CN105556620A - 用于电缆束的电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电缆束(10)，包括具有中心芯部(16)的束护套(12)和容纳在中心芯部中并由束护套包围的多个电缆(14)。每一个电缆都包括绝缘导线(28)的双绞线、包围相对应的绝缘导线的双绞线的专用内屏蔽件(50)、包围相对应的内屏蔽件并电联接到相对应的内屏蔽件的专用外编织件(52)、和包围相对应的外编织件的专用护套(54)。

Description

用于电缆束的电缆

技术领域

本文的主题整体涉及具有差分双绞线的电缆。

背景技术

数据电缆通常被捆绑在一起作为电缆束并在许多应用中使用，包括数据通信应用、医疗应用及其它。一些公知的数据电缆包括绞合在一起的绝缘导线对，有时被称为“双绞线”。当数据电缆的操作频率增加时，双绞线的改进性能变得更加重要。例如，数据电缆必须满足在预定阈值以上的频率下进行传输所要求的电性能特征。

各种电缆设计已经用于试图提高信号品质并满足行业标准。例如，一些公知的数据电缆使用围绕双绞线的屏蔽件以提供电屏蔽并提高信号品质。已知不同类型的屏蔽件；然而这些屏蔽件具有公知的问题。例如，一些屏蔽件使用导电编织件提供屏蔽。导电编织件耐用且具有柔性；然而，这种导电编织件尤其在诸如GHz范围的高频率下不如其它屏蔽类型那样运行良好。一些屏蔽件使用包围双绞线的金属膜或带；然而，这种膜具有脆性并且当受到机械应力时(例如，当电缆被弯曲时)会破裂或破损。此外，这种屏蔽件即使在电缆束的外护层内也易于例如由于水气或化学暴露而被机械退化。

实现高速数字信号性能要求在传输线的整个长度上电缆的物理元件(例如，导体和屏蔽件)的一致性。当数据电缆用在诸如要求多次杀菌过程和/或电缆的扭曲操作的医学应用的一些应用中时，物理元件的特性可能随着时间而受影响。例如，与用于在外科手术期间对病人的身体的内部进行成像的基于医学内窥镜的相机一起使用的数据电缆要求高数据速率以发送视频图像。这种电缆还在使用之后进行化学杀菌处理。始终需要支持高数据速率并且能够经受高温杀菌处理的电缆。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种电缆束，包括具有中心芯部的束护套和容纳在中心芯部中并被束护套包围的多个电缆。每一个电缆都包括绝缘导线的双绞线、包围相对应的绝缘导线的双绞线的专用内屏蔽件、包围相对应的内屏蔽件并电联接到相对应的内屏蔽件的专用外编织件、和包围相对应的外编织件的专用护套。

任选地，内屏蔽件和外编织件可以协作以提供沿电缆的整个长度的连续屏蔽。内屏蔽件可以被分割成多个屏蔽段。外编织件可以沿着电缆的长度电连接到屏蔽段。外编织件可以包括多个导电线束，所述多个导电线束每一个都电连接到内屏蔽件的至少两个屏蔽段。

任选地，内屏蔽件可以由与外编织件相比较具有较好电屏蔽特性的材料制造而成，而外编织件可以由与内屏蔽件相比较具有较好柔性特性的材料制造而成。

任选地，内屏蔽件可以是具有绝缘层和金属层的膜。金属层可以面向外编织件，并且外编织件可以电连接到金属层。膜可以是聚酯(例如，迈拉)膜。金属层可以是铜层。

任选地，电缆护套可以提供对相对应的外编织件、内屏蔽件和绝缘导线的双绞线的防潮屏障。电缆护套可以是碳氟化合物材料。中心芯部内的每一个电缆的外编织件可以通过相对应的电缆的电缆护套与其它外编织件分离。

在另一个实施例中，提供了一种电缆束，该电缆束包括具有中心芯部的束护套和容纳在中心芯部中并被束护套包围的多个电缆。每一个电缆都可以包括绝缘导线的双绞线、专用内屏蔽件、专用外屏蔽件和专用电缆护套。内屏蔽件包括具有绝缘层和金属层的膜。内屏蔽件包围对应的绝缘导线的双绞线，且金属层背离绝缘导线的双绞线。外屏蔽件包括包围相对应的内屏蔽件的导电编织件，所述导电编织件在沿导电编织件的长度的多个位置处电联接到相对应的内屏蔽件。电缆护套包围相对应的外编织件。电缆护套包括限定用于相对应的外屏蔽件、内屏蔽件和绝缘导线的双绞线的防潮屏障的疏水材料。

在又一个实施例中，提供了一种电缆束，所述电缆束包括具有中心芯部的束护套、在中心芯部中的为金属并且限定用于中心芯部的电屏蔽件的束屏蔽件、在中心芯部中的电连接到束屏蔽件的排扰线、和容纳在中心芯部中并被束护套和束屏蔽件包围的多个电缆。每一个电缆都包括绝缘导线的双绞线、包围相对应的绝缘导线的双绞线的专用内屏蔽件、包围相对应的内屏蔽件并电联接到相对应的内屏蔽件的专用外编织件、和包围相对应的外编织件的专用护套。

附图说明

图1是电缆束的示例性实施例的一部分的横截面图；

图2是电缆束的透视图；以及

图3是电缆束的电缆的横截面图。

具体实施方式

图1是电缆束10的示例性实施例的一部分的横截面图。图2是电缆束10的透视图。在以下描述中，根据例如但不限于在高分辨率影像成像中使用的数据通信电缆的高速电缆来描述和/或说明电缆束10。电缆束10可以用在医疗应用中，例如，用于在最小侵入外科手术期间对身体进行内部成像的基于相机的医疗内窥镜。当电缆束10可以用在外科应用中时，电缆束10可以特别地适于重复的高温和/或低温化学杀菌。然而，要理解的是这里所述和/或所示的益处也适用于其它类型的电缆，包括但不限于导线、绳索、缆线、和/或任何类型的类似物。因此，以下描述和说明仅用于说明性目的，仅是这里描述和/或图示的主题的一个可能应用。

电缆束10包括绝缘束护套12和位于束护套12内的多个电缆14。束护套12包围电缆14。具体地，束护套12包括通路或中心芯部16，电缆14在所述通路或中心芯部内延伸。电缆14沿着电缆束10的长度在中心芯部16内延伸。束护套12由任何绝缘非导电材料制造而成，包括但不限于诸如聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯、含氟聚合物、聚乙烯和/或类似物。任选地，束护套12可以由疏水材料制造而成，束护套12可以是抗水或防水的。在一个示例性实施例中，束护套12包括近似平滑内表面18和近似平滑外表面20。电缆束10和束护套12沿着中心纵向轴线22延伸，所述中心纵向轴线22沿着电缆束10的长度延伸。

在一个示例性实施例中，电缆14中的每一个包括布置在中心芯部16中的绝缘导线28的多个双绞线26。在所示的实施例中，设置绝缘导线28的4个双绞线26，然而，可以设置绝缘导线28的任意数量的双绞线26。双绞线26的每一个可以在这里被称为“第一”、“第二”、“第三”、和/或“第四”双绞线。在一个示例性实施例中，导线28中的每一个都至少部分地被绝缘层30包围。导线28可以由任何导电材料制造而成，例如但不限于铜和/或其它导电材料。绝缘层30由任何绝缘非导电材料制造而成，例如但不限于诸如PVC、聚丙烯、含氟聚合物、聚乙烯和/或类似物。

在一个示例性实施例中，双绞线26被独立密封且电屏蔽。密封针对中心芯部16中的环境提供保护，例如，防湿气。例如，每一个双绞线都可以具有防潮屏障以保护导线28免受在中心芯部16中的水或化学物质的影响。密封可以确保电缆在恶劣环境中使用期间、在清洁或杀菌之后及类似情况下保持机械和电气完整性。电屏蔽提供低差动信号衰减，这增加了电缆14的电气性能，例如高速应用。任选地，电屏蔽在使用和操作中是柔性的并保持机械和电气完整性。

在一个示例性实施例中，电缆束10包括在中心芯部16中的束屏蔽件32。束屏蔽件32沿着束护套12的内表面18布置。束屏蔽件32提供对电缆14的电屏蔽。束屏蔽件32可以由任何导电材料制造而成，例如但不限于由导电线束、纤维、和/或类似物形成的编织件、层压金属带、铝聚酰亚胺层压带、铝双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(BoPEt)层压带、由连续导电材料(例如，片材)形成的管、和/或类似物。束屏蔽件32任选地连接到地线或其它电能源以提供有效屏蔽。束屏蔽件32绕中心芯部16和电缆14延伸。

任选地，一个或多个填充剂元件34定位在束护套12的中心芯部16内，以例如有助于将电缆14保持在电缆束10内的适当位置，从而有助于提供具有预定形状(例如，圆柱形)和/或其它形状的电缆束10。填充剂元件34中的每一个都可以由一种或多种介电材料制造而成，使得填充剂元件34至少部分地绝缘和非导电。任选地，电缆束10包括一个或多个排扰线36，所述一个或多个排扰线36在电缆14之间和/或沿着电缆14定位在束护套12的中心芯部16内。排扰线36可以与束屏蔽件32电连接。排扰线36可以提供电缆14之间和/或沿着电缆14的电屏蔽。排扰线36可以为电缆14提供地线源或其它电能源。任选地，电缆束10可以包括一个或多个低速线38。低速线38可以是绝缘导线。低速线可以成对布置并且可以传送差动信号。电缆14、填充剂元件34、排扰线36和/或低速线38可以在成缆操作期间装载到束护套12的中心芯部16中。

图3是电缆14中的一个的横截面图。电缆14包括绝缘导线28的双绞线26，其被独立密封并且被电屏蔽。电缆14包括专用内屏蔽件50、专用外屏蔽件52和专用电缆护套54。

内屏蔽件50包围相对应的绝缘导线28的双绞线26。在一个示例性实施例中，内屏蔽件50是具有金属层56和绝缘层58的膜。金属层(一个或多个)56可以位于内屏蔽件50的径向外侧(例如，径向面向外屏蔽件52)。绝缘层58可以是双向延伸的聚对苯二甲酸乙二醇酯(BoPEt)层，然而，在可选的实施例中，绝缘层58可以由其它材料制成。金属层56可以是例如通过电镀、层压、粘接、或其它处理被涂覆到绝缘层58的铜层。在可选的实施例中，金属层56可以是其它金属，例如，银、铝等，然而，与铝带相比较，铜带提供耐高温性和更好的弯曲寿命，这是因为铜比铝的弯曲性好并且可以很薄地被涂覆。在可选的实施例中，内屏蔽件50可以是其它材料，例如但不限于金属层压聚酰亚胺带、由导电线束、纤维和/或其它材料形成的编织件、由连续(例如，片材)导电材料形成的管、和/或其它材料。在一个示例性实施例中，内屏蔽件50高度导电，并且围绕绝缘导线28的双绞线26具有较高的覆盖率以用于良好电屏蔽。

外屏蔽件52包围相对应的内屏蔽件50并且电联接到内屏蔽件50。在一个示例性实施例中，外屏蔽件52是由导电线束或纤维形成的编织件。外屏蔽件52可以在以下被称为外编织件52。外编织件52可以是镀银铜编织件。外编织件52具有高耐弯折性，并且在使用中能够承受扭曲操作。在一个示例性实施例中，导电线束中的每一个沿着电缆14的长度在多个接触点处接合内屏蔽件50以在这些多个接触点处将外屏蔽件52电连接到内屏蔽件50。外屏蔽件52提供沿电缆14的长度的电气连续性。在可选的实施例中，外屏蔽件52可以是另一种类型的屏蔽件，例如但不限于层压金属带、金属层压聚酰亚胺带、金属层压双拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(BoPEt)带、由连续(例如，片材)导电材料形成的管。和/或类似物。

内屏蔽件50和外屏蔽件52限定用于绝缘导线28的双绞线26的双屏蔽结构。双屏蔽结构在使用期间保持屏蔽结构的电气完整性。在一个示例性实施例中，内屏蔽件50具有不同于外屏蔽件52的结构。例如，内屏蔽件50是被设计或选择成具有高质量电屏蔽特性的金属膜，而外屏蔽件52是被设计或选择成具有高柔性和耐久性特性的导电编织件。作为典型的金属膜，金属膜可能会随着时间(例如，在电缆14的操作或弯曲期间)而破裂、裂缝、破损、或以其它方式分离成不同的件或段。屏蔽段60可以由段60之间的破裂部62或空间间隔开。在传统的设计中，屏蔽件的这种分段不利地影响这种屏蔽件的电屏蔽能力。然而，在电缆14的情况下，外屏蔽件52沿着电缆14的长度电联接到内屏蔽件50。外屏蔽件52桥接各段60，因此使各段60电气共通。外屏蔽件52能够经受电缆14的扭曲操作和弯曲，而不会对屏蔽结构的外屏蔽件52部分造成破坏。外屏蔽件52电连接内屏蔽件50的屏蔽段60中的每一个(例如，在内屏蔽这种50由于操作而破裂之后)以提供屏蔽段60沿电缆14的长度的电气连续性。此外，对编织件屏蔽件典型的是，与膜或带相比，电屏蔽和覆盖率不是很有效。然而，因为电缆14包括内屏蔽件50，因此与仅包括编织屏蔽件的传统的电缆相比较，电屏蔽被大大提高。双屏蔽结构提供高质量电屏蔽和电缆柔性的双重益处。

电缆护套54包围外屏蔽件52、内屏蔽件50和导线28。电缆护套54密封导线28和屏蔽件50、52免于电缆束10(图1所示)内的环境的影响。电缆护套54由任何绝缘、不导电材料制造而成，包括但不限于诸如PVC、聚丙烯、含氟聚合物、聚乙烯、和/或类似物。在一个示例性实施例中，电缆护套54由限定用于相对应的内屏蔽件50、外屏蔽件52和绝缘导线28的双绞线26的防潮屏障的疏水材料制造而成。电缆护套54提供耐用性以支持电缆14的杀菌处理。例如，电缆护套54防止来自消毒过程的水气接触内屏蔽件50、外屏蔽件52和绝缘导线28的双绞线26，因此保持内屏蔽件50、外屏蔽件52和绝缘导线28的双绞线26的机械和电气完整性。即使水气渗入电缆束10的中心芯部16中(图1所示)，由于由电缆护套54限定的防潮屏障，这些水气也将不能够渗入内屏蔽件50、外屏蔽件52或绝缘导线28的双绞线26。电缆护套54可以由抗一种或多种特定化学物质(例如，杀菌处理中使用的化学物质)的材料制造而成。电缆护套54可以提高耐高温性，例如在高温杀菌中使用。除了束护套12(图1示出)之外，电缆护套54提供对内屏蔽件50、外屏蔽件52和绝缘导线28的双绞线26的额外水平的保护。电缆护套54可以在绝缘导线28的双绞线26附近设置介电材料以保持两个电缆14之间的空气间隙中的介电常数。

返回参照图1，这里描述的实施例提供了一种适于在恶劣环境中使用的高速电缆束10。电缆束10包括多个电缆14，每一个都提供对这种电缆14的导体的专用屏蔽以及这种屏蔽的专用保护以保持这种屏蔽和电缆的机械和电气性能用于长期使用。当电缆14中的每一个包括包围电缆14的相应的屏蔽结构的电缆护套54时，电缆束10可以尤其适于在要求杀菌相容性的应用中使用。这种电缆护套54与包围整个电缆束10的束护套12相互独立并且在所述束护套12之外附加使用。

在一个具体的应用中，电缆束10可以适于用于在外科手术期间对病人的身体进行内部成像的基于相机的医疗内窥镜。这种内窥镜需要能够发送高速信号(例如，以每秒5吉比特的速度或更高速度)的高速电缆14。出于病人安全考虑，系统要求在使用期间以及经过重复使用时图像的一致性和可靠性。与铺设在办公室环境中并且一旦铺设后如果有的话也极少移动的典型的数据通信电缆相比较，这种电缆14在使用期间以更高的频率被操纵并弯曲。即使电缆束10被操纵和弯曲，电缆14也能够借助于导线28的双绞线26的专用双屏蔽结构而保持机械和电气完整性。双屏蔽结构包括具有良好的电屏蔽特性的内屏蔽件50(例如，金属箔或带)和具有良好的柔性特性并通过电连接所有分段的或分离的屏蔽部分而保持沿电缆14的长度的电气连续性的外屏蔽件52(例如，导电编织件)。

要理解的是以上描述旨在示例说明，而不是限制性的。例如，上述实施例(和/或该实施例的方面)可以相互结合使用。另外，可以进行多种修改以使具体情况或材料适于本发明的教导而不背离其保护范围。这里所述的材料的尺寸、类型、各种部件的定向、和各种部件的数量和位置旨在限定一些实施例的参数，绝不是限制性的，而仅仅是示例性实施例。在权利要求的精神和保护范围内的许多其它实施例和修改对本领域的技术人员来说在获悉以上描述时是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该参照所附权利要求、以及该权利要求涵盖的等效形式的所有保护范围来确定。在所附权利要求中，术语“包括”和“其中”用作各个术语“包含”和“其中”的简单英语等效形式。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标注，而不旨在对其对象施加数值要求。此外，以下权利要求的限制不是以方法+功能的格式被撰写，并且不意图基于35U.S.C.§112第六段被解释，除非并且直到这种权利要求限制明确地使用“装置用于......”并跟随没有进一步结构的功能描述。

Claims (11)

1.一种电缆束(10)，包括：

具有中心芯部(16)的束护套(12)；和

多个电缆(14)，所述多个电缆容纳在中心芯部中并被所述束护套包围，每一个电缆都包括绝缘导线(28)的双绞线、包围相对应的绝缘导线的双绞线的专用内屏蔽件(50)、包围相对应的内屏蔽件并电连接到相对应的内屏蔽件的专用外编织件(52)、和包围相对应的外编织件的专用护套(54)。

2.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述内屏蔽件(50)和所述外编织件(52)协作以提供沿所述电缆(14)的整个长度的连续屏蔽。

3.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述内屏蔽件(50)被分成多个屏蔽段(60)，所述外编织件(52)沿着所述电缆(14)的长度电连接所述屏蔽段。

4.根据权利要求3所述的电缆束(10)，其中，所述外编织件(52)包括多个导电线束，每一个线束都电连接到所述内屏蔽件(50)的至少两个屏蔽段(60)。

5.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述内屏蔽件(50)由与所述外编织件(52)相比具有更好的电屏蔽特性的材料制造而成，并且所述外编织件由与所述内屏蔽件相比具有更好柔性特性的材料制造而成。

6.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述内屏蔽件(50)是具有绝缘层(58)和金属层的膜，所述金属层(56)面向所述外编织件(52)，并且所述外编织件电连接到所述金属层。

7.根据权利要求6所述的电缆束(10)，其中，所述膜是聚酯膜。

8.根据权利要求6所述的电缆束(10)，其中，所述金属层(52)是铜层。

9.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述电缆护套(54)提供对相对应的外编织件(52)、内屏蔽件(50)和绝缘导线(28)的双绞线的防潮屏障。

10.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，所述电缆护套(54)是碳氟化合物材料。

11.根据权利要求1所述的电缆束(10)，其中，在所述中心芯部中的每一个电缆的所述外编织件(52)通过相对应的电缆的电缆护套与其它外编织件分离。