CN207337967U - 高速数字信号传输电缆 - Google Patents

Abstract

一种高速数字信号传输电缆，包括一根以上差分信号电缆，每根差分信号电缆包括绝缘芯线、屏蔽层以及第一稳定层或护套层和可选的排流线，所述的绝缘芯线由一对并行放置的双导体和分别包裹在所述的双导体上的第一绝缘介质带以及在第一绝缘介质带外共同包裹的绝缘稳定层构成，第一绝缘介质带的材料为低密度、低介电常数、低介电损耗的带子状材料，并且被绝缘稳定层作为一个整体紧紧包裹在一起。本实用新型高速数字信号传输电缆具有外径小、重量轻、弯曲半径小、更柔软、低回弹力、优异的温度/机械稳定性、低损耗和高截止频率的特点。

Description

高速数字信号传输电缆

技术领域

本实用新型涉及高速数据传输，特别是一种高速数字信号传输电缆。

背景技术

随着物联网IoT,LTE/LTE-A，5G通信技术的发展，个人计算机、云存储、云计算、服务器、超级计算机的增长，需要能够以比以往更快的速度传输数据所述的高速数字信号传输电缆。光纤高速数字信号传输电缆为远距离和高数据率传输提供了最佳的数据这率和性能，这是因为光纤高速数字信号传输电缆提供了具有低衰减和低误码率的传输。光纤高速数字信号传输电缆提供了数据率高达甚至超过25Gb/s的数据传输。但是，由于昂贵的收发器以及光模块功耗问题，近距离仍需要能够进行高速数据传输的无源铜缆。

一种用于个人计算机、服务器、交换机、存储器、网络之间进行高速数据传输所述的高速数字信号传输电缆是屏蔽差分信号电缆。屏蔽差分信号电缆提供了以并行关系并排设置的两个分开绝缘的导体，该对导体然后被以螺旋方式或则纵向包裹在屏蔽中。但是，常规以螺旋方式应用的金属箔树脂带屏蔽对阻抗/电流具有周期不连续性，这增加了信号传输路径的有效距离。对电性能的影响就是增加了衰减，导致低的截止频率(Suck outFrequency)。

授予安费诺有限公司专利CN 101116152A号，公开了一种纵包(纵向贴附, 香烟卷)高速数字信号传输电缆(带有屏蔽的并行线缆),讨论了屏蔽层(Foil)的构造结构，以及屏蔽层外面的麦拉层结构,绝缘层则是用普通实心PE或发泡PE，没有对绝缘层的构造结构深入讨论,也没有对纵包(纵向贴附,香烟卷)的缝合位置进行讨论。

授予日立电线株式会社专利CN 102623090A号，公开了使用2层屏蔽层(Foil) 使金属面相互贴在一起，这样来减短电流回路的路径，从而减小高速数字信号传输电缆(差动信号传送用电缆)衰减。这样的结构由于聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET)会作为部分绝缘材料从而增大了有效介电常数(PET介电常数 3.0～3.8)，进一步增加了高速数字信号传输电缆直径。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高速数字信号传输电缆，该高速数字信号传输电缆具有外径小、体积小、重量轻、弯曲半径小、更柔软、低回弹力、更好的温度/机械稳定性、信号传播速度更快、低插入损耗和高截止频率的特点。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种高速数字信号传输电缆，其特点在于包括一根以上差分信号电缆，每根差分信号电缆包括绝缘芯线，该绝缘芯线由一对并行放置的双导体和分别绕包在所述的双导体上的第一绝缘介质带以及在第一绝缘介质带最外侧再共同包裹的绝缘稳定层构成，该绝缘稳定层将被第一绝缘介质带绕包的双导体和第一绝缘介质带作为一个整体紧紧包裹在一起，所述的第一绝缘介质带的材料为密度≤ 1.8g/cm³、介电常数≤1.8和损耗正切≤0.0002的带状材料；所述的绝缘芯线外包裹着屏蔽层；所述的屏蔽层外面包裹着第一稳定层或挤压护套层，其中第一绝缘介质带绕包角度5°≤α≤85°、绕包带子与带子之间的重叠率5％≤o’≤75％；当绝缘介质的厚度超过四倍绝缘介质带的厚度时，也可以采用多道工序、多次绕包的方式来实现总的介质厚度。

所述的绝缘稳定层采用带状材料绕包的方法构成：其中绕包角度的变化范围为5°≤α≤85°、绕包带子与带子之间的重叠率的变化范围为5％≤o’≤75％。

所述的绝缘稳定层由挤压出的第三挤压绝缘介质构成，该第三挤压绝缘介质将被第一绝缘介质带绕包的双导体紧密包围靠在一起，该第三挤压绝缘介质外形为扁圆形或椭圆形；该第三挤压绝缘介质里面可以填充有排流线，或圆形、方形、三角形的空气间隙。

在所述双导体和第一绝缘介质带之间还纵包或绕包有第二绝缘介质带，第一绝缘介质带绕包的方向最好和第二绝缘介质带包裹的方向相反，双导体和第一绝缘介质带以及第二绝缘介质带构成绝缘芯线。

在所述的双导体外侧分别有第一挤压绝缘介质。

在所述第一绝缘介质带的外侧分别有第二挤压绝缘介质。

所述的第一绝缘介质带、第二绝缘介质带的材料为LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜或Aerogel气凝胶带状材料的带子状材料。

当构成所述绝缘芯线的绝缘介质材料为PTFE聚四氟乙烯或则基于PTFE聚四氟乙烯拉伸的材料时，最好在360℃～410℃温度范围内进行过10～30秒烧结。

所述的屏蔽层采用重叠式纵包方式，即把带子状材料以宽度方向的两端沿着高速数字信号传输电缆长度的方向彼此重叠，所述的屏蔽层纵包的起始点S位于与垂直于所述的双导体并列平行的方向并且和平行双导体外侧相切的平面所夹成的区域内。

所述的屏蔽层所用的金属箔带包括折边金属箔带或金属箔带一端金属箔宽度比载体宽的金属箔带，所述的折边金属箔带以设有金属箔的一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯的金属箔带。

所述的屏蔽层为间隙式或对缝式纵包方式，即把带子状材料以宽度方向的两端沿着高速数字信号传输电缆长度的方向包裹，带子材料宽度的两端没有重叠而形成等距的金属箔空气间隙，该金属箔空气间隙的宽度满足关系式：

0≤h≤l，

其中，l为双导体之间的间隔距离，h为金属箔空气间隙的宽度。

所述的金属箔空气间隙位于在与垂直于所述的双导体并列平行的方向并且和平行双导体内侧相切的平面所夹成的区域内。

所述的屏蔽层采用金属箔带宽度比绝缘芯线外周长短的金属箔带来构造。

所述的屏蔽层采用金属箔比载体宽度窄的金属箔带，实现金属箔为间隙式或对缝式纵包，载体为重叠式纵包。

所述的屏蔽层采用金属箔带中的金属箔上有宽度为g3的空气间隙来构造，该空气间隙g3满足关系式：0≤g3≤l，

其中，l为双导体之间的间隔距离，宽度为g3的空气间隙位于在与垂直于上述双导体并列平行的方向并且和平行双导体内侧相切的平面所夹成的区域内。

所述的屏蔽层的金属箔带的载体上有一条或两条空气间隙,目的让排流线和金属箔接触，降低EMI干扰，空气间隙的宽度h1、h2、h3满足下列关系式：

其中，r_conductor为导体半径，t_carrier为载体的厚度，m为金属箔的总宽度。

所述的屏蔽层为绕包方式，即用一定宽度、厚度的金属箔带带子按照一定的规则：绕包角度5°≤α≤85°、重叠率5％≤o’≤50％、绕包方向、层与层之间起始点位置，绕包在绝缘芯线上。

所述的屏蔽层为“纯”金属箔带或镀锡、银的金属箔带，要求绕包的金属箔带纵向延伸率大于2％。

所述的屏蔽层的金属箔带为单侧折边金属箔带，即金属箔带以设有金属箔的一侧的面为外侧的方式沿长度方向将一端折弯，要求折边长度满足：

a1≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，

其中，c为光在真空中的速度，ε为绝缘介质的介电常数，t_r为信号的10％-90％上升时间。

所述的屏蔽层的金属箔带为双侧折边金属箔带，即金属箔带以设有金属箔的一侧的面为外侧的方式沿长度方向将两端折弯，要求折边长度满足：

a2≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，

b2≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r。

所述的金属箔带中将折回部朝外侧，即背对绝缘芯线的方式绕包，以避免载体作为绝缘介质的一部分而增加高频介质损耗，其中绕包重叠宽度满足关系式： o≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r。

所述的金属箔带一端的金属箔比载体宽g1，且|g1|≥|o|，这样绕包层与层之间金属箔可以相互接触，减短高频电流路径，其中o为绕包重叠宽度，g1为金属箔带的左端金属箔与载体的宽度差。

所述的载体为实心式，或棋盘式，斑马线式，蜂窝状图案形状；所述的载体或金属箔上涂覆或部分涂覆热熔胶。

在所述的屏蔽层和绝缘芯线之间还设有与所述的双导体平行的排流线，所述的排流线为一根位于绝缘芯线的一侧，即左侧或右侧；或两根位于所述的绝缘芯线的左右两侧；或所述的排流线为一根位于绝缘芯线的双导体的上侧或下侧的中间，但不与所述的金属箔空气间隙或空气间隙g3重合。

所述的排流线位于所述的屏蔽层外侧与所述的双导体平行，所述的排流线为一根位于屏蔽层一侧；或两根位于屏蔽层两侧；或一根位于屏蔽层的上侧或下侧的中间，但是不与所述的金属箔空气间隙或宽度为g3的空气间隙重合。

所述的屏蔽层外以螺旋方式包裹带子状材料来构成第一稳定层，其中绕包带材料纵向延伸率大于2％，优先选用与所述的屏蔽层包裹方向反向的绕包方法。

所述的屏蔽层外侧用金属导体线状材料、纤维线状材料缠绕或编织的方法来构成第一稳定层。

在所述的第一稳定层外侧以螺旋方式包裹带子状材料构成第二稳定层，所述的第二稳定层和第一稳定层的绕包节距不同，相差5～45％；第二稳定层绕包的方向最好与第一稳定层绕包方向相反。

第一稳定层外侧用金属导体线状材料或纤维线状材料缠绕或编织的方法来构成第二稳定层。

所述的第一稳定层和第二稳定层的带子状材料为树脂带、PET、聚酰亚胺、金属箔带、PTFE聚四氟乙烯带，LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE 微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜、PTFE带以及涂覆了热熔胶的聚酯带、金属箔带、吸收辐射的带状材料。

所述的屏蔽层、第一稳定层或第二稳定层为涂覆有热熔胶的带子状材料时，最好进行热熔处理。

所述的第一稳定层外还有挤压出的护套层。

所述的第二稳定层外还有挤压出的护套层。

所述的屏蔽层外还有挤压出的护套层。

一种高速数字信号传输电缆，包括两根以上差分信号电缆，并在传输电缆的横截面内均匀分布，且中间两根差分信号电缆被容纳在“工”或则“Z”字形状的间隔件中，在所述的差分信号电缆之间设置填充物后，依次通过缓冲层、编织层和护套层将所述的2根以上的差分信号电缆包裹在一起，所述的间隔件满足下列关系：

Bw≥Cw，0.5Ch≤Bh≤Ch，

其中，Cw为差分信号电缆的宽度，Ch为差分信号电缆的高度，Bw为间隔件的宽度，Bh为间隔件“臂”的高度。

本实用新型的技术效果如下：

本实用新型的绝缘芯线由一对并行放置的双导体和分别绕包在所述的双导体上的第一绝缘介质带以及在第一绝缘介质带最外侧再共同包裹的绝缘稳定层构成。所述的绝缘介质带和绝缘稳定层所使用的绝缘材料，选用低密度/低介电常数/低介电损耗带子状/膜材料，比如LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带, Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带,ePTFE膨体聚四氟乙烯带,聚四氟乙烯微孔膜，Aerogel气凝胶等的优势在于这些膜做成的带子形状材料具有密度低的特点，通常在0.5g/cm^3～1.8g/cm³，和传统挤出材料比如聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟树脂密度通常在2.1g/cm³以上)，即使是使用物理或化学方法来发泡绝缘介质，比如发泡PE(Foam-PE)也很难将密度降低到1.9g/cm³以下，同时由于材料被发泡，绝缘介质的强度、抗压性大大下降，使得做出所述的高速数字信号传输电缆在弯折、扭转、受到外力挤压(比如成缆环节)时候高频性能恶化。

生产被拉伸的PTFE聚四氟乙烯(比如LD-PTFE低密度聚四氟乙烯)带子的流程为：混合、挤压成型、压延、拉伸。通过这些工序可以去改性绝缘介质带子在横向、纵向、厚度方向上的强度以及抗压能力，因此可以实现低密度(低介电常数)绝缘材料的同时满足机械性能从而保证高速数字信号传输电缆在被弯折、扭转、受到外力挤压(比如成缆环节)时候的高频性能。

被拉伸的PTFE，里面填充了大量的空气，因此当温度变化时候，由于材料带来的温度变化影响将比实心的材料小很多(相位-温度变化比实心材料典型值小2倍)，因此这种绝缘芯线2结构加工成的高速高速数字信号传输电缆将比传统实心材料具有更好的温度稳定特性。

同时密度小、介电常数小，信号传播速度更快(典型值3.9ns/m～4.6ns/m)。加之绝缘介质的强度、抗压能力相对于传统发泡材料得到提升，弯曲时候由于相对长度变化(绝缘介质压缩)导致的影响更小，具有更好的弯折稳定性。

拉伸的PTFE具有冷溯性，低回弹力(low spring back)特点，使得高速数字信号传输电缆更加柔软。

通过纵包含有空气间隙的金属箔带构成屏蔽层，可以抑制信号差模到共模的转换。同时，相对于绕包传统带树脂的金属箔带没有了高频绝缘效应，具有更短的高频电流路径，从而降低损耗提高截止频率。

因此本实用新型的高速数字信号传输电缆具有体积小、重量轻、弯曲半径小、更加柔软、低回弹力、更好的温度/机械稳定性、低损耗和高截止频率的特点。

附图说明

图1表示绕包的结构和相关参数。图1(a)表示绕包横截面图结构示意图，图1(b)表示侧视图，图1(c)表示绕包参数相关关系。

图2表示绕包的方向和绕包层与层之间的绕包顺序。图2(a)表示带子1 与带子2绕向相反，绕包起始点同为“紧头”、结束点同为“松头”的绕包顺序。图2(b)表示带子1与带子2绕向相反，高速数字信号传输电缆同一端为带子 1与带子2绕包起始点、结束点间隔，也就是“紧头”、“松头”间隔的绕包顺序。图2(c)表示带子1与带子2绕向同向，绕包起始点同为“紧头”、结束点同为“松头”的绕包顺序。图2(d)表示带子1与带子2绕向同向，高速数字信号传输电缆同一端为带子1与带子2绕包起始点、结束点间隔，也就是“紧头”、“松头”间隔的绕包顺序。

图3表示纵包横截面图结构示意图。图3(a)表示重叠式纵包，图3(b) 表示对缝式纵包，图3(c)表示间隙式纵包。

图4表示绝缘芯线2的横截面结构示意图。图4(a)表示绝缘芯线2A的横截面结构示意图。图4(b)表示绝缘芯线2A1的横截面结构示意图。图4(c) 表示绝缘芯线2A2的横截面结构示意图。

图5是说明不同介电常数构成的差分信号电缆外径示意图。

图6表示实施例1的差分信号电缆1A的横截面结构示意图。图6(a)为与导体长度方向垂直的视图(横截面结构图)。图6(b)是差分信号电缆1A的端部的立体图。

图7表示金属箔带纵包起始点S位置示意图。

图8表示实施例1的屏蔽层3使用的部分金属箔带结构示意图。图8(a) 表示单面金属箔带结构示意图。图8(b)表示双面金属箔带结构示意图。图8 (c)、图8(d)表示单侧折边金属箔带结构示意图。图8(e)、图8(f)表示双侧折边金属箔带结构示意图。

图9表示稳定层和截止频率的关系。图9(a)表示沿导体长度方向第一稳定层5的侧视图。图9(b)表示沿导体长度方向第一稳定层5和第二稳定层6 的侧视图。图9(c)是说明截止频率与第一稳定层5以及第二稳定层6之间的关系。

图10说明排流线4与屏蔽层3之间的相对位置关系。图10(a)表示排流线4放置在屏蔽层3内侧的两端。图10(b)表示排流线4放置在屏蔽层3外侧的位置。图10(c)表示不设置排流线4。

图11表示实施例2的差分信号电缆1B的横截面结构示意图。

图12表示实施例3的差分信号电缆1C的横截面结构示意图。

图13表示实施例4的差分信号电缆1D的横截面结构示意图。

图14表示一对信号导体其周围电场分布横截面示意图。图14(a)表示没有屏蔽层3覆盖时共模信号在一对导体上的电场分布横截面示意图；图14(b) 表示没有屏蔽层3覆盖时差模信号在一对导体上的电场分布横截面示意图。

图15表示实施例5的差分信号电缆1E的结构示意图。图15(a)表示金属箔带纵包完后构成的屏蔽层3形成一个金属箔空气间隙30结构示意图。图15 (b)表示差分信号电缆1E的与导体长度方向垂直的视图(横截面结构图)。图 15(c)表示差分信号电缆1E的端部的立体图。

图16表示金属箔31为间隙式纵包，载体32为重叠式纵包的结构示意图。图16(a)为金属箔31和载体32两端有宽度差的金属箔带结构示意图。图16 (b)为由图16(a)结构的金属箔带纵包后形成的屏蔽层3的结构示意图。

图17表示排流线4放置在屏蔽层3外侧中部同时与金属箔31接触。图17 (a)为载体32有h3开口的金属箔带结构示意图。图17(b)为排流线4放置在屏蔽层3外侧中部同时与金属箔31接触的横截面结构示意图。

图18表示排流线4放置在屏蔽层3外侧两端同时与金属箔31接触。图18 (a)为载体32有h1、h2开口的金属箔带结构示意图。图18(b)为载体32有 h1、h2开口且金属箔31有g3间隙的金属箔带结构示意图。图18(c)为排流线 4放置在屏蔽层3外侧两端同时与金属箔31接触的横截面结构示意图。

图19表示排流线4放置在屏蔽层3外侧一端同时与金属箔31接触的金属箔带结构示意图。图19(a)为载体32有h1开口的金属箔带结构示意图。图19 (b)为载体32有h1开口且金属箔31有g3间隙的金属箔带结构示意图。

图20表示金属箔31总宽度m比绝缘芯线2截面的外周长长的金属箔带结构示意图。

图21表示传统金属箔麦拉带使用绕包工艺做屏蔽层3。图21(a)表示传统金属箔麦拉带结构示意图。图21(b)表示沿导体长度方向的截面图。

图22表示用“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔使用绕包的方法来构成屏蔽层3时，在沿导体长度方向的剖面视图中，高频电流路径示意图。

图23表示用单侧折边金属箔带使用绕包的方法来构成屏蔽层3。图23(a) 表示用于绕包的单侧折边金属箔带结构示意图。图23(b)表示利用图23(a) 所示单侧折边金属箔带绕包时，安装的方向为载体32侧贴紧绝缘芯线2。图23 (c)表示利用图23(a)所示单侧折边金属箔带绕包时，安装的方向为31侧紧贴绝缘芯线2。

图24表示用双侧折边金属箔带使用绕包的方法来构成屏蔽层3。图24(b) 表示利用图24(a)所示双侧折边金属箔带绕包时，安装的方向为折边部位a2、 b2侧贴紧绝缘芯线2。图24(c)表示利用图24(a)所示双侧折边金属箔带绕包时，安装的方向为折边部位a2、b2背侧贴紧绝缘芯线2。

图25表示用金属箔31和载体32两端有宽度差的金属箔带使用绕包技术做屏蔽层3。图25(a)表示金属箔带一侧的金属箔31比载体32宽的金属箔带结构示意图。图25(b)表示用图25(a)所示金属箔带使用绕包的技术做屏蔽层 3时，高频电流路径示意图。

图26表示实施例6的差分信号电缆1F的结构示意图。

图27表示采用挤压、绕包、纵包混合的技术构造的绝缘芯线2A3结构示意图。

图28表示采用挤压(以及双层共挤)、绕包、纵包混合的技术构造的绝缘芯线2结构示意图。图28(a)表示绝缘芯线2A4的结构示意图。图28(b)表示绝缘芯线2A5的结构示意图。

图29表示实施例7的差分信号电缆1G的结构示意图。

图30表示实施例8的多芯高速数字信号传输电缆100的剖面结构的剖视图。

图31表示多芯高速数字信号传输电缆100中所用的间隔件11结构示意图。

图中符号说明：

100 多芯高速数字信号传输电缆；

1、1A、1B、1C、1D、1E、1F 差分信号电缆；

2、2A、2A1、2A2、2A3、2A4、2A5 绝缘芯线；

211、212 导体；

22 绝缘介质带；

221、222 第一绝缘介质带；

223、224 第二绝缘介质带；

225、226 第一挤压绝缘介质；

227、228 第二挤压绝缘介质；

229 第三挤压绝缘介质；

23 绝缘稳定层；

24、241、242 空气间隙填充；

3 屏蔽层；

30 金属箔空气间隙；

31、31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、31i、31j、311、312 金属箔；

32、321、322 载体；

33、331、332 粘合剂；

4、41、42、43 排流线；

5 第一稳定层；

6 第二稳定层；

7 护套层；

11 间隔件；

12 填充；

13 缓冲层；

14 编织层；

15 护套层；

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细阐述本实用新型的实施例。应该理解，本实用新型不限于实施例所示出的精确设置和手段。

以下到实施例1之前的描述，目的在于帮助理解采用带子状材料进行绕包和纵包的相关概念。

绕包:

绕包是指用一定宽度、厚度的带子按照一定的规则(绕包角度、重叠率、绕包方向、层与层之间起始点位置)绕包在高速数字信号传输电缆芯上。绕包有三种形式，间隙式、对缝式和重叠式。绝缘介质带子、金属箔带(金属屏蔽箔)、麦拉带子等带子装材料均可以使用绕包技术。

绕包工序参数：

绕包工序中有五个主要参数，即高速数字信号传输电缆芯直径D，绕包角α，绕包节距p，绕包重叠宽度o以及绕包带宽w。D是绕包前缆芯直径；α是绕包带和高速数字信号传输电缆长度方向形成的夹角；p是绕包带围绕高速数字信号传输电缆芯转一圈在轴向上的长度；o是指同一带层相邻节距内绕包带形成的间隙宽度或重叠宽度(负值为搭盖值)，o<0为重叠式绕包,o＝0为对缝式绕包，o>0 为间隙式绕包；绕包带宽w是指所用包带的宽度。o＝w*o’其中o’为重叠率。绕包的横截面如图1(a)所示，绕包侧视图如图1(b)所示，相关参数几何关系如图1(c)所示。

根据差分对阻抗计算公式：

其中，ε为绝缘材料介电常数，D_d为绝缘材料外径，d为导体外径,f为绞和系数。

调整绕包重叠宽度o来控制绝缘层平均厚度(也就是公式1中的D_d)，从而精确控制差分信号电缆的特性阻抗。比如，用26AWG单股镀银铜导体和介电常数为1.3、厚度为76um的LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带子，那么当LD-PTFE绕包重叠率为67.6％时候，LD-PTFE形成的绝缘介质平均厚度为3.086层LD-PTFE带子的厚度(3.086*76um＝0.2345mm),这个时候差分对特性阻抗约为100欧姆。

如图1(c)所示，绕包角α和绕包前缆芯直径D、绕包节距p关系为：

πD＝tan(α)*p (2)。

绕包角α＝45°时候，径向分力与轴向分力相当。可以根据高速数字信号传输电缆弯折性能的要求确定绕包角度α，比如需要经常弯折的应用，优先选择绕包角度α≥45°，以获得更好的重复弯折性能。确定了绕包角度α后，可以根据公式(2) 得到绕包节距p；根据阻抗设计要求又可以得到需要的重叠率，从而得到绕包带子的宽度。

当绝缘介质的厚度超过4倍膜/带子的厚度时候，也可以采用多道工序、多次绕包的方式来实现总的介质厚度：比如设置第一次绕包重叠率为50％，实现2 层膜/带子的厚度；调整第二次绕包的重叠率继续实现剩下的厚度。多次绕包示意图如图2所示。

绕包的方向：S向/Z向；绕包顺序：松头、紧头:

绞合导体、绝缘介质带子、金属箔带子、树脂带子相邻层绞向/绕包方向可以同向如图2(c)、图2(d)所示，也可以相反如图2(a)、图2(b)所示。这里优先使用反向(即前一层采用S向时候，后一层采用Z向；反之亦然)，以达到绕包更加均匀、层与层之间附着力更好的目的。当使用单绕包头绕包机时候，可以实现高速数字信号传输电缆同一端为层与层绕包起始点、结束点间隔，也就是“紧头”、“松头”间隔，如图2(b)和图2(d)所示；当使用双/多绕包头绕包机或则多台单绕包头绕包机级联时候，可以实现高速数字信号传输电缆同一端为层与层之间绕包起始点同为“紧头”、结束点同为“松头”的绕包顺序，如图2(a)和图2(c)所示。为了使绕包带子更加稳固，这里优先选用起始点、结束点为“紧头”、“松头”间隔搭配的方案。

纵包：

纵包(纵向包裹)即把带子状材料以宽度方向的两端沿着高速数字信号传输电缆长度的方向(纵向)彼此重叠或则沿高速数字信号传输电缆长度的方向留着等距的空气间隙。绝缘介质带子、金属箔带(金属屏蔽箔)均可以使用纵包技术的工艺。

如图3所示，h是纵包带子宽度方向包裹后两端的距离(间隙宽度)或重叠宽度(负值为搭盖值)。h<0为重叠式纵包,如图3(a)所示，图为其立体图；h＝0 为对缝式纵包,如如图3(b)所示，图为其立体图；h>0为间隙式纵包(比如屏蔽层可以采用这种纵包方式),如如图3(c)所示，图为其立体图。

绝缘介质带子构造:

由双导体(实心或则绞合)211、212、绝缘介质带子构成绝缘芯线2的时候，绝缘介质带子可以使用绕包、纵包或则绕包纵包混合构成，比如部分层采用纵包、部分层采用绕包。绝缘芯线可以是如图4所示2A、2A1、2A2中的任何一种，其中第一绝缘介质带221、222采用绕包工艺；第二绝缘介质带223、224可以采用绕包或纵包工艺。当第二绝缘介质带223、224采用绕包的时候2A1、2A2也就采用了前述多道工序、多次绕包的方式；当第二绝缘介质带223、224采用纵包的时候，也就采用了绕包纵包混合技术。2A、2A1、2A2结构中第一绝缘介质带221， 222的外围相继包裹着(绕包)绝缘稳定层23，其功能为增强芯线紧固稳定性、不让金属箔带纵包的起始端、结束端掉进空气间隙(塌陷)。

烧结:

对以上所述绝缘芯线2(2A、2A1、2A2)在360℃～410℃温度范围内进行过10～30秒烧结，比如在360℃条件下烧结30秒或390℃条件下烧结20 秒或410℃条件下烧结10秒。烧结后的芯线，由于绝缘介质层与层之间融合在一起，使得最终差分信号电缆1的阻抗更加连续均匀。

包带材料作绝缘介质的优势：

绝缘材料选用低密度/低介电常数/低介电损耗带子状/膜材料，比如LD-PTFE 低密度聚四氟乙烯带,Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带,ePTFE膨体聚四氟乙烯带,聚四氟乙烯微孔膜，Aerogel气凝胶等的优势在于这些膜做成的带子形状材料具有密度低的特点，通常在0.5g/cm^3～1.8g/cm³，和传统挤出材料比如聚乙烯 (PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟树脂密度通常在2.1g/cm³以上)，即使是使用物理或化学方法来发泡绝缘介质，比如发泡PE(Foam-PE)也很难将密度降低到1.9g/cm³以下，同时由于材料被发泡，绝缘介质的强度、抗压性大大下降，使得做出所述的高速数字信号传输电缆在弯折、扭转、受到外力挤压(比如成缆环节)时候高频性能恶化。

生产被拉伸的PTFE聚四氟乙烯(比如LD-PTFE低密度聚四氟乙烯)带子的流程为：混合、挤压成型、压延、拉伸。通过这些工序可以去改性绝缘介质带子在横向、纵向、厚度方向上的强度以及抗压能力，因此可以实现低密度(低介电常数)绝缘材料的同时满足机械性能从而保证高速数字信号传输电缆在被弯折、扭转、受到外力挤压(比如成缆环节)时候的高频性能。

更低的密度、介电常数意味着更小所述的高速数字信号传输电缆线径。以 26AWG导体，100Ohms阻抗设计为例子：介电常数2.1所述的高速数字信号传输电缆与介电常数1.29所述的高速数字信号传输电缆体积比：(2.37*1.233)/ (1.82*0.957)＝1.678，体积小约40％,如图5所示。高速数字信号传输电缆的线径、体积越小，最小弯曲半径也就越小。

被拉伸的PTFE，里面填充了大量的空气，因此当温度变化时候，由于材料带来的温度变化影响将比实心的材料小很多(相位-温度变化比实心材料典型值小2倍)，因此这种绝缘芯线2结构加工成的高速高速数字信号传输电缆将比传统实心材料具有更好的温度稳定特性。

同时密度小、介电常数小，信号传播速度更快(典型值3.9ns/m～4.6ns/m)。加之绝缘介质的强度、抗压能力相对于传统发泡材料得到提升，弯曲时候由于相对长度变化(绝缘介质压缩)导致的影响更小，具有更好的弯折稳定性。

拉伸的PTFE具有冷溯性，低回弹力(low spring back)特点，使得高速数字信号传输电缆更加柔软。

优势总结：体积小、重量轻、弯曲半径小、更加柔软、低回弹力、更好的温度/机械稳定性、信号传播速度更快。

实施例1：

图6表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例1的差分信号电缆1A的结构示意图，其中图6(a)为横截面结构图(与导体长度方向垂直的视图)，图6(b)是差分信号电缆1A的端部的立体图。由图可见，本实用新型高速数字信号传输电缆包括一股差分信号电缆1A，具有绝缘芯线2、屏蔽层3，第一稳定层5、第二稳定层6和可选排流线4组成。

所述的绝缘芯线2可以采用图4中2A、2A1、2A2任一结构。绝缘芯线2中双导体211、212由铜、铝、铁、钢等优良电导体、或者由在这些优良电导体上实施镀锡、银等而成的单芯线或绞合线形成。2A结构中双导体211、212外侧绕包有第一绝缘介质带221、222。2A1、2A2结构中双导体211、212外侧绕包或纵包有第二绝缘介质带223、224，再绕包第一绝缘介质带221、222。2A、2A1、2A2 结构中第一绝缘介质带221，222的外围相继包裹着(绕包)绝缘稳定层23，其功能为增强芯线紧固稳定性、不让金属箔带纵包的起始端、结束端掉进空气间隙(塌陷)。

第一绝缘介质带221、222、第二绝缘介质带223、224和绝缘稳定层23由 LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带,Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带,ePTFE膨体聚四氟乙烯带,聚四氟乙烯微孔膜，Aerogel气凝胶等低密度(密度≤1.8g/cm³)、低介电常数(介电常数≤1.8)、低介电损耗(损耗正切≤0.0002)带子状材料构成。

利用这些绝缘芯线2构成的本实用新型高速数字信号传输电缆，相对于传统挤出或则发泡的绝缘介质构成的高速数字信号传输电缆，具有体积小、重量轻、弯曲半径小、更加柔软、低回弹力、更好的温度和机械稳定性、信号传播速度更快的优点。

对以上所述绝缘芯线2(2A、2A1、2A2)在360℃～410℃温度范围内进行过10～30秒烧结，比如在360℃条件下烧结30秒或390℃条件下烧结20 秒或410℃条件下烧结10秒。烧结后的芯线，由于绝缘介质层与层之间融合在一起，使得最终差分信号电缆1的阻抗更加连续均匀。

所述的屏蔽层3使用重叠式纵包即金属箔带宽度方向的两端沿着双导体 211、212的纵向彼此重叠，如图6中所示。屏蔽层3可以采用单面金属箔带，也可以使用双面金属箔带，或“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔，折边(单侧折边和双侧折边)金属箔带以及采用在这些金属箔带上涂覆了热熔胶的带状材料构成。单面金属箔带示意图如图8(a)所示，亦可以没有图中粘合机33(例如使用蒸镀工艺)；双面金属箔带如图8(b)所示；单侧折边金属箔带如图8(c)、(d)所示；双侧折边金属箔带如图8(e)、(f)所示。单侧折边金属箔带和双侧折边金属箔带可以用前述的单面金属箔带或双面金属箔带或“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔在宽度方向的端部折叠。载体32除了众所周知的“实心式”外，也可以为棋盘式，斑马线式，蜂窝状等图案形状。当涂覆热熔胶时候，可以选择在屏蔽层3的单面或双面或部分涂覆。屏蔽层3优先使用金属箔31与绝缘稳定层23面对面布置的结构，但不限于此。金属箔带纵包的起始点优先在双导体211、212等距离的位置，这样使得双导体211、212外围的结构比较对称，从而抑制信号差模到共模的转换(SCD21)。另外金属箔带纵包起始点S也不局限于这个位置，只要金属箔带纵包起始点S在如图7所示A、B点之间，均能得到良好的SCD21。相比于传统绕包金属箔带，这种纵包金属箔带具有衰减小，截止频率高的特点。

所述的排流线4由铜、铝、铁、钢等优良电导体、或者由在这些优良电导体上实施镀锡、银等而成的单芯线或绞合线形成，也可以由扁平导体、金属箔带等构成。排流线4可以放置在屏蔽层3内的任意位置，可以放置一根排流线4，比如放在一侧如图6(a)所示或中间如图10(b)所示；也可以放置两根或两根以上排流线4，比如放置在两侧如图10(a)或中间。另外排流线4也可以放置在屏蔽层3的外侧任意位置，如图10(b)所示。也可以不设置排流线4，如图 10(c)所示。

当排流线4放置在屏蔽层3外侧时，屏蔽层3优先选用双面金属箔带、或“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔、折边(单侧折边和双侧折边)金属箔带，或设置金属箔带的载体32为斑纹式，但不限于此。这样的好处是让排流线4和屏蔽层 3中的金属箔31充分接触，降低EMI干扰；当屏蔽层3选用单面金属箔带时，也可以用金属箔带包裹的方式来构成第一稳定层：优先选择第一稳定层5的金属箔31面和屏蔽层3面对面放置，但不限于此。这样的好处是排流线4和第一稳定层5的金属箔31充分接触，降低EMI干扰。

第一稳定层5采用树脂带、PET(比如麦)、聚酰亚胺金属箔带、PTFE聚四氟乙烯带、LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜、PTFE带以及涂覆了热熔胶的聚酯带(比如热熔麦拉带)等带状材料，要求绕包带纵向延伸率大于 2％。绕包带的宽度、角度使用前述方法确定，绕包的方向选择S向(左向)或Z 向(右向)，优先选用与前一层(屏蔽层3)纵包方向反向的绕包方法。

第二稳定层6采用树脂带、PET(比如麦拉)、聚酰亚胺金属箔带、PTFE聚四氟乙烯带、LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜、PTFE带或涂覆了热熔胶的聚酯带(比如热熔麦拉带)等带状材料，要求绕包带纵向延伸率大于 2％。绕包带的宽度、角度使用前述方法确定。优先选择第二稳定层6和第一稳定层5的绕包节距不同，相差5～45％。第二稳定层6绕包的方向可以选择S向(左向)或Z向(右向)，优先选用与第一稳定层5绕包方向反向的绕包方法。可以采用高速数字信号传输电缆同一端为层与层之间绕包起始点同为“紧头”、结束点同为“松头”的绕包顺序。为了使绕包带子更加稳固，这里优先选用起始点、结束点为“紧头”、“松头”间隔搭配的方案，如图2(b)所示。

第一稳定层5和第二稳定层6主要作用为增强纵包金属箔和绝缘介质之间的附着力，不松散以保证高频电气特性。同时可以通过改变第一稳定层5和第二稳定层6的节距去调节截止频率(suckout frequency)。如图9(a)所示当只有第一稳定层5时候，其节距P1导致特性阻抗周期性不连续性，截止频率(suckout frequency)大概为：

fsuckout＝c/sqrt(ε)/(2*P1) (3),

其中c为光在真空中的速度，ε为绝缘介质介电常数，P1为第一稳定层的绕包节距。通过设置第一稳定层5和第二稳定层6的节距不同，比如相差8％，如图9 (b)所示，由于第一稳定层5节距P1和第二稳定层6节距P2不同，他们交叉形成间距将沿高速数字信号传输电缆长度方向变化，如图9(b)中d1，d3，d5 所示。阻抗不连续的周期性被打乱，截止频率(suckout frequency)得到提高，如图9(c)所示。

当第一稳定层5和第二稳定层6使用涂覆热熔胶的带子时候，优先选用热熔胶面对面的放置，即第一稳定层5涂覆热熔胶的面朝外，第二稳定层6涂覆热熔胶的面朝内，这样当热熔胶热熔时候两层的带子会粘合在一起，形成一个稳定可靠的整体。另外如果使用聚四氟乙烯(PTFE)或则为进行过拉伸的聚四氟乙烯 (比如LD-PTFE低密度聚四氟乙烯)带子也可以通过烧结的方法达到同样的效果。但第一稳定层5和第二稳定层6结构放置位置不限于此。

当屏蔽层3或第一稳定层5或第二稳定层6为涂覆有热熔胶的带子状材料时，可以根据热熔胶的热熔温度进行热熔处理，比如在90℃～110℃温度范围内进行3～10秒热熔处理。

另外第一稳定层5和第二稳定层6除了使用带子状材料绕包构成以外，也可以用众所周知的金属导体、纤维等线状材料缠绕或则编织的方法来构成。

实施例2：

图11表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例2的差分信号电缆1B 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、屏蔽层3、第一稳定层5、第二稳定层6、护套层7以及可选的排流线4。对于与在1A中说明的部分具有通用的功能的构成要素附注同一符号而省略其说明。

当第二稳定层6不被热熔情况下(比如第二稳定层6为聚酯带子没有涂覆热熔胶时候)或则不被烧结情况下(比如第二稳定层6为聚四氟乙烯PTFE或则为进行过拉伸的聚四氟乙烯)带子时候就可以在第二稳定层6外面继续挤压护套层7。

护套层7，优选地由聚合树脂构成，比如聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯、聚丙烯、乙烯和四氟乙烯(ETFE)的共聚物、四氟乙烯和六氟丙稀(FEP)的共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、四氟乙烯和全氟烷氧基(PFA)的共聚物、含氟橡胶及其组合，以及基于这些材料的发泡材料构成等，但不限于此。护套层7可以用挤压的方法挤压在高速数字信号传输电缆外围上。其作用为在高速数字信号传输电缆弯曲时使得内部结构更加稳定不松散，减轻外部压力对内部的影响。

实施例3：

图12表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例3的差分信号电缆1C 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、屏蔽层3、第一稳定层5以及可选的排流线4。对于与在1A中说明的部分具有通用的功能的构成要素附注同一符号而省略其说明。

实施例4：

图13表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例4的差分信号电缆1D 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、屏蔽层3，第一稳定层5，护套层7以及可选排流线4组成，对于与在1A以及1B中说明的部分具有通用的功能的构成要素附注同一符号而省略其说明。

实施例5：

在前述实施例的差分信号电缆1A、1B、1C、1D中，当绝缘芯线2采用2A、 2A1、2A2中任一结构时候，屏蔽层3除了采用前述重叠式纵包外，也可以采用间隙式纵包或对缝式纵包。

图14(a)为没有屏蔽层3覆盖时共模信号在一对导体上的电场分布横截面示意图；图14(b)为没有屏蔽层3覆盖时差模信号在一对导体上的电场分布横截面示意图。由此可以知道，当有屏蔽层3覆盖时候：对于共模信号，在屏蔽层上的距两根导体等距的位置(中间位置)将有非常强的电场分量；而差模信号，在屏蔽层上的距两根导体等距的位置(中间位置)将有相对比较弱强的电场分量。因此可以构造出大幅度衰减共模信号而对差模信号影响比较小的屏蔽层3，比如在屏蔽层上构造出金属箔空气间隙30，如图15所示。

第一稳定层5或则第二稳定层6优先选用金属箔带或则辐射吸收材料带状材料(例如由使铁素体、或粉末状的铁素体分散的树脂构成)等，但不限于此。绕包的金属箔带可以吸收共模信号，调整绕包节距P就可以调整共模信号被吸收的衰减-频率特性。可以通过下列公式计算被吸收的共模信号最大频率：

f_{suppression_max}＝c/sqrt(ε)/(2*P) (4)

这表明，合理地设置绕包节距P就可以吸收金属箔空气间隙30辐射出的共模信号，从而抑制信号差模到共模的转换(SCD21)。

屏蔽层3的金属箔31和载体32的宽度可以不同，从而构造出不同结构的屏蔽层3，其中载体32可以为树脂带等材料。这样可以使得纵包屏蔽层3，实现金属箔31为间隙式纵包，而载体32为重叠式纵包或则对缝式纵包或则间隙式纵包；当然不限于此，比如屏蔽层3的金属箔31的宽度比绝缘芯线2截面的外周长长或则相等的金属箔带，这个时候金属箔31为重叠式纵包或对缝式纵包，载体32 为重叠式纵包或对缝式纵包或间隙式纵包。

如图16所示为屏蔽层3的金属箔带的一种，g1为屏蔽层3的金属箔带左端金属箔31与载体32的宽度差，

当屏蔽层3的左端金属箔31比载体32宽时，定义g1<0,反之亦然；g2为屏蔽层3的右端金属箔31与载体32的宽度差，当屏蔽层3的右端载体32比金属箔31宽时，定义g2>0，反之亦然。

如图18(b)、图19(b)、图20所示，g3为屏蔽层3的金属箔载体311 和载体312之间的空气间隙宽度。如图16(b)、图17(b)、图18(c)所示， h为屏蔽层3中的金属箔31的宽度与绝缘芯线2截面(与绝缘芯线长度垂直的面)的外周长(绝缘稳定层23外周长)差值。

如图18、图19所示，h1为载体321和载体322或载体321和载体323之间的空气间隙宽度；h2为载体322和载体323之间的空气间隙宽度。如图17 所示，h3为载体321和载体322之间的空气间隙的宽度。目的是当排流线4放置在屏蔽层3外侧时候，能够更好的让排流线4和屏蔽层3的金属箔31接触，降低EMI干扰。

以下屏蔽层3的构造中:-m/2≤g1≤m/2，-m/2≤g2≤m/2，0≤g3≤l； 0≤h≤l；0≤h1≤m/2，0≤h2≤m/2，0≤h3≤m/2。其中m为金属箔31的总宽度。l为双导体211、212之间的间隔距离，如图15(a)所示。

如图15、图16、图17、图18所示，选择屏蔽层3中的金属箔31的宽度比绝缘芯线2截面(与绝缘芯线长度垂直的面)的外周长(绝缘稳定层23外周长)短h的金属箔带，就可以使得金属箔带纵包完后构成的屏蔽层3形成一个金属箔空气间隙30。只要带子宽度方向纵包的起始和结束位置在图15(a)和图18 (c)的C、D点位置以内，就可以达到大幅度衰减共模信号而对差模信号影响比较小的效果，金属箔空气间隙30优先设置在距离双导体211、212等距的位置，提高结构对称性。

图15表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例5的差分信号电缆1E 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、含有金属箔空气间隙30的屏蔽层3、第一稳定层5、第二稳定层6以及可选的排流线4组成。其中含有金属箔空气间隙 30的屏蔽层3由本实施例详细描述，绝缘芯线2、第一稳定层5、第二稳定层6、以及可选的排流线4与前述实施例1中的功能构成要素相同而省略其说明。图15 (b)为实施例5的差分信号电缆1E的与双导体长度方向垂直的视图(横截面结构图)，图15(c)为实施例5的差分信号电缆1E的端部的立体图。

当g1<0，g2>g1+h时候，屏蔽层3的金属箔带就可以实现金属箔31为间隙式纵包，而载体32为重叠式纵包,如图16所示。这样的好处一方面是形成的金属箔空气间隙30可以抑制信号差模到共模模式转换，另外一方面由于载体32 的重叠式纵包，使得屏蔽层3结构更加稳固。其中图16(a)为金属箔带结构示意图，图16(b)为由图16(a)结构的金属箔带纵包后形成的屏蔽层3的结构示意图(金属箔31为间隙式纵包，载体32为重叠式纵包)。

当排流线4放置在屏蔽层3的外面时，金属箔带也可以是其他形状，如图17 (a)、图18(a)、图18(b)、图19(a)、图19(b)、图20所示，这样的目的是为了达到“限位”作用，让排流线4的位置更加固定不偏离，提高结构对称稳定性，从而抑制信号差模到共模的转换(SCD21)。同时让排流线4更好的和屏蔽层3的金属箔31接触，降低EMI干扰。优先选择

其中r_conductor为导体半径，t_carrier为载体32的厚度。h3开口的位置可以任意设定，优选选择纵包后h3的开口位置位于距离双导体211、212相同距离的位置(中间位置)，当利用图17(a)构造的金属箔带可以构造如图17(b)所示排流线4 放置在屏蔽层3外侧中部同时与金属箔31接触，这样使得放置排流线4后高速数字信号传输电缆结构更加对称，从而抑制信号差模到共模的转换(SCD21)。 h1、h2开口的位置可以任意设定，优选选择纵包后h1、h2开口位置位于和双导体211、212中线连线的位置，如图18所示，这样使得高速数字信号传输电缆结构更加对称，从而抑制信号差模到共模的转换(SCD21)。

金属箔带的空气间隙g3的起始和结束位置在图18(c)的C、D点位置以内，就可以达到大幅度衰减共模信号而对差模信号影响比较小的效果，优先设置在距离双导体211、212等距的位置，提高结构对称性。当只需要一根排流线的时候，也可以使用如图19所示的金属箔带。

如图20所示，当屏蔽层3中的金属箔31为总宽度m比绝缘芯线2截面(与绝缘芯线长度垂直的面)的外周长长的金属箔带，就可以使得金属箔带纵包完后构成的屏蔽层3形成一个宽度为g3的金属箔的空气间隙。整个金属箔带为重叠式纵包，增强纵包后屏蔽层3的稳固性。优先设置该金属箔的空气间隙在距离双导体211、212等距的位置，提高结构对称性，从而达到大幅度衰减共模信号而对差模信号影响比较小的效果。

实施例6:

传统金属箔麦拉带，结构如图21(a)所示。使用绕包的方法来构成屏蔽层 3时，由于树脂带(比如PET)的存在，会使得层与层之间表现出“高频绝缘效应”。如图21(b)所示，在沿导体长度方向的剖面视图中，导电金属箔31a 与其前一层导电金属箔31b被载体32绝缘开。这样使得传统绕包屏蔽层结构中的高频电流，是围绕导体以螺旋路径在31a和31b之间流动。这样的问题是一方面由于高频电流走螺旋路径比直线路径更长，衰减更大；另外一方面高频电流在 31a和31b之间流动由于节距P导致特性阻抗周期性的不连续性影响，会限制最高截止频率(suckout frequency)。为了进一步减小损耗，这里进一步构造出高频衰减小的金属箔带/屏蔽层3结构：

当选择“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔使用绕包的方法来构成屏蔽层3 时，在沿导体长度方向的剖面视图中，高频电流路径如图22所示。和传统金属箔麦拉带使用绕包方式相比，没有载体32绝缘问题，使得高频电流可以沿双导体211、212长度方向在31c、31d之间流动，减短了电流路径，从而减小了衰减。同时，利用实施例1所述方式调整第一稳定层的节距和屏蔽层的节距(比如相差 8％)可以提高截止频率(suckout frequency)。这里要求绕包的金属箔纵向延伸率大于2％，比如可以使用压延金属箔等。

当选择如图23(a)所示单侧折边金属箔带使用绕包的方法来构成屏蔽层3 时，金属箔带安装的方向可以为载体32侧紧贴绝缘芯线2以减小高速数字信号传输电缆总体线径如图23(b)所示，也可以为金属箔31侧紧贴绝缘芯线2以避免载体32作为绝缘介质的一部分而增加高频介质损耗如图23(c)所示。绕包后的金属箔带使得高频电流可以沿双导体211、212长度方向在金属箔31e、 31f之间流动，如图23(b)、图23(c)所示。相比于传统绕包的金属箔麦拉带减短了电流路径，从而减小了衰减。同时可以通过调整节距去调整截止频率。为了不让折边a1对高频信号形成驻波或则来回反弹反相叠加到31e、31f之间，要求折边长度a1≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，绕包重叠宽度o≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，其中c为光在真空中的速度，ε为绝缘介质介电常数，t_r为信号的10％-90％上升时间。

当选择如图24(a)所示双侧折边金属箔带使用绕包的方法来构成屏蔽层3 时，金属箔带可以安装为折回部朝内侧(减小高速数字信号传输电缆总体线径) 如图24(b)或则折回部朝外侧(以避免载体32作为绝缘介质的一部分而增加高频介质损耗)如图24(c)所示。绕包后的金属箔带使得高频电流可以沿双导体211、212长度方向在金属箔31g、31h之间流动，如图24(b)、图24(c) 所示。相比于传统绕包的金属箔麦拉带减短了电流路径，从而减小了衰减。同时可以通过调整节距去调整截止频率。为了不让折边a2，b2对高频信号形成驻波或则来回反弹反相叠加到31g、31h之间，要求折边长度a2≤(1/2)*c/sqrt(ε)* t_r，b2≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，绕包重叠宽度o≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，其中 c为光在真空中的速度，ε为绝缘介质介电常数，t_r为信号的10％-90％上升时间。同时，当排流线4位于屏蔽层3外侧时候，双侧折边金属箔带的金属箔31可以和排流线4接触，降低EMI干扰。

实施例5中的金属箔带以及基于实施例5中的金属箔带的单折边和双折边金属箔带、基于“纯”金属箔以及镀锡、银的金属箔的单折边和双折边金属箔带也可以用绕包的工艺构成屏蔽层3。比如图16(a)的金属箔带，当|g1|≥|o|,g2＝0 时，金属箔带如图25(a)所示，其中o为绕包重叠宽度如图25(b)所示。绕包后沿双导体长度方向的截面图如图25(b)所示。高频电流可以沿双导体211、 212长度方向在金属箔31i、31j之间流动。金属箔带的构造不限于此，只要|g1| ≥|o|就能实现这个功能。相比于传统绕包的金属箔麦拉带减短了电流路径，从而减小了衰减；同时节省了部分成本。

除了实施例1～实施例5中高速数字信号传输电缆结构(比如1A、1B、1C、 1D、1E)外，由于绕包带本身具有稳固作用，因此也可以在绕包的屏蔽层3外面直接挤压出护套层7。

图26表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例6的差分信号电缆1F 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、绕包的屏蔽层3、护套层7以及可选的排流线4组成。其中绕包的屏蔽层3由本实施例详细描述，绝缘芯线2、护套层 7、可选的排流线4与前述实施例中的功能构成要素相同而省略其说明。

实施例7：

前述实施例中，绝缘介质均是用带子状材料绕包或则纵包而构成的工艺。此外，也可以用挤压和绕包、纵包结合的工艺来制作绝缘芯线2。绝缘芯线2(2A、 2A1、2A2)的结构中也可以结合挤压工艺应用到前述实施例的差分信号电缆(比如1A、1B、1C、1D、1E、1F等)中。

如图27所示可以选择性先分别挤压第一挤压绝缘介质225、226到双导体 211、212上，外面再继续绕包第一绝缘介质带221、222，以改善绝缘介质和导体之间的着附力；也可以选择性在第一绝缘介质带221、222上继续挤压第二挤压绝缘介质227、228，这样的好处是第二挤压绝缘介质227、228可以具有不同的颜色，以方便区分，同时具有保护内部绝缘材料不被压缩的特性。图27中绝缘芯线2A3是基于绝缘芯线2A结构挤压绝缘介质而得来，也可以基于2A1、2A2 结构挤压绝缘介质得到类似绝缘芯线2。绝缘稳定层23外面也可以继续挤压第三挤压绝缘介质229。第一挤压绝缘介质、第二挤压绝缘介质和第三挤压绝缘介质优先选择四氟乙烯和全氟烷氧基(PFA)的共聚物，也可以选择聚乙烯、聚丙烯、乙烯和四氟乙烯(ETFE)的共聚物、四氟乙烯和六氟丙稀(FEP)的共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)等以及基于他们的发泡材料等。

如图28(a)、图28(b)所示，也可以在第一绝缘介质带221、222外面选择性挤压第三挤压绝缘介质229来构成绝缘稳定层23，使得构成的绝缘芯线2 结构更加稳定。挤压出的第三挤压绝缘介质229外形除了扁圆形，也可以是椭圆形等其他形状。挤压出的绝缘介质229里面也可以有其他材料填充，比如排流线 4等；也可以有空气间隙填充比如圆形、方形、三角形等形状以降低重量，节省成本。如图28(b)所示，其中241、242为空气间隙填充，其形状可以分别为圆形、方形、三角形等形状。图28中l1为包覆两根导体的第一绝缘介质221、 222之间的间隔距离，调整l1可以调整差模/共模阻抗，l1≥0。

基于上述绝缘芯线2A3、2A4、2A5可以用于实施例1～实施例6中具有绝缘芯线2A、2A1、2A2的差分信号电缆所有结构。

图29表示本实用新型高速数字信号传输电缆实施例7的差分信号电缆1G 的结构示意图，被示为具有绝缘芯线2、屏蔽层3、排流线4、第一稳定层5构成。其中绝缘稳定层23由挤压的第三挤压绝缘介质229构成；绝缘芯线2由双导体211、212，第一挤压绝缘介质225、226，第一绝缘介质带221、222，绝缘稳定层23构成；屏蔽层3为金属箔31为间隙式纵包，载体32为重叠式纵包构成；排流线4由排流线43构成，填充在挤压出的第三挤压绝缘介质229中并与屏蔽层3的金属箔31接触；第一稳定层5采用热熔金属箔麦拉带绕包构成。与前述实施例功能构成要素相同的而省略其说明。

实施例8：

图30是本实用新型实施例8的多芯高速数字信号传输电缆100的剖面结构的剖视图，该高速数字信号传输电缆包含8根差分信号电缆(比如1A、1B、1C、 1D、1E、1F、1G等)，其中1为差分信号电缆(在图30所示的例子中为八根，但不限于此)，将该束紧后的多根差分信号电缆1、间隔件11以及填充12一并由缓冲层13包裹，缓冲层13外面再用编织线编织形成编织层14，编织层14 外面再挤压护套层15。缓冲层13可以使用金属箔带、聚酯带(比如麦拉带)、聚四氟乙烯带以及被拉伸的聚四氟乙烯带(比如低密度聚四氟乙烯带)等带状材料绕包构成。当使用低摩擦系数的聚四氟乙烯带以及被拉伸的聚四氟乙烯带构成缓冲层13时，可以增强高速数字信号传输电缆摇摆弯折性能。填充12、编织层 14和护套层15使用众所周知的材料和工艺。另外，编织层14和护套层15之间也可以再增加一层由聚四氟乙烯带以及被拉伸的聚四氟乙烯带构成的第二缓冲层，以进一步增强多芯高速数字信号传输电缆100摇摆弯折性能。

间隔件11由发泡聚烯烃等材料构成“工”字状如图31(a)所示或则“Z”字状如图31(b)所示，其作用为容纳多芯高速数字信号传输电缆100的中心的两根差分信号电缆1，避免成缆过程中与外围差分信号电缆发生打扭。当选用“Z”字状间隔件11时候，让差分信号电缆1沿成缆扭转方向和间隔件11接触，如图31(b)所示。间隔件11的构造中，Bw≥Cw，0.5Ch≤Bh≤Ch，其中Cw 为差分信号电缆1的宽度，Ch为差分信号电缆1的高度，Bw为间隔件11的宽度，Bh为间隔件11“臂”的高度，如图31所示。其他六根差分信号电缆1以大致等间隔放置在间隔件11的外侧。

实验表明，本实用新型优势总结：

·通过调整绕包绝缘介质重叠率可以非常方便调整差分信号电缆特性阻抗。

·绝缘材料选用低密度(低介电常数)膜材料，比如LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带,Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带,ePTFE膨体聚四氟乙烯带, 聚四氟乙烯微孔膜，Aerogel气凝胶等带状材料通过绕包或则纵包的方法构造绝缘芯线2，意味着更小的介电常数，使得差分信号电缆外径更小、体积小、重量轻、弯曲半径小、更加柔软、低回弹力、更好的温度/机械稳定性、信号传播速度更快。

·与传统金属箔麦拉带绕包构成的屏蔽层3相比，通过纵包工艺构成的屏蔽层3或通过特殊结构的金属箔带绕包构成屏蔽层3，使得Suckout频率更高，衰减更小。

虽然已经在这里具体描述了本实用新型的某些当前优选的实施例，但是对本实用新型所属领域的那些技术人员来说将很显然能做出对这里示出和描述的各种实施例的改变和修改而不脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型应该仅以所附权利要求和适用法规所要求的程度来限制。

注：Mylar，Kapton均为DuPont注册商标。

Claims (35)

1.一种高速数字信号传输电缆，其特征在于包括一根以上差分信号电缆(1)，每根差分信号电缆(1)包括绝缘芯线(2)，该绝缘芯线(2)由一对并行放置的双导体(211、212)和分别绕包在所述的双导体(211、212)上的第一绝缘介质带(221，222)以及在第一绝缘介质带(221、222)外再共同包裹的绝缘稳定层(23)构成，该绝缘稳定层(23)将被第一绝缘介质带(221、222)绕包的双导体(211、212)和第一绝缘介质带(221、222)作为一个整体紧紧包裹在一起，所述的第一绝缘介质带(221、222)的材料为密度≤1.8g/cm³、介电常数≤1.8和损耗正切≤0.0002的带状材料；所述的绝缘芯线(2)外包裹着屏蔽层(3)；所述的屏蔽层(3)外面包裹着第一稳定层(5)或挤压护套层(7)，其中第一绝缘介质带(221、222)绕包角度5°≤α≤85°、绕包带子与带子之间的重叠率5％≤o’≤75％；当绝缘介质的厚度超过四倍绝缘介质带的厚度时，也可以采用多道工序、多次绕包的方式来实现总的介质厚度。

2.根据权利要求1所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的绝缘稳定层(23)采用带状材料绕包的方法构成：其中绕包角度的变化范围为5°≤α≤85°、绕包带子与带子之间的重叠率的变化范围为5％≤o’≤75％。

3.根据权利要求1所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的绝缘稳定层(23)由挤压出的第三挤压绝缘介质(229)构成，该第三挤压绝缘介质(229)将被第一绝缘介质带(221、222)绕包的双导体(211、212)紧密包围靠在一起，该第三挤压绝缘介质(229)外形为扁圆形或椭圆形；该第三挤压绝缘介质(229)里面可以填充有排流线(4)，或圆形、方形、三角形的空气间隙(241、242)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于在所述双导体(211、212)和第一绝缘介质带(221、222)之间还纵包或绕包有第二绝缘介质带(223、224)，第一绝缘介质带(221、222) 绕包的方向最好和第二绝缘介质带(223、224)包裹的方向相反，双导体(211、212)和第一绝缘介质带(221、222)以及第二绝缘介质带(223、224)构成绝缘芯线(2)。

5.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于，在所述的双导体(211、212)外侧分别还有第一挤压绝缘介质(225、226)。

6.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于在其所述第一绝缘介质带(221、222)最外侧分别还有第二挤压绝缘介质(227、228)。

7.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的第一绝缘介质带(221、222)、第二绝缘介质带(223、224)的材料为LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜或Aerogel气凝胶带状材料的带子状材料。

8.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于当构成所述绝缘芯线(2)的绝缘介质材料为PTFE聚四氟乙烯或基于PTFE聚四氟乙烯拉伸的材料时，最好在360℃～410℃温度范围内进行过10～30秒烧结。

9.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)采用重叠式纵包方式，即把带子状材料以宽度方向的两端沿着高速数字信号传输电缆长度的方向彼此重叠，所述的屏蔽层(3)纵包的起始点S位于与垂直于所述的双导体(211、212)并列平行的方向并且和平行双导体(211、212)外侧相切的平面所夹成的区域内。

10.根据权利要求9所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)所用的金属箔带包括折边金属箔带或金属箔带一端金属箔(31)宽度比载体(32)宽的金属箔带，所述的折边金属箔带以设有金属箔(31)的一侧的面为外侧的方式沿长度方向折弯的金属箔带。

11.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)为间隙式或对缝式纵包方式，即把带子状材料以宽度方向的两端沿着高速数字信号传输电缆长度的方向包裹，带子材料宽度的两端没有重叠而形成等距的金属箔空气间隙(30)，该金属箔空气间隙(30)的宽度满足关系式：

0≤h≤l，

其中，l为双导体(211、212)之间的间隔距离，h为金属箔空气间隙(30)的宽度。

12.根据权利要求11所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的金属箔空气间隙(30)位于在与垂直于所述的双导体(211、212)并列平行的方向并且和平行双导体(211、212)内侧相切的平面所夹成的区域内。

13.根据权利要求12所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)采用金属箔带宽度比绝缘芯线(2)外周长短的金属箔带来构造。

14.根据权利要求12所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)采用金属箔(31)比载体(32)宽度窄的金属箔带，实现金属箔(31)为间隙式或对缝式纵包，载体(32)为重叠式纵包。

15.根据权利要求10或12所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)采用金属箔带中的金属箔(31)上有宽度为g3的空气间隙来构造，该空气间隙g3满足关系式：0≤g3≤l，

其中，l为双导体(211、212)之间的间隔距离，宽度为g3的空气间隙位于在与垂直于上述双导体(211、212)并列平行的方向并且和平行双导体(211、212)内侧相切的平面所夹成的区域内。

16.根据权利要求10或12所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)的金属箔带的载体(32)上有一条或两条空气间隙,目的让排流线和金属箔(31)接触，降低EMI干扰，空气间隙的宽度h1、h2、h3满足下列关系式：

其中，r_conductor为导体半径，t_carrier为载体(32)的厚度，m为金属箔(31)的总宽度。

17.根据权利要求1至3任一项所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)为绕包方式，即用一定宽度、厚度的金属箔带带子按照一定的规则：绕包角度5°≤α≤85°、重叠率5％≤o’≤50％、绕包方向、层与层之间起始点位置，绕包在绝缘芯线(2)上。

18.根据权利要求17所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)为“纯”金属箔带或镀锡、银的金属箔带，要求绕包的金属箔带纵向延伸率大于2％。

19.根据权利要求17所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于屏蔽层(3)的金属箔带为单侧折边金属箔带，即金属箔带以设有金属箔(31)的一侧的面为外侧的方式沿长度方向将一端折弯，要求折边长度满足：

a1≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，

其中，c为光在真空中的速度，ε为绝缘介质的介电常数，t_r为信号的10％-90％上升时间。

20.根据权利要求17所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)的金属箔带为双侧折边金属箔带，即金属箔带以设有金属箔(31)的一侧的面为外侧的方式沿长度方向将两端折弯，要求折边长度满足：

a2≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r，

b2≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r。

21.根据权利要求19或20所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于金属箔带中将折回部朝外侧，即背对绝缘芯线(2)的方式绕包，以避免载体(32)作为绝缘介质的一部分而增加高频介质损耗，其中绕包重叠宽度满足关系式：o≤(1/2)*c/sqrt(ε)*t_r。

22.根据权利要求17所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的金属箔带一端的金属箔(31)比载体(32)宽g1，且|g1|≥|o|，这样绕包层与层之间金属箔(31)可以相互接触，减短高频电流路径，其中o为绕包重叠宽度，g1为金属箔带的左端金属箔(31)与载体(32)的宽度差。

23.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的载体(32)为实心式，或棋盘式，斑马线式，蜂窝状图案形状；所述的载体(32)或金属箔(31)上涂覆或部分涂覆热熔胶。

24.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆,其特征在于在所述的屏蔽层(3)和绝缘芯线(2)之间还设有与所述的双导体(211、212)平行的排流线(4)，所述的排流线(4)为一根位于绝缘芯线(2)的一侧，即左侧或右侧；或两根位于所述的绝缘芯线(2)的左右两侧；或所述的排流线(4)为一根位于绝缘芯线(2)的双导体(211、212)的上侧或下侧的中间，但不与所述的金属箔空气间隙(30)或空气间隙g3重合。

25.根据权利要求11所述的高速数字信号传输电缆,其特征在于在所述的排流线(4)位于所述的屏蔽层(3)外侧与所述的双导体(211、212)平行，所述的排流线(4)为一根位于屏蔽层(3)一侧；或两根位于屏蔽层(3)两侧；或一根位于屏蔽层(3)的上侧或下侧的中间，但是不与所述的金属箔空气间隙(30)或宽度为g3的空气间隙重合。

26.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)外以螺旋方式包裹带子状材料来构成第一稳定层(5)，其中绕包带材料纵向延伸率大于2％，优先选用与所述的屏蔽层(3)包裹方向反向的绕包方法。

27.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)外侧用金属导体线状材料、纤维线状材料缠绕或编织的方法来构成第一稳定层(5)。

28.根据权利要求26所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于在所述的第一稳定层(5)外侧以螺旋方式包裹带子状材料构成第二稳定层(6)，所述的第二稳定层(6)和第一稳定层(5)的绕包节距不同，相差5～45％；第二稳定层(6)绕包的方向最好与第一稳定层(5)绕包方向相反。

29.根据权利要求26所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于第一稳定层(5)外侧用金属导体线状材料或纤维线状材料缠绕或编织的方法来构成第二稳定层(6)。

30.根据权利要求26所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的第一稳定层(5)和第二稳定层(6)的带子状材料为树脂带、PET、聚酰亚胺、金属箔带、PTFE聚四氟乙烯带，LD-PTFE低密度聚四氟乙烯带、Porous-PTFE微孔聚四氟乙烯带、ePTFE膨体聚四氟乙烯带、聚四氟乙烯微孔膜、PTFE带以及涂覆了热熔胶的聚酯带、金属箔带、吸收辐射的带状材料。

31.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)、第一稳定层(5)或第二稳定层(6)为涂覆有热熔胶的带子状材料时，最好进行热熔处理。

32.根据权利要求26所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于第一稳定层(5)外还有挤压出的护套层(7)。

33.根据权利要求28所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于第二稳定层(6)外还有挤压出的护套层(7)。

34.根据权利要求17所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于所述的屏蔽层(3)外还有挤压出的护套层(7)。

35.根据权利要求22所述的高速数字信号传输电缆，其特征在于包括两根以上差分信号电缆(1)，并在传输电缆的横截面内均匀分布，且中间两根差分信号电缆(1)被容纳在“工”或则“Z”字形状的间隔件(11)中，在所述的差分信号电缆(1)之间设置填充物(12)后，依次通过缓冲层(13)、编织层(14)和护套层(15)将所述的2根以上的差分信号电缆(1)包裹在一起，所述的间隔件(11)满足下列关系：

Bw≥Cw，0.5Ch≤Bh≤Ch，

其中，Cw为差分信号电缆(1)的宽度，Ch为差分信号电缆(1)的高度，Bw为间隔件(11)的宽度，Bh为间隔件(11)“臂”的高度。