KR20120041249A - 데이타 전송 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명의 대상은 데이타 전송 케이블이며, 상기 데이타 전송 케이블은, 네 쌍의 고립 도전체들을 가진 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)로서, 상기 네 쌍의 고립 도전체들은 그룹 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되고, 각각의 쌍은 나선 형태로 트위스트되고 또한 전기적 쉴드(9, 10)에 의해 둘러싸여지며, 상기 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)은 최종 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되는, 복수의 그룹들과, 상기 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)을 둘러싸는 외측 피복(8)을 포함하고, 상기 최종 어셈블리 피치가 케이블을 따라 가변적인 것을 특징으로 한다.

Description

데이타 전송 케이블{DATA COMMUNICATION CABLE}

본 발명은 높은 데이타 전송률을 가능하게 하는, 네 쌍의 개별 고립된 도전체로 이루어진 복수의 그룹을 포함하는 데이타 전송 케이블에 관한 것이다.

전기 케이블은 일반적으로 한 세트 이상의 트위스트 도전성 와이어(twisted conducting wires)를 포함한다. 일 세트는 통상적으로 두 개의 트위스트 도전성 와이어로 구성되며, 이러한 경우 그것은 한 쌍의 도전체(a pair of conductors)로 지칭된다.

크로스-토크(Cross-talk), 원단 크로스-토크(far-end cross-talk) 또는 근단 크로스-토크(near-end cross-talk)는 같은 전기 케이블에 속하는 세트들 간의 전자기적 간섭을 가리킨다. 외인성 크로스-토크(exogenous cross-talk)는 다른 전기 케이블에 속하는 세트들 간의 전자기적 간섭을 가리킨다. 크로스-토크 현상은 데이타 전송에 대한 문제점을 종종 일으킨다.

크로스-토크를 현저히 감소시키기 위해, 공지의 해결책은 도전성 와이어들을 나선 형태로, 바람직하게는 세트들마다 다른 피치(pitch)로, 트위스트(twist)시키는 것, 그리고 각각의 쌍(pair)을 전기적 쉴드로 둘러싸서 전자기 커플링(electromagnetic coupling)을 감소시키는 것이다. 이러한 구조는 고주파수가 전송되는 것을 현저히 가능하게 하며, 특히 수 십 Gb/s에 이르는 적용물들에 대해 그러하다.

동일한 공간 내에 보다 많은 쌍의 도전체을 수용하기 위해, 그리하여 케이블의 외경을 가능한 작게 하기 위해, 도전체들의 쌍을 네 쌍의 도전체로 이루어진 그룹으로 배열하는 것이 유리하다.

케이블 내에서 기하학적 변화들이 주기적으로 반복될 경우 발생하는 문제점은, 낮은 반사 댐핑(low reflection damping)에 상응하는, 신호의 반사 피크들(reflection peaks)의 출현이다. 이러한 피크들은 기하학적 변화의 주기성과 상관관계에 있는 특정 주파수에서 발생한다.

이러한 피크들은 바람직하지 못한데, 그것들이 노이즈를 증가시키며 케이블을 따라 선형 손실(linear loss)의 증가를 초래할 수 있기 때문이다. 즉 상기 피크들은 신호/노이즈 비율을 감소시키며, 데이타 전송률을 감소시킬 수 있다.

공지의 해결책은 상기 그룹 어셈블리의 피치를 감소시킴으로써 상기 피크들을 더 큰 주파수들을 향해 이동시키는 것이다.

하지만 이러한 해결책은 어셈블리 제조 시간이 오래 소요되고 어셈블리가 보다 많은 도전체들 및 노력을 요구하며 보다 비싸다.

본 발명의 목적은 상기의 단점들을 극복하는 것이다.

따라서 본 발명의 대상은,

- 네 쌍의 고립된 도전체들을 가진 복수의 그룹으로서, 상기 네 쌍의 고립된 도전체들은 그룹 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되고, 각각의 쌍은 나선 형태로 트위스트되고 또한 전기적 쉴드에 의해 둘러싸여지며, 상기 복수의 그룹들은 최종 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되는, 복수의 그룹들; 및

- 상기 복수의 그룹들을 둘러싸는 외측 피복;을 포함하는 데이타 전송 케이블이다.

본 발명에 따르면, 상기 최종 어셈블리 피치는 케이블을 따라 가변적이다.

최종 어셈블리의 피치의 그러한 변화는 회피되어야 하는 케이블 모양(geometry)의 주기적 변화들을 따르며 따라서 그룹 어셈블리 피치의 감소에 대한 저렴하고 생산적인 대안을 제시한다.

상기 케이블은 상기 외측 피복 이외에 다른 어떠한 피복도 포함할 필요가 없다. 각 그룹을 둘러싸는 피복들이 없음으로 인해, 상기 케이블은 보다 가볍고, 용적이 줄어들며, 인화성 물질을 보다 적게 포함한다.

상기 그룹 어셈블리 피치는 케이블을 따라 가변적일 수도 있다.

상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치는 동일 싸인(sign)의 두 개의 한정적인 값들 사이에서 가변됨이 유리하다.

상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치는 주기 함수, 예로써 정현곡선 함수(sinusoidal function)를 따라 가변적일 수 있다.

상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치는 랜덤 방식(random fashion)으로 가변적일 수 있다.

보다 용이한 결집(assembly)을 위해, 상기 데이타 전송 케이블은 세 개, 네 개, 또는 여섯 개의 그룹들을 포함함이 바람직하다.

제1 실시예에 따르면, 각각의 그룹은 고립 도립체들의 각 쌍마다 하나의 전기적 쉴드를 포함한다.

제2 실시예에 따르면, 각각의 그룹은 십자(cross) 형태를 가진 단일의 전기적 쉴드를 포함한다.

상기 십자 형태는 도전체 쌍들을 서로 분리시키며 각각의 도전체 쌍을 둘러쌀 수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 첨부된 도면들을 참조하며 비제한적으로 예시되는 방식으로 나타내어진 이하의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도 1은 선행 기술의 케이블에 대한 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 케이블의 단면도로서 제1 실시예를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 케이블의 단면도로서 제2 실시예를 나타낸다.
도 4 및 5는 본 발명을 이해하는데 유용한 두 가지 그래프이다.

도 1에 선행 기술의 케이블이 도시되어 있다. 원형 단면을 가진 상기 케이블은 네 쌍(pair)의 고립 도전체들(isolated conductors)을 구비한 네 개의 그룹들(1-4)을 포함하며, 상기 쌍들은 각각 쉴드(shield)되어 있다.

상기 쌍들의 도전체들은 동일하다. 각각의 도전체는 전형적으로 구리로 제조되는 도전성 코어(6), 및 주변 절연체(7)를 포함한다. 각 쌍의 두 개의 전기 도전체들은 비틀림(twisting)에 의해 나선형으로 함께 직접 결집되며 따라서 페어 피치(pairing pitch)를 가리키는 피치(pitch)를 나타낸다.

고립된 도전체들을 가진 네 쌍의 그룹들(1-4) 각각은 보호 피복(5, protection sheath)에 의해 둘러싸이며, 상기 보호 피복은 일반적으로 폴리머 물질로 제조된다. 그와 같이 둘러싸여진 네 그룹(1-4)에 의해 형성된 조립체 자체는 외곽 보호 피복(8)에 의해 둘러싸여진다.

하지만 그와 같은 케이블은 무겁고, 큰 체적을 가지며, 인화성 물질로 구성된다는 단점을 지닌다.

도 2 및 3에 도시된 케이블은 원형 단면을 갖는다. 도 1에 있는 것들과 동일한 요소들은 같은 참조 부호를 갖는다.

도 2에 도시된 케이블은 네 쌍의 고립 도전체들로 구성된 각각의 그룹을 둘러싸는 중간 피복을 포함하지 않는다는 점에서 도 1의 케이블과 다르다. 이러한 실시예에서는, 따라서 케이블은 단일 피복(8)을 포함하며, 이 피복은 케이블의 외부를 형성하는 외측 피복이다.

중간 피복을 구비하지 않는 것은 케이블 내에서 중량, 크기 및 인화성 물질의 양이 제한될 수 있다는 점에서 유리하다.

고립 도전체들로 이루어진 각 쌍의 페어 피치는 케이블을 따라 일정하거나 일정하지 않을 수 있다.

각 그룹(1, 2, 3, 4)은 제1 페어 피치를 가진 제1 페어, 제2 페어 피치를 가진 제2 페어, 제3 페어 피치를 가진 제3 페어 및 제4 페어 피치를 가진 제4 페어를 포함할 수 있다. 동일한 그룹(1, 2, 3, 4) 내에서, 제1 페어 피치, 제2 페어 피치, 제3 페어 피치 및 제4 페어 피치는 그 페어들 간의 크로스토크(cross-talk)를 감소시키는 방식으로 상이할 수 있다.

상기 제1 페어 피치는 모든 그룹들(1, 2, 3, 4) 내에서 같을 수 있다. 유사하게, 제2 페어 피치는 모든 그룹들(1, 2, 3, 4) 내에서 같을 수 있고, 제3 피치는 모든 그룹들(1, 2, 3, 4) 내에서 같을 수 있으며, 제4 페어 피치는 모든 그룹들(1, 2, 3, 4) 내에서 같을 수 있다.

고립 도전체들로 이루어진 네 개의 쌍들로 구성된 그룹들(1-4)은 두 가지 다른 방식으로 전기적으로 쉴드될 수 있다. 제1 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 금속성의 또는 금속화된(metalized) 리본(9)이 고립 도전체들로 구성된 각 쌍의 둘레에 나선형으로 감겨진다. 이후, 개별적으로 쉴드된 네 개의 쌍들은 나선형으로 결집되어 하나의 그룹을 형성한다. 네 쌍의 도전체들의 결집(assembly)에 의해 형성된 나선(helix)의 피치는 그룹 어셈블리 피치(group assembly pitch)라고 지칭된다. 이후 상기 네 개의 그룹들(1, 2, 3, 4)의 최종 결집이 나선형으로 수행된다. 네 쌍의 도전체들을 가진 네 개의 그룹들(1, 2, 3, 4)의 결집에 의해 형성된 나선의 피치는 최종 어셈블리 피치(final assembly pitch)라고 지칭된다.

상기 그룹 어셈블리 피치는 모든 그룹들(1, 2, 3, 4)에 대해 같을 수도 있고 모든 그룹들(1, 2, 3, 4)에 대해 같지 않을 수도 있다.

상기 케이블의 연결을 위해, 상기 쌍들의 개별 쉴드들은 상기 도전체들에 대한 접속을 위해 제거되어야 하는데, 이는 연결 작업을 더디고 힘들게 만든다.

상기 연결 작업이 보다 용이해지도록 하기 위해 도 3에 도시된 제2 실시예에 따르면, 각 그룹(1, 2, 3, 4)의 여러 쌍들의 전기적 쉴드들은, 상기 각각의 쌍들이 쉴드되는 것을 보장하는 방식으로, 상기 쌍들을 서로 분리시키며 각각의 쌍을 둘러싸는 방사상의 베인들(radial vanes)을 구비한 십자(cross) 형태의 중앙 보스(10, central boss)에 의해 형성된다. 상기 제1 실시예의 경우, 그러한 쉴딩(shielding)을 구비한 케이블은 매우 낮은 크로스-토크를 나타내며, 이는 높은 통신 속도(data rate)의 전송에 그 케이블이 적합해지도록 한다. 그것을 커넥터 단자에 장착시키는 것은 보다 간단하고도 빠른데, 그 이유는 상기 쌍들의 도전체들과의 접속을 위해 케이블을 적절한 길이로 벗기고 그 길이 만큼 외측의 쉴딩을 제거한 후 상기 보스(10)를 분할하기만 하면 되기 때문이며, 이는 시간적으로 상당한 이득(gain)이 있음을 가리킨다. 상기 커넥터가 설치될 때 상기 도전체들이 손상될 위험 또는 상기 쌍들의 배치가 간섭될 위험이 또한 상당히 방지될 수 있다.

기하학적 변화들(geometrical variations)이 케이블 내에서 주기적으로 반복될 경우 발생하는 문제점은 신호의 반사 피크들(reflection peaks)이 출현한다는 것이며 이는 낮은 반사 댐핑(low reflection damping)에 상응한다. 이러한 피크들은 기하학적 변화의 주기성과 상관관계에 있는 특정 주파수들에서 나타난다.

이러한 피크들은 노이즈를 증가시키며 케이블을 따라 선형 손실(linear loss)의 증가를 초래할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 다시 말해서 상기 피크들은 신호/노이즈 비율(signal/noise ratio)을 감소시키며 데이타 전송률(data transmission rate)을 감소시킬 수 있다.

50 mm의 평균 페어 피치(pairing pitch) 및 180 mm의 그룹 어셈블리 피치에 대해, 약 650 MHz(및 그것의 배수들)의 신호 주파수 및 약 1300 MHz(및 그것의 배수들)의 주파수에 대한 신호의 반사 피크(reflection peak)가 관찰된다. 650 MHz에서의 피크는 그룹 어셈블리 피치에 의해 발생되는 반면, 1300 MHz에서의 피크는 페어 피치에 의해 발생된다.

유사하게, 약 650 MHz(및 그것의 배수들)의 신호 주파수 및 약 1300 MHz(및 그것의 배수들)의 주파수에 대한 선형 댐핑(linear damping)의 증가가 관찰된다. 650 MHz에서의 피크는 그룹 어셈블리 피치에 의해 발생되는 반면, 1300 MHz에서의 피크는 페어 피치에 의해 발생된다.

공지의 해결책은 상기 그룹 어셈블리 피치를 감소시킴으로써 상기 피크들을 더 큰 주파수들 쪽으로 이동시키는 것이다. 따라서 그룹 어셈블리 피치가 180 mm 대신 85 mm이라면 전술한 피크들이 1.35 GHz(및 그것의 배수들)의 주파수에서 관찰된다.

하지만 이러한 해결책은 상기 결집(assembly)의 수행이 보다 오래 걸린다는 단점이 있으며, 이는 보다 많은 도전체 및 노력을 요구하며 또한 보다 비싸다.

이를 극복하기 위해 본 발명에 따라, 상기 최종 어셈블리 피치는 케이블을 따라 변화한다. 이러한 최종 어셈블리 피치의 변화는 케이블 모양(geometry)의 주기적 변화가 회피되어지도록 함으로써 상기 어셈블리 피치를 감소시키는 것에 대한 저렴하고도 생산적인 대안을 제시한다.

게다가, 상기 최종 어셈블리 피치는 600 mm인 것이 이상적이지만 그것은 200 MHz(그리고 그 배수들)에서 피크를 생성하며 데이타 전송을 간섭하는 반면, 상기 그룹 어셈블리 피치는 100 mm로 고정될 수 있고 바람직한 적용의 주파수 범위를 초과하는 약 1200 MHz에서 피크를 생성한다. 이러한 경우, 상기 최종 어셈블리 피치는 변화하는 반면 상기 그룹 어셈블리 피치는 일정하게 유지된다.

또한 케이블을 따라 상기 페어 피치를 변화시키는 것, 그리고 케이블을 따라 상기 그룹 어셈블리 피치를 변화시키는 것도 가능하다.

도 4 및 5는 케이블을 따라 그룹 어셈블리 피치가 변경되는 두 가지 실시예들을 도시한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따르면, 그룹 어셈블리 피치는 두 개의 값들 사이 예로써 160 및 200 mm 사이의 범위에 있으며, 랜덤 형태(random fashion)로 변화한다. 그룹 어셈블리 피치는 케이블 단부까지의 거리에 대한 함수로서 보여진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따르면, 그룹 어셈블리 피치는 두 개의 한정된 값들 사이 예로써 160 및 200 mm 사이의 범위에 있으며, 임의의 주기(random period)를 가지고 정현곡선 방식(sinusoidal manner)으로 변화한다. 상기 그룹 어셈블리 피치도 케이블 단부까지의 거리에 대한 함수로서 보여진다.

유사하게, 최종 어셈블리 피치를 랜덤 방식으로, 또는 임의의 주기를 가진 정현곡선 방식으로 변화시키는 것이 또한 착안될 수 있다. 상기 최종 어셈블리 피치 및 상기 그룹 어셈블리 피치 각각이 램덤 방식으로, 또는 임의의 주기를 가진 정현곡선 방식으로 변화할 수 있다.

Claims (10)

1. 네 쌍의 고립 도전체를 가진 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)로서, 상기 네 쌍의 고립 도전체들은 그룹 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되고, 각각의 쌍은 나선 형태로 트위스트되고 또한 전기적 쉴드(9, 10)에 의해 둘러싸이며, 상기 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)은 최종 어셈블리 피치를 따르는 나선 형태로 결집되는, 복수의 그룹들; 및
   상기 복수의 그룹들(1, 2, 3, 4)을 둘러싸는 외측 피복(8);을 포함하며,
   상기 최종 어셈블리 피치는 케이블을 따라 가변적인 것을 특징으로 하는 데이터 전송 케이블.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블은 상기 외측 피복(8) 외에 다른 어떤 피복도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 그룹 어셈블리 피치(1, 2, 3, 4)는 케이블을 따라 가변적인 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
4. 제3항에 있어서,
   상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치(1, 2, 3, 4)는 동일 싸인(sign)의 두 개의 한정적인 값들 사이에서 변하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치(1, 2, 3, 4)는 주기 함수를 따라 변하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 최종 어셈블리 피치 및/또는 상기 그룹 어셈블리 피치(1, 2, 3, 4)는 랜덤 방식으로 변하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 데이타 전송 케이블은 세 개, 네 개 또는 여섯 개의 그룹들(1, 2, 3, 4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 그룹(1, 2, 3, 4)은 고립 도립체들의 각 쌍마다 하나의 전기적 쉴드(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   각각의 그룹(1, 2, 3, 4)은 십자 형태를 가진 단일의 전기적 쉴드(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.
10. 제9항에 있어서,
    상기 십자 형태(10)는 도전체 쌍들을 서로 분리시키며 각각의 도전체 쌍을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 데이타 전송 케이블.

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