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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Diese Anmeldung beansprucht die Vorteile der Provisional-US-Patentanmeldung
62/981,951 , die am 26. Februar 2020 eingereicht wurde und deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Gebiet der Offenbarung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen Kommunikationsnetzwerke und im Besonderen Netzwerkvorrichtungen, Kabel und Stecker mit verbesserter elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV).
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HINTERGRUND
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Einige Kommunikationsnetzwerkumgebungen, wie beispielsweise Automobilnetzwerke und Industrienetzwerke, sind oft durch ein hohes Maß an elektromagnetischen Störungen (EMI) gekennzeichnet. Es werden verschiedene Techniken zur Reduzierung der EMI in Netzwerkkabeln und Steckern eingesetzt. Für Hochgeschwindigkeitsnetzwerke, die mit hohen Frequenzen in rauen EMI-Umgebungen arbeiten, wie beispielsweise Multi-Gig-Ethernet im Automobil, bieten ungeschirmte Kabel möglicherweise keinen ausreichenden EMI-Schutz. Einige Netzwerke verwenden Shielded Twisted-Pair (STP) und Shielded Parallel Pair (SPP) Kabel für die differentielle Signalübertragung. Andere Netzwerke verwenden Single-Ended-Signalübertragung über inhärent geschirmte Koaxialkabel (Koax). Viele dieser geschirmten Kabel, einschließlich STP, SPP und Koax, verwenden eine doppelte Abschirmung, beispielsweise eine Folie und ein Geflecht, die zusammen sowohl elektromagnetische Abschirmung als auch mechanische Festigkeit bieten.
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Die obige Beschreibung dient als allgemeiner Überblick über den verwandten Stand der Technik auf diesem Gebiet und ist nicht als Eingeständnis zu verstehen, dass irgendeine der darin enthaltenen Informationen den Stand der Technik gegenüber der vorliegenden Anwendung darstellt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine hierin beschriebene Ausführungsform stellt eine Netzwerkkommunikationsvorrichtung bereit, die eine Kommunikationsschaltung umfasst, die so konfiguriert ist, dass sie Signale über ein Netzwerkkabel überträgt, sowie einen Stecker, der so konfiguriert ist, dass er mit dem Netzwerkkabel verbunden werden kann. Der Stecker umfasst einen oder mehrere Signalanschlüsse, einen inneren Abschirmanschluss und einen äußeren Abschirmanschluss. Der eine oder die mehreren Signalanschlüsse sind so konfiguriert, dass sie mit einer oder mehreren Signalleitungen des Netzwerkkabels verbunden werden, um die Signale zu übertragen. Der innere Abschirmanschluss umgibt den einen oder die mehreren Signalanschlüsse und ist mit einer Schaltungserdung der Kommunikationsschaltung verbunden. Der äußere Abschirmanschluss umgibt den inneren Abschirmanschluss und ist mit einer zusätzlichen Erdung der Netzwerkskommunikationsvorrichtung verbunden, wobei die zusätzliche Erdung von der Schaltungserdung verschieden ist.
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In einigen Ausführungsformen ist der innere Abschirmanschluss so konfiguriert, dass er einen Rückweg für die Signale bereitstellt, und der äußere Abschirmanschluss ist so konfiguriert, dass er elektromagnetische Störungen zu und von den Signalen reduziert.
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In einigen Ausführungsformen ist der innere Abschirmanschluss so konfiguriert, dass er mit einer inneren Abschirmschicht des Netzwerkkabels verbunden ist, und der äußere Abschirmanschluss ist so konfiguriert, dass er mit einer äußeren Abschirmschicht des Netzwerkkabels verbunden ist, die sich von der inneren Abschirmschicht unterscheidet.
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In einer Ausführungsform umfasst der Stecker einen doppelt abgeschirmten Abschnitt, der den einen oder die mehreren Signalanschlüsse umgibt und sich in Richtung des Netzwerkkabels erstreckt, und der innere und der äußere Abschirmanschluss sind entlang des doppelt abgeschirmten Abschnitts elektrisch voneinander isoliert und an einem distalen Ende des doppelt abgeschirmten Abschnitts elektrisch gegeneinander abgegrenzt.
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In einer offenbaren Ausführungsform umfasst die zusätzliche Erdung ein Gehäuse der Netzwerkskommunikationsvorrichtung. In einer alternativen Ausführungsform umfasst die zusätzliche Masse eine zusätzliche Schaltungserdung der Kommunikationsschaltung.
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Zusätzlich ist gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform ein Netzwerkkabel vorgesehen, das eine oder mehrere Signalleitungen, eine innere Abschirmschicht, eine äußere Abschirmschicht und einen Stecker umfasst. Die eine oder mehreren Signalleitungen verlaufen entlang des Netzwerkkabels und sind für die Übertragung von Signalen konfiguriert. Die innere Abschirmschicht verläuft entlang des Netzwerkkabels, umgibt die Signalleitungen und ist von den Signalleitungen elektrisch isoliert. Die äußere Abschirmschicht verläuft von einem Ende des Netzwerkkabels bis zu einem distalen Ende eines Teilabschnitts des Netzwerkkabels, umgibt die Abschirmschicht und ist entlang des Teilabschnitts von der inneren Abschirmschicht elektrisch isoliert und am distalen Ende des Teilabschnitts mit der inneren Abschirmschicht elektrisch verbunden. Der Stecker ist am Ende des Netzwerkkabels angebracht und umfasst einen oder mehrere Signalanschlüsse, die mit der einen oder den mehreren Signalleitungen verbunden sind, einen inneren Abschirmanschluss, der den einen oder die mehreren Signalanschlüsse umgibt und mit der inneren Abschirmschicht verbunden ist, und einen äußeren Abschirmanschluss, der den inneren Abschirmanschluss umgibt und mit der äußeren Abschirmschicht verbunden ist.
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In einigen Ausführungsformen ist der innere Abschirmanschluss so konfiguriert, dass er einen Rückweg für die Signale bereitstellt, und der äußere Abschirmanschluss ist so konfiguriert, dass er elektromagnetische Störungen zu und von den Signalen reduziert.
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Eine Schaltungserdung der Kommunikationsschaltung ist mit einer inneren Abschirmschicht des Netzwerkkabels verbunden, wobei die innere Abschirmschicht die eine oder mehrere Signalleitungen umgibt. Eine zusätzliche Erdung der Netzwerkskommunikationsvorrichtung, wobei die zusätzliche Erdung von der Schaltungserdung verschieden ist, ist mit einer äußeren Abschirmschicht des Netzwerkkabels verbunden, wobei der äußere Abschirmanschluss den inneren Abschirmanschluss umgibt.
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Die vorliegende Offenbarung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen davon, zusammen mit den Zeichnungen, in denen verstanden werden:
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Figurenliste
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- 1 ist ein Block, der schematisch ein automobiles System mit einer Verkabelung mit hoher EMV-Leistung darstellt, mit einer Ausführungsform, die hier beschrieben wird;
- [ 2 ist eine isometrische Ansicht eines Netzwerkkabels in dem System von 1, gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform;
- 3 ist eine isometrische Ansicht eines Steckers in dem System von 1, gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform;
- 4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Verkabelung mit hoher EMV-Leistung zwischen Kommunikationsvorrichtungen gemäß einer alternativen Ausführungsform, die hierin beschrieben ist, darstellt; und
- 5 und 6 sind Diagramme, die die simulierte Leistung der offenbaren Verkabelung mit hoher EMV-Leistung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform zeigen.
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Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen bieten verbesserte Verkabelungslösungen für Kommunikationsnetzwerke. Enthaltene Ausführungsformen stellen Kommunikationsvorrichtungen (beispielsweise Ethernet-Transceiver), Netzwerkkabel und Stecker mit einer Hochleistungsabschirmung gegen elektromagnetische Störungen (EMI) bereit. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich hauptsächlich auf automobile Ethernetnetzwerke, wobei dies nur als Beispiel dient. Die offengelegten Techniken sind in jeder anderen Umgebung mit hohen EMI-Werten und/oder strengen EMI-Unterdrückungsanforderungen anwendbar und nützlich, beispielsweise in industriellen Netzwerken und Heimnetzwerken.
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In einigen Ausführungsformen umfasst ein Kommunikationssystem Kommunikationsvorrichtungen, die über Netzwerkkabel miteinander kommunizieren. Die Kommunikationsvorrichtungen können beispielsweise Ethernet-Transceiver, Paket-Switches oder jede andere geeignete Art von Kommunikationsvorrichtung umfassen. Ein Netzwerkkabel umfasst in einer offenbarten Ausführungsform einen oder mehrere Signalleiter zur Übertragung von Signalen zwischen Kommunikationsvorrichtungen. Die Signalleitungen sind durch eine innere Abschirmschicht und eine äußere Abschirmschicht abgeschirmt, die durch eine geeignete dielektrische Isolierschicht elektrisch voneinander isoliert sind.
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Bei jeder der Kommunikationsvorrichtungen, die an das Netzwerkkabel angeschlossen sind, sind die innere und die äußere Abschirmschicht in einer Ausführungsform mit unterschiedlichen Massen verbunden und erfüllen unterschiedliche Funktionen. Die innere Abschirmschicht ist mit der Schaltungsmasse der elektronischen Schaltung der Kommunikationsvorrichtung verbunden und dient als Signalrückleitung. Die äußere Abschirmschicht ist mit einer anderen Masse verbunden, beispielsweise mit einem Gehäuse der Kommunikationsvorrichtung, und dient zur Reduzierung der EMI.
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Die offenbarte Erdungskonfiguration der Abschirmschichten bietet ein hohes Maß an EMI-Unterdrückung, sowohl von der äußeren Umgebung zu den Signalleitungen als auch umgekehrt. Darüber hinaus vereinfacht die offenbarte Konfiguration die Bildung einer durchgehenden 360-Grad-Verbindung zwischen der äußeren Abschirmschicht und dem Gehäuse der Kommunikationsvorrichtung am Stecker. Infolgedessen wird die EMI-Unterdrückung weiter verbessert.
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Verschiedene Implementierungsbeispiele werden hier beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Signalleitung(en) zum Beispiel ein differentielles verdrilltes Paar, ein differentielles paralleles Paar oder einen einseitigen koaxialen Mittelleiter umfassen. Jede der Abschirmschichten kann beispielsweise eine Metallfolie, ein Metallgeflecht oder eine Kombination aus beidem umfassen.
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In einer alternativen Ausführungsform ist die äußere Abschirmschicht nicht mit dem Gehäuse der Kommunikationsvorrichtung verbunden, sondern mit einer zusätzlichen Schaltungsmasse der elektronischen Schaltung, die sich von der Schaltungsmasse unterscheidet, die mit der inneren Abschirmschicht verbunden ist.
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In einigen Ausführungsformen verläuft die äußere Abschirmschicht nicht über die gesamte Länge des Netzwerkkabels, sondern nur über einen kurzen Abschnitt neben dem Stecker. Ein solcher doppelt abgeschirmter Abschnitt kann Teil des Netzwerkkabels oder Teil des Steckers der Kommunikationsvorrichtung sein. Solche Ausführungsformen reduzieren die Kosten für das Netzwerkkabel.
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Im Folgenden wird ein Beispiel für die simulierte Leistung der offenbarten Abschirmtechnik gegeben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch ein Automobilkommunikationssystem 20 mit einer Verkabelung mit hoher EMV-Leistung gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform zeigt. Das System 20 ist in einem Fahrzeug 24 installiert und umfasst mehrere Sensoren 28, einen Ethernet-Switch 48, mehrere Mikrocontroller (µC) 32, eine Zentralsteuerung (CC) 36 und mehrere Ethernet Physical Layer (PHY) Sendeempfänger 40.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die Sensoren 28 alle geeigneten Arten von Sensoren umfassen. Einige nicht einschränkende Beispiele von Sensoren umfassen Videokameras, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungsmesser, Audiosensoren, Infrarotsensoren, Radarsensoren, Lidarsensoren, Ultraschallsensoren, Entfernungsmesser oder andere Näherungssensoren und dergleichen.
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Im vorliegenden Beispiel ist jeder Sensor 28 mit einem entsprechenden Mikrocontroller (|jC) 32 verbunden, der seinerseits mit einem entsprechenden PHY-Sendeempfänger 40 verbunden ist. Der PHY-Sendeempfänger 40 eines jeden Sensors 28 ist über ein Netzwerkkabel 44 mit einem Port des Switches 48 verbunden. Das switch-seitige Ende des Kabels 44 ist typischerweise mit einem gleichwertigen PHY-Sendeempfänger (aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Abbildung nicht zu sehen) innerhalb des Switches 48 verbunden oder mit diesem gekoppelt, beispielsweise als Teil des Switch-Ports integriert.
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Im vorliegenden Kontext werden PHY-Sendeempfänger 40 und Switch 48, die durch Netzwerkkabel 44 verbunden sind, hier als Kommunikationsvorrichtungen bezeichnet. Zusätzlich oder alternativ kann das System 20 jede andere geeignete Art von Kommunikationsvorrichtungen umfassen. Die Netzwerkkabel 44 sind mit Hilfe von Steckern 52 mit den Kommunikationsvorrichtungen verbunden.
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In verschiedenen Ausführungsformen können die Kommunikationsvorrichtungen des Systems 20 über Netzwerkkabel 44 mit einer beliebigen geeigneten Bitrate kommunizieren. Beispielhafte Bitraten sind 10Mbps gemäß IEEE 802.3cg (10Base-T1s), 100Mbps gemäß IEEE 802.3bw, 1 Gbps gemäß IEEE 802.3bp oder 10Gbps gemäß IEEE 802.3ch.
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Ein Einsatz am unteren Rand von 1 zeigt ein Paar von Kommunikationsvorrichtungen. Im vorliegenden Beispiel umfassen die Kommunikationsvorrichtungen einen Schalter 48 auf der linken Seite (beispielsweise über einen integrierten PHY-Sendeempfänger) und einen PHY-Sendeempfänger 40 auf der rechten Seite, der über ein Netzwerkkabel 44 verbunden ist. Die Kommunikationsvorrichtungen umfassen jeweils ein Metallgehäuse 56, das eine Leiterplatte (PCB) 60 mit darauf angeordneten elektronischen Schaltungen 64 umschließt. Die elektronische Schaltung 64 kann beispielsweise eine medienabhängige Schnittstelle (MDI) zur Kopplung mit dem Kabel 44 sowie jede geeignete Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsschaltung umfassen. Die elektronische Schaltung 64 kann von einer PHY-Vorrichtung zur anderen variieren, beispielsweise je nach Art des Netzwerks oder Host-Systems.
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Das Netzwerkkabel 44 umfasst (i) eine oder mehrere Signalleitungen 68, (ii) eine innere Abschirmschicht 72 und (iii) eine äußere Abschirmschicht 76. Die Signalleitungen 68 sind so konfiguriert, dass sie Kommunikationssignale zwischen den jeweiligen elektronischen Schaltungen 64 der Kommunikationsvorrichtungen leiten. Die innere Abschirmschicht 72 umgibt die Leiter 68 (und ist von den Leitern 68 elektrisch isoliert). Die äußere Abschirmschicht 76 umgibt die innere Abschirmschicht 72 (und ist elektrisch von der inneren Abschirmschicht 72 isoliert). Eine dreidimensionale (3D-) Ansicht, die diesen Aufbau illustriert, ist in 2 dargestellt und wird weiter unten beschrieben. Die Isolierung zwischen den Leitern 68 und der inneren Abschirmschicht 72 sowie die Isolierung zwischen der inneren Abschirmschicht 72 und der äußeren Abschirmschicht 76 kann beispielsweise aus geeigneten dielektrischen Isolierschichten bestehen. Alternativ kann jeder Leiter 68 einzeln durch eine entsprechende Isoliermantelung isoliert sein, wie beispielsweise in 2 unten zu sehen.
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Der Einschub von 1 zeigt auch die Erdungskonfiguration der beiden Abschirmschichten an den Steckern 52 in einer Ausführungsform. Wie zu sehen ist, ist die innere Abschirmschicht 72 über einen Anschluss 58 elektrisch mit der Schaltungsmasse der Schaltung 64 (im vorliegenden Beispiel die Leiterplattenmasse auf der Leiterplatte 60) verbunden. Die äußere Abschirmschicht 76 ist über eine Verbindung 74 elektrisch mit dem Gehäuse 56 (das im vorliegenden Beispiel als metallisch angenommen wird) verbunden. Die Verbindung 74 zwischen der äußeren Abschirmschicht 76 und dem Gehäuse 56 umfasst typischerweise eine durchgehende 360-Grad-Verbindung (beispielsweise eine Lötnaht oder einen lösbaren Stecker), die das Kabel 44 umschließt.
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Bei Verwendung der dualen Erdungskonfiguration mit den Erdungsanschlüssen 58 und 74 übernimmt jede der beiden separaten Abschirmschichten eine andere Aufgabe und erreicht gemeinsam ein hohes Maß an EMI-Unterdrückung. Die innere Abschirmschicht 72, die mit der Leiterplattenmasse der Kommunikationsvorrichtung verbunden ist, dient als Signalrückleitung. Die äußere Abschirmschicht 76, die mit dem Gehäuse 56 der Kommunikationsvorrichtung verbunden ist, dient zur Ableitung der durch EMI induzierten elektrischen Störströme.
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Im vorliegenden Beispiel besteht das Kabel 44 aus zwei Leitern 68 in einer differentiellen Twisted-Pair-Konfiguration. Alternativ kann jedoch jede andere geeignete Anzahl von Leitern 68 in jeder geeigneten Konfiguration verwendet werden, beispielsweise ein unsymmetrischer Mittelleiter (beispielsweise Koax), ein verdrilltes oder paralleles Paar (beispielsweise STP oder SPP), mehrere verdrillte oder parallele Paare oder eine Kombination aus unsymmetrischen und differentiellen Signalleitungen.
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2 ist eine isometrische Ansicht des Netzwerkkabels 44 gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform. Wie zu sehen ist, sind die Signalleitungen 68 durch die innere Abschirmschicht 72 und die äußere Abschirmschicht 76 abgeschirmt. Im vorliegenden Beispiel hat jede der beiden Signalleitungen 68 ihren eigenen Isoliermantel 66, und diese Mäntel dienen auch zur Isolierung der Leiter 68 von der inneren Abschirmschicht 72. In alternativen Ausführungsformen kann das Kabel 44 eine zusätzliche Isolationsschicht zwischen den Leitern 68 und der inneren Abschirmschicht 72 aufweisen.
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Weiter alternativ kann das Kabel 44 jede andere geeignete Konfiguration haben. Bestimmte Kabelelemente, wie beispielsweise eine Isolierschicht zwischen der inneren Abschirmschicht 72 und der äußeren Abschirmschicht 76 sowie eine äußere Ummantelung, die das gesamte Kabel 44 umgibt, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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3 ist eine isometrische Ansicht des Steckers 52, der am Ende des Netzwerkkabels 44 angebracht ist, gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform. In dieser Ausführungsform umfasst der Stecker 52 (i) zwei Signalanschlüsse 80, die jeweils mit den Signalleitungen 68 verbunden sind, (ii) einen inneren Abschirmanschluss 84, der mit der inneren Abschirmschicht 72 verbunden ist, und (iii) einen äußeren Abschirmanschluss 88, der mit der äußeren Abschirmschicht 76 verbunden ist.
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Typischerweise umfasst die Kommunikationsvorrichtung einen Gegenstecker, der so konfiguriert ist, dass er mit dem Stecker 52 zusammenpasst. Der Gegenstecker an der Kommunikationsvorrichtung hat typischerweise eine ähnliche Struktur, d. h. (i) Signalanschlüsse, die mit der Schaltung 64 verbunden sind, (ii) einen inneren Abschirmanschluss, der mit dem Erdungsanschluss der Leiterplatte 60 verbunden ist, und (iii) einen äußeren Abschirmanschluss, der mit dem Gehäuse 56 verbunden ist.
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4 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Verkabelung mit hoher EMV-Leistung zwischen Kommunikationsvorrichtungen gemäß einer alternativen Ausführungsform, die hier beschrieben wird, zeigt. Im vorliegenden Beispiel sind die Kommunikationsvorrichtungen durch ein Netzwerkkabel 100 verbunden, das über den größten Teil seiner Länge nur eine einzige Abschirmschicht (innere Abschirmschicht 72) aufweist.
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Nur ein kurzer (oder Teillängen-) Abschnitt 104 (hier als doppelt abgeschirmter Abschnitt bezeichnet) an jedem Ende des Kabels 100 umfasst eine äußere Abschirmschicht 108 zusätzlich zur inneren Abschirmschicht 72. Die Länge des Abschnitts 104 kann beispielsweise im Bereich von 1-20 cm liegen, obwohl jede andere geeignete Länge verwendet werden kann. Am kommunikationstechnischen Ende des Abschnitts 104 ist die Erdungskonfiguration ähnlich wie in 1, d.h. die innere Abschirmschicht 72 ist über den Anschluss 58 mit der Leiterplattenmasse verbunden, und die äußere Abschirmschicht 108 ist über den Anschluss 74 mit dem Gehäuse verbunden.
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In einer Ausführungsform sind am anderen Ende des Abschnitts 104 (in diesem Zusammenhang als distales Ende des doppelt abgeschirmten Abschnitts bezeichnet) die innere Abschirmschicht 72 und die äußere Abschirmschicht 108 durch einen Kurzschluss 112 elektrisch miteinander verkürzt. Mit anderen Worten: In der Ausführungsform von 4 verläuft die äußere Abschirmschicht 108 von einem Ende des Netzwerkkabels 100 bis zu einem distalen Ende eines Teilabschnitts des Netzwerkkabels.
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In einigen Ausführungsformen ist der doppelt abgeschirmte Abschnitt 104 Teil des Steckers des Kabels 100 und somit von der Kommunikationsvorrichtung abnehmbar. In anderen Ausführungsformen ist der doppelt abgeschirmte Abschnitt 104 Teil des Steckers der Kommunikationsvorrichtung, beispielsweise Teil eines am Gehäuse 56 angebrachten Einbausteckers. In der letzteren Konfiguration kann das Kabel 100 ein herkömmliches, einfach geschirmtes Kabel sein. Auch in der ersten Konfiguration hat das Kabel 100 nur eine einzige Abschirmschicht über den größten Teil seiner Länge. Die Konfiguration von 4 ermöglicht somit die Verwendung von kostengünstigeren, dünneren Kabeln. Gleichzeitig wird durch die Verwendung doppelt abgeschirmter Abschnitte 104 ein hohes Maß an EMI-Unterdrückung an den Verbindungspunkten zwischen dem Kabel und den Kommunikationsvorrichtungen erreicht.
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Die Konfigurationen der Netzwerkkabel 44 und 100 und der Kommunikationsvorrichtungen, mit denen sie verbunden sind, wie beispielsweise Switch 48 und PHY-Vorrichtung 40, sind Beispielkonfigurationen, die nur beispielhaft dargestellt sind. In alternativen Ausführungsformen können beliebige andere geeignete Konfigurationen verwendet werden.
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In einer alternativen Ausführungsform wird beispielsweise statt der Verbindung der äußeren Abschirmschicht (Schicht 76 in 1 oder Schicht 108 in 4) mit dem Gehäuse 56 der Kommunikationsvorrichtung die äußere Abschirmschicht mit einer zusätzlichen Kabel- oder Gehäusemasse auf der PCB 60 verbunden. Die zusätzliche Kabelmasse ist von der Schaltungsmasse der elektronischen Schaltung 64 getrennt. Diese zusätzliche Masse ist mit der äußeren Abschirmschicht 76 verbunden und unterscheidet sich von der Schaltungsmasse (beispielsweise der Leiterplattenmasse), die mit der inneren Abschirmschicht 72 verbunden ist. Die zusätzliche Kabelmasse kann beispielsweise mit der Karosserie des Fahrzeugs 24 oder über einen niederohmigen Erdungsverbindungspfad mit der Erdung verbunden werden, um die EMI-Störströme von der äußeren Abschirmung 76 abzuleiten. Weiter alternativ kann jede andere geeignete Masse, die von der Leiterplattenmasse getrennt ist, verwendet werden. In anderen Anwendungen als Automobilnetzwerken (beispielsweise in einem industriellen Netzwerk) können auch andere geeignete Arten der Erdung verwendet werden.
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5 und 6 sind Diagramme, die die Leistung der offengelegten Verkabelung mit hoher EMV-Leistung zeigen, die mit einem elektromagnetischen Simulationstool gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform simuliert wurde. Bei der Simulation wurde die Auswirkung von EMI getestet, die durch eine um ein Netzwerkkabel wie das Kabel 44 (1) angebrachte Bulk Current Injection (BCI)-Sonde als Funktion der Frequenz im Bereich von 0-3 GHz erzeugt wird.
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5 zeigt die Differential-Mode-Übertragungsfunktion zwischen der (simulierten) BCI-Sonde und den Signalleitungen 68 im Kabel 44. Ein Diagramm 120 zeigt die EMI-Unterdrückung mit der offenbart Lösung, d. h. mit einer internen Abschirmschicht, die mit der Leiterplattenmasse verbunden ist, und einer externen Abschirmschicht, die mit dem Gehäuse verbunden ist. Ein Referenzdiagramm 124 zeigt die EMI-Unterdrückung ohne Gehäuse. Eine zweite Referenzkurve 128 zeigt die EMI-Unterdrückung mit einem Gehäuse, aber ohne eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse und der äußeren Abschirmschicht am Stecker. Wie man sieht, liegt die erreichbare EMI-Unterdrückung ohne elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse und der äußeren Abschirmschicht (Diagramm 128) in der Größenordnung von 65-80 dB über den Frequenzbereich 1-2 GHz. Mit dem offenbaren Doppelerdungsschema (Diagramm 120) liegt die erreichbare EMI-Unterdrückung über diesen Frequenzbereich in der Größenordnung von 150-160 dB.
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6 zeigt die Common-Mode-Übertragungsfunktion zwischen der simulierten BCI-Sonde und den Signalleitungen 68 im Kabel 44. Ein Diagramm 130 illustriert die EMI-Unterdrückung mit der offenbaren Lösung. Ein Referenzdiagramm 134 zeigt die EMI-Unterdrückung ohne Gehäuse. Eine zweite Referenzkurve 138 zeigt die EMI-Unterdrückung mit einem Gehäuse, aber ohne elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse und der äußeren Abschirmschicht am Stecker. Auch in diesem Fall bietet die offenbare Technik eine Verbesserung von >70 dB über den Großteil des Frequenzbereichs.
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Obwohl sich die hier beschriebenen Ausführungsformen hauptsächlich mit automobilen Ethernet-Netzwerken befassen, können die hier beschriebenen Systeme auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden, wie beispielsweise in Kommunikationsnetzwerken in Industrieanlagen und in Heimkommunikationsnetzwerken. Die offengelegten Techniken können verwendet werden, um höhere Anforderungen an den EMI-Schutz mit geschirmten Kabeln für jede Anwendung von Unterhaltungselektronikprodukten, Haushaltselektronik, kommerzieller Elektronik bis hin zu Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und der Verteidigungsindustrie zu erfüllen, zum Beispiel.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft angeführt sind und dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschränkt ist, was hierin besonders gezeigt und beschrieben wurde. Vielmehr umfasst der Umfang der vorliegenden Erfindung sowohl Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen hierin beschriebenen Merkmale, als auch Variationen und Modifikationen davon, die dem Fachmann beim Lesen der vorstehenden Beschreibung einfallen würden und die im Stand der Technik nicht offenbart sind. Dokumente, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anwendung aufgenommen wurden, sind als integraler Bestandteil der Anwendung zu betrachten, mit der Ausnahme, dass in dem Maße, in dem Begriffe in diesen aufgenommenen Dokumenten in einer Weise definiert werden, die im Widerspruch zu den Definitionen steht, die explizit oder implizit in der vorliegenden Beschreibung gemacht werden, nur die Definitionen in der vorliegenden Beschreibung berücksichtigt werden sollten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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