DE69309618T2 - Hochfrequenzsignalübertragungskabel - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hochfrequenzsignal-Übertragungskabel und insbesondere ein Kabel, das im Informatikbereich für die Datenübertragung verwendet wird.
• Solche Kabel können eine flache äußere Form aufweisen, d.h. einen stark abgeflachten ovalen Querschnitt, oder in Form der Ziffer 8. Ein flaches Informatikkabel ist beispielsweise in der PCT-Anmeldung beschrieben, die unter der Nummer WO 86/05311 veröffentlicht wurde. Es enthält zwei Paare isolierter Leiter. Jedes dieser Paare ist von einer extrudierten Umhüllung aus einem Isoliermaterial umgeben, wobei die Leiter jedes Paars in dieser Umhüllung eingebettet sind. Die Isolierumhüllung jedes Paars ist von einer metallischen Abschirmung umgeben. Schließlich werden die beiden abgeschirmten Paare gemeinsam in einer äußeren Umhüllung aus einem Isoliermaterial gehalten und geschützt. Die elektrische Aufgabe der inneren Isolierschicht besteht darin, die metallische Abschirmung auf Abstand von den Leitern zu halten, um die Längskapazität des Kabels zu verringern.
• Das Material der Isolierumhüllung ist Polyvinylchlorid (PVC), das gegenüber Kompression sehr widerstandsfähig ist, um eine Installierung des so ausgebildeten Kabels auf der Erde zu erlauben, wo es großen Kompressionskräften aufgrund beispielsweise des Gewichts der darüberlaufenden Menschen ohne Schaden standhalten soll. Außerdem ist in dieser Druckschrift angegeben, daß die PVC-Umhüllung die Leiter parallel in gleichmäßigen zueinander Abständen und in genau bestimmten Abständen von den Rändern des Kabels halten soll.
• Ein solches Kabel ist nicht voll zufriedenstellend.
• Die Anmelderin hat nämlich beobachtet, daß beim Spritzguß der PVC-Umhüllung, die die Leiter einbettet, letztere sich gegeneinander aufgrund der Kräfte verschieben, denen sie unterworfen sind. Selbst wenn die Leiter also tatsächlich in der PVC-Umhüllung in festen Positionen während der Verwendung des Kabels fixiert sind, kann es immer noch vorkommen, daß diese Positionen schon von Anfang an unkorrekt waren.
• Die genaue Einhaltung der Position der verschiedenen Leiter innerhalb des Kabels ist aber außerordentlich wichtig, da davon die gewünschten elektrischen Merkmale des Kabels abhängen, insbesondere die Impedanz, die Signaldämpfung und die Paradiaphonie. Daraus folgt insbesondere, daß die Dämpfung bei 1 MHz nicht mehr bei etwa 23 dB/km, wie in der oben erwähnten Druckschrift vorgesehen, sondern bei 40 dB/km liegt.
• Außerdem ist das Kabel gemäß der erwähnten Druckschrift nicht sehr biegsam, da die Tatsache, daß die Leiter in die Umhüllung eingebettet sind, dazu führt, daß die Umhüllung ein erhebliches Volumen haben muß, so daß die gewünschte Elastizität nicht erreicht wird.
• Außerdem ist ein Hochfrequenzsignal-Übertragungskabel bekannt, das vor dem 23.11.1992 der Öffentlichkeit zugänglich war und mehrere Vierergruppen von Leitern enthält. Jeder Leiter ist mit einer ersten Isolierumhüllung umgeben. Der mechanische Halt der Vierergruppen wird mit Hilfe eines sehr dünnen Bandes (einer Dicke von etwa 1/10 mm) aus einem isolierenden Material gewährleistet, das spiralförmig und mit Abstand unmittelbar um die Vierergruppe gewickelt ist, ohne die Leiter einzubetten. Diese so gehaltene Vierergruppe befindet sich in einer sehr dünnen Hülle (Dicke von etwa 1/100 mm) in Form eines längs verlaufenden Bandes, das das spiralförmig gewickelte Band umgibt und direkt mit denjenigen Leiterbereichen in Kontakt steht, die das spiralförmige Band nicht berühren. Eine Umhüllung mit einer Dicke ähnlich der des Durchmessers eines isolierten Leiters, die die Abschirmung der Leiter auf Abstand halten soll, umgibt die Hülle und steht mit dieser in Berührung. Schließlich wird diese Umhüllung von einem Metallschirm und dann von einem äußeren Schutzmantel umgeben.
• In diesem Kabel hat jedes der Elemente (spiralförmiges Band, Hülle, Umhüllung) eine eigene und genau spezifizierte Aufgabe:
• - das spiralförmige Band hält die Vierergruppen mechanisch;
• - die Hülle (die alleine den mechanischen Halt der Vierergruppen nicht ausreichend sichern kann, da sie keine ausreichende Steifheit besitzt) soll vermeiden, daß die Umhüllung zwischen die Leiter eindringt;
• - die Umhüllung sorgt für den Abstand zwischen der Abschirmung und den Leitern.
• Schließlich ist die Patentanmeldung EP-A-0 568 048 bekannt, die zum Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ gehört. Diese Druckschrift beschreibt ein Hochfrequenzsignal-Übertragungskabel mit einer verseilten Vierergruppe von Leitern, wobei jeder Leiter mit Hilfe einer ersten Isolierumhüllung isoliert ist. Eine zweite Umhüllung (Zwischenschicht), die aus einem wenig flexiblen Isoliermaterial ist, berührt die Leiter der Vierergruppe, wenn keine dünne fakultative Kunststoffolie vorhanden ist, die vermeiden soll, daß die Zwischenschicht sich an die Leiter der Vierergruppe anlegt. Die Leiter sind dann in das Material der Zwischenschicht eingebettet. Dieses Material besitzt eine ausreichende Steifheit, um die Leiter während der Manipulationen des Kabels in einer bestimmten Position zu halten.
• Ziel der Erfindung ist es, ein Kabel für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen anzugeben, dessen elektrische Merkmale nicht bei einer schlechten Positionierung der Leiter während der Herstellung verändert werden können und das flexibler als die bekannten Kabel ist.
• Hierzu ist Gegenstand der Erfindung ein Hochfrequenzsignal-Übertragungskabel
• - mit mindestens einer Vierergruppe von verseilten Leitern, wobei jeder Leiter durch eine erste isolierende Umhüllung isoliert ist,
• - mit einer zweiten Umhüllung, bestehend aus einer dünnen extrudierten Hülle aus einem Isoliermaterial, die mit den Leitern der Vierergruppe oder Vierergruppen von Leitern in Kontakt steht, ohne daß diese in das Material der Umhüllung eingebettet wären, wobei das Isoliermaterial sowohl eine ausreichende Steifheit besitzt, um die Leiter in einer bestimmten Stellung während der Manipulationen des Kabels zu halten, als auch eine ausreichende Elastizität, um diese Manipulationen zuzulassen.
• Aufgrund der Erfindung und insbesondere der Verwendung einer Hülle anstelle einer massiven Umhüllung, in die der oder die Vierergruppen eingebettet sind, verschieben sich die Leiter bei der Installation der Umhüllung nicht mehr. Die elektrischen Merkmale des erhaltenen Kabels entsprechen damit den erwarteten Merkmalen.
• In einem erfindungsgemäßen Kabel mit mindestens zwei Vierergruppen dient die zweite Umhüllung außerdem dazu, die Vierergruppen in einer bestimmten Stellung während der Manipulationen des Kabels zu halten.
• Vorzugsweise kann das Isoliermaterial der zweiten Umhüllung ausgewählt werden unter Polyäthylen niedriger oder mittlerer Dichte, Polyolefin, Polypropylen, thermoplastischen Elastomeren und fluorierten Harzen.
• Diese Maßnahme bietet die Möglichkeit, daß die zweite Umhüllung sowohl starr, um die genaue und zuverlässige gegenseitige Stellung der Leiter zu gewährleisten, als auch dünn ist, um den Raumbedarf des Kabels zu verringern und seine Flexibilität zu gewährleisten.
• Ein durch eine äußere Hülle geschützter Metallschirm kann unmittelbar auf die zweite isolierende Umhüllung aufgebracht werden.
• Vorzugsweise kann die äußere Hülle aus PVC, Polyäthylen, Polypropylen oder Polyurethan sein und ganz allgemein aus einem Material ohne Halogene, das feuerbeständig ist. Sie kann um die zweite Isolierumhüllung extrudiert werden.
• Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform enthält ein erfindungsgemäßes Kabel zwei Vierergruppen von Leitern, die Seite an Seite liegen und eine Einheit bilden, die sich innerhalb der zweiten Umhüllung befindet und ihrerseits von einem Metallschirm und einer äußeren Hülle umgeben ist.
• Gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform enthält ein erfindungsgemäßes Kabel vier Vierergruppen von Leitern, die paarweise gruppiert sind, um zwei Einheiten von je zwei Vierergruppen zu bilden, die Seite an Seite liegen, wobei jede dieser Einheiten sich in einer zweiten getrennten Umhüllung befindet und die zweiten Umhüllungen je von einem Metallschirm und dann von einer äußeren Hülle umgeben sind, die sich um die beiden nebeneinanderliegenden Einheiten von zwei Vierergruppen legt.
• In diesen beiden Ausführungsformen kann die zweite Umhüllung einen abgeflachten Querschnitt mit zwei Flachbereichen und zwei abgerundeten Seiten besitzen.
• Ein Draht, der die Kontinuität der Abschirmung gewährleistet, kann parallel zu den Leitern zwischen der zweiten Umhüllung und der Abschirmung installiert sein.
• Erfindungsgemäß kann das Kabel außer der Vierergruppe oder den Vierergruppen andere isolierende oder nicht-isolierende Elemente enthalten, die alle in einer äußeren Schutzhülle angeordnet sind, unter der ggf. eine metallische Abschirmung vorgesehen ist.
• Um die Umhüllungen von den Leitern leichter entfernen zu können, kann die zweite Umhüllung in Längsrichtung über ihre ganze Länge oder einen Teil davon eingekerbt sein.
• Schließlich haftet gemäß einem zusätzlichen Merkmal das Material der zweiten Umhüllung nicht auf dem Material der ersten Umhüllung.
• Andere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines die Erfindung nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels und der beiliegenden Zeichnungen hervor.
• Figur 1 zeigt in Perspektive und teilweise freigelegt ein erfindungsgemäßes Flachkabel.
• Figur 2 zeigt eine Vergrößerung eines Teils aus Figur 1.
• Gleiche Elemente tragen in den beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen.
• In Figur 1 sieht man ein erfindungsgemäßes Flachkabel 1. Dieses Kabel enthält vier Vierergruppen 2. Jede Vierergruppe 2 wird von der Verseilung von vier massiven Kupferleitern 3 gebildet, die je durch eine erste Isolierumhüllung 4 aus einem Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante, wie z.B. expandiertes Polyäthylen oder expandiertes Polypropylen, isoliert sind.
• Der Durchmesser der massiven Leiter 3 beträgt 0,643 mm (±3%) und der Durchmesser der mit Hilfe der Umhüllungen 4 isolierten Leiter 3 beträgt 1,35 mm.
• Die Vierergruppen 2, die Seite an Seite liegen, sind in zwei Einheiten 5 und 5' von je zwei Vierergruppen zusammengefaßt. Die Einheiten 5 und 5' sind je von einer zweiten Isolierumhüllung 6 bzw. 6' umgeben, die unmittelbar in Kontakt mit den isolierten Leitern 3 stehen. Erfindungsgemäß werden die Umhüllungen 6 und 6' von einer dünnen Polyäthylenhülle mit einer Dicke von 0,25 bis 1 mm gebildet.
• Die Vierergruppen 2 sind nicht in das Material der Umhüllungen 6 und 6' eingebettet und diese Umhüllungen bilden nur eine dünne Hülle um die Vierergruppen 2 und ermöglichen eine starre und zuverlässige Lage der Vierergruppen 2 untereinander. Außerdem erfordern sie wenig Platz im Kabel 1.
• Weiter besitzt das Material der Umhüllungen 6 und 6' sowohl eine ausreichende Steifheit, um die Vierergruppen in einer bestimmten Position während der verschiedenen Manipulationen des Kabels (Aufrollen auf eine Trommel bei der Herstellung, Ziehen, Verlegen, eventuelle Neuverlegungen usw.) zu halten, so daß die Merkmale des Kabels erhalten bleiben und eine ausreichende Elastizität garantiert wird, um die verschiedenen Manipulationen zuzulassen (was mit den voluminösen Umhüllungen des Stands der Technik nicht möglich ist), ohne daß die Umhüllungen 6 und 6' zerreißen.
• Eine Abschirmung 7, 7' in Form einer dünnen Metallfolie ist fakultativ um die Umhüllungen 6 und 6' gelegt. Diese Abschirmung soll die Störung der in dem Kabel transportierten Signale durch äußere elektromagnetische Felder ausschließen.
• Ein Draht 8, 8' zur Kontinuität der Abschirmung liegt zwischen der Umhüllung 6 und der Abschirmung 7 bzw. zwischen der Umhüllung 6' und der Abschirmung 7' parallel zu den Vierergruppen 2.
• Schließlich sind die beiden Einheiten 5 und 5' von isolierten und abgeschirmten Vierergruppen Seite an Seite in einer äußeren Halte- und Schutzhülle 9 aus PVC zusammengefaßt, die um die ganze Einheit extrudiert ist. Die Hülle 9 verleiht dem Kabel 1 eine flache Struktur, d.h. daß das Kabel 1 einen Querschnitt in Form einer stark abgeflachten Ziffer 8 mit zwei Flachbereichen 91, 92, 93 und 94 und zwei abgerundeten Seiten 95 und 96 annimmt. Die Länge des Querschnitts in der Ebene der Figur 2 beträgt 18,3 mm (±5%) und die Höhe 5,7 mm (±5%).
• Um das Abisolieren der Leiter 3 des Kabels 1 zu erleichtern, insbesondere wenn diese an ein anderes Kabel oder eine beliebige Vorrichtung angeschlossen werden sollen, können die Umhüllungen 6 und 6' eine Längskerbe 10' (siehe Figur 2) aufweisen. Außerdem kann das Material der Umhüllungen 6 und 6' so gewählt werden, daß es nicht an dem Material der Umhüllungen 4 der Leiter 3 anhaftet, um das Abisolieren dieser Leiter zu erleichtern.
• Das erfindungsgemäße Kabel kann insbesondere auf dem Informatiksektor verwendet werden, um die verschiedenen peripheren Geräte eines Rechners z.B. an die Zentraleinheit anzuschließen.
• Nachfolgend werden tabellarisch die charakteristische Impedanz Z (in Ohm), die lineare Dämpfung (in dB/km) und die Paradiaphonie P (in dB) des Kabels 1 abhängig von der Betriebsfrequenz f (in MHz) aufgeführt:
• Aufgrund der Konstitution der Umhüllungen 6 und 6' entsprechen die angegebenen Werte, die die am Kabel gemessenen Werte sind, den vorhergesehenen, d.h. daß die Anordnung der Umhüllungen 6 und 6' nicht zu einer Veränderung dieser Werte geführt hat, was beim Stand der Technik nicht der Fall war.
• Natürlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Einerseits kann man das Material für die Umhüllungen 6 und 6' unter Polyäthylen mit geringer oder mittlerer Dichte, Polyolefin, Polypropylen, einem thermoplastischen Elastomer und den fluorierten Harzen auswählen. Diese Umhüllungen können bandförmig aufgewickelt oder extrudiert werden. Andererseits kann das erfindungsgemäß hergestellte Kabel ein Kabel mit einer beliebigen Anzahl von Vierergruppen sein.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein erfindungsgemäßes Kabel außer der Vierergruppe von Leitern oder den Vierergruppen von Leitern, die mit einer zweiten isolierenden Umhüllung gemäß der Erfindung (dünne Hülle) umgeben sind, andere Elemente enthalten, die isolierend oder nichtisolierend sind (wie beispielsweise massive Leiter), und die alle innerhalb einer Schutzhülle liegen, der ggf. eine metallische Abschirmung vorausgeht.
• Die Abschirmung und die äußere Schutzhülle sind daher nicht unbedingt unmittelbar in Kontakt mit der zweiten isolierenden Umhüllung gemäß der Erfindung, und es ist möglich, daß ein erfindungsgemäßes Kabel keine Abschirmung und/oder keine äußere Schutzhülle besitzt.
• Ein erfindungsgemäßes Kabel hat nicht unbedingt eine duale Struktur (d.h. eine in zwei Einheiten aufgeteilte Struktur) und eine flache oder abgeflachte Form und ist nicht unbedingt für den Datenbereich bestimmt. Es kann beispielsweise auch in der Fernsprechtechnik verwendet werden.

Claims (14)

1. Hochfrequenzsignal-Übertragungskabel

- mit mindestens einer Vierergruppe (2) von verseilten Leitern (3), wobei jeder Leiter (3) durch eine erste isolierende Umhüllung (4) isoliert ist,

- mit einer zweiten Umhüllung (6; 6'), bestehend aus einer dünnen extrudierten Hülle aus einem Isoliermaterial, die mit den Leitern der Vierergruppe (2) oder Vierergruppen von Leitern (3) in Kontakt steht, ohne daß diese in das Material der Umhüllung eingebettet wären, wobei das Isoliermaterial sowohl eine ausreichende Steifheit besitzt, um die Leiter in einer bestimmten Stellung während der Manipulationen des Kabels zu halten, als auch eine ausreichende Elastizität, um diese Manipulationen zuzulassen.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn es mindestens zwei Vierergruppen (2) enthält, die zweite Umhüllung (6; 6') außerdem während der Manipulationen des Kabels die Vierergruppen in einer bestimmten Stellung hält.

3. Kabel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliermaterial der zweiten Umhüllung (6; 6') ausgewählt wird unter Polyäthylen niedriger oder mittlerer Dichte, Polyolefin, Polypropylen, thermoplastischen Elastomeren und fluorierten Harzen.

4. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallabschirmung (7; 7'), die durch eine äußere Hülle (9) geschützt ist, unmittelbar um die zweite Umhüllung (6; 6') verläuft.

5. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülle (9) aus einem Material ist, das unter PVC, Polyäthylen, Polypropylen oder Polyurethan ausgewählt wird.

6. Kabel nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülle (9) um die zweite Umhüllung (6; 6') extrudiert ist.

7. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Vierergruppen (2) von Leitern (3) enthält, die Seite an Seite liegen und eine Einheit (5,; 5') bilden, wobei diese Einheit sich innerhalb der zweiten Umhüllung (6; 6') befindet und ihrerseits von einer metallischen Abschirmung (7; 7') und dann von einer äußeren Hülle (9) umgeben ist.

8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es vier Vierergruppen (2) von Leitern (3) aufweist, wobei die Vierergruppen (2) paarweise zur Bildung zweier Einheiten (5; 5') von zwei Vierergruppen (2) Seite an Seite liegend zusammengefaßt sind und wobei jede dieser Einheiten sich im Inneren einer eigenen zweiten Umhüllung (6; 6') befindet, und daß die zweiten Umhüllungen (6; 6') je von einer Metallabschirmung (7; 7') umgeben sind sowie in einer äußeren Hülle (9) liegen, die um die beiden Einheiten (5; 5') von je zwei Seite an Seite liegenden Vierergruppen verläuft.

9. Kabel nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umhüllung (6; 6') einen abgeflachten Querschnitt mit zwei Flachbereichen und zwei abgerundeten Seiten besitzt.

10. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Draht (8; 8') für die Kontinuität der Abschirmung parallel zu den Leitern zwischen der zweiten Umhüllung (6; 6') und der Abschirmung (7; 7') angeordnet ist.

11. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es außer der Vierergruppe oder den Vierergruppen andere isolierende oder nicht-isolierende Elemente enthält, die alle innerhalb einer äußeren Schutzhülle angeordnet sind.

12. Kabel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülle eine metallische Abschirmung umgibt.

13. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umhüllung (6; 6') in Längsrichtung eine Kerbe (10') über die ganze Länge des Kabels oder Teile davon besitzt.

14. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der zweiten Umhüllung (6; 6') nicht auf dem Material haftet, das die erste Umhüllung (4) bildet.