DE212021000163U1

DE212021000163U1 - Kabel

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Publication number: DE212021000163U1
Application number: DE212021000163.7U
Authority: DE
Original assignee: Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Current assignee: Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2031-03-19
Also published as: WO2021185983A1; EP3882931A1

Abstract

Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), wobei das Verhältnis einer Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zu einer Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,5 und 2,5 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kabel um ein „Shielded Twisted Pair“-Kabel mit einem verdrillten Adernpaar (5) sowie einer das Adernpaar (5) umgebenden Paarschirmung (6) handelt, wobei die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) jeweils zwischen 5 und 20 mm liegt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, insbesondere für die Automobilindustrie, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels.
STAND DER TECHNIK
Bei Kabeln zur Datenübertragung, insbesondere mit hohen Datenübertragungsraten, wie sie insbesondere in Fahrzeugen eingesetzt werden, kommt es regelmäßig gerade in den relevanten Frequenzbereichen zu hohen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung und der Rückflussdämpfung. Dieses Phänomen wird Symmetrieeffekten zugeschrieben, die sich aus Periodizitäten im inneren Aufbau solcher Kabel ergeben.
Üblicherweise sind die betreffenden Kabel aus einer Vielzahl von Adern aufgebaut, die jeweils aus einem Leiter (massiver Leiterdraht oder Litzendraht) und einer den Leiter umgebenden Isolierung bestehen. Diese Adern sind paarweise zu Adernpaaren zusammengefasst, die jeweils von einer Paarabschirmung oder Paarschirmung umgeben sind. Je nachdem, ob die Adern der einzelnen Adernpaare parallel zueinander verlaufen oder miteinander verdrillt sind, spricht man von „Shielded Parallel Pair“- oder von „Shielded Twisted Pair“-Kabeln.
Darüber hinaus können die einzelnen Adernpaare auch untereinander verdrillt sein, um ein Verseilelement auszubilden. Um die Verdrillung der Adern eines Aderpaares und die Verdrillung der Adernpaare eines Verseilelementes klar voneinander abgrenzen zu können, spricht man (anstelle von Verdrillung) von Verseilung der einzelnen Adernpaare.
Ein Leiterbündel des Kabels kann nun durch ein oder mehrere Verseilelemente, oder auch durch ein oder mehrere Adernpaare, die nicht miteinander verseilt sind, ausgebildet sein. In vielen Fällen ist das Leiterbündel aber noch von einer Gesamtschirmung sowie von einem Kabelmantel umgeben.
Während die Verdrillung der Adern besseren Schutz gegenüber elektrischen und magnetischen Störfeldern, sowie eine weitgehende Aufhebung der Beeinflussung durch äußere Felder gewährleisten soll, führt die Verseilung der Adernpaare insbesondere zu einer gewünschten Flexibilität bzw. Stabilität des jeweiligen Kabels. Die Paarschirmung soll darüber hinaus das Übersprechen zwischen benachbarten Adernpaaren minimieren und die Gesamtschirmung einen Schutz hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit sowie elektromagnetischer Interferenz sicherstellen.
Insbesondere der Anordnung der Paarschirmung auf den einzelnen Adernpaaren wird hinsichtlich der eingangs beschriebenen Dämpfungspeaks hohe Bedeutung beigemessen. So schlägt beispielsweise EP 3 172 741 B1 vor, zwischen Adernpaar und Paarschirmung eine dielektrische Zwischenfolie anzuordnen, deren Schlaglänge nicht über die gesamte Länge eines Adernpaares konstant ist, sondern vorzugsweise periodisch über die Länge des Adernpaares variiert. Dadurch sollen negative Symmetrieeffekte, die der mit konstanter Schlaglänge um das Adernpaar gewickelten Paarschirmung zugeschrieben werden, vermindert und die Übertragungseigenschaften des jeweiligen Kabels auch bei hohen Übertragungsraten bzw. -frequenzen verbessert werden.
In der Praxis stellt sich diese Lösung allerdings als nachteilig heraus, da das Aufbringen zusätzlicher klebender Folien zwischen Adernpaar und Paarschirmung verarbeitungstechnisch mit hohem Aufwand verbunden und teuer ist. Selbiges gilt für ähnliche Lösungen, die auf dem Konzept der (Zer-)Störung der Symmetrie des Kabelaufbaus, beispielsweise durch Verseilung einzelner Adernpaare mit unterschiedlicher Schlaglänge, beruhen.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Kabel vorzuschlagen, welches in einem jeweiligen Frequenzbereich im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbesserte Übertragungseigenschaften aufweist.
Insbesondere sollen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung und/oder der Rückflussdämpfung vermieden bzw. aus dem relevanten Frequenzbereich verdrängt werden.
Dabei soll der Aufbau des vorgeschlagenen Kabels deutlich einfacher als im Stand der Technik gehalten werden, sodass eine kostengünstige Fertigung möglich ist.
Insbesondere sollen die erfindungsgemäßen Kabel zur Verwendung in Fahrzeugen bzw. in der Automobilindustrie geeignet sein.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels, gelöst, indem das Verhältnis einer Schlaglänge des Leiterbündels zu einer Schlaglänge der Schirmung zwischen 0,5 und 2,5 liegt.
Unter dem Begriff „Schlaglänge“ wird üblicherweise und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Länge jener in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Strecke verstanden, welche eine Ader, ein Adernpaar oder eine Schirmung für einen vollständigen Umlauf um 360° benötigt.
Insbesondere bezeichnet die Schlaglänge eines verdrillten Adernpaares jene Länge, die eine Ader des Adernpaares für einen vollständigen Umlauf im Adernpaar benötigt, die Schlaglänge einer Verseilung jene Länge, die ein Adernpaar für einen vollständigen Umlauf in der Verseilung benötigt, und die Schlaglänge einer Schirmung jene Länge, die eine entsprechende, die jeweilige Schirmung ausbildende Bandierung für einen vollständigen Umlauf benötigt. Sohin steht der Begriff Schlaglänge im jeweiligen Zusammenhang synonym für eine Periode der Verdrillung eines Adernpaares, der Verseilung einzelner Adernpaare untereinander, oder der Wicklung einer Bandierung um ein Adernpaar (Paarschirmung) oder um das gesamte Leiterbündel (Gesamtschirmung). Wie im Zusammenhang mit dem eingangs diskutierten Stand der Technik erläutert, ist ein möglichst symmetrischer Kabelaufbau gewünscht. Daher ist erfindungsgemäß die Schlaglänge eines Abdernpaares, einer Verseilung von Adernaaren, einer ein Adernpaar umgebenden Bandierung bzw. Paarschirmung oder einer ein Leiterbündel umgebenden Bandierung bzw. Gesamtschirmung jeweils über deren bzw. dessen gesamte Länge konstant. Somit liegt das Verhältnis einer Schlaglänge des Leiterbündels zu einer Schlaglänge der Schirmung über die gesamte Länge des Kabels zwischen 0,5 und 2,5.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass das Verhältnis einer Schlaglänge des Leiterbündels zu einer Schlaglänge der Schirmung zwischen 0,5 und 2,5 liegt; vorzugsweise zwischen 1 und 2,5 liegt; besonders bevorzugt zwischen 1,25 und 2 liegt. Insbesondere kann das Verhältnis zwischen 0,5 und 0,6; 0,6 und 0,7; 0,7 und 0,8; 0,8 und 0,9; 0,9 und 1, 0; 1,0 und 1,1; 1,1 und 1,2; 1,2 und 1, 3; 1,3 und 1,4; 1,4 und 1, 5; 1,5 und 1, 6; 1,6 und 1, 7; 1,7 und 1, 8; 1,8 und 1, 9; 1,9 und 2, 0; 2, 0 und 2,1; 2,2 und 2,2; 2,2 und 2,3; 2,3 und 2,4; oder zwischen 2,4 und 2,5 liegen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine Schlaglänge des Leiterbündels nicht weniger als die Hälfte und nicht mehr als das 1,5-fache einer Schlaglänge der Schirmung beträgt. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis von Schlaglänge des Leiterbündels zu Schlaglänge der Schirmung zwischen 1 und 1,5.
Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Schlaglängen aufeinander können die Übertragungseigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels optimiert werden. Dabei wird die Erkenntnis ausgenützt, dass sowohl die periodischen Verdrillungen bzw. Verseilungen des Leiterbündels als auch die periodische Wicklung der (Paar- oder Gesamt-) Schirmung Peaks in der Einfügedämpfungskurve produzieren. Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Schlaglängen fallen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung, welche Dämpfungspeaks auf die regelmäßige Anordnung der Schirmung zurückzuführen sind, mit solchen Dämpfungspeaks zusammen, die auf die jeweilige Schlaglänge der Verdrillung und/oder Verseilung der Adernpaare zurückzuführen sind. Wird nun die Schlaglänge der Verdrillung und/oder Verseilung der Adernpaare so gewählt, dass der entsprechende Hauptpeak außerhalb des jeweils relevanten Frequenzbereiches liegt (durch Verringerung der Schlaglänge verschiebt sich der Hauptpeak in der Einfügedämpfung hin zu höheren Frequenzen), liegt im relevanten Frequenzbereich eine rausch- und peakfreie Übertragungskurve vor.
Insbesondere ist das Verhältnis einer Schlaglänge des Leiterbündels zu einer Schlaglänge der Schirmung kleiner/gleich 2,5 aber größer 1. Dadurch lassen sich gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Übertragungseigenschaften erzielen; insbesondere können Peaks in der Einfügedämpfung dadurch aus dem relevanten Frequenzbereich verdrängt werden.
Bevorzugt liegt das Verhältnis von Schlaglänge des Leiterbündels zur Schlaglänge der Schirmung zwischen 0,8 und 1,2; besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis im Wesentlichen 1, sodass die Schlaglänge des Leiterbündels der Schlaglänge der Schirmung entspricht bzw. die beiden Schlaglängen identisch sind.
Die Schlaglänge des Leiterbündels kann sich dabei auf die Periode einer Verdrillung der Adern in einem Adernpaar, oder aber auf die Periode einer Verseilung einzelner Adernpaare untereinander in einem Verseilelement beziehen.
Die Schlaglänge der Schirmung kann sich entweder auf die Periode einer Paarschirmung, welche Paarschirmung jeweils ein Adernpaar zwecks Abschirmung umgibt, oder auch auf die Periode einer Gesamtschirmung beziehen, welche Gesamtschirmung das gesamte Leiterbündel umgibt. Vorzugsweise ist die Paarschirmung und/oder die Gesamtschirmung durch eine Bandierung oder eine Folie aus einem Kunststoff, etwa aus einem thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise PETP, ausgebildet.
Besonders bevorzugt sind sämtliche der in einem erfindungsgemäßen Kabel auftretenden Schlaglängen identisch. Insbesondere kann die Schlaglänge aller miteinander verseilter Adernpaare identisch sein und darüber hinaus auch noch mit der Schlaglänge aller Paarschirmungen sowie der etwaig vorhandenen Gesamtschirmung identisch sein.
Dadurch kann eine besonders glatte Dämpfungskurve erzielt werden.
Die Schlaglängen, mit denen die einzelnen Adernpaare miteinander verdrillt sind, können dabei identisch oder unterschiedlich sein.
Erfindungsgemäße Kabel sind als allgemein „Shielded Differential Pair“-Kabel oder im Speziellen als „Shielded Twisted Pair“- oder als „Shielded Parallel Pair“-Kabel ausgebildet.
Erfindungsgemäß liegt das Kabel als „Shielded Twisted Pair“-Kabel mit einem verdrillten Adernpaar, insbesondere mit einem Aderquerschnitt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm², sowie einer das Adernpaar umgebenden Paarschirmung vor, wobei die Schlaglänge des Adernpaares und die Schlaglänge der Paarschirmung jeweils zwischen 5 und 20 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10, 11, 12, 13, 14 15, 16, 17 oder 18 mm beträgt.
Der Begriff Aderquerschnitt bezeichnet dabei den Querschnitt eines eine Ader des Adernpaares ausbildenden Leiters, insbesondere also einen Leiterquerschnitt.
Bei dieser Ausführungsform kann lediglich ein einziges verdrilltes Adernpaar vorliegen; durch die erfindungsgemäße Anpassung der Schlaglänge des Adernpaares und jener der das Adernpaar umgebenden Paarschirmung kann eine glatte, peak- und rauschfreie Übertragungskurve generiert werden. Ein Peak in der Einfügedämpfung eines entsprechenden Kabels tritt erst bei etwa 9 GHz auf.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein verdrilltes Adernpaar, insbesondere mit einem Aderquerschnitt von jeweils 0,13 mm², sowie eine das Adernpaar umgebende Gesamtschirmung vorgesehen, wobei die Schlaglänge des Adernpaares und die Schlaglänge der Gesamtschirmung jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
Dadurch kann ein besonders einfacher Aufbau des Kabels gewährleistet werden.
Bei entsprechenden Ausführungsformen kann die Paarschirmung entfallen; alternativ kann zusätzlich zu der Gesamtschirmung auch eine Paarschirmung vorgesehen sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Verseilelement mit zwei verdrillten, jeweils von einer Paarschirmung umgebenen Adernpaaren sowie eine das Verseilelement umgebende Gesamtschirmung vorgesehen, wobei die Schlaglänge der Verseilung der beiden Adernpaare, die Schlaglänge der Paarschirmung sowie die Schlaglänge der Gesamtschirmung jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
Dabei kann auch die Schlaglänge, mit der die Adernpaare verdrillt sind, mit den Schlaglängen der Verseilung, der Paarschirmung sowie der Gesamtschirmung zusammenfallen. Es können zudem auch weitere Verseilelemente in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabels vorgesehen sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt ein Verhältnis von Aderquerschnitt zu einer Breite der Schirmung, vorzugsweise einer die Schirmung ausbildenden Bandierung, zwischen 0,012 und 0,038. So lassen sich die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels in Bezug auf dessen Einfügedämpfung noch weiter verbessern.
Ein besonders positiver Effekt stellt sich in Bezug auf die Einfügedämpfung dann ein, wenn das Verhältnis von Aderquerschnitt zur Breite der Schirmung zwischen 0,014 und 0,022 liegt.
Erfindungsgemäß kann zur Lösung einer Aufgabe der Erfindung auch ein Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, vorgesehen sein, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels, wobei das Kabel als „Shielded Parallel Pair“-Kabel ausgebildet ist und ein Adernpaar mit zwei parallel verlaufenden Adern, insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm², besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm², sowie eine das Adernpaar umgebende Paarschirmung vorgesehen ist. Wenn die Schlaglänge der Paarschirmung zwischen 3 und 7 mm liegt, vorzugsweise aber 5 mm beträgt, können die Übertragungseigenschaften eines entsprechenden „Shielded Parallel Pair“-Kabels deutlich verbessert werden. Dabei ist besonders bevorzugt eine Breite einer die Paarschirmung ausbildenden Folie ungleich der Schlaglänge der Paarschirmung, also jener Länge, die für eine Umwicklung des Adernpaares mit der Paarschirmung, benötigt wird.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass alle Adern des Leiterbündels den selben Kapazitätsbelag aufweisen.
Hierdurch können die Dämpfungseigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels noch weiter verbessert und zusätzliche Peaks in der Einfügedämpfung vermieden werden.
Vorteilhaft ist auch eine, vorzugsweise einseitige, Kaschierung der Schirmung, also der Paarschirmung und/oder der Gesamtschirmung, mit einer Aluminium- oder Kupferschicht.
Figurenliste
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem Verseilelement mit zwei verdrillten Adernpaaren mit jeweils einer Paarschirmung und einer Gesamtschirmung
2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem verdrillten Adernpaar und Paarschirmung
3 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem verdrillten Adernpaar, Innenmantel und Gesamtschirmung
4 eine Dämpfungskurve (Einfügedämpfung) eines aus dem Stand der Technik bekannten Kabels
5 eine Dämpfungskurve (Einfügedämpfung) eines erfindungsgemäßen Kabels
6 ein erfindungsgemäßes Kabel in einer ersten Ausführungsform mit Paarschirmung
7 ein erfindungsgemäßes Kabel in einer zweiten Ausführungsform mit Innenmantel
8 ein erfindungsgemäßes Kabel in einer dritten Ausführungsform mit Paarschirmung und Gesamtschirmung
9 ein erfindungsgemäßes „Shielded Twisted Pair“-Kabel

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kabels. Dabei weist das Kabel zwei Adernpaare 5 auf, die jeweils eine erste isolierte Ader 3, eine zweite isolierte Ader 4 sowie eine die beiden Adern 3,4 umgebende Paarschirmung 6 umfassen. Die Adern 3,4 der Adernpaare 5 werden im Kabel aber nicht parallel geführt, sondern sind paarweise miteinander verdrillt, um jeweils eine Verdrillung 8 auszubilden (der Umfang der verdrillten Adernpaare 5 wird in 1 durch die mit Bezugszeichen 8 versehenen gestrichelten Linien angedeutet; die Richtung, in der die beiden Adern 3,4 miteinander verdrillt sind, ist durch die beiden innerhalb der Verdrillung 8 angeordneten Pfeile angedeutet).
Die verdrillten Adernpaare 5 wiederum sind in ähnlicher Weise untereinander verdrillt, um eine Verseilung 9 auszubilden (der Umfang der Verseilung wird in 1 durch die mit Bezugszeichen 9 versehene gestrichelte Linie angedeutet; die Richtung, in der die Adernpaare 5 untereinander verdrillt sind, ist durch die beiden außerhalb der Verdrillung 8, aber innerhalb der Verseilung 9 angeordneten Pfeile angedeutet). Zur semantischen Unterscheidung zwischen den verdrillten Adern 3,4 und den untereinander verdrillten Adernpaaren 5 spricht man auch von der Verseilung der Adernpaare 5 zur Ausbildung eines Verseilelementes.
Ein Leiterbündel 1 des Kabels umfasst somit die zu Adernpaaren 5 verdrillten Adern 3,4 sowie die zu dem Verseilelement verseilten Adernpaare 5. Das Leiterbündel 1 ist von einer Gesamtschirmung 7 umgeben.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass das Verhältnis einer Schlaglänge L1 des Leiterbündels 1 zu einer Schlaglänge L2 einer Schirmung 2 zwischen 0,5 und 2,5 liegt, also $\frac{L 1}{L 2} = 0,5, \dots 2,5.$
Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis jedoch im Bereich zwischen 1 und 2,5, insbesondere im Bereich zwischen 1,25 und 2. Alternativ kann das Verhältnis im Bereich zwischen 1 und 1,5 oder im Bereich zwischen 0,7 und 1,3 liegen. Das Verhältnis kann jeden Wert innerhalb dieser Bereiche annehmen, insbesondere 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5.
Bei der Schlaglänge L1 des Leiterbündels 1 kann es sich entweder um die Schlaglänge der zu Adernpaaren 5 verdrillten Adern 3,4 (9), oder aber um die Schlaglänge der Verseilung 9, also jener Schlaglänge, unter der die Adernpaare 5 untereinander verdrillt sind, handeln.
Bei der Schlaglänge L2 der Schirmung 2 handelt es sich entweder um die Schlaglänge, mit der die Paarschirmung 6 helixartig um das jeweilige Adernpaar 5 gewickelt ist ( 9), oder aber um die Schlaglänge, mit der die Gesamtschirmung 7 um das Leiterbündel 1 gewickelt ist (7, 8). Vorzugsweise können auch diese beiden Schlaglängen identisch gewählt sein.
Besonders gute Übertragungseigenschaften stellen sich ein, wenn die Schlaglänge der Verdrillung 8 aller Adern 3,4 und/oder die Schlaglänge der Verseilung 9 aller Adernpaare 5 und/oder die Schlaglänge aller Paarschirmungen 6 und/oder die Schlaglänge der Gesamtschirmung 7, welche ebenfalls helixartig um das Leiterbündel 1 gewunden ist, gleich sind.
Das Kabel kann von einem Kabelmantel 10, beispielsweise aus PVC (Polyvinylchlorid), umgeben sein; zwischen Kabelmantel 10 und Gesamtschirmung 7 kann ein Geflechtschirm 11, beispielsweise aus verzinnten Kupferdrähten, angeordnet sein.
2 und 3 zeigen andere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Kabels. In 2 besteht das Leiterbündel 1 nicht aus mehreren, sondern aus nur einem verdrillten Adernpaar 5 mit Paarschirmung 6. In 3 ist das Adernpaar 5 lediglich von einer Gesamtschirmung 7 umgeben; eine Paarschirmung, wie sie in 1 und 2 dargestellt ist, entfällt jedoch. Zusätzlich zu dem äußeren Kabelmantel 10 umfasst das in 3 gezeigte Kabel einen Innenmantel 12, welcher zwischen dem Leiterbündel 1 und der Gesamtschirmung 7 angeordnet ist.
4 und 5 veranschaulichen die durch das erfindungsgemäße Kabel erzielten positiven Auswirkungen auf die Übertragungseigenschaften eines Kabels.
In 4 beträgt die Schlaglänge L1 des Verseilelementes 11 mm und die Schlaglänge L2 einer die Paarschirmung ausbildenden Bandierung 16 mm. Das Verhältnis der Schlaglängen beträgt somit $\frac{L 1}{L 2} = 0,68,$
Zusätzlich zu einem Hauptpeak in der Einfügedämpfung (IL) bei etwa 9750 MHz zeigt die Dämpfungskurve bei dieser Konfiguration noch einen kleinen, verglichen mit dem Hauptpeak weniger stark ausgeprägten Peak bei etwa 6600 MHz. Im Bereich bis etwa 6,5 GHz weist das Kabel also bereits sehr vorteilhafte Übertragungseigenschaften auf. Soll das Kabel aber gerade für Datenübertragungen im Frequenzbereich bis 9 GHz verwendet werden, ist eine solche Dämpfungskurve hinsichtlich der Übertragungsleistung noch nicht optimal.
Um die Dämpfungskurve auch im relevanten Frequenzbereich rausch- und peakfrei zu halten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die beiden Schlaglängen L1 und L2 so zu wählen, sodass deren Verhältnis zwischen 0,5 und 2,5, insbesondere zwischen 1 und 2,0 zu liegen kommt. 5 zeigt beispielsweise die Einfügedämpfung eines erfindungsgemäßen Kabels, bei dem beide Schlaglängen L1 und L2 jeweils 11 mm betragen, also $\frac{L 1}{L 2} = 1.$
Wie man in 5 gut erkennen kann, ist der relevante Frequenzbereich bis 9 GHz nun frei von jeglichen Dämpfungspeaks. Zudem hat sich durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Schlaglängen aufeinander der Hauptpeak, verglichen mit 4, zu höheren Frequenzen hin verschoben. Nimmt das Verhältnis einen Wert zwischen 1 und 2,5 an, werden die Dämpfungskurve noch glatter und verschieben sich die Hauptpeaks noch weiter in Richtung höherer Frequenzen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe, Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung und/oder der Rückflussdämpfung zu vermeiden bzw. aus dem relevanten Frequenzbereich zu verdrängen, wird aber - wie bereits in der Darstellung der Erfindung erläutert - im gesamten Bereich zwischen 0,5 und 2,5 gelöst. Beispielsweise stellt sich eine besonders vorteilhafte Einfügedämpfung ein, wenn man L1 = 11 mm und L2 = 9 mm, oder L1 = 10 mm und L2 = 5 mm, oder L1 = 13 mm und L2 = 9 mm, oder L1 = 12 mm und L2 = 6 mm, oder L1 = 10 mm und L2 = 8 mm, oder L1 = 15 mm und L2 = 11 mm wählt.
6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels. Dabei umfasst das Leiterbündel 1 des Kabels die erste Ader 3 und die zweite Ader 4, welche das Adernpaar 5 ausbilden. Die beiden Adern 3,4 verlaufen dabei parallel zueinander, sodass es sich bei der dargestellten Ausführungsform um ein „Shielded Parallel Pair“-Kabel handelt. Der in den 6, 7 und 8 gezeigte Kabelaufbau kann jedoch ebenso bei „Shielded Twisted Pair“-Kabeln zum Einsatz kommen.
In 6 ist das Adernpaar 5 von der Paarschirmung 6 umgeben, welche eine Schirmung 2 zur Abschirmung der ersten Ader 3 und der zweiten Ader 4 ausbildet. Dabei folgt die Paarschirmung 6 auf eine Isolierung der ersten Ader 3 bzw. der zweiten Ader 4; es ist jedoch auch möglich, dass zwischen Isolierung und Paarschirmung weitere Schichten angeordnet sind. Auf die Paarschirmung 6 wiederum folgt der Geflechtschirm 11, welcher beispielsweise aus verzinnten Kupferdrähten besteht. Schließlich ist das Kabel nach Außen hin durch einen Kabelmantel 10 abgeschlossen.
Sowohl das Adernpaar 5 als auch die Paarschirmung 6 können eine Schlaglänge aufweisen: Im Falle eine „Shielded Twisted Pair“-Kabels sind die beiden Adern 3,4 des Adernpaares 5 miteinander verdrillt; jene Länge, die für eine Verdrillung um 360° benötigt wird, ist dann die Schlaglänge des Adernpaares 5. Gleichermaßen kann die Paarschirmung 6 helixartig um das Leiterbündel 1 gewickelt sein; jene Länge, die für eine Umwicklung um 360° benötigt wird, bildet die Schlaglänge der Paarschirmung 6. Alternativ kann diese Schlaglänge auch durch die Steigung L3, unter welcher die Paarschirmung 6 um das Leiterbündel 1 gewickelt ist, angegeben werden (9).
Das in 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels unterscheidet sich von dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Innenmantel 12, welcher das Adernpaar 5 umgibt; der Innenmantel 12 kann aus Kunststoff, vorzugsweise aus PP (Polypropylen), gefertigt sein. Dabei kann eine Paarschirmung, wie sie in 6 gezeigt ist, entfallen und lediglich eine Gesamtschirmung 7 vorgesehen sein, welche nicht das Adernpaar 5 direkt umgibt sondern zwischen Innenmantel 12 und äußerem Kabelmantel 10 angeordnet ist. Ähnlich der Paarschirmung 6 kann auch die Gesamtschirmung 7 mit einer bestimmten Schlaglänge um den Innenmantel 12 gewickelt sein.
Schließlich zeigt 8 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels, dessen Leiterbündel 1 zwei Adernpaare 5 aufweist, die jeweils entweder zwei parallel verlaufend angeordnete oder zwei miteinander verdrillte Einzeladern 3,4 umfassen. Dabei ist jedes Adernpaar 5 mit einer zugeordneten Paarschirmung 6 umwickelt; die beiden Adernpaare 5 selbst sind wiederum mit einer Gesamtschirmung 7 umwickelt. Die Schlaglängen der Paarschirmungen 6 können unterschiedlich oder, soweit technisch möglich und sinnvoll, identisch sein. Ebenso kann die Schlaglänge der Gesamtschirmung 7 mit einer Schlaglänge einer Paarschirmung 6 zusammenfallen oder sich von dieser unterscheiden. Sowohl die Paarschirmungen 6 als auch die Gesamtschirmung 7 sind von einem zugeordneten Geflechtschirm 11 umgeben.
Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Kabels sind ein Aderquerschnitt und eine Breite einer die Schirmung 2, insbesondere die Paarschirmung 6, ausbildenden Bandierung derart aufeinander abgestimmt, dass ein Verhältnis von Aderquerschnitt zu der Breite der Schirmung (2) zwischen 0,012 und 0,038 liegt. Dadurch lassen sich besonders vorteilhafte Einfügedämpfungseigenschaften erzielen, insbesondere dann, wenn dieses Verhältnis zwischen 0,014 und 0,022 liegt.
Ein Beispiel eines solchen Kabels wäre eine Leitung mit Aufbau 2×0,14mm², bei der eine Folienbreite der Bandierung, die die Paarschirmung ausbildet, 10 mm beträgt. In diesem Fall wäre das Verhältnis $\frac{0,14}{10} = 0,014.$
Ein anderes Beispiel eines solchen Kabels wäre eine Leitung mit Aufbau 2×0,09mm², bei der eine Folienbreite der Bandierung, die die Paarschirmung ausbildet, 6 mm beträgt. In diesem Fall wäre das Verhältnis $\frac{0,09}{6} = 0,015.$
In beiden Fällen stellen sich besonders vorteilhafte Effekte in Bezug auf die Einfügedämpfung ein.
Bezugszeichenliste

1: Leiterbündel
2: Schirmung
3: erste Ader
4: zweite Ader
5: Adernpaar
6: Paarschirmung
7: Gesamtschirmung
8: Verdrillung
9: Verseilung
10: Kabelmantel
11: Geflechtschirm
12: Innenmantel
L1: Schlaglänge des Leiterbündels
L2: Schlaglänge der Schirmung
L3: Steigung der Schirmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3172741 B1 [0007]

Claims

Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), wobei das Verhältnis einer Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zu einer Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,5 und 2,5 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kabel um ein „Shielded Twisted Pair“-Kabel mit einem verdrillten Adernpaar (5) sowie einer das Adernpaar (5) umgebenden Paarschirmung (6) handelt, wobei die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) jeweils zwischen 5 und 20 mm liegt.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zur Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,5 und 1,5, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 liegt.
Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zur Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
Kabel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) der Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) entspricht.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zur Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 1 und 2,5, vorzugsweise zwischen 1,25 und 2 liegt.
Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) um jene eines verdrillten Adernpaares (5) des Leiterbündels (1) handelt.
Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) um jene einer Verseilung von Adernpaaren (5) des Leiterbündels (1) handelt.
Kabel nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schirmung (2) um eine Paarschirmung (6) des Adernpaares (5) und/oder eine Gesamtschirmung (7) des Leiterbündels (1) handelt.
Kabel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) um jene einer die Paarschirmung (6) und/oder einer die Gesamtschirmung (7) ausbildenden Bandierung handelt.
Kabel nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schlaglängen (L1, L2) identisch sind.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdrilltes Adernpaar (5) mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm², besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm², vorgesehen ist und/oder die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) jeweils 9, 10, 11, 15, 16, 17 oder 18 mm beträgt.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdrilltes Adernpaar (5), insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm², besonders bevorzugt von jeweils 0,13 mm², sowie eine das Adernpaar (5) umgebende Gesamtschirmung (7) vorgesehen ist, wobei die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Gesamtschirmung (7) jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verseilelement mit zwei verdrillten, jeweils von einer Paarschirmung (6) umgebenen Adernpaaren (5) sowie eine das Verseilelement umgebende Gesamtschirmung (7) vorgesehen ist, wobei die Schlaglänge (L1) der Verseilung der beiden Adernpaare (5), die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) sowie die Schlaglänge (L2) der Gesamtschirmung (7) jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Aderquerschnitt zu einer Breite der Schirmung (2), vorzugsweise einer die Schirmung (2) ausbildenden Bandierung, zwischen 0,012 und 0,038 liegt.
Kabel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Aderquerschnitt zu einer Breite der Schirmung (2), vorzugsweise einer die Schirmung (2) ausbildenden Bandierung, zwischen 0,014 und 0,022 liegt.
Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), wobei das Kabel als „Shielded Parallel Pair“-Kabel ausgebildet ist und ein Adernpaar (5) mit zwei parallel verlaufenden Adern (3,4), insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm², besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm², sowie eine das Adernpaar (5) umgebende Paarschirmung (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) zwischen 3 und 7 mm liegt, vorzugsweise aber 5 mm beträgt.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (3,4) des Leiterbündels (1) den selben Kapazitätsbelag aufweisen.
Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (2) mit einer Aluminium- oder Kupferkaschierung versehen ist.