JP4014851B2 - ケーブルアセンブリ - Google Patents
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Description
【発明の背景】
この発明は一般的にネットワークケーブルのテストに関し、特にネットワークにインターフェイスするためのケーブルアセンブリを備えたネットワークケーブルテスト器具の提供に関する。
【0002】
ローカルエリアネットワーク(LAN)の架設およびテストに対する増大する要求に応じるために、テスト装備は素早く正確にケーブル配線の品質を保証し、かつ問題を分析しなければならない。LANは典型的には、撚り対LANケーブルを用いてコンピュータ、プリンタなどのシステム装置をまとめて物理的に接続することにより実現化されるが、最も一般的なのはカッド撚り対データケーブルとして公知のものである。この種のケーブルは、非シールド付き撚り対線型「UTP」ケーブルであり、8本のワイヤケーブルが4つの撚り対として構成される。電気通信産業協会(Telecommunication Industry Association TIA)として公知である産業団体が、最小漏話分離、ある周波数範囲にわたるデータスループット率などの、これらのケーブルの品質と性能に対する基準を公表している。
【0003】
Fluke DSP−4000として公知である1つの先行技術のネットワークケーブルテスト器具は、リンクインターフェイスケーブルを介してLANに接続するが、これは上述のようにカッド撚り対データケーブルであるパッチコードを含む。事実このテスタは、交換可能なモジュールと異なった種類のコネクタを備えたパッチコードリンクを用いてさまざまなネットワークおよびコネクタ型に接続する能力を有する。パッチコードとコネクタとを備えたリンクインターフェイスケーブルは、典型的には信頼性および安定性の面において最も問題の多いリンクであり、LANケーブルのテストにおいては性能が悪く許容不可能な漏話を有する。この理由から、近端のコネクタおよびパッチコードの漏話応答を測定して数学的定数を生成し、測定値から不所望の漏話を減算するために実質的にこれを用いる。近端漏話を求めるための1つのプロセスは米国特許第5,532,603号に記載されており、パッチコードにおける漏話を求めるためのプロセスは米国特許第5,821,760号に記載される。数学的定数はインターフェイスモジュール内に較正データとしてストアされ、ネットワークケーブルテスト器具がその意図された測定環境において用いられる場合、ケーブル架設者またはネットワーク技術者に、インターフェイスリンクおよびコネクタに付随する漏話のような不所望の性能特性を減算するためにテスト下のケーブルの正確な評価を示す。
【0004】
交換可能なリンクインターフェイスケーブル、または異なったコネクタを備えたパッチコードを備えると、異なったLANシステムをテストすることが可能になるが、ネットワークケーブルテスト器具の使用者がこれらを作業ごとに持ち運ぶことが必要になる。典型的には3〜6フィート長さであろうリンクインターフェイスケーブルは、使用しないときには巻いてもよいが、それでもかなり嵩が高い。これはテスト場所ごとにいくつもの異なったリンクインターフェイスケーブルをネットワークケーブルテスト器具とともに運ばなければならない場合に、問題であろう。
【0005】
先行技術のリンクインターフェイスケーブルの主な不利点は、使用につれてカッド撚り対パッチコードの電気的特性が変化し、測定の精度に影響を与えることである。パッチコードを巻くかまたは解くことでさえ電気的特性に変化をもたらし、これは1回ごとには僅かな変化であるかもしれないが、時間の経過に伴って累積する。もちろん、通常の使用に伴う出来事、たとえば重量のある物体をカッド撚り対パッチコードの上に落下させたり、これを踏み付けたり、強く巻きすぎたり、またはキンクを生じさせたりすることも、撚り対線に、よって電気的特性に物理的変化をもたらす。深刻な問題は、ユーザは特性が変化したことに気づかずに、LAN測定値の精度が影響を受けることである。
【0006】
ベルデン・ワイヤ・アンド・ケーブル・カンパニー(Belden Wire and Cable Company)によって製造され、かつ米国特許第5,303,630号に記載されるようなシールド付きカッド撚り対線を有するリンクインターフェイスケーブルは、漏話と干渉とが減じられたいくらかの測定を示すが、撚り対線に繰返し加えられる応力によって生ずる、電気的特性における累積する変化の問題は解決していない。
【0007】
使用につれても安定し続け、かつ上述の問題を最小化するリンクインターフェイスケーブルアセンブリを提供することが望ましい。
【0008】
【発明の要約】
この発明に従うと、リンクケーブルアセンブリは、ネットワークケーブルテスト器具とテストされるべきネットワークとの間にインターフェイスとして提供される。
【0009】
リンクケーブルアセンブリは、リンクケーブルを含み、該リンクケーブルの一端にはインターフェイスアダプタが固定して装着され、これはケーブルをテスト器具に接続するための器具コネクタを有し、該リンクケーブルの遠端には取外し可能に装着されたいくつもの交換可能なコネクタパーソナリティモジュールのうちの1つを含み、これはケーブルテスト器具によってテストされるべきネットワークに接続するためのネットワークコネクタを有する。リンクケーブルは好ましくは、複数のシールド付きディファレンシャルワイヤ対(shielded differential pairs of wire)を含む。複数のディファレンシャルワイヤ対の各々は、誘電媒体内に並列関係に配置される2つのワイヤを含み、このワイヤは公称100オーム特性インピーダンスをもたらす一定間隔に保たれる。シールドは、漏話と磁気干渉とを最小化するために提供される。複数のディファレンシャルワイヤ対もまた、外装シースまたはジャケット内に並列関係に配置され、その結果すべてのワイヤが同一平面上、または同一平面に極めて近く配置される。これは漏話を減じる助けとなるばかりでなく、不適切にディファレンシャルワイヤ対に応力を与えるかまたはケーブル性能特性を永久的に変化させることなく湾曲させるか屈曲させることのできる、耐久性があり信頼性のある「フラット」ケーブルをもたらす。
【0010】
較正データは、インターフェイスアダプタおよびコネクタパーソナリティモジュールのいずれかまたはそれらの両方内にストアされて、広い周波数範囲にわたってケーブル測定値から効率的に「パッチコード」に固有の反射減衰量を除去することを可能にする。データリンクは、テスト器具がコネクタパーソナリティモジュール内のメモリから識別情報と較正データとを検索することを可能にする埋込データケーブルを含む。こうして、リンクインターフェイスケーブルアセンブリはコネクタパーソナリティモジュールの交換可能性を特徴とする一方で、常にネットワークポートに対して較正されている。
【0011】
この発明の他の特徴および利点は、添付の図面と併せて以下の説明を読むことにより、当業者においては明らかとなるであろう。
【0012】
【詳細な説明】
図1を参照すると、この発明に従った、リンクインターフェイスケーブルアセンブリ14を介してネットワーク12に接続するネットワークケーブルテスト器具10が示される。リンクインターフェイスケーブルアセンブリ14は、直接ケーブルテスト器具10に接続する器具コネクタを有するインターフェイスアダプタ16を含み、該インターフェイスアダプタ16はリンクケーブル18の遠端に固定して装着され、リンクインターフェイスケーブルアセンブリ14はさらに、ネットワークに接続するネットワークコネクタを有するコネクタパーソナリティモジュール20を含み、コネクタパーソナリティモジュール20はリンクケーブル18の遠端に取外し可能に装着される。以下に明らかとなるように、インターフェイスアダプタ16とリンクケーブル18とは、テスト器具10に対して長期間にわたり使用することができ、パーソナリティモジュール20は、ケーブルテスト器具が接続されるネットワークおよびコネクタの種類に応じて交換可能である。
【0013】
以下に説明される理由から、リンクケーブル18は好ましくは複数のシールド付きディファレンシャルワイヤ対を含む。性能因子の低下とケーブル寿命の短縮が許容できるのであれば、上述の米国特許第5,303,630号で教示されるシールド付き撚り対線を備えたリンクケーブルをインターフェイスアダプタ16とコネクタパーソナリティモジュール20とともに用いることも可能である。
【0014】
コネクタパーソナリティモジュール20は複数の異なったパーソナリティモジュールを代表するものであるが、各々はコネクタとネットワークポートとに応じて、典型的にはPJ−45コネクタまたは同軸コネクタなどである、異なった種類のコネクタに対応する。これにより、コネクタパーソナリティモジュールはリンクケーブル18の遠端に容易に接続または切断することができる。本明細書において「近端」および「遠端」は、リンクインターフェイスケーブルアセンブリにのみ関連するものであり、これらの用語が異なって解釈される可能性のあるネットワーク12には関連しないことを留意されたい。
【0015】
コンピュータワークステーションおよびプリンタなどの所望の周辺機器を有する典型的なオフィス環境などの任意のローカルエリアネットワークであり得るネットワーク12を、嵌合コネクタ24および26を介してネットワークポートでパーソナリティモジュール20に接続するケーブル22を有する不規則形状によって図示する。インピーダンス整合の目的のために、ネットワークケーブル配線およびリンクケーブル18は両方とも100オームの公称特性インピーダンスを有することを想定する。図示されないが、ここで記載されるように別のリンクインターフェイスケーブルを介してネットワーク12の遠隔地点にリモートユニットが接続されてもよいことを理解されたい。
【0016】
図2は、図1に示されるリンクインターフェイスケーブルアセンブリ14の概略図であって、インターフェイスアダプタ16、リンクケーブル18およびコネクタパーソナリティモジュール20を含む。リンクケーブル18は好ましくは複数のシールド付きディファレンシャルワイヤ対(撚り対線ではない)を含み、これを4つのシールド付きディファレンシャルワイヤ対30A−30B、32A−32B、34A−34B、および36A−36Bとして示し、各々はネットワーク12内のケーブル配線のインピーダンスに整合するよう100オームの公称特性インピーダンスを有する。しかしながら、電気的特性の劣化またはケーブル寿命の短縮が許容可能であれば、上述のようにリンクケーブルとしてシールド付き(またはシールドなし)撚り対線をも用い得ることに留意されたい。インターフェイスアダプタ16は、リンクケーブル18の器具コネクタ38への電気的接続を容易にし、好適にはプリント回路板などのケーブル終端ブロックを含むことができ、ここには器具コネクタ、複数のディファレンシャルワイヤ対およびそれらのシールドが電気的に接続される。コネクタパーソナリティモジュール20は同様に、リンクケーブル18のネットワークコネクタ24への電気的接続を容易にし、その詳細を図5に関連して後で説明する。インターフェイスアダプタ16とコネクタパーソナリティモジュール20の両方が各々、好適には電気的にプログラム可能である書込/読出メモリ(EEPROM)40および42をそれぞれ含む。EEPROM40がインターフェイスモジュール16およびリンクケーブル18に対する較正データをストアする一方、EEPROM42は、コネクタパーソナリティモジュール20に対する識別情報および較正データをストアする。これらは併せて、インターフェイスリンクアダプタ14のためのストアされた較正データを提供する。ストアされた較正データは、リンクケーブル18のある範囲の周波数をわたる反射減衰量に関連する。したがって、較正データは主に固有の反射減衰量のためにリンクインターフェイスケーブルアセンブリ14ごとに異なる。リンクケーブル18は、以下に説明するように剛性のある仕様に製造され、極めて安定性を保つことができる。リンクケーブル18はまた、6本ワイヤリボンケーブルなどのマルチワイヤデータケーブル44を好適に含んでもよく、それによりEEPROM42内にストアされる較正データにケーブルテスト器具10がアクセス可能になる。すると動作上、ケーブルテスト器具10はパーソナリティモジュール20に対して較正され、先行技術の器具のようなパッチコード反射減衰量および漏話を参酌するために特定の技術に依存する必要がない。
【0017】
これに代えて、パーソナリティモジュール42の識別のみが所望であれば、EEPROM42は問合せがあった場合にそのような情報をすぐに提供できる他の構成要素に、たとえばラッチまたはシフトレジスタ、もしくは単なる公知の値の抵抗器に配置することもできる。そのような場合においてはケーブル44は特定の状況に整合するようにより少ない、またはより多いワイヤを担持し得る。
【0018】
図3は、構築されテストされた実施例におけるリンクケーブル18のために用いられる単一シールド付きディファレンシャルワイヤ対の構造の詳細を示す図である。ワイヤ対50および52は、誘電媒体54内で平置され、リンクケーブル18の長さにわたって一定の隣同士の空間関係を保つ。この実施例におけるワイヤ50および52は、26アメリカ・ワイヤ・ゲージ規格(AWG)銀めっき撚り銅線である。誘電媒体54は、ワイヤ50と52との間で約2.28の相対誘電定数を有する押出ポリエチレンである。ディファレンシャル特性インピーダンスは公称100オームである一方、コモンモードインピーダンスは28〜38オームの範囲内である。(20℃での)直流抵抗は約0.1オーム/メートルである。全体の長さは公称は50インチであるが、この長さは重要ではなく、実際的な使用には短すぎるケーブルと、反射減衰量、漏話および減衰などの理由から長すぎるケーブルとの間で折り合いをつけたものである。
【0019】
第1のシールド56と第2のシールド58とは、マイラー(Mylar)などのポリカーボネート材料から形成され、テープ形状であって0.92mil(23.368μm)の全体公称厚さを有し、一方の表面に9ミクロンのアルミニウムコーティングを有する。テープの公称の幅は0.375インチ( 9.525mm)である。「公称」という用語はこの明細書中では設計仕様に関して用いられ、実際の寸法はわずかに変動し得る。第1のシールド56は、アルミニウムコーティングを外側にして、1巻きごとに10%が重なるように誘電媒体54のまわりに反時計回りでテープを螺旋状に巻付けることにより形成される。26AWG銀めっき中実銅線であるシールドドレイン線60は、ディファレンシャル対50−52の片側の上に第1のシールド56の軸方向に沿って配置される。第2のシールド58は、アルミニウムコーティングを内側にして、やはり1巻きごとに10%が重なるよう第1のシールド56とシールドドレイン線60とのまわりに時計回りでテープを螺旋状に巻付けることにより形成される。すなわち、2つのシールドのアルミニウムコーティングは互いに対して直接電気的に接触し、シールドドレイン線60はインターフェイスアダプタ16およびコネクタパーソナリティモジュール20の両方の接地平面に電気的に接続される完全なシールド構造を形成する。このシールドは、ディファレンシャル対の間の漏話を最小化する。編組鋼ワイヤまたは鉄含浸もしくは鉄被覆エラストマー材料などの磁気材料から作られた第3のシールド62をシールド付きディファレンシャル対に与えてシースを付け、漏話および電磁的干渉を実質的に減じるか、全くなくしてもよい。
【0020】
構築されテストされた実施例に従った上述のシールド付きディファレンシャル対は、高品質で、軽量で、耐久性のある、広い周波数範囲に対するデータ転送リンクを確実にする。当業者においては他の材料およびシールドが想起されるであろうし、それらを用いてもよいが、長期間持続する性能に対して柔軟性を備えた完全なシールディングが確実にされなければ、性能は低下するおそれがある。
【0021】
図4は、この発明のインターフェイスケーブルアセンブリ14のリンクケーブル18部分の断面図である。図3に関連して説明したように構築された同一のシールド付きディファレンシャル対80は、押出しなどの従来の技術を用いて軟質ポリ塩化ビニル(PVC)などの弾性のある絶縁材料から形成されたシースまたはジャケット82内に、4つのシールド付きディファレンシャル対ごとのディファレンシャル対ワイヤ50−52が平面状に配向されてリンクケーブル18がいくぶん平坦になる態様で並列の関係で配置される。これにより永久的に反射減衰量特性を変化させるかまたは漏話障害をもたらすことなく、リンクケーブルを折り曲げるか屈曲させることができる。シールド付きディファレンシャル対80は、電気的パラメータにおいて好ましくない変化を引き起こすことなく実際に互いに接触するか、または示されるように網状に覆うPVC材料によって分離される。
【0022】
軟質PVCジャケットで絶縁されてテープで巻かれる6本の28AWG銅導体ワイヤを含む信号ワイヤリボンケーブル84は、シールドドレインワイヤ60とは反対側にシールド付きディファレンシャル対に沿って配置される。リボンケーブル84は、一方の端部ではインターフェイスアダプタ16に接続され、他方の端部ではパーソナリティモジュール20に接続され、テスト器具10がパーソナリティモジュール20内のEEPROM42と通信することができるよう制御およびデータ信号を搬送する。
【0023】
50インチ(1.27メートル)の長さと図4に示されるジオメトリとを有するプロトタイプのリンクケーブルが、信号減衰、漏話、および反射減衰量パラメータに対して限度を特定した1メガヘルツ(MHz)から350MHzの範囲にわたって動作するよう設計された。最大の信号減衰に対する設計限度は1MHzでの0.15デシベル(dB)から350MHzでの0.5dBの範囲にわたる。漏話に対する設計仕様は、1MHzでの85dBから350MHzでの79.6dBの範囲にわたる一方、反射減衰量に対する仕様は、同じ周波数範囲で35dBから29.6の範囲にわたり得る。ここに説明されるよう製作されるリンクケーブルにおいて、600MHzまたはそれ以上の周波数範囲さえもが達成されると思われる。
【0024】
図5は、コネクタパーソナリティモジュール20のリンクケーブル18への接続を示す図である。終端ブロック100は、リンクケーブル18の遠端に固定して装着される。終端ブロック100は、好適には1対のばね荷重接触子アセンブリ104および106がはんだ付けされたプリント回路板102を含み得る。リンクケーブル18内に格納されるすべてのワイヤは、プリント回路板102などの終端ブロック100にはんだ付けされ、電気的に導通する導体がワイヤをばね荷重接触子アセンブリに接続する。
【0025】
コネクタパーソナリティモジュール20は好適に、終端ブロック100のばね荷重接触子に対応する接触パッドを有するプリント回路板を含み得る。上述のEEPROM42はプリント回路板上に搭載されてもよく、これも上述のコネクタ24からのコネクタのリードは、回路板にはんだ付けされる。EEPROM42のピンおよびコネクタ24のリードは、プリント回路板に導通する導体によって接触パッドに電気的に接続される。
【0026】
終端ブロック100は、ばね荷重接触子と接触パッドとが整列するようコネクタパーソナリティモジュール20を受ける。コネクタパーソナリティモジュール20は、ばね荷重接触子アセンブリの間に挿入されるねじ110によって例示されるロック機構によって終端ブロックに固定される。ねじ100が締められると、均一な圧力がばね荷重接触子の上に分布し、ばね荷重接触子が圧縮されて良好な電気的接触が確実になる。ばね荷重接触子と接触パッドとは、高周波信号を通過させるための高品質のコネクタを確保するために好ましくは金めっきされる。
【0027】
この発明に従って、リンクインターフェイスケーブルアセンブリの記載において説明の目的で4つのディファレンシャルワイヤ対を説明してきたが、当業者においてはケーブルアセンブリはいくつのディファレンシャル対によっても製造されることが理解されるであろう。また、シールド付きディファレンシャル対によって製作されたリンクケーブルを説明してきたが、低い性能のシールド付き撚り対線を用いてもよく、当業者においてはシールド付き撚り対線をフラットケーブル内に並列の関係で配置して製作することも容易に理解されるであろう。別の代替例は、ディファレンシャル対を螺旋状にした混合型のディファレンシャル撚り対を用いることであろう。しかしながら、撚りまたは螺旋状加工を用いたいずれの対線においても、対線がコイル状に巻かれた場合に応力を受け、電気的特性に累積する変化がもたらされることを参酌しなければならない。
【0028】
したがって、結果として生じるリンクインターフェイスケーブルアセンブリは、最小限の漏話を示し、耐久性があり、信頼性のある「フラット」ケーブルであって、不所望にディファレンシャル対に応力を与えるかまたは永久的にケーブル性能特性を変化させることなく湾曲または屈曲させることができると認識される。インターフェイスアダプタおよびコネクタパーソナリティモジュールの両方にストアされる較正データは、「パッチコード」固有の反射減衰量が周波数の広い範囲にわたってネットワークケーブル測定値から除去されることを可能にする。さらに、リンクインターフェイスケーブルアセンブリは、交換可能なコネクタパーソナリティモジュールを特徴とする一方で、ネットワークポートに対して常に較正されている。
【0029】
この発明の好ましい実施例を例示し説明してきたが、当業者においてはこの発明から逸脱することなく広い局面においてさまざまな変化および修正を加え得ることが明らかであろう。したがって、前掲の特許請求の範囲はすべてのそのような変化および修正を発明の真の範囲内に包含することが企図される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に従った、リンクインターフェイスケーブルアセンブリを介してネットワークに接続されるLANケーブルテスト器具の図である。
【図2】 この発明に従った、リンクインターフェイスケーブルアセンブリの概略図である。
【図3】 この発明のリンクケーブル部分において用いられる単一ディファレンシャル対の構造の詳細を示す図である。
【図4】 この発明のリンクケーブル部分の断面図である。
【図5】 交換可能コネクタパーソナリティモジュールのリンクケーブルへの接続を示す図である。
【符号の説明】
10 ネットワークケーブルテスト器具、12 ネットワーク、14 リンクインターフェイスケーブルアセンブリ、18 リンクケーブル。
Claims (5)
- ケーブルアセンブリであって、
複数のディファレンシャルケーブル対を含み、前記複数のディファレンシャルケーブル対は並列の関係に配置されて第1の端部から第2の端部まで延びるフラットリンクケーブルを形成し、さらに
前記複数のディファレンシャルケーブル対の周りに形成される絶縁材料の外装シースを含み、
前記複数のディファレンシャルケーブル対の各々は、並列の関係に配置されかつ誘電媒体内に配置される2つのワイヤを含み、前記誘電媒体は前記ワイヤをある長さにわたって一定の隣同士の空間関係を保つように埋込み、前記誘電媒体の外側表面の周りには金属のシールドが配置され、
前記リンクケーブルの第1の端部に電気的に接続されるインターフェイスアダプタをさらに含み、前記インターフェイスアダプタはケーブルテスト器具と接続するためのコネクタを含み、
前記インターフェイスアダプタは、前記リンクケーブル内に固有の反射減衰量に関連する較正データを含むためのメモリをも含む、ケーブルアセンブリ。 - ケーブルアセンブリであって、
複数のディファレンシャルケーブル対を含み、前記複数のディファレンシャルケーブル対は並列の関係に配置されて第1の端部から第2の端部まで延びるフラットリンクケーブルを形成し、さらに
前記複数のディファレンシャルケーブル対の周りに形成される絶縁材料の外装シースを含み、
前記複数のディファレンシャルケーブル対の各々は、並列の関係に配置されかつ誘電媒体内に配置される2つのワイヤを含み、前記誘電媒体は前記ワイヤをある長さにわたって一定の隣同士の空間関係を保つように埋込み、前記誘電媒体の外側表面の周りには金属のシールドが配置され、
前記リンクケーブルの前記第2の端部に電気的に接続されるパーソナリティモジュールをさらに含み、前記パーソナリティモジュールはネットワークポートに接続するためのコネクタを有し、
前記パーソナリティモジュールは、前記リンクケーブルの前記第2の端部に取外し可能
に装着され、
前記パーソナリティモジュールは、各々が特定のネットワークポートに整合する特性を有する複数の交換可能なパーソナリティモジュールのうちの1つであり、
前記パーソナリティモジュールは、前記ネットワークコネクタに関連してストアされた情報を含むメモリ装置を含み、前記リンクケーブルはさらに、前記複数のディファレンシャルケーブル対に沿って延在するデータケーブルを含み、前記データケーブルの一方の端部は前記メモリ装置に電気的に接続可能であり、前記データケーブルの他方の端部はケーブルテスト器具に電気的に接続可能である、ケーブルアセンブリ。 - 前記金属シールドは、少なくとも1つの金属表面を有するテープを前記誘電媒体の周りに第1の方向に巻付けることにより形成される第1のシールドと、少なくとも1つの金属表面を有する前記テープを前記第1のシールドの周りに、前記金属表面が互いに接触するよう第2の方向に巻かれることにより形成される第2のシールドとを含む、請求項1または2に記載のケーブルアセンブリ。
- 前記第1のシールドと前記第2のシールドとの間に、前記金属表面と電気的に接触して配置されるドレインワイヤをさらに含む、請求項3に記載のケーブルアセンブリ。
- 前記第1および第2のシールドの外側に配置される磁気材料の第3のシールドをさらに含む、請求項3に記載のケーブルアセンブリ。
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