CN107578856B - 一种以太网用对称数据电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以太网用对称数据电缆，包括內芯、地线，所述内芯外包覆有金属屏蔽层，所述地线与金属屏蔽层内表面接触，所述金属屏蔽层外包覆有护套，所述內芯包括若干组对绞线，每组对绞线包括2根绞合设置的芯线，每根芯线包括导体和导体外部包覆的绝缘层；“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条，所述填充条采用的材料为聚乙烯、LSZH或FEP绝缘材料，所述2*“T”字填充条的中间金属屏蔽层对位隔离“S”形半包屏蔽，有效消除对位线对间的电磁干扰，“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条能有效消除临位线对间的电磁干扰，加固线对位置，提高对称性。

Description

一种以太网用对称数据电缆

技术领域

本发明涉及八类屏蔽(F/UTP)，尤其涉及应用于25GBASE-T and 40GBASE-T或IEEEP802.3bq 25G/40GBASE-T任务组，一种以太网用的对称数据电缆。

背景技术

信息技术的高速发展，特别是云计算数据需要速度更快，容量更大的网络来承载，而现有的广泛用于布线市场的超七类线缆已无法满足四对线缆上传输速率达到25G/40GBASE-T的30m距离传输。使用25G/40GBASE-T技术的带宽最低要求为2000MHz，而在这样的高频下，很难通过简单的数字信号处理技术来解决，故需要设计一种八类屏蔽(F/UTP)电缆保证高频下的性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种以太网用对称数据电缆，能有效提高在2000MHZ的传输性能，可以在屏蔽对绞线上配置25G/40GBASE-T以太网，并且可以使传输距离达到结构化布线中要求的30m。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种以太网用对称数据电缆，包括內芯、地线，所述内芯外包覆有圈形金属屏蔽层，所述地线与圈形金属屏蔽层内表面接触，所述圈形金属屏蔽层外包覆有护套，所述內芯包括：若干组对绞线，每组对绞线包括2根绞合设置的芯线，每根芯线包括导体和导体外部包覆的绝缘层；还包括填充条，所述填充条为“T”“F”“H”“E”“h”“一”字形状，所述填充条中间设置有“S”形半包金属屏蔽层对位的半包覆两对芯线。

进一步的，所述绝缘层的材料为发泡聚乙烯,发泡FEP、低烟无卤材料或聚四氟乙烯。

进一步的，所述填充条为低介电常数、低介质损耗的柔性材料。

进一步的，填充条上还设置有填充片，所述填充片包括内角填充片和外角填充片；填充条的一个或者多个内角设置有内角填充片，中部外侧设置有外角填充片；所述内角填充片和外角填充片的形状构造相同，大小不同；填充片由n个大小不同的填充片层层叠组成；每个填充片层为月牙形，填充片层的尺寸从顶层到底层依次增加。

进一步的，设置W为“S”形半包金属屏蔽层的宽度，D为“S”形半包金属屏蔽层的厚度；当“S”形半包金属屏蔽层的宽度增加时，其厚度也随之增加；基于公式(1)设置“S”形半包金属屏蔽层6的宽度和厚度；

W＝I1×D+I2 公式(1)，

其中，I1和I2为预设值，根据“S”形半包金属屏蔽层的材质进行设置。

进一步的，所述“S”形半包金属屏蔽层宽度为6～50mm，厚度为0.02～1.5mm。

进一步的，所述对绞线为4对，设置2*“T”、2*“F”、2*“H”、2*“E”、2*“h”或2*“一”字形状的填充条将对绞线分隔开来，每个分隔区内设置一组对绞线。

进一步的，所述芯线的导体由低氧铜或无氧铜材料经拉丝和退火绞合制成,导体规格为20～30AWG的实心或绞合导体，所述绝缘层采用低介电常数、低介质损耗的材料，由高密度聚乙稀材料、物理发泡聚乙烯,物理发泡FEP材料制成。

进一步的，所述对绞线的两根芯线呈扭绞形状,且每组对绞线均采用20～60％的退扭技术。

进一步的，所述填充片的填充片层的数量n和“S”形半包金属屏蔽层的宽度以及“S”形半包金属屏蔽层的厚度相关；基于公式(2)为“S”形半包金属屏蔽层选择设置n层填充片层的填充片；

如上所述，本发明的具有以下有益效果：本发明从结构上加以突破，在传统的高速数据通信电缆基础上改进了传统的十字形填充形状，能有效提高在2000MHZ的传输性能，可以在屏蔽对绞线上配置25G/40GBASE-T以太网，并且可以使传输距离达到结构化布线中要求的30m，是一款经济型的数据电缆。2*“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条的中间金属屏蔽层对位隔离“S”形半包屏蔽，有效消除对位线对间的电磁干扰，“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条能有效消除邻位线对间的电磁干扰，加固线对位置，提高对称性。。导体均采用低氧软铜，能提高线材的柔软程度。本发明的以太网用CAT8对称数据电缆既满足美国通信工业协会PN-568-C.2-1 Draft 3.3草案的的机械性能及电气性能的要求，也满足美国保险商实验室(UL)所要求的防火性能，具有使用方便、便于敷设的优点。

附图说明

图1为一种填充条为“T”字形状的电缆横截面示意图。

图2为一种填充条为“F”字形状且设置有填充片的电缆横截面示意图。

图3为一种填充条为“h”字形状的电缆横截面示意图。

图4为一种填充条为“E”字形状的电缆横截面示意图。

图5为一种填充条为“H”字形状的电缆横截面示意图。

图6为一种填充条为“一”字形状的电缆横截面示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1-6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，填充条为“T”字形状的以太网用对称数据电缆横截面示意图，所述以太网用对称数据电缆为以太网用CAT8F/UTP对称数据电缆；包括內芯3、地线4，地线4为镀锡铜丝材料，内芯3外包覆有圈形金属屏蔽层2，地线4与圈形金属屏蔽层2内表面接触，圈形金属屏蔽层2外包覆有护套1。

內芯3包括：多组对绞线32，每组对绞线32包括2根绞合设置的芯线，每根芯线包括导体321和导体321外部包覆的绝缘层322；填充条31，当对绞线32为大于4组时，所述填充条31为“T”、“F”、“H”、“E”、“h”或“一”字填充条的中间对位隔离“S”形半包金属屏蔽层6中一种或者多种的组合；附图中仅仅示出了4组对绞线32的情况，当存在多于4组对绞线32时，可进行多种填充条形状的选择，以形成最优的填充形式，相比传统的十字填充，灵活性更强，更便于进行对绞线组数的扩展；当对绞线32为4组时，所述填充条31为2*“T”、2*“F”、2*“H”、2*“E”、2*“h”或2*“一”字填充条的中间对位隔离“S”形半包金属屏蔽层6；

所述填充条和填充片为低介电常数、低介质损耗的柔性材料。“S”形半包金属屏蔽层的宽度为6～50mm，厚度为0.02～1.5mm。

图2为一种填充条为“F”字形状且设置有填充片的电缆横截面示意图；优选的：填充条上还设置有填充片，所述填充片包括内角填充片52和外角填充片51；所述填充条的一个或者多个内角设置有内角填充片52，中部外侧设置有外角填充片51；所述内角填充片52和外角填充片51的形状构造相同，大小不同；内角填充片和外角填充片采用相同的形状构造便于填充片的批量制造；填充片由n个大小不同的填充片层层叠组成(n>＝2)；优选的：内角填充片和外角填充片均由三个大小不同的填充片层层叠构成；每个填充片层为月牙形，填充片层的尺寸从顶层到底层依次增加；通过这样的设置，可以采用规格化的方式加工不同尺寸的填充片层，在电缆的制造过程中，根据电缆的尺寸选择所需填充片层进行压制成型为合适的填充片；例如：在填充片层中部进行压制，使得最顶层的填充片层的两个末端呈垂直于底层填充片层的状态；通过这样的层叠化设置，可以在进行固定的同时增加弹性空间，而顶层填充片末端的被压制后呈垂直状态从而形成2个毛尖形状，毛尖形设置使得弹性具有层次性和支撑性；

由填充条和填充片构成的填充组件能够在有效消除邻位线对间的电磁干扰的同时，进一步的加固线对位置，增加线缆的稳定性；

优选的：所述“S”形半包金属屏蔽层6和圈形金属屏蔽层2的材质相同；

设置W为“S”形半包金属屏蔽层6的宽度(“S”形从起笔到结束位置的尺寸)，D为“S”形半包金属屏蔽层6的厚度；当“S”形半包金属屏蔽层6宽度的宽度增加时，其厚度也随之增加；

优选的：随着宽度增加，其厚度增加的幅度会加大；

优选的：基于公式(1)设置“S”形半包金属屏蔽层6的宽度和厚度；

W＝I1×D+I2 公式(1)

I1和I2为预设值，可以根据“S”形半包金属屏蔽层6的材质进行设置；

优选的：I1＝29.7，I2＝5.4；

优选的：“S”形半包金属屏蔽层6的宽度为6～50mm，厚度为0.02～1.5mm。

一般情况下，“S”形半包金属屏蔽层6的宽度和所需要填充的填充片的大小之间是有关系的，当“S”形半包金属屏蔽层6的宽度较宽时，需要较大的填充片；优选的：所述填充片的填充片层的数量n和“S”形半包金属屏蔽层6的宽度以及“S”形半包金属屏蔽层6的厚度相关；优选的：基于公式(2)为“S”形半包金属屏蔽层6宽度为W的“S”形半包金属屏蔽层6选择设置n层填充片层的填充片；

优选的：所述对绞线32为4组，2*“T”、2*“F”、2*“H”、2*E”、2*“h”“一”字形状的填充条31与“S”形半包金属屏蔽层6将内芯分为4个分隔区，每个分隔区内设置一组对绞线，共4组对绞线32。对绞线32的两根芯线呈扭绞形状,且每组对绞线32均采用20～60％的退扭技术。

优选的：所述填充条和填充片为一体成型；所述填充条和填充片采用相同的材料制成；

护套1由聚氯乙稀(PVC)材料或低烟无卤(LSZH)材料制成，能够保证在恶劣外界环境及违规的布线方式下，护套1仍然保持优良的物理特性。护套1的厚度和外径可以根据布线使用要求作出调整。

芯线的导体321由低氧铜或无氧铜材料经拉丝和退火绞合制成,能提高芯线的柔软程度，导体321规格为20～28AWG的实心或绞合导体；所述绝缘层采用低介电常数、低介质损耗的材料，由高密度聚乙稀(HDPE)材料、物理发泡聚乙烯(FOAM PE),发泡FEP制成。

本发明的以太网用CAT8F/UTP对称数据电缆具有5个重要的电性能参数:阻抗﹑衰减﹑回波损耗、组内串音、组间串音，在设计时充分考虑了五者的均衡。

阻抗是电气性能中最基本的参数,它由导体线径、两导体中心距、绝缘介电常数这三个参数决定，任何阻抗的不匹配都会导致最终接受信号的误差。我们在设计时充分考虑了这三个因素的影响,导体线径大,低频衰减会好,但成本升高，最终线径偏大；导体线径小衰减会受影响。考虑到生产时节距不一样及张力不一致会产生每个线对两导体中心距不同而影响阻抗,根据不同的双绞节距设计出不同的绝缘线径,保证成品后每线对的阻抗值控制在100±15Ohm左右。

衰减分为导体衰减和介质衰减两部分。导体衰减与电阻有关，所以我们采用无氧铜或低氧铜材料,使电阻达到最小；绝缘材料选用高密度聚乙烯(HDPE)或物理发泡(FOAMPE)材料,,发泡FEP都是介电常数和介质损耗角比较小的材料。

回波损耗受输入阻抗的影响，由于和负载阻抗的不匹配或制作中周期的不均匀点，而产生信号的反射，使输入阻抗在特性阻抗值上下波动，反射的能量随着频率的增加而加剧，甚至会产生回波损耗的大幅度突变。设计中采用了对绞预退扭技术,来消除周期性的不一致所产生对输入阻抗的影响,提高输入阻抗的稳定性，从而优化回波损耗。

组内串音的设计是建立在原有超六类线的节距上,原有六类线的节距设计只可支持500MHz的频率,而现有25G/40GBASE-T线材要求具备超过2000MHz的串扰,故设计时适当地减小了对绞节距,2*“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条的中间金属屏蔽层对位隔离“S”形半包屏蔽，镀锡铜丝为地线有效接触，有效消除线对间的电磁干扰。组内串音运用了六西格玛实验设计的统计方法选出了最佳节距，从而满足了组内串扰的要求，实际系统可满足2000MHz的合格的串扰指标。

本发明的以太网用CAT8F/UTP对称数据电缆最优越的性能之一,体现在防外界串扰上。填充条为“T”“F”“H”“E”“h”“一”字形，2*“T”“F”“H”“E”“h”“一”字填充条的中间金属屏蔽层对位隔离“S”形半包屏蔽，有效消除线对间的电磁干扰，有效地解决组间串扰，特别是随频率的增加组间串扰越来越小的特点。能有效提高在2000MHZ的传输性能，并且加工容易,节省材料,是一款事半功倍、经济型的新产品。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种以太网用对称数据电缆，其特征在于：包括内芯、地线，所述内芯外包覆有圈形金属屏蔽层，所述地线与圈形金属屏蔽层内表面接触，所述圈形金属屏蔽层外包覆有护套，所述内芯包括：若干组对绞线，每组对绞线包括2根绞合设置的芯线，每根芯线包括导体和导体外部包覆的绝缘层；还包括填充条，所述填充条为“T”“F”“H”“E”“h”“一”字形状，所述填充条中间设置有“S”形半包金属屏蔽层对位的半包覆两对芯线；

填充条上还设置有填充片，所述填充片包括内角填充片和外角填充片；填充条的一个或者多个内角设置有内角填充片，中部外侧设置有外角填充片；所述内角填充片和外角填充片的形状构造相同，大小不同；填充片由n个大小不同的填充片层层叠组成；每个填充片层为月牙形，填充片层的尺寸从顶层到底层依次增加。

2.根据权利要求1所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述绝缘层的材料为发泡聚乙烯,发泡FEP、低烟无卤材料或聚四氟乙烯。

3.根据权利要求1所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述填充条为低介电常数、低介质损耗的柔性材料。

4.根据权利要求1所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：设置W为“S”形半包金属屏蔽层的宽度，D为“S”形半包金属屏蔽层的厚度；其中，所述宽度为“S”形从起笔到结束位置的尺寸；

当“S”形半包金属屏蔽层的宽度增加时，其厚度也随之增加；基于公式(1)设置“S”形半包金属屏蔽层6的宽度和厚度；

W＝I1×D+I2 公式(1)，

其中，I1和I2为预设值，根据“S”形半包金属屏蔽层的材质进行设置。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述“S”形半包金属屏蔽层宽度为6～50mm，厚度为0.02～1.5mm。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述对绞线为4对，设置2*“T”、2*“F”、2*“H”、2*“E”、2*“h”或2*“一”字形状的填充条将对绞线分隔开来，每个分隔区内设置一组对绞线。

7.根据权利要求1所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述芯线的导体由低氧铜或无氧铜材料经拉丝和退火绞合制成,导体规格为20～30AWG的实心或绞合导体，所述绝缘层采用低介电常数、低介质损耗的材料，由高密度聚乙稀材料、物理发泡聚乙烯,物理发泡FEP材料制成。

8.根据权利要求6所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述对绞线的两根芯线呈扭绞形状,且每组对绞线均采用20～60％的退扭技术。

9.根据权利要求1所述的以太网用对称数据电缆，其特征在于：所述填充片的填充片层的数量n和“S”形半包金属屏蔽层的宽度以及“S”形半包金属屏蔽层的厚度相关；基于公式(2)为“S”形半包金属屏蔽层选择设置n层填充片层的填充片。