CN104409160A - 一种用于aoc的光电复合缆 - Google Patents

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万冰
陈培海
李文善
李震宇
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Abstract

本发明公开了一种用于AOC的光电复合缆，其包括外护套、设置在所述外护套内部的光单元和电单元，所述电单元为导电铜绞线，所述光单元包括：N芯信号传输光纤和X根光缆加强件，所述N芯信号传输光纤和X根光缆加强件被紧套层包裹，所述N、X为≥1的正整数，所述N与X的关系为：N＝X或者N≠X。本发明的光电混合缆在保证原有数据传输效率的前提下还具有远程供电功能，可以为远程甚至超远程无电数据设备提供驱动电流。

Description

一种用于AOC的光电复合缆
技术领域
本发明属于通信和信号传输领域，更具体的涉及一种用于AOC的光电复合缆。 
背景技术
近年来，随着信息产业发展，高密度、高宽带、远距离数据传输应用越来越广泛，基于铜线的无源电缆已经不能满足市场要求，于是基于光纤的新型有源光缆应运而生，它具有传输速率高、传输距离长、能耗低、使用方便等诸多优点，成为数据中心、消费电子等高宽带、远距离数据交换领域中较为理想的传输线缆。 
但由于它不具有远端供电功能，导致它在应用于无电源移动数据端(例如，移动硬盘、远距离监控设备等)情况下，出现很大局限性。因此，有必要发明一种既能有效传输数据又能远距离提供驱动电流的光电复合缆，来克服当前有源光缆的使用局限性。 
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种既能有效传输数据又能远距离提供驱动电流的光电复合缆。 
为达到上述目的，本发明的技术方案如下： 
一种用于AOC的光电复合缆，其包括外护套、设置在所述外护套内部的光单元和电单元，所述电单元为导电铜绞线，所述光单元包括：N芯信号传输光纤和X根光缆加强件，所述N芯信号传输光纤和X根光缆加强件被紧套层包裹，所述N、X为≥1的正整数，所述N与X的关系为：N＝X或者N≠X。N应满足AOC光电复合缆实际使用需要的光纤芯数，如配合不同接口需要不同的芯数；X应满足复合缆抗拉强度所需的加强件数目，需要多少则为多少。 
优选的，所述光单元包括2芯信号传输光纤和2根光缆加强件，所述2 芯信号传输光纤和2根光缆加强件间隔排列成圆环被所述紧套层包裹。 
优选的，所述光单元的两侧均设有一根导电铜绞线，所述光单元与所述导电铜绞线在同一直线上。 
优选的，所述信号传输光纤为弯曲半径较小的多模或单模光纤。 
优选的，所述光缆加强件为芳纶纤维材料或玻璃纤维强化聚酯材料。 
优选的，所述导电铜绞线为：采用镀层铜丝绞合而成的铜绞线、或者采用不镀层铜丝绞合而成的铜绞线。 
优选的，所述外护套的材料包括以下一种或几种：热塑性聚氨酯弹性体橡胶、低烟无卤材料、聚氯乙烯。 
优选的，所述紧套层的材料为紫外固化后的丙烯酸树脂。 
优选的，所述光电复合缆可以与以下一种或几种接口配合：USB、HDMI、VGA、Thunderbolt。 
优选的，一种数据线路，其包括了以上所述的一种用于AOC的光电复合缆，其包括供电端、用电端、以及连接所述供电端和用电端的光电复合缆，所述供电端和用电端均设有光电转换器，电信号在所述供电端的光电转换器的作用下转换为光信号，光信号在所述信号传输光纤中传输到所述用电端，被所述用电端的光电转换器转换成电信号输出；同时，所述导电铜绞线输送电流为所述用电端提供驱动电流。 
本发明的有益效果是: 
其一、本发明的光电混合缆在保证原有数据传输效率的前提下还具有远程供电功能，可以为远程甚至超远程无电数据设备(例如，移动硬盘、远距离监控设备等)提供驱动电流。 
其二、本发明光电复合缆的直径、重量较小，非常柔软轻便，容易携带和布线。 
其三、本发明光电复合缆具有传输速率高、传输距离长、能耗低、时延低、抗电磁干扰、不受未知的使用环境影响等优点。 
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 
图1是本发明的光电复合缆应用在线路中的示意图。 
图2是本发明实施例1中的光电复合缆的截面示意图。 
图3是本发明实施例2中的光电复合缆的截面示意图。 
图4是本发明实施例3中的光电复合缆的截面示意图。 
其中，101、102-导电铜绞线，103、104-信号传输光纤，105-光电转换器；201-信号传输光纤(多模)，202-光缆加强件(KFRP)，203-紧套层，204-导电铜绞线(直径0.3mm)，205-外护套(PVC)；301-信号传输光纤(单模)，302-光缆加强件(玻璃纤维强化聚酯)，303-紧套层，304-导电铜绞线(直径0.7mm)，305-外护套(LSZH)；401-信号传输光纤(单模)，402-光缆加强件(FRP)，403-紧套层，404-导电铜绞线(直径0.8mm)，405-外护套(TPU)。 
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 
如图2-4中所示，本发明公开了一种用于AOC的光电复合缆，其包括外护套(205、305、405)、设置在上述外护套内部的光单元和电单元，上述电单元为导电铜绞线，上述光单元包括：N芯信号传输光纤和X根光缆加强件，上述N芯信号传输光纤和X根光缆加强件被紧套层包裹，上述N、X为≥1的正整数，上述N与X的关系为：N＝X或者N≠X。 
上述N应满足AOC光电复合缆实际使用需要的光纤芯数，如配合不同接口需要不同的芯数；X应满足复合缆抗拉强度所需的加强件数目，需要多少则 为多少。 
在本发明中各个实施例的信号传输光纤的芯数、光缆加强件的数量以及光电复合缆的形状都不作限制，根据具体使用来确定，以下实施例中，以2芯信号传输光纤和2根光缆加强件为例。 
具体的，上述光单元和电单元的排列顺序为：上述光单元包括2芯信号传输光纤和2根光缆加强件，上述2芯信号传输光纤和2根光缆加强件间隔排列成圆环被上述紧套层包裹；上述光单元的两侧均设有一根导电铜绞线，上述光单元与上述导电铜绞线在同一直线上。 
上述信号传输光纤为弯曲半径较小的多模或单模光纤；上述光缆加强件为芳纶纤维材料(KFRP)或玻璃纤维强化聚酯材料(FRP)；上述导电铜绞线为：采用镀层铜丝绞合而成的铜绞线、或者采用不镀层铜丝绞合而成的铜绞线；上述外护套的材料为热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、低烟无卤材料(LSZH)、聚氯乙烯(PVC)；上述紧套层的材料为紫外固化后的丙烯酸树脂。 
如图1中所示，将上述的光电混合缆应该在日常生活中的数据线路中，其包括供电端A、用电端B、以及连接上述供电端A和用电端B的光电复合缆，上述供电端A和用电端B均设有光电转换器105，电信号在上述供电端的光电转换器的作用下转换为光信号，光信号在上述信号传输光纤103、104中传输到上述用电端，被上述用电端的光电转换器转换成电信号输出；同时，上述导电铜绞线101、102输送电流为上述用电端提供驱动电流。 
假定A端供电压VA，B端用电压VB，A、B之间允许电压降为VA-B＝VA-VB；驱动电流假定为I；案例中复合光电缆最远传输距离为Lx；满足线路中VA-VB的电压降，对应的导电铜绞线有效截面积应不小于Sx。 
上述光电复合缆可以与以下接口配合：USB、HDMI、VGA、Thunderbolt。 
实施例1 
本实施例中的光电复合缆的最远传输距离为Lx＝10m，其截面结构如图2中所示，信号传输光纤201采用多模小弯曲半径光纤，其直径D＝0.25mm；光缆加强件202采用韧性好、质量轻的KFRP，光缆加强件202直径D＝0.25mm； 紧套层203为紫外固化后的丙烯酸树脂，紧套直径D＝0.6mm；导电铜绞线204采用股数为7的软质、非镀层、单向铜绞线，其直径D＝0.3mm；外护套205采用阻燃材料PVC作为护套料，其护套后直径为D＝3.8mm。 
运用该复合缆将电脑数据传输到无电移动硬盘中，接口为USB接口，其使用技术参数为：A端电脑供电压VA＝5V，B端移动硬盘驱动电压VB＝4.5V，因此A、B之间允许电压降为VA-B＝0.5V；驱动电流假定为200mA；本实施例中复合光电缆长度为Lx＝10m；经过计算，若满足线路中0.5V的电压降，对应的导电铜绞线有效截面积应不小于Sx＝0.07mm2。 
使用过程中，复合缆将电脑中的数据传输到移动硬盘，同时复合缆内部的导电铜绞线为移动硬盘输送电流，保证移动硬盘在额定驱动电压下正常工作，并且复合缆内部KFRP加强件柔软、轻质使得数据线携带容易，布线简单。本实施例克服一般有源光缆无法供电缺陷，使得移动硬盘这种本身无电的设备可以在复合光缆参于中正常使用，因此本复合光缆具有极大的现实意义。 
实施例2 
本实施例中的光电复合缆的最远传输距离为Lx＝50m，该光电复合缆剖面结构如图3所示，其中，信号传输光纤301采用单模小弯曲半径光纤，其直径D＝0.25mm；光缆加强件302采用韧性好、强度适中的玻璃纤维，其直径D＝0.25mm；紧套层303为紫外固化后的丙烯酸树脂，紧套直径D＝0.6mm；导电铜绞线304采用股数为7的软质、非镀层、单向铜绞线，其直径D＝0.7mm；外护套305采用阻燃材料LSZH作为护套料，其护套后直径为D＝4.8mm。 
运用该复合缆完成视频远程监控连接，接口为高清HDMI接口，其使用技术参数为：A端主机供电压VA＝5V，B端摄像头驱动电压VB＝4.5V，因此A、B之间允许电压降为VA-B＝0.5V；驱动电流假定为300mA；本实施例中复合光电缆长度为Lx＝50m；经过计算，若满足线路中0.5V的电压降，对应的导电铜绞线有效截面积应不小于Sx＝0.5mm2。 
使用过程中，复合光缆将摄像头的数据传输到主机，同时复合缆内部的导电铜绞线为摄像头输送电流，保证摄像头在额定驱动电压下正常工作，并 且复合缆内部玻璃纤维加强件柔软、强度适中使得数据线携带容易，布线安全。本实施例克服一般有源光缆无法供电缺陷，使得摄像头这种本身无电的设备可以在复合光缆参于中正常使用，因此本复合光缆在远程无电监控设备工作中具有极大的现实意义。 
实施例3 
本实施例中的光电复合缆的最远传输距离为Lx＝100m，该光电复合缆剖面结构如图4所示，信号传输光纤401采用单模小弯曲半径光纤，直径D＝0.25mm；光缆加强件402采用韧性好、强度高的FRP，直径D＝0.25mm；紧套层403为紫外固化后的丙烯酸树脂，紧套直径D＝0.6mm；导电铜绞线404采用股数为7的软质、镀层、单向铜绞线，其直径D＝0.8mm；外护套405采用阻燃材料TPU作为护套料，其护套后直径D＝5.0mm。 
运用该光电复合缆完成远距离甚至超远距离智能传感连接，接口为高效率Thunderbolt接口，其使用技术参数为：A端主机供电压VA＝5V，B端传感器驱动电压VB＝4.5V，因此A、B之间允许电压降为VA-B＝0.5V；驱动电流假定为200mA；案例中复合光电缆长度为Lx＝100m；经过计算，若满足线路中0.5V的电压降，对应的导电铜绞线有效截面积应不小于Sx＝0.7mm2。 
使用过程中，复合缆高效完成主机与传感器间大量数据交换任务，同时复合缆内部的导电铜绞线为远程传感器输送电流，保证传感器在额定驱动电压下正常工作，并且复合缆内部FRP加强件柔软、强度高使得数据线在恶劣环境使用中，便于布线、使用安全。本实施例克服一般有源光缆无法供电缺陷，使得远程或超远程传感器这种本身无电的设备可以在复合缆参于中正常使用，因此本复合缆在信息传递过程中完成超远距离供电具有极大的现实意义。 
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种用于AOC的光电复合缆，其包括外护套、设置在所述外护套内部的光单元和电单元，其特征在于，所述电单元为导电铜绞线，所述光单元包括：N芯信号传输光纤和X根光缆加强件，所述N芯信号传输光纤和X根光缆加强件被紧套层包裹，所述N、X为≥1的正整数，所述N与X的关系为：N＝X或者N≠X。
2.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述光单元包括2芯信号传输光纤和2根光缆加强件，所述2芯信号传输光纤和2根光缆加强件间隔排列成圆环并且被所述紧套层包裹。
3.根据权利要求2所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述光单元的两侧均设有一根导电铜绞线，所述光单元与所述导电铜绞线在同一直线上。
4.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述信号传输光纤为弯曲半径较小的多模或单模光纤。
5.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述光缆加强件为芳纶纤维材料或玻璃纤维强化聚酯材料。
6.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述导电铜绞线为：采用镀层铜丝绞合而成的铜绞线、或者采用不镀层铜丝绞合而成的铜绞线。
7.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述外护套的材料包括以下一种或几种：热塑性聚氨酯弹性体橡胶、低烟无卤材料、聚氯乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述紧套层的材料为紫外固化后的丙烯酸树脂。
9.根据权利要求1所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，所述光电复合缆可以与以下一种或几种接口配合：USB、HDMI、VGA、Thunderbolt。
10.一种数据线路，其包括了权利要求1-9任一项所述的一种用于AOC的光电复合缆，其特征在于，其包括供电端、用电端、以及连接所述供电端和用电端的光电复合缆，所述供电端和用电端均设有光电转换器，电信号在所述供电端的光电转换器的作用下转换为光信号，光信号在所述信号传输光纤中传输到所述用电端，被所述用电端的光电转换器转换成电信号输出；同时，所述导电铜绞线输送电流为所述用电端提供驱动电流。
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