JPH09511359A - 改善された複合差動ペアーケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 二方向高速度差動信号伝送用のカッド又は二重差動ペアーケーブルが第１の複数の導体の差動ペアー及び第２の複数の導体の差動ペアーを持つ。これら複数の導体は相互に実質的に並行な関係に伸び、絶縁性誘電材により相互に電気的に絶縁されている。これら誘電材及び導体は導電性金属遮蔽材により囲まれている。前記誘電材は前記複数の導体を相互に及び遮蔽材から絶縁し、充分に耐圧縮性であってこれら導体をこのケーブルの全長に亘って実質的に相互に並行な関係に維持する。この遮蔽材は任意のジャケットで覆われていてもよい。複数の電線の差動ペアーの各電線は、互いに１８０°はなれて配列されている。前記複数の導体のいずれもそれと遮蔽材との間の距離がその導体とこのケーブルの中心軸との間の距離と等しいかまたはそれよりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】 改善された複合差動ペアーケーブル 発明の分野 本発明は、ケーブルに関し、より詳しくは２又はそれ以上の差動信号ペアーを 有するケーブルに関する。 発明の背景 データ伝送用の電気的ケーブルは周知である。１つの一般的なケーブルは同軸 ケーブルである。同軸ケーブルは一般に絶縁材料で囲まれた導電性ワイヤを含む 。このワイヤーと絶縁材料は遮蔽材で囲まれ、これら電線、絶縁材、及び遮蔽材 はジャケットで囲まれている。同軸ケーブルは広く使用されていて、ケーブルテ レビジョン信号伝送及びローカルエリアネットワークにおけるイーサネット標準 通信として最も良く知られている。同軸ケーブルは標準ツイストペア線よりも高 い周波数で伝送でき、それ故、遙かに大きな伝送容量を持っている。同軸ケーブ ルは１０Ｍｂｉｔ／秒（Ｍｂｐｓ）までの生データ速度でのデータ伝送を提供す る。加えて、同軸ケーブルは、歪み、漏話又は信号損失が非常に小さく、それ故 、データ伝送の非常に信頼性のある媒体を提供する。電話信号伝送に使用される ツイストペアケーブル、及び光学繊維ケーブルのような他の種のケーブルも周知 である。 高速度強力パソコンの急増及び進んだ電気通信装置の入手が容易になるに連れ て、常により速い速度でデータを伝送できるケーブルの需要が存在する。光学繊 維ケーブルは、減衰が低く殆ど雑音なしの伝送を提供するから、光学繊維ケーブ ルは最適の帯域幅及び長距 離、高速度データ伝送の性能を提供する。光学繊維は、１Ｇｂｉｔ／秒（Ｇｂｐ ｓ）まで、及びこれを超えるデータ速度でのデータ伝送を提供する。しかしなが ら、光学繊維ケーブルの入手方法は増えたにも拘わらず、光学繊維ケーブル及び 特にトランシーバーの値段は、使用、特に短距離の使用に対して常に現実的であ るレベルまでは下がっていない。従って、他の高速度データ伝送の可能な、より 安価なケーブルが未だ需要がある。 ２点の間の高速度データ伝送に用いられるそのようなケーブルの１つは、並行 ペアーケーブル又は対軸ケーブルである。並行ペアーケーブルのデザインは、２ つの別々に絶縁され、並行な関係に並んで配列され、次いでこの対が遮蔽材で巻 回されている導体を提供する。この型のケーブルは、しばしば高データ速度、高 い忠実度の信号伝送が必要なコンピューター、電気通信及び自動試験装置にしば しば用いられる。 並行ペアーケーブルはしばしば差動信号伝送に使用される。差動信号伝送にお いては、２つの導体が、伝送される各データ信号に使用され、運ばれる情報は、 これら２つの導体の間の電圧差として表される。このデータは、データが接地に 関する中心導体の極性で表される同軸ケーブルと相違して、電線ペアー上の極性 反転によって表される。従って、遮蔽されたペアーケーブル上の接地電圧の振幅 は、それがレシーバー回路に絶縁破壊を引き起こす程に高いものでない限り、重 要ではない。このレシーバーは、２つの導体間の相対電圧が論理的な０又は１に 所属するかどうかを決定する必要があるだけである。従って、差動信号伝送は接 地電圧レベル信号伝送（非平衡終端された伝送とも呼ばれる）よりも良好なＳ／ Ｎ比を与える。それは、信号電圧レベルは、両方の導体に同時に信号を伝送し、 １つの導体が他の導体の信号から１８０°違相の信号を伝送するこ とにより、効果的に倍にするからである。差動信号伝送は、雑音及び漏話に比較 的免疫性のバランスのとれた信号を提供する。干渉信号（又は「雑音」）は、一 般に接地に対する電圧であり、両方の導体に等しく影響するであろう。レシーバ ーは、２つの受け取った電圧の間の差を取るので、伝送された信号（それぞれの 電線上の）に加えられた雑音成分は消去される。この雑音は共通モード雑音と呼 ばれ、この雑音の効果を消去するレシーバーの差動性は、共通モード雑音阻止性 能として知られている。差動伝送システムの標準は、ＥＩＡ標準ＲＳ−４２２で ある。 差動信号を対軸ケーブルを通して有効に伝送するためには、各導体上の信号は 非常に低いスキューで電線を伝播させなければならない。許容しうる単位長さあ たりの差動スキューの量はケーブルの距離及び信号が伝送される信号のデータ速 度の両方に反比例する。例えば、データ速度１０００Ｍｂｐｓで伝送するときは 、ビット幅は約１０００ｐＳｅｃの広さである。差動ケーブル上の２つの信号の 間の差が２００ｐＳｅｃであれば、通信における誤りが起こるであろう。もし差 動信号が３０ｍ伝送されるのであれば、安全な最大スキューは７ｐＳｅｃ／ｍ未 満であろう。 残念ながら、殆どの既存の対軸ケーブルについて、典型的な差動スキューは約 １６〜３２ｐＳｅｃ／ｍである。この種のスキューレベルはデータ伝送１０００ Ｍｂｐｓの使用長さを６ｍ未満に制限する。上に論じたように、比較的大きなケ ーブル長さについて、スキューの安全なレベルを大幅に超える。従って、既存の 対軸ケーブルは、長い距離に亘って高いデータ伝送速度で差動信号を有効に伝送 する能力が制限される。 低い差動スキューも、雑音の適正な相殺のために必要である。もし、信号がレ シーバーに異なった時間に到着するときは、全ての対 になった雑音は消去できず、対軸ケーブルの第１の目的を挫折させる。更に、ケ ーブルの遮蔽材上の高周波電流の消去が減ることにより、放出される雑音は増す であろう。従来の対軸ケーブルにおける差動スキューを操る上での現在の束縛は 、より過度の要求をする用途には差動信号伝送の使用は厳しく制限される。従っ て、多数の設計者は、長距離、高速度データ伝送について、はるかに高価な光学 繊維技術に転じることを余儀なくされてきた。 それ故、既存の差動ペアーケーブルによって達成されるよりも高い速度及びよ り長い距離で高データ速度差動信号伝送が可能なケーブルを提供するのが好まし いであろう。このことは既存の差動ペアーケーブルで達成されるよりも低い対に なった導体間の差動スキュー、及びより低い減衰を有すること、及びより低い、 漏話及び相互変調雑音からの混信を提供することを要求する。 差動信号を伝送するために使用される追加のケーブル構造体はカッドケーブル である。カッドケーブルのデザインは、４つの別々に絶縁された導体が中心軸の 周りに等しい円周間隔をおいて配列され、次いで前記絶縁された導体は遮蔽材の 中に包みこまれる。中くらいのデータ伝送速度（即ち、２００Ｍｂｉｔ／秒未満 ）については、カッドケーブルは２つの差動ペアーを通して伝送することにより 使用されてきた。その各ペアーは２本の導体を有し、各導体は、このペアー中で 他の導体から一般に１８０°離れて配列されている。この種の伝送線の利点は、 ２本の差動ペアーを単一の遮蔽材中に入れることにより、全体のケーブルサイズ が、２つの分離した対軸ケーブルを用いるときに較べて約４０％減ることである 。これはコストを減らし、ケーブルを引くのを容易にする。 今日、カッドケーブルは２００Ｍｂｉｔ／秒のデータ速度を超えて使用されて いない。それは漏話及びパルス減衰のため信号の劣化 が起こるからである。対軸ケーブルは、同じ導体サイズ、誘電材、遮蔽材及びイ ンピーダンスの同軸ケーブルと較べると、同等かもしくはより低い信号減衰を有 しているがカッドケーブルは、同様に構成された同軸ケーブルよりも一般に高い 減衰を有する。この問題は、比較的安価なポリエステルで支持された箔シールド 材を用いる場合に、この種の材料における比較的高抵抗のために、過大視される 。減衰は、最大データ伝送速度及び最大伝送距離の両方を限定する。 更に、カッドケーブル内の差動スキューはそのケーブル内の２つの差動ペアー の間の漏話をもたらすであろう。このことは、比較的長い長さ又は比較的高いデ ータ速度での適正な性能を達成するために、カッドケーブル内での材料の諸性質 及び構造のバランスの正確な制御が必要である。今日、カッドケーブルに指定さ れる最高の性能は、２００Ｍｂｉｔ／秒で２０ｍである。カッドケーブルよりも 高速度データ伝送が可能であり、これと同じか又はこれより小さいサイズであり 、ケーブルコストをさほど増加させないでより長距離の伝送が可能なケーブルを 提供することが好ましいであろう。 発明の要約 簡単に言えば、本発明は非常に低い信号減衰と信号スキュー性を有する複合ペ アー差動信号伝送ケーブルに関する。本発明の前記減衰及び低スキュー性は、導 体が相互に並行に（即ち１８０°離れて）配置され、また、各導体の遮蔽材から の距離が、各導体のケーブル中心からの距離にほぼ等しいか又はこれより大きい という、絶縁材及び遮蔽材と組み合わせた幾何学的な形状に配置されている特異 な組み合わせによって達成される。 基本的な形態として、本発明のケーブルは偶数で複数の導電体が 複数の導電体の差動ペアーを形成し、これら複数の導体は円周に沿って概して等 間隔に間隔をあけて配置され、ケーブルの全長に亘って伸びており、各差動ペア ーは相互に概して１８０°離れた２つの導体を含み、追加の絶縁層がこれら絶縁 導体に分配されている。絶縁材は、複数の導体を相互に電気的に絶縁するために これら導体の間に配置される。導電性遮蔽材がこれら導体及び絶縁材の周りを囲 み、絶縁材は更に前記遮蔽材を前記導体から電気的に絶縁する。これら導体を、 このケーブルの全長に亘って間隔をあけるように維持する手段も設けられる。加 えて、このケーブルは各導体がこのケーブルの全長に亘ってケーブルの中心軸か らの距離よりも遮蔽材からの距離にほぼ等しいか又はこれより大きい距離に維持 するような材料及び構造で構成されている。 複数の差動ペアーは対応する複数の高周波差動信号を各差動ペアーを経由して 伝送し、複数の伝送された高周波信号は、各差動ペアー内で低いスキューを受け 、異なる差動ペアー間の漏話及び相互変調雑音からの低い信号混信をもたらす。 更に、このケーブルは、既存のケーブルに較べたとき大幅に低い減衰を示す。 前記絶縁材は概して耐圧縮性であり、好ましくは発泡フッ化エチレンプロピレ ンコポリマー（ＦＥＰ）絶縁材から構成されており、このため、導体の幾何学的 構造、各導体と遮蔽材との距離及び各導体とケーブル中心軸との距離がケーブル の全長に亘って維持される。これら要素及びこれら要素の幾何学的形状の組合せ は、対になった導体の間の驚くほど低いスキュー及び既存のケーブルよりも低い 減衰を受けた差動信号を伝送する。これは、長い距離に亘って高速度２方向信号 の信頼性の高い伝送を行うことのできるケーブルをもたらす。このケーブルは、 １つの形態において、３０ｍに亘る距離で１Ｇｂｉｔ／秒を超えるデータ伝送速 度が可能であり、これは類 似のサイズの既存差動ペアーケーブル構造体よりも大幅に改善されている。加え て、別々に絶縁された複数の導体を覆うスペーサー層が存在すると、圧縮又はコ ア内変化がスキューに及ぼす効果を減らす。与えられた量の誘電性材料の可変性 から生ずる差動スキューを減らすことによって、この特異な構造体は比較的耐圧 縮性の低い材料、例えば延伸膨張されたポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦ Ｅ）の使用を許容する。 更に、信号減衰の遮蔽材導電性に対する依存性が減ったので、既存のケーブル にあるときよりも、より高価でなく、より高密度の遮蔽材、例えばアルミニウム 化されたポリエステルが、より高いデータ速度及びより長距離の伝送に今や応用 可能である。 図面の簡単な説明 上述の要約、及び本発明の好ましい具体例の詳細な説明は、添付の図面を結び 付けて読むと、よりよく理解できるであろう。本発明の説明のために、現在のと ころ好ましいとされている具体例を図面に示す。しかしながら、本発明はまさに 図示された配列及び手段に限定されるものではない。これら図面において、 図１は、本発明の複合差動ペアーケーブルの第１の具体例の拡大断面図であり 、 図２は、本発明の複合差動ペアーケーブルの第２の具体例の拡大断面図であり 、 図３は、本発明の複合差動ペアーケーブルの第３の具体例の拡大断面図であり 、 図４は、本発明の複合差動並行ペアーケーブルの第４の具体例の拡大断面図で あり、 図５は、本発明の複合差動並行ペアーケーブルの第５の具体例の 拡大断面図であり、 図６は、本発明の複合差動ペアーケーブルの第６の具体例の拡大断面図であり 、 図７は、図６に示した複合差動ペアーケーブルの拡大透視図であり、 図８は、本発明の複合差動ペアーケーブルの第７の具体例の拡大断面図であり 、そして 図９は、複数の本発明の複合差動ペアーケーブルで構成された円形ケーブルの 拡大断面図である。 好ましい具体例の詳細な説明 本発明は、改善された高速度信号伝送用カッドケーブルである。カッドケーブ ルは、一般に、共通する遮蔽材内に１対以上の差動信号ケーブルを用いるケーブ ルを包含する。この構造は通常、２対の差動信号ケーブルを有するが、多数の対 のケーブルが共通の遮蔽材内に配列された他の構造体を含む。ここで矛盾が生じ ないようにするために、これらのケーブルは一括して「複合差動ペアーケーブル （ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｉｒ ｃａｂｌｅ）」と 呼ぶ。 上述のように、本発明よりも前には、複合差動ペアーケーブルで達することの できる伝送速度には厳しい制限があった。多数の問題が起こり、約２０メートル を超えると、ケーブル内に発生する混信のため、有効作動速度は約２００Ｍｂｉ ｔ／秒に制限された。より大きな速度及び／又はより大きな長さが必要な場合に は、何らかの他のケーブル構造体、例えば２又はそれ以上の別々に遮蔽された対 軸ケーブルを用いなければならなかった。 全く意外にも、本発明において、ケーブルの遮蔽材と中心軸との 間の複合差動ペアーケーブルにおける導体の相対的位置は、このケーブルの最大 有効速度（即ち、データ速度）に重要な役割を演ずることが確認された。以前に は、カッドケーブルはケーブルの遮蔽材と中心に関する導体の配置に関して殆ど 関心の払われていない構造が用いられていた。カッドケーブルの典型的な構造に ついては、各導体を囲む絶縁材料は一般に対称的であった。対称的に絶縁された ケーブルはグループをなして配置され、次いで、ケーブルのグループの周りに遮 蔽材が巻回された。この構造の効果は、各導体と遮蔽材との間の距離が、各導体 とケーブルの中心軸との間の距離よりも小さいことである。一般に、（導体から 遮蔽材までの距離）／（導体からケーブルの中心軸までの距離）の比の値は、０ ．７又はそれ以下である。 いまや、全ての導体と遮蔽材との間の距離が、導体とケーブルの中心軸との間 の距離に本質的に等しいか又は大きいようにケーブルを構成することにより、大 幅に改善された性質を有するケーブルが提供されることが分かった。本発明によ り作ったケーブルは、６．６６ｐＳｅｃ／ｍ未満（２００ｐＳｅｃ／３０ｍ未満 のオーダー）の低いタイムディレースキュー特性で、１０００Ｍｂｐｓのオーダ ーで、高速度データ伝送が可能である。以前の並行ペアーケーブルは、一般に、 データを２５０Ｍｂｐのオーダーで伝送し、タイムディレースキューは、３２． ８ｐＳｅｃ／ｍであった。 （導体から遮蔽材までの距離）／（導体からケーブルの中心軸までの距離）の 比に関しては、本発明のケーブルは理想的には、この比が１．０又はそれ以上で ある。しかしながら、この比が０．９以上でのケーブルを用いても、０．８以上 であってさえも、電気的特性の改善が証明された。 図１には、本発明の複合差動ペアーケーブル１０の１つの具体例 が示されており、これは偶数の複数の導電体１２、１４、１６、１８を持ってい る。これらの導電体は複数の導電体の差動ペアーを形成しており、導体１２及び １４は第１の差動ペアーを形成し導体１６及び１８は第２の差動ペアーを形成す る。この例において、導体１２〜１８は多重撚り線からなるが、本発明は単一撚 り線を用いても同様によく機能する。このケーブルは、対になった対軸ケーブル とは、全ての導体が単一の遮蔽材２０で囲まれており、単一のジャケット２２の 中に配置されているという点で異なっている。 見られるように、導体１２、１４、１６、１８は、一般に等距離の円周上の間 隔をおいて離され、このケーブルの全長さに亘って相互に実質的に並行に又はら せん形に伸びている。このケーブルの全体的な幾何的形状は円形である。図示さ れた好ましい具体例において、各差動ペアーの導体は、一般に、相互に１８０° 離れ、それは図示のように、カッド（ｑｕａｄ）の形状に、約９０°の間隔で円 周方向に離れた４つの導体を配置する。 各導体は相互に、またそれらを取り囲む遮蔽材２０から電気的に絶縁されてい ることが重要である。この絶縁は、これら導体を相互に分離する独立した絶縁材 料と、これら導体を遮蔽材から分離する他の独立した絶縁材料とにより、又はこ れらの機能の両方を達成する単一の絶縁層を用いることによって、達成すること ができる。図示の具体例において、各導体１２、１４、１６、１８は、それ自身 の絶縁層２４、２６、２８、３０によって、それぞれ囲まれている。 本発明により、導体を遮蔽材２０よりもケーブルの中心軸３２に一層近づける ように配置することにより、予期できない利益が達成された。図１に示したケー ブルについてそのような配向を作りだすために、絶縁材料のスペーサ層３４を絶 縁導体１２、１４、１６、 １８の周りに配置して、これら導体が遮蔽材２０と中心軸３２の間で本質的に等 距離になるように配置する。ケーブルをこのように構成することによって、その ようなスペーサ層のない比較できるカッドケーブルよりも、大幅に低い減衰とタ イムディレースキューが達成できることが確認された。 最後に、これら導体とケーブル１０の中の遮蔽材との間の相対的な位置を維持 するために、この具体例においては導体１２、１４、１６、１８の中心に、中心 充填材３６が設けられる。再び、介在すなわち充填材３６は、ケーブル中の電気 的性質を混乱させない絶縁材料を備えるのが好ましい。充填材３６は、好ましく は断面円形で、隣接する絶縁材料が相互に接触するように、絶縁材料２４〜３０ よりも直径が小さい。充填材３６は、充実チューブ材料、誘電率を減少するため に中空チューブあるいは細胞構造を有した材料で構成される。好ましくは、前記 充填材３６は、絶縁性誘電体として用いられる発泡フッ素系ポリマー、又は延伸 膨張されたポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から構成される。 図２に示すケーブルは、中心の充填材料が何も用いられていないことを除いて 、図１に示したのと本質的に同じ構造を採用する。この種の構造は、ケーブルに かかる横方向の応力及び歪みが最小になり、ケーブル内の相対的位置に変化が起 こるケーブルのリスクが殆どないような用途に適当である。これに代えて、図示 のように、ケーブルの中心に接着剤層３８を設け、これら導体を接着してケーブ ル内でそれらの正しい位置に置くことによって、導体１２、１４、１６、１８は それらの相対的位置に維持できる。この用途の適当な接着剤は、ポリエチレンス キンコーティングを含む。これに代えて、隣接する導体は相互に溶融接着して、 導体を円周上に間隔を空けて導体を維持することができる。 図１及び２に示されたケーブル１０は両方とも２つの差動ペアーを用いるが、 本発明の同じ一般的幾何学的配列が維持される限り、本発明のケーブルは３又は それ以上の対の導体を含むことも可能であることが理解されるべきである。 導体１２〜１８はどんな導電性材料で構成されていてもよく、例えば銅、銅合 金、金属メッキ銅、アルミニウム又は鋼で構成されていてもよい。多数の種々の 導体を用いることができるが、本発明の好ましい具体例は、銀又は錫でメッキさ れた複数の銅撚り線から構成されている。 絶縁材料２４〜３０は、好ましくは、張力及びケーブルを取り扱うときに付随 する力が掛かったとき、誘電体の絶縁特性に大幅な変化を避けるために、一般的 な耐圧縮性材料で形成される。加えて、この絶縁材料は低い誘電率を有する材料 で構成されるのが好ましい。本発明に使用するに適した誘電性絶縁材料は、発泡 ポリマー、例えば発泡熱可塑性材料を含む。最も好ましくは、本発明に使用され る絶縁材料は、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）、ポリエチレン、ポリプロピレン、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から選ばれる発泡熱可塑性ポリマーを含む。こ れに代えて、前記誘電性材料をある種の非発泡材料、例えば延伸膨張されたポリ テトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から作ることができる。この場合、その ような材料を充分に耐圧縮性にするか、又は圧縮の効果を減らすように材料を構 成する。同様に、スペーサ層３４はどんな適当な誘電性材料からも作ることがで きるが、好ましくは上に掲記したような耐圧縮性誘電性材料から構成する。誘電 性スペーサ材料の使用は、導体と遮蔽材との間の電気的絶縁材料の他の層を提供 する。導体１２〜１８を囲む誘電性絶縁材料は、好ましくは相互に接触して導体 に整合した物理的、電気的長さを提供する。 好ましくは遮蔽材２０、絶縁性誘電体２４〜３０及び導体１２〜１８の周りに 配置されこれを取り囲む外側ジャケット２２は、多数の有用な性質を提供する。 第１に、このジャケットは遮蔽材２０を電気的に絶縁し、この遮蔽材２０の汚染 を防ぎ、そして高い誘電性汚染物、例えば水がケーブル中に入るのを抑制する。 このジャケット２２は、ケーブル１０に印を付け又は記号を付ける表面として役 立つ。このジャケット２４はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ＰＶＣコンパウンド、 ＦＥＰ、又は同様なポリマーで構成することができ、一般に約０．０１０〜０． ０３０インチの厚さである。このジャケット２２は、遮蔽材２０の上に押し出し てもよく、又はその周りに配置してもよい。 加えて、導体１２〜１８及び各絶縁性誘電体２４〜３０は、図７に示すように 、シールド２０の中で相互に撚り合わせた関係にあることも好ましい。導体１２ 〜１８の撚り合わせは、ケーブル１０の長さに亘って導体のピストニング（ｐｉ ｓｔｏｎｉｎｇ）を防ぎ、また、磁気的混信の効果に対して反作用をする。１点 での磁界効果は半回転された他の導体の磁界の効果により反作用を受けるので、 磁気的混信は導体の撚り合わせにより減らすことができる。導体の撚り合わせは 、監視し、制御して、ケーブルの全長に亘って、複数の導体間の長さの変化がな いようにしなければならない。 本発明に用いられる遮蔽材２０は、好ましくは、複数の織り込まれた導電性撚 り線であり、導体１２〜１８および絶縁性誘電体２４〜３０を囲む。この遮蔽材 ２０は、望ましくない電磁的混信が大きな信号損失を引き起こすのを防止し、ケ ーブル１０からのエネルギー放射の量を制限する。加えて、遮蔽材２０の配列及 び導体１２〜 １８の配列は、ケーブル１０に、与えられた全ケーブル直径について、最高の特 性インピーダンスを与え、高い周波数で低い損失をもたらす。編組した金属遮蔽 材が好ましいが、他の公知の遮蔽方法、例えば横巻きのワイヤシールド及び巻回 したフォイル、例えばアルミニウム化されたポリエステルは、本発明の複合差動 ペアーケーブルに適当な性能を与えるであろう。それは、スペーサー層によって 、遮蔽層との相互作用が減るからである。本発明のケーブルの改善された電気的 性質は、現在高速度ケーブルに用いられている編組した金属遮蔽材の代わりに、 はるかに安価なポリエステルフォイル遮蔽材の使用を可能にすることに注意する ことが重要である。これは、本発明の高速度ケーブルを作るときの材料と労働の コストを劇的に減らすことができる。本発明に使用されるスペーサー層３４は、 遮蔽材２０及び各導体１２〜１８の間の大幅な分離を与えるに充分厚くなければ ならないと考えられる。既に述べたように、図１及び２に示したケーブル１０に おいて、各導体と遮蔽材との間の距離は、これら導体とケーブルの中心軸３２と の間の距離にほぼ等しい。一層よい電気的性能はより厚い均一なスペーサー層３ ４を使用することによって達成できると考えられる。この場合、導体と遮蔽材と の間の距離は、これら導体と中心軸との間の距離よりも更に大きい（即ち比が＞ １．０である）。本発明によって与えられる利益に関しては、スペーサー層のサ イズは、与えられた用途について耐えられる最大ケーブル直径についての空間的 及びコスト上の制約が許す範囲まで増すのが有利であろう。 本発明の他の具体例のケーブル１０を図３に示す。このケーブル１０は４つの 裸の導体４０、４２、４４、４６を有し、これらは、これら導体を相互に絶縁す るためにこれら導体の間に中心的に配置された絶縁性芯４８によって相互に絶縁 されており、またこのケー ブルはこれら導体を取り囲み、これら導体を遮蔽材２０から絶縁する厚い絶縁性 スペーサー層５０を有する。図示した具体例においては、絶縁された芯４８は、 本質的にＸ字型の断面のらせん状の誘電性材料を有する。この構造の利点は、前 記導体は個々に絶縁されている必要はなく、このケーブルの高速度での組み立て を可能にすることである。この例において、各導体４０〜４６と遮蔽材２０との 距離はこれら導体とこのケーブル１０の中心軸３２の間の距離よりも大きい。 前記絶縁性芯４８は、好ましくは低誘電性材料、例えば押し出されたＰＴＦＥ 、ポリエチレン、又はｅＰＴＦＥから構成されており、前記厚いスペーサー層５ ０は低誘電性材料、例えば発泡フッ素ポリマー、又はｅＰＴＦＥから構成されて いる。この具体例の好ましい形態においては、前記絶縁性芯はポリエチレンから 構成されている。絶縁性芯４８の形に誘電体を分けることによって、導体間の同 じ可変性（ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ）がケーブル１０の全長に亘って維持される 。差動ペアー中の導体間のスキューをしっかりと制御し、データ信号を高速度（ ＞２５０Ｍｂｐｓ）で伝送するために、ケーブル１０を、その全長に亘って実質 的に同じ物理的及び電気的関係にこれら導体を維持するような材料と形態に構成 する。 図４及び５は、本発明のケーブル１０の更に別の２つの具体例の断面図である 。これらの具体例において、各導体１２、１４、１６、１８は、非対称の絶縁性 誘電体層５２、５４、５６、５８で囲まれている。これら絶縁層５２〜５８は、 図示のように、それぞれ引き延ばされた断面を有し、導体はこの絶縁材の中に中 心を外れて位置している。絶縁導体をこのように構成し、次いでこれら導体を、 ケーブル１０の中心に向かうように導体を位置させてケーブル中に導体を組み立 てることにより、これら導体は直ちに遮蔽材２０より もケーブル１０の中心軸３２に近く配置される。従って、本発明の利益は、別の スペーサー層の必要性無しに与えられる。 図４の具体例において、図１の具体例に関して上に説明したように、ケーブル １０は充填材３４を有し、これら導体の相対的位置をケーブル内で維持するのを 助けている。図５の具体例において、図２の具体例に関して上に説明したように 、ケーブル１０は接着剤３８又は類似の材料を有し、これはそのような相対的位 置を維持する助けとなっている。 本発明のケーブルの更に他の具体例を図６及び７に示す。このケーブルは、図 １及び４の具体例の混成物であり、このケーブル１０は、それぞれ非対称の誘電 性絶縁材料６８、７０、７２、７４で囲まれた４つの導体６０、６２、６４、６ ６、スペーサー層３４、遮蔽材２０、及びケーブルジャケット２２を含む。中心 の充填材が再び提供される。この構造に見られるように、導体６０〜６６は遮蔽 材２０に比較してケーブルの中心軸に非常に近くに配置されている。 図８は、巻回したフォイル遮蔽材７６を利用する本発明のケーブル１０を示す 。上述のように、金属化されたポリエステル又はこれに類似の材料が、編組した 金属遮蔽材よりも安価に購入及び組み立てができる。一般に、高速度ケーブルに ついては、そのような遮蔽材は、電気的混信から保護するのに不充分なため、適 当でない。しかしながら、本発明のケーブルの改善された性質の故に、これらの 比較的薄く、より安価な材料を用いても、ケーブルの性能をさほど犠牲にするこ となく、うまく行く。図９に示すように、他の構造体中に入れられるのでなけれ ば、この種のケーブルは通常ケーブルジャケット（図示されていない）を持って いることに注意すべきである。 本発明のケーブルは、単独で用いてもうまく行くが、図９は多数のケーブルを 組み合わせて１つの大きな丸いケーブル７８にできることを示している。この図 から見て取れるように、このケーブル７８は、共通の中心８０の周りに配列され 、編組された遮蔽材８２によって共通に遮蔽されている図８に示した構造の１０ 個のカッドケーブルおよびジャケット８４を備えている。このように構成するこ とにより、多数の本発明の差動ケーブル１０を有する丸いケーブル７８は、非常 に多数のデータ信号を伝送することができる。 本発明の全ての具体例において、前記ケーブル中の複数の差動ペアーは対応す る複数の高周波信号を各差動ペアーを経由して伝送し、この際、複数の伝送され る高周波信号は、各差動ペアー内でスキューが低く、そして異なる差動ペアーの 間で漏話による混信及び相互変調雑音が低い。 差動信号伝送用の並行ペアーケーブル及び二重並行ペアーケーブルは公知であ り、多年使用されてきたが、差動信号の長距離高速度伝送（１Ｇｂｐｓのオーダ ーで）用で、全ての導体が単一の遮蔽材及び単一のジャケットにより囲まれてい る多重並行ペアーケーブルは構成されたことはない。更に、ケーブルの全長に亘 って、全ての導体と遮蔽材との間の距離がその導体とケーブルの中心軸との間の 距離より大きいか又は等しい差動ペアーケーブルは構成されたことはなかった。 本発明に用いられる独特のケーブル幾何学的形状は、差動信号伝送用の対になる 対角的な導体と共に、本発明のケーブルが非常に低いタイムディレースキュー特 性（２００ｐＳｅｃ／３０ｍ未満）を有するようなおどろくほど良好な結果を与 える。以前の並行ペアーケーブルは、一般にデータを２５０Ｍｂｐｓのオーダー の速度で伝送し、タイムディレースキューは３２．８ｐＳｅｃ／ｍのオーダーで あるが、これに対して本発明のケーブル１０は１００ ０Ｍｂｐｓのオーダーの速度で伝送でき、タイムディレースキューが６．６６ｐ Ｓｅｃ／ｍ未満である。加えて、本発明のケーブルの物理的サイズは、以前のケ ーブルのサイズよりも一層小さいので、このケーブルは製造がより安価であり、 ２点の間に敷設するのがより容易であり、そしてより小さな空間を使用する。 以上の記載から、本発明の好ましい具体例は、高いデータ速度での二方向性信 号伝送用の二重差動ペアーケーブルを含む。このケーブルは優れた帯域幅及び非 常に低いスキュー特性を示すため、信号が長距離に亘って伝送されるときでも、 また、ケーブルが曲げられても、捩じられたときでも、差動ペアーを介して伝送 される信号はペアー間で過度にスキューされることはない。更に、このケーブル は容易に且つ効率的に製造できる。 本発明の発明思想から離れることなく、上述の具体例から変形と修正を行える ことは、理解されるであろう。 ある種の述語が便宜のためにのみ使用され、これは本発明を制限するものでは ない。用いた述語は特に言及した語、その派生語及び類似の意味の語を含む。 従って、本発明は開示された特別の具体例に限定されるものではなく、添付の 請求の範囲に定義された発明の範囲と精神の内にある全ての修正と変形を含むも 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)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，Ｂ Ｇ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ソーリン，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 (72)発明者 コズロウスキー，エドワード エル．，ジ ュニア アメリカ合衆国，メリーランド 21921, エルクトン，ジャーモン ロード 109 (72)発明者 バン デューセン，ハーバート ジー. アメリカ合衆国，デラウエア 19701，ベ ア，シェルバーク ドライブ 27

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．次のものを含む、複数の差動導体ペアー、ある長さ及び中心軸を有する高 速度データ伝送ケーブル： 概して相互に１８０°離れた２つの導体を含む各差動ペアー； 相互に導体を電気的に絶縁する第１の絶縁材； 前記導体及び前記絶縁材を囲む導電性遮蔽材；及び 前記遮蔽材を前記導体から電気的に絶縁する第２の絶縁材； ここに、前記複数の導体のいずれもそれと遮蔽材との間の距離がその導体とこ のケーブルの中心軸との間の距離に実質的に同じかあるいはこれよりも大きい。 ２．前記第１の絶縁材が、前記複数の導体のおのおのの周りの絶縁性誘電材の 層を含む、請求の範囲１のケーブル。 ３．前記導体とこのケーブルの中心軸との間の距離に実質的に等しいか又はこ れよりも大きい、遮蔽材からの距離に、前記導体の各々を維持するために、前記 第１の絶縁材及び第２の絶縁材が、前記導体の各々を囲む絶縁性誘電材の非対称 層を含む、請求の範囲１のケーブル。 ４．前記絶縁性誘電材の各々が他の誘電材に関して一定した相対的位置に伸び 、これら導体に整合された物理的、電気的長さを与えている請求の範囲２のケー ブル。 ５．前記複数の導体が中心軸の周りにらせん状に配列された、請求の範囲４の ケーブル。 ６．前記複数の導体の間で中心に配置された充填材を更に含む請求の範囲１の ケーブル。 ７．前記複数の導体の間で中心に配置された充填材を更に含む請求の範囲３の ケーブル。 ８．全ての絶縁された導体を取り囲み、前記絶縁された導体を前記遮蔽材から 分離したスペーサー層を更に含む請求の範囲２のケーブル。 ９．全ての絶縁された導体を取り囲み、前記絶縁された導体を前記遮蔽材から 分離したスペーサー層を更に含む請求の範囲２のケーブルであって、 ここに、前記スペーサー層が、前記遮蔽材をこのケーブルの中心軸に関してこ れら導体から引き離すことによって前記ケーブルの減衰を低下させることに役立 っているもの。 １０．前記第１の絶縁材が前記複数の導体の間に中心に配置されこれら導体を 相互に絶縁する絶縁性芯を含み；そして 前記第２の絶縁材が、前記複数の導体を前記遮蔽材から絶縁するための、前記 複数の導体及び前記絶縁性芯を取り囲む絶縁性誘電材層を含む、 請求の範囲１のケーブル。 １１．前記複数の導電体が、第１及び第２の導電体の差動ペアーを形成する４ つの導電体を含み、これら複数の導体が約９０°の間隔をおいて円周方向に間隔 をおいて配置されている、請求の範囲１のケーブル。 １２．次のものを含む、ある長さ及び１つの中心軸を有するカッドペアーデー タ伝送ケーブル： 第１及び第２の対角線上の導体のペアーを画定する４つの導電体であって、こ のケーブルの全長に亘って相互に概して一定した相対的位置に間隔をあけて配置 されたもの； 前記４つの導体の各々を囲み、これら導体を相互に絶縁する絶縁性誘電材； 前記複数の導体及び絶縁性誘電材を囲む導電性遮蔽材であって、 前記絶縁性誘電材は更に前記遮蔽材を前記導体から電気的に絶縁するもの；そし て ここに、前記複数の導体のいずれもそれと前記遮蔽材との間の距離が、その導 体とこのケーブルの中心軸との距離とほぼ等しいか又はより大きい。 １３．前記複数の導体の間の中心に配置された充填材を更に含む請求の範囲１ ２のケーブル。 １４．前記絶縁された導体の周りを囲み、前記遮蔽材の中にあってこれと同心 の絶縁性誘電材の層を更に含む請求の範囲１２のケーブル。 １５．前記遮蔽材が導電性編組物である請求の範囲１２のケーブル。 １６，前記遮蔽材が導電性フォイルである請求の範囲１２のケーブル。 １７．次のものを含む、複数の差動導体ペアー、ある長さ、及び中心軸を有す るデータ伝送ケーブル： 複数の導体を相互に電気的に絶縁し、これら導体を相互に関して維持する絶縁 性誘電材； 前記複数の導体及び前記絶縁性誘電材を囲む導電性遮蔽材； 前記複数の導体と前記遮蔽材との間に配向されたスペーサー層； ここに、前記複数の導体のいずれであってもその導体と遮蔽材との間の距離の 、前記導体と中心軸の間の距離に対する比が少なくとも０．８である。 １８．前記導体と中心軸の間の距離に対するその導体と遮蔽材との間の距離の 比が少なくとも０．９である請求の範囲１７のケーブル。 １９．前記導体と中心軸の間の距離に対するその導体と遮蔽材と の間の距離の比が少なくとも１．０である請求の範囲１７のケーブル。 ２０．前記遮蔽材が導電性フォイルを含む請求の範囲１７のケーブル。 ２１．多数のケーブルが集合して丸いケーブルを構成し、この丸いケーブルが 全体の遮蔽材及びジャケットを含む請求の範囲２０のケーブル。