Getrieben von der rasanten Entwicklung
der Datenverarbeitung in Büro
und Verwaltung steigt in zunehmendem Maße die Menge der über Datenkabel
zu übertragenden
Daten. Im Rahmen der strukturierten anwendungsneutralen Gebäudeverkabelung nach
den Normen ISO/IEC 11801 bzw. DIN EN 50173 werden deshalb im horizontalen
Verkabelungsbereich neben den von diesen Normen für geringe Übertragungsraten
spezifizierten Kabeln der Kategorien 1 bis 3 bereits
in hohem Masse Datenkabel für
die Sprach- und Datenübertragung
gemäß Kategorie 5 (spezifiziert
für Betriebsfrequenzen
bis 100 MHz) verwendet. Darüber
hinaus gewinnen in zunehmendem Masse Datenkabel der Kategorien 6 und 7 mit
Betriebsfrequenzen bis über
1 GHz an Bedeutung.
Speziell für den horizontalen Verkabelungsbereich
haben sich weitgehend symmetrische Kupferkabel, d.h. Datenkabel
mit mehreren jeweils zu Paaren zusammengefassten Kupferleitern,
durchgesetzt und erlauben hochbitratige Übertragungsverfahren wie ATM
(TP-PMD) mit 155 Mbit/s oder 100Base-Tx mit 100 Mbit/s.
Damit die Datenkabel das von den
Normen ISO/IEC 11801 bzw. DIN EN 50173 geforderte Mindestleistungsvermögen bieten,
sind von diesen Normen wichtige Leistungsmerkmale wie z.B. maximal erlaubte
Dämpfung,
Nebensprechen und Signallaufzeiten festgelegt.
Entsprechende Anforderungen werden
auch an Vorrichtungen zur Verbindung von Datenkabeln gestellt, die
z.B. in Kabelmuffen Verwendung finden. Eine Verbindung eines ankommenden
Datenkabels mit einem bezüglich
des ankommenden Datenkabels im Wesentlichen richtungsgleich abgehenden
Datenkabel kann z.B. dann wünschenswert
bzw. notwendig sein, wenn ein von einem Etagenverteiler abgehendes
Datenkabel nicht genug Länge
für den
Anschluss an einen Arbeitsplatz aufweist. Anstatt das zu kurze Kabel
durch ein entsprechend längeres
Datenkabel zu ersetzen, ist es wünschenswert,
das zu kurze Kabel durch Anschluss eines zweiten Kabels auf die notwendige
Länge zu
verlängern.
Eine Verbindung zweier Datenkabel kann aber auch zu Prüfzwecken wünschenswert
sein.
Bei einer bisher bekannten Verbindungstechnik
werden die zu verbindenden Leiter der beiden Datenkabel mit Lot
verlötet
und an der Verbindungsstelle zur Isolierung gegenüber anderen
Leitern mit einem Schrumpfschlauch umgeben („Spitzverbindung").
Eine weitere bekannte Verbindungstechnik sieht
eine Verbindung der Leiter mittels Presshülsen vor, die zur Isolierung
gegenüber
anderen Leitern ebenfalls mit einem Schrumpfschlauch umgeben werden
(„Presshülsenverbindung").
Beide bekannten Verbindungstechniken
sind aufgrund unzureichender elektrischer Eigenschaften nicht zur
Verbindung von Datenkabeln für
die Datenübertragung
mit Betriebsfrequenzen von 100 MHz und höher, insbesondere zur Verbindung
von Datenkabeln der Kategorien 5 bis 7 gemäß ISO/IEC
11801 bzw. DIN EN 50173, geeignet.
Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung
soll eine Vorrichtung zur Verbindung von Leitern eines ankommenden
Datenkabels mit Leitern eines bezüglich des ankommenden Datenkabels
im Wesentlichen richtungsgleich abgehenden Datenkabels geschaffen werden,
die bei räumlicher
Kompaktheit eine für
eine Datenübertragung
mit Betriebsfrequenzen von 100 MHz und höher benötigte Übertragungsgüte gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1
möglich.
Eie Kabelmuffe mit einer derartigen Vorrichtung ist Gegenstand des
Patentanspruchs 18. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung
der Kontaktleisten und der auf ihnen angeordneten Kontakte in Bezug
auf die Richtung des ankommenden bzw. des abgehenden Datenkabels
und durch die erfindungsgemäß vorgesehenen
Leiterlängen
kann insbesondere in Kabelverlaufrichtung hohe Kompaktheit und durch
die Vermeidung zeitlicher Differenzen in der Übertragung von Signalen auf
den verschiedenen Leitern des Datenkabels eine hohe Übertragungsgüte erzielt
werden.
Bei einer Zusammenfassung von jeweils zwei
Leitern des ankommenden bzw. des abgehenden Datenkabels zu jeweils
einem Leiterpaar können unzulässig hohe
Reflexionen aufgrund zu enger Biegeradien der auf die Kontaktleiste
geführten
Leiter dadurch vermieden werden, dass die Leiterpaare des ankommenden
bzw. abgehenden Datenkabels zueinander jeweils unterschiedliche
Leiterlängen
aufweisen.
Durch Unsymmetrien zwischen den beiden Leitern
eines Leiterpaares verursachte Störungen der Datenübertragung
können
dadurch vermieden werden, das die zwei Leiter eines Leiterpaares
jeweils eine gleiche Leiterlänge
aufweisen. Außerdem können hierdurch
die beiden Leiter auf gleiche Länge geschnitten
und dadurch der Montageaufwand verringert werden.
Zur Vermeidung von Nebensprechen
zwischen unterschiedlichen Leiterpaaren im Bereich der Kontaktleisten
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass die Kontakte eines Leiterpaares zu den Kontakten eines anderen
Leiterpaares jeweils einen Abstand von mindestens 2 mm aufweisen.
Nebensprechen zwischen unterschiedlichen Leitungspaaren
im Verlauf der Leitungen zu den Kontaktleisten kann dadurch vermieden
werden, dass die Leiterpaare jeweils von einem gemeinsamen Folienschirm
umfasst sind, der vorteilhafterweise bis kurz vor die jeweilige
Kontaktleiste geführt
ist.
Zur weitergehenden Abschirmung des
Datenkabels gegen äußere elektromagnetische
Störeinflüsse sind
sämtliche
Leiterpaare des ankommenden bzw. des abgehenden Datenkabels vorteilhafterweise
von einer gemeinsamen Abschirmung umfasst, die bis in die Vorrichtung
geführt
ist.
Die Störfestigkeit kann hierbei noch
dadurch vergrößert werden,
dass die gemeinsame Abschirmung des ankommenden bzw. des abgehenden
Kabels mit sämtlichen
Folienschirmen der Leiterpaare des jeweiligen Datenkabels elektrisch
verbunden ist.
Eine noch weitergehende Verhinderung
von Störeinwirkungen
im Bereich der Kontaktleisten, z.B. Nebensprechen zwischen Leiterpaaren,
ist dadurch möglich,
dass die Kontakte in den Kontaktleisten von jeweils einem Kontaktschirm
umgeben sind.
Zur weiteren Verbesserung der Schirmwirkung
ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass die Kontaktschirme der Leiter des ankommenden bzw. des abgehenden
Datenkabels jeweils untereinander und mit der jeweiligen gemeinsamen
Abschirmung des ankommenden bzw. des abgehenden Datenkabels verbunden
sind.
Die Erfindung, sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung gemäß Merkmalen der
Unteransprüche
werden anhand eines Ausführungsbeispiels
in den 1 und 2 erläutert; es zeigen:
1 die
Oberseite einer erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Verbindung der Leiter zweier Datenkabel mit jeweils acht paarweise
zusammengefassten Leitern,
2 die
Unterseite der Vorrichtung gemäß 1.
Eine in 1 gezeigte Vorrichtung 10 zur Verbindung
von acht Leitern 11 bis 18 eines ankommenden Datenkabels 100 mit
acht Leitern 11' bis 18' eines bezüglich des
ankommenden Datenkabels 100 im Wesentlichen richtungsgleich
abgehenden Datenkabels 100' weist
zwei Kontaktleisten 103, 103' mit einer im Wesentlichen parallel
zur Richtung des ankommenden Datenkabels 100 bzw. des abgehenden Datenkabels 100' verlaufenden
Längsrichtung
auf. In den Kontaktleisten 103 bzw. 103' sind jeweils
acht Kontakte 1 bis 8 bzw. 1' bis 8' in Längsrichtung
der jeweiligen Kontaktleiste 103 bzw. 103' hintereinander in
Reihe angeordnet. Die Kontaktleisten 103, 103' sind vorteilhafterweise
auf einer Leiterplatte 120 angeordnet und die Datenkabel 100,100' sind mittels senkrecht
zur Kabelverlaufsrichtung auf der Leiterplatte 120 angeordneten
Metallschellen 102,102' auf der Leiterplatte 120 fixiert.
Jeder der Leiter 11 bis 18 des
ankommenden Datenkabels 100 ist über jeweils einen der Kontakte 1 bis 8 der
Kontaktleiste 103 und einen der Kontakte 1' bis 8' der Kontaktleiste 103' mit jeweils
einem der Leiter 11' bis 18' des abgehenden
Datenkabels 100' elektrisch
verbunden. Die Kontaktierung der Kontakte 1 bis 8 mit
den Kontakten 1' bis 8' erfolgt gemäß 2 über an der Unterseite der Leiterplatte 120 angeordnete
Kontaktverbindungen 91 bis 98. Bei den Kontaktverbindungen
handelt es sich im Ausführungsbeispiel
um dauerhafte Lötbrükken; es
sind aber auch Leiterbahnen bzw. lösbare Stekker/Gegensteckerverbindungen
möglich.
Die Leiter 11 bis 18 des
Datenkabels 100 sind jeweils zu Leiterpaaren 21 bis 24 zusammengefasst.
So sind z.B. die Leiter
11 und 12 zu einem Leiterpaar 21,
die Leiter 13 und 14 zu einem Leiterpaar 22,
usw. zusammengefasst. Das Datenkabel 100' weist eine entsprechende Zusammenfassung
der Leiter 11' bis 18' zu Leiterpaaren 21' bis 24' auf. Die beiden
Leiter der Leiterpaare sind zur Vereinfachung der Montage und zur
Vermeidung von Nebensprechen zwischen Leitern unterschiedlicher
Leiterpaare jeweils mit auf der Kontaktleiste 103 bzw. 103' benachbarten
Kontakten verbunden.
Die Summen der jeweiligen Leiterlängen des ankommenden
Datenkabels 100 und der jeweiligen Leiterlänge des
damit über
die Kontaktleisten 103,103' verbundenen abgehenden Datenkabels 100' sind im Sinne
gleicher Signallaufzeiten gleich, d.h. die Gesamtleitungslänge von
der Metallschelle 102 über
die Kontaktleisten 103 und 103' zur Metallschelle 102' ist für sämtliche
miteinander verbundene Leiter gleich. Da im dargestellten Ausführungsbeispiel
die Kontaktverbindungen 91 bis 98 gleiche Leiterlänge aufweisen,
ist somit die Summe der Länge des
Leiters 11 von der Metallschelle 102 bis zum Kontakt 1 der
Kontaktleiste 103 und der Länge des Leiters 11' von dem Kontakt 1' der Kontaktleiste 103' zur Metallschelle 102' gleich der
Summe der Länge des
Leiters 12 von der Metallschelle 102 bis zum Kontakt 2 und
der Länge
des Leiters 12' von
dem Kontakt 2' zur
Metallschelle 102',
usw. Bei unterschiedlichen Längen
der Kontaktverbindungen 91 bis 98 sind zur Erzielung
gleicher Signallaufzeiten entsprechend angepasste, unterschiedliche
Längen
der Leiter 11 bis 18 bzw. 11' bis 18' notwendig.
Aufgrund ihrer Anordnung in Längsrichtung der
Kontaktleiste 103 weisen die Kontakte 1 bis 8 unterschiedliche
Entfernungen zu der Metallschelle 102 auf. Um die Leiterpaare 21 bis 24 möglichst
geradlinig und mit möglichst
geringen Biegeradien zu den jeweiligen Kontakten 1 bis 8 zu
führen,
weisen die Leiterpaare 21 bis 24 zueinander jeweils
unterschiedliche Leiterlängen
auf. Entsprechend weisen auch die Leiterpaare 21' bis 24' des abgehenden
Datenkabels 100' zueinander
je weils unterschiedliche Leiterlängen
auf. Aufgrund der symmetrischen Anordnung der Kontaktleisten 103,103' und der Metallschellen 102,102' auf der Leiterplatte 120 besitzen jeweils
bezüglich
der Kontaktleisten 103,103' zueinander diagonal ankommende
bzw. abgehende Leiterpaare eine jeweils gleiche Länge und
der Montageaufwand wird vereinfacht.
Unsymmetrien zwischen den beiden
Leitern eines Leiterpaares werden dadurch vermieden, dass die beiden
Leiter jeweils eine gleiche Leiterlänge aufweisen. So weisen z.B.
die zwei Leiter 11,12 des Leiterpaares 21 eine
von der Metallschelle 102 zu den Kontakten 1 bzw.
2 gemessen jeweils gleiche Länge auf.
Entsprechendes gilt für
die beiden Leiter 13,14 des Leiterpaares 22 und
die Leiter der Leiterpaare 23 und 24 sowie für die entsprechenden
Leiter des abgehenden Datenkabels 100'.
Zur Vermeidung von Nebensprechen
zwischen unterschiedlichen Leiterpaaren im Bereich der Kontakte 1 bis 8 bzw. 1' bis 8' weisen die
Kontakte eines Leiterpaares zu den Kontakten eines anderen Leiterpaares
jeweils einen Abstand von mindestens 2 mm auf. So weist z.B. der
Kontakt 2 des Leiterpaares 21 einen Abstand von
mindestens 2 mm von dem Kontakt 3 des Leiterpaares 22 auf.
Entsprechende Abstände
gelten für
die Kontakte 4 und 5 bzw. 7 und 8 des
Datenkabels 100 sowie die entsprechenden Kontakte des Datenkabels 100'.
Die einzelnen Leiterpaare 21 bis 24 des
Datenkabels 100 sind zur Erhöhung der Nebensprechdämpfung jeweils
von einem gemeinsamen Folienschirm 31 bis 34 (z.B.
aus Aluminiumfolie) umfasst, der bis kurz vor die Kontaktleiste 103 geführt ist.
Entsprechend sind die Leiterpaare 21' bis 24' des abgehenden Datenkabels 100' jeweils von
einem gemeinsamen Folienschirm 31' bis 34' umfasst, der bis kurz vor die
Kontaktleiste 103' geführt ist.
Weiterhin sind sämtliche Leiterpaare 21 bis 24 des
ankommenden Datenkabels 100 zur Erhöhung der Störfestigkeit gegenüber äußeren elektromagnetischen
Einflüssen
von einer gemeinsamen Abschirmung 101, z.B. aus verzinntem
Kupfergeflecht, umfasst, die bis in die Vorrichtung 10 geführt ist
und von der Metallschelle 102 kontaktiert wird. Entsprechend
sind sämtliche
Leiterpaare 21' bis 24' des abgehenden
Datenkabels 100' von
einer gemeinsamen Abschirmung 101' umfasst, die bis in die Vorrichtung 10 geführt ist
und von der Metallschelle 102' kontaktiert wird.
Zur Erzielung einer besonders guten
Schirmwirkung steht die gemeinsame Abschirmung 101 des ankommenden
Datenkabels 100 mit sämtlichen
Folienschirmen 31 bis 34 des ankommenden Datenkabels 100 in
elektrischem Kontakt. Die Kontaktgabe zwischen der gemeinsamen Abschirmung 101 und den
Folienschirmen 31 bis 34 geschieht hierbei mittels
der das Datenkabel fixierenden Metallschelle 102. In entsprechender
Weise steht die gemeinsamen Abschirmung 101' des Datenkabels 100' mit den Folienschirmen 31' bis 34' über die
Metallschelle 102' in
elektrischem Kontakt.
Zur weiteren Verbesserung der Schirmwirkung
ist die gemeinsame Abschirmung 101 des ankommenden Datenkabels 100 vorteilhafterweise über einen
auf der Unterseite der Leiterplatte 120 angeordneten Schirmsammelpunkt 105,
zwei Schirmverbindungen 104, 104' und einen weiteren Schirmsammelpunkt 105' mit der gemeinsamen
Abschirmung 101' des
abgehenden Datenkabels 100' und damit
auch mit den Folienschirmen 31' bis 34' des abgehenden Datenkabels 100' elektrisch
verbunden.
Zur Vermeidung von Nebensprechen
im Bereich der Kontaktleisten 103 bzw. 103' sind vorteilhafterweise
die Kontakte 1-8 bzw. 1' bis 8' in den Kontaktleisten 103 bzw. 103' jeweils von
einem Kontaktschirm 110 bzw. 110' umgeben. Wie in 2 angedeutet, sind die Kontaktschirme 110 der
Kontaktleiste 103 über
Kontaktschirmverbindungen 109 innerhalb der Kontaktleiste
jeweils untereinander und über Schirmverbindungen 106, 107, 108 und
die Schirmverbindung 104 mit dem Schirmsammel punkt 105 und
somit mit der gemeinsamen Abschirmung 101 und den Folienschirmen 31 bis 34 elektrisch
verbunden. In entsprechender Weise sind die Kontaktschirme 110' der Kontaktleiste 103' über Kontaktschirmverbindungen 109' innerhalb der
Kontaktleiste 103' jeweils
untereinander und über
Schirmverbindungen 106', 107', 108' und die Schirmverbindung 104' und den Schirmpunkt 105' mit der gemeinsamen
Abschirmung 101' des
Datenkabels 100' verbunden.
Somit stehen sowohl die gemeinsamen Abschirmungen 101,101' als auch die
Folienschirme 31 bis 34, 31' bis 34 und
die Kontaktschirme 109,109' der beiden Datenkabel 100,100' miteinander
in elektrischer Verbindung und entfalten eine besonders gute Schirmwirkung.
Zur Vermeidung von Nebensprechen
zwischen benachbart verlaufenden Leiterpaaren 21 bis 24 bzw. 21' bis 24' sind die jeweils
beiden Leiter eines Leiterpaares des ankommenden Datenkabels 100 bzw.
des abgehenden Datenkabels 100' miteinander verdrallt, wobei miteinander
verbundene Leiterpaare des ankommenden und des abgehenden Datenkabels
jeweils die gleiche Drallrichtung aufweisen. Im Fall einer Verdrallung 130 des
Leiterpaares 31 des ankommenden Datenkabels 100 im
Gegenuhrzeigersinn ist das Datenkabel 101 derart an die
Klemmleiste 103' angeschlossen,
dass das Leiterpaar 31' eine Verdrallung 130' aufweist, die
ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn erfolgt.
Zur weiteren Erhöhung der Festigkeit gegenüber äußeren elektromagnetischen
Störeinflüssen sind
zusätzlich
die Leiterpaare 21 bis 24 des ankommenden Datenkabels 100 bzw.
die Leiterpaare 21' bis 24' des abgehenden
Datenkabels 100' jeweils miteinander
verdrallt, wobei miteinander verbundene Leiterpaare des ankommenden
Datenkabels 100 und des abgehenden Datenkabels 100' jeweils eine
gleiche Verdrallung 131 bzw. 131' aufweisen. Wie in 1 dargestellt, weist das Datenkabel 100 eine Verdrallung 131 der
einzelnen Leiterpaare 21 bis 24 in Gegenuhrzeigersinn
auf. Das Datenkabel 100' ist deshalb
derart an die Klemmleiste 103' angeschlossen, dass es eine Verdrallung 131' aufweist, die ebenfalls
im Gegenuhrzeigersinn verläuft.
Die Kontaktleisten 103 bzw. 103' weisen vorteilhafterweise
Kontakte 1 bis 8 bzw. 1' bis 8' aus hochleitfähigem Material, insbesondere
Silber oder Gold, auf und verursachen dadurch eine geringstmögliche Dämpfung der
Datensignale. Eine gute Kontaktgabe zwischen Leiter und Kontakt
kann dadurch erreicht werden, dass als Kontakte Schneidklemmkontakte
verwendet werden.
Die Vorrichtung 10 eignet
sich aufgrund ihrer Übertragungsgüte vorteilhafterweise
zur Verbindung von Leitern von Kupferdatenkabeln zur Datenübertragung
mit Betriebsfrequenzen von 100 MHz und höher, insbesondere von Kupferdatenkabeln
der Kategorien 5 bis 7 gemäß ISO/IEC 11801 bzw. DIN EN 50173.
Zum Schutz vor Schmutz und Feuchtigkeit kann
die Vorrichtung 10 in einer Kabelmuffe angeordnet werden.
Zur weitergehenden Abschirmung äußerer elektromagnetischer
Störungen
weist die Kabelmuffe zweckmäßigerweise
ein geschirmtes Gehäuse in
Metallausführung
oder mit einer flammenwidrigen Kunststoffbeschichtung auf. Zum besonders
wirkungsvollen Schutz der Vorrichtung 10 vor Schmutz, Feuchtigkeit
und anderen äußeren Störeinflüssen ist das
Gehäuse
der Kabelmuffe in Schutzart IP 54 oder IP 65 ausgeführt.
Mit der in 1 und 2 gezeigten
Vorrichtung 10 konnte ein Datenkabel des Typs S-STP 600/23
4P LSH der Firma Corning mit einem Datenkabel des gleichen Typs
mit den für
Kategorie 6 geforderten Übertragungseigenschaften verbunden
werden. Als Kontaktleisten dienten LSA+-Leisten mit geschirmten Kontakten
der Firma Krone. Die Anschlüsse
auf der Kontaktleiste erfolgten in der Anschlussart EIA/TIA 568
A oder in der Anschlussart EIA/TIA 568 B.
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung lässt sich
wie folgt zusammenfassen:
Eine räumlich kompakte und auch für die Übertragung
von Daten mit einer Betriebsfrequenz von 100 MHz und höher geeignete
Vorrichtung 10 zur Verbindung von Leitern 11 bis 18 eines
ankommenden Datenkabels 100 mit Leitern 11' bis 18' eines bezüglich des
ankommenden Datenkabels 100 im Wesentlichen richtungsgleich abgehenden
Datenkabels 100' weist
eine erste, mit den Leitern 11 bis 18 des ankommenden
Datenkabels 100 und eine mit dieser kontaktierten, mit
den Leitern 11' bis 18' des abgehenden Datenkabels 100' verbundene,
zweite Klemmleiste 103' auf.
Die Kontaktleisten 103,103' besitzen eine im Wesentlichen
parallel zur Richtung des ankommenden Datenkabels 100 bzw.
abgehenden Datenkabels 100' verlaufende
Längsrichtung
und die Kontakte 1 bis 8 bzw. 1' bis 8' sind auf den
Kontaktleisten 103,103' in deren Längsrichtung in Reihe hintereinander
angeordnet. Die Summen der jeweiligen Leiterlänge des ankommenden Datenkabels 100 und der
jeweiligen Leiterlänge
des damit über
die Kontaktleisten 103,103' verbundene abgehenden Datenkabels 100' sind jeweils
im Sinne gleicher Signallaufzeiten gleich.