EP2805335A1 - Datenkabel - Google Patents

Datenkabel

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Publication number
EP2805335A1
EP2805335A1 EP13703319.7A EP13703319A EP2805335A1 EP 2805335 A1 EP2805335 A1 EP 2805335A1 EP 13703319 A EP13703319 A EP 13703319A EP 2805335 A1 EP2805335 A1 EP 2805335A1
Authority
EP
European Patent Office
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conductors
data cable
conductor
data
cable according
Prior art date
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Granted
Application number
EP13703319.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2805335B1 (de
Inventor
Gunnar Dr. ARMBRECHT
Thomas Müller
Michael Wollitzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG filed Critical Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Publication of EP2805335A1 publication Critical patent/EP2805335A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2805335B1 publication Critical patent/EP2805335B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/20—Cables having a multiplicity of coaxial lines

Definitions

  • the invention relates to a data cable having at least two conductors for differential signal transmission and a jacket surrounding the conductor, in particular of an electrically insulating material.
  • identical data signals are transmitted via at least two conductors of opposite polarity.
  • the two conductors of the cable are designed in such a way that all inductive and capacitive disturbances are as identical as possible. By differentiating both signals, the interference can then be eliminated.
  • the present invention seeks to further improve a data cable, in particular a star quad cable, in particular to allow the transmission of high data rates (> 2 Gbit / s) in a sufficiently good quality.
  • the transmission capability of the data cable with at least two conductors (for example, made of polypropylene or polyvinyl chloride) surrounding a differential signal transmission conductor (for example: polypropylene or polyvinyl chloride) is to be improved in that the conductors each have a conductor shield, i. Have a separate from the conductor via an insulator sheath made of an electrically conductive material.
  • the (electrically conductive) conductor may for example consist of copper and be designed as a wire or stranded wire.
  • the impedance of one of the conductors may preferably be 50 ⁇ (in single-ended mode), resulting in a differential impedance for the pair of conductors of 100 ⁇ .
  • other conductor impedances may also be useful, e.g. 75 ⁇ (in single-ended mode) for, for example, the transmission of video data signals.
  • the insulator may be formed, for example, from an electrically (substantially) conductive plastic, such as polypropylene, polytetrafluoroethylene.
  • the insulator may completely fill the gap between the conductor and the respective conductor shield, or may be formed in the form of one or more conductor posts that secure the position of the conductor in the respective conductor shield, with the remainder of the gap being connected to one not substantially conductive fluid and in particular gas, such as air is filled.
  • the four conductors are stranded.
  • Stranding in conventional quad-core cables serves to increase the coupling loss of the differential conductor pair (s) from the environment. Since, however, the interconnection with one another is already minimized by the inventive shielding of the individual conductors, a stranding of the conductors in a data cable according to the invention may not be necessary for electrical reasons. In any case, however, the flexibility and mechanical integrity of the line can be improved by stranding.
  • the data cable according to the invention it can be provided that two of the four conductors for transmitting data signals (two in the star quad array) and the two remaining conductors are provided for the transmission of electrical (supply) energy.
  • Such a data cable is therefore suitable for the combined data transmission and energy supply of components, as is known for example from the USB standard. In such a configuration, the conductor screens can be dispensed with for the conductor provided for the transmission of electrical energy.
  • a guide element is arranged between the conductors. This can be provided to ensure the stability of the symmetrical arrangement of the conductors.
  • the guide element may be in the form of one or more Beilaufader (s). The Beilaufadern can - especially in a formation of the data cable in four-star arrangement - in the space formed by the four conductors gap and / or - in any configuration of the data cable - be arranged between the conductors and the jacket.
  • the bail-in wires can be designed to be electrically conductive. As a result, they can also improve the EMC behavior (EMC: electromagnetic compatibility) of the data cable.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • sum screen i. a common electrically conductive sheath
  • the summation screen can be designed in any desired configuration, for example as a braided screen or as a foil screen (for example as a single-sided or double-sided metallized plastic film).
  • the summation screen electrically contacts the conductor shields, as a result of which the electrical shielding effect can be improved on the one hand.
  • this can simplify the connection of the inventive data cable to existing electrical components, such as connectors, in particular the HSD series.
  • This makes it possible, for example, to connect the summation screen to an outer conductor of such a connector, whereby this outer conductor is simultaneously electrically conductively connected to the conductor shields of the data cable.
  • Complex connection of the individual conductor shields to the outer conductor of a connector during assembly of the data cable can thereby be avoided.
  • the electrical contacting between the summation screen and the conductor shields preferably takes place directly or indirectly via an electrically conductive element (a "conductor") .
  • the invention accordingly also relates to a unit comprising (at least) a data cable according to the invention with the summation screen contacting the conductor shields and (at least) one Connector in which the summation screen is electrically connected to an outer conductor of the connector and the conductors to inner conductors of the connector.
  • an intermediate sheath eg made of polypropylene or polyvinyl chloride
  • a poorly electrically conductive may be provided between the conductors and the summit shield.
  • poorly electrically conductive or “poorly conductive” (sometimes also referred to as “semiconducting”) is understood according to the invention, a conductivity that lies between that of conductors, in particular metals, such as copper, as well as non-conductors or insulators understood.
  • this conductivity can be in the range between 10 "4 ⁇ -cm and 10 12 ⁇ -cm.
  • the decoupled by the printed circuit electromagnetic energy, just at low frequencies, in which a designed as a film screen conductor screen has a decreasing shielding effect are attenuated within a poorly conductive intermediate jacket and in this way the outer summation can reach its full shielding effect.
  • the space between the shell and the conductors (or their conductor shields), in particular formed between the conductors and the jacket gusset, and / or between the conductors (or the conductor shields) itself formed Space is at least partially filled with a (preferably not (substantially) electrically conductive) filler.
  • the individual shielding according to the invention of the conductors of a data cable which is preferably formed in a star quad array, makes it possible to reduce the crosstalk between the conductors.
  • influences on mode conversion resulting from imperfections and / or asymmetries of stranding of the conductors can be reduced.
  • the propagation of higher-order modes along the conductors, in particular of propagatable mode images, as reflected by the multiplicity of conductors involved in conventional star-quad data cables can in particular occur. learn at high operating frequencies, be suppressed. This reduces the losses along the data cable and improves its transmission behavior. As a result, the (with sufficient transmission quality) maximum possible operating frequency of the data cable can be increased.
  • the data cable according to the invention is also suitable in an advantageous manner not only for the differential but also simultaneously for the asymmetrical transmission of data signals, in which the signal transmission takes place by a change of a signal voltage relative to a reference potential.
  • An inventive use of the data cable according to the invention therefore provides that asymmetrical data signals are transmitted via at least one, preferably both of the at least two conductors in addition to differential data signals.
  • the conductor shields of the individual conductors can serve as a reference potential (ground).
  • the transmission rate can be further increased with good transmission quality.
  • it may be provided to transmit the actual data signals differentially via the conductors and to superimpose a so-called "clock" signal of low rate (approximately 1 Mbit / s) in common mode be separated again into differential and common mode.
  • the field of the common mode signals each between the inner conductor and the conductor shield of the conductor pair (s) provided for the differential data signal transmission concentrates in the same strength. Without the conductor screens, the common-mode signal would form between the conductors and a regular sum screen. The crosstalk to adjacent conductor pairs would therefore be much higher.
  • a data cable with (at least) two conductor pairs which are provided with individual conductor shields in particular a data cable in a star quad configuration, provision can be made for both (both) conductor pairs both differential data signals and those in common mode (in particular to transmit a "clock" signal).
  • a data cable which comprises more than the at least two conductors provided with a respective conductor shield, via the conductor pair (s) provided with individual conductor shields, differential data signals and common-mode signals (eg "clock" signal). and to transmit over the additional (preferably two) conductors electrical supply energy and / or signals of low data rate (eg control signals) (in single-ended mode).
  • the data cable according to the invention can thus replace a plurality of individual cables and can help to make typical wiring harnesses thinner.
  • FIG. 1 shows an isometric view of an end of a data cable according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows the data cable according to FIG. 1 in a cross section
  • FIG. 3 is an isometric view of an end of a data cable according to the invention in a second embodiment;
  • FIG. FIG. 4 shows the data cable according to FIG. 3 in a cross section;
  • FIG. 5 shows an isometric view of an end of a data cable according to the invention in a third embodiment
  • FIG. 6 shows the data cable according to FIG. 5 in a cross section
  • FIG. 7 shows an isometric view of an end of a data cable according to the invention in a fourth embodiment
  • FIG. 8 shows the data cable according to FIG. 7 in a cross section
  • FIG. 10 shows the data cable according to FIG. 9 in a cross section.
  • the data cable shown in FIGS. 1 and 2 comprises four coaxial conductors, which are arranged in a so-called star quad configuration and are also stranded.
  • the (inner) conductor 1 of each of these coaxial conductors is used for the transmission of data signals or electrical energy and according to the invention is surrounded by a conductor shield 2 (outer conductor).
  • An insulator 3 establishes an electrically non-conductive connection between the conductor 1 and the associated conductor shield 2.
  • the coaxial conductors are surrounded by a jacket 4 which is formed of a non-electrically conductive plastic, protects the coaxial conductor from damage and electrically insulates the conductor shields 2 from the environment.
  • FIGS. 3 and 4 differs from that of FIGS. 1 and 2 in the additional arrangement of a sum screen 6 between the coaxial conductors and the jacket 4.
  • the sum screen 6 surrounds all coaxial conductors and in particular improves the EMC Behavior of the data cable.
  • the sum screen 6 contacts the conductor umbrellas (2) of all coaxial conductors.
  • each Beilaufader 5 is arranged in the four total, formed by two coaxial conductors and their conductor screens 2 and the sum screen 6 spaces (so-called gusset). Overall, five Beilaufadern 5 are thus provided. Also in this embodiment, the summation screen 6 contacts the conductor screens 2 of all coaxial conductors.
  • the embodiment of a data cable according to the invention according to FIGS. 7 and 8 differs from that of FIGS. 5 and 6 in that only two of the four conductors 1 are surrounded by a conductor shield 2 (contacting the sum shield 6). It is provided here that the two conductors 1 formed as coaxial conductors, i. those with conductor shield 2, are in the star quad array opposite, whereby the advantageous differential transmission of the data signals can be done. Such a data transmission takes place only via the conductors 1 provided with conductor shield 2, while the other two conductors 1, not provided with a conductor shield 2, are provided for the transmission of electrical (supply) energy and / or signals at low data rate.
  • the embodiment of a data cable according to the invention according to FIGS. 9 and 10 differs from that of FIGS. 3 and 4 in that an intermediate jacket 7 is provided which is arranged between the coaxial conductors and the sum screen 6.
  • the intermediate jacket 7 may consist of a non-conductive or a poorly conductive material.
  • FIGS. 7 and 8 The possibility shown in FIGS. 7 and 8, to provide only two of the four coaxial conductors with a conductor shield 2, is of course also possible in the embodiments shown in FIGS. 1 to 6 and FIGS. 9 and 10. Likewise, it is of course possible to use the five Beilaufadern 5 used in the embodiments according to FIGS. 5 and 6 and Figs. 7 and 8 without the Summencept 6, ie, for example, a data cable, which otherwise corresponds to the embodiment according to FIGS. 1 and 2 or 9 and 10.

Landscapes

  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Datenkabel mit mindestens zwei Leitern (1) zur differentiellen Übertragung von Datensignalen sowie einem die Leiter (1) umgebenden Mantel (4). Das erfindungsgemäße Datenkabel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (1) jeweils einen Leiterschirm (2) aufweisen. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines solchen Datenkabels, bei der über zumindest einen der mindestens zwei Leiter neben differentiellen Datensignalen auch asymmetrische Datensignale übertragen werden.

Description

Datenkabel
Die Erfindung betrifft ein Datenkabel mit mindestens zwei Leitern zur differentiellen Signalübertragung sowie einem die Leiter umgebenden Mantel, insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff.
Bei der differentiellen bzw. symmetrischen Signalübertragung werden identische Datensignale über mindestens zwei Leiter mit entgegengesetzter Polarität übertragen. Dabei sind die beiden Leiter des Kabels so konstruiert, dass sich in diesen alle induktiven und kapazitiven Störungen möglichst identisch aufprägen. Mittels Diffe- renzbildung beider Signale können die Störungen dann eliminiert werden.
Es ist bekannt, für die Datenübertragung Kabel zu verwenden, in denen vier Leiter in einer sogenannten Sternvierer-Anordnung vorliegen. Ein solches Kabel kann zwei differentielle Signalpaare zur Verfügung stellen, wobei die zwei jeweils einander im Sternvierer diagonal gegenüber liegenden Leiter jeweils ein differentielles Leiterpaar bilden. Ein wesentlicher Vorteil der Sternvierer-Anordnung liegt darin, dass jedes der Leiterpaare stets in der virtuellen Masseebene des jeweils anderen Leiterpaars liegt. Dies ermöglicht die Realisierung einer hohen Übersprechdämpfung bei gleichzeitig größtmöglicher Kompaktheit des Kabels. Eine möglichst hohe Übersprechdämpfung ist notwendig, um auf beiden Leiterpaaren voneinander unabhängig breitbandige Datenströme ohne schädliche gegenseitige Störungen übertragen zu können. se für die Standards USB 3.0 (USB: Universal Serial Bus) oder MHL (Mobile High Definition Link) vorgesehen sind, insbesondere bei großen Leitungslängen an ihre Grenzen. Insbesondere nehmen die Modenkonversion, das Übersprechen sowie die Kabeldämpfung bei den höheren Frequenzen zu.
Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Datenkabel, wie insbesondere ein Sternvierer-Kabel, weiter zu verbessern, um insbesondere die Übertragung von hohen Datenraten (> 2 GBit/s) in hinreichend guter Qualität zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Datenkabels sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. Eine Einheit aus einem erfindungsgemäßen Datenkabel und einem Steckverbinder ist Gegenstand des nebengeordneten Anspruchs 1 1. Vorteilhafte Verwendungen des erfindungsgemäßen Datenkabels sind Gegenstand der nebengeordneten Ansprüche 12 und 13.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Übertragungsfähigkeit des Datenkabels mit mindestens zwei von einem (elektrisch nicht leitfähigen) Mantel (z.B.: aus Polypropylen oder Polyvinylchlorid) umgebenden Leitern zur differentiellen Signalübertragung dadurch zu verbessern, dass die Leiter jeweils einen Leiterschirm, d.h. eine von dem Leiter über einen Isolator getrennte Umhüllung aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweisen.
Die (elektrisch leitfähigen) Leiter können beispielsweise aus Kupfer bestehen und als Draht oder Litze ausgeführt sein. Die Impedanz eines der Leiter kann (im Single- Ended Modus) vorzugsweise 50 Ω betragen, so dass sich eine differentielle Impedanz für das Leiterpaar von 100 Ω ergibt. Für besondere Anwendung können aber auch andere Leiterimpedanzen sinnvoll sein, z.B. 75 Ω (im Single-Ended-Modus) für beispielsweise die Übertragung von Video-Datensignalen.
Der Isolator kann beispielsweise aus einem elektrisch nicht (wesentlich) leitfähigen Kunststoff, wie z.B. Polypropylen, Polytetrafluoräthylen, ausgebildet sein. Weiterhin kann der Isolator den Zwischenraum zwischen dem Leiter und dem jeweiligen Leiterschirm vollständig ausfüllen oder in Form einer oder mehrerer Leiterstütze(n) ausgebildet sein, die die Position des Leiters in dem jeweiligen Leiterschirm sicherstellen, wobei der Rest des Zwischenraums mit einem nicht (wesentlich) elektrisch leitfähigen Fluid und insbesondere Gas, wie z.B. Luft gefüllt ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, ein Datenkabel in bekannter Sternvierer-Konfiguration erfindungsgemäß weiterzubilden, indem zumindest zwei, gegebenenfalls alle vier Leiter erfindungsgemäß einen Leiterschirm erhalten.
Vorzugsweise kann dann auch vorgesehen sein, dass die vier Leiter verseilt sind. Eine Verseilung bei konventionellen Sternvierer-Kabeln dient dazu, die Koppeldämpfung des/der differentiellen Leiterpaars/-e gegenüber der Umgebung zu erhöhen. Da durch die erfindungsgemäße Schirmung der einzelnen Leiter deren Ver- koppelung untereinander jedoch bereits minimiert wird, kann eine Verseilung der Leiter bei einem erfindungsgemäßen Datenkabel aus elektrischen Gründen gegebenenfalls nicht erforderlich sein. In jedem Fall kann jedoch durch eine Verseilung die Flexibilität und die mechanische Integrität der Leitung verbessert werden In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Datenkabels kann vorgesehen sein, dass (sich in der Sternvier-Anordnung diagonal gegenüberliegende) zwei der vier Leiter zur Übertragung von Datensignalen und die zwei übrigen Leiter zur Übertragung von elektrischer (Versorgungs-)Energie vorgesehen sind. Ein solches Datenkabel eignet sich demnach für die kombinierte Datenübertragung und Energie- Versorgung von Komponenten, wie dies beispielsweise von dem USB-Standard bekannt ist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann für die zur Übertragung elektrischer Energie vorgesehenen Leiter auf die Leiterschirme verzichtet werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen den Leitern ein Führungselement angeordnet ist. Dieses kann dafür vorgesehen sein, die Stabilität der symmetrischen Anordnung der Leiter zu gewährleisten. Das Führungselement kann in Form einer oder mehrerer Beilaufader(n) ausgebildet sein. Die Beilaufadern können - insbesondere bei einer Ausbildung des Datenkabels in Sternvier-Anordnung - in dem von den vier Leitern ausgebildeten Zwischenraum und/oder - bei einer beliebigen Ausgestaltung des Datenkabels - zwischen den Leitern und dem Mantel angeordnet sein.
Vorzugsweise können die Beilaufadern elektrisch leitfähig ausgebildet sein. Dadurch können diese zudem das EMV-Verhalten (EMV: Elektromagnetische Verträglichkeit) des Datenkabels verbessern.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass sämtliche Leiter mit einer (zusätzlichen) gemeinsamen Abschirmung (Summenschirm), d.h. einer gemeinsamen elektrisch leit- fähigen Umhüllung, versehen sind. Durch diese kann insbesondere ein besseres EMV-Verhalten des Datenkabels erreicht werden. Unter Umständen kann dieser zusätzliche Summenschirm auch eine Erhöhung der Schirmwirkung der Leiterschirme bewirken. Der Summenschirm kann in beliebiger Ausgestaltung, beispielsweise als Geflechtsschirm oder als Folienschirm (z.B. als ein- oder zweiseitig metallisierte Kunststofffolie), ausgeführt sein.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen, dass der Summenschirm die Leiterschirme elektrisch kontaktiert, wodurch zum einen die elektrische Schirmwirkung verbessert werden kann. Zum anderen kann dies den Anschluss des erfindungsgemäßen Da- tenkabels an bestehende elektrische Komponenten, wie z.B. Steckverbinder, insbesondere der Serie HSD, vereinfachen. Dies ermöglicht z.B. den Summenschirm mit einem Außenleiter eines solchen Steckverbinders zu verbinden, wodurch dieser Außenleiter gleichzeitig elektrisch leitfähig mit den Leiterschirmen des Datenkabels verbunden ist. Ein aufwändiges Verbinden der einzelnen Leiterschirme mit dem Au- ßenleiter eines Steckverbinders bei der Konfektionierung des Datenkabels kann dadurch vermieden werden. Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Summenschirm und den Leiterschirmen erfolgt vorzugsweise direkt oder indirekt über ein elektrisch leitfähiges Element (einen„Leiter"). Die Erfindung betrifft demnach auch eine Einheit aus (mindestens) einem erfindungsgemäßen Datenkabel mit die Leiterschirme kontaktierendem Summenschirm und (mindestens) einem Steckverbinder, bei dem der Summenschirm mit einem Außenleiter des Steckverbinders und die Leiter mit Innenleitern des Steckverbinders elektrisch verbunden sind. Um die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des Datenkabels zu verbessern, kann ein (nicht oder schlecht (d.h. verlustbehaftet) elektrisch leitfähiger) Zwischenmantel (z.B. aus Polypropylen oder Polyvinylchlorid) zwischen den Leitern und dem Summenschirm vorgesehen sein. Vorzugsweise in ein schlecht elektrisch leitfähiger Zwischenmantel vorgesehen.
Unter schlecht elektrisch leitfähig bzw.„schlechtleitend" (teilweise auch als„halbleitend" bezeichnet) wird erfindungsgemäß eine Leitfähigkeit verstanden, die zwischen der von Leitern, insbesondere Metallen, wie z.B. Kupfer, sowie von Nichtleitern bzw. Isolatoren liegt, verstanden. Insbesondere kann diese Leitfähigkeit im Bereich zwischen 10"4 Ω-cm und 1012 Ω-cm liegen.
Die durch die Leiterschirme ausgekoppelte elektromagnetische Energie, gerade zu tiefen Frequenzen hin, bei denen ein als Folienschirm ausgebildeter Leiterschirm eine abnehmende Schirmwirkung besitzt, werden innerhalb eines schlechtleitend ausgebildeten Zwischenmantels bedämpft und auf diese Weise kann der äußere Summenschirm seine volle Schirmwirkung erreichen. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Raum zwischen dem Mantel und den Leitern (bzw. deren Leiterschirmen), insbesondere die zwischen den Leitern und dem Mantel ausgebildeten Zwickel, und/oder der zwischen den Leitern (bzw. deren Leiterschirmen) selbst ausgebildete Raum zumindest teilweise mit einem (vorzugsweise nicht (wesentlich) elektrisch leitfähigen) Füller ausgefüllt ist. Durch diesen kann insbesondere die mechanische Stabilität des Datenkabels verbessert werden.
Durch die erfindungsgemäße individuelle Abschirmung der Leiter eines vorzugsweise in Sternvier-Anordnung ausgebildeten Datenkabels kann das Übersprechen zwi- sehen den Leitern reduziert werden. Zudem können Einflüsse auf Modenkonversion, die aus Störstellen und/oder Asymmetrien einer Verseilung der Leiter resultieren, reduziert werden. Weiterhin kann die Ausbreitung von Moden höherer Ordnung entlang der Leiter, insbesondere von ausbreitungsfähigen Modenbildern, wie sie sich durch die Vielzahl der beteiligten Leiter bei üblichen Sternvierer-Datenkabeln vor al- lern bei hohen Betriebsfrequenzen ergeben, unterdrückt werden. Dadurch verringern sich die Verluste entlang des Datenkabels und dessen Übertragungsverhalten wird verbessert. Im Ergebnis kann dadurch die (bei hinreichender Übertragungsqualität) maximal mögliche Betriebsfrequenz des Datenkabels erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Datenkabel eignet sich weiterhin in einer vorteilhaften Weise nicht nur zur differentiellen sondern auch gleichzeitig zur asymmetrischen Übertragung von Datensignalen, bei der die Signalübertragung durch eine Änderung einer Signalspannung gegenüber einem Bezugspotential erfolgt. Eine erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Datenkabels sieht daher vor, dass über zumindest einen, vorzugsweise beide der mindestens zwei Leiter neben differentiellen Datensignalen auch asymmetrische Datensignale übertragen werden. Dabei können insbesondere die Leiterschirme der einzelnen Leiter als Bezugspotential (Masse) dienen. Die asymmetrische Übertragung von Datensignalen gleicher Polarität über zwei Leiter (die gleichzeitig zur differentiellen Datenübertragung dienen) wird erfindungsgemäß als„Common Mode"- bzw. Gleichtakt-Übertragung bezeichnet. Die individuelle Abschirmung der Leiter des Datenkabels verbessert nicht nur ein Übersprechen bei der differentiellen Datenübertragung (Gegentakt-Übertragung) sondern auch bei der„Common Mode"-Übertragung.
Durch die erfindungsgemäße Überlagerung von differentiellen Datensignalen und asymmetrischen Datensignalen kann die Übertragungsrate bei weiterhin guter Übertragungsqualität weiter erhöht werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, die tatsächlichen Datensignale differentiell über die Leiter zu übertragen und diesen ein sogenanntes„Clock"-Signal niedriger Rate (ca. 1 MBit/s) im Common-Mode zu überlagern. Am Empfänger können die Signale dann durch relativ einfache Schaltungen wieder in differentiell und Common-Mode getrennt werden.
Durch die individuelle Abschirmung der Leiter konzentriert sich das Feld der Com- mon-Mode-Signale je zwischen Innenleiter und Leiterschirm des/der Leiterpaare(s), das/die für die differentielle Datensignalübertragung vorgesehen sind, in gleicher Stärke. Ohne die Leiterschirme würde sich das Common-Mode Signal zwischen den Leitern und einem regelmäßig vorhandenen Summenschirm ausbilden. Das Übersprechen auf benachbarte Leiterpaare wäre daher wesentlich höher. Bei einem Datenkabel mit (mindestens) zwei Leiterpaaren, die mit individuellen Leiterschirmen versehen sind, insbesondere einem Datenkabel in einer Sternvierer- Konfiguration, kann vorgesehen sein, über alle (beide) Leiterpaare sowohl differenti- eile Datensignale als auch solche im Common-Mode (insbesondere ein „Clock"- Signal) zu übertragen.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, bei einem erfindungsgemäßen Datenkabel, das mehr als die mindestens zwei mit jeweils einem Leiterschirm versehenen Leiter umfasst, über das/die mit individuellen Leiterschirmen versehen Leiterpaar(e) differentielle Datensignale sowie Gleichtaktsignale (z.B. ,,Clock"-Signal) und über die zusätzlichen (vorzugsweise zwei) Leiter elektrische Versorgungsenergie und/oder Signale niedriger Datenrate (z.B. Steuersignale) (im Single-Ended Modus) zu übertragen.
Das erfindungsgemäße Datenkabel kann somit eine Vielzahl von Einzelkabeln ersetzen und kann dabei helfen, typische Kabelbäume dünner zu gestalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Aus- führungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 : in einer isometrischen Ansicht ein Ende eines erfindungsgemäßen Datenkabels in einer ersten Ausführungsform; Fig. 2: das Datenkabel gemäß Fig. 1 in einem Querschnitt;
Fig. 3: in einer isometrischen Ansicht ein Ende eines erfindungsgemäßen Datenkabels in einer zweiten Ausführungsform; Fig. 4: das Datenkabel gemäß Fig. 3 in einem Querschnitt;
Fig. 5: in einer isometrischen Ansicht ein Ende eines erfindungsgemäßen Datenkabels in einer dritten Ausführungsform; Fig. 6: das Datenkabel gemäß Fig. 5 in einem Querschnitt;
Fig. 7: in einer isometrischen Ansicht ein Ende eines erfindungsgemäßen Datenkabels in einer vierten Ausführungsform;
Fig. 8: das Datenkabel gemäß Fig. 7 in einem Querschnitt;
Fig. 9: in einer isometrischen Ansicht ein Ende eines erfindungsgemäßen Datenkabels in einer fünften Ausführungsform; und
Fig. 10: das Datenkabel gemäß Fig. 9 in einem Querschnitt.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Datenkabel umfasst vier Koaxialleiter, die in einer sogenannten Sternvierer-Konfiguration angeordnet und zudem verseilt sind. Der (Innen-)Leiter 1 jedes dieser Koaxialleiter dient der Übertragung von Datensignalen oder von elektrischer Energie und ist erfindungsgemäß von einem Leiterschirm 2 (Außenleiter) umgeben. Ein Isolator 3 stellt eine elektrisch nicht leitende Verbindung zwischen dem Leiter 1 und dem dazugehörigen Leiterschirm 2 her.
Die Koaxialleiter sind von einem Mantel 4 umgeben, der aus einem nicht elektrisch leitfähigen Kunststoff ausgebildet ist, die Koaxialleiter vor einer Beschädigung schützt und die Leiterschirme 2 gegenüber der Umgebung elektrisch isoliert. Dadurch, dass der Mantel 4 direkt an den Koaxialleitern anliegend ausgebildet ist, sorgt er zudem dafür, dass diese in der symmetrischen Sternvierer-Anordnung verbleiben.
Zwischen den vier Koaxialleitern ist eine Beilaufader 5 angeordnet, die die Stabilität der Sternvierer-Anordnung verbessert.
Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkabels unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 1 und 2 in der zusätzlichen Anordnung eines Summenschirms 6 zwischen den Koaxialleitern und dem Mantel 4. Der Summenschirm 6 umgibt alle Koaxialleiter und verbessert insbesondere das EMV-Verhalten des Datenkabels. Dabei kontaktiert der Summenschirm 6 die Leiter- schirme (2) aller Koaxialleiter.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkabels ist gegenüber demjenigen der Fig. 3 und 4 mit zusätzlichen Beilaufadern 5 versehen. Neben der in dem von den vier Koaxialleitern ausgebildeten Zwischenraum angeordneten Beilaufader 5 ist jeweils eine weitere Beilaufader 5 in den insgesamt vier, von jeweils zwei Koaxialleitern bzw. deren Leiterschirmen 2 und dem Summenschirm 6 ausgebildeten Zwischenräumen (sogenannte Zwickel) angeordnet. Insgesamt sind somit fünf Beilaufadern 5 vorgesehen. Auch bei dieser Ausfüh- rungsform kontaktiert der Summenschirm 6 die Leiterschirme 2 aller Koaxialleiter.
Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkabels gemäß den Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 5 und 6 darin, dass nur zwei der vier Leiter 1 von einem (den Summenschirm 6 kontaktierenden) Leiterschirm 2 umgeben sind. Hierbei ist vorgesehen, dass die beiden als Koaxialleiter ausgebildeten Leiter 1 , d.h. diejenigen mit Leiterschirm 2, sich in der Sternvierer-Anordnung gegenüber liegen, wodurch die vorteilhafte differentielle Übertragung der Datensignale erfolgen kann. Eine solche Datenübertragung erfolgt auch nur über die mit Leiterschirm 2 versehenen Leiter 1 , während die beiden übrigen, nicht mit einem Leiterschirm 2 versehenen Leiter 1 für die Übertragung von elektrischer (Versorgungs-)Energie und/oder Signalen mit niedriger Datenrate vorgesehen sind.
Die Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkabels gemäß den Fig. 9 und 10 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 und 4 darin, dass ein Zwischenman- tel 7 vorgesehen ist, der zwischen den Koaxialleitern und dem Summenschirm 6 angeordnet ist. Der Zwischenmantel 7 kann aus einem nichtleitenden oder einem schlechtleitenden Werkstoff bestehen.
Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Möglichkeit, nur zwei der vier Koaxialleiter mit einem Leiterschirm 2 zu versehen, ist selbstverständlich auch bei den in den Fig. 1 bis 6 sowie den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsformen möglich. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, die bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. 5 und 6 sowie den Fig. 7 und 8 zum Einsatz kommenden, fünf Beilaufadern 5 auch ohne den Summenschirm 6 einzusetzen, d.h. beispielsweise bei einem Datenkabel, das ansonsten der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 oder 9 und 10 entspricht.

Claims

Patentansprüche:
1. Datenkabel mit mindestens zwei Leitern (1) zur differentiellen Übertragung von Datensignalen sowie einem die Leiter (1) umgebenden Mantel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (1) jeweils einen Leiterschirm (2) aufweisen.
2. Datenkabel gemäß Anspruch 1 , gekennzeichnet durch vier Leiter (1), die in einer Sternvierer-Anordnung vorliegen.
3. Datenkabel gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter (1) verseilt sind.
4. Datenkabel gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich gegenüberliegende Leiter (1) einen Leiterschirm (2) und die zwei übrigen Leiter (1) keinen Leiterschirm aufweisen.
5. Datenkabel gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch mindestens eine Beilaufader (5).
6. Datenkabel gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beilaufader (5) elektrisch leitfähig ausgebildet ist.
7. Datenkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die Leiter (1) umgebenden Summenschirm (6).
8. Datenkabel gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterschirme (2) den Summenschirm (6) elektrisch kontaktieren.
9. Datenkabel gemäß Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen zwi- sehen den Leitern (1) und dem Summenschirm (6) angeordneten Zwi- schenmantel (7), wobei der Zwischenmantel (7) schlechtleitend ausgebildet ist.
10. Datenkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Raum zwischen dem Mantel (4) und den Leitern
(1) zumindest teilweise mit einem nicht elektrisch leitfähigen Füller ausgefüllt ist.
11. Einheit aus einem Datenkabel gemäß Anspruch 8 oder einem der von An- spruch 8 abhängigen Ansprüche und einem Steckverbinder, wobei der
Summenschirm (6) des Datenkabels mit einem Außenleiter des Steckverbinders und die Leiter (1) des Datenkabels mit Innenleitern des Steckverbinders elektrisch leitfähig verbunden sind.
12. Verwendung eines Datenkabels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder einer Einheit gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass über zumindest einen der mindestens zwei Leiter (1) neben differentiellen Datensignalen auch asymmetrische Datensignale übertragen werden.
13. Verwendung eines Datenkabels gemäß einem der Ansprüche 2 bis 10 oder einer Einheit gemäß Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass über zwei mit einem Leiterschirm (2) versehene Leiter (1) differentielle Datensignale sowie Gleichtaktsignale und über zwei Leiter elektrische Versorgungsenergie und/oder Signale niedriger Datenrate übertragen werden.
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