CN114864174B - 一种信号线缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号线缆，包括至少两条并行且非绞合的导体、绝缘介质层、吸波体及外被层，其中，所述绝缘介质层设置在导体与导体之间以及在所述导体与外被层之间，所述吸波体设置在所述外被层与绝缘介质层之间，所述吸波体的介电损耗系数与所述绝缘介质层的介电损耗系数的比值大于或等于10。本发明的信号线缆相比于均匀绝缘体的信号线缆，差模信号的传播损耗并未有明显增加，而共模信号的传播损耗却明显增大，大大降低杂讯的强度，确保差模传输模态和共模传输模态下的通讯质量。

Description

一种信号线缆

技术领域

本发明涉及通讯耗材领域，尤其涉及一种信号线缆。

背景技术

已知双芯信号线传输结构能够传输共模信号和差模信号，其中，当信号线传输差模信号过程中，由于双芯信号线的电位相反，因此不容易产生杂讯，抗干扰能力较佳，此为主要使用的传输模态；

反之，当信号线传输共模信号过程中，由于双芯信号线的电位相同，共模产生的杂讯可能会转成差模信号而造成误码。

为了提高共模传输模态中的抗杂讯能力，通常将双芯或多芯制作成绞线，以尽量减少共模信号带来的杂讯信号，但并非所有的传输线结构都能做绞线(比如缆线为排线模式时，将无法容许绞线结构)，故此，先前技术的非绞线缆线难以克服共模信号的杂讯。

发明内容

本发明的目的是提供一种非绞线形式的能够增大共模信号损耗的信号线缆，以降低共模传输模态下的杂讯干扰。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种信号线缆，包括至少两条并行且非绞合的导体、绝缘介质层、吸波体及外被层，其中，所述绝缘介质层设置在导体与导体之间以及在所述导体与外被层之间，所述吸波体设置在所述外被层与导体之间，所述吸波体的介电损耗系数与所述绝缘介质层的介电损耗系数的比值大于或等于10；其中，绝缘介质层设置在导体与导体之间以及在所述导体与外被层之间包括两种技术方案：

第一种方案为：绝缘介质层同时包覆于多条导体外；

第二种方案为：每一导体分别被一绝缘介质层包覆于其中。

进一步地，所述吸波体包括独立设置的第一吸波体和第二吸波体，所述导体设置在第一吸波体与第二吸波体之间。

进一步地，所述吸波体位于一导体与另一导体之间的中间区域范围之外，其中，所述中间区域为一导体向另一导体方向投影而形成在两者之间的投影区域范围。

进一步地，所述至少两条导体左右并行设置，所述第一吸波体与第二吸波体上下相对或正对设置，两吸波体之间的第一虚拟连线与相邻两导体之间的第二虚拟连线相交，且相交点的位置满足以下关系：

所述第二虚拟连线长度为x，所述相交点位于第二虚拟连线的中间点起算正负0.2x长度的线段范围内。

进一步地，所述绝缘介质层为一一对应地包覆在各个导体外的绝缘层。

进一步地，所述外被层为直包结构，所述吸波体固定在所述外被层的内壁；或者，

所述吸波体固定在绝缘介质层的外表面上。

进一步地，所述绝缘介质层为一体结构，其填充在所述外被层内部的除导体、吸波体以外的区域。

进一步地，所述导体为左右并排设置，所述第一吸波体与第二吸波体上下设置；

其中，所述第一吸波体和/或第二吸波体为连续条状结构；或者，所述第一吸波体和/或第二吸波体为间断结构。

进一步地，所述导体至少包括第一导体和第二导体，所述吸波体至第一导体的距离与该吸波体至第二导体的距离相等或者其距离差值小于第一导体与第二导体之间的距离的十分之一，即设所述吸波体至第一导体的距离为D1且该吸波体至第二导体的距离为D2，该信号线缆符合|(D1-D2)|/D1<0.1的公式；和/或，

设所述第一导体与第二导体之间的最短距离为y，所述吸波体在平行于两导体间虚拟连线的方向上的宽度小于或等于0.5y。

进一步地，所述导体包括矩阵排列的多条导体或者单行排列的多条导体或者呈几何体棱边排布的多条导体；

相邻的两导体的虚拟连线的中垂线与所述外被层内壁相交的区域设有吸波体。

本发明提供的技术方案带来的有益效果主要包括在无法采用绞线缆线时(比如缆线为排线模式时，将无法容许绞线结构)，有效减缓共模信号的杂讯的同时，确保差模信号的传播损耗不明显增加，进而确保差模传输模态下的通讯质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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申请中记载的一些实施例，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是本发明示例性实施例提供的具有第一种绝缘介质层结构的信号线缆的剖面结构示意图；

图2是本发明示例性实施例提供的具有第二种绝缘介质层结构的信号线缆的剖面结构示意图；

图3是本发明示例性实施例提供的双吸波体正对设置的信号线缆的剖面结构示意图；

图4是本发明示例性实施例提供的矩阵式四芯信号线缆的剖面结构示意图；

图5是本发明示例性实施例提供的单排式三芯信号线缆的剖面结构示意图；

图6是本发明示例性实施例提供的呈几何多边体的棱边的三芯信号线缆的剖面结构示意图；

图7是常规信号线缆中共模/差模传播损耗的曲线示意图；

图8是本发明示例性实施例提供的信号线缆中共模/差模传播损耗的曲线示意图。

其中，附图标记包括：1-外被层，2-导体，3-绝缘介质层，4-吸波体。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。本发明的说明书和权利要求书中所称“包括/包含/具有甲零件”或“包括/包含/具有一甲零件”，在未与原记载内容冲突的前提下，是定义为甲零件的数量为仅一个或者多个或复数个。各图中所示的各元件的比例，除非另有说明，否则应属本发明的内容的一部份，惟不应作为对本发明的信号线缆保护范围的限定依据。

在高速信号传输电路中，信号的传播速度与信号的衰减是反映信号传输质量的两个参数，其中，信号的传播速度与介电常数和信号线缆的结构有关，信号的衰减与导体损耗和介质损耗有关，其中的介质损耗即表示信号在导体以外的材料中的损耗，又称介电损耗系数，通常以Loss Tangent或Df(Dissipation Factor)来描述，常规手段为尽量采用低损耗的介质材料来降低信号的衰减而提高信号的完整性。

本发明的一例中，提供了一种非绞线的多芯信号线缆，并反常规地在线缆中设置高损耗的介电材料，提高共模损耗并减少因共模信号而产生的杂讯。本发明的一例中的设计可藉由调整吸波材的位置来有效吸收共模杂讯的同时能够做到基本不影响差模传输模态的信号传输质量。

在本发明的一个实施例中，提供了一种信号线缆，如图1所示，由信号线缆的径向剖面示意图可见，其由内至外包括至少两条导体2、绝缘介质层3、吸波体4及外被层1。

于本例中，外被层1例如是麦拉箔片，麦拉箔片通常由金属箔及麦拉基材黏合而成，除用于固定其中的材料层外，亦能有效地屏蔽电磁波。惟外被层1不以前述的麦拉箔片为限，其可为其他己知的屏蔽材料，其直径亦可按需求自由调整。另外，除了麦拉箔片外，外被层1中可按需求再包裹上不同的其他材料层来改善屏蔽效果或增加线缆的机械强度，外被层1的其中一部份是可以利用射出成型制程来一体成型(One piece formed)于其他材料层外的。

于本例中，每一导体2分别为直径为1mm以下的实心铜线，惟其可为其他己知能用于讯号传输的导电金属线，其直径亦可按需求自由调整。

于本例中，绝缘介质层3主要或全部由聚全氟乙丙烯(或简称FEP)制成，其介电损耗系数约为0.0004，另外，其在图1的信号线缆的径向剖面的厚度(由导体2的内表面至绝缘介质层3外表面的距离)的最小值处介于0.1至0.3mm之间且其厚度大致均匀；惟绝缘介质层3的材料不以FEP为限，其可为其他己知能用于隔绝电能的绝缘高分子材料，其厚度亦可按需求自由调整。

于本例中，吸波体4主要或全部由ABS树脂制成，其介电损耗系数(Df)为0.04，于本例中，吸波体4在信号线缆的径向剖面的厚度约为0.05mm，吸波体4的宽度约为0.2mm。所谓宽度，其大致等同于信号线缆的圆周方向上的长度。宽度和厚度是相互垂直的。惟吸波体4的材料不以ABS树脂为限，其可为其他己知的高介电损耗系数的材料所制成，其厚度及宽度亦可按规格需求对应地调整。

于图1的例子中，多条导体2并行设置(平行或基本平行)，其不同于绞线形式，而是不同导体2之间保持一定的间距且不直接接触。所述绝缘介质层3设置在不同的导体2之间以及设置在所述导体2与外被层1之间，使得不同导体2之间绝缘，导体2与外被层1之间也绝缘。更明确的说，每一导体2分别被一绝缘介质层3包覆于其中以形成芯线，以下所称芯线时，是指单一导体2和其对应绝缘介质层3的结合体。

本实施例中的吸波体4相对绝缘介质层3具有较高的介电损耗系数，以使得共模信号在穿过绝缘介质层到达吸波体4处时能够被大幅度地发生损耗。以上例而言，吸波体4的介电损耗系数与绝缘介质层3的介电损耗系数的比值约为100；惟其比值不以100为限，只要二者比值大于等于10倍即略有效果。而当前述的比例为20倍、50倍、100倍、1000倍或以上时，其效果渐佳。在另一个实施例中，吸波体4的介电损耗系数与绝缘介质层3的介电损耗系数的比值为4000，比如吸波体4的介电损耗系数为0.6，所述绝缘介质层3的介电损耗系数为0.00015。吸波体的介电损耗系数越大，则可以将其做的越小。

另外，图1的例中，吸波体4是被设置在二芯线的绝缘介质层3与外被层1之间的空间中，该空间并非位于二导体2之间的中间区域中。反之，吸波体4是位于共模能量密度高于差模能量密度之处或者共模能量与差模能量差距较大之处，因此放置吸波材方能有效地吸收共模杂讯而较不影响差模讯号。前述所述差距较大之处即大致位于图中的上、下位置处。更明确的说，吸波体4位于一导体与相对的另一导体之间的中间区域范围之外，如图1所示。前述的所谓“中间区域范围”是定义为在讯号线缆的径向剖面上，一导体上任意一点到另一导体上任意一点的连线所涵盖的最大范围，该中间区域范围如图2中‘\\\’表示的阴影区域。因此，在该中间区域范围之外的区域不与两导体之间的连线有部分重叠。另外，中间区域通常与一导体向另一导体方向投影而形成在两者之间的投影区域范围相同，此适合于粗细相同或不同的导体2，即该阴影区域的上边界和下边界分别为两个导体的切面(两个导体剖面上平面几何图形的切线)，需说明的是，图2中为了说明中间区域范围的定义方式故意跨大二芯线的直径差异，但左右芯线2的线宽在排除公差后是相同的。但遇有特殊需要时，左右芯线2的线宽亦可相异。而当导体2的数量多于2条时，则“中间区域范围”为各导体2的任一的任意一点到任一导体上任意一点的连线所涵盖的最大范围。若导体2以图4的方式排列，则“中间区域范围”为一设有圆角的长方型范围。若导体2以图5的方式排列，则“中间区域范围”为一设有圆角的一字型范围。若导体2以图6的方式排列，则“中间区域范围”为一设有圆角的等腰三角型范围。

见图1，于本例中，讯号线缆中包括两条上、下设置的吸波体4，其消杂讯的效果较佳，但对消杂讯的效果要求较低时，可仅设置单一条吸波体4亦具有一定的效果。另外，吸波体4并不以图1所示的上、下设置为限，请参酌图2，需要时，可在左、右侧增设吸波体4。

如图2，其中的讯号线缆的全数导体2均设置在左侧(第一吸波体)与右侧(第二吸波体)的吸波体4的连线上。如此，可进一步改善共模杂讯。然而，需注意的是，左右设置的设计虽可有效缓解共模的干扰问题，但其亦会吸收讯号线缆的差模讯号，为信号线缆为差分对使用时的讯号品质带来较为明显的负面影响，故以上下设置的效果较佳。另外，吸波体4可以单独或者同时设于芯线的上、下、左或右的至少一处或多处。亦即，讯号线缆得仅包括位于二芯线的左、左外侧及右外侧处的吸波体4。

以下利用各种可行实施例来进一步说明两吸波体4的位置的可行设计。见图3，其为两吸波体4上下相对设置的实施例，两吸波体4之间的第一虚拟连线(图中的上下向连线)与相邻两导体2之间的第二虚拟连线(图中的左右向连向)相交于一相交点上。前述的两吸波体4之间的第一虚拟连线是定义为吸波体4的几何中心和另一吸波体上的几何中心在讯号线缆的同一径向剖面上的连线。前述的相邻两导体2之间的第二虚拟连线是定义为一导体2上的几何中心和另一导体2上的几何中心在讯号线缆的同一径向剖面上的连线。如图3所示，假设横向设置的第二虚拟连线长度为x，所述相交点位于第二虚拟连线的中间点起算正负0.2x长度，合共0.4x的线段范围内。

另外，在本发明的一个实施例中，假设左侧的第一导体与右侧的第二导体之间在讯号线缆的同一径向剖面上的最短距离为y，吸波体4在平行于两导体间虚拟连线的方向上的宽度小于或等于0.5y且大于0.01y时，其效果普遍较佳，一方面，在这个范围内可以在现有的高介电损耗材料中选取合适的材料。

另外，若当两吸波体4相对设置但并非正对设置，则当所述吸波体4的几何中心至第一导体的几何中心的距离为D1；吸波体4的几何中心至第二导体的几何中心的距离为D2，则D1和D2符合[|(D1-D2)|/D1]<0.1关系时，可显著有效地避免因吸波体4过分偏离中线而造成对左右两边共模信号的损耗不均衡。

见图1，在制造图1所示的讯号线缆时，先分别在抽线机中将导体2抽出并于其表面形成绝缘介质层3以形成一芯线，其后，将二芯线并排，接着，将内部己事先黏贴吸波体4的箔状外被层1以直包的方式包覆在二芯线外。需注意的是，于本例中，图1所示的外被层1是经过简化的，实际设计中，外被层1为直包结构，更明确的说，外被层1的一侧端绕过二芯线后覆盖在外被层1的另一侧端的外侧，而二者连接处为接合处，而前述的接合处沿讯号线缆的长度方向延伸并大致地位于讯号线缆的径向剖面的同一位置。惟需要时，外被层1亦可为斜向卷包设计，而此时，接合处为螺旋纒绕状。另外，于本例中，外被层1的径向剖面大致为椭圆管状。惟其亦可为圆管状、方管状或其他几何形管状。再者，吸波体4不以固设在外被层1的内壁上为限，但吸波体4亦可以固定在绝缘介质层3的外表面上，亦或夹设在绝缘介质层3与外被层1之间亦可。具体地，吸波体4可以是连续条状结构(即吸波体4与导体2大致等长)，也可以是间断结构，比如在信号线缆的长度方向上每隔比如20公分设置长度为比如50公分的吸波体4。

参见图7及图8。图7显示了无吸波体4的信号线缆在传输共模信号和差模信号时的测试结果，图中的实线表示共模传播损耗，虚线表示差模传播损耗；另外，图中的纵轴表示损耗，单位为dB/m；横轴表示信号频率，单位为Ghz。由图可见，图7的同模及差模讯号的损耗大致相同。图8则显示了图1的设计的测试结果。由图8可见，本例中，共模信号的传播损耗却明显增大，即可以大大降低杂讯的强度，确保共模传输模态下的信号质量；与此时同，差模信号的传播损耗并未有明显增加，即可确保差模传输模态不受本发明中吸波体4的显着影响。

以下说明本发明的另一可行实施例的设计。见图2，与图1中绝缘介质层3一一对应地包覆在各个导体2外的绝缘层的设计不同，如图2所示的实施例中，绝缘介质层3为一体结构，其将多根导体2同时包裹于其中。另外，除了图1中，上下设置的吸波体4外，其更进一步的增设左、右相对设置的第一吸波体和第二吸波体。本发明并不限定吸波体的数量为多个，对于单个吸波体4的实施例虽未有图示，可为图1或图3中任意的吸波体4。

本发明也不限定导体2的数量为两条，参见图4，导体2包括矩阵排列的多条导体2，比如图中的2行2列；3行3列的矩阵(未绘示)或者2行4列的矩阵(未绘示)；参见图5，导体2包括单行排列的多条导体2；参见图6，导体2包括呈几何体棱边排布的多条导体2；并且相邻的两导体2的虚拟连线的中垂线与所述外被层1内壁相交的区域设有吸波体，本实施例中图6中最左边的导体2与最右边的导体2为非正对关系。

在上文提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种信号线缆，其特征在于，包括吸波体(4)、至少两条并行且非绞合的导体(2)、同时包覆于所述至少两条导体(2)外的绝缘介质层(3)、包覆所述绝缘介质层(3)外的外被层(1)，所述吸波体(4)位于所述导体(2)与所述外被层(1)之间，所述吸波体(4)固定在所述外被层(1)的内壁，所述吸波体(4)的介电损耗系数与所述绝缘介质层(3)的介电损耗系数的比值大于或等于10，其中，所述至少两条导体(2)左右并行设置；

所述吸波体(4)包括独立设置的第一吸波体和第二吸波体，所述导体(2)设置在第一吸波体与第二吸波体之间，所述第一吸波体与第二吸波体上下相对设置，所述第一吸波体与第二吸波体位于左右并行设置的第一导体与第二导体连线的中垂线上，两吸波体(4)之间的第一虚拟连线与相邻两导体(2)之间的第二虚拟连线相交，且相交点的位置满足以下关系：

所述第二虚拟连线长度为x，所述相交点位于第二虚拟连线的中间点起算正负0.2x长度的线段范围内；设所述吸波体(4)至第一导体的距离为D1且该吸波体(4)至第二导体的距离为D2，该信号线缆符合|(D1-D2)|/D1<0.1的公式；设第一导体与第二导体之间的最短距离为y，所述吸波体(4)在平行于两导体间虚拟连线的方向上的宽度小于或等于0.5y。

2.一种信号线缆，其特征在于，包括吸波体(4)、至少两条并行且非绞合的导体(2)、每一导体(2)分别被一绝缘介质层(3)包覆于其中、两个所述绝缘介质层(3)被外被层(1)包覆于其中，所述吸波体(4)位于所述导体(2)与所述外被层(1)之间，所述吸波体(4)固定在所述外被层(1)的内壁，所述吸波体(4)的介电损耗系数与所述绝缘介质层(3)的介电损耗系数的比值大于或等于10，其中，所述至少两条导体(2)左右并行设置；

所述吸波体(4)包括独立设置的第一吸波体和第二吸波体，所述导体(2)设置在第一吸波体与第二吸波体之间，所述第一吸波体与第二吸波体上下相对或上下正对设置，所述第一吸波体与第二吸波体位于左右并行设置的第一导体与第二导体连线的中垂线上，两吸波体(4)之间的第一虚拟连线与相邻两导体(2)之间的第二虚拟连线相交，且相交点的位置满足以下关系：

所述第二虚拟连线长度为x，所述相交点位于第二虚拟连线的中间点起算正负0.2x长度的线段范围内；设所述吸波体(4)至第一导体的距离为D1且该吸波体(4)至第二导体的距离为D2，该信号线缆符合|(D1-D2)|/D1<0.1的公式；设第一导体与第二导体之间的最短距离为y，所述吸波体(4)在平行于两导体间虚拟连线的方向上的宽度小于或等于0.5y。

3.根据权利要求1或2所述的信号线缆，其特征在于，所述外被层(1)为直包结构。

4.根据权利要求1或2所述的信号线缆，其特征在于，所述绝缘介质层(3)为一体结构，其填充在所述外被层(1)内部的除导体(2)、吸波体(4)以外的区域。

5.根据权利要求2所述的信号线缆，其特征在于，所述第一吸波体和/或第二吸波体为连续条状结构。