DE19905930A1

DE19905930A1 - Data cable

Info

Publication number: DE19905930A1
Application number: DE1999105930
Authority: DE
Inventors: Joerg Boer; Thomas Delzepich; Stephan Gorgels; Karl Lesten
Original assignee: KERPENWERK GmbH
Current assignee: KERPENWERK GmbH
Priority date: 1999-02-13
Filing date: 1999-02-13
Publication date: 2000-08-17
Also published as: EP1028435A3; EP1028435A2

Abstract

Ein Datenkabel aus wenigstens zwei miteinander verseilten Kabelelementen, die jweils aus einem in sich verseilten Kabelpaar bestehen und die von einer gemeinsamen Abschirmung umgeben sind, genügt modernen Anforderungen insbesondere hinsichtlich Wellenwiderstand, Dämpfung und Nebensprechen.A data cable consisting of at least two cable elements stranded together, each of which consists of a stranded cable pair and which are surrounded by a common shield, meets modern requirements, in particular with regard to wave resistance, attenuation and crosstalk.

Description

Growing bandwidth requirements

Die Entwicklung der kommunikationstechnischen Infrastruktur in den letzten Jahren führt zu einem wachsenden Bandbreitenbedarf. Gerade die Übermittlung sich verändernder graphischer Darstellun gen (z. B. CATV) erfordert die Übertragung größter Datenmengen in sehr kurzer Zeit mit einem ho hen Anspruch an Störsicherheit.The development of the communication technology infrastructure in recent years has led to one growing bandwidth requirements. Especially the transmission of changing graphical representations gen (e.g. CATV) requires the transmission of large amounts of data in a very short time with a ho hen demand for interference immunity.

Die Übertragungskanäle, über die diese Daten transportiert werden, müssen gewissen Minimalanfor derungen genügen, um die jeweiligen Übertragungsverfahren zu unterstützen und damit eine stö rungsfreie Datenübertragung zu ermöglichen.The transmission channels over which this data is transported must meet certain minimum requirements are sufficient to support the respective transmission processes and thus a disruption enable smooth data transmission.

Cable requirements

Für die oben beschriebenen Anwendungen werden vorzugsweise symmetrische Datenkabel mit paar- oder viererverseilten Adern, die aus polymerisolierten Kupferdrähten bestehen, verwendet. Im Ge gensatz zu den kurzlebigen aktiven Komponenten und den ebenfalls einer sehr schnellen Entwicklung unterliegenden Übertragungsverfahren wird für die Kabel eine hohe Lebensdauer von 15 bis 20 Jah ren erwartet. Die Kabel sind in einem Gebäude fest installiert und somit nicht ohne weiteres aus tauschbar. Das bedeutet, daß heute verlegte Kabel bereits den Anforderungen der übernächsten Ge neration von aktiven Komponenten und Übertragungsverfahren genügen müssen.For the applications described above, symmetrical data cables with paired or four-stranded wires, which consist of polymer-insulated copper wires. In Ge contrast to the short-lived active components and also a very fast development The underlying transmission process has a long lifespan of 15 to 20 years expected. The cables are permanently installed in a building and are therefore not easily disconnected exchangeable. This means that cables laid today already meet the requirements of the next but one Ge generation of active components and transmission methods must suffice.

Aus diesem Grund wurden für die Kabelentwicklung in den letzten Jahren schon sehr hohe Anforde rungen gestellt. Insbesondere sind dabei die Parameter Wellenwiderstand, Dämpfung und Neben sprechen zu beachten.For this reason, very high demands have been made for cable development in recent years stakes. In particular, the parameters are wave resistance, damping and secondary speak to note.

Der Wellenwiderstand ist zunächst eine Systemkenngröße. Haben alle Komponenten in einer elektri schen Übertragungsstrecke exakt denselben Wellenwiderstand, kann eine reflexionsfreie Übertragung erfolgen. In einem solchen ideal angepaßten Übertragungssystem wäre eine verlustfreie Datenüber tragung möglich. Da aber diese Forderung in der Praxis nicht realisierbar ist, ist die Reflexionsdämp fung als Maß für die Reflexionsfreiheit definiert. Diese Größe gibt das Verhältnis von übertragener Signalleistung zu reflektierter Signalleistung an und beschreibt somit die Gleichmäßigkeit eines Über tragungskanals hinsichtlich der den Wellenwiderstand bestimmenden Größen.The characteristic impedance is initially a system parameter. Have all components in one electri transmission path exactly the same wave resistance, a reflection-free transmission can respectively. In such an ideally matched transmission system, lossless data would be over wear possible. However, since this requirement cannot be met in practice, the reflection damper fung is defined as a measure of the freedom of reflection. This size gives the ratio of transmitted Signal power to reflected signal power and thus describes the uniformity of an over support channel with regard to the quantities determining the wave resistance.

Um in einem Datenkabel eine hohe Reflexionsdämpfung zu erreichen, dürfen sich die elektrischen und geometrischen Eigenschaften über die gesamte Kabellänge möglichst wenig ändern. Dazu ist eine sehr gleichmäßige Fertigung und eine große Stabilität des Verseilverbandes erforderlich. Hierbei hat sich die Fixierung der Verseilelemente als nützlich erwiesen.In order to achieve a high reflection loss in a data cable, the electrical and change geometric properties as little as possible over the entire cable length. Is to a very uniform production and a great stability of the stranding association required. Here the fixation of the stranding elements has proven useful.

Die Dämpfung beschreibt als Verhältnis von empfangener Signalleistung zu gesendeter Signallei stung die in der Übertragungsstrecke entstehenden Verluste. Bei vorgegebenem Wellenwiderstand ist die Dämpfung im wesentlichen vom Querschnitt des Kupferleiters abhängig und kann durch weitere konstruktive Maßnahmen nur geringfügig verändert werden.Attenuation describes the ratio of received signal power to transmitted signal line the losses occurring in the transmission link. For a given wave resistance the attenuation depends essentially on the cross section of the copper conductor and can be increased by others constructive measures can only be changed slightly.

Das Nebensprechen beschreibt bei Datenkabeln, die mehrere Übertragungskanäle beinhalten, die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen den einzelnen Übertragungskanälen. Diese Wechsel wirkung bedeutet, daß das in einem Kanal übertragene Signal als Störung in einem anderen Kanal empfangen wird. Um diese elektromagnetische Wechselwirkung zu reduzieren, ist eine hohe elektri sche und geometrische Symmetrie der einzelnen Verseilelemente erforderlich. Ein großer Abstand zwischen den einzelnen Verseilelementen trägt ebenfalls zu einem guten Nebensprechen bei. The crosstalk describes the for data cables that contain several transmission channels electromagnetic interaction between the individual transmission channels. These changes Effect means that the signal transmitted in one channel is a disturbance in another channel Will be received. To reduce this electromagnetic interaction, high electri cal and geometric symmetry of the individual stranding elements required. A great distance between the individual stranding elements also contributes to a good crosstalk.

Known approaches and their problems

Symmetrische Datenkabel bestehen aus miteinander zu Paaren oder Vierern verseilten Adern. Jede Ader ist ein mit einem extrudierten Polymermaterial umgebener Kupferdraht.Symmetrical data cables consist of cores stranded together in pairs or quads. Each Core is a copper wire surrounded by an extruded polymer material.

Bei der Verseilung der Adern zu Paaren oder Vierern wird eine elektromagnetische Entkopplung dadurch bewirkt, daß die Drallängen der einzelnen Elemente unterschiedlich gewählt werden. Durch eine geeignete Abstimmung der Verhältnisse der Drallängen der verschiedenen Verseilelemente eines Datenkabels untereinander kann diese Entkopplung und damit das Nebensprechen optimiert werden.When the wires are twisted into pairs or fours, there is an electromagnetic decoupling causes that the twist lengths of the individual elements are selected differently. By a suitable coordination of the ratios of the twist lengths of the different stranding elements This decoupling and thus the crosstalk can be optimized among data cables.

Allerdings sind bei den bevorzugten vierpaarigen Datenkabeln sechs Paarkombinationen zu optimie ren. Das bedeutet, daß die vier Drallängen unter Berücksichtigung der Fertigungsgenauigkeit so festgelegt werden müssen, daß alle sechs Verhältnisse optimal werden. Dabei kristallisiert sich immer ein Drallängen-Verhältnis als das schwächste heraus. Darüber hinaus führt es zu Problemen, wenn die Drallängen der verschiedenen Paare zu weit auseinander liegen. Dadurch ergeben sich in diesen Paaren sehr unterschiedliche Signallaufzeiten, was bei einigen Übertragungsverfahren erhebliche Stö rungen der Datenübertragung verursacht.However, with the preferred four-pair data cables, six pair combinations are too optimistic ren. That means that the four twist lengths taking into account the manufacturing accuracy like this it must be determined that all six ratios are optimal. It always crystallizes a twist length ratio as the weakest. It also leads to problems, though the twist lengths of the different pairs are too far apart. This results in these Pair very different signal propagation times, which with some transmission methods considerable interference causes of data transmission.

Zur Optimierung von zwei Paaren ist nur ein Verhältnis von zwei Drallängen zueinander abzustim men, was problemlos möglich ist.To optimize two pairs, only a ratio of two swirl lengths to each other needs to be coordinated what is easily possible.

Eine sehr wirkungsvolle Maßnahme zur Verbesserung des Nebensprechens ist es, die einzelnen Ver seilelemente gegeneinander elektromagnetisch abzuschirmen, indem man sie mit elektrisch leitfähigen Materialien umgibt (vgl. Gebrauchsmuster Nr. 295 18 525.2; Kerpen). Die Abschirmung der einzel nen Paare ist jedoch sowohl vom Materialeinsatz als auch vom Fertigungsaufwand her bedeutend aufwendiger. Paarweise geschirmte Datenkabel sind erheblich dicker und deutlich teurer als Kabel mit nur einem gemeinsamen Schirm. Darüber hinaus übertreffen paarweise geschirmte Datenkabel die übertragungstechnischen Anforderungen oftmals soweit, daß dieser Aufwand nicht gerechtfertigt erscheint.A very effective measure to improve crosstalk is to Shield the cable elements against each other electromagnetically by connecting them with electrically conductive Surrounds materials (see Utility Model No. 295 18 525.2; Kerpen). Shielding the individual However, pairs are important in terms of both the use of materials and the manufacturing effort more complex. Data cables shielded in pairs are considerably thicker and significantly more expensive than cables with only one umbrella. In addition, paired shielded data cables excel the transmission requirements often so far that this effort is not justified appears.

New solution

In dem erfindungsgemäßen Datenkabel wird ein Kompromiß zwischen der aufwendigen Paarschir mung und der anspruchsvollen Abstimmung von sechs Drallängen-Verhältnissen erreicht. Jeweils zwei Paare werden nach der Art eines Dieselhorst-Martin-Vierers miteinander verseilt. Dabei braucht immer nur ein Drallängen-Verhältnis optimiert werden. Jeder dieser Dieselhorst-Martin-Vierer wird mit einer Abschirmung aus leitfähigem Material, z. B. einer metallbeschichteten Polymerfolie umge ben. Das so entstandene Kabelelement kann als Dieselhorst-Martin-Vierer in Metall-Folie (DM- ViMF) bezeichnet werden. Mehrere dieser DM-ViMFe können miteinander zu einem Kabel weiter verarbeitet werden.In the data cable according to the invention there is a compromise between the complex pair shield and the sophisticated coordination of six swirl length ratios. Each two pairs are stranded together in the manner of a Dieselhorst-Martin four. It needs only one twist length ratio can be optimized. Each of these Dieselhorst Martin foursomes will with a shield made of conductive material, e.g. B. a metal-coated polymer film ben. The resulting cable element can be used as a Dieselhorst-Martin quad in metal foil (DM- ViMF). Several of these DM-ViMFe can be combined to form a cable are processed.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenkabels liegen zwei DM-ViMFe parallel nebeneinander unter einem weiteren gemeinsamen Schirm, vorzugsweise einem Geflecht aus Metalldrähten, der von dem gemeinsamen Außenmantel umhüllt wird, oder direkt unter dem gemein samen Außenmantel. Die ovale Außenform dieses Datenkabels bietet Vorteile bei der Verlegung, da der zulässige Biegeradius sich nach der flachen Seite berechnet und somit deutlich geringer ist als bei einem vergleichbaren vierpaarigen Datenkabel in konventioneller runder Ausführung.In a preferred embodiment of the data cable according to the invention there are two DM-ViMFe in parallel next to each other under another common screen, preferably a braid Metal wires, which is covered by the common outer jacket, or directly under the common seed outer coat. The oval outer shape of this data cable offers advantages when laying, because the permissible bending radius is calculated on the flat side and is therefore significantly less than with a comparable four-pair data cable in a conventional round version.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenkabels unterstützt insbesondere die in Europa bevorzugte Anwendung vierpaariger Datenkabel für zwei Dienste (Cable sharing). Dabei werden über jeweils zwei Paare eines Kabels Daten unterschiedlicher Dienste (z. B. Computerdaten und Tele fon) übertragen. Für jeden Dienst wirkt ein Paar als Übertragungskanal in die eine Richtung, das andere Paar als Übertragungskanal in die Gegenrichtung. Durch Einsatz des erfindungsgemäßen Datenkabels in dieser Anwendung sind die unterschiedlichen Dienste hervorragend gegen eine ge genseitige störende Beeinflussung geschützt, während das Kabel in Bezug auf die Dicke und auch auf die Kosten her deutlich unter paarweise geschirmten Datenkabeln liegt.This embodiment of the data cable according to the invention supports in particular those in Europe preferred application of four-pair data cables for two services (cable sharing). In doing so data from different services (e.g. computer data and tele fon) transferred. For each service, a pair acts as a transmission channel in one direction, that other pair as a transmission channel in the opposite direction. By using the invention Data cables in this application, the different services are excellent against a ge mutual interference protected while the cable in terms of thickness and also is significantly less than data cables shielded in pairs at the expense.

Claims

1. Data cable with good transmission properties for high frequencies, characterized in that two pairs are twisted together and surrounded by a shield.

2. Data cable according to claim 1, characterized in that the two stranded together Pair of surrounding shielding is a metal-coated polymer film.

3. Data cable according to claim 1, characterized in that the two stranded together Couples surrounding shield is extruded from conductive material.

4. Data cable according to claim 1, characterized in that the two stranded together Pairs surrounding shield consists of an electrolytically applied metal layer.

5. Data cable according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that two or more shielded elements, each consisting of two pairs twisted together, in parallel lie under the common outer jacket.

6. Data cable according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that two or more shielded elements, each consisting of two pairs twisted together, in parallel lie under an additional common cable shield surrounded by the outer jacket.

7. Data cable according to claim 6, characterized in that the common, from the outer jacket surrounding cable shield is a metal-coated polymer film.

8. Data cable according to claim 6, characterized in that the common, from the outer jacket Surrounded cable shield a braid made of metal wires, preferably made of tinned copper wires is.

9. Data cable according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the the outer sheath surrounding the cable made of a flame-retardant, halogen-free polymer mixture consists.