CN1354564A - 电缆组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种链接电缆组件,可用作网络电缆检测装置和需要检测的网络之间的接口。该链接电缆组件包括被制造成使串音最小、耐用可靠的链接电缆。有若干可替换的连接器专用模件可释放地连接到链接电缆上,从而能够对具有不同电学特性的网络进行检测。校准数据存储在此电缆组件中,可从网络电缆的检测结果中去掉“接插线”的固有回程损耗。

Description

电缆组件

本发明一般地涉及网络电缆的检测，具体而言，旨在提供一种带有与网络相连的电缆组件的网络电缆检测装置。

为满足局域网(LANs)的不断增长的安装和检测需求，检测设备必须快速精确地校验网络中铺设电缆的质量并对出现的问题作出分析。局域网通常是用绞合线对局域网电缆将计算机、打印机这样的系统设备物理地连接在一起而形成的，而这类电缆中最普通的则是被称之为四芯双绞线数据电缆。这种电缆是一种未屏蔽双绞线型“UTP”电缆，UTP电缆是一种由8根线构成并被制造成四芯双绞线形式的电缆。通称为电信工业协会(TIA)的工业工作组颁布了若干有关这类电缆的质量和性能的标准，例如最小串音隔离和在一定频率范围内的数据输出速度。

在现有技术中，一种被称为Fluke DSP-4000的网络电缆检测装置通过一个链接接口电缆与一局域网相连接，该链接接口电缆包括一接插线，该接插线就是上述的四芯双绞线电缆。实际上，这种特定的检测装置能够通过使用可替换的模块和设置有不同类型连接器的接插线链路与各种不同的网络和接口相连接。在检测局域网电缆的过程中，链接接口电缆及其接插线和连接器通常是最容易出现可靠性和稳定性以及低性能与不可接受的串音等问题的环节。为此，要对近端连接器和接插线的串音响应进行测定，以得出以后用于从测量结果中除去不良串音时的数学常量。一种用于检测近端串音的方法已在美国专利5532603中公开，一种用于确定接插线中串音的方法已在美国专利5821760中公开。这种数学常量作为校准数据存储在接口模件内，从而当网络电缆检测装置用于所需的检测环境下时，由于不需要的性能特征例如与接口链路和连接器有关的串音将被除去，因此，就可以通过这种检测为电缆安装人员或网络专家提供一份对电缆的精确评价。

设置有可替换的链路接口电缆或具有不同连接器的接插线能够对不同的局域网系统进行检测，但要求网络电缆检测装置的使用者携带该检测装置从一个检测地点赶到另一检测地点。长度一般为3至6英尺的链路接口电缆在非使用状态下被盘卷在一起，但即使这样，其体积仍然相当大。当必须携带几种不同的链路接口电缆及网络电缆检测装置赶向各个检测地点时，就可能出现问题。

现有技术的链路接口电缆的一个主要缺陷在于：四芯双绞线接插线的电学特性将随着不断的使用而产生变化，而电学特性的变化又会影响检测的精确性。即使是盘卷和展开接插线也都将使电学特性产生变化，电学特性的变化可能每次都很微小，但却一直在积累。因此，在常规的使用过程中所发生的情况，例如重物落在四芯双绞线接插线上，或踩在该四芯双绞线接插线上，或卷得太紧，或使其打结，都将使双绞线产生物理变化，从而改变其电学特性。严重的问题在于：使用者可能根本不知道其电学特性已经改变，这样就会影响局域网检测的精确度。

设置有屏蔽四芯双绞线的链路接口电缆，例如设置有由Belden电线和电缆公司制造并在美国专利5303630中公开的屏蔽四芯双绞线的链路接口电缆，能够为降低串音和干扰提供某些方法，但不能解决由反复作用于双绞线上的应力而产生的电学特性的累积变化问题。

因此，就需要提供一种使用稳定并使上述问题最小化的链路接口电缆组件。

发明内容

根据本发明，提供一种作为接口设置于网络电缆检测装置和需要检测的网络之间的链接电缆组件。

这种链接电缆组件包括一个链接电缆和多个可更换的连接器专用模件之一，该链接电缆设置有一个固定连接到此链接电缆一端之上的接口适配器和一个用于将此电缆连接到一个检测装置上的装置连接器，这些连接器专用模件可松释地连接到链接电缆的另一端上并设置有一个用于连接到需要用电缆检测装置执行检测操作的网络上的网络连接器。此链接电缆最好包括多个屏蔽的差动金属线对。每对差动金属线对都包括两根并排设置在一电介质内的金属线，而且保持这两根金属线之间具有恒定的空问关系，从而形成标称为100欧姆的特性阻抗。为使串音和磁干扰最小，可设置屏蔽层。这多个差动的金属线对还可并排设置于一个外罩或外套内，从而使所有的金属线都位于同一平面内或非常近似地在同一平面内。这不仅有助于减少串音，而且还能够提供一种耐用、可靠的“扁平”电缆，这种扁平电缆能够弯曲或弯折，同时不会对差动金属线对施加不良的应力作用或永久性改变电缆的性能。

校准数据可存储在接口适配器和/或连接器专用模件内，以在一个较宽的频率范围内将“接插线”固有的回程损耗从电缆检测结果中有效地除掉。数据链接包括一根嵌入式的数据电缆，该数据电缆允许检测装置从连接器专用模件上的存储器内取出识别信息和标定数据。这样，链路接口电缆组件就使连接器专用模件具有互换性的特征，同时始终能相对网络端口进行校正。

熟悉本领域的技术人员可通过结合附图阅读下面的说明而弄清本发明的其它特征和优点。

附图说明

图1为通过本发明之链路接口电缆组件与一网络相连接的局域网电缆检测装置的示意图；

图2为本发明的链路接口电缆组件的简图；

图3示出了用于本发明的链接电缆部分上的单个差动导线对的具体结构；

图4为本发明的链接电缆部分的剖视图；

图5示明可更换的连接器专用模件的链接电缆的连接状态。

本发明的详细说明

参照附图1，图中示出了一个网络电缆检测装置10，该装置10通过本发明的链路接口电缆组件14与网络12相连接。该链路接口电缆组件14包括一个接口适配器16，该接口适配器16设置有一直接连接到电缆检测装置10上的设备连接器，该接口适配器16固定连接到链接电缆18的近端上；链接接口部件14还包括一个连接器专用模件20，该模件20设置有一个与网络相连接的网络连接器并且能够可释放地连接到链接电缆18的远端上。应该清楚：接口适配器16及链接电缆18能够保持长期与检测装置10一起使用，而且可根据网络的类型和连接电缆检测装置的连接器类型更换专用模件20。

出于即将于下说明的原因，链接电缆18最好包括多个屏蔽的差动导线对。如果性能指数的降低和电缆寿命的缩短是在可接受的范围内，那么设置有上述美国专利5303630所述的屏蔽双绞线的链接电缆还可与接口适配器16及连接器专用模件20一起使用。

连接器的专用模件20代表多个不同的专用模件，可根据网络端口处的连接器，使每个模件都能应用于一种不同类型的连接器上，例如用于常规的PJ-45连接器或同轴连接器。为此，连接器的专用模件易于连接到链接电缆18的远端上并易于从远端上释放下来。应该注意到：本说明书中的“近端”和“远端”仅涉及到链路接口电缆组件，并未涉及到网络12，这些术语在网络12中可以有不同的含义的理解。

网络12可以是任意一个局域网，例如带有所需外设(例如计算机工作站和打印机)的一般办公环境，由一个不定形的轮廓线来表示，且在网络端口处，有一条电缆22通过相匹配的连接器24、26与专用模件20相连接。出于阻抗匹配的目的，我们假设网络的电缆线路和链接电缆18的标称特征阻抗均为100欧姆。应该理解：尽管在图中未示出，但可通过下文所述的另一个链路接口将一遥控单元连接到网络12内的一个远点上。

图2为图1所示的链路接口电缆部件14的简图，该电缆部件14包括一个接口适配器16、链接电缆18和连接器的专用模件20。链接电缆18最好包括多个屏蔽的差动导线对(不是双绞线)，这些差动导线对在图中被表示为四个屏蔽的差动导线对30A-30B，32A-32B，34A-34B和36A-36B，每个线对的标称特性阻抗均为100欧姆，以与网络12中电缆线路的阻抗相匹配。但应该注意：如果电学性能的降低和电缆寿命的缩短是可以接受的，那么屏蔽(或未屏蔽)的双绞线也可用于上述的链接电缆中。接口适配器16有利于将链接电缆18电连接到设备连接器38上，而且可包括一个象印制电路板这样的电缆终端板，设备连接器、多个差动线对及其屏蔽件可电连接到该电缆终端板内。同样，连接器专用模件20也有利于将链接电缆18电连接到网络连接器24上，其具体情况将结合附图5在下文中加以说明。接口适配器16和连接器专用模件20可分别适当地包括一个电可擦除可编程读/写存贮器(EEPROM)40和42。EEPROM 40存储着接口模件16和链接电缆18的校准数据，而EEPROM 42内存储着连接器专用模件20的识别信息和校准数据。EEPROM 40和42一起为接口链路适配器14提供已存的校准数据。已存的校准数据与链接电缆18在一定频率范围内的回程损耗有关。因此，每个链路接口电缆部件14的校准数据都是不同的，这主要是因为其本身所固有的回程损耗是不同的。链接电缆18被制造成固定规格并保持良好的稳定性，这将在下文中加以简短说明。链接电缆18还可适当地包括一根由多根金属线构成的数据电缆44，例如由6根金属线组成的带状电缆，以允许电缆检测装置10能够访问存储在EEPROM42中的校准数据。在操作过程中，就可以相对专用模件20校准电缆检测装置10，而且不必象早期的检测装置那样依赖于特殊的技术来考虑接插线的回程损耗与串音。

另一种方法是，如果仅需要对专用模件20进行识别，那么EEPROM42就可用某些其他当受到询问时能够立即提供这类信息的部件置换，例如一锁存寄存器或移位寄存器，甚至只用一个电阻值已知的电阻器来替换。在这种情况下，电缆44可以包括更少或更多的金属线，以适合具体的应用条件。

图3示明所设置并受到检测的实施例中用于链接电缆18上的一个屏蔽差动线对的详细结构。一对金属线50和52并排设置于电介质54内，同时在链接电缆18的一定长度范围内保持恒定的并排空间关系。在该实施例中，金属线50和52是美国线规(AWG)为26的镀银铜绞线。电介质54由在金属线50和52之间的介电常数约为2.28的聚乙烯经挤压制成。差动特性阻抗标称为100欧姆，而共模阻抗介于28至38欧姆的范围内。DC电阻(在20℃时)约为每米0.1欧姆。全长的标称值为50英寸，但该长度也不是非常严格的，表示的是对实际应用而言太短而对回程损耗、串音和衰减而言又太长的电缆的一种折衷方案。

第一屏蔽层56和第二屏蔽层58由聚碳酸酯材料制成，例如由整体标称厚度为0.92密尔并且在一个表面上涂有9微米铝涂层的带状聚酯薄膜制成。该带状膜的标称宽度为0.375英寸。在本说明书中，术语“标称”是指设计规格，而实际尺寸可能略有变化。第一屏蔽层56是通过将这种带沿逆时针走向螺旋卷绕在电介质54上形成的，从而使铝涂层位于外侧，同时每圈重叠约10％。将26AWG的镀银实心铜制加蔽线60沿第一屏蔽层56沿轴向设置于差动线对50-52的一个侧面上。第二屏蔽层58是通过将此带沿顺时针走向螺旋卷绕在第一屏蔽层56和加蔽线60上形成的，从而使铝涂层位于内侧，同时每圈重叠约10％。换句话说，两个屏蔽层上的铝涂层处于相互直接电接触的状态下，而形成一个完整屏蔽结构的加蔽线60与接口适配器16和连接器专用模件20的接地平面电连接。这种屏蔽结构能够使差动线对之间的串音最小。可增设一个由编织钢丝这样的磁性材料或浸渍有铁或涂敷有铁的弹性材料制成的第三屏蔽层62来包覆屏蔽的差动线对，以显著减少或消除串音及电磁干扰。

根据上述所设置并受到检测的实施例，此屏蔽差动线对能够在很宽的频率范围内提供一种质量好、重量轻的耐用数据传输链路。本领域的技术人员也可以采用其它材料或屏蔽层；但是，如果不能保证完全屏蔽和适合于耐用性能的柔韧性，那么其性能将会降低。

图4为本发明的接口电缆组件14的链接电缆部分18的剖视图。如图3所示，四个相同的屏蔽差动线对80并排设置于一个外罩或外套82内，外罩或外套82是由传统技术制成的，例如以如下方式将软性的聚氯乙烯(PVC)之类的弹性绝缘材料挤压形成：使用于所有四个屏蔽差动线对上的各个差动线对50-52定位在一个平面上并使链接电缆18略成扁平状。这样就可以弯曲或弯折链接电缆，而且不会永久性地改变回程损耗特性或产生串音故障。实际上，可在不改变电学参数的情况下使屏蔽线对80相互接触，或者按照图示的方法，用PVC材料网将屏蔽线对80隔开。

由六条28AWG的铜导线构成的信号线带状电缆84以软PVC外套绝缘卷绕成带状，该带状电缆84相对加蔽线60沿电缆设置于屏蔽差动线对的对侧上。带状电缆84的一端与接口适配器16相连接，另一端与专用模件20相连接并传送控制信号和数据信号，以允许检测装置10与专用模件20内的EEPROM 42通信。

已设计出的长度为50英寸(1.27米)而且具有图4所示几何形状的标准链接电缆用于在1MHz至350MHz的频率范围内工作，同时对于信号衰减、串音和回程损耗等参数各有具体的限制。最大信号衰减的设计极限为频率为1MHz时的0.15分贝(dB)至频率为350MHz时的0.5分贝(dB)。串音的设计要求从频率为1MHz时的85分贝到频率为350MHz时的79.6分贝，回程损耗的设计要求为在相同的频率范围内从35分贝至29.6分贝。可以相信，按照上述方式制成的链接电缆能够用于高达600MHz甚至更高的频率范围内。

图5示明链接电缆18和连接器专用模件20的连接状态。终端板100固定连接到链接电缆18的远端上。终端板100可适当地包括一个印制电路板102，在该印制电路板上焊接有一对弹簧加载的接点部件104和106。安装在链接电缆18内的所有金属线都被焊接到如电路板102这样的终端板100内，而导线将金属线和弹簧加载的接点部件则电连在一起。

连接器专用模件20可适当地包括一个印制电路板，该印制电路板上设置有与终端板100上的弹簧加载接点相对应的接触垫。上述的EEPROM 42可被安装在印制电路板上，而上述连接器24的连接器引线可被焊接到电路板上。EEPROM 42的管脚和连接器24的引线管脚与接触垫电连，同时导线在印制电路板上延伸。

终端板100以使弹簧加载的接点和接触垫对准的方式安装连接器专用模件20。连接器专用模件20被一个由插在弹簧加载接点部件之间的锁定机构例如螺钉110固定到终端板上。当螺钉110拧紧时，便有均等的压力分配到各个弹簧加载的接点上，这种压挤能够确保良好的电接触。弹簧加载的接点和接点垫最好镀金，以确保形成用于传输高频信号的高质量连接器。

本领域的技术人员应该知道：尽管在说明本发明的链路接口电缆部件的过程中采用了四个差动线对，但电缆部件可以由任意数量的差动线对构成。另外，尽管在说明书中是对屏蔽差动线对构成的链接电缆作出了说明，但也可以考虑使用性能较差的屏蔽绞合线对，而且在本领域技术人员的知识范围内可以制造一种设置有多个屏蔽双绞线的链接电缆，这些双绞线并排设置而形成一扁平电缆。还可以采用以螺旋状布置方式制成混合式差动双绞线的差动线对作为另一种替换结构。但应该考虑到：当电缆被盘卷起来时，采用扭绞或螺旋卷绕工艺将会使线对在盘卷电缆时产生应力，而这种应力又会使电学特性产生累积变化。

据此可以断定：这样形成的链接接口电缆部件具有最小的串音，而且是一种耐用、可靠的“扁平”电缆，这种扁平电缆可以弯曲或弯折，而不会对差动线对产生不良的应力或永久性改变电缆的性能。存储在接口适配器和连接器专用模件内的校准数据能在较宽的频率范围内从网络电缆的检测结果中有效除掉“接插线”的固有回程损耗。此外，该链路接口电缆部件还使连接器专用模件具有可更换性，同时始终能相对网络端口校准。

尽管已对本发明的最佳实施例作出了说明和图示，但本领域的技术人员应该清楚：可在不背离本发明的广泛范围内，对其作出许多变化和修改。因此，所附权利要求书将覆盖所有落入本发明保护范围内的保护和修改。

Claims (19)

1、电缆组件，它包括：

多个差动线对电缆，所述电缆并排设置，以形成一个具有第一端和第二端的扁平状链接电缆；

包围所述多个差动线对电缆而形成的绝缘材料外罩；

每个所述的差动线对电缆都包括并排设置的两根金属线，这两根金属线设置在电介质内，所述金属线以恒定的空间关系在一定长度内嵌在所述电介质中；它还包括围绕所述电介质外表面设置的金属屏蔽层。

2、根据权利要求1的电缆组件，其特征在于：所述金属屏蔽层包括由具有至少一层金属表面的带沿第一方向围绕所述电介质卷绕而成的第一屏蔽层和由此具有至少一层金属表面的带沿第二方向围绕所述第一屏蔽层卷绕而成的第二屏蔽层，使得这些金属表面相互接触。

3、根据权利要求2的电缆组件，它还包括设置于所述第一屏蔽层和第二屏蔽层之间并与所述金属表面电接触的加蔽线。

4、根据权利要求2的电缆组件，它还包括由磁性材料制成的第三屏蔽层，该第三屏蔽层设置于所述第一和第二屏蔽层的外部。

5、根据权利要求1的电缆组件，它还包括与所述链接电缆的第一端电连接的接口适配器，所述接口适配器包括用来与电缆检测装置相连接的连接器。

6、根据权利要求5的电缆组件，其特征在于：所述接口适配器还包括存储器，该存储器内保存着与所述链接电缆的固有回程损耗相关的校准数据。

7、根据权利要求1的电缆组件，它还包括与所述链接电缆的第二端电连接的专用模件，所述专用模件设置有用来与网络端口相连接的连接器。

8、根据权利要求7的电缆组件，其特征在于：所述专用模件可释放地连接到所述链接电缆的第二端上。

9、根据权利要求8的电缆组件，其特征在于：所述专用模件是多个可替换的专用模件中的一个，其中每个所述的专用模件都具有与特定的网络端口相匹配的特征。

10、根据权利要求9的电缆组件，其特征在于：所述专用模件包括存储器装置，该存储器装置内保存有与所述网络连接器有关的信息，所述链接电缆还包括沿所述多个差动线对电缆延伸的数据电缆，所述数据电缆的一端可与所述存储器装置电连接，其另一端可与电缆检测装置电连接。

11、电缆组件，它包括：

具有第一端和第二端的链接电缆，所述链接电缆包括多个线对；

固定连接到所述链接电缆之第一端上的接口适配器，其中所述多个线对与一设备连接器电连接；

可释放地连接到所述链接电缆之第二端上的连接器专用模件，所述链接电缆内的多个线对与网络连接器电连。

12、根据权利要求11的电缆组件，其特征在于：所述多个线对中的每一线对都是并排设置于由绝缘材料制成的外罩内的屏蔽线对。

13、根据权利要求12的电缆组件，其特征在于：每个所述的屏蔽线对都包括两根并排设置于电介质中的金属线，从而形成差动线对，同时有金属屏蔽层沿链接电缆的全长包围该电介质。

14、根据权利要求13的电缆组件，其特征在于：所述金属屏蔽层包括由具有至少一层金属表面的带沿第一方向围绕所述电介质卷绕而成的第一屏蔽层和由此具有至少一层金属表面的所述带沿第二方向围绕所述第一屏蔽层卷绕而成的第二屏蔽层，使得这些金属表面相互接触。

15、根据权利要求14的电缆组件，它还包括设置于所述第一屏蔽层和第二屏蔽层之间并与所述金属表面电接触的加蔽线。

16、根据权利要求14的电缆组件，它还包括由编织钢丝制成并设置于所述第一和第二屏蔽层外部的第三屏蔽层。

17、根据权利要求11的电缆组件，它还包括邻近所述多个线对设置于所述链接电缆内的数据电缆，该数据电缆的一端与所述接口适配器相连接，其第二端与所述连接器专用模件相连接。

18、根据权利要求11的电缆组件，其特征在于：所述专用模件是多个可替换的专用模件中的一个，其中每个所述的专用模件都具有与特定的网络端口相匹配的特征。

19、根据权利要求17的电缆组件，其特征在于：所述接口适配器和专用模件中的至少一个包括有存储器装置，所述存储器装置内保存有与所述电缆部件有关的校准数据，可通过与所述接口适配器相连接的检测装置进行检索。

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