JPH09501796A - 双軸ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 極めて低いスキューの、高いデータ速度差動信号伝送用の双軸又は平行ペアケーブル。このケーブルは実質的に相互に平行な関係で延在する第１と第２のメッキされた導電体を有する。これらの導電体は、それぞれ第１と第２の発泡フルオロポリマー絶縁性誘電体によって囲まれることが好ましい。誘電体と導電体は、メッキされた導電体の編み込まれた金属遮蔽材によって囲まれる。誘電体は、導電体を相互にまた遮蔽材から絶縁し、且つケーブルの全長にわたって導電体を実質的に平行な関係に保持するに十分な耐圧潰性である。遮蔽材は、随意のジャケットで被覆されてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 双軸ケーブル 発明の分野 本発明はケーブル、より詳しくは、遮蔽された平行ペアケーブルに関する。 発明の背景 データ伝送用の電気ケーブルは周知である。１つの慣用のケーブルに同軸ケー ブルがある。一般に、同軸ケーブルは、絶縁材で囲まれた導電性ワイヤーを有す る。このワイヤー及び絶縁材は、遮蔽材で囲まれ、ワイヤーと絶縁材及び遮蔽材 はジャケットで囲まれる。同軸ケーブルは、ケーブルテレビジョン信号伝送用に 、またローカルエリアネットワークにおけるイーサーネット標準通信用に広範囲 に使用され、最も周知である。同軸ケーブルは標準的な撚線ペアワイヤーよりも 遥に高い周波数で伝送することができ、従って、伝送能力がはるかに高い。同軸 ケーブルは、１０Ｍｂｐｓ（メガビット／秒）にも及ぶ生データ速度でデータ伝 送を提供する。さらに、同軸ケーブルは、ひずみ、漏話、信号ロスが極めて少な く、このため、データ伝送用の非常に信頼性のある媒体を提供する。また、電話 信号伝送に使用される撚線ペアケーブルや光ファイバケーブルのようなこの他の タイプのケーブルも周知である。 高速で強力なパーソナルコンピュータが急増し、また高度な電気通信装置の利 用可能性に伴なって、さらに高速度でデータを伝送することが可能なケーブルに 対するニーズが存在している。光ファイバーケーブルは、低い減衰で且つ実質的 にノイズの無い極めて高い データ速度の伝送を提供するため、光ファイバーケーブルは、長距離で高いデー タ速度の伝送について、最適なデータ速度と性能を与える。光ファイバーケーブ ルは、１Ｇｂｐｓにも及ぶ又はそれより高いデータ速度のデータ伝送を提供する 。しかしながら、光ファイバーケーブルの利用可能性が増加したにもかかわらず 、光ファイバーケーブルとトランシーバの価格は、実際に常時使用が可能なレベ ルまで低下していない。従って、高速度データ伝送が可能な、より価格の安いケ ーブルが依然として要求されている。 ２点間又は２つのデバイスの間の高速度データ伝送に使用するこのようなケー ブルの１つは、平行ペア又は双軸ケーブルである。平行ペアケーブルの構造は、 平行な関係に並べて配置された２つの個々に絶縁された導電体を用意し、次いで そのペアは遮蔽材の中に包囲される。これらケーブルの通常の使用は、メインフ レームコンピューターを記憶デバイスに相互接続することである。周知のように 、コンピューターが記憶デバイスと通信しなければならない速度とデータ速度は 、コンピューターの性能能力にとって非常に重要である。 平行ペアケーブルは、差動信号伝送に使用されることが多い。差動信号伝送に おいては、伝送される各々のデータ信号に対して２つの導電体が使用され、搬送 される情報は、２つの導電体の間の電圧の差として表される。このデータは、デ ータがアースに対する中心導電体の極性によって表わされる同軸ケーブルと異な り、ワイヤーペアの極性反転によって表される。従って、遮蔽されたペアケーブ ルのアース電位の振幅は、レシーバー回路の電気的破損を起こす程度に高くない 限り、重要ではない。レシーバーは、２つの導電体間の相対的電圧が、論理上０ 又は１に属するものかを決定することを必要とするに過ぎない。このため、差動 信号伝送は、アース信号伝 送（いわゆる非平衡終端された伝送）の電圧レベルよりも良好なＳＮ比を提供し 、これは、信号電圧レベルが、導電体を通して信号を同時に伝送し、また１つの 導電体が位相を１８０°ずらせて信号を伝達することによって、有効に２倍にな るためである。差動信号伝送は、割合にノイズや漏話を伴なわない平衡信号を伝 送する。干渉性信号（すなわち「ノイズ」は、一般に、アースに関する電圧であ り、両方の導電体に同等に影響を及ぼす。レシーバーは、２つの受信電圧の間の 差を拾うため、（各ワイヤーに）伝送される信号に付加されたノイズ成分は相殺 される。このノイズは共通モードのノイズと称され、このノイズの効果を相殺す るレシーバーの差動性能は、共通モードのノイズ除去として知られている。差動 伝送システムの標準は、ＥＩＡ標準規格ＲＳ−４２２である。 前述のように、平行ペアケーブルの構造は、平行な関係に並べて配置された個 々に絶縁された２つの導電体を用意し、次いでそのペアは遮蔽材の中に包囲され る。公知の平行ペアケーブルの構造の殆どは、箔の遮蔽材を使用し、平行な導電 体の側に配置された第３のドレンワイヤーを備える。次いで絶縁された２本の導 電体とドレンワイヤーは一緒に遮蔽され、これはアルミ化されたポリエステル層 の中に包囲されることが多く、次いでそのポリエステル層を、一般にポリ塩化ビ ニル（ＰＶＣ）からなる絶縁性・保護性外側ジャケット層で巻回する。 差動信号を双軸ケーブルを伝って有効に伝送するために、各導電体上の信号は 、極めて低いスキューでワイヤーを伝搬していく必要がある。許容できる単位長 さあたりの差動スキューの量は、信号が伝送されるケーブルの距離とデータ速度 との両方に逆比例する。例えば、１０００Ｍｂｐｓのデータ速度で伝送する場合 、ビット幅は約１０００ピコ秒の幅である。差動ケーブル上の２つの信号の間の 差が２００ピコ秒より大きいと、通信にエラーを生ずることがある。差動信号が ３０ｍ伝送される場合、安全な最大スキューは７ピコ秒／ｍ未満であろう。 都合の悪いことに、殆どの既存の双軸ケーブルは、一般的な差動スキューが約 １６〜３２ピコ秒／ｍである。このタイプのスキューレベルは、１０００Ｍｂｐ ｓのデータ伝送の使用長さを６ｍ未満に制限する。上記のように、これは、より 大きいケーブル長さについてのスキューの安全レベルをかなり超えている。従っ て、既存の双軸ケーブルは、高いデータ速度で長距離にわたって差動信号を有効 に伝送する能力が制限されている。 また、低い差動スキューは、ノイズの適切な消去のためにも必要とされる。信 号がいろいろな時間でレシーバーに到達するならば、対になったノイズを相殺す ることができず、双軸ケーブルの主要な目的は達成されない。通常の銅製双軸ケ ーブルで差動スキューを制御する上での現状の制約は、差動信号伝送の使用をさ らに広範囲な用途に使用することを厳しく制限している。従って、多くの設計者 は、長距離で高いデータ速度の伝送については、はるかに高価な光ファイバ技術 に切り変えることを余儀なくされている。 従って、現在の双軸ケーブルによって得られるよりも高い速度と長い距離で、 高いデータ速度の差動信号を伝送することができるケーブルを提供することは望 ましいであろう。このことは、既存の双軸ケーブルによって得られるよりも低い 差動スキューを有することが必要である。 発明の要旨 簡潔に言えば、本発明は、非常に低いスキュー特性を有する高いデータ速度の 差動信号伝送ケーブルに関する。本発明の高いデータ 速度と低いスキュー特性は、特殊な絶縁材及び遮蔽材を備えた、平行に組み合わ されて配置された導電体のユニークな組み合わせによって達成される。 その基本的な形態において、本発明のケーブルは、第１の導電体、及びこの第 １の導電体に実質的に平行に延在する第２の導電体を備える。耐圧潰性の絶縁材 、好ましくは発泡されたフッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）絶縁材 を、少なくともその第１の導電体と第２の導電体との間に配置して、第１の導電 体を第２の導電体から電気的に絶縁する。複数の導電性ストランドが織り込まれ 、第１の導電体、第２の導電体、及び絶縁材を囲む遮蔽材を形成する。さらにこ の絶縁材は、ストランドを導電体から電気的に絶縁する。 本発明のケーブルは、製造中、設置中、又は使用中の取扱いによってケーブル が応力を受けたときでも、ケーブルの全長にわたって第１及び第２の導電体を平 行な関係に保持するような材料から構成・作成される。これらのエレメントの組 み合わせは、第１と第２の導電体の間で顕著に低いスキューを呈する差動信号を 伝送する。このことは、延長された距離にわたって信頼性をもって高速信号を伝 送することが可能なケーブルに結びつく。これは、既存の双軸ケーブル構造より も大幅に改良された、２００ピコ秒／３０ｍ未満の典型的な最大タイムディレイ スキューを提供する。 本発明のもう１つの実施態様において、差動ケーブルは、第１の導電体、第２ の導電体、第１と第２の導電体をそれぞれ囲む第１と第２の発泡されたポリマー の絶縁性誘電体、及び第１と第２の誘電体を囲む遮蔽材を形成する織り込まれた 複数の導電性ストランドを備える。さらに、この誘電体は、ストランドを導電体 から電気的に絶縁する。同様に、このケーブルは、ケーブルの全長にわたって導 電体を実質的に平行な関係に保持するような材料から構成・形成される。このよ うにして、差動信号伝送において、第１の導電体によって伝送される第１の電気 信号と、第２の導電体によって伝送される第２の電気信号は、相互に位相を１８ ０°ずらせて保持されることができる。 また、本発明は、差動信号をケーブルによって伝送する改良された方法を提供 する。平行な導電体、耐圧潰性の絶縁材、及びこの絶縁材を囲む編み込まれた遮 蔽材を有する本発明のケーブルを採用することによって、極めて低い最大タイム ディレイスキュー（例えば、２００ピコ秒／３０ｍ）で、差動信号が、ケーブル を伝って信頼性をもって伝送されることができる。これは、現在の双軸ケーブル 構造を用いる通常の差動信号伝送方法を使用する現在で可能な方法よりも、劇的 に改良された信号伝送方法である。 図面の簡単な説明 前述の要旨、及び次に詳述する本発明の好ましい態様の説明は、添付の図面と 併せて読むことにより、より適切に理解されるであろう。本発明を例証する目的 で、現在好ましいとする態様を図面に示す。ここで、本発明は、示された通りの 配置や装置に限定されるものではないことを理解すべきである。図面において、 図１は、本発明の平行ペアケーブルの拡大斜視図であり、 図２は、図１の線２−２にそって得られる、図１の平行ペアケー ブルの横断面図であり、 図３は、本発明による平行ペアケーブルの第１の別な態様の透視図であり、 図４は、図３の線４−４にそって得られる、図３の平行ペアケーブルの拡大さ れた横断面図であり、 図５は、本発明による２本の平行ペアケーブルの透視図であり、 図６は、図５の線６−６にそって得られる、図５の２本の平行ペアケーブルの 横断面図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 特定の技術用語が以下の説明において使用されているが、これらは便宜上に過 ぎなく、狭義に解釈されるべきではない。用語「内方に」及び「外方に」は、ケ ーブルの幾何学的中心とその指示された部分に向かうか、又はこれから離れる方 向をそれぞれ意味する。この技術用語は、特に指称される語、それから派生する 語、及び類似な意味の語を包含する。 次に、図面を詳細に参照すると、これらの図面を通して同様な数字は同様なエ レメントを指示するが、図１と２に、高いデータ速度の差動信号伝送用の平行な ペアすなわち双軸ケーブル10を有する本発明の１つの態様が示されている。第１ の別な態様の平行ペアすなわち双軸ケーブル10′が図３と４に示されている。ケ ーブル10と10′は、ケーブル10が単一ストランドの導電体12と14を、ケーブル10 ′が多重ストランドの導電体12′と14′を使用する点で相違する。ケーブル10又 は10′によって信号が伝送されるとき、ケーブル10又は10′は、非常に低いタイ ムディレイスキュー特性を示す。 図１は、ケーブル10の拡大された透視図である。ケーブル10は、第１の電気信 号を伝送するための第１の導電体12、及び第２の電気信号を伝送するための第２ の導電体14を有する。第２の導電体14は、ケーブル10の長手に沿って第１の導電 体12に対して実質的に平行して延在する。第１と第２の導電体12と14は、任意の 導電性材料の例えば銅、銅合金、金属メッキ銅、アルミニウム又は鋼から構成す ることができる。 現状で好ましい態様は、銅を酸化から防止するために銀メッキされた銅の導電 体を使用する。当業者には、この開示より、その他の物質又は金属の例えば錫が 、酸化を防止する目的で導電体をメッキするために使用されることができ、本発 明が導電体12と14を銀でメッキすることに限定されるものではないことが理解さ れる。各導電体12と14は、導電性材料の単一の中実のストランドから構成されて もよく、又は図３と４に示すように、導電性材料の撚り合わされた複数のストラ ンドから構成することもできる。 図３と４において、導電体12′と14′は、好ましくは相互にしっかりと撚り合 わせ、又は巻き合わされた複数の導電性ストランド16を備える。図１と２の好ま しい態様の導電体12と14は、アメリカンワイヤーゲージ（ＡＷＧ）の２４番であ る。撚り合わされたストランドの導電体12′と14′は、撚り合わされたストラン ドがＡＷＧ２４番に等しいゲージになる７本のストランドを含むことが好ましい 。当業者には、この開示事項から、その他のゲージサイズの導電体を使用するこ とができ、また７本より多い又は少ない本数の導電性ストランドを使用して導電 体12′と14′を形成することができ、本発明はＡＷＧ２４番の導電体に限定され るものではないことが理解される。 第１と第２の導電体12と14は、第１と第２の導電体12と14の間に配置された絶 縁材によって隔てられ、また、少なくとも相互に電気的に絶縁されている。この 絶縁材は、低い誘電率を有し、一般に、耐圧潰性の材料から作成されることが好 ましい。図１〜４に示すように、第１の絶縁性誘電体18は第１の導電体12を囲み 、第２の絶縁性誘電体20は第２の導電体14を囲む。誘電体18と20は、ケーブル10 の全長にわたって一般に円筒形であり、また一般に対称的である。第２の誘電体 20は、第１の誘電体18に対して実質的に平行に延在し 、且つ第１の誘電体18と接触している。 誘電体18と20の重要な特徴は、圧潰を防ぐように、十分に強く且つ弾力性があ ることである。好ましい実施態様において、誘電体18と20は、加工の際や使用中 にケーブル10に外力を加えたとき、誘電体18と20の絶縁特性の有意な変化を回避 するに十分な耐圧潰性である材料から作成される。高いデータ速度の伝送に使用 される同軸型と双軸型のケーブルは、一般に、別な型のワイヤーやケーブルより 変形を受け易い。同軸型又は双軸型のケーブルに及ぼされるプロセス張力、絞り 、打撃、踏付けは、ケーブルのインピーダンスと伝搬速度（電気的性質）を変化 させる変形をもたらすことがあり、その結果、搬送信号の劣化を生じさせること がある。また、導電体や誘電体に関わる製造上の変動によって、ケーブルの電気 的性質に変化が生じることがある。ケーブルの電気的パラメータを厳密に制御す ることは、高いデータ速度の信号伝送において特に重要である。 導電体を絶縁するには、多くの様々な物質が知られており、使用されているが 、発泡されたアモルファス又は部分的結晶質のポリマー材料が、一般に、耐圧潰 性であって低誘電率を有するという基準に適合することが分かっている。絶縁誘 電体18と20は、発泡ポリマーであり、より好ましくは発泡熱可塑性ポリマーであ り、最も好ましくは、フッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、ペルフ ルオロアルコキシコポリマー（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポ リマー（ＥＴＦＥ）、ポリオレフィンコポリマー、及びポリアロマーから基本的 になる群から選択された発泡熱可塑性ポリマーである。あるいは、特定の発泡さ れていない材料の例えば延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から、 その材料を十分に耐圧潰性にすることによってその誘電体を作成することもでき る。 上記物質は誘電体に適切であり、この理由は、低い値の誘電率又は誘電係数（ 一般に２．５以下）、極めて低い損失、優れた温度安定性を有するとして特徴づ けられることができ、且つ化学的分解に耐えるためである。例えば、発泡ＦＥＰ の誘電率は１．５であり、その使用温度は−５０℃から＋２００℃の範囲である 。さらに、これらの材料は、導電体12と14を互いに概ね一定の距離に隔て、且つ ケーブル10の全長にわたって誘電体18と20を囲む遮蔽材22から隔てて保持するに 十分に耐圧潰性である。このことは、ケーブル10のインピーダンスが、導電体12 と14の直径及び導電体12と14の間の間隔に関係するので、極めて重要な特徴であ る。低い誘電率を有する誘電体18と20を設けることにより、誘電体18と20は所定 のインピーダンスに対して比較的小さい直径を有することができ、このことは、 比較的小さいサイズで比較的軽量のケーブル10を可能にする。 本発明に使用するに最も好ましい誘電体は発泡ＦＥＰである。現在、ポリエチ レンフォームは、産業において一般的に使用されているが、ＦＥＰフォームは、 高温での変形に対する耐性、難燃性とプレナム用途に使用するための煙発生に関 する安全要求事項(UL requirement)に合致することができる点で、ポリエチレン に勝る明確な長所を有する。これらの用途に使用される樹脂は、一般に、絶縁材 の厚さの端から端まで小さく均一なセルの形成を助けるために成核剤が添加され る。ＦＥＰのようなフルオロポリマーにおいて、一般的な成核剤は窒化ホウ素で ある。ここで、米国特許第４７６４５３８号明細書、同５０３２６２１号明細書 、同５０２３２７９号明細書に開示のように、成核のための別な系を使用するこ とも可能であり、これらの特許はそれぞれ参考にして取り入れられている。 加工性、物理的性質及び経済性を考慮すると、デラウェア州のウィルミントン にある E.I.dupont de Nemours & Companyから入手可 能なテフロン（商標）ＦＥＰ ＣＸ ５０１０が、これら考慮事項の全てを満足 する最良の折衷を与えることが見出されている。これらの樹脂を加工するために 使用される装置は公知であり、以下概説する。 ＦＥＰ、ＰＦＡ又はＥＴＦＥ樹脂の連続的発泡は、発泡剤（例えば E.I.dupon t de Nemours & Companyから入手可能なフレオン２２のフルオロメタンガス、又 は環境問題が起きる場合は窒素ガス）と押出機を使用して行うことができる。こ のプロセスに使用するに適切なポリマーには、ＦＥＰ１００、ＰＦＡ３４０、Ｃ Ｘ５０１０ポリマーその他が挙げられ、いずれも E.I.dupont de Nemours & Com panyから入手可能である。絶縁性材料の発泡は、ポリマーのメーカーの指示に従 って行われるべきである。下記は、E.I.dupont de Nemours & Company から入手 した、上記に挙げた好ましいポリマーについての適切な手順の概要である。 発泡剤を、スクリュー押出機に注入するなどにより、樹脂中で平衡濃度に達す るまで溶解させる。押出機内の圧力を調整することによって、その溶融物に溶解 する発泡剤の量を制御することができる。溶融物に溶解させる発泡剤の量が多い 程、フォームの最終的な気孔容積は大きくなる。１つの好ましい発泡方法は、参 考にして取り入れられている米国特許第３９７５４７３号明細書に教示のように 高圧窒素の注入を含むが、そこでの開示は多段スクリューを使用している。 本発明において使用するには、例えばマサチューセッツ州のハドソンにあるＥ ｎｔｗｉｓｔｌｅ社から入手可能な、中程度のサイズのスクリュー（例えば１． ２５）を設けられた単一スクリュー押出機が適当であろう。好ましくは、押出量 を最大限にするために「超剪断(super shear)」押出プロセスが使用されるべき である。理想 的には、均一な発泡剤の分散を与えるために、５ゾーンの押出機が使用されるべ きである。この他の好ましい操作パラメータには、固定された中心に位置するク ロスヘッドを使用する、注意深い温度とモーターの制御を提供する、滑らかで且 つ流線形の成形工具（チップとダイの両方）を採用する、及び高ニッケル合金の クロスヘッド構成部分を使用することが挙げられる。チップとダイのサイズは、 ワイヤー及び壁厚に対応して適宜選択されるべきである。クロスヘッドの後から 真空を適用し、絶縁材をしっかりと導電体上に引くべきである。 フォームの生成は、溶融した樹脂が押出ダイから外に出るときに開始する。押 出物が押出ダイスから出るときの急激な圧力降下の結果、ポリマー樹脂に溶解し た発泡剤が樹脂から出てくる。フォームの成長は、例えば押出物が水冷トラフに 入ると、冷却されて停止する。均一で小径のセル構造を形成するためには、窒化 ホウ素のような成核剤が使用されることができる。０．５重量％の窒化ホウ素の 添加量が、適切なフォームのセル成核を与えるであろう。この成核剤の添加量の レベルは、加工処理前の未充填樹脂に、５％の窒化ホウ素を含む立方体状の(cub e)濃厚な樹脂のＦＥＰ又はＰＦＡを配合することによって達成することができる 。９部の未充填樹脂に１部の濃厚体をキューブ(cube)配合すると、０．５％の添 加量と見積もることができる。濃厚樹脂はこの形態で市販されている。ここで、 予め分散された成核剤を含む樹脂の例えばテフロンＦＥＰ ＣＸ５０１０を使用 することによって、優れた結果を得ることができる。 押出機を出るときに起きる発泡の量は、クロスヘッド温度の関数であり、注意 して制御されるべきである。さらに、絶縁材のキャパシタンスと直径も同様に、 押出機を出るときに均一性を保証するように定常的にモニターされるべきである 。 上記の仕方で発泡絶縁材が導電体に施されると、次いでワイヤーが、本発明の ケーブルに組み込まれることができる。 誘電体18と20は、それぞれ導電体12と14の周りに、任意の適当な手段によって 配設されることができる。絶縁層は、押出プロセスの間に誘電体に窒素を吹き込 むことによって発泡されることが好ましい。誘電体18と20は、直径が０．１０５ インチ（０．２６８ｃｍ）の程度である。導電体12と14の周りに誘電体18と20を 配設するこの他のあり得る適切な手段には、絶縁材を巻回する、又は絶縁層を同 時押出すことが挙げられる。 本発明は、誘電体18と20を囲む金属遮蔽材22をさらに含む。この金属遮蔽材は 、導電体12と14及び絶縁性誘電体18と20を囲む、複数の織り込まれた導電性スト ランド23（図２と４）から構成されることが好ましい。遮蔽材22のストランド23 は、誘電体18と20によって、導電体12と14から電気的に絶縁される。遮蔽材22は 、放射されるエネルギーを特定の体積の範囲に閉じ込めるように作用し、放射さ れるエネルギーがケーブル構造体から逃げることを防止する。米国連邦通信委員 会（ＦＣＣ）は、ケーブル又はワイヤーから放射されるエネルギーの量の許容さ れる限度を規定している。 本発明の遮蔽材の型の選択に用いられる考慮事項のいくつかは、電界のための 望ましい反射損の値、電気化学的耐食性、機械的強度及び導電率である。遮蔽材 22は、錫又は銀でメッキした銅のストランドから構成されることが好ましい。遮 蔽材22は、銅が良導電体であって高い反射損失を与えるため、裸の銅又は導電性 メッキされた銅から構成する。遮蔽材22のストランドは、遮蔽材22の表面の開孔 と不連続性が所望の最小量に維持されるように織り込まれる。例えば、遮蔽材22 は、８５％の被覆を提供するように織り込まれることができ、あるいは１００％ にも及ぶ被覆を提供するように織り込ま れる又は編み込まれることもできる。高い被覆（１００％）と比較的低い被覆の 編組の両者が使用されてもよい。ケーブル10の好ましい態様は、ＡＷＧ３８番ス トランドの編み込まれた遮蔽材を使用する。このストランドは、１本を上にして １本を下にする仕方で遮蔽材22を形成するように編み込まれることができる。 既存のケーブルは、螺旋状に巻回されたアルミ化されたＭＹＬＡＲ（商標）又 は他のポリエステル箔遮蔽材、及びドレンワイヤーを使用して遮蔽材の電流を排 出する。この型の遮蔽材は、本発明のケーブル10と10′が可能とする高速度デー タ伝送に比べて、性能が劣ることが見出されている。さらに、その他の公知の遮 蔽方法の例えば横巻されたワイヤー遮蔽材は、本発明の編み込まれた金属遮蔽材 22と同じように良好には機能しないことが見出されている。 織り込まれた又は編み込まれた遮蔽材は公知であるが、これらは、低いスキュ ーを得るための平行ペアケーブルを構成するにおいて発泡フルオロポリマー誘電 体との組み合わせでは使用されていなかった。このような組み合わせを躊躇する いくつかの理由としては、コスト、スペースの考慮、製造時間があり、また、こ の他の遮蔽方法の例えば螺旋形に巻回されたポリエステル箔が、高周波数の伝送 についてより良好な性能特性を有するケーブルを提供していたとの確信もある。 しかしながら、編組は、２つの導電体12と14の間で均一性を保持するに驚く程良 好に作用し、特に発泡フルオロカーボンをベースとするポリマー絶縁材と併用す ると、優れた伝送特性を与えることが見出されている。 外側のジャケット24は、遮蔽材22、誘電体18と20、及び導電体12と14の周りに 配置されてこれらを囲むことが好ましく、遮蔽材22を電気的に絶縁し、遮蔽材22 の汚染を防止し、誘電体18と20の破損を防止するために有用である。また、この ジャケット24は、ケーブル 10に記号又は符号を付ける表面としても役立つ。 ジャケット24は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＰＶＣ配合物、ＦＥＰ又は同様 なポリマーから構成されることができる。これらの材料は、環境的及び電気的な 性質のため好ましい。これらの材料は、本質的に難燃性であり、延焼に関与しな い。さらに、それらは高い誘電耐力と絶縁抵抗を有し、−５５℃からＰＶＣは＋ １０５℃、ＦＥＰは２００℃までの温度範囲で機能することができる。さらに、 これらの材料は、割合に高い引張強度、良好な摩耗抵抗を有し、環境や腐食性化 学物質に対する暴露に耐えることができる。さらに、これらの物質は割合に安価 であり、加工が容易である。ジャケット24は約０．０１０〜０．０１５インチ（ ０．０２５〜０．０３８ｃｍ）の厚さが好ましい。ジャケット24は、遮蔽材22の 上に押出され又はその他の仕方でその周りに配置されることができる。 ケーブル10と10′は、ケーブル10と10′の全長にわたって、第１と第２の導電 体12と14及び12′と14′を実質的に平行な関係に保持するような材料から構成さ れ、作成される。発泡ポリマー誘電性絶縁材と編み込まれた金属遮蔽材は、改良 された機械的強度と電気的性能を与え、ケーブル10の全長にわたって、ケーブル 10の特性インピーダンスを実質的に一定に保持することを保証する。ケーブルの 電気的特性は、ケーブル10に使用される材料の組合せによって改良され、顕著に 減少されたタイムディレイスキューを提供する。 一般的な平行ペアケーブルは、１００Ｍｈｚにおける０．１５ｄＢ／フィート （０．４６ｄＢ／ｍ）の減衰、１．２４ナノ秒／フィート（３．７８ナノ秒／ｍ ）の公称タイムディレイ、及び０．０１ナノ秒／フィート（９８４ピコ秒／３０ ｍ）より大きい線間のタイムディレイスキューの範囲の仕様を有する。これに対 し、本発明の平行ペアケーブルは、少なくとも同一の減衰において、僅か２００ ピコ秒／３０ｍ以下の線間のタイムディレイスキューを達成することができる。 使用中に、第１のデータ電気信号は、第１の導電体12によって伝送される。次 に第２のデータ電気信号は、第１の電気信号から位相を１８０°ずらせて、第２ の導電体14によって伝送される。第１と第２の信号の間のタイムディレイスキュ ーは、ケーブル10又は10′の全長にわたって、第２の信号が、第１の電気信号か ら位相が実質的に１８０°ずらせて維持されるような、ケーブル10又は10′の構 成・構造に由来して最少限にされる。ケーブル10と10′は、３０ｍより長い距離 において、１０００Ｍｂｐｓのデータ速度で差動信号を伝送することができる。 次に、図５と６に関し、本発明の２つの平行ペアの要素ケーブル10ａ、10ｂ、 及びこの２つの平行ペアの要素ケーブル10ａ，10ｂを一体に接続するジャケット 26′を有するケーブル100がある。各要素ケーブル10ａと10ｂは、第１の電気信 号を伝送するための第１の導電体12ａ／12ｂ、及び第２の電気信号を伝送するた めの第２の導電体14ａ／14ｂを有する。第２の導電体14ａ／14ｂは、第１の導電 体12ａ／12ｂに対して、それぞれ実質的に平行して延在する。第１と第２の導電 体12ａ／12ｂと14ａ／14ｂは、先にケーブル10及び10′について記載したように 、銀メッキされた銅で構成することが好ましい。各導電体12ａ／12ｂと14ａ／14 ｂは、ケーブル10と同様な導電材料の単一の中実なストランドから構成してもよ く、又は図に示すようにケーブル10′と同様に導電材料の複数の撚合わされたス トランドから構成してもよい。導電体12ａ／12ｂと14ａ／14ｂは、ＡＷＧ２４番 が好ましく、全体としてＡＷＧ２４番に等しいゲージサイズの７本のストランド を撚り合わされて作成される。 第１と第２の導電体12ａ／12ｂと14ａ／14ｂ、又は各要素ケーブ ル10ａ／10ｂは、それぞれ第１と第２の導電体12ａ／12ｂと14ａ／14ｂの間に配 置された絶縁材によって、互いに分離され、電気的に絶縁されている。この絶縁 材は、低誘電率を有する概ね耐圧潰性の材料から形成される。第１の絶縁性誘電 体18ａ／18ｂは、各ケーブル10ａ／10bの第１の導電体12ａ／12bを囲み、第２の 絶縁性誘電体20ａ／20bは、第２の導電体14ａ／14bを囲む。絶縁性誘電体18ａ／ 18ｂと20ａ／20ｂは、一般に形状が円筒形であり、且つ一般にケーブル30の全長 にわたって対称的である。第２の誘電体20ａ／20ｂは、各要素ケーブル10ａ／10 bにおいて、第１の誘電体18ａ／18ｂに対して実質的に平行に延在し、第１の誘 電体18ａ／18ｂと接触している。誘電体18ａ／18ｂと20ａ／20ｂの重要な特徴は 、それらが圧潰を防ぐに十分強いことである。ケーブル10について前述したよう に、誘電体18ａ／18ｂと20ａ／20ｂは、十分な耐圧潰性を有し、ケーブル30に外 力を加えたときに、誘電体18ａ／18ｂの絶縁特性の有意な変化を回避するために 十分な耐圧潰性である、好ましくは発泡ＦＥＰ又は同様なフルオロポリマーの材 料から構成される。 金属遮蔽材22ａと22ｂが、各要素ケーブル10ａと10ｂの誘電体18ａ／18ｂと20 ａ／20ｂをそれぞれ囲む。ケーブル10と10′について、各金属遮蔽材22ａと22ｂ は、複数の織り込まれた導電性ストランドから構成される。各遮蔽材22ａと22ｂ のストランドは、それぞれ各要素ケーブル10ａと10ｂの導電体12ａ／14ａと12ｂ ／14ｂから電気的に絶縁されている。 また、遮蔽材22ａ及び22ｂは、好ましくは、各要素ケーブル10ａ／10ｂを囲み 且つ要素ケーブル10ａ／10ｂを一緒に一体に結合する外側ジャケット26によって 、相互に電気的に絶縁され且つ物理的に隔てられる。ケーブル10及び10′につい てと同様に、ジャケット26はＰＶＣで構成されることができる。ケーブル100は 、全二重差動 信号伝送が望まれる場合に有用である。第１のデータ信号は、第１の方向に第１ の導電体ペア12ａ／14ａで伝送され、第２のデータ信号は、第１の方向とは反対 の第２の方向に第２の導電体ペア12ｂ／14ｂで伝送されることができる。即ち、 ケーブル100は、ホストプロセッサーをメモリー記憶ユニットに結合すると、プ ロセッサは、第１の導電体ペア12ａ／14ａで、データを記憶ユニットに伝送し、 同時に記憶ユニットは、第２の導電体ペア12ｂ／14ｂで、データをプロセッサに 伝送することができる。 平行ペアケーブルは公知であり、長い年数にわたって使用されているが、本発 明で使用されるユニークな組み合わせで使用される平行ペアケーブルは全く知ら れていなかった。本発明の好ましい態様は、好ましくは発泡フルオロポリマー絶 縁材でそれぞれが囲まれた銀メッキされた銅の導電体、導電体の各ペアとそれら の各絶縁材を囲む編み込まれた金属遮蔽材、遮蔽材（複数でもよい）を囲む外側 ジャケットを組み合わせる。この組み合わせは、ケーブル10と10′が極めて低い タイムディレイスキュー特性を示す点で、長距離で高速度の差動信号伝送につい て、驚くべき良好な結果を生み出すことが見出されている。従来の平行ペアケー ブルは、一般に、５００Ｍｂｐｓの程度の速度でデータを伝送し、３２．８ピコ 秒／ｍの程度のタイムディレイスキューを有するが、これに対して、本発明のケ ーブル10と10′は１０００Ｍｐｂｓの程度の速度において６．５６ピコ秒／ｍ未 満のタイムディレイスキューで伝送することができる。 以上の説明から、本発明の好ましい態様は、２点間を高いデータ速度で信号を 伝送するために使用するケーブルであることが理解されることができる。ケーブ ル10は優れたデータ速度と極めて低いスキュー特性を示すので、このケーブルに よって伝送される信号は、 長距離を伝送する場合、あるいはケーブル10が曲げや捩じりを受けたときであっ ても過度にスキューが生じることがない。さらに、このケーブルは、容易且つ効 率的に製造されることができる。 本発明の技術的思想から逸脱することなく、上述の態様に変化や変更を加え得 ることを理解されるであろう。従って、本発明は、ここに開示した特別の態様に 限定されるものではなく、請求の範囲によって規定される本発明の技術的思想と 範疇の中の全ての変更や変化を包含することを意図するものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，Ｂ Ｒ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ ，ＶＮ (72)発明者 セオリン，クレイグ アール. アメリカ合衆国，ペンシルバニア 19350, ランデンバーグ，ブライアーウッド コー ト ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の導電体、 その第１の導電体に対して実質的に平行に延在する第２の導電体、 その第１の導電体をその第２の導電体から少なくとも電気的に絶縁する、少な くともその第１及び第２の導電体の間に配置された絶縁材、及び その第１の導電体、その第２の導電体、及びその絶縁材を囲む遮蔽材であって 、ストランドをそれら導電体からさらに電気的に絶縁する遮蔽材を形成する織り 込まれた複数の導電性ストランド、を含んでなるある長さを有するケーブルであ って、 そのケーブルは、ケーブルの全長にわたって、その第１と第２の導電体を実質 的に平行な関係に保持する材料から構成・形成され、 その第１と第２の導電体によって伝送される差動信号は、その第１と第２の導 電体の間の低いスキューを呈する、高速度データ伝送ケーブル。 ２．その絶縁材が、その第１と第２の導電体をそれぞれ囲む第１と第２の絶縁 性誘電体を含む請求の範囲第１に記載のケーブル。 ３．その第２の誘電体が、その第１の誘電体に対して実質的に平行に延在し、 且つその第１の誘電体と接触した請求の範囲第２項に記載のケーブル。 ４．その誘電体が、ケーブルの取扱いに伴う張力や応力の適用によるその誘電 体の絶縁特性の有意な変化を回避するように、十分な耐圧潰性である材料から構 成された請求の範囲第３項に記載のケーブル。 ５．その第１と第２の誘電体の材料が発泡ポリマーである請求の 範囲第４項に記載のケーブル。 ６．発泡ポリマーが熱可塑性である請求の範囲第５項に記載のケーブル。 ７．発泡ポリマーが、フッ化エチレンプロピレンコポリマー、ペルフルオロア ルコキシテトラフルオロエチレンコポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン コポリマー、ポリオレフィンコポリマー、及びポリアロマーから本質的になる群 より選択された請求の範囲第５項に記載のケーブル。 ８．その導電体が、銀メッキされた銅から構成された請求の範囲第１項に記載 のケーブル。 ９．その各導電体が複数のストランドを有する請求の範囲第１項に記載のケー ブル。 １０．遮蔽材を囲む絶縁用の外側ジャケットをさらに含む請求の範囲第１項に 記載のケーブル。 １１．遮蔽材のストランドが、錫メッキされた銅から構成された請求の範囲第 １項に記載のケーブル。 １２．遮蔽材のストランドが、銀メッキされた銅から構成された請求の範囲第 １項に記載のケーブル。 １３．第１の電気信号を伝送するための第１の導電体、 ケーブルの全長にわたって第１の導電体に対して実質的に平行な関係にある、 第２の電気信号を伝送するための第２の導電体、 その第１と第２の導電体をそれぞれ囲む第１と第２の発泡ポリマーの絶縁性誘 電体、及び その第１と第２の誘電体を囲む遮蔽材を形成してそれら導電体から電気的に絶 縁された、織り込まれた複数の導電体ストランド、を含んでなるある長さを有す るケーブルであって、 その第２の電気信号は、その第１の電気信号から位相が１８０° ずれ、且つその第１の電気信号に対して２００ピコ秒／３０ｍ未満の最大タイム ディレイスキューを有する、高速度データ伝送用差動ケーブル。 １４．ある長さを有するケーブル、誘電体によって互いに絶縁された実質的に 平行な関係にある２本の導電体、及び遮蔽材として誘電体を囲む複数の織り込ま れた導電性ストランドを提供し、ここでその２本の導電体は互いに且つストラン ドから絶縁され、 一方の導電体によって第１の電気データ信号を伝送し、 その第１の電気信号から位相が１８０°ずれた第２の電気データ信号を他方の 導電体によって伝送し、ここで、ケーブルの全長にわたってその第１と第２の信 号の間に２００ピコ秒／３０ｍ未満のタイムディレイスキューが維持される、 各過程を含む、ケーブルによって差動信号を伝送する方法。 １５．発泡フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）を含む誘電体を提供すること をさらに含む請求の範囲第１４項に記載の方法。 １６．その第１と第２の導電体をそれぞれ囲み、且つ遮蔽材と直接に接触する 第１と第２の絶縁性誘電体を設けることをさらに含む請求の範囲第１５項に記載 の方法。 １７．その２本の導電体を、それぞれの導電体と遮蔽材との間で実質的に同一 の空間的関係をケーブルの全長にわたって維持することをさらに含む請求の範囲 第１６項に記載の方法。 １８．遮蔽材を囲む絶縁用の外側ジャケットを設けることをさらに含む請求の 範囲第１７項に記載の方法。 １９．その各々の導電体が、複数のストランドを含む請求の範囲第１４項に記 載の方法。 ２０．遮蔽材を囲む絶縁用の外側ジャケットを設けることをさらに含む請求の 範囲第１４項に記載の方法。