FI59308C - Flexibel flatbandkabel - Google Patents

Description

R35F1 [B] (11)»UULUTUSjULKAISU c Q 7 n Q

lJ 1 ' UTLÄGGNINCSSKRIFT D ~ U 0 C /40 Pa tentti iryönnc-t ly 10 07 19-Ί Patent rc?ddelat ^ ' (51) Kv.lk.3/lnt.ci.3 H 01 B 11/04 SUOM I — FI N LAN D (21) P»t*flttJh*k*mui —Ρκ«η«η»βΙιηΙη| 1761/73 (22) HaktmltpUvl — An*öknlr>f*d*j 30.05-73 (23) Alkupltvl—Gllti|h«tada| 30.05-73 (41) Tullut |ulklt«lul — Bllvlt offwKlIg 02.12-73

Patentti· ja rekisterihallitut .,.. ...... .. ____ . .....

_ ' (44) Nlhttvikilpanon ji kuul.|ulk»lsun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen ' ' An*ttk*n utlagd och utl.tkrlfMn publkind 31.03.8l (32)(33)(31) etuolkmu—Bugird priority 01.06.72 USA(US) 258530 (71) Western Electric Company, Incorporated, 195 Broadway, New York, N.Y. 10007, USA(US ) (72) William Bentley Gandrud, Madison, New Jersey, USA(US) . (7*0 Berggren Oy Ab (5*0 Taipuisa lattanauhakaapeli - Flexibel flatbandkabel

Esillä ole keksintö kohdistuu taipuisaan lattanauhakaapeliin, jossa on useita sähköisesti eristävän kantajan vierekkäin pitämiä johdinpareja, joiden johtimilla on risteyskohtia määrävälein, jolloin risteyskohtien välimatka vaihtelee johdinparista toiseen. Tämäntapainen kaapeli tunnetaan ennestään esimerkkiksi FR-patentti-julkaisun 1 *402 897 perusteella.

Tässä tunnetussa nauhakaapelissa on yksittäisillä, risteileviksi johdinpareiksi, joissa risteyskohtien välinen matka vaihtelee johdinparista toiseen, yhdistetyillä johtimilla niiden koko pituudelta vakioleveys, mikä mahdollistaa rationaalisen massaval-mistuksen. Sen sijaan on aaltovastus ja aaltojen etenemisnopeus erilainen eri johdinpareissa, niin että tätä tunnettua nauhakaape-lia käytettäessä viestinsiirrossa on melko lyhyin välein käytettävä vahvistimia ja järjestettävä kulkuaikakorjäimiä tai viivästysjoh-timia siirtotiehen.

US-patenttij ulkaisun 3 10*·! 363 perusteella on tunnettua vähentää aaltovastuksen muutoksia johtimien risteyskohdissa pienentämällä johtimen leveyttä risteysalueella. Tämä julkaisu tosin kohdistuu siirtojohtoon, jossa on yksi ainoa johdinpari, jolloin ongelmaa, joka liittyy aaltovastuksen ja etenemisnopeuden vaihteluun 2 59308 johdinparista toiseen, mikä taas johtuu risteyskohtien välimatkan vaihtelusta, ei ole lainkaan olemassa.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esitetyntyyppisessä nauhakaapelissa aikaansaada sellainen parannus, että nauhakaapelin kaikilla johdinpareilla on olennaisesti sama aaltovastus ja sama etenemisnopeus. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1. Keksinnön mukaisen nauhakaapelin edullisia suoritusmuotoja on esitetty patenttivaatimuksissa 2 ja 3·

Keksinnön mukaisen lattanauhakaapelin tekninen etu johtuu siitä, että johdinleveyttä pienentämällä risteyskohtien alueella aivan määrätyllä tavalla pysyy risteyskapasitanssi kaikissa johdinpareissa olennaisesti vakiona. Lisäksi esimerkiksi risteyskohtien välimatkan vaihtelu 200 mmrsta 12,5 mm:iin johtaa johdinparin ominaisinduktans-sin alle 10 %:n muutokseen, mikä on täysin sallittava. Koska näin ollen aaltovastus ja etenemisnopeus ovat olennaisesti vain riste-yskapasitanssista riippuvaisia, ovat nämä johdinparametrit keksinnön mukaisesti aikaansaadut vakiosuuruisen risteyskapasitanssin ansiosta myös olennaisesti vakioita.

Keksintö on helpompi ymmärtää tarkasteltaessa seuraavaa sitä kuvaavan suoritusmuodon selitystä oheisiin piirustuksiin liittyen.

Kuvio 1 on kaaviollinen perspektiivikuva litteästä kaapelista, jossa on eri kierrepituuksia.

Kuvio 2 esittää kaaviollisesti päältä katsottuna kuvion 1 mukaisen kaapelin yhden parin risteyskohtia.

Kuviot 3A ja 3B kuvaavat risteyskohtia, jotka on mitoitettu kuvioon 2 nähden esillä olevan keksinnön mukaista tapaa kuvaavasti.

Kuvio ^ on graafinen esitys, joka kuvaa yksikköpituuden kapasitanssia suhteessa kierrepituuteen.

Kuvio 1 esittää litteää kaapelia 10, jossa on valekierrepa-rit 11-15. Niitä kahta johtavaa tietä, jotka muodostavat kunkin parin, on merkitty kussakin tapauksessa kirjaimilla a ja b. a-tiet sijaitsevat kaikki yhdellä sivulla taipuisaa eristysainetta 16 ja b-tiet sijaitsevat vastakkaisella sivulla ainetta 16. Risteysalueita 17' esiintyy kussakin parissa 11-15· Kullakin parilla on tietty kierrepituus, suhteet on valittu minimoimaan ylikuuluminen viereisten parien välillä. Nämä erilaiset kierrepituudet saadaan aikaan saattamalla tiet tekemään paikanvaihdot eri jaksoilla parista pariin. Lukuunottamatta kohtaa, jossa vaihto tapahtuu, kunkin parin ja kaikkien parien tiet ovat yleensä yhdensuuntaiset.

3 59308

Kuvio 2 kuvaa yleistettynä valekierrettyä paria, jonka kier-repituutta on yleisesti merkitty A ja joka määritellään kahden risteyskohdan keskipisteiden väliksi. Kaksi johtavaa tietä 13, 19, jotka nuodostavat parin, on millä tahansa tavanomaisella menetelmällä sijoitettu vastakkaisille sivuille eristävää ainetta 16. Kaksi risteyskohtaa 17’ ovat alueita, joissa tiet 18, 19 ovat päällekkäin.

Megahertsialueen taajuuksilla ovat annetun siirtojohdon aalto-impedanssi ZQ ja etenemisnopeus ^u seuraavat zQ = fuc (1) u = --~r- (2)

7 \fTF

missä L ja C molemmissa kaavoissa ovat induktanssi yksikköpituutta kohden ja kapasitanssi yksikköpituutta kohden.

Sellaiselle valekierretylle litteälle kaapelille kuin on esitetty kuvioissa 1 ja 2, ZQ ja ^u ovat lisäksi funktioita kierre-pituudesta A. Tämä johtuu keskitetystä kapasitanssista Cni joka liittyy risteyskohtiin 17'· Ensimmäisen approksimaation mukaan on: C2 S* d2 missä d on kuviossa 2 esitettyjen johtavien teiden leveys.

Kuvio 4 kuvaa mitattua kapasitanssia pikofaradeissa senttimetriä kohden eri kierrepituuden arvoilla A valekierretyssä parissa, jossa on kiinteä tien leveys d. Kuitenkin havaitaan, että todettu induktanssi ja kapasitanssi pituusyksikköä kohden ovat kuvion 2 mukaisessa parissa likimain riippumattomat tien leveydestä d. Edelleen ,kierrepituuden pienentäminen esimerkiksi tekijällä 2 lisää kapasitanssin C2 vaikutusta myös tekijällä 2.

Tämä voidaan täsmällisesti kompensoida pienentämällä tien leveyttä d tekijällä /2 edellä esitetyssä esimerkissä. Tästä seuraa, että ZQ ja /u tulevat silloin tehdyiksi riippumattomiksi kier-repiluudesta A. Yleensä risteysalue 17' on tehty pienemmäksi pienemmillä kierrepituuksilla ja suuremmaksi suuremmilla kierrepituuk-silla.

Seuraava taulukko 1 kuvaa esimerkkiä, miten tien leveyttä d voidaan vaihdella eri kierrepituuksien A kompensoimiseksi, niin että tietyn kaapelin kaikilla valekierretyillä pareilla on sama aalto-impedanssi ZQ ja etenemisnopeus ^u.

59308

Taulukko 1 l d 200 mm 12,5 mm 100 mm 12,5//? = 8,9 mm 5 0 mm 8,9/ \fT - 6,3 mm 25 mm 6,3//2~=4,5mm 12,5 mm 4,5/V? - 3,2 mm

Olemme havainneet, että kierrepituuden l vaihtelu 12,5-200 mm aiheuttaa yksikköpituuden induktanssiin L pienemmän kuin kymmenen prosentin muutoksen siten tehden mahdolliseksi keskittyä pelkästään valvomaan risteyskohdan kapasitanssin C2 osuutta tämän keksinnön haluttujen päämäärien toteuttamiseksi.

Kuviot 3A ja 3B kuvaavat kahta erityistä tapaa vaihdella risteyskohdan alaa käytännössä. Kuviossa 3A tarpeellinen tien leveyden d pienentäminen arvoon d' on tehty j.a risteyshaarat 20, 21 pidetään d' levyisinä siihen saakka, kunnes ne leikkaavat päävirta-tiet, joiden leveys on d. Kuviossa 3B risteyshaarojen 20, 21 leveys on pidetty samana leveytenä d kuin päävirtapiirihaaroilla kunnes ne ovat läisriyneet risteysaluettaj silloin on tien leveys äkillisesti pienennetty arvoon d'. Muita keinoja on helppo nähdä, jotka toteuttavat halutun pienentämisen tien leveydessä risteyskohdassa risteys-kohdan äLan ja täten kapasitanssin C2 pienentämiseksi keksinnön tarkoituksen toteuttamista varten.

Valmistettaessa esillä olevan keksinnön mukaista litteää kaapelia voidaan kaikki tiet edullisesti valmistaa olennaisesti samalla standardileveydellä yhdensuuntaisilta osilta. Sitten yhtä lukuunottamatta kaikkien kaapeliparien risteyskohdat valmistetaan käyttäen tieleveyksiä, jotka ovat pienempiä kuin standardileveys ja kavennus riippuu parin paikanvaihtojaksottaisuudesta.

Hyvin moniparisille litteille kaapeleille, joissa on suuri määrä kierrepituuksia, voi olla toivottavaa käyttää joitakin risteys-aloja, jotka ovat suurempia kuin mitä muodostuisi standarditienleveyt-tä käytettäessä, sekä risteysalueita, jotka ovat pienennettyjä standarditienleveydellä saavutettavaan nähden, tarkoituksella välttää potentiaalipulmia, joita esiintyy hyvin pienillä risteysalueilla.

Keksintöä on edellä laajalti selitetty sitä käytettäessä taipuisan eristävän aineen yhteydessä, joka voi olla esimerkiksi Vylaria tai senkaltaista ja kupariset johtavat tiet on valmistettu käyttäen joko metallipäällystys- tai syövytystekniikkaa. On kuiten-

Claims (3)

5 59308 kin ilmeistä, että keksintö on sovellettavissa myös moniparisiin muotoihin, jotka on valmistettu taipumattomalle aineelle.

1. Flexibel flatbandkabel med ett flertal av en elektriskt iso-lerande bärare intill varandra hälinä ledarpar, vilkas ledare med periodiska avständ korsar varandra, varvid avständet mellan kors-ningsställena är olika frän ett ledarpar tili ett annat, k ä n -netecknad av att bredden (d*) hos var och en ledare (a, b) pä i och för sig känt sätt är minskad i omrädet för korsningsstäl-lena (17) i jämförelse med bredden (d) utanför omrädet för kors-ningsställena och närmare bestämt med en faktor som utgör kvadrat-roten ur förhällandet mellan korsningsställenas avständ hos det ledarpar som uppvisar det största avständet mellan korsningsställena och hos det ifrägavarande ledarparet.

1. Taipuisa lattanauhakaapeli, jossa on useita sähköisesti eristävän kantajan vierekkäin pitämiä johdinpareja, joiden johtimilla on risteyskohtia määrävälein, jolloin risteyskohtien välimatka vaihtelee johdinparista toiseen, tunnettu siitä, että kunkin johtimen (a, b) leveys (d') on sinänsä tunnetulla tavalla pienennetty risteyskohdissa (17) risteyskohtien ulkopuolella esiintyvään leveyteen (d) nähden, ja nimenomaan tekijällä, joka on neliöjuuri suurimman risteyskohtien välimatkan omaavan johdinparin sekä kyseisen johdinparin risteyskohtien välimatkojen välisestä suhteesta.

2. Flatbandkabel enligt patentkravet 1, kännetecknad av att ledarna (a, b) uppvisar minskad bredd väsentligen över hela längden av deras korsningsskänklar (20, 21). (Fig. 3A).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lattanauhakaapeli, tunnettu siitä, että johtimien (a, b) leveys on pienennetty olennaisesti niiden risteyshaarojen (20, 21) koko pituudelta. (Kuv. 3A) .

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lattanauhakaapeli, tunnettu siitä, että johtimet (a, b) ovat leveydeltään pienennetyt vain kyseisen risteyskohdan käsittävältä risteyshaarojen (20, 21. osalta, jolloin johdinleveyden pienennys on sinänsä tunnetulla tavalla askelmainen. (Kuv. 3B).

3. Flatbandkabel enligt patentkravet 1, kännetecknad av att ledarna (a, b) uppvisar minskad bredd endast över en del av