CN111489862B - 通信电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种通信电缆,其不损失传输特性且直径减小。一种通信电缆(1),具备将导体(20)用绝缘体(21)覆盖的至少4根电线(2)以及具有膜状基体(50)和设于基体(50)上的金属层(51)并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在至少4根电线(2)上的屏蔽带(5);至少4根电线(2)绞合而成的绞合外径(D2)为4mm以下,金属层(51)的厚度(L)为30μm以上。
Description
技术领域
本发明涉及通信电缆。
背景技术
作为以往的技术,已知下述通信电缆:将外径相等的4根绝缘线芯绞合成星形绞扭状,在其外侧被覆压紧绝缘层,在其外侧形成电磁屏蔽层,在其外侧施加塑性树脂制的护套层(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-144532号公报
发明内容
发明所要解决的课题
以往的电子通信电缆如果为了节省空间、轻量化而减小绝缘线芯直径从而减小导体尺寸,则导体电阻増加,传输特性变差。因此,以往的电子通信电缆难以在满足所要求的标准值的同时减小导体尺寸。
因此,本发明的目的在于,提供一种不会损失传输特性的、直径减小的通信电缆。
用于解决课题的方法
以解决上述课题为目的,本发明提供一种通信电缆,其具备将导体用绝缘体被覆的至少4根电线以及屏蔽带,前述屏蔽带具有膜状基体和设于基体上的金属层并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在至少4根电线上,至少4根电线绞合而成的绞合外径为4mm以下,金属层的厚度为30μm以上。
发明效果
根据本发明,能够提供一种不会损失传输特性的、直径减小的通信电缆。
附图说明
图1为显示本发明一个实施方式涉及的通信电缆的图,(a)为显示外观的图,(b)为显示与长度方向垂直的截面的截面图。
图2中,(a)为示意性显示屏蔽带重叠部分的截面的截面图,(b)为显示与绝缘体长度方向垂直的截面的截面图。
图3中,(a)是关于为了提高发泡度而使用绝缘体情况下的特性阻抗的曲线图,(b)为金属层薄的比较例的衰减量的曲线图。
图4中,(a)为显示电流区域的深度与频率的关系的曲线图,(b)为金属层厚的一个实施方式的衰减量的曲线图。
图5为显示本发明另一实施方式涉及的通信电缆的图,(a)为显示外观的图,(b)为显示与长度方向垂直的截面的截面图。
符号说明
1:通信电缆,2:电线,3:线状体,4:阻燃带,5:屏蔽带,6:编织屏蔽层,7:护套,20:导体,21:绝缘体,50:基体,51:金属层,210:密封层,211:发泡层,211a:气泡,212:增强层。
具体实施方式
以下,按照附图对本发明实施方式进行说明。
图1(a)为显示本实施方式涉及的通信电缆的图,(b)为显示与长度方向垂直的截面的截面图。图2(a)为示意性显示屏蔽带重叠部分的截面的截面图,(b)为显示与绝缘体长度方向垂直的截面的截面图。图3(a)是关于为了提高发泡度而使用绝缘体情况下的特性阻抗的曲线图,(b)为金属层薄的比较例的衰减量的曲线图。图4(a)为显示电流区域的深度与频率的关系的曲线图,(b)为金属层厚的本实施方式的衰减量的曲线图。图3(a)中,横轴为频率(MHz),纵轴为特性阻抗(Ω)。图3(b)、图4(b)中,横轴为频率(MHz),纵轴为衰减量(dB/100m)。图4(a)中,横轴为频率(MHz),纵轴为电流区域的深度(μm)。
需说明的是,以下记载的实施方式涉及的各图中,有时图形间的比率与实际的比率会不同。此外,表示数值范围的“A~B”设为A以上B以下的意思。
如图1(a)~图2(a)所示,通信电缆1具备将导体20用绝缘体21覆盖的4根电线2以及具有膜状基体50和设于基体50的一个面上的金属层51并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在4根电线2上的屏蔽带5,4根电线2绞合而成的绞合外径D2为4mm以下,金属层51的厚度L为30μm以上。需说明的是,本实施方式的4根电线2绞合而成的绞合外径D2为3mm以下。
该通信电缆1具备设于4根电线2与屏蔽带5之间并且使用阻燃性材料形成的阻燃带4。进一步,通信电缆1具备覆盖屏蔽带5周围的编织屏蔽层6和覆盖编织屏蔽层6的护套7。
关于通信电缆1,作为一个例子,有在铁路车辆的车辆间通信MVB(MultifunctionVehicle Bus,多功能列车总线)、铁路网列车间通信WTB(Wire Train Bus,铰接式列车总线)等中使用的LAN(Local Area Network,局域网)电缆。该通信电缆1例如使铁路车辆中搭载的监控照相机、电脑等相互连接。作为一个例子,本实施方式的通信电缆1为符合5e类标准的电缆。而且,本实施方式的通信电缆1例如传输1MHz~100MHz的信号。近年来,随着铁路车辆的高功能化导致的车辆间、车辆内电子设备信息传输量的増加,电缆的使用根数不断増加。因此,为了节省空间、轻量化,电缆需要减小直径。本实施方式的通信电缆1具备能够不损失传输特性而减小直径的构成。
(电线2)
如图1(a)和(b)所示,本实施方式的电线2在线状体3周围呈螺旋状绞合。该线状体3使用聚乙烯(PE)等,截面形状呈圆形。线状体3的截面形状不限于圆形。线状体3外周面与所有电线2直接接触。
电线2分别具有将多根裸线集中绞合而成的导体20和覆盖导体20的绝缘体21。作为裸线,例如可以使用铜线、铜合金线等,也可以使用其外周实施了锡、镍等金属镀覆的裸线。本实施方式中,使用镀锡软铜线作为导体20中使用的裸线。此外,如图1(a)和(b)所示,导体20是将7根裸线绞合而构成的。该导体20的外径d为0.615mm。此外,导体20的截面面积为0.25mm2。进一步,4根电线2的外径D2为2.97mm。其中,4根电线2的外径D2的意思是,在线状体3周围将4根电线2螺旋状绞合而成的绞合外径,即,集合体(缆芯)的外径。
绝缘体21具备设于导体20周围的密封层210、在径向上与密封层210分开设置的增强层212以及作为经发泡的树脂的、设于密封层210与增强层212之间的发泡层211,发泡层211构成为具有发泡度,以达到与所要求的特性阻抗Z0相对应的非介电常数εr。
密封层210和增强层212使用聚乙烯来形成。此外,发泡层211使用发泡聚丙烯、照射交联发泡聚乙烯来形成。本实施方式的发泡层211是照射交联发泡聚乙烯。照射交联发泡聚乙烯使用发泡剂来形成含有大量气泡211a的海绵状,进一步进行电子射线照射,提高了耐热性、机械特性。
密封层210和增强层212是为了增强而设置的,以使得在提高发泡度的情况下以压力不会传到导体20、气体不会逃逸。
(阻燃带4)
阻燃带4是使用聚酰亚胺等具有阻燃性的树脂形成带状。该阻燃带4以部分重叠的方式螺旋状卷绕在至少4根电线2上。该阻燃带4是因为通信电缆1在铁路车辆中高密度布线因而要求具有火灾安全性(阻燃性和低发烟化)而设置的。
(屏蔽带5)
如图2(a)所示,屏蔽带5是以基体50为阻燃带4侧、金属层51为编织屏蔽层6侧的方式螺旋状卷绕的。需说明的是,屏蔽带5在与阻燃带4相反的方向上螺旋状卷绕。
本实施方式的基体50使用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)来形成。此外,金属层51使用铜、铝等形成。本实施方式的金属层51使用铝来形成。
(编织屏蔽层6)
编织屏蔽层6是将镀锡软铜线编织成网状而形成的。该编织屏蔽层6抑制来自外部的噪音,是接地的。
(护套7)
护套7使用聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、照射交联阻燃聚烯烃等来形成。本实施方式的护套7使用具有高阻燃性的照射交联阻燃聚烯烃来形成。该使用了照射交联阻燃聚烯烃的护套7是无卤素的,对于试剂、油等外部因素的耐久性高。在护套7为无卤素材料的情况下,本实施方式涉及的通信电缆1就是无卤素通信电缆。
(传输特性的评价)
以下,作为传输特性的评价,对特性阻抗Z0和衰减量进行说明。该特性阻抗Z0是电压与电流的比。此外,衰减量是输入信号与输出信号的能量比。
5e类所要求的特性阻抗Z0为100Ω。因此,对于所要求的特性阻抗Z0的值进行整理,因为直径减小,目标相对介电常数εr为1.38。该计算的结果是,通信电缆1为了满足5e类所要求的特性阻抗Z0(100±15Ω),必须使绝缘体21的相对介电常数εr从2.6下降至1.38。
这里,经发泡的绝缘体的相对介电常数εr可以通过以下的算式(1)来计算。
εr=εA (1-V): (1)
εA:聚乙烯的相对介电常数:2.26
V:发泡度
目标绝缘体21的相对介电常数εr为1.38,因而,代入该值可算出发泡度V为60%。因此优选发泡度为60%以上。
如图3(a)所示,将发泡度设为60%制成的通信电缆的特性阻抗Z0落入5e类的标准下限值与标准上限值范围内。需说明的是,图3(a)中以阴影表示的区域的下限为标准下限值(85Ω),上限为标准上限值(115Ω)。此外,图3(a)的实线是测得的特性阻抗Z0。
如图3(a)和(b)所示,将发泡度设为60%的通信电缆虽然满足5e类的标准值,但另一方面,衰减量在标准值以上。
认为衰减量増加的原因主要是(1)流经内部导体(导体20)的电流导致的电阻损耗(内部导体损耗)、(2)绝缘体(绝缘体21)发热导致的损耗(介电损耗)、(3)流经外部导体(屏蔽带5)的电流导致的电阻损耗(外部导体损耗)、(4)电能泄漏导致的损耗(放射损耗)。
(1)内部导体损耗是,为了减小通信电缆1的直径而将导体20的截面面积设为0.25mm2,因而与标准截面面积(0.5mm2)的导体相比导体电阻増加,因此是无法避免的损耗。(2)介电损耗在信号频率1MHz~100MHz的范围内对于衰减量増加的贡献度极小。
如图4(a)所示,(3)外部导体损耗和(4)放射损耗可以通过减少流经编织屏蔽层6的电流来抑制。因此,以下,对金属层51薄的情况下和厚的情况下的衰减量进行说明。
图4(a)为信号的频率与电流区域的深度的曲线图。图4(a)的虚线显示的是比较例的金属层的厚度,虚线下侧对应于屏蔽带侧,上侧对应于编织屏蔽层侧。此外,图4(a)的点划线显示的是本实施方式的金属层51的厚度(2L),实线下侧对应于屏蔽带5侧,上侧对应于编织屏蔽层6侧。
图4(a)所示电流区域表示的是电流流过的深度。例如在比较例的屏蔽带的金属层的厚度为7.5μm的情况下,螺旋状卷绕而重叠的部分的金属层的厚度为15μm(2×7.5μm),如图4(a)的虚线所示,在100MHz附近,电流在屏蔽带内流动。另一方面,在除此以外的频率下,电流不仅流经屏蔽带,而且流经进一步深的区域,因而传导至并流经编织屏蔽层。因此金属层薄的情况下放射损耗增加。
但实施方式的通信电缆1中,金属层51的厚度为30μm,重叠的部分的厚度为60μm(2×30μm),因而如图4(a)的点划线所示,在1MHz附近的窄范围内,电流流经编织屏蔽层6侧,但几乎在全部频率下,电流仅流经屏蔽带5。因此可以期待在金属层厚的情况下抑制放射损耗的増加。
图4(b)中,将金属层51的厚度为30μm(重叠的部分为60μm)情况下的衰减量测定结果用实线表示。在将金属层51重叠部分的厚度设为相对于电流流经的表皮深度而充分的厚度的情况下,衰减量满足标准值。
根据上述内容,实施方式的通信电缆1通过减小电线2的直径同时增加屏蔽带5的金属层51的厚度,能够作为整体直径细,同时满足电缆标准所要求的特性阻抗Z0和衰减量。即,通信电缆1能够通过防止信号的损耗来防止衰减量的劣化,能够实现直径减小。本实施方式的通信电缆1的外径D3为4.63mm,与标准外径(一个例子是8.1mm)的电缆相比,能够减小直径。
(实施方式的作用和效果)
如上所述,本实施方式涉及的通信电缆1构成为,具备将导体20用绝缘体21覆盖的4根电线2以及具有膜状基体50和设于基体50上的金属层51并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在4根电线2上的屏蔽带5,以4根电线2绞合而成的绞合外径D2为4mm以下,金属层51的厚度L为30μm以上的方式构成。
通过以这种方式的构成,能够兼顾本来处于此消彼长关系的直径减小和传输特性,实现不损失传输特性的、直径减小的通信电缆1。其结果是,通信电缆1由于直径减小而制造成本降低,能够实现其制品的低成本化。
此外,通信电缆1能够在直径减小的同时实现作为车辆用5e类所要求的特性的传输特性、物性、火灾安全性(材料的阻燃、低发烟化)。
(另一实施方式)
图5(a)为显示另一实施方式涉及的通信电缆的图,(b)为显示与长度方向垂直的截面的截面图。本实施方式中,对于具有与上述实施方式相同功能和构成的部分给予与上述实施方式相同的符号,省略其说明。
如图5(a)和(b)所示,本实施方式的通信电缆1的构成具备4根电线2、线状体3、屏蔽带5、编织屏蔽层6和护套7。即,本实施方式的通信电缆1是不具备阻燃带4的构成。
本实施方式的通信电缆1是不具备阻燃带4的构成,因而能够进一步减小直径。
(实施方式汇总)
接下来,引用实施方式中的符号等对从以上说明的实施方式理解的技术思想进行记载。但以下记载中的各符号等并非将权利要求中的构成要素限定为实施方式中具体给出的部件等。
[1]一种通信电缆(1),具备将导体(20)用绝缘体(21)被覆的至少4根电线(2)以及具有膜状基体(50)和设在前述基体(50)上的金属层(5并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在前述至少4根电线(2)上的屏蔽带(5),前述至少4根电线(2)绞合而成的绞合外径(D2)为4mm以下,前述金属层(51)的厚度(L)为30μm以上。
[2]根据[1]所述的通信电缆(1),前述至少4根电线(2)绞合而成的绞合外径(D2)为3mm以下。
[3]根据[1]或者[2]所述的通信电缆(1),前述绝缘体(21)具备设于前述导体(20)周围的密封层(210)、在径向上与前述密封层(210)分开设置的增强层(212)以及作为经发泡的树脂的、设于前述密封层(210)与前述增强层(212)之间的发泡层(211),前述发泡层(211)具有使非介电常数对应于所要求的特性阻抗的发泡度。
[4]根据[3]所述的通信电缆(1),前述所要求的特性阻抗为100Ω±15,前述发泡度为60%以上。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的通信电缆(1),其具备设于前述至少4根电线(2)与前述屏蔽带(5)之间、使用阻燃性材料形成的阻燃带(4)。
以上对本发明实施方式进行了说明,但上文记载的实施方式并非对权利要求涉及的发明的限定。此外应当注意的一点是,不限定实施方式中说明的特征组合全部为用于解决发明课题的方法所必需的。
在不脱离其宗旨的范围内,本发明可以适当变形而实施。例如上述实施方式中对使用4根电线2的情况进行了说明,也可以使用6根、8根或10根以上电线2。
Claims (4)
1.一种通信电缆,其中,具备:
将导体用绝缘体被覆的至少4根电线,
具有膜状基体和设于所述基体上的金属层并且以部分重叠的方式螺旋状卷绕在所述至少4根电线上的屏蔽带,
在所述至少4根电线与所述屏蔽带之间在与所述屏蔽带相反的方向上螺旋状卷绕设置的、使用由聚酰亚胺构成的阻燃性树脂形成的阻燃带,
覆盖屏蔽带周围的编织屏蔽层,以及
覆盖编织屏蔽层的护套;
所述至少4根电线绞合而成的绞合外径为4mm以下;
所述金属层的厚度大于30μm。
2.根据权利要求1所述的通信电缆,其中,所述至少4根电线绞合而成的绞合外径为3mm以下。
3.根据权利要求1或者2所述的通信电缆,其中,
所述绝缘体具备:
设于所述导体周围的密封层,
在径向上与所述密封层分开设置的增强层,以及
作为经发泡的树脂的、设于所述密封层与所述增强层之间的发泡层;
所述发泡层具有使非介电常数对应于所要求的特性阻抗的发泡度。
4.根据权利要求3所述的通信电缆,其中,所述所要求的特性阻抗为100Ω±15,所述发泡度为60%以上。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: Tokyo, Japan Applicant after: Bomeilicheng Co.,Ltd. Address before: Tokyo, Japan Applicant before: HITACHI METALS, Ltd. |
|
GR01 | Patent grant |