DE2418780A1 - Flachkabel - Google Patents

Flachkabel

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DE2418780A1 DE19742418780 DE2418780A DE2418780A1 DE 2418780 A1 DE2418780 A1 DE 2418780A1 DE 19742418780 DE19742418780 DE 19742418780 DE 2418780 A DE2418780 A DE 2418780A DE 2418780 A1 DE2418780 A1 DE 2418780A1
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Description

PATENTANWÄLTE
DipL-Phys. W. KALKOFF
8000 MÜNCHEN 71 (Solln)
Franz-Hals-Straße 21
Tel. (0811) 796213
München, 9, April 1974 AMP 3306 sch
AMP Incorporated
Eisenhower Boulevard Harrisburg, Pa., V. St. A.
Flachkabel
Priorität: 23. April 1973; V.St.Α.; Nr. 353 257
Zusatz zu P 21 62 511.6
Die Zusatzerfindung betrifft Flachkabel» insbesondere eine Verbesserung der in der Hauptanmeldung P 21 62 511.6 beschriebenen Flachkabel.
In der Hauptanmeldung P 21 62 511.6 ist ein Flachkabel beschrieben mit mehreren beabstandeten parallelen, in einer Ebene liegenden Signalleitern, mit einer flachen Abschirmung aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, die in einer zur Ebene der Signalleiter parallelen und von dieser beabstandeten Ebene liegt, und mit einem zwischen den Signalleitern und der Abschirmung angeordneten Dielektrikum, in dem mehrere längliche,
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AMP 3306 - 2 -
voneinander beabstandete Schlitze ausgebildet sind, deren jeder der Länge eines Signalleiters gegenüberliegend und sich parallel dazu erstreckend ausgebildet ist.
Die länglichen Schlitze sind in der Abschirmung zur Steuerung der Kabelimpedanz ausgebildet. Die Schlitze sind dünn und verlaufen im wesentlichen entlang der Länge der Signalleiter. Die Schlitze setzen den Sigrialleiter auf Abschirmungskapazität herab und ändern dadurch die Impedanzkennlinien des Kabels. Durch wahlweises Ändern des Verhältnisses zwischen der Breite der Signalleiter und der Schlitzweite ist die erforderliche Impedanz entlang einem Leiterabschnitt zu erhalten.
Es wurde festgestellt, daß während der Fertigung solcher Flachkabel ein Problem auftritt. Wegen der verwendeten fotografischen Techniken ist es schwierig, beim Fotoätzen zum Herstellen der gewünschten Formen von Signalleitern eine parallele Ausrichtung der Signalleiter und der Schlitze sicherzustellen. Infolgedessen ergibt sich ein Schieflauf der Signalleiter in bezug auf ihre jeweiligen Schlitze. Dieser Schieflauf erzeugt eine Signaldämpfung entlang dem Signalleiter. Wenn ein bestimmter Signalleiter in bezug auf den ihm zugeordneten Schlitz einen Schieflauf in Form einer Schlangenlinie hat, ist der Schieflauf periodisch, und Energie wird in die Abschirmung eingekoppelt, die bei der Periodizität des Schieflaufs entsprechenden Wellenlängen eine hohe Dämpfung bewirkt.
Es ist Aufgabe der Zusatzerfindung, diesen Nachteil zu vermeiden.
Ein Flachkabel gemäß der Zusatzerfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze in Reihen und Spalten angeordnet sind, wobei jede Reihe der Länge eines Signalleiters
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AMP 3306 - 3 - 2A18780
gegenüberliegend und sich parallel dazu erstreckend ausgebildet ist, und daß der Werkstoff der Abschirmung zwischen benachbarten Spalten Nebenschlußleiter bildet.
Die Nebenschlußleiter verhindern eine Signalkopplung zwischen jedem einzelnen Signalleiter und der Abschirmung und kompensieren dadurch jede übermäßige Dämpfung aufgrund von Schieflauf der Signalleiter in bezug auf die Schlitze.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Endabschnitt eines flexiblen Flachkabels;
Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Teil des Kabels von Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht der Unterseite des Kabels von Fig«. I;
Fig. 4 den Hochfrequenz-Signaldämpfungsverlauf eines erfindungsgemäßen Kabels;
Fig. 5 den Hochfrequenz-Dämpfungsverlauf eines bereits entwickelten Kabels» mit der Dämpfung des Kabels als einer Funktion der Frequenz;
Fig. 6 Hochfrequenz-Signaldämpfungsverläufe eines bereits entwickelten Kabels, wobei die aufgrund von Schieflauf auftretende Dämpfung eine Funktion der Kabellänge ist; und
Fig. 7 Zeit-Bezirk-Reflexmessungsverlaufe der Impedanzkennlinien eines bereits entwickelten Kabels.
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Gemäß Fig. 1-3 hat ein flexibles Flachkabel 10 mehrere beabstandete parallele bandförmige Signalleiter 12, die in einer einzigen Ebene liegen und je in einer Kontaktflache 11 enden.
Eine Grundfläche oder flache Abschirmung 16 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff liegt in einer zur Ebene der Signalleiter 12 parallelen, jedoch von dieser beabstandeten Ebene. Die Signalleiter 12 sind von der Abschirmung 16 durch ein Dielektrikum 13 aus Isolierstoff, z. B. Polyethylenterephthalat, getrennt. Das Dielektrikum ist durchsichtig und nur im Querschnitt von Fig. 2 zu erkennen. Zvei Mantel 14 und aus gleichem Isolierstoff schließen die Signalleiter 12, die Abschirmung 16 und das Dielektrikum 13 ein.
Die Abschirmung 16 hat längliche Schlitze 18, die keinen elektrisch leitfähigen Werkstoff enthalten. Die Schlitze 18 sind in Reihen und Spalten angeordnet; jede Reihe ist so ausgebildet» daß sie parallel zur Länge eines Signalleiters 12 verläuft. Durch vahlveises Ändern der Weite der Schlitze 18 ist die Betriebskapazität zvischen den Signalleitern 12 und der Abschirmung 16 änderbar ohne Änderung der Dicke des Dielektrikums 13 oder der Dielektrizitätskonstante dieses Werkstoffs.
Außerdem ist die Abschirmung 16 an jedem Ende des Kabels mit einer in Querrichtung verlaufenden öffnung 24 ausgebildet, die keinen leitfähigen Werkstoff enthält. Die öffnung 24 liegt den Kontaktflächen 11 gegenüber zur Erleichterung der Montage des Kabels 10 mit einem Verbinder. (nicht dargestellt).
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Entlang der Länge des Kabels 10 verlaufen die Reihen von Schlitzen 18 parallel zueinander und sind durch dünne parallele Streifen elektrisch leitfähigen Abschirmungswerkstoffs getrennt, die im folgenden als Erdleiter 20 bezeichnet sind. Diese Erdleiter 20 sind zu den Signalleitern 12 parallel, jedoch in bezug auf diese versetzt angeordnet. Die Signalleiter 12 und die Erdleiter 20 erstrecken sich über die gesamte Länge des Kabels 10.
Über die Kabelbreite sind die Spalten von Schlitzen 18 durch mehrere Nebenschlußleiter 22 aus elektrisch leitfähigem Abschirmwerkstoff getrennt. Die Nebenschlußleiter 22 verlaufen im wesentlichen senkrecht zu den Erdleitern 20. Die Weite W jedes Nebenschlußleiters 22 ist so gewählt, daß der Widerstandwert relativ niedrig gehalten wird, z. B. niedriger als 0,01 JX., und daß die Betriebskapazität der Leiter nicht wesentlich beeinträchtigt und die Impedanz zu niedrig gemacht wird. Wenn z. B. L gleich dem Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den Nebenschlußleitern 22 entlang der Länge des Kabels 10 ist, ist ein bevorzugtes Verhältnis W/L kleiner als oder etwa gleich 0,1.
Die obere Frequenzgrenze ist auch als eine Funktion des Abstands L zwischen den Nebenschlußleitern 22 bestimmbar. Wenn der Abstand derart ist, daß L gleich einer halben Wellenlänge ist, dann ist die obere Frequenzgrenze wie folgt zu bestimmen:
mit f ss Geschwindigkeit der elektromagnetischen Wellenfortpflanzung.
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Wenn ζ. B. W = 20 Mil und L = 250 Mil, so ist die obere
Frequenz etwa gleich 14,8 χ 10^ Hz. Bei dieser Frequenz vereinigen sich sämtliche Reflexionen auf dem Signalleiter aufgrund der Nebenschlußleiter 22 in solcher Weise, daß im wesentlichen ein Sperrbereich entsteht. Im Betrieb würde die vom Kabel 10 übertragene Frequenz so gewählt werden, daß sie beträchtlich unterhalb dieser oberen Frequenzgrenze liegt. Wenn umgekehrt L so gewählt ist, daß es eine viertel Wellenlänge beträgt, dann ist die Frequenz frr, = "tr- eine Durchlaßfrequenz, bei der die vom Kabel IO übertragenen Signale nicht durch die Nebenschlußleiter gedämpft werden.
Normalerweise sollte der Abstand zwischen den Nebenschlußleitern 22 so gewählt werden, daß er einen kleinen Bruchteil des kürzesten vom Kabel 10 zu übertragenden Wellenlängensignals beträgt. Auf der Grundlage der oben aufgeführten Gleichungen ist bei einer Ausführungsform der bevorzugte Abstand von Mitte zu Mitte zwischen den Nebenschlußleitern so gewählt, daß er wesentlich kleiner ist als
mit P * Geschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen fortpflanzung im Kabel und
f = höchste Frequenz der voraussichtlich vom Kabel zu übertragenden Signale.
In der vorstehenden Beschreibung wurde zwar angenommen, daß vom Kabel 10 im wesentlichen kontinuierliche Signale tibertragen werden; das Kabel eignet sich jedoch auch zur
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Übertragung von Impulssignalen. In einem solchen Fall werden die äquivalenten Frequenzen (in 6Hz) von f und f„ zum Gebrauch in den obigen Gleichungen erhalten durch Teilen des Faktors 0,35 durch die Anstiegszeit der Impulse (in ns).
Fig. 4 zeigt den HF-Dämpfungsverlauf eines erfindungsgemäß aufgebauten 50-fti-Fiachkabels. Die Nebenschlußleiter 22 hatten einen Abstand von 250 Mil, und die labellänge var 1,67 m· Wie aus der Figur ersichtlich ist, hat die Kurve keine Resonanzdämpfungs-Einsattelung, vie dies bei den Kurven bereits entwickelter Kabel gemäß Fig. 6 der Fall ist.
Um die Wirkung der Nebenschlußleiter 22 bei irgendeiner Frequenz zu vermindern, kann es für manche Zwecke erwünscht sein, ihren Abstand entlang der Kabellänge zu verändern.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Flachkabels sind aus Fig. 5-7 im Vergleich mit bereits entwickelten Kabeln ersichtlich,
Fig. 5 zeigt die Dämpfung eines Kabels als eine Funktion der ,Frequenz des übertragenen Signals. Die Null-Bezugslinie ist die vom Signalgenerator erzeugte Ausgangsspannung ohne Zwischenschaltung eines Kabelabschnitts. Die Dämpfung wird somit in dB in bezug auf die Null-Bezugslinie gemessen. Bei einer Frequenz, die mit der Schieflauf-Periodizitat schwingt, erhöht sich die Dämpfung, d. h. der Abstand zur Null-Bezugslinie nimmt steil zu, wie die Figur zeigt.
Die Größe der Resonanzdämpfung hängt in gewissem Maß von der Kabellänge ab. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß z. B. die größte Dämpfung bei etwa 103,7-MHz in einem 2,2 m langen Kabel auftritt.
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Fig. 7 zeigt Zeit-Bezirk-Reflexmessungsverläufe, wobei die Abszisse in bezug auf die Zeit geeicht ist, die in unmittelbarer Beziehung zur Entfernung entlang dem label steht, und die Ordinate der Reflexionskoeffizient ist. Normalerveise vird bei der Zeit-Bezirk-Reflektometrie (TDR) ein Impuls mit schneller Anstiegszeit auf eine Leitung oder Schaltung gegeben, und die Reflexion bei seiner Rückkehr vird untersucht. Bei der Impedanzmessung vird ein Bild oder eine graphische Darstellung erzeugt, die die Impedanz der Leitung darstellt, vie sie durch die höchsten Frequenzen des Impulses entlang der Leitungslänge gemittelt vurde. Da die Horizontalachse der graphischen Darstellung die Entfernung entlang der Leitung ist, ist die Impedanz der Elemente der Leitung, z. B. Länge des Kabels, eines Verbinders'und anderer elektrischer Bauteile, lokalisier- und identifizierbar. Die Vertikalachse bezeichnet die Impedanz oder den Reflexionskoeffizienten
Es ist dem eingschlägigen Fachmann bekannt, daß der Reflexionskoeffizient ( y) das Amplitudenverhältnis der reflektierten zur einfallenden Spannung ist. Der Reflexionskoeffizient steht mit der Abschlußimpedanz (z. ) an jedem Punkt auf der Leitung in Beziehung durch die Gleichung:
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mit Z0 « Wellenwiderstand des Kabels. Somit ist die Impedanz an jedem Punkt entlang der Leitung eine Funktion zveiter Ordnung des Reflexionskoeffizienten an diesem Punkt.
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Die Kurven von Fig. 7 stellen also die Impedanz entlang einem Signalleiter eines bekannten flexiblen Kabels unter drei Bedingungen dar. Die Kurve R~ ist die Impedanz zwischen dem Werkstoff der Abschirmung auf jeder Seite eines Signalleiters, in die aufgrund von Schieflauf Energie eingekoppelt wird. Die Kurve R1 ergibt sich durch den Erhalt der Impedanz zwischen dem Werkstoff der Abschirmung auf einer Seite eines Signalleiters und dem Signalleiter. Die Kurve R2 zeigt die sich ergebende TDR-Kurve, wenn der Werkstoff der für die Kurve R, maßgeblichen Abschirmung vom Kabel entfernt ist und die wirksame Impedanz durch den Werkstoff der Abschirmung auf der anderen Seite des Signalleiters gebildet ist. Somit stellen die Kurven R1, R2 und R3 die Impedanz als eine Funktion der Länge für das gleiche Kabel dar. Somit wird durch Schieflauf eine umgekehrte Änderung der wirksamen Impedanz erzeugt.
Durch Kombination der Kurven R1 und R2 wird ersichtlich, daß, da die Impedanzfehlanpassung in bezug auf die beiden ' verschiedenen Abschnitte der Abschirmung an etwa der gleichen Stelle am Kabel auftritt, die Impedanzfehlanpassungen entgegengesetzte Größe haben und dazu neigen, einander aufzuheben. Diese Erscheinung des gegenseitigen Aufhebens hat bisher das Problem der Signalkopplung aufgrund von Schieflauf verdeckt.
Die Erscheinung der Impedanzfehlanpassung aufgrund von Schieflauf in bezug auf die beiden verschiedenen Teile der Abschirmung war nicht leicht zu entdecken. Als nämlich von der Anmelderin eine Anzahl Kabelprototypen hergestellt und getestet wurde, zeigten die Testergebnisse eine übereinstimmende Impedanzanpassung über die untersuchten Kabellängen.
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Auch die Untersuchung willkürlich ausgewählter Kabellängen brachte nicht die im Kabel vorhandenen Schieflaufauswirkungen zutage. Der Schieflaufeffekt wurde nur durch fortgesetztes Untersuchen verschiedener Längen des Kabels entdeckt.
P atentansprüche;
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Claims (3)

  1. rlY
    P at ent ansprüche
    Flachkabel rait mehreren beabstandeten parallelen, in einer Ebene liegenden Signalleitern, mit einer flachen Abschirmung aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, die in einer zur Ebene der Signalleiter parallelen und von dieser beabstandeten Ebene liegt, und mit einem zvischen den Signalleitern und der Abschirmung angeordneten Dielektrikum, in dem mehrere längliche, voneinander beabstandete Schlitze ausgebildet sind, deren jeder der Länge eines Signalleiters gegenüberliegend und sich parallel dazu erstreckend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (18) in Reihen und Spalten angeordnet sind, vobei jede Reihe der Länge eines Signalleiters (12) gegenüberliegend und sich parallel dazu erstreckend ausgebildet ist, und daß der Werkstoff der Abschirmung (16) zvischen benachbarten Spalten Nebenschlußleiter (22) bildet.
  2. 2. Flachkabel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußleiter (22) im vesentiichen senkrecht zu den Signalleitern (12) verlaufen, und daß das Verhältnis der Breite jedes Nebenschlußleiters (22) zum Abstand zvischen benachbarten Nebenschlußleitern (22) — in einer zu den Signalleitern (12) parallelen Richtung kleiner als oder gleich 1-10 ist.
  3. 3. Flachkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand zvischen benachbarten Nebenschlußleitern (22) entlang der Länge des Kabels (10) ändert.
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DE19742418780 1970-12-17 1974-04-18 Flachkabel Expired DE2418780C2 (de)

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DE2418780C2 (de) 1984-06-20
AT325128B (de) 1975-10-10
NL176316B (nl) 1984-10-16
NL7405251A (de) 1974-10-25
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NL176316C (nl) 1985-03-18
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8178 Suspension cancelled
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: KADOR, U., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. KLUNKER, H., DI

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D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8328 Change in the person/name/address of the agent

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