够提供共模噪声小、外径小、并且能够防止外来串扰的LAN电缆。

附图说明

图1是显示本发明的一实施方式所涉及的LAN电缆的图，(a)是横截面图，(b)是说明其动作的图。

图2是显示在本发明中护套的相对磁导率和护套的断裂伸长率相对于护套中的氢氧化镍的配合质量比的关系的曲线图。

图3是显示在本发明中将护套中的氢氧化镍的配合质量比设为40%时的护套的相对磁导率的频率特性的曲线图。

图4是显示在本发明中氧指数相对于护套中的金属氢氧化物的配合质量比的关系的曲线图。

图5是显示在本发明中PSAACRF(综合远端外部衰减串扰，Power SumAttenuation to Alien Crosstalk Ratio Far-end)的频率特性的曲线图。

图6是在本发明中说明PSAACRF的测定方法的图。

图7是显示本发明的其它实施方式所涉及的LAN电缆的横截面图。

图8是显示以往的LAN电缆(FTP)的图。

图9是显示UTP和FTP的共模噪声的频率特性的曲线图。

图10是显示以往的LAN电缆(UTP)的图。

图11是显示以往的LAN电缆(在护套内侧形成了突起的UTP)的图。

符号说明

1LAN电缆

2双绞线

3护套

4导体

5绝缘体被覆

6被覆线

7十字介入件

8集合芯

具体实施方式

以下，按照附图说明本发明的实施方式。

图1是显示本实施方式所涉及的LAN电缆的图，(a)是横截面图，(b)是说明其动作的图。

如图1(a)、(b)所示，LAN电缆1是具备一对或多对双绞线2、和以一并覆盖该双绞线2周围的方式设置的护套3的无屏蔽(非屏蔽)的LAN电缆。

本实施方式所涉及的LAN电缆1具有4对双绞线2，可作为适合于TIA/EIA568－C－2Category6A标准的UTP4对LAN电缆而使用。另外，图1(b)中，显示了使2根LAN电缆1相邻配置的情况，两LAN电缆1中仅显示了1对双绞线2。

双绞线2通过将2根由绝缘体被覆5被覆导体4而得到的被覆线(被覆体)6捻合而形成。本实施方式中，将2根在外径0.64mm的由铜形成的导体4上挤出成型0.28mm厚的由低密度聚乙烯形成的绝缘体被覆5而得到的外径1.2mm的被覆线6捻合，形成双绞线2。

另外，使2根被覆线6捻合时，为了符合传送损失规定，期望为尽量短的捻合间距并且4对中为各自不同的捻合间距，此外，期望4对各自的捻合间距以尽量一定的比率相差别的方式设定。本实施方式中，将4对双绞线2的捻合间距分别设定为6.3mm、7.0mm、7.8mm、8.7mm。

此外，本实施方式中，为了确保4对双绞线2间的隔离距离，插入截面十字状的十字介入件7，在十字介入件7的隔壁之间分别配置双绞线2。该十字介入件7以约100mm的扭转间距被扭转，形成使4对双绞线2捻合集合而成的集合芯8。通过这样构成，当捆扎多根LAN电缆1时，在相邻的LAN电缆1间捻合间距达成同一双绞线2的隔离，(虽然不充分但)降低了外来串扰。

另外，本实施方式所涉及的LAN电缆1中，作为护套3，使用由包含配合质量比(质量配合比)25%以上60%以下的氢氧化镍的树脂形成的护套。本实施方式中，作为护套3，使用了由包含配合质量比25%以上60%以下的氢氧化镍的聚烯烃树脂形成的护套(聚烯烃/氢氧化镍混合物)。作为聚烯烃树脂，可以使用例如EEA(乙烯－丙烯酸乙酯共聚物)树脂。

这里，将护套3的相对磁导率(等效相对磁导率)和护套3的断裂伸长率相对于护套3中的氢氧化镍的配合质量比的关系示于图2中。另外，图2中，显示了频率100MHz时的相对磁导率。此外，对于护套3的断裂伸长率，在由试验方法ASTM D－638得到的试验结果中，到氢氧化镍质量比60%为止，维持了100%以上的伸长率，保持了塑料塑性，但如果超过60%，则断裂伸长率急剧地减少，判断不能维持作为护套的塑料塑性。

如图2所示，对于护套3的相对磁导率，氢氧化镍的配合质量比越大则越增加，对于护套3的断裂伸长率，氢氧化镍的配合质量比越大则越减小。

将护套3中的氢氧化镍的配合质量比设为60%以下的理由，如图2所示，是为了确保作为护套材料性能的容许树脂弹性性能的断裂伸长率为100%以上。如果使护套3中的氢氧化镍的配合质量比大于60%，则断裂伸长率小于100%，不能充分地确保作为LAN电缆的机械特性。

另一方面，将护套3中的氢氧化镍的配合质量比设为25%以上，如图2所示，是为了使使用频带(图2中为100MHz)时的相对磁导率为5以上。通常的聚烯烃护套的相对磁导率为1，因此使用了该通常的聚烯烃护套的以往的LAN电缆中，对于护套，由双绞线产生的高频电磁场不会衰减而贯通护套，电磁场到达相邻的LAN电缆的双绞线，发生电磁场耦合而发生外来串扰。

与此相对，本实施方式所涉及的LAN电缆1中，由于使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为25%以上，使使用频带时的相对磁导率为5以上，因此护套3内的电场强度、磁场强度与通常的聚烯烃护套相比增强至5倍以上，其结果是，贯通护套3的电磁场衰减，到达相邻的LAN电缆1的双绞线2的电磁场减弱。

换言之，本实施方式所涉及的LAN电缆1中，通过使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为25%以上，从而增大护套3的相对磁导率，图1(b)中在由粗线虚线所示的磁场衰减区域A中使磁场衰减，使感应磁场不波及相邻的LAN电缆1，防止了外来串扰。这里，作为一例，说明了频率100MHz的情况，但期望护套3在其使用频带时的相对磁导率为5以上。

本实施方式中，使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为40%。将此时的护套3的相对磁导率的频率特性示于图3中。如图3所示，在使氢氧化镍的配合质量比为40%的情况下，护套3的相对磁导率成为7以上，与通常的聚合物护套(聚烯烃护套)相比，能够将磁场保持为7倍以上的大小，使磁场的密闭效果为7倍以上，并能够将由双绞线2产生的高频电磁场密闭在自己的护套3内。另外，在使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为50%的情况下，如图2所示，频率100MHz时的相对磁导率成为10，使用频率为100MHz时，能够在护套3内以10倍的密度补充由双绞线2感应的高频电磁场并使其衰减。

对于护套3的厚度，只要根据护套3中的氢氧化镍的配合质量比(磁场衰减区域A)而设定为能够使高频电磁场充分地衰减的厚度即可。例如，如本实施方式那样，在使护套3的相对磁导率为7以上的情况下，护套3的厚度只要为0.5mm以上(例如0.6mm)即可。本实施方式中，使用作为成为基础聚合物的聚烯烃树脂而使用EEA树脂，在该EEA树脂中以配合质量比40%混合氢氧化镍粉体而成的护套材料，通过挤出成型而在集合芯8的周围形成厚度0.6mm的护套3，形成外径7mm的LAN电缆1。

此外，期望护套3的氧指数为21以上。使氧指数为21以上是因为，如果空气中的氧浓度为21%，氧指数为21以上，则护套3具有自熄功能，能够作为阻燃电缆而使用。

如图4所示，如果使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为30%以上，则能够使氧指数为21以上。

一般而言，在使电缆具有阻燃性能时，使用氧指数25以上的护套材料，因此在使用LAN电缆1作为一般的阻燃电缆的情况下，只要调整氢氧化镍的配合质量比以使护套3的氧指数为25以上即可。此时，在护套3中，除了氢氧化镍以外，还追加配合氢氧化镁、氢氧化铝中的一者或两者，从而也可以使护套3的氧指数为25以上。将除了氢氧化镍以外，在护套3中还追加配合氢氧化镁的情况下的护套3的氧指数的特性一并示于图4中。

接下来，对于LAN电缆1的外来串扰特性进行说明。

将图1的LAN电缆1的P SAACRF(Power Sum Attenuation to Alien CrosstalkRatio Far-end)特性示于图5中。另外，图5中，为了比较，将TIA/EIA568－C－2Category6A标准的PSAACRF规定值(规定值)和图8中说明的以往的LAN电缆81(FTP，以往例1)、图10中说明的以往的LAN电缆101(UTP，以往例2)、图11中说明的以往的LAN电缆111(在护套内侧形成有突起的UTP，以往例3)的PSAACRF特性一并显示。对于以往的LAN电缆81、101、111，与本发明的LAN电缆1同样地，形成将4对双绞线以十字介入件隔开的构成。

这里，所谓PSAACRF，如图6所示，是以1根LAN电缆1为中心而在其周围捆扎6根LAN电缆1，将外侧的6根LAN电缆1作为感应电缆61、将中心的1根LAN电缆1作为被感应电缆62时的、从6根感应电缆61串音到被感应电缆62内的1对双绞线2的远端(信号接收端)的串音电力总和与信号接收电力(发送电力－双绞线2的传送损失)之比。串音路径基本上为同相路径，因此PSAACRF在近端串音(PSACRN：ASTM D4566－08，26章，式(20))等各种路径的串音中成为最坏值。因此，PSAACRF特性作为评价外来串扰特性的代表特性而使用。另外，PSAACRF的测定依照ASTM D4566－08，28章，式(29)。

如图5所示，本实施方式所涉及的LAN电缆1(本发明)中，使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为40%而使相对磁导率为7以上，与通常的聚合物护套相比，使磁场的密闭效果为7倍以上，因此能够将由双绞线2产生的高频磁场密闭在自己的护套3内，使其它LAN电缆1不易发生感应，防止高频下的PSAACRF劣化。

具体而言，本实施方式所涉及的LAN电缆1中，在1～500MHz的频带时能够满足TIA/EIA568－C－2Category6A标准的PSAACRF规定值。

与此相对，以往例1的LAN电缆81(图8)中，通过铝箔等金属屏蔽体83能够阻断由双绞线82产生的高频电磁场，因此满足PSAACRF规定值。然而，该以往例1的LAN电缆81中，如上所述，存在由传送装置接收机接收的共模噪声大这样的问题。

此外，以往例2的LAN电缆101(图10)中，护套83的相对磁导率为1，并且，感应侧的双绞线82与被感应侧的双绞线82间的隔离距离小，因此不能满足PSAACRF规定值。

此外，以往例3的LAN电缆111(图11)中，由突起112形成的空气层的等效介电常数小，感应侧的双绞线82与被感应侧的双绞线82间的隔离距离大，因此能够满足PSAACRF规定值。然而，该以往例3的LAN电缆111中，如上所述，存在外径大、铺设占空系数低这样的问题。

将以上的评价结果汇总示于表1中。另外，表1中，对于外径的评价(外径评价)，将外径为7.3mm以下的情况设为○(合格)，将超过7.3mm的情况设为×(不合格)。7.3mm外径判断基准来自于下述现实的市场需要：由于与以往品相比为10Gb/s－E传送和高性能，因此能够容许超过以往品外径6.3mm外径，但是超过使用屏蔽体的FTP电缆从铺设占空系数方面考虑不容许。此外，对于外来串扰的评价(外来XT评价)，将频率500MHz时的PSAACRF为规定值(TIA/EIA568－C－2Category6A标准的PSAACRF规定值)以上的情况设为○(合格)，将小于规定值的情况设为×(不合格)。关于共模噪声的评价(共模噪声评价)，将无金属屏蔽体的情况设为○(合格)，将有金属屏蔽体的情况设为×(不合格)。关于综合评价，将外径的评价、外来串扰的评价和共模噪声的评价全部合格的情况设为双重圆(合格)，将除此以外的情况设为×(不合格)。

[表1]

如表1所示，本发明的LAN电缆1，外径的评价、外来串扰的评价和共模噪声的评价全部合格，仅本发明的LAN电缆1在综合评价中为合格。

如以上说明那样，本实施方式所涉及的LAN电缆1中，作为护套3，使用了由包含配合质量比25%以上60%以下的氢氧化镍的树脂形成的护套。

通过使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为25%以上，能够使护套3的相对磁导率为5以上，使由双绞线2产生的高频电磁场在自己的护套3内衰减，即，能够在磁场衰减区域A中使磁场衰减而使感应磁场不波及相邻的LAN电缆1，能够防止外来串扰。此外，LAN电缆1中，由于能够通过护套3使高频电磁场充分地衰减，因此能够减小外径。

此外，通过使护套3中的氢氧化镍的配合质量比为60%以下，能够使护套3的断裂伸长率为100%以上，能够充分地确保作为LAN电缆的机械特性。

此外，LAN电缆1中，由于采用了不使用金属屏蔽体的无屏蔽护套，因此能够减小由传送装置接收机接收的共模噪声。

即，根据本发明，能够实现共模噪声小、外径小、并且能够防止外来串扰的LAN电缆1。根据LAN电缆1，特别是能够改善250MHz以上的频带的信号对串扰噪声(S/XT－N)，扩大多值调制信号处理的传送容量，可适合用作10GBASE－T用的双绞线电缆。

此外，通过调整护套3中的氢氧化镍的配合质量比，使护套3的氧指数为21以上，能够向护套3赋予阻燃性。

本发明的LAN电缆1可作为10GBASE－T系统布线用LAN电缆而使用。此时，作为水平布线电缆而使用是毋庸置言的，通过赋予阻燃性，还能够在垂直布线电缆中使用。LAN电缆1中，由于能够防止外来串扰，因此能够将多根LAN电缆1捆扎，水平铺设在同一电缆支架上，或垂直铺设在同一电缆梯架上。即，根据本发明，能够实现铺设占空系数高、并且10GBASE－T传送的传送容量也无问题的LAN电缆1。

接下来，说明本发明的其它实施方式。

图7所示的LAN电缆71为与图1的LAN电缆1基本相同的构成，通过在护套3的内周设置多个截面三角形状的突起72，从而在护套3的内侧形成介电常数接近于1的空气层(等效空气层)，由该空气层与护套3这2层阻断由双绞线2产生的高频电磁场，防止外来串扰而构成。

LAN电缆71中，通过设置突起72而形成空气层，从而虽然外径变大若干，但能够使相邻的LAN电缆1的双绞线2间的隔离距离增大，通过该隔离距离与由空气层得到的高频电磁场的屏蔽效果，能够使外来串扰特性更良好。

本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以加入各种变更，这是毋庸置言的。

Claims

1.一种LAN电缆，其特征在于，其为具备一对或多对双绞线、和以一并覆盖该双绞线周围的方式设置的护套的无屏蔽的LAN电缆，

所述护套由包含配合质量比25%以上60%以下的氢氧化镍的树脂形成。

2.根据权利要求1所述的LAN电缆，所述护套在使用频带时的相对磁导率为5以上。

3.根据权利要求1或2所述的LAN电缆，所述护套的氧指数为21以上。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的LAN电缆，所述护套中进一步配合有氢氧化镁、氢氧化铝中的一者或两者，使得所述护套的氧指数为25以上。