FI60464C - Elektriskt ledande bandkabelkonstruktion - Google Patents

Description

IVä*'·! [ei (11)kuuuutusjulkaisu ,λ,,, |νΓ« ij i ' utläggningsskrift bU4o4 C Patentti myönnetty 11 01 1902

Patent meidelat ^ * ' (51) Kv.lk?/lnt.CI.3 H 01 B 11/04 SUOMI-FINLAND (*) PttGnttlhtktmut — P»tent»n»öknlnf l88l/7 3 (22) Hakemlipllvl — Ansökningtdag 0 8.0 6.7 3 (23) Alkupiivt — Giltlghettdag 08.06.73 (41) Tullut julkiseksi — Bllvlt offcntllg 13.12.7 3

Patentti· ja rekisterihallitus .... ........ , . .....

_ ' (44) Nlhtlvikslptnon js kuul.Julkalsun pvm. —

Patent- OCh registerstyrelsen AniBktn utltgd och utl.skrlften publlcerad 30.09.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prioritet 12.06.72 USA(US) 261862 (71) Western Electric Company, Incorporated, 195 Broadway, New York,

New York 10007, USA(US) (72) John William Balde, Flemington, New Jersey, USA(US) (7^+) Berggren Oy Ab (5*+) Sähköisesti johtava nauhakaapelirakenne - Elektriskt ledande bandkabel-konstruktion Tämä keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista rakennetta, kuten esim. nauhakaapelia ja lähemmin määriteltynä nau-hakaapelirakennetta, jossa ylikuuluminen kaapelin eri johdinparien välillä on oleellisesti pienentynyt.

Nauhakaapeleiden käyttäminen on hyvin tunnettua sähköteollisuudessa sähköisten järjestelmien välikytkentäelimenä. Eräitä etuja, joita nauhakaapeleilla saavutetaan, on yksinkertaisuus, halpa järjestelmän kokoonpano ja helppo päättäminen, koska kaikki nauhakaapelin johtimet ovat kiinteästi asennettuja tunnetussa järjestyksessä toinen toisiinsa nähden tasossa, ja helppous ryhmän käsittelyssä, häitä kaapeleita voidaan valmistaa esimerkiksi pinnoitus- ja laminointi-toimenpiteellä tai syövyttämällä tai lisäaineiden saostustekniikalla.

Eräs epäedullinen ilmiö, joka voi liittyä nauhakaapelin käyttöön teleyhteyksissä, on äänitaajuinen ylikuuluminen lähekkäin sijoitettujen piirien välillä. Tämä tekijä ei ole rajoittunut ainoastaan nauhakaapeliin vaan sitä esiintyy myöskin pyöreällä kaapelilla käytössä, jossa eristettyjen johtimien kierrettyjä pareja on tällaisessa kaapelissa, eri parien ollessa kierretty useita eri kierros-jaksoja. Kukin kierre lankaparissa muodostaa kunkin langan vuorot- 60464 telun parissa toisen lähellä sijaitsevan lankaparin vastaavan langan suhteen, jolloin jälkimmäinen ei ole kierretty samassa pituussuuntaisessa kohdassa. Vuorottelu pyrkii minimoimaan ylikuulumisilmiötä lankaparien välillä, joissa langat on kierretty määrätyssä pituussuuntaisessa kohdassa ja viereisten parien lankoja ei ole kierretty tässä määrätyssä pituussuuntaisessa kohdassa. Ylikuulumisilmiön pienennykseen liittyvä täydellinen tarkastelu on löydettävissä julkaisussa "Principles of Electricity Applied to Telephone and telegraph Work (Long Lines Department, American Telephone and Telegraph Company, 1951) sivut 334-344.

Tunnettua nauhakaapelirakennetta on tarkasteltu julkaisussa, "Flat Conductor Cable Manufacture and Installation Techniques, esitetty 15. vuosittaisessa johto- ja kaapelisymposiumissa. Atlantic Cityssä, New Jersey, 7-9.12.1966, Wilhelm Angele of the National Aeronautics and Space Administration. Tämä aikaisemman tekniikan mukainen nauhakaapelirakenne liittyy erillisistä johtimista muodostuneisiin pareihin, jotka kulkevat samassa pitkittäisessä suunnassa, jolloin kunkin parin johtimet risteilevät toistensa kanssa säännöllisin välein. Risteilyperiodi on sama kullekin johdinparille, jolloin risteily tapahtuu kaikissa johdinpareissa samoissa pituussuuntaisissa kohdissa. Ilmiö on yleensä vastaava, joka liittyy pyöreään kaapeliin, joka muodostuu lankapareista, joissa langat on kierretty vastaavilla kierreperiodeilla. Aikaisemman tekniikan mukaisesti ei ole tunnettu nauhakaapelirakennetta , missä pituussuuntaisesti kulkevien johdin-parien johtimet risteilevät toinen toisiinsa nähden eri risteilype-riodeilla.

On havaittu, että aikaisemman tekniikan mukainen nauhakaapelirakenne, missä käytetään pitkittäisestä kulkevien johtimien pareja siten, että kunkin parin johtimet risteilevät toinen toistensa kanssa samoilla periodeilla, saa aikaan sen, että ylikuuluminen vaimenee, jos se on peräisin jostakin ulkoisesta säteilylähteestä, mutta se ei vaikuta mitenkään merkittävästi kaapelissa olevien johtimien välisen ylikuulumisen vaimennukseen.

On selvää, että tällainen nauhakaapelirakenne, jossa merkittävästi vaimenee ylikuuluminen ja edelleen saadaan alhaiset kustannukset ja helpot päättämisominaisuudet nauhakaapelille, olisi erittäin toivottu saavutus teletietoliikenteen alueella.

Keksinnön kohteena on uudet ja parannetut sähköisesti johtavat rakenteet ja erikoisesti nauhakaapelirakenteet, missä tapahtuu huomattavaa ylikuulumisen pienentymistä nauhakaapelin johdinparien 3 60464 välillä. Keksinnölle on tunnusomaista, että risteyskohtien jakso on ryhmän ajatellun keskiviivan eri puolilla yhtä suurella etäisyydellä sijaitsevilla johdinpareilla erilainen niin, että kun ensimmäinen tällainen ryhmä sijoitetaan käänteisen toisen ryhmän päälle, johdinparin jakso ensimmäisessä ryhmässä eroaa samassa kohdassa toisessa ryhmässä olevan johdinparin jaksosta, ja että risteyskohtien jaksojen kokonaiskuvien toistuu säännöllisesti pitkin ensimmäisen ryhmän pituutta binäärisen suhteen mukaisesti.

Useita ryhmiä on pinottu toinen toisensa päälle nauhakaapeli-rakenteen muodostamiseksi. Ryhmät on järjestetty siten, että vierekkäisistä ryhmistä pinottujen ryhmien sarjassa samalla suoralla olevat johdinparit omaavat erilaiset risteysjaksot. Ylikuuluminen pienenee siten ryhmien päällekkäin asetetussa suunnassa vierekkäisten johdinparien välillä samoin kuin myös niiden johtimien viereisten parien välillä, jotka ovat kussakin päällekkäin järjestetyn sarjan ryhmässä.

Joka toinen ryhmä pinottujen ryhmien sarjassa muodostaa mielellään vastaavan risteysjaksokuvion siten, että ei enempää kuin kahta erilaista ryhmäkuviota tarvita. On edullista, että suunnittelua voidaan edelleen yksinkertaistaa käyttämällä erillistä sopivasti järjestettyä lateraalisesti vaihtuvaa risteysjaksoa kullekin ryhmälle ja yksinkertaisesti vaihtaa kunkin peräkkäisen ryhmän sijaintia pinottujen ryhmien sarjassa,

Jotta yksinkertaistettaisiin päätöstoimintoja, suositellaan, että risteyskohtien jaksojen kokonaiskuvio toistuu tunnetuin säännöllisin välein pitkin nauhakaapelin pituutta. Lisäksi taajuudesta riippumatonta ylikuulumisen vaimentumista varten tällaiset risteysjaksot tavallisesti asetetaan parillisina monikertoina. Jaksojen binäärisiä sarjoja käytetään hyväksi toteuttamaan molemmat nämä tilanteet.

Lisäksi on tarkasteltu mahdollisuutta kompensoida epäsuo-ruuksia vierekkäisten ryhmien välillä pinottujen ryhmien sarjassa. Periodien tyyppi kullekin ryhmälle valitaan mieluummin siten, että vastaavan jakson johdinparit vierekkäisissä ryhmissä ovat erotetut lateraalisesti kahdella tai useammalla ohjaimella eli raidalla eli esim. kahdella tai useammalla johdinparijoukolla siten, että vierekkäiset ryhmät voidaan asettaa toistensa kanssa ei-samansuoraisiksi siirtymällä ylöspäin toiseen ohjain- tai raitaleveyteen tai vieläpä useampaankin ilman, että vakavampia ylikuulumisilmiöitä esiintyy.

11 60464 Tämän keksinnön mukainen nauhakaapelirakenne johtaa erilaisiin ominaisuuksiin, joihin kuuluu merkittävä ylikuulumisen pienentyminen, erittäin yksinkertainen käyttää ja päättä, halpa valmistaa ja erittäin käyttökelpoinen useisiin erilaisiin sovellutuksiin.

Piirrosten kuvio 1 on isometrinen kuvanto aikaisemman tekniikan mukaisen nauhakaapelin osasta, kaapelin sisältäessä pitkittäisesti kulkevien johtimien parit kunkin parin johtimien ristei1lessä toisensa kanssa säännöllisesti samoilla risteilyperiodeilla kaikilla johdinpareilla.

Kuvio 2 on tasokuvanto sellaisen nauhakaapelin osasta, joka on muodostettu tämän keksinnön periaatteiden mukaisesti, kaapelin sisältäessä pitkittäisesti kulkevien sähköisten johtimien parit kunkin parin johtimien risteillessä toinen toisensa kanssa säännöllisesti risteilyperiodien muuttuessa johdinpareista toiseen, jotta vaimennettaisiin merkittävästi kaikkea mahdollista ylikuulumista nauhakaapelin eri piiriteiden välillä.

Kuvio 3 on lateraalinen poikkileikkauskuvanto osasta nauha-kaapelia, joka vastaa kuvion 2 mukaisen rakenteen nauhakaapelia, jolloin kukin sähköisistä johtimista muodostettu pari on muodostettu kahdesta sähköisesti johtavasta kulkutiestä, jotka on järjestetty kahdelle vastakkaiselle pinnalle tasaista dielektristä liuskaa ja missä eriste peittää molemmat tasaisen dielektrisen liuskan pinnat; ja kuviot 4-15 ovat skemaattisia esityksiä useista lateraalisesti vaihtuvista johdinparien risteilyperiodimalleista, jotka voivat liittyä kuvion 2 nauhakaapeliin.

Viitaten piirrosten kuvioon 1 on siinä esitetty aikaisemman tekniikan mukaisen nauhakaapelin 20 osa. Nauhakaapelilla 20 on di-elektrisestä nauhasta muodostuvan liuskan 21 muoto, jolloin tällä nauhalla on kaksi vastakkaista pääpintaa 22 ja 23. Useita tasaisia pitkittäisesti kulkevia johdinteitä 24, 24,... on järjestetty toiselle liuskan 21 pääpinnalle 22 ja vastaava määrä tasaisia pitkittäisesti kulkevia johdinteitä 26,26,... on järjestetty toiselle pääpinnalle 23- Yleensä samansuuntaisena kunkin johdintien 24 kanssa pääpinnalla 22 on siihen liittyvä johdintie 26 vastakkaisella pääpinnalla 23. Kyseisten johdinteiden 24 ja 26 kunkin parin johdintiet on toisistaan erotettu lateraalisesti lukuunottamatta periodisia paikkoja 27,27»··· pitkin johdinteiden pareja, jolloin näissä periodisissa paikoissa johdintiet risteilevät toinen toistensa kanssa. Kyseisten johdinteiden 24 ja 26 jokaiselle parille risteilykohtien 27,27,··· periodi on sama, toisinsanoen kunkin peräkkäisen risteilykohdan väli on identti- 5 60464 nen. Johtuen vierekkäisten kyseisten johdinteiden parien pituussuuntaisten risteilykohtien vastaavuudesta liuskalla 21 ylikuulumis-ilmiö vierekkäisten johdintieparien välillä on huomattava.

Jos nyt siirrytään piirrosten kuvioon 2, on siinä esitetty osa parannetusta yksikerroksisesta nauhakaapelirakenteesta 30. Nauha-kaapeli 30 sisältää dielektrisen matriisin 31, joka voi olla dielektri-sen nauhan muodostama liuska, kuten on esitetty. Nauhan toisella pääpinnalla 32 sijaitsee useita tasaisia pitkittäisestä kulkevia joh-dinteitä 34,34,..., kun taas vastakkaiselle nauhan pääpinnalle kuvion 2 pääpinnan 32 taakse on sijoitettu vastaava määrä tasaisia pitkittäisestä kulkevia johdinteitä 36,36,... . Pääpinnalla 32 olevan kunkin johdintien 34 kanssa on yleensä saman suuntaisena siihen liittyvä johdintie 36 vastakkaisella pääpinnalla. Kunkin johdinteiden 34 ja 36 parin johdintiet on erotettu lateraalisesti toinen toisistaan lukuunottamatta periodisia kohtia 37,37,··· pitkin johdinteiden pareja, jolloin näissä periodisissa paikoissa johdintiet risteilevät toinen toistensa kanssa. Kuten selitetään myöhemmin, nauhakaapeli 30 on yleai-sä samanlainen kuin aikaisemman tekniikan mukainen nauhakaapeli.

Ennen kuin enemmän selitetään nauhakaapelia 30, on kuitenkin hyödyllistä havaita, että useat vaihtoehdot kuvion 2 rakenteeseen ovat mahdollisia. Siten nauhakaapelin 30 ei tarvitse muodostua dielektrisen nauhan liuskasta, jolle vastakkaisesti toistensa kanssa on sijoitettu tasaisten johtavien teiden 34,34,..., 36,36,... pääpinnat.

Tasaiset johtavat tiet voidaan esim. korvata paljailla langoilla tai eristetyillä langoilla, jotka on kierretty toinen toisensa ympärille siten risteillen toinen toisensa kanssa lateraalisessa tasossa periodisissa paikoissa 37,37,··· · Lisäksi dielektrinen matriisi 31 saattaa olla muodostettu kierretyllä säierakenteella tai dielektri-sesti sidotulla tai laminoidulla materiaalilla.

On myöskin havaittava, että kuvioiden 1 ja 2 rakenteet eivät sisällä mitään rajoituksia tasaisten pitkittäisesti kulkevien johdinteiden eristykseen toinen toisistaan tai ympäröivästä sähköä johtavasta elementistä. Tällainen eriste voisi olla tärkeä esim. silloin, kun pinotaan tasaisen kaapelin kerroksia toinen toisensa päälle. Rakenne, jota on kuvattu lateraalisena poikkileikkauksena kuviossa 3, käsittää tällaisen suositellun eristyksen. Kuviossa 3 nauhakaapeli-rakenne 40 sisältää dielektrisestä nauhasta muodostuvan liuskan 4l, jolla on vastakkaisilla pääpinnoilla 42 ja 43 toisiinsa liittyvien johdinteiden 44 ja 46 parit, näiden johdinteiden kulkiessa pituus-suuntaisesti samalla tavalla kuin nauhakaapeleissa 20 ja 30. Dielektri- 6 60464 sen nauhan 48,48 liuskoja peittää pääpinnat 42 ja 43, liuskojen 48, 4l ja 48 ollessa sidottu yhteen dielektrisellä lisäaineella tai liimalla 49.

Kuvion 2 nauhakaapeli 30 poikkeaa aikaisemman tekniikan mukaisesta kuvion 1 nauhakaapelista 20 siinä, että useita periodeja on järjestetty periodisiin risteilykohtiin 37,37,... erillisille toisiinsa liittyvien johdinteiden 34 ja 36 pareille. Risteilyjen periodien kuvio eli malli vaihtuu lateraalisesti ryhmän läpi, ryhmän muodostuessa toisiinsa liittyvien johdinteiden pareista siten, että ei kahta vierekkäistä toisiinsa liittyvien johdintien paria omaa samaa risteilype-riodia. Koska risteilykohdat 37,37,·.· kaapelin 30 pituudella eivät vastaa vierekkäisten johdinteiden pareja, kaikki ylikuulumis-ongelmat johdinteiden ryhmässä on minimoitu.

Kuten aikaisemmin esitettiin, on suositeltua taloudellisista syistä, että yhdistetty kerrosmainen nauhakaapelirakenne muodostetaan pinotusta ryhmäjoukosta siten, että nauhakaapelirakenteiden pino vastaa kuvion 2 yksikerroksista nauhakaapelirakennetta 30. Viitaten nyt kuvioon 4, voidaan kuitenkin havaita, että yksinkertainen päällekkäin pinoaminen ei muodosta sitä ylikuulumisen vaimentumista, mitä halutaan nauhakaapelilla 30. Pino, joka on tehty useista samalla tavalla järjestetyistä nauhakaapeliryhmistä, on esitetty kuviossa 4, jolloin periodien muoto vaihtelee lateraalisesti kunkin ryhmän läpi samalla tavalla. Kirjaimia A, B, C, D, E,... käytetään edustamaan risteilyperiodien jakaantumista kussakin ryhmässä. A edustaa toisiinsa liittyvien johdinteiden paria ensimmäisellä risteilyperiodilla.

B edustaa toisiinsa liittyvien johdinteiden paria toisella risteily-periodilla, joka eroaa parin A risteilyperiodista. C edustaa toisiinsa liittyvien johdinteiden paria kolmannella ja edelleen eroavalla risteilyperiodilla, jne. On helposti nähtävissä, että kussakin toisiinsa liittyvien johdinteiden saman suuntaisten parien vertikaalisessa pylväässä erilaisilla ryhmillä on samat risteilyperiodit. Siten huomattava ylikuulumisilmiö esiintyy samansuuntaisten johdinteiden parien välillä vierekkäisissä kerroksissa.

Erästä mahdollista ratkaisua ylikuulumisilmiön ongelmaan toisiinsa liittyvien johdinteiden samansuuntaisten parien välillä vierekkäisissä pinotun ryhmäjoukon ryhmissä on esitetty piirrosten kuviossa 5. Tässä käytetään hyväksi kahta erilaista ja erillistä nauhakaapeliryhmää. Ensimmäinen nauhakaapeliryhmä, jota on kutsuttu tyyppi ”a":ksi, on ensimmäinen lateraalisesti muuttuva risteilyperio-dimalli, A, B, C, D, E,... . Toisella nauhakaapeliryhmäl1ä, jota on 7 6 O 4 6 4 merkitty tyypillä "b", on toinen lateraalisesti muuttuva risteily-periodimalli, F, G, H, I, J, ... . Tyypin "a" ryhmän ristei1yperio-dit eroavat tyypin "b" ryhmän vastaavista. Täten sijoittamalla toinen ryhmistä toisen paikalle ei se johda ylikuulumisilmiön esiintymiseen toisiinsa liittyvien johdinteiden samansuuntaisilla pareilla. Joka toinen pinotun ryhmäsarjan ryhmä nähdään olevan sama, kuviossa h tyypin "b" kaapeliryhmän ollessa sijoitettu jokaisen kahden lähekkäisen tyypin "a" kaapeliparin välille koko pinossa siten, että keskinäistä ylikuulumisilmiötä ei synny. Sitä paitsi, koska kaikki risteily-periodit A, B, C, D, E, ... ja F, G, H, I, J, ... eroavat, ei ryhmien samansuuntaisuus tai -suoruus eikä minkään ryhmän määrätty suunta ole tärkeä. Tällöin ei ole tarpeen kiinnittää huomiota esim. siihen, että jokin määrätty tyyppi "a" ryhmä ei ole muuttunut vastakkaiseksi, jolloin edellytettäisiin lateraalisesti muuttuvaa mallia E, D, C, B, A.

Toinen mahdollinen ratkaisu vierekkäisen ryhmän ylikuulumis-ongelmaan on esitetty kuvioissa 6 ja 7. Kunkin peräkkäisen ryhmän suunta pinotun ryhmän sarjassa on yksinkertaisesti käännetty vastakkaiseksi sille, mitä on edellinen ryhmä. Lateraalisen vaihtelun ei-toistuvaa mallia varten risteilyperiodeissa A, B, C, D , E, ... risteilyperiodit samansuuntaisissa toisiinsa liittyvien johdinteiden pareissa vierekkäisissä asianmukaisesti samansuuntaisissa pinotun joukon ryhmissä vuorottelevilla kääntösuunnilla eroavat toinen toisistaan useimmissa (kuvio 6) joskaan ei kaikissa (kuvio 7) johdinteiden parien pilareissa. Ryhmissä, joilla on pariton lukumäärä periodeja, missä kääntyminen ei tapahdu täydellisesti samansuuntaisilla johdinteiden pareilla samalla risteilyperiodilla, kuten voidaan nähdä samansuuntaisten johdinparien vastaavan risteilyperiodin C keskisellä pilarilla kuvion 6 yläosassa, voi syntyä nollasignaalin keskinen pilari. Tätä muotoa on esitetty kuvion 6 kahdella pohjimmaisella ryhmällä vii-temerkinnän 0 korvatessa keskisen pilarin periodin C. Nollasignaalin keskinen pilari voi vastata minkä tahansa johdintien puuttumista kunkin ryhmän lateraalisessa keskuksessa tai yksinkertaisesti keskisen johdintien tai useiden niiden toisistaan erotettujen keskisten johdinteiden olemassaoloa, jotka eivät voi siirtää vaihtotaajuussignaalia. Koska nollasignaalin keskinen pilaripaikka ei synnytä signaalin ylikuulumisilmiötä, käännetyt ryhmäpinot, joita on esitetty kuvion 6 ja kuvion 7 alaosassa, ratkaisevat vierekkäisten ryhmien ylikuulumis-ongelman, jota esitetään kuviossa H.

8 60464

Eräs etu yhden ryhmän ratkaisuissa, kuvio 6 ja 7, kahden ryhmän ratkaisuun, kuviossa 5, nähden on siinä, että tarvitaan ainoastaan yhden tyyppisiä ryhmiä valmistaa ja varastoida, jolloin niitä on helposti saatavissa sopivalla toimitusajalla. Toinen etu, jota seuraavassa selitetään täydellisemmin, on siinä, että tarvitaan pienempi lukumäärä erilaisia periodeja muodostamaan kuvioiden 6 ja 7 ryhmien periodimallit verrattuna mitä tarvitaan kuvion 5 malliin.

Kuten tarkasteltiin aikaisemmin, eräs etu, mikä on luontainen nauhakaapelia käytettäessä sisältyy helppoon päättämiseen johtuen tunnetusta ja säännöllisestä johdinteiden paikkajärjestyksestä nauha-kaapelissa. Tarkastelemalla nauhakaapelirakenteita, joissa vierekkäisten johdinteiden parit risteilevät toinen toistensa kanssa erilaisilla risteilyperiodeilla, havaitaan, että tämä pyrkii jonkin verran monimutkaistamaan tilannetta, mutta päättäminen on edelleen verrattain yksinkertainen, jos valitaan sopiva periodimalli nauhakaapelille.

Jotta yksinkertaistettaisiin päättämistä, on edellytettävä, että kaikki periodimallit ovat toistuvia määrätyissä tunnetuissa paikoissa pitkin nauhakaapelin pituutta.

Eräs tapa, jolla kokonaiskuvion toistuvuus on helposti saavutettavissa nauhakaapelissa, liittyy periodimallien käyttöön, joissa erilaiset periodit seuraavat binääristä geometrista suhdetta eli esim. d, 2d, 4d, 8d,... missä d on minimi haluttu ero peräkkäisten risteilyjen välillä jossakin toisiinsa liittyvien johdinteiden parissa. Täten viittä toisiinsa liittyvien johdinteiden paria voidaan käyttää hyväksi nauhakaapelissa lateraalisesti muuttuvan risteilyperiodin mallin mukaisesti, jolloin ne ovat sopivasti jakaantuneet periodeihin A, B, C, D, E, jotka vaihtuvat binäärisen geometrisen sarjan d, 2d, 4d, 8d, l6d mukaisesti. Jokaisella l6d pituudella kokonaisperiodi-malli toistuu. Jokaisella l6d pituudella johdintien paikan järjestys lateraalisesti katsottuna nauhakaapelissa on sama, jolloin tieto johdinteiden paikoista tekee mahdolliseksi helpon päättämisen näillä pituuksilla. Nauhakaapeli voidaan merkitä säännöllisin välein pitkin pituutta eli esim. tässä 16 peräkkäistä kirjainta on säännöllisesti erotettu toinen toisistaan ja tämä ero vastaa minimi haluttua etäisyyttä d. Merkinnät auttavat päättämistä johtuen niiden vastaavuudesta määrättyyn johdinteiden järjestykseen kaapelin leveydellä merkityssä kohdassa.

Periodien kokonaiskuvion toistopituus, eli esim. l6d, valitaan mieluummin niin lyhyeksi kuin mahdollista, jotta tehtäisiin päättäminen yksinkertaisemmaksi. Siten kohtuuttoman suurta erilaisten periodien lukumäärää on vältettävä, koska kunkin lisäperiodin lisää- 9 60464 minen geometrisesti muuttuvaan binääriseen periodimalliin d, 2d, 4d, 8d, ... kaksinkertaistaa kokonaismallin toistopituuden. Siten verrattain pieni lukumäärä periodeja on mukana periodimallissa vuorotellen vaihtuvissa kuvion 6 ja 7 ryhmissä ja nämä ovat sen tähden edullisia .

Eräs mahdollinen ongelma, joka voi syntyä vuorotellen vaihtuvassa ryhmämuodossa, on esitetty vertaamalla piirrosten kuviota 7 ja 8. Niin kauan kuin erilaiset ryhmät pinotussa ryhmäsarjassa ovat oikein samansuuntaisia tai -suoraisia, kuten on esitetty kuviossa 7, toisiinsa liittyvien johdinteiden vierekkäisillä pareilla on erilaiset periodit. Kuitenkin, kuten on esitetty kuviossa 8, jokainen epä-suoruus pinottujen ryhmien sarjassa voi synnyttää kaksi samanlaista toisiinsa liittyvien johdinteiden periodiparia samaan suuntaan eli esim. toisiinsa liittyvien johdinteiden parien pilareissa risteilype-riodeilla C ja D. Täten ovat välttämättömiä sopivat periodikuviot, jotka kompensoivat ei-samansuoraisuutta.

Jos tarkastellaan nyt piirrosten kuviota 9, eräs mahdollinen malli pinottuun epäsuoruusongelmaan käyttää hyväksi nauhakaapeli-ryhmää, jolla on toisiinsa liittyvien johdinteiden risteilyperiodien A, B, C, D, 0, B, A, D , C malli. On havaittava, että tämä malli käyttää hyväksi ainoastaan neljää erilaista risteilyperiodia signaalin siirtävissä tiepareissa. Samansuuntaista ryhmäjärjestystä tai pinoa on esitetty, kunkin peräkkäisen ryhmän suunnan ja siten periodimallin kussakin peräkkäisessä ryhmässä ollessa vaihtuva edellisen ryhmän vastaavasta suunnasta ja mallista. Kuten oli laita kuvion 7 nauha-kaapeliryhmien pinotun sarjan tai joukon tapauksessa, signaalin siirtävät tai kantavat risteilyperiodit eroavat toisiinsa liittyvien johdinteiden vierekkäisten parien välillä sekä kunkin erillisen ryhmän sisällä että vierekkäisten ryhmien samansuuntaisen pilarin sisällä. Kuitenkin risteilyperiodit eroavat myöskin minkä tahansa ensimmäisessä kahdesta viereisestä ryhmästä olevan toisiinsa liittyvän johdintien määrätyn parin ja toisiinsa liittyvän johdintien kahden parin välillä, jotka on sijoitettu toiseen kahdesta vierekkäisestä ryhmästä, jotka ovat lähellä toisiinsa liittyvien johdinteiden paria kummallakin puolella toisessa ryhmässä, joka on samansuuntainen annetun tieparin kanssa ensimmäisessä ryhmässä. Kuvion 9 nauhakaapeliryhmän suunnittelu on sellainen, että se muodostaa kahden raidan siirtymän toisiinsa liittyvien johdintieparien välillä, jolloin näillä on samat risteily-periodit pinotun joukon vierekkäisten ryhmien välillä. Siten nauhakaapeliryhmän toisen raidan epäsuoruus sen varsinaisen paikan toisella 60464 10 puolella ei johda kyseisen johdintieparin epäsuoruuteen vastaavalla samalla risteilyperiodilla. Tämä voidaan helpommin nähdä kuviosta 10.

Viiden periodin mallia nauhakaapeliryhmälle, joka sietää yhden raidan epäsuoruuden on esitetty piirroksen kuviossa 11. Periodi-mallin voidaan nähdä olevan A, B,C, D, E, 0, A, B, E, D,C. Yhden raidan epäsuoruuden ei-haitallinen vaikutus voidaan havaita kuviosta 12. Muut viiden periodimallin nauhakaapeliryhmät sallivat myöskin yhden raidan epäsuoruuden ilman niitä toisiinsa liittyvien johdinteiden pareja, joilla on vastaava risteilyperiodi ja jotka on saatettu saman suoraiseksi, eli esim. kuvion 2 nauhakaapeliryhmän periodimalli A, B, C, D, E, 0, C, B, A, D.

Joissakin tapauksissa saattaisi olla odotettavissa sellainen epäsuoruus, joka tapahtuisi kahden raidan siirtymällä tai jopa kolmen raidan siirtymällä viereisten ryhmien välillä. Vaihtoehtoisesti AC-signaalitaajuus voisi olla sellainen, että se tarvitsee kolmen raidan siirtymän asianomaisten johdinteiden parien välillä vastaavilla ris-teilyperiodeilla viereisissä ryhmissä, jotta saataisiin syntymään riittävä vaimennus sähkömagneettisessa kytkennässä. Sopivia nauhakaapeli-ryhmiä voidaan toteuttaa, jotta saataisiin syntymään \astakkaisia ryh-mäpinoja, joille on tunnusomaista kahden tai kolmen tai vieläpä useammankin raidan siirtymä tällaisten vastaavien periodipaikkojen välillä. Periodimalli A, B, C, D, E, P, 0, 0, C, B, A, P, E, D, jota on esitetty piirrosten kuviossa 13, sallii esim. kahden raidan siirtymän. Malli A, B, C, D, E, P, G, H, 0,0, 0, D, C, B, A, H, G, P, E, jota on esitetty kuviossa 14, sallii kolmen raidan siirtymän. Muutkin periodimallit ovat mahdollisia muodostettaessa samanlaisia erotuksia vastaavien risteilyperiodiparien välillä toisiinsa liittyvissä johdin-teissä viereisissä ryhmissä. Yleensä kaikki tällaiset vuorotellen vastakkaiset ryhmäpinot vaativat sen, että yhdellä tai useammalla raidalla on nolla-risteilyperiodi, jotta saataisiin syntymään tarvittava lateraalinen siirtymä viereisten vastakkaisten kuvioryhmien keskellä.

Vaihtoehtoista tekniikkaa, joka sallii jonkin verran epäsuo-ruutta eli esim. yhden raidan siirtymän, on esitetty kuviossa 15.

Toinen tekniikka, kuten esim. kuvion 5 skemaattisessa tapauksessa, käyttää hyväksi kahta erilaista nauhakaapeliryhmätyyppiä eli tyyppiä "a"-ryhmä ja tyyppiä "b"-ryhmä, jolloin muodostuu vastaavat periooi-rnallit A, h, C, D, Λ, B, C, D ja C, D, A, B, C, D, A, B. Tyypin "a” ja tyypin "b"-ryhmät ovat myöskin vuoroteltuja ryhmistä muodostetussa pinossa. Kuten voidaan nähdä kuviossa 15, mitään samanlaista risteily- 11 60464 periodia ei ole olemassa missään kahdessa vierekkäisessä toisiinsa liittyvien johdinteiden pareissa samassa tai viereisissä ryhmissä.

Sitä paitsi kahden raidan ero on olemassa vastaaviin risteilyperiodei-hin nähden toisiinsa liittyvien johdinteiden pareissa viereisissä ryhmissä sallien yhden raidan epäsuoruuden tapahtuvan ilman haitallista ylikuulumisen muodostumista. Eräs etu käyttämällä kahden tyyppistä ryhmää liittyy keskisten nollaristeilyperiodipaikkojen jäämiseen pois ryhmistä.

Viimeiset sovellutukset käsittelevät kahden tai useamman raidan siirtymän sallimista toisiinsa liittyvien johdinteiden pareissa, joilla on vastaava periodi viereisissä ryhmissä, jolloin on mahdollista ei-haitallinen epäsuoruus vähintään yhden raidan siirtymään saakka. Eri ryhmät pinossa voidaan kuitenkin asettaa samalle suoralle verrattain tarkasti käyttämällä sopivia apuvälineitä pinouksessa eli esim. pinousuomaa tai kanavaa, jolla on sopiva syvyys ja sivuseinämät ovat erillään etäisyydellä^ oka on ainoastaan hieman suurempi kuin nauha-kaapeliryhmän leveys.

On tietysti selvää, että kuvatut sähköisesti joutavat rakenteet ovat ainoastaan kuvaannollisia keksinnön määrätyille sovellutus-muodoille. Voidaan havaita, että näiden rakenteiden ei ole rajoituttava nauhakaapelikäyttöön vaan niitä voidaan myöskin käyttää syövytetyissä painetuissa piireissä tai painetuissa piireissä, jotka on muodostettu lisäainesaostustekniikalla kuten esim. kaksipuolisilla tai monikerroksisilla laminaattirakenteilla, joissa on selvästi erillään olevat signaalipiirit, joiden välillä sallitaan ainoastaan pieni ylikuuluminen. Näissä tapauksissa tämän keksinnön periaatteiden mukaisia rakenteita voidaan käyttää myöskin niin ,että vältetään tai tehdään vähemmän tarpeelliseksi metallisten suojatasojen käyttö ylikuulumisen vaimentamiseksi suojaamalla. Monia muita muunnelmia voidaan myöskin tehdä ilman, että poiketaan keksinnöstä.

Claims (8)

12 60464

1. Sähköisesti johtava rakenne, jossa on useita pitkänomaisista sähköisistä johtimista muodostuneita pareja, jotka kulkevat yleensä samaan pituussuuntaan ja jotka on sijoitettu oleellisesti tasomaiseksi ryhmäksi, kunkin johdinparin johtimien ollessa erillään sivusuunnassa toinen toisistaan lukuunottamatta jaksottaisia kohtia pitkin johdinparia, jossa parin johtimet vaihtavat sivusuunnassa keskenään paikkojaan risteyskohtien jaksojen erotessa toisistaan vierekkäisissä johdinpareissa, ja jolloin viereiset johtimet on erotettu dielektrisillä elimillä, tunnettu siitä, että risteys-kohtien jakso on ryhmän ajatellun keskiviivan eri puolilla yhtä suurella etäisyydellä sijaitsevilla johdinpareilla erilainen niin, että kun ensimmäinen tällainen ryhmä sijoitetaan käänteisen toisen ryhmän päälle, johdinparin jakso ensimmäisessä ryhmässä eroaa samassa kohdassa toisessa ryhmässä olevan johdinparin jaksosta, ja että risteyskohtien jaksojen kokonaiskuvio toistuu säännöllisesti pitkin ensimmäisen ryhmän pituutta binäärisen suhteen mukaisesti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että pitkänomaiset sähköiset johtimet on sijoitettu kiinteään suhteeseen keskiseen dielektriseen osaan nähden johtimien kunkin parin toisen johtimen ollessa sijoitettu toiselle puolelle keskistä dielektristä osaa ja parin toisen johtimen ollessa sijoitettu toiselle ja vastakkaiselle puolelle keskistä dielektristä osaa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että pitkänomaiset sähköiset johtimet käsittävät kukin eristetyn langan, eristettyjen lankojen parien ollessa kierretty toinen toisensa ympärille, jotta syntyisi risteyskohtia, ja että kunkin langan eriste muodostaa vähintään osan dielektrisistä elimistä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että risteyskohtien jakso ensimmäisen ryhmän kussakin johdinparissa eroaa risteyskohtien jaksosta toisen ryhmän johtimien kahdessa parissa kummallakin puolella sitä toisen ryhmän johtimien paria, joka on samalla suoralla ensimmäisen ryhmän johtimien parin kanssa, jolloin muodostuu vähintään kahden raidan siirtymä ensimmäisessä ryhmässä ja käänteisessä toisessa ryhmässä olevien johdinparien samanlaisten risteyskohtajaksojen välillä.

5. Patenttivaatimuksen mukainen sähköisesti johtava rakenne, 60464 13 tunnettu siitä, että risteyskohtien jaksokuvio muuttuu sivusuunnassa ensimmäisen ryhmän yli siten, että syntyy vähintään kolmen raidan siirtymä saman risteyskohtien jakson omaavien joh-dinparien välillä ensimmäisessä ryhmässä ja käänteisessä toisessa ryhmässä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että oleellisesti tasomaisia pitkänomaisten sähköjohtimien ryhmiä on pinottu toinen toisensa päälle ja että risteyskohtien jaksot eroavat johtimien samalle suoralle asetettujen parien välillä pinon viereisissä ryhmissä.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että jokaisella muulla pinon ryhmällä on vastaava risteyskohtien jaksokuvio.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sähköisesti johtava rakenne, tunnettu siitä, että risteyskohtien jaksokuvio käännetään vastakkaiseksi kussakin peräkkäisessä pinon ryhmässä. 60464 14