EP0567757B1 - Datenübertragungskabel und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

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EP0567757B1
EP0567757B1 EP93104385A EP93104385A EP0567757B1 EP 0567757 B1 EP0567757 B1 EP 0567757B1 EP 93104385 A EP93104385 A EP 93104385A EP 93104385 A EP93104385 A EP 93104385A EP 0567757 B1 EP0567757 B1 EP 0567757B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
data transmission
transmission cable
intermediate sheath
cable
individual cores
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP93104385A
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English (en)
French (fr)
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EP0567757A3 (de
EP0567757A2 (de
Inventor
Marco Glaus
Beat Schmucki
Werner Aeschlimann
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Daetwyler IT Infra AG
Original Assignee
Daetwyler AG Kabel und Systeme
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Publication date
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Priority claimed from DE4240209A external-priority patent/DE4240209C2/de
Application filed by Daetwyler AG Kabel und Systeme filed Critical Daetwyler AG Kabel und Systeme
Publication of EP0567757A2 publication Critical patent/EP0567757A2/de
Publication of EP0567757A3 publication Critical patent/EP0567757A3/xx
Application granted granted Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/1895—Internal space filling-up means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/189—Radial force absorbing layers providing a cushioning effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/005—Quad constructions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources

Definitions

  • the invention relates to a data transmission cable and a method for producing a data transmission cable.
  • Such cables are known in the most varied of embodiments in communications technology or in the field of data transmission.
  • the further development of such cables generally relates to the achievement of better electrical parameters, for example wave impedance, damping, inductive and capacitive coating, crosstalk, etc.
  • a good transmission quality is always achieved, inter alia, if these parameters have a constant value at all points of the cable and this Value especially when bending or twisting the cable, e.g. B. in cable manufacture itself or later laying, maintained.
  • DE-AS 1 059 065 discloses a foam-insulated telecommunication cable with a star quad stranding, which essentially has the following elements: at least four stranded single cores, a core covering surrounding the individual cores, a foamed intermediate sheathing arranged on the core braiding and an all-round, non-foamed outer sheath.
  • the core weaving primarily serves to hold the stranding elements together for the further processing steps.
  • the intermediate sheath is primarily intended to protect the stranded single wires against the ingress of moisture.
  • DE-PS 734 148 shows a star quad, the space between the wires of the star quad is filled with rubber.
  • the cores are surrounded by a metallic conductive layer and a rubber jacket.
  • US Pat. No. 2,871,151 proposes to wrap the conductors in each case with an insulating tape with such a high pitch that the winding only covers approximately 60% of the conductor surface. These incompletely insulated cores with partly exposed conductors are embedded in an insulating jacket. It is proposed to provide this sheath made of a material with the same dielectric constant as that of the material used for the conductor wrapping.
  • DE-OS 31 44 743 shows a flexible line with five single wires.
  • a sheath embedding the wires is designed to be compressible in order to allow the compressible material to be pressed together with the embedded wires when subjected to stress and torsion. This embedding is intended to ensure the flexibility of the line with simultaneous particular durability.
  • US Pat. No. 4,835,394 shows a flat cable with many cores running parallel in one plane. This flat cable should conduct small amounts of electrical charge as undisturbed as possible. To avoid displacement of a shield caused by bending relative to the rest of the flat cable, it is proposed to fix the shield on the flat cable by gluing.
  • the invention aims to provide a cable that ensures reliable and as unadulterated data transmission over long distances as possible.
  • a data transmission cable with an outer sheath, at least one shield enclosed by the outer sheath, at least one intermediate sheath surrounded by the shield and at least four stranded single wires forming a star quad, each having a conductor and a wire insulation surrounding the conductor, the intermediate sheath is arranged around the star quad and at least partially fills in notches between surfaces of adjacent individual cores, so that it fixes the geometry of the star quad.
  • the individual wires advantageously have a defined position with respect to one another over the entire length of the cable, which means the data transmission Significantly improved, especially over long distances.
  • the operating capacity of a pair of conductors which transmit an electromagnetic wave is determined, inter alia, by the geometric arrangement of the individual conductors in the cable core.
  • the inductance of the cable depends on the magnetic field outside the individual conductors and is therefore primarily determined by the distance between the individual conductors.
  • Both sizes - capacitance and inductance - have a significant influence on the resistance, crosstalk and attenuation behavior of a cable. According to the invention, these have a defined value over the entire length of the cable. This is ensured in particular by the fact that the position of the individual conductors or individual conductors is the same at all points of the cable.
  • an intermediate jacket surrounding the individual wires is arranged in such a way that the intermediate jacket prevents a relative movement of the individual wires, in particular transverse to the longitudinal axis of the cable.
  • the intermediate sheath primarily serves to protect against the penetration of moisture and mechanical damage to the individual wires.
  • the intermediate sheath also serves to stabilize the relative position of the individual wires. This has a particularly favorable effect on the so-called crosstalk behavior, ie the unwanted transfer of electromagnetic energy from one line or a pair of conductors into the other.
  • the crosstalk in particular between symmetrical lines, is caused, inter alia, by capacitive and inductive couplings which are due to asymmetries in the electrical field and asymmetries in the geometric structure of the cable.
  • the asymmetries in the geometic structure can be minimized according to the invention by fixing the individual wires relative to one another.
  • the crosstalk behavior remains constant over the entire cable length even with external mechanical influences.
  • the intermediate jacket is designed such that it has cavities, i.e. Notches between surfaces of adjacent individual wires, at least partially filled. This ensures that the position of the individual wires to each other, and thus the geometry of the stranding, remains stable even under extreme mechanical loads.
  • the intermediate sheath is arranged in direct contact with the insulation of the inner individual wires - without any remaining hollow space between the intermediate sheath and the wire insulation.
  • the intermediate sheath thus completely fills the cavity (claim 2) and is tightly wrapped around the individual core insulation, so that, in contrast to the known intermediate sheath technology, a type of "embedding" of the symmetrically stranded single cores in the intermediate sheath material is particularly advantageous.
  • the intermediate sheath wraps itself so tightly around the conductor insulation of the individual wires that they remain in the specified stranding position in every situation, for example when the cable is laid. Emphasis should be placed on the intermediate sheath embedding, which is particularly advantageous in terms of production technology, in a cable consisting of several stranding elements.
  • the intermediate sheath consists of a thermoplastic, in particular polypropylene and / or polyethylene (claim 3). This creates an intermediate jacket that can be processed particularly easily.
  • the two materials mentioned above meet the requirements placed on the required stability of the embedding in a special way.
  • a cable must be easy to handle, especially when it is installed on site.
  • the intermediate sheath material of the invention is therefore particularly advantageously designed to be breakable in such a way that the intermediate sheath can be removed from the cable without a cutting tool.
  • the intermediate sheath can be removed, for example, simply by breaking off the material at the desired location. This makes the cable easier and easier to handle and process. This results in a noticeable simplification and shortening of the work required for installation.
  • the parameters of the intermediate sheath material are advantageously chosen such that the intermediate sheath has different mechanical stabilization requirements depending on the area of application of the embedded single wires.
  • the cable according to the invention can be dimensioned in a user-specific manner by appropriate selection of the flexibility and specification of the foamed intermediate sheath.
  • the banding consists, for example, of several layers of high-quality plastic film.
  • the intermediate sheath according to the invention therefore particularly advantageously embeds the individual wires completely free of stress (claim 5), d. H. the intermediate sheath does not exert any tensile forces, neither in the longitudinal nor in the transverse direction of the cable, so that the stranding of the individual wires remains defined at all times.
  • the insulation of the single wires can be considered together with the intermediate sheath as a uniform insulation parameter, the material data of which are included as a defined quantity in the model calculation of the line theory.
  • the electrical processes during data transmission after elimination of undetermined factors can be recorded much better.
  • the defined conductor geometry also proves to be particularly favorable due to the inventive stabilization of the individual wires.
  • the impedance is approximately between 85 ⁇ and 150 ⁇ (claim 6).
  • the advantages of the cable concept according to the invention have a particularly favorable effect. If, for example, the four individual wires of a stervier do not lie in the corners of a square - viewed in cross section - but if the stervier is deformed into a rhomboid, the capacitive crosstalk becomes particularly large. This can be successfully avoided by the geometric stabilization according to the invention.
  • the inductive crosstalk between the two main lines of a veterinarian is minimal if they are ideally perpendicular to each other. According to the invention, this arrangement can be achieved over the entire length of the cable even with external mechanical action.
  • the diameter of the individual individual wires is particularly advantageously approximately 1 mm or less and the diameter of the entire cable is approximately 5 mm (claim 7). Since the advantages of the intermediate sheath, in particular the easily removable intermediate sheath, come into play particularly in the case of cables with a small diameter, a new type of cable with a small diameter results, which can be used, for example, with so-called RJ45 plugs. suitable is.
  • the data transmission cable constructed in this way enables the use of approximately two to four times smaller plugs and is therefore particularly suitable for device connections with a high integration or packaging density. The use of smaller plugs in turn opens up space for new developments and a higher integration density in the patch panel area.
  • the shield has an aluminum foil, a wire mesh and possibly one between the aluminum foil and the wire mesh extending in the longitudinal direction of the cable drain wire (claim 8).
  • the cable designed in this way is particularly practical to handle, simple to manufacture and has all the advantages of a single wire or conductor position stabilized in any situation.
  • the individual conductors consist of flexible seven-fold or multiple strands, in particular of bare, tinned, silver-plated or galvanized copper strands (claim 9). Contrary to previous estimates, surprisingly good values in terms of near and cross-talk attenuation can be achieved with such a cable, in particular data transmission cables with a small diameter. In this way, the quadruple coupling and the crosstalk effects between the different single wires can be controlled well.
  • the object of the invention is also achieved by a method for producing a data transmission cable, wherein at least four individual wires, each having a conductor and a wire insulation surrounding the conductor, are stranded into a star quad, an intermediate sheath is arranged around the individual wires, which notches between surfaces adjoining one another Fills individual wires at least partially, so that it fixes the geometry of the star quad, the intermediate sheath is surrounded by at least one shield and the shield is enclosed by an outer sheath (Claim 10).
  • the intermediate sheath is preferably applied directly to the stranded individual cores, in particular sprayed on (claim 11). This results in a tight-fitting, stabilizing, insulating intermediate jacket embedding with the advantages described above.
  • the requirements placed on the function of the intermediate jacket which protects, stabilizes and isolates in particular from mechanical damage and moisture, are particularly met.
  • the foaming parameters amount of blowing agent, germs, ...) and / or chemical additives (solvents, plasticizers, ...) to the starting material, the physical and chemical properties, such as flexibility, dielectric constant, softening point, especially with regard to the the type of embedding designed intermediate sheath can be controlled particularly advantageously.
  • the diameter or the wall thickness of the intermediate jacket is set by means of a diaphragm with an adjustable opening attached to the outlet of an application device (claim 12).
  • the portion of the intermediate sheath that is larger than the size of the aperture is stripped off after the injection process by pulling the cable through the opening.
  • a data transmission cable 1 consists of four individual wires 2A, 2B, 3A, 3B, the diagonally opposite individual wires 2A and 2B as well as 3A and 3B forming an associated pair of wires 2, 3 for transmitting an electromagnetic wave.
  • the single wires can have such a small diameter - e.g. 1 mm - that the data transmission cable 1 is particularly suitable for small plugs.
  • Such plugs typically have external dimensions of approximately 10 mm ⁇ 5 mm, the distance between the individual plug contacts being approximately 1 mm.
  • the individual single wires are adapted to this distance.
  • the diameter of the cable core is on the order of approximately 2 mm.
  • each wire 2A, 2B, 3A, 3B consists of a metallic conductor 4, which is used to transmit electrical charge carriers. Furthermore, it is known that the individual single wires 2A, 2B, 3A, 3B each have an insulation 5 surrounding the conductor 4.
  • the single wires 2A, 2B, 3A, 3B are, in the exemplary embodiment shown, at the same distance from a central longitudinal axis C of the data transmission cable 1.
  • the conductors 4 of the single wires 2A, 2B, 3A, 3B form the corner points of a square. They are twisted together like a star four. This is shown in addition in FIG. 3.
  • the geometry of the star quad is fixed by an intermediate jacket 7, which is arranged around the star quad - in the manner of an intermediate jacket embedding in direct contact with the wire insulation 5.
  • An additional electrical insulation of the thin individual wires 2A, 2B, 3A, 3B is guaranteed.
  • the intermediate sheath is advantageously made of a foamed plastic.
  • the foamed plastic lies tightly or tightly around the cable core during the manufacture of the cable.
  • the density and specificity of the plastic foam can be specified by a suitable parameter setting (blowing agent, etc.) during the manufacture of the cable.
  • Intermediate jacket 7 is also shown separately in FIG. 2 for the sake of clarity.
  • the illustrated geometry of the intermediate sheath 7 illustrates how dense the intermediate sheath is 7 as an intermediate sheath embedding around the individual cores and stabilizing their survivor orientation.
  • a shielding film 8 is wound around the four individual wires on the outside and serves to shield against high frequencies.
  • This shielding film 8 is furthermore completely surrounded or wrapped by an overall shield 9, in particular made of copper braid.
  • This overall screen 9 is used to shield against low frequencies.
  • a well-conductive drain wire may be inserted between the shielding film 8 and the shield 9 in the longitudinal direction of the cable, which increases the longitudinal conductivity of the shield.
  • the entire screen 9 is completely enclosed by a preferably flexible outer jacket 10.
  • the diameter of the entire cable is typically 5 to 6 mm.
  • a data transmission cable with the following properties for a wire diameter of less than 1 mm: an impedance between 135 ⁇ and 165 ⁇ in the frequency range between 3 MHz and 100 MHz, an impedance between 200 ⁇ and 270 ⁇ in the frequency range around 38.4 kHz, an insulation resistance greater than 16000 Mnkm at a direct voltage of 500 V and an earth asymmetry (capacitive unbalance) less than 1500 pF / km at a frequency of 1 kHz.
  • the data transmission cable shown schematically in cross section in FIG. 1 also has the following crosstalk characteristics: at a frequency of 9.5 kHz:> 80 dB, at a frequency of 38.4 kHz:> 75 dB, at a frequency of 3 to 5 MHz :> 58 dB, and at a frequency of 12 to 20 MHz:> 50 dB. At 100 MHz, the near crosstalk is still greater than 40 dB.
  • damping characteristics can also be implemented: at a frequency of 9.6 kHz: ⁇ 10 dB / km, at a frequency of 38.4 kHz: ⁇ 15 dB / km, at a frequency of 4 MHz: ⁇ 76 dB / km, at a frequency of 16 MHz: ⁇ 150 dB / km.
  • Attenuation values are typical: at a frequency of 9.6 kHz: approximately 5.6 dB / km, at a frequency of 38.4 kHz: approximately 8 dB / km, at a frequency of 4 MHz: approximately 38 dB / km km, at a frequency of 16 MHz: about 75 dB / km. With a test voltage of 900 V / 50Hz, no breakdown occurs at 1 min.
  • the transmission cable according to the invention designed in this way thus ensures excellent electrical characteristics and is particularly easy to handle.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Datenübertragungskabel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Datenübertragungskabels.
  • Derartige Kabel sind in der Nachrichtentechnik oder im Bereich der Datenübertragung in den vielfältigsten Ausführungsformen bekannt. Die Weiterentwicklung derartiger Kabel betrifft im Allgemeinen das Erreichen besserer elektrischer Kennwerte, beispielsweise Wellenwiderstand, Dämpfung, induktiver und kapazitiver Belag, Nebensprechen usw.. Eine gute Übertragungsqualität wird u.a. immer dann erreicht, wenn diese Kennwerte an allen Stellen des Kabels einen konstanten Wert besitzen und diesen Wert insbesondere bei Verbiegen bzw. Verdrehen des Kabels, z. B. bei der Kabelherstellung selbst oder beim späteren Verlegen, beibehalten.
  • Die bekannten Kabelkonstruktionen werden dieser Anforderung nur in unbefriedigender Weise gerecht.
  • In der DE-AS 1 059 065 wird beispielsweise ein schaumstoffisoliertes Fernmeldekabel mit Sternviererverseilung offenbart, das im wesentlichen folgende Elemente besitzt: wenigstens vier verseilte Einzeladern, eine die Einzeladern umgebende Seelenbespinnung, einen auf der Seelenbespinnung angeordneten geschäumten Zwischenmantel und ein allumschließenden, nicht geschäumten Außenmantel. Dabei dient die Seelenbespinnung in erster Linie dazu, die Verseilelemente für die weiteren Verarbeitungschritte zusammenzuhalten. Der Zwischenmantel soll die verseilten Einzeladern vor allem gegen Eindringen von Feuchtigkeit schützen. Seelenbespinnung und Zwischenmantel sind jedoch bei einem derartigen bekannten Aufbau häufig nicht in der Lage die verseilten Einzeladern so zu umgeben, daß das beispielsweise verlegte Kabel elektrischen Kenndaten besitzt, die über die gesamte Länge des Kabels konstant sind. Es besteht nämlich die Gefahr, daß beim Verbiegen bzw. Verdrehen des Kabels sich die Einzeladern aus ihrer Lage verschieben. Dadurch verändert sich die geometrische Anordnung der Einzeladern in der Kabelseele in einer Weise, daß sie kaum wiederhergestellt werden kann. Hierdurch verändern sich wiederum die elektrischen Kenndaten in unerwünschter Weise.
  • DE-PS 734 148 zeigt ein Sternviererkabel, wobei der Raum zwischen den Adern des Sternvierer mit Gummi ausgefüllt ist. Die Adern sind von einer metallisch leitenden Schicht und einem Gummimantel umgeben. Zum Vermindern der Nässeempfindlichkeit wird vorgeschlagen, die leitenden Schicht direkt um die Adern herum zu verlegen.
  • US-PS 2 871 151 schlägt zur Schaffung eines besonders dünnen vieradrigen Kabels vor, die Leiter je mit einem isolierenden Band mit einer so hohen Steigung zu umwickeln, daß die Wicklung nur ca. 60% der Leiteroberfläche bedeckt. Diese unvollständig isolierte Adern mit z.T. offenliegenden Leitern sind in einem isolierenden Mantel eingebettet. Es wird vorgeschlagen, diesen Mantel aus einem Material mit gleicher Dielektrizitätskonstante wie die des für die Leiterumwicklung verwendeten Materials vorzusehen.
  • DE-OS 31 44 743 zeigt eine flexible Leitung mit fünf Einzeladern. Ein die Adern einbettender Mantel ist kompressibel ausgebildet, um bei Beanspruchung und Torsion ein Zusammenpressen des kompressiblen Materials mit den eingebetteten Adern zu erlauben. Diese Einbettung soll die Flexiblität der Leitung bei gleichzeitiger besonderer Dauerbeanspruchungsfestigkeit sicherstellen.
  • US-PS 4 835 394 zeigt ein Flachkabel mit vielen in einer Ebene parallel verlaufenden Adern. Dieses Flachkabel soll kleine elektrische Ladungsmengen möglichst ungestört leiten. Zum Vermeiden eines durch Biegen verursachten Verschiebens einer Abschirmung gegenüber dem restlichen Flachkabel wird vorgeschlagen, die Abschirmung auf dem Flachkabel durch Klebung zu fixieren.
  • Die Erfindung zielt darauf, ein Kabel zu schaffen, das eine betriebssichere und möglichst unverfälschte Datenübertragung über große Entfernungen gewährleistet.
  • Dieses Ziel wird durch ein Datenübertragungskabel erreicht mit einem Außenmantel, wenigstens einer vom Außenmantel umschlossenen Abschirmung, wenigstens einem von der Abschirmung umgebenen Zwischenmantel und wenigstens vier einen Sternvierer bildenden, verseilten Einzeladern, die jeweils einen Leiter und eine den Leiter umschließende Aderisolierung aufweisen, wobei der Zwischenmantel um den Sternvierer angeordnet ist und Einkerbungen zwischen Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern wenigstens teilweise ausfüllt, so daß er die Geometrie des Sternvierers fixiert. Vorteilhaft besitzen demzufolge die Einzeladern über die gesamte Länge des Kabels eine definierte Lage zueinander, was die Datenübertragung insbesondere über große Entfernungen wesentlich verbessert. So ist beispielsweise die Betriebskapazität eines eine elektromagnetische Welle fortleitenden Leiterpaares u.a. durch die geometrische Anordnung der Einzelleiter in der Kabelseele bestimmt. Genauso ist die Induktivität der Leitung abhängig vom Magnetfeld außerhalb der Einzelleiter und wird deshalb vor allem bestimmt vom Abstand der Einzelleiter. Beide Größen - Kapazität und Induktivität - beeinflussen maßgeblich das Widerstands-, Nebensprechen- und Dämpfungsverhalten eines Kabels. Erfindungsgemäß besitzen diese über die gesamte Länge des Kabels einen definierten Wert. Dies ist insbesondere dadurch gewährleistet, daß gerade die Lage der Einzelleiter bzw. Einzeladern zueinander an allen Stellen des Kabels gleich ist.
  • Beim erfindungsgemäßen Kabel wird ein die Einzeladern gemeinsam umgebender Zwischenmantel angeordnet, derart, daß der Zwischenmantel eine relative Bewegung der Einzeladern, insbesondere quer zur Längsachse des Kabels, verhindert. Wie bereits bekannt, dient der Zwischenmantel vor allem dem Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit und mechanischer Beschädigung der Einzeladern. Beim erfindungsgemäßen Kabel dient der Zwischenmantel außerdem der Stabilisierung der relativen Lage der Einzeladern zueinader. Dies wirkt sich besonders günstig aus auf das sog. Nebensprechverhalten, d.h. den ungewollten Übertritt elektromagnetischer Energie von einer Leitung bzw. einem Leiterpaar in die/das andere. Das Nebensprechen, insbesondere zwischen symmetrischen Leitungen, wird u.a. durch kapazitive und induktive Kopplungen verursacht, die auf Unsymmetrien im elektrischen Feld und auf Unsymmetrien im geometrischen Aufbau des Kabels zurückzuführen sind. Gerade die Unsymmetrien im geometischen Aufbau lassen sich erfindungsgemäß durch Fixierung der Einzeladern relativ zueinader minimieren. Inbesondere bleibt das Nebensprechverhalten über die gesamte Kabellänge auch bei äußerer mechanischer Einwirkung konstant.
  • Der Zwischenmantel ist derart ausgebildet, daß er Hohlräume, d.h. Einkerbungen zwischen Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern, wenigstens teilweise ausfüllt. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Lage der Einzeladern zueinander, und damit die Geometrie der Verseilung, auch bei extremer mechanischer Belastung stabil bleibt.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels wird der Zwischenmantel in direktem Kontakt mit der Isolierung der inneren Einzeladern - ohne verbleibenden Hohlraum zwischen Zwischenmantel und Aderisolierung - angeordnet. Der Zwischenmantel füllt also den besagten Hohlraum vollständig aus (Anspruch 2) und legt sich eng um die Einzeladerisolierung, so daß sich besonders vorteilhaft im Gegensatz zur bekannten Zwischenmanteltechnik eine Art "Einbettung" der symmetrisch-verseilten Einzeladern im Zwischenmantelmaterial ausbildet. Dabei legt sich der Zwischenmantel derart eng um die Leiterisolierung der Einzeladern, daß diese beispielsweise beim Verlegen des Kabeles in jeder Situation in der vorgegebenen Verseillage verbleiben. Hervorgehoben sei die fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Zwischenmanteleinbettung in einem aus meheren Verseilelmenten bestehenden Kabel.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht der Zwischenmantel aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/-oder Polyäthylen (Anspruch 3). Damit wird ein Zwischenmantel realisiert der besonders leicht verarbeitet werden kann. Gerade die beiden genannten Werkstoffe werden den gestellten Anforderungen an die erforderliche Stabilität der Einbettung in besonderer Weise gerecht.
  • Bei der Weiterentwicklung der Kabel wird häufig ein wichtiger Aspekt allzuleicht außer Acht gelassen bzw. zu wenig beachtet: ein Kabel muß - insbesondere bei der Installation vor Ort - gut handhabbar sein. Besonders vorteilhaft ist deshalb bei einem weiteren Ausführungsbeispiel das Zwischenmantel-Material der Erfindung abbrechbar ausgestaltet, derart, daß der Zwischenmantel ohne ein Schneidewerkzweug vom Kabel entfernbar ist (Anspruch 4). Das Entfernen des Zwischenmantels kann beispielsweise einfach durch Abbrechen des Materials an der gewünschten Stelle erfolgen. Das Kabel wird damit leichter und besser handhabbar bzw. verarbeitbar. Damit ergibt sich eine spürbare Vereinfachung und Verkürzung des zur Installation erforderlichen Arbeitsaufwandes.
  • Vorteilhaft werden die Parameter des Zwischenmantel-Materials, insbesondere Wandstärke, Zug- und Drucksteifigkeit, sowie Dichte und Schaumstruktur, derart gewählt, daß der Zwischenmantel die je nach Andwendungsbereich unterschiedlichen Anforderungen an die mechanische Stabilisierung der eingebetteten Einzeladern erfüllt. Durch entsprechende Wahl der Flexibilität und Spezifikation des geschäumten Zwischenmantels ist das erfindungsgemäße Kabel anwenderspezifisch dimensionierbar.
  • Häufig tritt bei bekannten Kabeln, die eine die verseilten Einzeladern gemeinsam umschließende Bandierung aufweisen, bereits bei der Herstellung eine ungewollte Änderung der elektrischen Kenndaten auf. Die Bandierung besteht nämlich je nach Art der Aderisolierung beispeilsweise aus mehreren Lagen hochwertiger Kunststoff-Folie. Bei der Bandierungsfertigung wirkt ein derartiger Zug zum Spannen der Folien auf das Verseilement, daß die Einzeladern schon zum Zeitpunkt der Herstellung aus ihrer idealen Verseillage bzw. Orientierung rutschen. Besonders vorteilhaft bettet deshalb der erfindungsgemäße Zwischenmantel die Einzeladern völlig spannungsfrei ein (Anspruch 5), d. h. der Zwischenmantel übt keinerlei Zugkräfte aus, weder in Längs-, noch in Querrichtung des Kabels, so daß die Verseilung der Einzeladern jederzeit definiert bleibt.
  • Die Isolierung der Einzeladern kann zusammen mit dem Zwischenmantel als einheitlicher Isolationsparameter betrachtet werden, dessen Materialdaten als definierte Größe in die Modellrechnung der Leitungstheorie eingehen. Im Modell eines "symmetrischen Koaxialkabels" lassen sich die elektrischen Vorgänge bei der Datenübertragung nach Elimination unbestimmter Faktoren deutlich besser erfassen. In diesem Simme erweist sich außerdem die definierte Leitergeometrie durch die erfindungsgemäße Stabilisierung der Einzeladern als besonders günstig.
  • Vorteilhaft liegt die Impedanz etwa zwischen 85Ω und 150Ω (Anspruch 6). Bei der Sternvierergeometrie wirken sich die Vorteile des erfindungsgemäßen Kabelkonzepts besonders günstig aus. Liegen beispielsweise die vier Einzeladern eines Stervierers - im Querschnitt betrachtet-nicht in den Ecken eines Quadrats, sondern ist der Stervierer zum Rhomboid deformiert, so wird das kapazitive Nebensprechen besonders groß. Dies läßt sich durch die erfindungsgemäße geometrische Stabilisierung erfolgreich vermeiden. Außerdem ist das induktive Nebensprechen zwischen den beiden Stammleitungen eines Stervierers dann minimal, wenn diese idealerweise senkrecht aufeinander stehen. Diese Anordnung ist erfindungsgemäß über die gesamte Länge des Kabels auch bei äußerer mechanischer Einwirkung erreichbar.
  • Besonders vorteilhaft beträgt der Durchmesser der einzelnen Einzeladern ca. 1mm oder weniger und der Durchmesser des gesamten Kabels ca. 5 mm (Anspruch 7). Da die Vorteile des Zwischenmantels, insbesondere des leicht entfernbaren Zwischenmantels besonders bei Kabeln geringen Durchmessers zum Tragen kommen, ergibt sich ein neuartiges Kabel geringen Durchmessers, das beispielsweise für den Einsatz mit sog. RJ45-Steckern u.a. geeignet ist. Das derart aufgebaute Datenübertragungskabel ermöglicht die Verwendung ca. zweibis viermal kleinerer Stecker und eignet sich somit besonders für Geräteverbindungen hoher Integrations- bzw. Pakkungsdichte. Die Verwendung kleinerer Stecker öffnet wiederum den Raum für Neuentwicklungen und eine höhere Integrationsdichte im Patchpanelbereich.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Abschirmung eine Aluminiumfolie, ein Drahtgeflecht und eventuell einen zwischen der Aluminiumfolie und dem Drahtgeflecht in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Beidraht auf (Anspruch 8). Das derart ausgestaltete Kabel ist besonders praktisch handhabbar, einfach herstellbar und weist alle Vorteile einer in jeder Situation stabilisierten Einzelader- bzw. Leiterposition auf.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform dieses Kabels bestehen die einzelnen Leiter aus flexibler siebenfacher oder mehrfacher Litze, insbesondere aus blanker, verzinnter, versilberter oder verzinkter Cu-Litze (Anspruch 9). Entgegen bisherigen Einschätzungen können mit einem derartigen Kabel insbesondere Datenübertragungskabel, kleinen Durchmessers überraschend gute Werte in puncto Near- und Cross-talk Dämpfung realisiert werden. Die Imviererkopplungen und die Nebensprecheffekte zwischen den verschiedenen Einzeladern sind auf diese Weise gut beherrschbar.
  • Das erfindungsgemäße Ziel wird ebenfalls durch ein Verfahren zur Herstellung eines Datenübertragungskabels erreicht, wobei wenigstens vier Einzeladern, die jeweils einen Leiter und eine den Leiter umschließende Aderisolierung aufweisen, zu einem Sternvierer verseilt werden, um die Einzeladern ein Zwischenmantel angeordnet wird, der Einkerbungen zwischen Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern wenigstens teilweise ausfüllt, so daß er die Geometrie des Sternvierers fixiert, der Zwischenmantel von wenigstens einer Abschirmung umgeben und die Abschirmung von einem Außenmantel umschlossen wird (Anspurch 10) . Vorzugsweise wird der Zwischenmantel direkt auf die verseilten Einzeladern aufgetragen, insbesondere aufzugespritzt (Anspruch 11). Damit erzielt man eine eng anliegende, stabilisierende, isolierende Zwischenmanteleinbettung mit den vorstehend beschriebenen Vorteilen. Dabei wird insbesondere mit Hilfe der Spritztechnik den gestellten Anforderungen an die insbesondere vor mechanischer Beschädigung sowie Feuchtigkeit schützende, stabilisierende und isolierende Funktion des Zwischenmantels in besonderer Weise gerecht. Durch geeignete Einstellung der Aufschäumparameter (Menge des Treibmittels, Keime,...) und/oder chemische Zusätze (Lösungsmittel, Weichmacher,...) zum Ausgangsmaterial sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften, wie Flexibilität, Dielektrizitätskonstante, Erweichungspunkt, gerade hinsichtlich des in der Art einer Einbettung ausgelegten Zwischenmantels besonders vorteilhaft steuerbar.
  • In einer vorteihaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels einer am Ausgang einer Auftragsvorrichtung angebrachten Blende mit verstellbarer Öffnung der Durchmesser bzw. die Wandstärke des Zwischenmantels eingestellt (Anspruch 12). Dabei wird der die Größe der Blendenöffnung überragende Anteil des Zwischenmantels nach dem Aufspritzvorgang abgestreift, indem das Kabel durch die Öffnung hindurch gezogen wird. Somit lassen sich alle Vorteile des erfindungsgemäßen Kabels auf Kabel mit beliebigem Durchmesser, d. h. mit beliebig vielen verseilten Einzeladern, übertragen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Datenübertragungskabel;
    Fig. 2
    einen Querschnitt durch einen Zwischenmantel des Datenübertragungskabels aus Fig. 1; und
    Fig. 3
    eine Längsansicht nach Art eines Sternvierers untereinander verseilter Einzeladern des Kabels aus Fig. 1.
  • Es folgt die Erläuterung der Erfindung und deren weiterer Vorteile anhand der Zeichnung nach Aufbau und gegebenenfalls auch nach Wirkungsweise der dargestellten Erfindung.
  • Nach Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßes Datenübertragungskabel 1 aus vier Einzeladern 2A, 2B, 3A, 3B, wobei jeweils die diagonal gegenüberliegenden Einzeladern 2A und 2B sowie 3A und 3B ein zusammengehöriges Aderpaar 2, 3 zur Fortleitung einer elektromagnetischen Welle bilden.
  • Die Einzeladern können einen so geringen Durchmesser haben - z.B. 1 mm - daß das Datenübertragungskabel 1 in besonders vorteilhafter Weise für kleine Stecker geeignet ist. Derartige Stecker besitzen typischerweise Außenmaße von ca. 10 mm ∗ 5 mm, wobei der Abstand der einzelnen Steckkontakte bei ca. 1 mm liegt. Diesem Abstand sind die einzelnen Einzeladern angepaßt. Der Durchmesser der Kabelseele liegt damit in der Größenordnung von ca. 2 mm.
  • Jede Ader 2A, 2B, 3A, 3B besteht bekanntermaßen aus einem metallischen Leiter 4, welcher der Weiterleitung elektrischer Ladungsträger dient. Des weiteren weisen bekanntermaßen die einzelnen Einzeladern 2A, 2B, 3A, 3B jeweils eine den Leiter 4 umgebende Isolierung 5 auf. Die Einzeladern 2A, 2B, 3A, 3B, sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von einer zentrale Längsachse C des Datenübertragungskabels 1 gleich weit entfernt. Die Leiter 4 der Einzeladern 2A, 2B, 3A, 3B bilden die Eckpunkte eines Quadrates. Sie sind dabei nach Art eines Sternvierers miteinander verdrillt. Dies wird ist in Fig. 3 ergänzend dargestellt.
  • Die Geometrie des Sternvierers wird durch einen um den Sternvierer - in der Art einer Zwischenmanteleinbettung im direkten Kontakt mit der Aderisolierung 5 - angeordneten Zwischenmantel 7 fixiert, der u.a. eine zusätzliche elektrische Isolation der dünnen Einzeladern 2A, 2B, 3A, 3B gewährleistet. Der Zwischenmantel wird vorteilhaft aus einem geschäumten Kunststoff gefertigt. Der geschäumte Kunststoff legt sich bei der Herstellung des Kabels dicht bzw. eng um die Kabelseele. Dichte und Spezifik des Kunststoffschaumes ist durch eine geeignete Parametereinstellung (Treibmittel usw.) bei der Herstellung des Kabels vorgebbar.
  • Zwischenmantel 7 ist der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 auch separat abgebildet. Die dargestellte Geometrie des Zwischenmantels 7 veranschaulicht, wie dicht sich der Zwischenmantel 7 als Zwischenmanteleinbettung um die Einzeladern legt und deren Sterviererorientierung stabilisiert.
  • Eine Schirmfolie 8 ist außen um die vier Einzeladern gewikkelt und dient der Abschirmung gegen hohe Frequenzen. Diese Schirmfolie 8 ist des weiteren vollumfänglich von einem Gesamtschirm 9, insbesondere aus Kupfergeflecht umgeben bzw. umwickelt. Dieser Gesamtschirm 9 dient der Abschirmung gegenüber niederen Frequenzen. Eventuell ist zwischen der Schirmfolie 8 und dem Schirm 9 in Längsrichtung des Kabels ein gut leitender Beidraht eingefügt, der die Längsleitfähigkeit der Schirmung erhöht. Der Gesamtschirm 9 ist schließlich noch vollumfänglich von einem vorzugsweise flexiblen Außenmantel 10 umschlossen. Der Durchmesser des gesamten Kabels liegt damit typischerweise bei 5 bis 6 mm.
  • Mit diesem Aufbau ist es beispielsweise möglich, bei einem Aderdurchmesser kleiner 1 mm ein Datenübertragungskabel mit folgenden Eigenschaften zu realisieren: eine Impedanz zwischen 135 Ω und 165 Ω im Frequenzbereich zwischen 3 Mhz und 100 MHz, eine Impedanz zwischen 200 Ω und 270 Ω im Frequenzbereich um 38,4 kHz, einen Isolationswiderstand (insulation resistance) größer 16000 Mnkm bei einer Gleichspannung von 500 V und eine Erdunsymmetrie (capacitive unbalance) kleiner 1500 pF/km bei einer Frequenz von 1kHz.
  • Das in Fig. 1 im Querschnitt schematisch dargestellte Datenübertragungskabel weist ferner folgende Nahnebensprechcharakteristik auf: bei einer Frequenz von 9,5 kHz: > 80 dB, bei einer Frequenz von 38,4 kHz: > 75 dB, bei einer Frequenz von 3 bis 5 MHz: > 58 dB, und bei einer Frequenz von 12 bis 20 MHz: > 50 dB. Bei 100 MHz bträgt das Nahnebensprechen immer noch größer 40 dB. Ferner ist folgende Dämpfungscharakteristik realisierbar: bei einer Frequenz von 9,6 kHz: < 10 dB/km, bei einer Frequenz von 38,4 kHz: < 15 dB/km, bei einer Frequenz von 4 MHz: < 76 dB/km, bei einer Frequenz von 16 MHz: < 150 dB/km.
  • Typisch sind dabei jedoch folgende Dämpfungswerte: bei einer Frequenz von 9,6 kHz: ungefähr 5,6 dB/km, bei einer Frequenz von 38,4 kHz: ungefähr 8 dB/km, bei einer Frequenz von 4 MHz: ungefähr 38 dB/km, bei einer Frequenz von 16 MHz: ungefähr 75 dB/km. Bei einer Prüfspannungvon 900 V / 50Hz tritt bei 1 min kein Durchschlag auf.
  • Das derart ausgelegte erfindungsgemäße Übertragungskabel gewährleistet damit eine hervorragende elektrische Charakteristik und ist besonders gut handhabbar.

Claims (12)

  1. Datenübertragungskabel mit
    a) einem Außenmantel (10),
    b) wenigstens einer vom Außenmantel (10) umschlossenen Abschirmung (8, 9),
    c) wenigstens einem von der Abschirmung (8, 9) umgebenen Zwischenmantel (7) und
    d) wenigstens vier einen Sternvierer bildenden, verseilten Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B), die jeweils einen Leiter (4) und eine den Leiter (4) umschließende Aderisolierung (5) aufweisen,
    wobei
       e) der Zwischenmantel (7) um den Sternvierer angeordnet ist und Einkerbungen zwischen Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) wenigstens teilweise ausfüllt, so daß er die Geometrie des Sternvierers fixiert.
  2. Datenübertragungskabel nach Anspruch 1, wobei der Zwischenmantel (7) die Einkerbungen zwischen den Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) vollständig ausfüllt.
  3. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zwischenmantel (7) aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polypropylen und/oder Polyäthylen, besteht.
  4. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Zwischenmantel-Material derart abbrechbar ist, daß der Zwischenmantel (7) ohne ein Schneidewerkzeug vom Datenübertragungskabel (1) entfernbar ist.
  5. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Zwischenmantel (7) die Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) spannungsfrei einbettet.
  6. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches so ausgebildet ist, daß die Impedanz etwa zwischen 85Ω und 150Ω liegt.
  7. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches für hohe Intergrationsdichten ausgelegt ist, insbesondere beträgt der Durchmesser der Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) ca. lmm oder weniger und der Durchmesser des gesamten Datenübertragungskabels (1) ca. 5 mm.
  8. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Abschirmung (8, 9) eine Aluminiumfolie (8), ein Drahtgeflecht (9) und eventuell einen zwischen der Aluminiumfolie (8) und dem Drahtgeflecht (9) in Längsrichtung des Datenübertragungskabels (1) verlaufenden Beidraht aufweist.
  9. Datenübertragungskabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die einzelnen Leiter (4) aus flexibler sieben- oder mehrfacher Litze, insbesondere aus blanker, verzinnter, versilberter oder verzinkter Cu-Litze, bestehen.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Datenübertragungskabels, wobei
    a) wenigstens vier Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B), die jeweils einen Leiter (4) und eine den Leiter umschließende Aderisolierung (5) aufweisen, zu einem Sternvierer verseilt werden,
    b) um die Einzeladern ein Zwischenmantel (7) angeordnet wird, der Einkerbungen zwischen Oberflächen aneinandergrenzender Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) wenigstens teilweise ausfüllt, so daß er die Geometrie des Sternvierers fixiert,
    c) der Zwischenmantel (7) von wenigstens einer Abschirmung (8, 9) umgeben wird und
    d) die Abschirmung (8, 9) von einem Außenmantel (10) umschlossen wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Zwischenmantel (7) direkt auf die verseilten Einzeladern (2A, 2B, 3A, 3B) aufgetragen - insbesondere aufgespritzt - wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei mittels einer am Ausgang einer Auftragsvorrichtung angebrachten Blende mit verstellbarer Öffnung der Durchmesser bzw. die Wandstärke des Zwischenmantels (7) eingestellt wird.
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