CN105659334B - 改进的高性能数据通信电缆 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了两种针对未屏蔽双绞线(UTP)电缆的电磁干扰(EMI)控制条带施加方法：固定条带控制(FTC)和振荡条带控制(OTC)。在FTC中，条带施加角度和边缘放置被控制为维持条带边缘在所述电缆中的非导电填充物的基部上方的位置。在OTC中，连续地改变所述条带施加角度，导致所述条带边缘以不同周期性横越所有导体对。在两种实施方案中，均改进了外部串扰和回波损耗，同时所述填充物允许是圆柱形形状以达最优接地平面均匀性并且允许具有稳定性以达改进的阻抗和回波损耗性能。

Description

改进的高性能数据通信电缆
相关申请
本申请要求2013年10月23日提交的标题为“改进的高性能数据通信电缆(Improved High Performance Data Communications Cable)”的第61/894,728号美国临时申请的优先权和权益，所述申请的全文以引用的方式引用本申请中。
技术领域
本申请涉及数据电缆。特定来说，本申请涉及一种针对导体对在数据电缆内的受控放置和减少电磁干扰(EMI)的条带的受控施加角度的填充物。
背景技术
由产业标准组织(包括电信产业协会(TIA)、国际标准化组织(ISO)和美国国家标准学会(ANSI)(诸如ANSI/TIA-568-C.2))建立的高带宽数据电缆标准包括对通常被称为类别6A型的电缆的性能要求。这些高性能类别6A电缆对于最大回波损耗和串扰以及电性能参数具有严格的规范。无法满足这些要求意味着该电缆不可用于高数据速率通信，诸如1000BASE-T(千兆位以太网)、10GBASE-T(10千兆位以太网)或其它未来新兴标准。
串扰是电缆中相邻导体对之间的电磁干扰(EMI)的结果，其中一根多对电缆中的第一对绞合导体中的信号流产生电磁场，所述电磁场由该电缆中的第二对绞合导体接收并且被转换回电信号。类似地，外部串扰是相邻电缆之间的电磁串扰。在其中大量电缆从交换机和路由器开始沿着平行路径通过电缆梯架和托盘的典型安装中，许多具有离散信号的电缆在长距离内可能都是紧邻的并且平行的，从而增加外部串扰。外部串扰常常经由两种方法测量：功率总和外部近端串扰(PSANEXT)是对测试电缆中由多根周围的干扰或“扰动”电缆(通常为6根)产生的干扰的测量，并且在电缆与干扰发射机相同的端部进行测量；以及功率总和外部远端衰减串扰比(PSAACRF)，其为由导体对的电阻和阻抗引起的信号衰减与来自周围扰动电缆的干扰的比。
回波损耗是对所发射信号的功率与由导体对的阻抗变化引起的信号反射的功率之间的差的测量。由诸如电缆制程、远端处的电缆端接、安装期间由急弯引起的损坏、将导体对挤压在一起的紧塑性电缆结、或电缆内或周围的湿点之类的因素引起的导体对中阻抗的任何随机或周期性改变都会引起所发射信号的部分被反射回到源。
用于解决外部串扰和内部串扰的典型方法具有取舍。例如，外部串扰可通过增大电缆尺寸、增加重量和体积以及减小可放置在电缆托盘中的电缆数目来减少。其它电缆已经实施了复杂的不连续EMI屏障和条带以试图控制外部串扰和接地电流中断，但是费用显著增加并且在一些实施方案中可能实际上增加外部串扰。完全屏蔽的电缆，诸如未屏蔽双绞线上箔(F/UTP)设计包括用于接地导电箔屏蔽的加蔽线，但是在使用屏蔽连接器和其它相关硬件的情况下，总安装成本贵很多。而且，完全屏蔽的电缆更难进行端接并且在未正确端接的情况下可能引发接地回路电流和噪音。
发明内容
本公开描述了制造具有可为导电的或部分导电的屏障条带的未屏蔽双绞线(UTP)电缆的方法以及所述电缆的实施方案，其经由控制屏障条带围绕多对螺旋布置的绞合导体的施加角度减少外部串扰和回波损耗，而不增加材料费用。所述电缆内包括填充物以分隔绞合导体对并且为屏障条带提供支撑基部，从而使电缆可为圆柱形形状以达最优接地平面均匀性并且可具有稳定性以达改进的阻抗和回波损耗性能。所述填充物还根据需要在绞合导体对上方和屏障条带下方提供空气绝缘层，而在绞合导体对和条带之间不需要内护套，从而潜在地去除了一个昂贵的制造步骤。
在第一实施方案中，在本文中被称为固定条带控制(FTC)，屏障条带的施加角度被配置成匹配于电缆的螺旋绞合角度，并且屏障条带的边缘被精确地放置在填充物的臂的终端部分上。因此，条带边缘不像典型的螺旋、盘旋或纵向条带施加方法中那样落在导体对的顶部上或周期性地横越导体对，从而消除了引起回波损耗的阻抗不连续性以及防止了条带边缘处增加外部串扰的EMI耦合。
在第二实施方案中，在本文中被称为振荡条带控制(OTC)，屏障条带的施加角度跨预定范围被连续地改变。屏障条带的边缘横跨所有导体对，但是是以不同周期性进行，其中条带边缘并非始终接近电缆中的给定导体对。尽管OTC实施方案与FTC实施方案相比可能具有增加的外部串扰，但是每个导体对所受到的不利影响都不超过其它导体对因始终接近条带边缘而受到的不利影响。此外，由于施加角度和放置不需要是精确的，所以可大大减少制造复杂度和费用。
在一个方面，本公开涉及一种固定条带控制高性能数据电缆。所述电缆包括多对绞合绝缘导体以及填充物，所述填充物包括多个臂，所述臂分隔每对绞合绝缘导体，每个臂具有终端部分。所述电缆还包括导电屏障条带，所述导电屏障条带包围所述填充物和所述多对绞合绝缘导体。在一些实施方案中，所述电缆进一步包括包围导电屏障条带的护套。所述填充物以第一角度以螺旋绞合形式配置，所述导电屏障条带以所述第一角度以螺旋绞合形式配置，并且所述导电屏障条带的接缝被定位在填充物的臂的终端部分上方。
在电缆的一个实施方案中，导电屏障条带的第二接缝被定位在填充物的第二臂的终端部分上方，所述第二接缝与导电屏障条带的一部分重叠。在电缆的另一实施方案中，导电屏障条带的接缝在填充物的臂的终端部分上方大致居中。在电缆的又一实施方案中，所述填充物具有四个臂和一个十字形横截面。在电缆的另一实施方案中，每对绞合绝缘导体被定位在由填充物的两个相邻臂和相应终端部分形成的通道的中央。在电缆的又一实施方案中，屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的导电材料。
在另一方面，本公开涉及一种振荡条带控制高性能数据电缆，所述电缆包括多对绞合绝缘导体。在一些实施方案中，所述电缆包括填充物，所述填充物包括一个或多个臂，所述臂分隔相邻的绞合绝缘导体对，每个臂具有终端部分。所述电缆还包括导电屏蔽条带，所述导电屏蔽条带包围所述填充物和所述多对绞合绝缘导体。在其它实施方案中，所述电缆不包括填充物。在一些实施方案中，所述电缆包括包围导电屏障条带的护套。所述填充物和/或绞合导体对以第一角度以螺旋绞合形式配置；并且导电屏障条带以在第二角度和第三角度之间变化的施加角度以螺旋绞合形式配置。
在电缆的一些实施方案中，第二角度包括第一角度减去预定值并且第三角度包括第一角度加上所述预定值。在电缆的其它实施方案中，施加角度沿着电缆长于填充物的一个螺旋绞合的长度的长度在第二角度和第三角度之间变化。在电缆的另外其它实施方案中，导电屏障条带的第一接缝的位置从由填充物的两个相邻臂和相应终端部分所形成的第一通道上方的第一位置变化到所述相邻臂的第一臂的终端部分上方的第二位置。在电缆的其它实施方案中，所述第一接缝的位置进一步变化到由填充物的所述相邻臂的第一臂和第三臂以及相应终端部分形成的第二通道上方的第三位置。在电缆的另一实施方案中，所述填充物具有四个臂以及一个十字形横截面。在电缆的又一实施方案中，每对绞合绝缘导体被定位在由填充物的两个相邻臂和相应终端部分形成的通道中央。在电缆的又一实施方案中，屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的导电材料。
在又一方面，本公开涉及一种制造高性能数据电缆的方法。在一些实施方案中，所述方法包括定位填充物，所述填充物包括一个或多个臂，每个臂具有终端部分。在一些实施方案中，所述方法还包括将多对绞合绝缘导体中的至少一对定位在由填充物的相邻臂和相应的终端部分形成的通道内。在其它实施方案中，所述方法包括使用包括至少一个臂的填充物分隔所述多对绞合绝缘导体中的若干对。所述方法进一步包括以第一角度螺旋绞合所述填充物和多对绞合导体。所述方法还包括以一个施加角度用导电屏障条带包覆螺旋绞合的填充物和多对绞合导体。在一些实施方案中，所述方法还包括给屏障条带和螺旋绞合的填充物以及多对绞合导体装上护套。
在所述方法的一个实施方案中，所述施加角度等于所述第一角度，并且所述方法包括将导电屏障条带的第一接缝定位在填充物的臂的终端部分上方。在其它实施方案中，所述方法包括将导电屏障条带的第二接缝定位在填充物的第二相邻臂的终端部分上方，所述第二接缝与所述导电屏障条带的一部分重叠。
在另一实施方案中，所述方法包括使所述施加角度在第二角度和第三角度之间变化。在其它实施方案中，所述第二角度包括第一角度减去预定值并且所述第三角度包括第一角度加上所述预定值。在另一其它实施方案中，所述方法包括将导电屏障条带的馈送定位成与辊筒相切；以及沿着在与电缆的长度成一个角度的方向上的轨迹双向移动辊筒。
附图说明
图1是并有填充物的UTP电缆的实施例的横截面；
图2A是图1的填充物的实施例的横截面；
图2B是填充物的另一实施例的横截面；
图2C是填充物的又一实施例的横截面；
图2D是并有图2B的填充物的实施例的UTP电缆的实施例的横截面；
图2E是并有图2C的填充物的实施例的UTP电缆的实施例的横截面；
图3A是屏障条带的实施例的横截面；
图3B是围绕图2A的填充物的屏障条带的实施例的横截面，其示出了在双绞线通道上的不正确放置；
图3C是围绕图2A的填充物的屏障条带的实施例的横截面，其示出了在填充物终端部分上方的正确放置；
图3D是围绕图2B的填充物的屏障条带的实施例的横截面，其示出了在填充物终端部分上方的正确放置；
图3E是屏障条带在并有填充物的UTP电缆上的固定条带控制安装的实施例的俯视图；
图3F和图3G是分别以第一施加角度和第二施加角度将屏障条带施加在并有填充物的UTP电缆上的振荡条带控制施加的实施例的平面图；
图3H是用于振荡条带控制施加的装置的实施例的图解；
图4A和图4B分别是针对具有纵向施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格；
图5A和图5B分别是针对具有螺旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格；
图6A和图6B分别是针对具有盘旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格；
图7A和图7B分别是针对具有条带边缘放置不正确的FTC方法施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格；
图8A和图8B分别是针对具有OTC方法施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格；以及
图9A-9C分别是针对具有纵向施加的屏障条带、螺旋施加的屏障条带和OTC方法施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的回波损耗的表格；
在附图中，相似参考符号一般表示相同的、功能类似和/或结构类似的元件。
专利或申请文件包含至少一个用彩色描绘的附图。专利局将根据请求和所需费用的支付提供本专利或专利申请公布的带有彩色附图的副本。
具体实施方式
本公开以具成本效益的方式解决了电缆对电缆串扰或“外部”串扰(ANEXT)和信号回波损耗(RL)的问题，而不需要比典型电缆更大、更硬、更昂贵以及更难持续制造的设计取舍。特定来说，本文中所公开的制造方法和电缆经由两种条带施加设计方法减少内部电缆RL和外部电缆ANEXT耦合噪音，从而满足美国国家标准学会(ANSI)/电信产业协会(TIA)568类别6A(类别6扩增的)规范。
首先，在一个实施例中，固定条带控制(FTC)方法围绕电缆螺旋地施加屏障条带，所述电缆包括多对未屏蔽双绞线(UTP)导体，其中填充物确保尺寸稳定性以达改进的内部电缆电性能。所述FTC方法精确地控制屏障条带边缘在填充物的终端部分(有时被称为砧座、“T顶部”或臂端)上的放置和角度，使得条带边缘的该位置不大有变化并且条带边缘不落在双绞线的顶部上或不周期性地跨越双绞线。条带边缘的一致性改进RL，并且条带边缘的位置管理ANEXT。
其次，在另一实施例中，振荡条带控制(OTC)方法围绕电缆以连续变化的角度螺旋地施加屏障条带。在本方法中，屏障条带边缘以变化的周期性横跨电缆的所有导体对，其中与FTC方法相比RL略微增大作为对较不精确的工具加工、较少的成缆机操作员经验和专门技术、较少的设置变化和风险以及因此较低的整体复杂性和费用的折衷。
因此，这两种条带施加方法或者改变条带边缘的位置使得从双绞线到条带边缘的耦合随着条带边缘不周期性地横跨双绞线(如典型的纵向或盘旋施加的条带所发生)而减小，从而导致RL增加，或者使典型的螺旋施加的条带遵循其中条带边缘可始终接近电缆中的给定双绞线的电缆的捻合铺设(stranding lay)，从而导致给定双绞线与条带边缘的过度信号耦合并且导致电缆中不可接受级别的ANEXT。
在一些实施例中，屏障条带可包括电连续的电磁干扰(EMI)屏障条带，其用来减轻设计中的接地干扰。在一个实施例中，条带具有呈介电/导电/介电配置的三层，诸如聚酯(PET)/铝箔/聚酯(PET)。在一些实施例中，条带可能不包括加蔽线并且可在安装期间不端接或不接地。
填充物可具有十字形横截面并且居中定位于电缆内，其中多对导体位于十字的每个臂之间的通道中。在一些实施例中，在十字的每个端部处，填充物的扩大终端部分可对屏障条带提供结构支撑并且允许FTC方法将条带边缘定位在填充物上方，而不是定位在一对导体上方。所述填充物允许是圆柱形形状以达最优接地平面均匀性并且允许具有稳定性以达改进的阻抗/RL性能。
首先参考图1，示出了并有填充物108的UTP电缆100的实施例的横截面。所述电缆包括多对102a-102d(整体被称为对102)具有绝缘体104的未屏蔽绞合个别导体106。导体106可为任何导电材料，诸如铜或无氧铜(即，氧浓度为.001％或更低)或任何其它合适材料，包括热型连续铸造(OCC)铜或银。导体绝缘体104可包括任何类型或形式的绝缘体，包括氟化乙烯丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)或任何其它类型的低介电损耗绝缘体。围绕每个导体201的绝缘体相对于空气可具有低介电常数(例如1-3)，从而减小导体之间的电容。所述绝缘体还可具有高介电强度，诸如400-4000V/mil，从而通过减小导体之间的距离允许较薄壁减小电感。在一些实施例中，每个对102可具有不同程度的绞合或铺设(即，两个导体进行一360度转的绞合所需的距离)，从而减少对与对之间的耦合。在其它实施例中，两对可具有较长的铺设(诸如两个相对的对102a、102c)，而另外两对具有较短铺设(诸如两个相对的对102b、102d)。每对102可放置在填充物108的两个臂之间的通道内，所述通道有时被称为沟槽、空隙、区域或其它类似标识符。
在一些实施例中，电缆100可包括填充物108。填充物108可为非导电材料，诸如阻燃剂聚乙烯(FRPE)或任何其它此类低损耗介电材料。往前参考图2A，图示了图1的填充物108的实施例的横截面。如所示，填充物108可具有十字形横截面，其中臂200从中心点向四周伸出并且具有终端部分202，终端部分202具有端面204和侧面206。每个终端部分202可为砧座状、圆形、正方形、T形或其它形状。每个臂200和终端部分202可包围通道208，从而分隔多对导体102并对电缆100提供结构稳定性。填充物108可为任何尺寸，其取决于对102的直径。例如，在外径大致为0.275”的电缆的一个实施例中，填充物可具有大致为0.235”的终端部分边缘至边缘测量。尽管被示为对称的，但是在一些实施例中，终端部分202可具有不对称的轮廓。类似地，尽管被示为平坦的，在一些实施例中，端面204可被弯曲成匹配于电缆100的圆形护套的内表面。
图2B是填充物108’的另一实施例的横截面。每个臂200’的终端部分不需要是相同的：在所示实施例中，两个臂终止于尺寸和形状类似于具有侧面206’和端面204’的臂的钝的部分203a中，而另外两个臂端终止于砧座形部分202’中。如同图2A的实施例，每个相邻臂200’和终端部分202’、203a包围通道208’。
图2C是填充物108”的另一实施例的横截面。在所示实施例中，每个臂的终端部分203b是T形的，具有平坦端部204”和侧面206”。在其它实施例中，如上文所论述，端部204”可被弯曲成匹配于电缆的圆形护套的内表面。每个相邻臂200”和终端部分203b包围通道208”。
图2D是并有如图2B所示的填充物108’的UTP电缆100’的实施例的横截面。类似地，图2E是并有如图2C所示的填充物108”的UTP电缆100”的实施例的横截面。电缆100’和100”的其它部分，诸如导体、屏障和护套，可与上文结合图1描述的部分相同。
在未图示的另一实施例中，一些臂可具有T形终端部分203b，而其它臂具有钝的部分203a、砧座形部分202或任何其它此类形状。尽管图2A-2C被示为填充物具有四个臂，但是在其它实施例中，填充物可具有其它数目的臂，包括两个臂、三个臂、五个臂、六个臂等等。
回到图1，在一些实施例中，电缆100可包括包围填充物108和对102的导电屏障条带110。导电屏障条带110可包括连续导电的条带、不连续导电的条带、箔、介电材料、箔和介电材料的组合、或任何其它此类材料。例如，并且往前简要参考图3A，图示了具有多层配置的屏障条带110的实施例的横截面(图示可能不是按比例绘制的，其中在各个实施例中中心部分为更窄或更厚)。在所示实施例中，导电材料302(诸如铝箔)被定位在介电材料300、304(诸如聚酯(PET))的两层之间或包含在所述两层之间。可包括中间粘合层(未图示)。在一些实施例中，可使用导电碳纳米管层以在尺寸减小的情况下改进电性能和阻燃性。尽管被示为边缘至边缘，但是在一些实施例中，导电层302可不延伸到条带110的边缘。在这类实施例中，介电层300、304可完全囊封导电层302。在类似实施例中，条带的边缘可包括折回在其自身上的折。
回到图1，电缆100可包括护套112，所述护套112包围屏障条带110、填充物108和/或对102。护套112可包括任何类型和形式的护套材料，诸如聚氯乙烯(PVC)、氟化乙烯丙烯(FEP)或聚四氟乙烯(PTFE)高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)或任何其它类型的护套材料。在一些实施例中，护套112可被设计成产生增压或直立级电缆。
尽管图1中出于简单而被示为连续环，但是屏障条带110可包括施加在填充物108和对102周围的平坦条带材料。现在参考图3B，图示了围绕图2A的填充物108的屏障条带110的实施例的横截面。条带110具有第一边缘306a和第二边缘306b，整体被称为屏障条带110的(多个)边缘306。在图3B所示的实施例中，边缘306a和306b位于通道208上方。所述空隙内的对102可电耦合到相应边缘306，从而导致ANEXT增加。相比之下，图3C是围绕图2A的填充物108的屏障条带110的实施例的横截面，其示出了填充物终端部分202上方的正确放置。在此配置中，条带110的边缘306尽可能远离任何通道208和相应对102。如所示，在一些实施例中，屏障条带110可具有足够宽度使得第一边缘306a位于第一终端部分202上方并且第二边缘306b位于第二终端部分202上方。这允许条带110的90度重叠，从而在将两个边缘306放置在终端部分202上时防止泄漏。在其它实施例中，屏障条带110可180度重叠、270度重叠或任何其它值，包括使得一个边缘可落在通道上的值。图3D是围绕诸如图2B所示的填充物108’的实施例的屏障条带110的实施例的另一横截面。如所示，屏障条带110的边缘306a、306b可定位在填充物108’的终端部分202’、203a上方。
现在参考图3E，图示了将屏障条带110施加在并有填充物的UTP电缆上的固定条带控制(FTC)施加的实施例的平面图。图3E并未按比例示出；在许多实施例中，屏障条带110可具有明显大于电缆的宽度，使得屏障条带110可如上文结合图3C论述般重叠在其自身上。图3E中的电缆被放大以示出在每个终端部分202之间的通道中可见的填充物108的终端部分202的端部部分204和对102的详细定位。如所示，电缆可包括与电缆轴成一个角度θc 308的螺旋绞合。
在FTC施加中，屏障条带110可以相应角度θt 310施加，其中θc＝θt。条带110的边缘(诸如边缘306b)可放置在终端部分202的端部部分204上方。因此，由于角度308、310是匹配的，所以条带边缘306将继续沿着终端部分的端部部分204而始终不会横跨通道或对102上方。这防止了对102至条带110的导电边缘306的电耦合，并且因此减少泄漏和ANEXT。
FTC施加由于避免了屏障条带横跨对而提供对ANEXT的优越控制，同时RL较低。然而，由于角度θt 310和边缘306在终端部分202上方的放置需要被精确地控制来防止边缘横越超出终端部分的端部部分204以及横越通道，所以一些制造实施方案可能是昂贵的和/或需要更多有经验的操作员和机械师。在一个极端实例中，如果角度θt 310等于θc 308，但是条带放置是在第一对导体102上方，那么条带边缘306将围绕电缆连续沿着导体对的长度而沿着导体对，从而导致一对四导体具有高很多的ANEXT和RL。类似地，在电缆的非常长的制造运行下，甚至θc 308与θt 310之间的小差异将最终导致边缘306在对102上方，从而导致电缆长度将不满足规范并且必须放弃。
相反地，可接受的取舍可通过以振荡条带控制(OTC)施加方法连续地改变条带施加角度θt 310而找到。图3F和图3G是分别以第一施加角度θt 310和第二施加角度θt’310’将屏障条带施加在并有填充物的UTP电缆上的OTC施加的实施例的平面图。如同图3E，图3F和图3G未按比例示出，但是示出了放大的电缆来示出在每个终端部分之间的通道中可见的终端部分的端部部分和对的详细定位。在OTC施加方法中，条带角度θt 310从第一角度θt310连续地变化到第二角度θt’310’并且从第二角度θt’310’连续地变回到第一角度θt310。由于θt 310和θc 308之间的差，在电缆的长度内，屏障条带110的边缘306将跨越所有对102，从而消除上文所论述的其中边缘沿着电缆内的单对导体的极端情形。这在利用具有较小终端部分(诸如如上文结合图2B所论述的钝的终端部分203a)的填充物108’的实施例中尤其有利。此外，由于θt 310和θc 308之间的差被连续地改变，所以边缘306不会以简单的周期性间隔横跨任何特定对。由于任何此类恒定的周期性间隔将对应于某个频率下的某整数倍波长，所以阻抗不连续性将合成，从而导致在该频率下RL增加，从而不利地影响电缆的性能。经由OTC施加方法避免了这类问题。在一些OTC施加方法中，不需要使用填充物，因为条带边缘早已横越导体对，或填充物可为对与对之间的单臂或平坦分隔器或具有多个臂，每个臂终止于钝的终端部分中。
简要参考图3H，图示了用于振荡条带控制安装的装置的实施例的图解。如同图3E-3G，图3H未按比例示出。在所述装置的一个实施例中，辊筒(或杆)312可附接到板314，板314可沿着预定长度的轨迹来回移动(由虚线316所示)。所述辊筒或杆312在将屏障条带110施加到电缆期间可随着屏障条带110旋转，或可为固定的并且具有低摩擦使得屏障条带110在施加期间可自由地横跨杆滑动。屏障条带110可从馈送源(未示出)延伸出并且如所示相切于辊筒或杆312铺设，在其离开辊筒或杆时绞合以螺旋地缠绕电缆。随着板314和辊筒或杆312沿着横杆316来回移动，角度θt 310被连续地改变。横杆316可具有任何长度，并且板314和辊筒或杆312可沿着横杆以任何速度移动。例如，鉴于电缆的3”铺设，横杆316可为8英寸、5英寸、3英寸或任何其它此类长度。类似地，鉴于每分钟100英尺的电缆线性速度，横跨横杆316的行程速度可为类似的每分钟100英尺、每分钟50英尺、每分钟10英尺或任何其它这类速度。例如，在一些实施方案中，横杆速度可在每分钟3英寸和每分钟20英寸之间。尽管条带施加角度θt 310的变化消除了对102和边缘306之间简单的周期性关系，但是横跨将仍以某个延长的长度而为周期性，作为电缆铺设和前进速度、板/辊筒或杆行程长度以及板/辊筒或杆行程速度的因素。因此，长度和速度的特定组合可不具有所要级别的ANEXT和RL，这取决于所需规范和频率范围。
FTC和OTC施加方法与在典型电缆中使用的屏障条带的各种条带施加方法相比导致对ANEXT和RL的明显改进。图4A和图4B分别是针对具有纵向屏障条带的UTP电缆的实施例的所测量的功率总和外部近端串扰(PSANEXT)和功率总和外部远端衰减串扰比(PSAACRF)的图表和表格。不同于上文所论述的FTC或OTC实施方案，纵向屏障条带的边缘不围绕电缆旋转，即使当对(在一些实施方案中，和填充物)在电缆内旋转时也是如此。因此，条带边缘常常并且周期性地横跨导体对，从而导致所示的高级别外部串扰。在图表和随附表格中，频率用MHz标注；其中外部串扰级别以分贝表示低于标称信号级别。执行多个测试，其中包括最坏情况和平均结果。图表中还以红色实线示出并图示TIA规范级别。
图5A和图5B分别是针对具有以等于电缆铺放角度θc的角度θt螺旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格。如上文所论述，在这类实施例中，条带边缘定位在导体对中的一者上方，从而导致ANEXT增加。
图6A和图6B分别是针对与如上文所论述的OTC相反以不同于电缆铺放角度θc但为恒定的角度θt盘旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格。如上文所论述，在这类实施例中，条带边缘周期地横跨对，从而导致ANEXT增加。
图7A和图7B分别是针对具有FTC螺旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格，类似于图5A和图5B，所述屏障条带的条带边缘放置不正确。在本实施例中，由于条带边缘铺设在一对导体上方，所以所述导体对产生更多的ANEXT。尽管其它导体对可具有可接受的性能，但是电缆整体可能不满足规范要求。
图8A和图8B分别是针对具有OTC螺旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的PSANEXT和PSAACRF的图表和表格。如所示，相对于图4A-7B所示的实施例，ANEXT得到明显改进，同时维持低制造成本。
图9A-9C分别是针对具有纵向施加的屏障条带、螺旋施加的屏障条带和OTC螺旋施加的屏障条带的UTP电缆的实施例的测量的回波损耗的表格。每个回波损耗测试根据“计数”栏中的值被执行多次，并且规范极限的中间、平均最坏情况裕度和标准偏差根据结果计算。表格还包括量化产品设计和制程的能力的Cpk指数。Cpk被计算为余量(headroom)、定义为平均最坏情况结果、除以三倍标准偏差。Cpk指数值与a％缺陷率成比例，其中Cpk 0.00等于50％缺陷率、Cpk 0.40等于11.507％缺陷率、Cpk 1.00等于0.135％缺陷率等等。因此，更低的Cpk值指示更高的失败可能性。
如所示，OTC屏障条带电缆的回波损耗结果优于纵向施加的屏障条带和螺旋施加的屏障条带结果，其中Cpk指数值都不低于1.2。其中唯一的例外是一个导体对在550-625MHz范围下，超出了500MHz的产业标准性能。
因此，本文中所论述的固定和振荡条带控制电缆施加方法以及填充物的几何形状允许ANEXT和回波损耗的显著减少，而不增加成本或电缆直径，并且不需要其它护套层、复杂条带设计或包覆系统，包括不连续的箔带、或电缆端接期间的其它步骤。尽管主要就类别6AUTP电缆进行了论述，但是固定和振荡条带施加控制可结合其它类型的电缆使用，包括任何未屏蔽的双绞线、屏蔽的双绞线或并有任何类型的介电、半导电或导电条带的任何其它这类电缆。
上文结合上述参考附图进行的描述出于示例性目的阐述了多种实施例，其决不意在限制所述方法或系统的范围。相关领域的技术人员可在不脱离所述方法和系统的最广范围的情况下，以各种方法修改所述方法和系统。因此，本文所述的方法和系统的范围不应受示例性实施例的限制并且应根据随附权利要求和其等效物进行定义。

Claims (19)

1.一种固定条带控制高性能数据电缆，其包括：
多对绞合绝缘导体；
填充物，其包括多个臂，所述臂分隔每对绞合绝缘导体，每个臂具有终端部分；
多层导电屏障条带，其包围所述填充物和所述多对绞合绝缘导体，所述多层导电屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的连续导电材料，所述多层导电屏障条带的导电材料延伸至所述介电材料的两层的每个侧边缘；以及
护套，其包围所述多层导电屏障条带；
其中所述填充物以第一角度以螺旋绞合形式配置；并且
其中所述多层导电屏障条带以所述第一角度以螺旋绞合形式配置，并且所述多层导电屏障条带的接缝定位在所述填充物的臂的终端部分上方。
2.根据权利要求1所述的固定条带控制高性能数据电缆，其中所述多层导电屏障条带的第二接缝被定位在所述填充物的第二臂的终端部分上方，所述第二接缝与所述多层导电屏障条带的一部分重叠。
3.根据权利要求1所述的固定条带控制高性能数据电缆，其中所述多层导电屏障条带的所述接缝在所述填充物的所述臂的所述终端部分上方大致居中。
4.根据权利要求1所述的固定条带控制高性能数据电缆，其中所述填充物具有四个臂和一个十字形横截面。
5.根据权利要求1所述的固定条带控制高性能数据电缆，其中每对绞合绝缘导体被定位在由所述填充物的两个相邻臂和相应终端部分形成的通道的中央。
6.一种振荡条带控制高性能数据电缆，其包括：
多对绞合绝缘导体；
导电屏障条带，其包围所述多对绞合绝缘导体，所述导电屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的导电材料，所述导电屏障条带的导电材料延伸至所述介电材料的两层的每个侧边缘；以及
护套，其包围所述导电屏障条带；
其中所述多对绞合绝缘导体以第一角度以螺旋绞合形式配置；并且
其中所述导电屏障条带以在第二角度与第三角度之间变化的施加角度以螺旋绞合形式配置。
7.根据权利要求6所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中所述第二角度包括所述第一角度减去预定值并且其中所述第三角度包括所述第一角度加上所述预定值。
8.根据权利要求6所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其进一步包括填充物，所述填充物包括多个臂，所述臂分隔每对绞合绝缘导体，每个臂具有终端部分；并且
其中所述导电屏障条带的第一接缝的位置从由所述填充物的两个相邻臂和相应终端部分形成的第一通道上方的第一位置变化到所述相邻臂的第一臂的终端部分上方的第二位置。
9.根据权利要求8所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中所述施加角度沿着所述电缆长于所述填充物的一个螺旋绞合的长度的长度在所述第二角度和所述第三角度之间变化。
10.根据权利要求8所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中所述第一接缝的所述位置进一步变化到由所述填充物的所述相邻臂的所述第一臂和第三臂以及相应终端部分形成的第二通道上方的第三位置。
11.根据权利要求8所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中所述填充物具有四个臂和一个十字形横截面。
12.根据权利要求8所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中每对绞合绝缘导体被定位在由所述填充物的两个相邻臂和相应终端部分形成的通道中央。
13.根据权利要求6所述的振荡条带控制高性能数据电缆，其中所述导电屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的导电材料。
14.一种制造高性能数据电缆的方法，其包括：
以第一角度螺旋绞合多对绞合绝缘导体；
以一个施加角度用导电屏障条带包覆所述螺旋绞合的多对绞合绝缘导体，所述导电屏障条带包括包含在介电材料的两层之间的导电材料，所述导电屏障条带的导电材料延伸至所述介电材料的两层的每个侧边缘；以及
给所述导电屏障条带和所述螺旋绞合的填充物以及所述多对绞合绝缘导体装上护套。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述施加角度等于所述第一角度，并且进一步包括：
定位填充物，所述填充物包括多个臂，每个臂具有终端部分；
将所述多对绞合绝缘导体中的每对定位在由所述填充物的相邻臂和相应终端部分形成的通道内；以及
将所述导电屏障条带的第一接缝定位在所述填充物的臂的终端部分上方。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括将所述导电屏障条带的第二接缝定位在所述填充物的第二相邻臂的终端部分上方，所述第二接缝与所述导电屏障条带的一部分重叠。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括使所述施加角度在第二角度与第三角度之间变化。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二角度包括所述第一角度减去预定值并且其中所述第三角度包括所述第一角度加上所述预定值。
19.根据权利要求17所述的方法，其中使所述施加角度在所述第二角度与所述第三角度之间变化包括将所述导电屏障条带的馈送定位成与辊筒相切；以及沿着在与所述电缆的长度成一个角度的方向上的轨迹双向地移动所述辊筒。
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