CN202584914U - 差动信号用电缆 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供在10Gbps以上的高速传输中使用的差动信号用电缆中不会因其频率特性而使衰减量急剧增加且对弯曲也足以承受，并可进行稳定的生产的差动信号用电缆。该差动信号用电缆，具备：并排配置的一对绝缘电线(2)；和在该一对绝缘电线(2)的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带(3)来形成的屏蔽层(4)，其中，屏蔽层(4)是通过将附有金属箔的带(3)以设有金属箔(3b)一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该折弯而折回的部分即折回部(5)的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述一对绝缘电线(2)的周围来形成。

Description

差动信号用电缆
技术领域
本实用新型涉及从几m到几十m传输10Gbps以上的高速数字信号的信号波形劣化小的差动信号用电缆。 
背景技术
在处理几Gbps以上的高速数字信号的服务器、路由器、存储器产品中，设备之间或者设备内的基板之间的信号传输使用利用差动信号进行的传输，其电连接使用差动信号用电缆。 
在利用差动信号进行的传输中，用两条导线传输使相位反转180度的信号，在接收侧将接收的各信号的差分进行合成、输出。在两条导线流动的电流朝向互相相反的方向流动，因此能减小从传输线路辐射的电磁波，且从外部受到的噪音在两个导线相等地重叠，因此在接收侧将差分合成输出，从而能抵消噪音所产生的影响。基于这些理由，高速信号总会使用利用差动信号进行的传输。 
作为差动信号用电缆，有将用绝缘体覆盖导线的两个绝缘电线绞合而成对的双股扭绞电缆。双股扭绞电缆廉价且平衡性优良，弯曲也容易，因此在中距离的信号传输中被广泛使用。但是，该双股扭绞电缆一般没有相当于接地的导体，因此容易受到放置在电缆附近的金属的影响，存在电缆的特性阻抗不稳定的问题。因此，在几GHz的高频区域，信号波形容易变形，不太用于几Gbps以上的传输线路。 
另一方面，将两条绝缘电线不绞合地并排排列并将其用屏蔽层覆盖的电缆称为同轴（ツイナツクス）电缆。同轴电缆与双股扭绞电缆相比，两条导线之间的物理长度之差小，且屏蔽层设置成覆盖两条绝缘电线，因此即使在电缆附件放置金属，特性阻抗也不会变得不稳定，抗噪音性也高。同轴电缆用于以较高速来进行短距离的信号传输，在屏蔽层使用由附有金属箔的带或编组状的线材覆盖的部件。此外，还可以结合漏极线等。例如，图3所示的差动信号用 电缆31表示在专利文献1中公开的同轴电缆的一个实例。在该差动信号用电缆31中，在将信号用的导线32用绝缘体33进行绝缘后的两条绝缘电线34纵向添加漏极线35，并以螺旋状卷绕在塑料带（塑料薄膜）36上粘贴有金属箔37的附有金属箔的带38，并将其周围用封套39覆盖来保护内部。 
此外，如图4（a）、（b）所示的差动信号用电缆41与图3的差动信号用电缆31同样地表示在专利文献1公开的同轴电缆的一个实例。在该差动信号用电缆41中，将用绝缘体43使信号用的导线42绝缘后的两条绝缘电线44纵向添加（卷烟状）在塑料带45上粘贴金属箔46的附有金属箔的带47。在附有金属箔的带47和绝缘电线44之间配置漏极（ドレイン）线48，漏极线48与附有金属箔的带47的导电面（金属箔46）接触且接地。再有，在附有金属箔的带47的外侧由封套49覆盖，保护内部。 
专利文献1：特开2002-289047号公报 
如上所述，为了传输差动信号，通常使用同轴电缆。 
但是，如图3的差动信号用电缆31那样，在将附有金属箔的带38以螺旋状卷绕而形成屏蔽层的情况下，在电缆衰减量的频率特性中，产生如图5所示那样的急剧落入（衰减量的急剧增加）、即“下陷”（サツクアウト）。 
这起因于：如图6所示，附有金属箔的带38由金属箔37和塑料带36这两层构成，在将附有金属箔的带38以螺旋状卷绕时重合的部分中，位于卷绕内侧的附有金属箔的带38和位于卷绕外侧的附有金属箔的带38的金属箔37彼此成为由塑料带36绝缘的状态，且该结构周期地重复存在。 
通常，由于在以30mm左右的卷绕间距中，在12GHz附近出现衰减区域，因此在几Gbps的传输中，不需要到达这么高的频率区域所以没有问题，但是，在下一代的10Gbps以上的高速信号传输用途中，受其影响较大，例如，在25Gbps的信号中，其基本波为12.5GHz，因此因12GHz周边的下陷而会使信号较大地衰减。 
另一方面，如图4的差动信号用电缆那样，在纵向添加附有金属箔的带47的情况下，不存在金属箔46周期性重叠的部分，因此不会产生上述那样的“下陷”。但是，在纵向添加的情况下，在弯曲差动信号用电缆41时，在结构上不能吸收附有金属箔的带47的伸、缩，因此经常发生附有金属箔的带47 弯曲，或者起皱褶或者断裂。 
在发生弯曲，起皱褶等时，电缆的对称性破坏，因此出现作为两条导线42的传输时间差的“偏差”增加，或者从对称性破坏的部分漏出电磁场而使EMI（电磁干扰）量增加的问题。 
因此，纵向添加附有金属箔的带47后的差动信号用电缆41仅能用于几乎不弯曲的用途。此外，此类现象（附有金属箔的带47的弯曲、起皱褶等）不仅在电缆完成后发生，也在电缆制造工序中的“卷绕工序”、“扭绞工序”等中发生，还影响到产品的成品率下降，因此还存在稳定的生产非常难的问题。 
实用新型内容
本实用新型鉴于上述问题而研制，其目的是提供在10Gbps以上的高速传输中使用的差动信号用电缆中衰减量不会因其频率特性而急剧增加且还足以承受弯曲并可进行稳定的生产的差动信号用电缆。 
方案一记载的差动信号用电缆，具备：并排配置的一对绝缘电线；和在该一对绝缘电线的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带来形成的屏蔽层，其特征在于，上述屏蔽层是通过将上述附有金属箔的带以设有金属箔一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该折弯而折回的部分即折回部的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述一对绝缘电线的周围来形成。 
方案二记载的差动信号用电缆是在方案一记载的差动信号用电缆的基础上，其特征在于，上述重叠部分的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
方案三记载的差动信号用电缆是在方案一或二所记载的差动信号用电缆的基础上，上述折回部的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
方案四记载的差动信号用电缆是在方案一或二所记载的差动信号用电缆的基础上，上述附有金属箔的带通过在塑料带的一个面上粘贴上述金属箔来形成。 
方案五记载的差动信号用电缆，具备：将并排配置的一对导线的周围用绝缘体一并覆盖的双心绝缘电线；和在该一对绝缘电线的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带来形成的屏蔽层，其特征在于，上述屏蔽层是通过将上述附有金属箔的带以设有金属箔一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该 折弯而折回的部分即折回部的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述绝缘电线的周围来形成。 
方案六记载的差动信号用电缆是在方案五所记载的差动信号用电缆的基础上，其特征在于，上述重叠部分的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
方案七记载的差动信号用电缆是在方案五或六所记载的差动信号用电缆的基础上，其特征在于，上述折回部的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
方案八记载的差动信号用电缆是在方案五或六所记载的差动信号用电缆的基础上，其特征在于，上述附有金属箔的带通过在塑料带的一个面上粘贴上述金属箔而形成。 
本实用新型为实现上述目的而研制，一种差动信号用电缆，具备：并排配置的一对绝缘电线；和在该一对绝缘电线的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带而形成的屏蔽层，其特征在于，通过将上述附有金属箔的带以设有金属箔一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该折弯而折回的部分即折回部的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述一对绝缘电线的周围来形成上述屏蔽层。 
上述重叠部分的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
上述折回部的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。 
根据本实用新型，可提供在10Gbps以上的高速传输中使用的差动信号用电缆中不会因其频率特性而使衰减量急剧增加且对弯曲也足以承受，并可进行稳定的生产的差动信号用电缆。 
附图说明
图1是本实用新型的一个实施方式涉及的差动信号用电缆的立体图。 
图2是在图1的差动信号用电缆中表示附有金属箔的带的卷绕状态的纵向剖视图。 
图3是现有的差动信号用电缆的立体图。 
图4是表示现有的差动信号用电缆的图，（a）是立体图，（b）是横向剖视图。 
图5是表示图3的现有的差动信号用电缆的电缆衰减量的频率特性的图，且是说明产生作为衰减量急剧增加的“下陷”的图。 
图6是表示图3的现有的差动信号用电缆的附有金属箔的带的卷绕状态的纵向剖视图。 
图中： 
1-差动信号用电缆，2-绝缘电线，2a-导线，2b-绝缘体，3-附有金属箔的带，3a-塑料带，3b-金属箔，4-屏蔽层，5-折回部。 
具体实施方式
下面，根据附图来说明本实用新型的实施方式。 
图1是本实施方式涉及的差动信号用电缆的立体图。图2是表示该附有金属箔的带的卷绕状态的纵向剖视图。 
如图1、2所示，差动信号用电缆1具备：并排配置的一对绝缘电线2；和在该一对绝缘电线2的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带3而形成的屏蔽层4。 
绝缘电线2用具有预定的介电常数的绝缘体2b来覆盖成为信号用的导线2a。 
作为信号用的导线2a，使用铜等的良导电体或者在该良导电体上施行镀层等的单心线。再有，在重视弯曲特性的情况下，也可使用绞线作为导线2a。 
作为在绝缘体2b使用的材料，优选使用介电常数、介质损耗角正切小的材料，例如，可使用聚四氟乙烯（PTFE）、全氟烷氧基聚合物（PFA）、聚乙烯等。此外，为了减小介电常数、介质损耗角正切，还可以使用泡沫绝缘树脂来作为绝缘体2b。使用泡沫绝缘树脂的情况下，可使用在成型前混入发泡剂，利用成型时的温度来控制发泡度的方法、将氮气等气体用成型压力预先注入，在压力释放时起泡的方法等公知方法来形成绝缘体2b。 
作为屏蔽层4使用的附有金属箔的带3，使用在聚乙烯带等的塑料带（塑料薄膜）3a的一个面上通过粘接、蒸镀等来粘合铜、铝等金属箔3b的带。 
在本实施方式涉及的差动信号用电缆1中，屏蔽层4是将附有金属箔的带3以设有金属箔3b一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯并以通过该折弯而折回的部分即折回部5的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式在一对绝 缘电线2的周围卷绕而形成的。 
在本实施方式中，以折回部5成为卷绕的内侧（绝缘体2侧），即在折回部5以外的附有金属箔的带3中金属箔3b位于卷绕的外侧的方式卷绕箔带3，以使折回部5成为卷绕的内侧（绝缘体2侧），即在折回部5以外的附有金属箔的带3中金属箔3b位于卷绕的外侧。但是，不限于此，如果折回部5的至少一部分位于螺旋状的重叠部分，则还可以以折回部5位于卷绕的外侧的方式卷绕附有金属箔的带3。 
此时，将附有金属箔的带3以螺旋状卷绕时的重叠部分的宽度（所谓的重叠率）优选为附有金属箔的带3的带宽的1/4以上。此外，折弯附有金属箔的带3的宽度即折回部5的宽度优选为附有金属箔的带3的带宽的1/4以上。 
这是因为，使重叠部分的宽度和折回部5的宽度为附有金属箔的带3的带宽的1/4以上是为了使在重叠部分位于卷绕的内侧（绝缘体2侧）的附有金属箔的带3的金属箔3b和位于卷绕的外侧（绝缘体2侧）的附有金属箔的带3的折回部5的金属箔3b充分接触地被牢固地卷绕。 
再有，在重叠部分，如果在卷绕的内侧和外侧的附有金属箔的带3的折回部5重合，则屏蔽层4变厚而不理想，因此重叠部分的宽度最好是比从附有金属箔的带3的带宽减去折回部5的宽度的长度即折回部5不重叠的部分的宽度小。在本实施方式中，为了使重叠部分的宽度和折回部5的宽度为最大，使重叠部分的宽度和折回部5的宽度皆为附有金属箔的带3的带宽的1/3左右（实际上，考虑到在附有金属箔的带3的重叠部分的弯曲等而为比带宽的1/3稍小的宽度）。 
在屏蔽层4的外周，虽然未图示，但可挤压覆盖聚乙烯、聚氯乙烯、氟树脂等热塑性树脂来形成封套（外皮）。 
说明本实施方式的作用。 
在本实施方式涉及的差动信号用电缆1中，将附有金属箔的带3以设有金属箔3b侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯，并以该折回部5的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式在一对绝缘电线2的周围卷绕来形成屏蔽层4。 
通过该构成，折回部5的金属箔3b成为总是与位于卷绕的内侧的一个间距前的附有金属箔的带3的金属箔3接触、导通的状态，随着信号的传输而在 屏蔽层4流动的电流如图2中箭头21所示那样沿电缆长度方向流动，并且电流的流动被塑料管3a限制的情况消失。 
因此，根据差动信号用电缆1，在成为以螺旋状卷绕附有金属箔的带3的结构的同时，与纵向添加附有金属箔的带3的情况同样地，在电缆长度方向上不存在周期的绝缘部分，且没有产生下陷。即，根据本实用新型，即使用于10Gbps以上的高速传输，也可实现衰减量没有因频率特性而急剧增加（即衰减量小的）差动信号用电缆1，其结果，可实现设备之间和设备内的高速信号传输，有助于这些电子设备的性能提高。 
再有，在差动信号用电缆1中，屏蔽层4是将附有金属箔的带3螺旋状卷绕的结构，因此减少如纵向添加附有金属箔的带3那样，即使弯曲，附有金属箔的带3也弯曲或起皱褶的情况，而且，几乎不会发生屏蔽层4的断裂。即，根据本实用新型，足以承受弯曲，并且可实现能稳定生产的差动信号用电缆1。 
本实用新型不限于上述实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内理所当然地可进行各种变化。 
例如，在上述实施方式中，说明了将一对绝缘电线2并排配置，且在其周围卷绕附有金属箔的带3而形成屏蔽层4的情况，但是，也可取代一对绝缘电线2而使用将并排配置的一对导线的周围用绝缘体一并覆盖的双心绝缘电线。 
此外，虽然在上述实施方式中没有提及，但是，也可根据需要而添加漏极线等。 

Claims (8)

1.一种差动信号用电缆，具备：并排配置的一对绝缘电线；和在该一对绝缘电线的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带来形成的屏蔽层，其特征在于，
上述屏蔽层是通过将上述附有金属箔的带以设有金属箔一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该折弯而折回的部分即折回部的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述一对绝缘电线的周围来形成。
2.根据权利要求1所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述重叠部分的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。
3.根据权利要求1或2所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述折回部的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。
4.根据权利要求1或2所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述附有金属箔的带通过在塑料带的一个面上粘贴上述金属箔来形成。
5.一种差动信号用电缆，具备：将并排配置的一对导线的周围用绝缘体一并覆盖的双心绝缘电线；和在该一对绝缘电线的周围一并以螺旋状卷绕附有金属箔的带来形成的屏蔽层，其特征在于，
上述屏蔽层是通过将上述附有金属箔的带以设有金属箔一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯且以利用该折弯而折回的部分即折回部的至少一部分位于螺旋状的重叠部分的方式卷绕在上述绝缘电线的周围来形成。
6.根据权利要求5所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述重叠部分的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。
7.根据权利要求5或6所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述折回部的宽度是上述附有金属箔的带的带宽的1/4以上。
8.根据权利要求5或6所述的差动信号用电缆，其特征在于，
上述附有金属箔的带通过在塑料带的一个面上粘贴上述金属箔而形成。
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