DE102014214726B3 - Datenkabel für High-Speed Datenübertragungen - Google Patents

Abstract

Das Datenkabel (22) für High-Speed-Datenübertragungen weist zumindest ein Adernpaar (2) aus zwei sich in Längsrichtung (17) erstreckenden Adern (4) auf, die zur Ausbildung einer Paarschirmung (10) von einer Schirmfolie (14) umgeben sind, wobei zwischen der Schirmfolie (14) und dem Adernpaar (2) eine dielektrische Zwischenfolie (12) als zusätzliche Folie um das Adernpaar (2) mit einer variierenden Schlaglänge (l) gesponnen ist. Hierdurch wird ein Dämpfungspeak bei hohen Übertragungsfrequenzen wirksam vermieden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Datenkabel für High-Speed-Datenübertragungen mit zumindest einem Adernpaar aus zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Adern, die zur Ausbildung einer Paarschirmung paarweise von einer Schirmfolie umgeben sind, wobei zwischen der Schirmfolie und dem Adernpaar eine nicht leitfähige Zwischenfolie als zusätzliche Folie um das Adernpaar gesponnen ist. Ein derartiges Datenkabel wird zum Anmeldezeitpunkt von der Anmelderin unter der Markenbezeichnung „Paralink 23” angeboten. Derartige Datenkabel werden insbesondere zur Hochgeschwindigkeitsübertragung von Signalen zwischen Rechnern, beispielsweise in Rechenzentren eingesetzt.
• Im Bereich der Datenübertragung, beispielsweise in Computer-Netzwerken, werden Datenkabel eingesetzt, bei denen typischerweise mehrere Datenleitungen in einem gemeinsamen Kabelmantel zusammengefasst sind. Bei High-Speed-Datenübertragungen werden als Datenleitungen jeweils geschirmte Adernpaare verwendet, wobei die beiden Adern insbesondere parallel zueinander verlaufen oder alternativ miteinander verdrillt sind. Eine jeweilige Ader besteht hierbei aus dem eigentlichen Leiter, beispielsweise ein massiver Leiterdraht oder auch ein Litzendraht, welcher jeweils von einer Isolierung umgeben ist. Das Adernpaar einer jeweiligen Datenleitung ist von der (Paar-)Abschirmung umgeben. Die Datenkabel weisen typischerweise eine Vielzahl derartig geschirmte Adernpaare auf, die eine Leitungsseele bilden und die von einem gemeinsamen Außenschirm sowie einem gemeinsamen Kabelmantel umgeben sind. Derartige Datenkabel werden für High Speed-Datenverbindungen eingesetzt und sind für Datenraten von größer 10 Gbit/s bei einer Übertragungsfrequenz größer 14 GHz ausgebildet. Der Außenschirm ist dabei für die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sowie für die elektromagnetische Interferenz (EMI) mit der Umgebung wichtig. Über den Außenschirm werden keine Signale übertragen. Der jeweilige Paarschirm bestimmt demgegenüber die Symmetrie und die Signal-Eigenschaften eines jeweiligen Adernpaares. Dabei ist für eine ungestörte Datenübertragung eine hohe Symmetrie des Paarschirms wichtig.
• Bei derartigen Datenkabeln handelt es sich typischerweise um so genannte symmetrische Datenleitungen, bei denen über die eine Ader das Signal und über die andere Ader das invertierte Signal übermittelt wird. Ausgewertet wird der differenzielle Signalanteil zwischen diesen beiden Signalen, so dass äußere Effekte, die sich auf beide Signale auswirken, eliminiert sind.
• Derartige Datenkabel werden häufig vorkonfektioniert an Steckern angeschlossen. Bei Anwendungen für Hochgeschwindigkeitsübertragungen sind die Stecker dabei häufig als so genannte Small-Form-Pluggable-Stecker, kurz SFP-Stecker, ausgebildet. Hierbei gibt es unterschiedliche Ausführungsvarianten beispielsweise so genannte SFP+, CXP- oder QSFP-Stecker. Diese Stecker weisen spezielle Steckergehäuse auf, wie sie beispielsweise aus der WO 2011 072 869 A1 oder der WO 2011 089 003 A1 zu entnehmen sind. Alternativ ist auch ein direkter so genannter back-plane-Anschluss ohne Stecker möglich.
• Die Paarschirmung eines jeweiligen Adernpaares ist dabei – wie beispielsweise aus der EP 2 112 669 A2 zu entnehmen – häufig als eine längs gefaltete Schirmfolie ausgebildet. Die Schirmfolie ist daher in einer Längsrichtung des Kabels verlaufend um das Adernpaar gefaltet, wobei die gegenüberliegenden äußeren Seitenbereiche der Schirmfolie in einem sich in Längsrichtung verlaufenden Überlappbereich überlappen. Um einen definierten Sitz dieser längs gefalteten Schirmfolie zu gewährleisten und ein Einknicken derselben in einen Zwickelbereich zwischen den beiden Adern zu vermeiden, ist zwischen der Schirmfolie und dem Adernpaar eine dielektrische Zwischenfolie aus Kunststoff, insbesondere eine PET-Folie, gesponnen.
• Bei der für die Abschirmung verwendeten Schirmfolie handelt es sich um eine mehrschichtige Abschirmung aus zumindest einer leitfähigen (Metall)-Schicht und einer isolierenden Trägerschicht. Als leitfähige Schicht wird üblicherweise eine Aluminiumschicht und als isolierende Trägerschicht eine PET-Folie verwendet.
• Die PET-Folie ist als ein Träger ausgebildet, auf dem zur Ausbildung der leitfähigen Schicht eine metallische Beschichtung aufgebracht ist.
• Neben der längs gefalteten Schirmung bei parallel geführten Paaren gibt es grundsätzlich auch die Möglichkeit, eine derartige Schirmfolie helixförmig um das Adernpaar zu wickeln oder zu spinnen. Allerdings ist bei höheren Signalfrequenzen ab etwa 15 GHz eine solche Umspinnung des Adernpaars mit einer Schirmfolie aufgrund von Resonanzeffekten bauartbedingt nicht ohne Weiteres möglich. Für diese hohen Frequenzen wird daher die Schirmfolie häufig vorzugsweise als längs gefaltete Schirmfolie angebracht.
• Aus der DE 10 2012 204 554 A1 ist ein Signalkabel für eine hochfrequente Signalübertragung zu entnehmen, bei dem der Signalleiter als Litzenleiter mit einer variierenden Schlaglänge ausgebildet ist. Ergänzend weist das Signalkabel weiterhin ein Abschirmgeflecht auf, wobei auch hier einzelne Geflechtstränge des Abschirmgeflechts mit einer variierenden Schlaglänge gewickelt sind. Durch diese Maßnahmen wird die Übertragungsqualität verbessert.
• Aus der DE 103 15 609 A1 ist ein Datenkabel für eine hochfrequente Datenübertragung zu entnehmen, bei dem ein Adernpaar von einer als Schirmfolie ausgebildeten Paarschirmung umgeben ist. Ergänzend ist noch eine Zwischenfolie um das Adernpaar gesponnen.
• Aus der US 2014/0124236 A1 ist ein weiteres Highspeed-Datenkabel zu entnehmen, bei dem eine als Paarschirmung vorgesehene Schirmfolie mit einer variierenden Schlaglänge um das Adernpaar gesponnen ist.
• Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein High-Speed-Datenkabel mit guten Übertragungseigenschaften auch bei hohen Übertragungsraten und hohen Übertragungsfrequenzen anzugeben.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Datenkabel für High-Speed-Datenübertragungen mit zumindest einem Adernpaar aus zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Adern, die insbesondere parallel zueinander verlaufen und die zur Ausbildung einer Paarschirmung paarweise von einer Schirmfolie umgeben sind. Zwischen der Schirmfolie und dem Adernpaar ist eine dielektrische Zwischenfolie als zusätzliche Folie um das Adernpaar gesponnen. Die zusätzliche dielektrische Zwischenfolie ist dabei mit einer variierenden Schlaglänge um das Adernpaar gesponnen.
• Das Datenkabel geht dabei insbesondere von einem Datenkabel mit einer längs gefalteten Schirmfolie mit der zusätzlichen Zwischenfolie zwischen Adernpaar und der Paarschirmung aus. Untersuchungen haben gezeigt, dass auch bei derartigen Datenkabeln bei sehr hohen Übertragungsfrequenzen eine peakartige Dämpfung auftritt. Diese peakartige Dämpfung konnte durch die Variation der Schlaglänge der dielektrischen Zwischenfolie deutlich vermindert werden. Es wird davon ausgegangen, dass die peakartige Dämpfung auf einen Reflexionseffekt aufgrund der durch die Umspinnung der Zwischenfolie eingebrachten periodischen Störstruktur mit der Periode der Schlaglänge zurückzuführen ist. An dieser Störstruktur wird jeweils ein Teil des Signals reflektiert. Durch die strenge Periodizität wird bedingt durch die Reflexionseffekte an der Vielzahl der Störstellen eine engbandige, scharfe Dämpfung bei hohen Frequenzen ausgebildet. Dies führt daher zu einem hohen Dämpfungspeak bei hohen Frequenzen bei der sogenannten Einfügedämpfung (Insertion Loss). Unter Einfügedämpfung wird vorliegend die Dämpfung verstanden, die ein Signal beim Durchlaufen einer Signalstrecke (Kabellänge) erfährt. Durch die periodische Struktur führt dies zudem auch zu einem hohen Dämpfungspeak bei hohen Frequenzen bei der sogenannten Rückflussdämpfung (Return Loss). Hierbei wird auf der Einspeiseseite des Signals aufgrund der Reflexionen ein Signalpeak bei der hohen Frequenz erhalten, der zu dem Dämpfungspeak der Einfügedämpfung korreliert.
• Grundsätzlich bestünde die Möglichkeit, die Dämpfungsfrequenz durch Geometriemaßnamen, wie beispielsweise eine geringere Schlaglänge zu höheren Frequenzen hin zu verschieben. Bei den eingangs beschriebenen ParaLink-Kabeln wird dies durch eine sehr steile Steigung der Wicklung erreicht. Die Schlaglänge liegt dabei insbesondere etwa bei 3 mm, so dass die peakartige Einfügedämpfung und damit auch die Rückflussdämpfung bei über 25 GHz liegt. Gemäß den aktuell geltenden Normen darf ein derartiger Peak bei solchen Leitungen im Frequenzbereich bis 25 GHz nicht auftreten. Die kurze Schlaglänge führt jedoch zu einer geringen Verfahrensgeschwindigkeit bei der Umspinnung des Adernpaars aufgrund der stärkeren Umwicklung, was zu höheren Kosten führt.
• Bei herkömmlichen Datenkabeln mit der Zwischenfolie erfolgt also aufgrund der Addition aller Einzelreflexionen bei einer festen, engen Frequenz eine vergleichsweise große Dämpfung (Dämpfungspeak). Dadurch erfolgt eine hohe Signaldämpfung, so dass die Anforderungen des so genannten Insertion loss (Einfügedämpfung) für hohe Übertragungsfrequenzen nur unzureichend erfüllt sind. Im Unterschied hierzu ist aufgrund der variierenden Schlaglänge kein Dämpfungspeak bei einer festen Frequenz mehr vorhanden, so dass die Anforderungen des Insertion loss auch bei hohen Frequenzen erfüllt ist. Gleichzeitig besteht dadurch die Möglichkeit, die Schlaglänge zu verlängern und damit die Verfahrensgeschwindigkeit zu erhöhen und somit die Kosten zu senken.
• Unter Schlaglänge oder auch Steigung der Zwischenfolie wird hierbei der Abstand in Längsrichtung des Kabels verstanden, den die Umwicklung für eine 360°-Umdrehung um das Adernpaar herum benötigt.
• In zweckdienlicher Weiterbildung wird dabei die Schlaglänge im Bereich von zumindest +/–5% und insbesondere von zumindest +/–10%bezogen auf eine mittlere Schlaglänge variiert. Bereits diese vergleichsweise geringe Variation hat sich als ausreichend erwiesen, um den unerwünschten Dämpfungspeak zu vermeiden. Eine obere Grenze der Variation liegt beispielsweise bei +/–40%.
• Die mittlere Schlaglänge der Zwischenfolie liegt dabei vorzugsweise im Bereich von einigen Millimetern, insbesondere im Bereich von 5 bis 15 mm. Insbesondere liegt die mittlere Schlaglänge dabei etwa zwischen 6 bis 8 mm. Mit dieser Schlaglänge ist eine prozesstechnisch schnelle und zuverlässige Herstellung der Umspinnung der Zwischenfolie ermöglicht. Es ist eine hohe Prozessgeschwindigkeit erzielt. Gleichzeitig lassen sich hierdurch die mit der Zwischenfolie gewünschten Eigenschaften erreichen, nämlich eine definierte, feste Umwicklung des Adernpaars, um die darüber angebrachte Schirmfolie in definierter gleichmäßiger Geometrie um das Adernpaar herum zu legen, so dass keine Symmetriestörstellen der Schirmfolie gebildet sind.
• Der besondere Vorteil der variierenden Schlaglänge wird anhand folgenden Beispiels deutlich: Bei einer Schlaglänge von 6 mm ergeben sich pro Meter ca. 166 Umwicklungen und damit 166 periodische Störstellen. Dies führt zu einem scharfen Peak im Return Loss infolge dieser Störstellen bei 15 GHz, der an der Basis nur etwa 180 MHz breit ist. Bei einer Variation um +/–15% wird die Basis auf 4500 MHz erweitert und das Maximum deutlich verringert.
• Die Schlaglänge variiert dabei in Längsrichtung zweckdienlicherweise gleichmäßig und insbesondere kontinuierlich, beispielsweise sinusförmig. Die Schlaglänge variiert daher zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert um den Mittelwert herum. Dies lässt sich prozesstechnisch beispielsweise durch eine Variation der Abzugsgeschwindigkeit des Adernpaars beim Umspinnprozess und/oder durch eine Variation der Spin-Drehzahl erzielen. Zweckdienlicherweise variiert dabei die Schlaglänge in Längsrichtung periodisch mit einer Periodenlänge, die vorzugsweise im Bereich von einigen Metern liegt, insbesondere im Bereich von 1 bis 5 m und vorzugsweise bei 2 m liegt. Unter Periodenlänge der Variation wird daher die Länge in Längsrichtung verstanden, die zwischen zwei Maximalwerten der Schlaglänge liegt. Durch diese Periodizität ist zwar wiederum eine periodische Störstelle eingebracht, jedoch ist diese aufgrund der gewählten Periodenlänge für die vorliegend interessierenden Übertragungsfrequenzen und bei den typischen Kabellängen unerheblich.
• Zweckdienlicherweise ist um die Paarschirmung herum eine weitere, insbesondere klebende Außenfolie gesponnen. Diese dient insbesondere zur Fixierung des gesamten Aufbaus. Bei dieser handelt es sich wiederum um eine dielektrische Folie, insbesondere eine PET-Folie.
• In bevorzugter Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass auch diese Außenfolie eine variierende Schlaglänge aufweist. Die im Hinblick auf die Zwischenfolie angeführten Argumente und bevorzugten Ausgestaltungen sind in gleicher Weise auch auf diese Außenfolie zu übertragen. Sie weist daher vorzugsweise gleiche oder zumindest vergleichbare Schlaglängen und eine gleiche oder zumindest vergleichbare Variation der Schlaglänge wie die Zwischenfolie auf. Zweckdienlicherweise ist sie gegensinnig zu der Zwischenfolie gesponnen.
• Weiterhin ist vorzugsweise die Zwischenfolie mit einer mittleren Schlaglänge um das Adernpaar gesponnen, die verschieden ist zu einer Schlaglänge der Schirmfolie. Grundsätzlich können dadurch die unterschiedlichen Dämpfungseffekte, die aufgrund von unterschiedlichen physikalischen Randbedingungen einerseits der Schirmfolie und andererseits der Zwischenfolie herrühren, jeweils gezielt verringert oder vermieden werden.
• Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Schirmfolie mit konstanter Schlaglänge um das Adernpaar gesponnen ist.
• In zweckdienlicher Ausgestaltung handelt es sich bei der Schirmfolie um eine längs gefaltete Folie, also quasi um eine Schirmfolie, bei der die Schlaglänge unendlich ist. Durch diese Maßnahme ist der Dämpfungseffekt der Schirmfolie aufgrund des zuvor beschriebenen Resonanzeffekts zuverlässig vermieden.
• Die Schirmfolie weist grundsätzlich einen mehrlagigen Aufbau auf mit einer isolierenden Trägerschicht, auch als Trägerfolie bezeichnet, und einer darauf angebrachten leitfähigen Schicht. Bei der Trägerschicht handelt es sich insbesondere um eine dielektrische Kunststofffolie, insbesondere um eine PET-Folie. Bei der darauf angebrachten leitfähigen Schicht handelt es sich insbesondere um eine Aluminiumschicht, die beispielsweise durch Aufdampfen auf die Trägerfolie aufgebracht ist.
• Das gesamte Datenkabel weist üblicherweise weiterhin einen Kabelmantel auf, welcher um das zumindest eine Adernpaar herum angeordnet ist. Typischerweise weist das Datenkabel mehrere mit einer Paarschirmung versehene Adernpaare auf, wobei die Adernpaare üblicherweise miteinander verseilt innerhalb des gemeinsamen Kabelmantels verlaufen. Ergänzend ist typischerweise noch eine Außenschirmung um den gesamten Verbund der einzelnen Adernpaare herum angeordnet. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein Schirmgeflecht und/oder um einen mehrlagigen Schirmaufbau. Diese Außenschirmung ist zu den einzelnen Paarschirmen galvanisch getrennt. Dies wird insbesondere über die bereits erwähnte Außenfolie eines jeden Paares oder auch durch eine gemeinsame isolierende Folie erreicht, die den Verseilverbund der Adernpaare umgibt.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen jeweils in vereinfachten Darstellungen:
• 1 eine Querschnittsdarstellung eines mit einer Paarschirmung umgebenden Adernpaares eines Datenkabels,
• 2 in einer ausschnittsweisen Seitenansicht das mit einer Zwischenfolie umsponnene Adernpaar gemäß 1,
• 3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Datenkabels mit zwei geschirmten Adernpaaren,
• 4 eine Illustration der Variation der Schlaglänge der Zwischenfolie,
• 5A eine Darstellung der Einfügedämpfung bei einem herkömmlich geschirmten Adernpaar sowie
• 5B eine Darstellung der Einfügedämpfung bei einem Adernpaar, welches mit einer mit variierender Schlaglänge gewickelten Zwischenfolie versehen ist,
• 6A eine zur 5A korrelierte Darstellung der Rückflussdämpfung bei dem herkömmlich geschirmten Adernpaar sowie
• 6B eine zur 5B korrelierte Darstellung der Rückflussdämpfung bei dem Adernpaar, welches mit einer mit variierender Schlaglänge gewickelten Zwischenfolie versehen ist.
• In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• In den 1 bis 3 ist zumindest ein Adernpaar 2, bestehend aus zwei Adern 4, dargestellt, wobei jede Ader 4 wiederum einen zentralen Leiter 6 aufweist, welcher von einer Aderisolation 8 umgeben ist. Das Adernpaar 2 ist dabei jeweils von einer Paarschirmung 10 umgeben, die das Adernpaar 2 unter Zwischenlage einer Zwischenfolie 12 umgibt.
• Bei der Ausführungsvariante gemäß der 1 ist die Paarschirmung 10 durch eine einzige mehrschichtige Schirmfolie 14 gebildet, welche eine als PET-Trägerfolie ausgebildete Trägerschicht 16a sowie eine darauf angebrachte Aluminium-Beschichtung als leitfähige Schicht 16b gebildet ist. Die leitfähige Schicht 16b ist dabei nach außen orientiert. Bei der Schirmfolie 14 handelt es sich dabei um eine längs gefaltete Schirmfolie 14, deren Längskanten daher parallel zu den Adern 4 in Längsrichtung 17 verlaufen. Die Adern 4 verlaufen unverdrillt und parallel zueinander in Längsrichtung 17.
• Weiterhin ist der gesamte Paar-Aufbau von einer klebenden Außenfolie 20 umsponnen mit deren Hilfe der gesamte Aufbau fixiert ist. Bei dieser Außenfolie 20 handelt es sich wiederum um eine Kunststofffolie.
• Zwischen der Paarschirmung 10 und der Außenfolie 20 sind weiterhin Beilaufdrähte 18 angeordnet, welche mit der leitfähigen Schicht 16b in elektrischem Kontakt stehen. Die Beilaufdrähte 18 dienen zu einem vereinfachten Anschluss der Paarschirmung 10 in einem Steckerbereich. Die Beilaufdrähte 18 liegen dabei auf einer gemeinsamen Mittenlinie, welche auch durch die Mittenachsen der Adern 4 verlaufen. Sie liegen insbesondere außerhalb der Zwischenfolie 12 und damit auch außerhalb von Zwickelbereichen zwischen den Adern 4. Durch die beidseitige gegenüberliegende Anordnung ist ein hoch symmetrisches Gebilde erreicht. Alternative Ausgestaltungen mit keinem oder nur einem Beidraht sind grundsätzlich möglich.
• Sämtliche Folien weisen eine Dicke üblicherweise im Bereich von lediglich wenigen μm auf. Sofern es sich um gesponnene Folien handelt, wie dies insbesondere bei der Zwischenfolie 12 sowie der Außenfolie 20 der Fall ist, so weisen diese typischerweise eine Breite im Bereich von 4 bis 6 mm auf.
• Während es sich bei der Schirmfolie 14 vorzugsweise um eine längs gefaltete Folie handelt, ist die Zwischenfolie 12 um das Adernpaar 2 herum gewickelt. Dies ist insbesondere aus der Seitenansicht gemäß der 2 zu entnehmen. Die Zwischenfolie 12 ist dabei mit einer mittleren Schlaglänge Im um das Adernpaar 2 herum gewickelt. Die Schlaglänge l und damit die Steigung der Zwischenfolie 12 variiert hierbei um eine Differenz Δ um die mittlere Schlaglänge l.
• In 2 ist für eine bessere Übersicht auf die Darstellung der Paarschirmung 10 verzichtet und es ist lediglich die Zwischenfolie 12 noch zu erkennen.
• Ein Datenkabel 22, wie es in 3 beispielhaft dargestellt ist, weist typischerweise ein oder mehrere jeweils mit einer Paarschirmung 10 versehene Adernpaare 2 auf. Jedes Paarelement weist dabei bevorzugt einen Aufbau auf, wie er zu 1 und 2 beschrieben ist. Die einzelnen von der Paarschirmung 10 umgebenen Adernpaare 2 bilden einen Übertragungskern, welcher anschließend noch von einer Außenschirmung 24 umgeben ist, welche galvanisch getrennt von der Paarschirmung 10 ist. Bei der Außenschirmung 24 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen mehrlagigen Aufbau mit einem hier außen liegenden Geflechtschirm 24A und einer innen liegenden Gesamt-Schirmfolie 24B, welche bevorzugt wie die Schirmfolie 14 ausgebildet ist. Die Außenschirmung 24 kann auch einlagig ausgebildet sein. Zwischen der Außenschirmung und dem Übertragungskern ist im Ausführungsbeispiel noch eine weitere isolierende Folie 25 gesponnen. Um die Außenschirmung 24 ist schließlich ein Kabelmantel 26 als äußere Schutzhülle des Datenkabels 22 angeordnet. Hierbei handelt es sich typischerweise um einen extrudierten Kabelmantel 26.
• In der 4 ist ein beispielhafter Verlauf der Variation der mittleren Schlaglänge l der Zwischenfolie 12 dargestellt. Wie zu erkennen ist, variiert die Schlaglänge l um die mittlere Schlaglänge l_m, um die Differenz Δ zwischen einer maximalen Schlaglänge l_max und einer minimalen Schlaglänge l_min. Die Variation erfolgt hierbei gleichmäßig und periodisch und insbesondere entsprechend einer in 4 beispielhaft dargestellten Sinuskurve. Dieser Verlauf weist daher eine Periodizität mit einer Periodenlänge p auf, die typischerweise im Bereich von einigen Metern liegt.
• Anhand der 5A und 5B sowie 6A und 6B wird nachfolgend die Wirkung der Variation der Schlaglänge l bei der Zwischenfolie 12 erläutert. Die dargestellten Diagramme zeigen jeweils schematisch Messkurven, bei denen die Dämpfung a in Dezibel dB gegenüber der Frequenz f in Gigahertz GHz aufgetragen ist. Die Messkurven wurden bei Datenkabeln 22 mit einem grundsätzlichen Aufbau gemäß 1 für das paargeschirmte Adernpaar 2 durchgeführt. Bei der Messung gemäß den 5A, 6A lag dabei ein herkömmlicher Aufbau mit einer Zwischenfolie 12 mit konstanter Schlaglänge l und bei den Messkurven der 5B, 6B ein Aufbau mit variierender Schlaglänge l der Zwischenfolie 12 zugrunde. Die Messungen erfolgten dabei bei einer mittleren Schlaglänge l_m der Zwischenfolie 12 von etwa 6 mm. Die Schlaglänge l liegt daher deutlich über der herkömmlich gewählten Schlaglänge von typischerweise etwa 3 mm, die erforderlich ist, um – falls keine variierende Schlaglänge eingestellt ist – den Dämpfungspeak zu ausreichend hohen Frequenzen über 25 GHz zu verschieben.
• Das Diagrammpaar der 5A, 5B zeigt dabei den Verlauf der Einfügedämpfung [in dB] im Vergleich der beiden Kabelvarianten und das Diagrammpaar der 6A, 6B zeigt den Verlauf der Rückflussdämpfung [in dB] im Vergleich der beiden Kabelvarianten, jeweils aufgetragen gegen die Frequenz Wie gut zu erkennen ist, nimmt die Einfügedämpfung generell mit zunehmender Frequenz kontinuierlich zu. Bei etwa 19 GHz zeigt das Datenkabel 22 bei der Variante mit der konstanten Schlaglänge einen sehr starken Dämpfungspeak, welcher im hier gezeigten Beispiel einen Ausschlag von über 50 dB zeigt. Korrespondierend zeigt die Rückflussdämpfung einen ähnlichen Verlauf und ebenfalls bei etwa 19 GHz einen Reflexionspeak. Die Höhe des Peaks hängt von der absoluten Dämpfung und der Leitungslänge ab.
• Demgegenüber besteht bei dem Datenkabel 22 mit der Zwischenfolie 12 mit der variierenden Schlaglänge l in dem entsprechenden Frequenzbereich weder eine Peak bei der Einfügedämpfung noch einer bei der Rückflussdämpfung. Durch die variierende Schlaglänge wird also die Basis des Peaks deutlich verbreitert auf eine Breite von vorzugsweise mehreren GHz, insbesondere von beispielsweise 3–6 GHz. Entsprechend wird auch die Höhe des Peaks deutlich reduziert und es ist über die Breite lediglich noch ein wellenförmiger Verlauf nach Art eines Rauschens ersichtlich. Die Signalhöhe dieses Rauschens liegt dabei nur noch bei einem Bruchteil der ursprünglichen Peakhöhe, beispielsweise bei weniger als 10% der ursprünglichen Peakhöhe.
• Bezugszeichenliste

2

Adernpaar

4

Ader

6

Leiter

8

Aderisolation

10

Paarschirmung

12

Zwischenfolie

14

Schirmfolie

16a

Trägerschicht

16b

leitfähige Schicht

17

Längsrichtung

18

Beilaufdraht

20

Außenfolie

22

Datenkabel

24

Außenschirmung

24A

Geflechtschirm

24B

Schirmfolie

25

Folie

26

Kabelmantel

a

Dämpfung

f

Frequenz

l

Schlaglänge

l_m

mittlere Schlaglänge

l_max

maximale Schlaglänge

l_mm

minimale Schlaglänge

p

Periodenlänge

Δ

Differenz der Steigung

B

Breite

Claims (12)

1. Datenkabel (22) für High-Speed Datenübertragungen mit zumindest einem Adernpaar (2) aus zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Adern (4), die zur Ausbildung einer Paarschirmung (10) paarweise von einer Schirmfolie (14) umgeben sind und wobei zwischen der Schirmfolie (14) und dem Adernpaar (2) eine dielektrische Zwischenfolie (12) als zusätzliche Folie um das Adernpaar gesponnen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfolie (12) mit einer variierenden Schlaglänge (l) um das Adernpaar (2) gesponnen ist.
2. Datenkabel (22) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (l) zumindest im Bereich von +/–5% bezogen auf eine mittlere Schlaglänge (l_m) variiert.
3. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfolie (12) eine mittlere Schlaglänge (l_m) aufweist, die im Bereich von einigen Millimetern liegt.
4. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (l) in Längsrichtung (17) gleichmäßig variiert.
5. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (l) in Längsrichtung (17) periodisch mit einer Periodenlänge (p) variiert, die im Bereich von einigen Metern liegt.
6. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass um die Paarschirmung (10) eine weitere Außenfolie (20) gesponnen ist.
7. Datenkabel (22) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfolie (20) ebenfalls eine variierende Schlaglänge (l) aufweist.
8. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenfolie (12) mit einer Schlaglänge (l) um das Adernpaar (2) gesponnen ist, die verschieden ist zu einer Schlaglänge (l) der Schirmfolie (14).
9. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schirmfolie (14) und Zwischenfolie (12) mit gegenläufigem Schlag um das Adernpaar (2) gesponnen sind.
10. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmfolie (14) mit konstanter Schlaglänge (l) um das Adernpaar (2) gesponnen ist.
11. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmfolie (14) als eine längsgefaltete Folie ausgebildet ist.
12. Datenkabel (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmfolie (14) einen mehrlagigen Aufbau mit einer isolierenden Trägerschicht (16a) und einer darauf angebrachten leitfähigen Schicht (16b) aufweist.

Images