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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Datenübertragungskabel.
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Technischer Hintergrund
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Es sind verschiedene herkömmliche Typen abgeschirmter Drähte und Koaxialkabel vorgeschlagen worden (siehe beispielsweise Patentdokumente 1, 2). Ein herkömmlicher Draht enthält eine Isolierschicht, die auf einem Leiter vorhanden ist, sowie eine Abschirmschicht, die auf der Isolierschicht ausgebildet ist, und diese Isolier- sowie die Abschirmschicht werden von einer Ummantelung umhüllt. Bei diesem Aufbau wird, wenn Störungen bzw. Rauschen von außen auf den Draht einwirken/einwirkt, das Rauschen durch die Abschirmschicht aufgehalten. Dies erschwert die Überlagerung über den Leiter übertragener Daten durch Rauschen.
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Dokumente der verwandten Technik
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Patentdokument
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- Patentdokument 1: JP-A-2010-186722
- Patentdokument 2: JP-A-2009-146704
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Zusammenfassung der Erfindung
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Mit der Erfindung zu lösendes Problem
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Bei vielen herkömmlichen Drähten wie dem oben beschriebenen wird jedoch ein Weichmacher in der Ummantelung eingesetzt, und es kann eine Situation eintreten, in der der Weichmacher in Umgebungen mit hoher Temperatur flüchtig wird und dann an einen Isolator im Inneren der Abschirmschicht gelangt. Wenn der Weichmacher an den Isolator gelangt, wird die Induktivität des Isolators erhöht und damit das Abschirmvermögen des Drahtes verringert.
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Die Erfindung ist gemacht worden, um das oben beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe derselben besteht darin, ein Datenübertragungskabel zu schaffen, bei dem die Verringerung des Abschirmvermögens desselben verhindert wird.
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Mittel zum Lösen des Problems
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Datenübertragungskabel geschaffen, das einen Leiter oder eine Vielzahl von Leitern, einen Isolator, der den Leiter umhüllt, eine Abschirmschicht, die an einem Außenumfang des Isolators ausgebildet ist, eine isolierende Ummantelung, die die Abschirmschicht umhüllt, sowie eine Schicht aus biaxial orientierter Folie enthält, die zwischen dem Isolator und der Ummantelung vorhanden ist und den Außenumfang des Isolators umhüllt.
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Das Datenübertragungskabel der Erfindung enthält die Schicht aus biaxial orientierter Folie, die zwischen dem Isolator und der Ummantelung vorhanden ist und den Außenumfang des Isolators umhüllt. Dieser Aufbau erschwert es, selbst wenn das Datenübertragungskabel Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt ist, durch die ein Weichmacher in der Ummantelung flüchtig wird, dem flüchtig gewordenen Weichmacher, an den Isolator zu gelangen, da der Weichmacher durch die Folienschicht aufgehalten wird. Dementsprechend wird Zunahme der Induktivität des Isolators erschwert. Dadurch kann mit dem Datenübertragungskabel der Erfindung die Verringerung der Abschirmfähigkeit desselben verhindert werden.
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Weiterhin ist, da die Folienschicht biaxial orientiert ist, die Folienschicht in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung fest. Dadurch wird Ausfall der Folienschicht auch dann erschwert, wenn das Datenübertragungskabel in gebogenem Zustand verlegt wird. So kann mit dem Datenübertragungskabel der Erfindung die Verringerung des Abschirmvermögens unabhängig davon verhindert werden, wie das Datenübertragungskabel verlegt wird.
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Bei dem Datenübertragungskabel der Erfindung ist die Folienschicht vorzugsweise zwischen der Ummantelung und der Abschirmschicht vorhanden.
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Bei diesem Datenübertragungskabel ist die Folienschicht zwischen der Ummantelung und der Abschirmschicht vorhanden. Dabei ist, wenn sich die Folienschicht zwischen der Abschirmschicht und dem Isolator befindet, zu befürchten, dass elektrostatische Kapazitäten und charakteristische Impedanzen des Leiters und der Abschirmschicht mehr oder weniger stark beeinflusst werden. Im Unterschied dazu ist es, wenn die Folienschicht zwischen der Ummantelung und der Abschirmschicht vorhanden ist, möglich, das Auftreten dieser Situation zu verhindern, so dass die Verringerung des Abschirmvermögens weitergehend verhindert werden kann.
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Vorteil der Erfindung
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Mit der Erfindung ist es möglich, das Datenübertragungskabel zu schaffen, bei dem die Verringerung seines Abschirmvermögens verhindert werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A und 1B sind schematische Darstellungen, die ein Datenübertragungskabel gemäß einer Ausführungsform der dargestellten Erfindung zeigen, wobei 1A eine Schnittansicht ist und 1B eine Seitenansicht ist.
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2 ist ein Diagramm, das Rauschunterdrückungseigenschafen des Datenübertragungskabels der Ausführungsform zeigt.
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3 ist eine Schnittansicht, die ein abgewandeltes Beispiel eines Datenübertragungskabels gemäß der Ausführungsform zeigt.
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Ausführungsweise der Erfindung
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Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. 1A und 1B sind schematische Darstellungen, die ein Datenübertragungskabel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen, wobei 1A eine Schnittansicht desselben ist und 1B eine Seitenansicht desselben ist. Das Datenübertragungskabel 1 enthält, wie in 1A und 1B gezeigt, einen einzelnen Leiter 10, einen Isolator 20, der so auf dem Leiter 10 angeordnet ist, dass er ihn umhüllt, sowie eine Abschirmschicht 30, die um einen Außenumfang des Isolators 20 herum vorhanden ist.
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Beispielsweise werden ein Weichkupferdraht, ein versilberter Weichkupferdraht, ein verzinnter Weichkupferdraht sowie ein verzinnter Kupferlegierungsdraht als der Leiter 10 eingesetzt. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform der einzelne Leiter 10 eingesetzt wird, können, wie weiter unten beschrieben, zwei oder mehr Drähte eingesetzt werden.
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Der Isolator 20 ist ein Element, das so auf dem Leiter 10 angeordnet ist, dass es ihn umhüllt. Beispielsweise wird PE (Polyethylen) oder PP (Polypropylen) als der Isolator 20 eingesetzt und dieser Isolator 20 hat eine Induktivität von 3,0 F/m oder weniger.
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Leiterdrähte, wie beispielsweise Kupferdrähte, werden zu einer Vielzahl von Bündeln gebunden, und diese Bündel von Leiterdrähten werden dann miteinander verflochten, so dass die Abschirmschicht 30 entsteht. Die Ummantelung 40 ist ein Isolator, der einen Außenumfang der Abschirmschicht 30 umhüllt.
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Da das Datenübertragungskabel 1 den oben beschriebenen Aufbau hat, wird, wenn Rauschen von außen auf das Datenübertragungskabel 1 einwirkt, das Rauschen durch die Abschirmschicht 30 aufgehalten. Damit wird Überlagerung über den Leiter 10 übertragener Daten durch Rauschen erschwert.
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Beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug ist es leicht möglich, dass das Datenübertragungskabel 1 Umgebungen mit hoher Temperatur ausgesetzt ist. In diesen Umgebungen mit hoher Temperatur kann eine Situation eintreten, in der der Ummantelung 40 zugesetzter Weichmacher flüchtig wird und dann an den Isolator 20 gelangt, der sich im Inneren der Abschirmschicht 30 befindet. Wenn der Weichmacher an den Isolator 20 gelangt, wird die Induktivität des Isolators 20 erhöht, so dass sich das Maß reduziert, um das Rauschen unterdrückt wird, wodurch zu befürchten ist, dass sich das Abschirmvermögen des Datenübertragungskabels 1 verringert.
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Das heißt, wenn der Weichmacher an den Isolator 20 gelangt, nehmen die Induktivität und der Verlustwinkel (dielectric loss tangent) des Isolators 20 zu. Das Maß, in dem der Weichmacher an den Isolator 20 gelangt, unterscheidet sich von Position zu Position an dem Isolator 20. Dadurch wird die Impedanz erheblich gestört, wodurch das Maß, um das Rauschen unterdrückt wird, erheblich abnimmt. Des Weiteren nimmt das Maß, um das die Rauschunterdrückung reduziert wird, mit zunehmender Frequenz des emittierten Rauschens zu.
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Daher enthält das Datenübertragungskabel 1 der vorliegenden Ausführungsform des Weiteren zusätzlich zu dem oben beschriebenen Aufbau eine Folienschicht 50. Die Folienschicht 50 ist ein lagenartiges Element, das sich zwischen der Ummantelung 40 und dem Isolator 20 befindet. Die Folienschicht 50 besteht aus PET (Polyethylenterephtalat), und ihre Dichte reicht aus, um das Eindringen des Weichmachers zu verhindern. Es ist anzumerken, dass die Folienschicht 50 aus einem Fluorkunststoff bestehen kann.
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Bei dem Datenübertragungskabel 1 mit dem oben beschriebenen Aufbau wird, selbst wenn der der Ummantelung 40 zugesetzte Weichmacher in Umgebungen mit hoher Temperatur flüchtig wird, der flüchtig gewordene Weichmacher durch die Folienschicht 50 aufgehalten, und daher wird es dem Weichmacher erschwert, an den Isolator 20 zu gelangen. Dadurch wird verhindert, dass sich das Maß reduziert, um das Rauschen unterdrückt wird.
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Es ist anzumerken, dass die Folienschicht 50 in der vorliegenden Ausführungsform eine Schicht aus biaxial orientierter Folie ist, die ausgebildet wird, indem eine Thermoplastfolie in einer Umgebung mit hoher Temperatur biaxial, d. h. vertikal und horizontal, gedehnt wird. Dadurch nimmt die Festigkeit der Folienschicht 50 in einer vertikalen Richtung und einer horizontalen Richtung zu. Damit wird Ausfall der Folienschicht 50 auch dann erschwert, wenn das Datenübertragungskabel 1 in gebogenem Zustand verlegt wird. So wird unabhängig davon, wie das Datenübertragungskabel 1 verlegt wird, verhindert, dass sich das Maß reduziert, um das Rauschen unterdrückt wird.
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Des Weiteren befindet sich, wie in 1 gezeigt, die Folienschicht 50 vorzugsweise zwischen der Ummantelung 40 und der Abschirmschicht 30. Wenn sich die Folienschicht 50 zwischen der Abschirmschicht 30 und dem Isolator 20 befindet, ist zu befürchten, dass die elektrostatische Kapazität sowie die charakteristische Impedanz des Datenübertragungskabels 1 mehr oder weniger stark beeinflusst werden. Wenn sich die elektrostatische Kapazität und die charakteristische Impedanz ändern, ändert sich die Induktivität, wodurch sich das Maß ändert, um das Rauschen unterdrückt wird. Im Unterschied dazu wird, wenn sich die Folienschicht zwischen der Ummantelung 40 und der Abschirmschicht 30 befindet, das Auftreten dieser Situation verhindert, so dass die Verringerung des Abschirmvermögens verhindert wird. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die Folienschicht 50 eine Dicke von 4 μm oder mehr hat. Dadurch wird verhindert, dass es zum Auftreten einer Verringerung des Maßes kommt, um das Rauschen unterdrückt wird, wie dies ansonsten durch Defekte bzw. Poren in der Folienschicht 50 verursacht wird.
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Im Folgenden werden die Rauschunterdrückungseigenschaften des Datenübertragungskabels 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform anhand eines Vergleichs der Rauschunterdrückungseigenschaften der Ausführungsform und eines Vergleichsbeispiels beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das die Rauschunterdrückungseigenschaften des Datenübertragungskabels 1 der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
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Für den Leiter 10 wurde ein verdrilltes Kabel aus verzinntem Weichkupfer mit einem Außendurchmesser von 0,54 mm eingesetzt, bei dem der Parameter ”Anzahl von Strängen/Durchmesser in mm” 7/0,18 betrug. Des Weiteren wurde für den Isolator 20 ein vernetztes PE mit einer Dicke von 0,53 mm und einem Außendurchmesser von 1,6 mm eingesetzt. Für die Abschirmschicht 30 wurde ein Drahtgeflecht aus verzinntem Weichkupfer mit einem Außendurchmesser von 2,2 mm und einem Parameter ”Anzahl von Einzelsträngen/Anzahl zu flechtender Einheiten/Durchmesser in mm” von 0,10/5/16 eingesetzt. Für die Ummantelung 40 wurde ein wärmebeständiges PVC (Polyvinylchlorid) mit einer Dicke von ungefähr 0,45 mm und einem Außendurchmesser von 3,1 +/– 0,1 mm eingesetzt. Des Weiteren wurde für die Folienschicht 50 eine PET-Folie eingesetzt und diese zwischen der Abschirmschicht 30 und dem Isolator 20 angeordnet.
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Weiterhin wurden bei dem Datenübertragungskabel des Vergleichsbeispiels der gleiche Leiter und Isolator wie diejenigen der Ausführungsform eingesetzt, und es wurde ein Drahtgeflecht aus verzinntem Weichkupfer mit einem Außendurchmesser von ungefähr 2,1 mm eingesetzt, bei dem der Parameter ”Anzahl von Einzelsträngen/Anzahl zu flechtender Einheiten/Durchmesser in mm” 0,10/5/16 betrug. Für eine Ummantelung 40 wurde wärmebeständiges PVC mit einer Dicke von ungefähr 0,5 mm und einem Außendurchmesser von 3,1 +/– 0,2 mm eingesetzt.
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Es wurde verglichen, welches Maß an Rauschunterdrückung beide Kabel aufwiesen, bevor und nachdem sie einer Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt waren. In dem in 2 gezeigten Diagramm repräsentiert eine Abszisse die Frequenz F[MHz], und eine Ordinate repräsentiert das Maß der Rauschunterdrückung D[dB/m]. Des Weiteren kennzeichnet Bezugszeichen A das Vergleichsbeispiel, Bezugszeichen A' kennzeichnet das Vergleichsbeispiel, das der Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt war, Bezugszeichen B kennzeichnet die Ausführungsform, und Bezugszeichen B' kennzeichnet die Ausführungsform, die 105°C 168 Stunden lang ausgesetzt war. Bei dem Datenübertragungskabel 1 gemäß der Ausführungsform betrug, wie in 2 gezeigt, das Maß der Rauschunterdrückung, nachdem es der Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt war, bei 900 MHz 0,86 dB/m, bei 1500 MHz 1,15 dB/m sowie bei 1600 MHz 1,21 dB/m Des Weiteren betrug das Maß der Rauschunterstückung bei 1900 MHz 1,34 dB/m, bei 2000 MHz 1,39 dB/m sowie bei 2500 MHz 1,60 dB/m. Weiterhin betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 2600 MHz 1,64 dB/m und bei 3000 MHz 1,78 dB/m.
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Im Unterschied dazu betrug das Maß der Rauschunterdrückung des Datenübertragungskabels 1 gemäß der Ausführungsform, nachdem es der Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt war, bei 900 MHz 0,84 dB/m, bei 1500 MHz 1,14 dB/m und bei 1600 MHz 1,19 dB/m. Des Weiteren betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 1900 MHz 1,33 dB/m, bei 2000 MHz 1,37 dB/m sowie bei 2500 MHz 1,60 dB/m. Weiterhin betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 2600 MHz 1,63 dB/m und bei 3000 MHz 1,79 dB/m.
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So änderte sich bei dem Datenübertragungskabel 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, selbst wenn das Datenübertragungskabel 1 der Hochtemperatur-Umgebung über einen langen Zeitraum ausgesetzt war, das Maß der Rauschunterdrückung kaum.
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Bei dem Datenübertragungskabel des Vergleichsbeispiels betrug das Maß der Rauschunterdrückung, bevor es der Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt war, bei 900 MHz 0,92 dB/m, bei 1500 MHz 1,23 dB/m und bei 1600 MHz 1,29 dB/m. Des Weiteren betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 1900 MHz 1,43 dB/m, bei 2000 MHz 1,48 dB/m und bei 2500 MHz 1,71 dB/m. Weiterhin betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 2600 MHz 1,75 dB/m und bei 3000 MHz 1,90 dB/m.
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Im Unterschied dazu betrug das Maß der Rauschunterdrückung des Datenübertragungskabels gemäß der Ausführungsform, nachdem es der Atmosphäre von 105°C über 168 Stunden ausgesetzt war, bei 900 MHz 1,24 dB/m, bei 1500 MHz 1,70 dB/m und bei 1600 MHz 1,78 dB/m. Weiterhin betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 1900 MHz 2,00 dB/m, bei 2000 MHz 2,06 dB/m sowie bei 2500 MHz 2,41 dB/m. Weiterhin betrug das Maß der Rauschunterdrückung bei 2600 MHz 2,47 dB/m sowie bei 3000 MHz 2,69 dB/m.
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Bei dem Datenübertragungskabel des Vergleichsbeispiels wurde also das Maß der Rauschunterdrückung erheblich verringert, wenn das Kabel der Hochtemperaturumgebung über den langen Zeitraum ausgesetzt war.
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Aus dem Vergleich zwischen der Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel hat sich ergeben, dass das Datenübertragungskabel 1 gemäß der Ausführungsform, bei dem die Verlagerung des Weichmachers durch die Folienschicht 50 verhindert wird, dem Datenübertragungskabel des Vergleichsbeispiels hinsichtlich der Rauschunterdrückungseigenschaften überlegen ist.
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Das Datenübertragungskabel 1 gemäß der Ausführungsform enthält so die biaxial orientierte Folienschicht 50, die sich zwischen dem Isolator 20 und der Ummantelung 40 befindet und den Außenumfang des Isolators 20 umhüllt. Da die Folienschicht 50 so angeordnet ist, wird, selbst wenn das Datenübertragungskabel 1 den Hochtemperatur-Umgebungen ausgesetzt wird, so dass der Weichmacher in der Ummantelung 40 flüchtig wird, der flüchtig gewordene Weichmacher durch die Folienschicht 50 aufgehalten, so dass es dem Weichmacher erschwert wird, an den Isolator 20 zu gelangen. Dementsprechend wird Erhöhung der Induktivität des Isolators 20 erschwert. Dadurch kann bei dem Datenübertragungskabel 1 der Ausführungsform die Verringerung des Abschirmvermögens desselben verhindert werden. Des Weiteren kann auf ähnliche Weise beim Einsatz des Datenübertragungskabels 1 nicht nur Verlagerung des Weichmachers aus der Ummantelung 40 sondern auch von Weichmachern aus anderen Elementen, die sich in der Nähe des Datenübertragungskabels 1 befinden, zu dem Isolator 20 verhindert werden.
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Weiterhin ist die Folienschicht 50 in der vertikalen Richtung und der horizontalen Richtung fest, da die Folienschicht 50 biaxial ausgerichtet ist. Durch diese Eigenschaft der Folienschicht 50 wird Ausfall der Folienschicht 50 auch dann erschwert, wenn das Datenübertragungskabel 1 in gebogenem Zustand verlegt wird. Dadurch kann bei dem Datenübertragungskabel der Erfindung die Verringerung des Abschirmvermögens unabhängig davon verhindert werden, wie das Datenübertragungskabel 1 verlegt wird.
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Des Weiteren ist bei dem Datenübertragungskabel 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Folienschicht 50 zwischen der Ummantelung 40 und der Abschirmschicht 30 vorhanden. Dabei ist, wenn sich die Folienschicht 50 zwischen der Abschirmschicht 30 und dem Isolator 20 befindet, zu befürchten, dass die elektrostatische Kapazität und die charakteristische Impedanz des Leiters 10 und der Abschirmschicht 30 mehr oder weniger stark beeinflusst werden. Im Unterschied dazu kann, wenn die Folienschicht 50 zwischen der Ummantelung 40 und der Isolierschicht 30 vorhanden ist, die Verringerung des Maßes der Rauschunterdrückung weitergehend verhindert werden.
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Damit ist die Erfindung, obwohl die Erfindung anhand der Ausführungsform beschrieben worden ist, nicht auf die Ausführungsform beschränkt und kann daher abgewandelt werden, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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Beispielsweise kann das Datenübertragungskabel 1, obwohl das Datenübertragungskabel 1 gemäß der Ausführungsform aus dem einzelnen Leiter 10 besteht, auch so aufgebaut sein, wie dies in 3 dargestellt ist. 3 ist eine Schnittansicht, die ein abgewandeltes Beispiel eines Datenübertragungskabels 1 gemäß der Ausführungsform zeigt.
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Ein Datenübertragungskabel 1 gemäß dem abgewandelten Beispiel enthält, wie in 3 gezeigt, zwei Leiter 10 und zwei Isolatoren 20, die die zwei Leiter 10 einzeln umhüllen, und die Leiter sowie die Isolatoren werden zusammen von einer Abschirmschicht 30 umhüllt. Des Weiteren ist das Datenübertragungskabel 1 nicht auf das in 3 gezeigte abgewandelte Beispiel beschränkt und kann daher aus drei oder mehr Leitern 10 bestehen. Weiterhin kann der Leiter 10 aus verdrillten Drähten bestehen.
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Des Weiteren ist, obwohl bei dem in 1 gezeigten Datenübertragungskabel 1 die Folienschicht 50 zwischen der Abschirmschicht 30 und der Ummantelung 40 vorhanden ist, die Erfindung nicht darauf beschränkt, und so kann die Folienschicht 50 zwischen dem Isolator 20 und der Abschirmschicht 30 vorhanden sein. Auch wenn dieser Aufbau zum Einsatz kommt, wird die Verringerung des Abschirmvermögens verhindert.
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Obwohl die Erfindung ausführlich und unter Bezugnahme auf die spezielle Ausführungsform beschrieben worden ist, ist dem Fachmann auf dem betreffenden Gebiet klar, dass verschiedene Veränderungen und/oder Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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Die vorliegende Patentanmeldung basiert auf einer am 5. April 2011 eingereichten
japanischen Patentanmeldung (No. 2011-83926) , deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.
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Möglichkeiten des industriellen Einsatzes der Erfindung
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Die Erfindung eignet sich zum Herstellen des Datenübertragungskabels, mit dem die Verringerung des Abschirmvermögens desselben verhindert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Datenübertragungskabel;
- 10
- Leiter;
- 20
- Isolator;
- 30
- Abschirmschicht;
- 40
- Ummantelung;
- 50
- Folienschicht.
