KR20160137381A - 차폐 케이블 조립체 - Google Patents

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KR20160137381A
KR20160137381A KR1020160059948A KR20160059948A KR20160137381A KR 20160137381 A KR20160137381 A KR 20160137381A KR 1020160059948 A KR1020160059948 A KR 1020160059948A KR 20160059948 A KR20160059948 A KR 20160059948A KR 20160137381 A KR20160137381 A KR 20160137381A
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니콜 엘. 립택
브루스 디. 테일러
리차드 제이. 보이어
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델피 테크놀로지스 인코포레이티드
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Abstract

전도체(102b, 104b)의 단일 쌍에 걸쳐 변조나 인코딩 없이 초당 3.5기가바이트(Gb/s) 이상의 속도로 신호를 전송할 수 있는 차폐 케이블 조립체(100). 케이블(100)은 95 Ohm의 특성 임피던스를 갖고, USB 3.0 또는 HDMI 1.4 성능 사양 각각에 따른 전송 데이터를 지원할 수 있다. 와이어 케이블(100f)은 전도체 쌍, 전도체를 둘러싸는 차폐부(116, 124), 및 전도체 사이의 제1 사전결정된 간격과 전도체(102b, 104b)와 차폐부(116, 124) 사이의 제2 사전결정된 간격을 유지하도록 구성된 유전성 구조체(113)를 포함한다. 차폐부는 유전성 구조체(113)를 둘러싸는 내부 차폐부(116) 전도체와 내부 차폐부(116) 전도체를 둘러싸는 외부 차폐부(124) 전도체를 포함한다.

Description

차폐 케이블 조립체{SHIELDED CABLE ASSEMBLY}
관련 출원 상호 참조
본 출원은 2013년 3월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/804,245호에 대한 혜택을 주장하는 2013년 12월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/101,472호에 대한 혜택을 주장하여 2015년 5월 14일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/717,345호에 대한 우선권의 혜택을 주장하며, 이들 출원 각각의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 통합되어 있다.
발명의 기술 분야
본 발명은 일반적으로 차폐 케이블 조립체에 관한 것으로, 특히, 변조나 인코딩없이 초당 3.5 기가바이트(Gb/s) 이상의 데이터 전송율을 갖는 디지털 전기 신호를 전송하도록 설계된 차폐 케이블 조립체에 관한 것이다.
디지털 데이터 프로세서 속도의 증가는 데이터 전송 속도의 증가를 초래하였다. 전자 구성요소를 디지털 데이터 프로세서에 연결하기 위해 사용되는 전송 매체는 다양한 구성요소 사이에서 고속 디지털 신호를 효율적으로 전송하도록 구성되어야만 한다. 광섬유 케이블, 동축 케이블 또는 꼬임 쌍선 케이블 같은 유선 매체는 연결되는 구성요소가 고정된 위치에 있고 비교적 인접한 근접도를 갖는, 예를 들어, 100 미터미만만큼 분리되어 있는 용례에 적합할 수 있다. 광섬유 케이블은 거의 100 Gb/s까지의 데이터 레이트를 지원할 수 있는 전송 매체를 제공하며, 실질적으로 전자기 간섭에 면역적이다. 동축 케이블은 디지털 데이터로서 초당 10 기가바이트(Gb/s)까지의 데이터 전송율을 지원하며, 전자기 간섭에 대한 양호한 면역성을 갖는다. 꼬임 쌍선 케이블은 비록 이들 케이블이 통상적으로 송신 또는 수신 라인에 전용화된 케이블 내에 다수의 꼬임 쌍선을 필요로 하지만 5 Gb/s를 초과한 데이터 전송율을 지원할 수 있다. 꼬임 쌍선 케이블의 전도체는 전자기 간섭에 대한 양호한 내성을 제공하며, 이러한 내성은 케이블 내에 꼬임 쌍선을 위한 차폐부를 포함시킴으로써 개선될 수 있다.
유니버셜 시리얼 버스(USB; Universal Serial Bus) 3.0 및 고 해상도 멀티미디어 인터페이스(HDMI; High Definition Multimedia Interface) 1.4 같은 데이터 전달 프로토콜은 5 Gb/s 이상의 데이터 전송율을 필요로 한다. 기존 동축 케이블은 이러한 속도 부근의 데이터 레이트를 지원할 수 없다. 광섬유 및 꼬임 쌍선 케이블 양자 모두는 이들 전송율에서 데이터를 전송할 수 있지만, 광섬유 케이블은 취약하고(현장 서비스를 필요로함) 꼬임 쌍선보다 현저히 더 고가이어서 높은 데이터 전송율과 전자기 간섭 면역성을 필요로 하지 않는 비용 민감 용례에 대해서는 덜 매력적이다.
자동차 및 트럭 내의 인포테인먼트 시스템 및 기타 전자 시스템은 고 데이터 레이트 신호를 전달할 수 있는 케이블을 요구하기 시작하고 있다. 자동차 등급 케이블은 환경적 요건(예를 들어, 진동, 열적 노화, 내습성 및 EMC)을 충족할 수 있어야할 뿐만 아니라, 이들은 또한 차량 배선 하네스 내에서 경로 형성되기에 충분하게 가요성이어야만 하며, 차량 연료 경제성 요건을 충족하는 것을 돕도록 낮은 질량을 가져야 한다. 따라서, 낮은 질량을 갖고, 차량 배선 하네스 내에 팩킹되기에 충분하게 가요성을 가지며, 동시에 광섬유 케이블에 의해 현재 충족될 수 없는 비용 목표를 충족시키는 고 데이터 전송율을 갖는 와이어 케이블이 필요하다. 비록, 이러한 와이어 케이블을 위해 제공된 특정 용례가 자동차이지만, 이런 와이어 케이블은 또한 항공, 산업적 제어 또는 다른 데이터 통신 같은 다른 용례를 쉽게 찾을 수 있다.
배경 기술 부분에 설명된 요지는 이들이 배경기술 부분에 설명되어 있다는 것만으로 종래 기술로서 간주되지 않아야 한다. 유사하게, 배경 기술 부분에 언급되거나 배경 기술 부분의 요지와 연계된 문제점은 종래 기술에서 이미 인식되고 있던 것으로 간주되지 않아야 한다. 배경 기술 부분의 요지는 단지 그 자체로 또는 그 자체 내에서 본 발명이 될 수도 있는 다양한 접근법을 나타낼 뿐이다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 전기 신호를 전송하도록 구성된 조립체가 제공된다. 이 조립체는 와이어 케이블을 포함하며, 이 와이어 케이블은 제1 내부 전도체 및 제2 내부 전도체를 갖는 와이어 케이블과, 제1 내부 전도체 및 제2 내부 전도체를 둘러싸는 차폐부와, 제1 내부 전도체와 제2 내부 전도체 사이의 제1 사전결정된 공간과 제1 내부 전도체 및 제2 내부 전도체와 차폐부 사이의 제2 사전결정된 공간을 유지하도록 구성된 유전성 구조체를 갖는다. 차폐부는 유전성 구조체를 적어도 부분적으로 둘러싸서 와이어 케이블의 특성 임피던스를 형성하는 내부 차폐부 전도체와 내부 차폐부 전도체를 적어도 부분적으로 둘러싸면서 내부 차폐부 전도체와 전기 소통하는 외부 차폐부 전도체를 포함한다. 유전성 구조체는 제1 및 제2 내부 전도체와 내부 차폐부 전도체 사이에 일정한 반경방향 간격을 제공하도록 구성된다.
유전성 구조체는 제1 내부 전도체를 둘러싸는 제1 유전성 절연체와 제2 내부 전도체를 둘러싸는 제2 유전성 절연체를 포함할 수 있다. 제1 유전성 절연체 및 제2 유전성 절연체는 함께 결합되어 제1 내부 전도체와 제2 내부 전도체 사이에 일정한 측방향 간격을 제공한다. 유전성 구조체는 전송 라인 특성을 유지하고 제1 및 제2 내부 전도체와 내부 차폐부 전도체 사이에 더욱 일정한 반경방향 간격을 제공하도록 제1 유전성 절연체와 제2 유전성 절연체를 둘러싸는 제3 유전성 절연체를 더 포함할 수 있다.
내부 차폐부 전도체는 내부 차폐부 전도체에 의해 형성된 봉합선(seam)이 와이어 케이블의 종축에 실질적으로 평행하도록 유전성 구조체 둘레에 감겨진 알루미늄함유 필름으로 형성될 수 있다. 내부 차폐부 전도체의 측방향 길이는 유전성 구조체 원주의 적어도 100%를 덮는다. 조립체는 별도의 드레인 와이어 전도체를 포함하지 않을 수 있다.
길이 7 미터까지의 와이어 케이블을 갖는 조립체는 100 메가헤르쯔(MHz) 미만의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대해 1.5 데시벨(dB) 미만, 100 MHz와 1.25 기가헤르쯔(GHz) 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 5 dB 미만, 1.25 GHz와 2.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 7.5 dB 미만, 그리고, 2.5 GHz와 7.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 25 dB 미만의 차동 삽입 손실을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 조립체는 50 피코초 미만의 인트라-페어 스큐(intra-pair skew)를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
조립체는 적어도 하나의 전기 커넥터를 더 포함할 수 있다. 커넥터는 대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제1 연결 부분을 포함하는 제1 플러그 단자와, 대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제2 연결 부분을 포함하는 제2 플러그 단자를 구비하는 플러그 커넥터일 수 있다. 제1 및 제2 플러그 단자는 각각 제1 및 제2 내부 전도체에 부착되도록 구성된다. 제1 및 제2 플러그 단자는 종축 둘레에서 양측 대칭성을 갖는 경면대칭 쌍을 형성한다. 플러그 커넥터는 플러그 커넥터로부터 전기적으로 격리되고 플러그 커넥터를 종방향으로 둘러싸는 플러그 차폐부를 포함할 수 있다.
대안적으로, 전기 커넥터는 플러그 커넥터와 정합하도록 구성된 리셉터클 커넥터일 수 있고, 이 리셉터클 커넥터는 대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제1 캔틸레버 비임 부분을 포함하고 제1 캔틸레버 비임 부분으로부터 현수된 볼록 제1 접촉점을 형성하는 제1 리셉터클 단자로서 제1 접촉점은 제1 플러그 단자의 제1 연결 부분과 접촉하도록 구성되는 제1 리셉터클 단자와, 대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제2 캔틸레버 비임 부분을 포함하고 제2 캔틸레버 비임 부분으로부터 현수되는 볼록 제2 접촉점을 형성하는 제2 리셉터클 단자로서 제2 접촉점은 제2 플러그 단자의 제2 연결 부분과 접촉하도록 구성되는 제2 리셉터클 단자를 갖는다. 제1 및 제2 리셉터클 단자는 각각 제1 및 제2 내부 전도체에 부착되도록 구성된다. 제1 및 제2 리셉터클 단자는 종축 둘레에서 양측 대칭성을 갖는 경면대칭 단자 쌍을 형성한다. 플러그 커넥터가 대응 리셉터클 커넥터에 연결될 때, 제1 연결 부분의 주 폭은 제1 캔틸레버 비임 부분의 주 폭에 실질적으로 직각이고, 제2 연결 부분은 제2 캔틸레버 비임 부분의 주 폭에 실질적으로 직각이다. 리셉터클 커넥터는 리셉터클 커넥터로부터 전기적으로 격리되고 리셉터클 커넥터를 종방향으로 둘러싸는 리셉터클 차폐부를 포함할 수 있다.
플러그 차폐부 및/또는 리셉터클 차폐부는 와이어 크림핑 윙의 쌍을 형성할 수 있고, 이들은 외부 차폐부 전도체에 기계적으로 연결되어 차폐부를 내부 차폐부 전도체에 전기적으로 연결함으로써 조립체의 특성 임피던스를 형성한다. 리셉터클 차폐부는 제1 내부 전도체와 제1 리셉터클 단자 사이의 연결부 및 제2 내부 전도체와 제2 리셉터클 단자 사이의 연결부의 위치에 인접하게 부조부(embossment)를 형성할 수 있다.
플러그 차폐부 및/또는 리셉터클 차폐부는 유전성 구조체를 뚫고 들어가도록 구성된 프롱(prong)을 형성하여 종축 둘레의 전기 전도성 차폐부의 회전을 억제할 수 있다.
조립체는 적어도 하나의 커넥터 본체를 더 포함할 수 있다. 커넥터 본체는 제1 공동을 형성하는 플러그 커넥터 본체일 수 있다. 플러그 커넥터 및 플러그 차폐부는 적어도 부분적으로 제1 공동 내에 배치된다. 대안적으로, 커넥터 본체는 제2 공동을 형성하면서 플러그 커넥터 본체와 정합하도록 구성되는 리셉터클 커넥터 본체일 수 있다. 리셉터클 커넥터 및 리셉터클 차폐부는 적어도 부분적으로 제2 공동 내에 배치된다. 플러그 차폐부 및/또는 리셉터클 차폐부는 커넥터 본체 내에 차폐부를 고정하도록 구성된 삼각형 돌출부를 형성할 수 있다.
플러그 커넥터 본체는 플러그 커넥터 본체에 일체로 연결되는 종방향 연장 로크 아암을 형성할 수 있다. 로크 아암은 로크 아암을 플러그 커넥터 본체에 일체로 연결하는 U형 탄성 스트랩과, 리셉터클 커넥터 본체에 의해 형성된 외향 연장 로크 탭과 결합하도록 구성된 내향 연장 로크 닙(nib)과, U형 탄성 스트랩의 후방에 배치된 누를 수 있는 손잡이를 포함한다. 로크 닙은 로크 탭과 로크 닙의 분리를 가능하게 하도록 로크 탭으로부터 외향 이격 이동될 수 있다. 로크 닙과 누를 수 있는 손잡이 사이에서 로크 아암 상에 내향 연장 지주가 위치된다. 로크 아암의 자유 단부는 외향 연장 정지부를 형성한다. 횡방향 압하 비임이 고정된 단부들 사이에서 플러그 커넥터 본체에 일체로 연결되며, 이 횡방향 압하 비임은 정지부와 결합하고, 플러그 커넥터 본체와 리셉터클 커넥터 본체 사이에 인가된 종방향 힘이 제1 임계값을 초과할 때 로크 탭과 로크 닙의 결합을 유지하도록 로크 닙 상의 압하력을 증가시키도록 구성된다. 플러그 커넥터 본체는 견부를 더 형성하고, 이 견부는 U형상 탄성 스트랩과 결합하여 플러그 커넥터 본체와 리셉터클 커넥터 본체 사이에 인가된 종방향 힘이 제2 임계값을 초과할 때 로크 탭과 로크 닙의 결합을 유지하도록 로크 닙 상의 압하력을 증가시키도록 구성된다.
첨부 도면을 참조로 단지 비제한적인 예로서 제공되어 있는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 본 발명의 다른 특징 및 장점을 더 명백히 알 수 있을 것이다.
이제, 첨부 도면을 참조로 예시를 통해 본 발명을 설명한다.
도 1은 제1 실시예에 따른 연선 전도체를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 도 1의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 3은 제2 실시예에 다른 도1의 와이어 케이블의 꼬임 배설 길이(twist lay length)를 예시하는 와이어 케이블의 부분 절결도이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 단선 전도체(solid conductor)를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 5는 제3 실시예에 따른 도 4의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 6은 제4 실시예에 따른 단선 드레인 와이어를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 7은 제4 실시예에 따른 도 6의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 8은 제5 실시예에 따른 와이어 케이블의 단면도이다.
도 9는 다수의 고속 디지털 전송 표준의 원하는 케이블 임피던스와 신호 상승 시간을 예시하는 도표이다.
도 10은 다수의 실시예에 따른 도 1 내지 도 7의 와이어 케이블의 다양한 성능 특성을 예시하는 도표이다.
도 11은 다수의 실시예에 따른 도 1 내지 도 7의 와이어 케이블의 차동 삽입 손실 대 신호 주파수의 그래프이다.
도 12는 제6 실시예에 따른 와이어 케이블 조립체의 분해 사시도이다.
도 13은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 구성요소의 일부분의 분해 사시도이다.
도 14는 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 및 플러그 단자의 사시도이다.
도 15는 제6 실시예에 따른 캐리어 스트립에 수용된 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 단자의 사시도이다.
도 16은 제6 실시예에 따른 리셉터클 단자 홀더 내에 수납된 도 15의 리셉터클 단자 조립체의 사시도이다.
도 17은 제6 실시예에 따른 리셉터클 단자 커버를 포함하는 도 16의 리셉터클 단자 조립체의 사시도이다.
도 18은 제6 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 조립 사시도이다.
도 19는 제6 실시예에 따른 캐리어 스트립에 수용된 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 단자의 사시도이다.
도 20은 제6 실시예에 따른 플러그 단자 홀더 내에 수납된 도 19의 플러그 단자 조립체의 사시도이다.
도 21은 제6 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터 차폐부 절반부의 사시도이다.
도 22는 제6 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 다른 플러그 커넥터 차폐부 절반부의 사시도이다.
도 23은 제6 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 차폐부 절반부의 사시도이다.
도 24는 제6 실시예에 따른 도 13의 와이어 케이블 조립체의 다른 리셉터클 커넥터 차폐부 절반부의 사시도이다.
도 25는 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체의 사시도이다.
도 26은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 본체의 단면도이다.
도 27은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터 차폐부 조립체의 사시도이다.
도 28은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 리셉터클 커넥터 본체의 사시도이다.
도 29는 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터 본체의 사시도이다.
도 30은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 플러그 커넥터의 단면도이다.
도 31은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 사시도이다.
도 32는 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 다른 사시도이다.
도 33은 제6 실시예에 따른 도 12의 와이어 케이블 조립체의 단면도이다.
도 34는 제7 실시예에 따른 연선 전도체를 갖는 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 35는 제7 실시예에 따른 도 34의 와이어 케이블의 단면도이다.
도 36은 제8 실시예에 따른 단선 전도체를 구비한 와이어 케이블 조립체의 와이어 케이블의 절결 사시도이다.
도 37은 제8 실시예에 따른 도 36의 와이어 케이블의 단면도이다.
본 명세서에는 USB 3.0 및 HDMI 1.4 성능 사양을 지원하도록 5 초당 기가바이트(Gb/s)(초당 오십억 바이트)까지의 레이트로 디지털 신호를 전달할 수 있는 와이어 케이블 조립체가 제안된다. 와이어 케이블 조립체는 전도체 쌍(와이어 쌍)과 와이어 쌍을 전자기 간섭으로부터 격리시키고 케이블의 특성 임피던스를 결정하기 위한 전도성 시트 및 브레이드형 전도체를 갖는 와이어 케이블을 포함한다. 와이어 쌍은 전송 라인 특성을 유지하고 와이어 쌍과 차폐부 사이에 일정한 반경방향 거리를 제공하도록 유전성 벨트부(belting) 내에 수납된다. 또한, 이 벨트부는 와이어 쌍이 꼬여 있는 경우 와이어 쌍 사이의 일정한 꼬임 배설 길이를 유지한다. 와이어 쌍과 차폐부 사이의 일정한 반경방향 거리 및 일정한 꼬임 배설 길이는 제어된 임피던스를 갖는 와이어 케이블을 제공한다. 또한, 와이어 케이블 조립체는 와이어 쌍에 연결된 리셉터클 단자의 경면대칭 쌍을 갖는 전기 리셉터클 커넥터와 와이어 쌍에 연결된 플러그 단자의 경면대칭 쌍을 갖는 전기 플러그 커넥터를 포함할 수 있다. 리셉터클 및 플러그 단자 각각은 대체로 직사각형 단면을 가지며, 제1 및 제2 전기 커넥터가 정합될 때, 리셉터클 단자의 주 폭은 플러그 단자의 주 폭에 실질적으로 직각이고, 리셉터클 및 플러그 단자 사이의 접촉점은 리셉터클 및 플러그 단자 외측에 있다. 리셉터클 및 플러그 커넥터 양자 모두는 차폐부를 포함하고, 이 차폐부는 리셉터클 또는 플러그 단자를 종방향으로 둘러싸며 와이어 케이블의 브레이드형 전도체에 연결된다. 또한, 와이어 케이블 조립체는 리셉터클 또는 플러그 단자와 차폐부를 수용하는 절연성 커넥터 본체를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2는 와이어 케이블 조립체에 사용되는 와이어 케이블(100a)의 비제한적 예를 예시한다. 와이어 케이블(100a)은 이하에서 제1 전도체(102a)로 지칭되는 제1 내부 전도체와 이하에서 제2 전도체(104a)로 지칭되는 제2 내부 전도체를 포함하는 중앙 전도체 쌍을 포함한다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 비도금 구리 또는 은 도금 구리 같은 우수한 전도성을 갖는 전도성 재료로 형성된다. 본 명세서에서 사용될 때, 구리는 원소 구리나 구리 기반 합금을 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 사용될 때, 은은 원소 은이나 은 기반 합금을 지칭한다. 구리 및 은 도금 구리 전도체의 디자인, 구성 및 출처는 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 예에서, 와이어 케이블(100a)의 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 각각 7개의 와이어 스트랜드(106)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 와이어 스트랜드(106) 각각은 0.12 밀리미터(mm)의 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 28 미국 와이어 규격(AWG; American Wire Gauge) 연선 와이어와 대체로 대등한 약 0.321 밀리미터(mm)의 전체 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 더 작은 직경을 갖는 연선 와이어로 형성되어 30 AWG 또는 32 AWG 상당하는 더 작은 전체 직경을 초래할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 중앙 쌍은 배설 길이(L)에 걸쳐, 예로서, 15.24 mm마다 1회 종방향으로 꼬여진다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 꼬임은 중앙 쌍에 의해 전달되는 신호의 저주파수 전자기 간섭을 감소시키는 이득을 제공한다. 그러나, 본 발명자는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)가 상호간에 꼬여지지 않은 와이어 케이블에 의해서도 만족스러운 신호 전송 성능이 제공될 수 있다는 것을 발견하였다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)를 꼬지 않는 것은 꼬임 공정을 제거함으로써 와이어 케이블의 제조 비용을 감소시키는 이득을 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2를 한번 더 참조하면, 제1 및 제2 전도체(102a, 104a) 각각은 이하에서 제1 및 제2 절연체(108, 110)로 지칭되는 각각의 제1 유전성 절연체 및 제2 유전성 절연체 내에 둘러싸여진다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 함께 결합된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 와이어 케이블(100a)을 종결시키기 위해 케이블의 단부에서 제거되는 부분을 제외하면, 와이어 케이블(100a)의 전체 길이로 연장한다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 폴리프로필렌 같은 가요성 유전성 재료로 형성된다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 약 0.85 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
제2 절연체(110)에 대한 제1 절연체(108)의 결합은 제1 및 제2 전도체(102a, 104a) 사이에 간격을 유지하는 것을 돕는다. 또한, 이는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)가 꼬여질 때 제1 및 제2 전도체(102a, 104a) 사이의 일정한 꼬임 배설 길이(도 3 참조)를 일관되게 유지할 수 있다. 결합된 절연체를 갖는 전도체 쌍을 제조하기 위해 필요한 방법은 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
제1 및 제2 전도체(102a, 104a)와 제1 및 제2 절연체(108, 110)는 와이어 케이블(100a)을 종결하기 위해 케이블의 단부에서 제거되는 부분을 제외하면, 이하에서 벨트부(112)로 지칭되는 제3 유전성 절연체 내에 완전히 둘러싸여진다. 제1 및 제2 절연체(108, 110) 및 벨트부(112)는 함께 유전성 구조체(113)를 형성한다.
벨트부(112)는 폴리에틸렌 같은 가요성 유전성 재료로 형성된다. 도 2에 예시된 바와 같이, 벨트부는 2.22 mm의 직경(D)을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 단부가 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)로부터 박피되어 와이어 케이블(100a) 종결부를 형성할 때 제1 및 제2 절연체(108, 110)로부터 벨트부(112)의 제거를 촉진하기 위해, 결합된 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 외부 표면에 활석 기반 분말 같은 분리제(114)가 적용될 수 있다.
벨트부(112)는 와이어 케이블(100a)을 종결하기 위해 케이블의 단부에서 제거될 수 있는 부분을 제외하면 이하에서 내부 차폐부(116)로 지칭되는 전도성 시트 내에 완전히 둘러싸여진다. 내부 차폐부(116)는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 중앙 쌍에 대체로 평행하게 연장하는 단일 봉합선(118)을 형성하도록 벨트부(112) 둘레에서 단일층으로 종방향으로 감겨진다. 내부 차폐부(116)는 벨트부(112) 둘레에 소용돌이형으로 감겨지거나 나선형으로 감겨지지 않는다. 내부 차폐부(116)의 봉합선 에지는 내부 차폐부(116)가 벨트부(112)의 외부 표면의 적어도 100%를 덮도록 중첩될 수 있다. 내부 차폐부(116)는 알루미늄함유 쌍축 배향 PET 필름 같은 가요성 전도성 재료로 형성된다. 쌍축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름은 상표명 MYLAR로 일반적으로 알려져 있고, 알루미늄함유 쌍축 배향 PET 필름은 이하에서 알루미늄화된 MYLAR 필름으로 지칭된다. 알루미늄함유 MYLAR 필름은 주 표면 중 단 하나에 적용된 전도성 알루미늄 코팅을 가지며, 다른 주 표면은 알루미늄을 함유하지 않고 따라서, 비전도성이다. 단면 알루미늄함유 MYLAR 필름을 위한 디자인, 구성 및 출처는 본 기술 분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 내부 차폐부(116)의 알루미늄을 함유하지 않은 표면은 벨트부(112)의 외부 표면과 접촉한다. 내부 차폐부(116)는 0.04 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
벨트부(112)는 전송 라인 특성을 유지하고 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이에 일정한 반경방향 거리를 제공하는 장점을 제공한다. 또한, 벨트부(112)는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a) 사이의 꼬임 배설 길이를 일정하게 유지하는 장점을 제공한다. 종래 기술에서 찾을 수 있는 차폐 꼬임 쌍선 케이블은 통상적으로 꼬임 쌍선과 차폐부 사이에 유전체로서 공기만을 갖는다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이의 거리 및 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 유효 꼬임 배설 길이 양자 모두는 와이어 케이블 임피던스에 영향을 준다. 따라서, 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)와 내부 차폐부(116) 사이에 더욱 일정한 반경방향 거리를 갖는 와이어 케이블은 더욱 일정한 임피던스를 제공한다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 일정한 꼬임 배설 길이는 또한 제어된 임피던스를 제공한다.
대안적으로, 제1 및 제2 절연체와 내부 차폐부 사이의 일정한 반경방향 거리 및 제1 및 제2 절연체 사이의 일정한 측방향 거리를 유지하기 위해 제1 및 제2 절연체를 수납하는 단일 유전성 구조체를 포함하는 와이어 케이블이 안출될 수 있다. 또한, 유전성 구조체는 제1 및 제2 전도체의 꼬임 배설 길이를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 와이어 케이블(100a)은 추가적으로 내부 차폐부(116)의 외측에 배치되는 이하에서 드레인 와이어(120a)로 지칭되는 접지 전도체를 포함한다. 드레인 와이어(120a)는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)에 대체로 평행하게 연장하고, 내부 차폐부(116)의 알루미늄함유 외부 표면과 친밀하게 접촉하거나 적어도 전기 소통한다. 도 1 및 도 2의 실시예에서, 와이어 케이블(100a)의 드레인 와이어(120a)는 7개의 와이어 스트랜드(122)로 구성될 수 있다. 드레인 와이어(120a)의 와이어 스트랜드(122) 각각은 대체로 28 AWG 연선 와이어에 상당하는 0.12 mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 대안적으로, 드레인 와이어(120a)는 30 AWG 또는 32 AWG 같은 더 작은 규격을 갖는 연선 와이어로 형성될 수 있다. 드레인 와이어(120a)는 비도금 구리 와이어 또는 주석 도금 구리 와이어 같은 전도성 와이어로 형성될 수 있다. 구리 또는 주석 도금 구리 전도체의 디자인, 구성 및 출처는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다.
도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이, 케이블(100a)은 와이어 케이블(100a)을 종결하기 위해 케이블의 단부에서 제거될 수 있는 부분을 제외하면 드레인 와이어(120a)와 내부 차폐부(116)를 둘러싸는, 이하에서 외부 차폐부(124)로 지칭되는 브레이드형 와이어 전도체를 더 포함한다. 외부 차폐부(124)는 구리나 주석 도금 구리 같은 복수의 직조된 전도체로 형성된다. 본 명세서에서 사용될 때, 주석은 원소 주석이나 주석 기반 합금을 지칭한다. 이런 외부 차폐부를 제공하기 위해 사용되는 브레이드형 전도체의 디자인, 구성 및 출처는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 외부 차폐부(124)는 내부 차폐부(116) 및 드레인 와이어(120a) 양자 모두와 친밀하게 접촉하거나 적어도 전기 소통한다. 외부 차폐부(124)를 형성하는 와이어는 내부 차폐부(116)의 외부 표면의 적어도 65%와 접촉할 수 있다. 외부 차폐부(124)는 0.30 mm 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 와이어 케이블(100a)은 이하에서 재킷(126)으로 지칭되는 외부 유전성 절연체를 더 포함한다. 재킷(126)은 와이어 케이블(100a)을 종결하기 위해 케이블의 단부에서 제거될 수 있는 부분을 제외하고 외부 차폐부(124)를 둘러싼다. 재킷(126)은 전기적 절연 및 환경적 보호 양자 모두를 와이어 케이블(100a)에 제공하는 외부 절연 층을 형성한다. 재킷(126)은 폴리비닐 클로라이드(PVC) 같은 가요성 유전성 재료로 형성된다. 재킷(126)은 약 0.2 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
와이어 케이블(100a)은 내부 차폐부(116)가 벨트부(112)에 밀접하고, 외부 차폐부(124)가 드레인 와이어(120a) 및 내부 차폐부(116)에 밀접하고, 재킷(126)이 외부 차폐부(124)에 밀접하여 이들 요소 사이의 공기 간극의 형성이 최소화 또는 축약되도록 구성된다. 이는 제어된 자기 투과율을 갖는 와이어 케이블(100a)을 제공한다.
와이어 케이블(100a)은 95 Ohm의 특성 임피던스를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 4 및 도 5는 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100b)의 다른 비제한적 예를 예시한다. 도 4 및 도 5에 예시된 와이어 케이블(100b)은 제1 및 제2 전도체(102b, 104b) 각각이 단선 와이어 전도체, 예컨대, 대체로 28 AWG 단선 와이어에 상당하는 약 0.321 밀리미터(mm)를 갖는 나선(비도금) 구리 와이어 또는 은 도금 구리 와이어를 포함한다는 것을 제외하면 도 1 및 도 2에 도시된 와이어 케이블(100a)과 구조가 동일하다. 대안적으로, 제1 및 제2 전도체(102b, 104b)는 30 AWG 또는 32 AWG 같은 더 작은 규격을 갖는 단선 와이어로 형성될 수 있다. 와이어 케이블(100b)은 95 Ohm의 임피던스를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 6 및 도 7은 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100c)의 다른 비제한적 예를 예시한다. 도 6 및 도 7에 예시된 와이어 케이블(100c)은 드레인 와이어(120b)가 단선 와이어 전도체, 예컨대, 대체로 28 AWG 단선 와이어에 상당하는 약 0.321 mm2의 단면을 갖는 비도금 구리 전도체, 주석 도금 구리 전도체 또는 은 도금 구리 전도체를 포함한다는 것을 제외하면 도 4 및 도 5에 도시된 와이어 케이블(100b)과 구조가 동일하다. 대안적으로, 드레인 와이어(120b)는 30 AWG 또는 32 AWG 같은 더 작은 규격을 갖는 단선 와이어로 형성될 수 있다. 와이어 케이블(100c)은 95 Ohm의 임피던스를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 8은 전기 디지털 데이터 신호를 전송하기 위한 와이어 케이블(100d)의 또 다른 비제한적 예를 예시한다. 도 5에 도시된 와이어 케이블(100d)은 도 1 내지 도 7에 도시된 와이어 케이블(100a, 100b, 100c)과 구조가 유사하지만, 와이어 케이블(100d)은 다수의 제1 및 제2 전도체(102b, 104b) 쌍을 포함한다. 또한, 벨트부(112)는 다수의 와이어 쌍 전도체를 갖는 와이어 케이블에 대해 종래 기술에서 볼 수 있는 바와 같이 와이어 쌍의 분리를 유지하기 위한 스페이서에 대한 필요성을 제거한다. 도 8에 예시된 예는 단선 와이어 전도체(102b, 104b 및 120b)를 포함한다. 그러나, 대안 실시예는 연선 와이어(102a, 104a 및 120a)를 포함할 수 있다.
도 9는 USB 3.0 및 HDMI 1.4 성능 사양을 위한 신호 상승 시간(피코초(ps) 단위) 및 차동 임피던스(Ohm(Ω) 단위)에 대한 요건을 예시한다. 또한, 도 9는 USB 3.0 및 HDMI 1.4 표준 양자 모두를 동시에 충족시킬 수 있는 와이어 케이블에 대한 조합된 요건을 예시한다. 와이어 케이블(100a - 100f)은 도 9에 도시된 조합된 USB 3.0 및 HDMI 1.4 신호 상승 시간 및 차동 임피던스 요건을 충족시키는 것으로 예상된다.
도 10은 0 내지 7500 MHz(7.5 GHz)의 신호 주파수 범위에 걸쳐 와이어 케이블(100a - 100f)에 대해 예상되는 차동 임피던스를 예시한다.
도 11은 0 내지 7500 MHz(7.5 GHz)의 신호 주파수 범위에 걸쳐 7m의 길이를 갖는 와이어 케이블(100a - 100f)에 대해 예상되는 삽입 손실을 예시한다.
따라서, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 7 미터까지의 길이를 갖는 와이어 케이블(100a - 100f)은 20 dB 미만의 삽입 손실로 초당 5 기가바이트의 속도로 디지털 데이터를 전송할 수 있는 것으로 예상된다.
도 12의 비제한적 예에 예시된 바와 같이, 와이어 케이블 조립체는 또한 전기 커넥터를 포함한다. 커넥터는 리셉터클 커넥터(128) 또는 리셉터클 커넥터(128)를 수용하도록 구성된 플러그 커넥터(130)일 수 있다.
도 13에 예시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터(128)는 두 개의 단자, 즉, 제1 내부 전도체(102)에 연결된 제1 리셉터클 단자(132) 및 와이어 케이블(100)의 제2 내부 전도체(도면 시점에 기인하여 도시되지 않음)에 연결된 제2 리셉터클 단자(134)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 리셉터클 단자(132)는 제1 캔틸레버 비임 부분(136)을 포함하고, 이 제1 캔틸레버 비임 부분은 대체로 직사각형 단면을 가지며, 제1 캔틸레버 비임 부분(136)의 자유 단부 부근에서 제1 캔틸레버 비임 부분(136)으로부터 현수되는 볼록 제1 접촉점(138)을 형성한다. 또한, 제2 리셉터클 단자(134)는 유사한 제2 캔틸레버 비임 부분(140)을 포함하고, 이 제2 캔틸레버 비임 부분은 대체로 직사각형 단면을 가지며, 제2 캔틸레버 비임 부분(140)의 자유 단부 부근에서 제2 캔틸레버 비임 부분(140)으로부터 현수되는 볼록 제2 접촉점(142)을 형성한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 각각은 부착 부분(144)을 포함하고, 이 부착 부분은 와이어 케이블(100)의 내부 전도체의 단부를 수용하도록 구성되고 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)에 대해 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)를 부착하기 위한 표면을 제공한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 부착 부분(144)은 L 형상을 형성한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 종축(A) 둘레에서 양측 대칭성을 가지면서 종축(A)에 대해 그리고 서로간에 실질적으로 평행한 경면대칭 단자 쌍을 형성한다. 예시된 실시예에서, 제1 캔틸레버 비임 부분(136)과 제2 캔틸레버 비임 부분(140) 사이의 거리는 중심간에 2.85 mm이다.
도 15에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)를 형성하도록 시트를 절단 및 굴곡시키는 스탬핑 공정에 의해 전도성 재료의 시트로부터 형성된다. 또한, 스탬핑 공정은 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 부착되는 캐리어 스트립(146)을 형성한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 원자재 두께를 통해 적어도 80% 이상의 전단 절삭을 제공하는 파인 블랭킹 공정(fine blanking process)을 사용하여 형성된다. 이는 리셉터클 커넥터(128)와 플러그 커넥터(130) 사이의 연결 마모를 감소시키는 접촉점과 캔틸레버 비임 부분의 부 에지(minor edge) 상에서의 더 매끄러운 표면을 제공한다. 그후, 부착 부분(144)은 후속 성형 작업에서 L 형상으로 굴곡된다.
도 16에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)를 부분적으로 수납하는 리셉터클 단자 홀더(148)를 형성하는 인서트 몰딩 공정을 위해 캐리어 스트립(146)에 부착되어 유지된다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 캐리어 스트립(146)으로부터 분리된 이후 이들 사이의 공간적 관계를 유지한다. 또한, 리셉터클 단자 홀더(148)는 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)가 와이어 케이블(100)로부터 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착 부분(144)으로 이행될 때 제1 및 제2 내부 전도체 사이의 일정한 분리를 유지하는 것을 돕는 와이어 안내 채널(150) 쌍을 형성한다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 액정 폴리머 같은 유전성 재료로 형성된다. 이러한 재료는 성형, 처리 및 전기 유전성 특성에 대하여 폴리아미드 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트 같은 다른 가공 플라스틱에 비해 성능 장점을 제공한다.
도 17에 예시된 바와 같이, 캐리어 스트립(146)의 일부가 제거되고, 리셉터클 단자 커버(152)가 그후 리셉터클 단자 홀더(148)에 부착된다. 리셉터클 단자 커버(152)는 리셉터클 커넥터(128)가 취급되는 동안 그리고 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)와 연결 또는 분리될 때 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 굴곡되는 것을 방지하도록 구성된다. 리셉터클 단자 커버(152)는 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)에 연결될 때 제1 및 제2 캔틸레버 비임 부분(136, 140)이 굴곡될 수 있게 하는 홈(154) 쌍을 형성한다. 리셉터클 단자 커버(152)는 또한 리셉터클 단자 홀더(148)와 동일한 액정 폴리머 재료로 형성될 수 있지만, 다른 유전성 재료가 대안적으로 사용될 수도 있다. 리셉터클 단자 홀더(148)는 리셉터클 단자 홀더(148)에 의해 형성되는 세장형 포스트(158)에 정합되는 세장형 슬롯(156)을 형성한다. 리셉터클 단자 커버(152)는 슬롯(156) 내에 포스트(158)를 초음파 용접함으로써 리셉터클 단자 홀더(148)에 결합된다. 대안적으로, 리셉터클 단자 홀더(148)를 리셉터클 단자 커버(152)에 결합시키는 다른 수단이 사용될 수 있다.
캐리어 스트립(146)의 잔여부는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)에 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)를 부착하기 이전에 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)로부터 제거된다.
도 18에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)는 초음파 용접 공정을 사용하여 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착 부분(144)에 부착된다. 단자에 전도체를 음파 용접하는 것은 납땜 같은 다른 결합 공정보다 단자와 전도체 사이의 결합부의 물질의 더 양호한 제어를 가능하게 하며, 따라서 전도체와 단자 사이의 결합부와 연계된 커패시턴스에 대한 더 양호한 제어를 제공한다. 또한, 땜납을 사용함으로써 유발되는 환경적 문제를 피한다.
다시 도 13으로 돌아가서, 플러그 커넥터(130)는 또한 두 개의 단자, 즉, 제1 내부 전도체(102)에 연결된 제1 플러그 단자(160) 및 와이어 케이블(100)의 제2 내부 전도체(미도시)에 연결된 제2 플러그 단자(162)를 포함한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 플러그 단자(160)는 대체로 직사각형 단면을 갖는 제1 세장형 평면부(164)를 포함한다. 제2 플러그 단자(162)는 또한 유사한 제2 세장형 평면부(166)를 포함한다. 플러그 단자의 평면부는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 제1 및 제2 접촉점(138, 142)을 수용하고 그와 접촉하도록 구성된다. 평면부의 자유 단부는 경사진 형상을 가짐으로써 플러그 커넥터(130)와 리셉터클 커넥터(128)가 정합될 때 정합하는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)가 제1 및 제2 평면부(164, 166)의 자유 단부를 타고 올라가 위에 위치되게 할 수 있다. 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 각각은 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착 부분(144)과 유사한 부착 부분(144)을 포함하며, 이들은 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)의 단부를 수용하고 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)에 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)를 부착하기 위한 표면을 제공하도록 구성된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 부착 부분(144)은 L 형상을 형성한다. 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 종축(A) 둘레에서 양측 대칭성을 가지면서 종축(A)에 대해, 그리고, 서로간에 실질적으로 평행한 경면대칭 단자 쌍을 형성한다. 예시된 실시예에서, 제1 평면부와 제2 평면부 사이의 거리는 중심간에 2.85 mm이다. 본 발명자는 경면대칭 평행 리셉터클 단자 및 플러그 단자가 와이어 케이블 조립체의, 임피던스 및 삽입 손실 같은 고속 전기 특성에 대해 강한 효과를 갖는다는 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 얻어진 데이터를 통해 관찰하였다.
도 19에 예시된 바와 같이, 플러그 단자는 플러그 단자를 형성하기 위해 시트를 절단 및 굴곡시키는 스탬핑 공정에 의해 전도성 재료의 시트로부터 형성된다. 또한, 스탬핑 공정은 플러그 단자가 부착되는 캐리어 스트립(168)을 형성한다. 그후, 부착 부분(144)이 후속 성형 작업에서 L 형상으로 굴곡된다.
도 20에 예시된 바와 같이, 플러그 단자는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)를 부분적으로 수납하는 플러그 단자 홀더(170)를 형성하는 인서트 몰딩 공정을 위해 캐리어 스트립(168)에 부착되어 유지된다. 플러그 단자 홀더(170)는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)가 캐리어 스트립(168)으로부터 분리된 이후 이들 사이의 공간적 관계를 유지한다. 플러그 단자 홀더(170)는 리셉터클 단자 홀더(148)와 유사하게 와이어 안내 채널(150) 쌍을 형성하며, 이 와이어 안내 채널 쌍은 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)가 와이어 케이블(100)로부터 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착 부분(144)으로 이행될 때 제1 및 제2 내부 전도체 사이에 일정한 분리를 유지하는 것을 돕는다. 플러그 단자 홀더(170)는 액정 폴리머 같은 유전성 재료로 형성된다.
캐리어 스트립(168)은 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)에 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)를 부착하기 이전에 플러그 단자로부터 제거된다.
도 18에 예시된 바와 같이, 와이어 케이블(100)의 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)는 초음파 용접 공정을 사용하여 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 부착 부분(144)에 부착된다.
도 13 및 도 14에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)가 정합될 때 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 주 폭이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 주 폭과 실질적으로 직각이도록 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130) 내에 배향된다. 본 명세서에서 사용될 때, 실질적으로 직각은 주 폭이 절대적 직각의 ± 15°라는 것을 의미한다. 본 발명자는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 사이의 이러한 배향이 삽입 손실에 대한 강한 효과를 갖는다는 것을 관찰하였다. 또한, 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)가 정합될 때, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 중첩한다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 제1 및 제2 접촉점(138, 142)만이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)의 평면형 블레이드 부분과 접촉하고, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 사이에 형성된 접촉 영역이 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162) 사이의 중첩 영역보다 작도록 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)가 구성된다. 따라서, 때때로 와이프(wipe) 거리라고도 지칭되는 접촉 영역은 단자 사이의 중첩부에 의해서가 아니라 제1 및 제2 접촉점(138, 142)의 영역에 의해 결정된다. 따라서, 리셉터클 및 플러그 단자는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 제1 및 제2 접촉점(138, 142)이 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 완전히 결합되어 있는 한, 일정한 접촉 영역의 이득을 제공한다. 플러그 및 리셉터클 단자 양자 모두가 경면대칭 쌍이기 때문에, 제1 리셉터클 단자(132)와 제1 플러그 단자(160) 사이의 제1 접촉 영역과 제2 리셉터클 단자(134)와 제2 플러그 단자(162) 사이의 제2 접촉 영역은 실질적으로 동일하다. 본 명세서에 사용될 때, 실질적으로 동일하다는 것은 제1 접촉 영역과 제2 접촉 영역 사이의 접촉 영역 차이가 0.1 mm2미만이라는 것을 의미한다. 본 발명자는 플러그 및 리셉터클 단자 사이의 접촉 영역과 제1 접촉 영역과 제2 접촉 영역 사이의 차이는 와이어 케이블 조립체의 삽입 손실에 강한 영향을 갖는다는 것을 컴퓨터 시뮬레이션으로부터 얻어진 데이터를 통해 관찰하였다.
제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134) 내에 수용되지 않고, 따라서, 플러그 커넥터(130)가 리셉터클 커넥터(128)에 정합될 때 제1 접촉 영역은 제1 플러그 단자(160)의 외부에 있고, 제2 접촉 영역은 제2 플러그 단자(162)의 외부에 있다.
제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 구리 기반 재료의 시트로부터 형성될 수 있다. 제1 및 제2 캔틸레버 비임 부분(136, 140)과 제1 및 제2 평면부(164, 166)는 구리/니켈/은 기반 도금을 사용하여 선택적으로 도금될 수 있다. 단자는 5 스킨 두께로 도금될 수 있다. 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)와 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 리셉터클 커넥터(128) 및 플러그 커넥터(130)가 약 0.4 뉴턴(45 그램)의 낮은 삽입 수직력을 나타내도록 구성된다. 낮은 수직력은 연결/분리 사이클 동안 도금의 마모를 감소시키는 이득을 제공한다.
도 13에 예시된 바와 같이, 플러그 커넥터(130)는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)에 부착된 플러그 차폐부(172)를 포함한다. 플러그 차폐부(172)는 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)와 플러그 단자 홀더(170)로부터 분리되고 종방향으로 그들을 둘러싼다. 또한, 리셉터클 커넥터(128)는 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134), 리셉터클 단자 홀더(148) 및 리셉터클 단자 커버(152)로부터 분리되고 그들을 종방향으로 둘러싸는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)에 부착된 리셉터클 차폐부(174)를 포함한다. 리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 서로 활주식으로 접촉하도록 구성되고, 정합시, 플러그 및 리셉터클 커넥터(128, 130)에 대한 전자기 차폐와 부착된 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부들 사이의 전기적 연속성을 제공한다.
도 13, 도 21 및 도 22에 도시된 바와 같이, 플러그 차폐부(172)는 두 개의 부분으로 이루어진다. 도 21에 예시된 제1 플러그 차폐부(172A)는 와이어 케이블(100)을 수용하도록 구성된 부착 부분(180)에 인접하게 두 쌍의 크림핑 윙, 즉, 전도체 크림프 윙(176)과 절연체 크림프 윙(178)을 포함한다. 전도체 크림프 윙(176)은 오프셋되어 있고 전도체 크림프 윙(176)이 와이어 케이블(110)에 크림핑될 때 와이어 케이블(100)의 노출된 외부 차폐부(124)를 둘러싸도록 구성되는 바이패스형 크림프 윙이다. 제1 플러그 차폐부(172A)가 외부 차폐부(124)에 크림핑될 때 드레인 와이어(120a)가 제1 플러그 차폐부(172A)에 전기적으로 결합되며, 그 이유는 와이어 케이블(100)의 드레인 와이어(120a)가 와이어 케이블(110)의 내부 차폐부(116)와 외부 차폐부(124) 사이에 개재되어 있기 때문이다. 이는 크림핑 이전에 차폐부에 관해 드레인 와이어(120)를 배향해야할 필요가 없는, 드레인 와이어(120)에 대한 플러그 차폐부(172)의 결합의 이득을 제공한다.
부착 부분(180)과 전도체 크림프 윙(176)의 내부는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)와 제1 플러그 차폐부(172A) 사이의 전기 전도성을 향상시키도록 구성된 복수의 마름모형 만입부를 형성할 수 있다. 이런 마름모형 만입부는 그 전체 내용이 본 명세서에 참조로 통합되어 있는 미국 특허 제8,485,853호에 개시되어 있다.
절연 크림프 윙은 또한 오프셋되어 있고 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(110)에 크림핑될 때 와이어 케이블(100)의 재킷(126)을 둘러싸도록 구성되어 있는 바이패스형 윙이다. 절연 크림프 윙 각각은 적어도 와이어 케이블(100)의 외부 절연체를 뚫고 들어가도록 구성되는 뾰족한 단부를 갖는 프롱(182)을 더 포함한다. 프롱(182)은 플러그 차폐부(172)와 와이어 케이블(100) 사이에 힘이 인가될 때 와이어 케이블(100)로부터 플러그 차폐부(172)가 분리되는 것을 방지한다. 프롱(182)은 또한 와이어 케이블(100)의 종축(A) 둘레에서 플러그 차폐부(172)가 회전하는 것을 방지한다. 또한, 프롱(182)은 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124), 내부 차폐부(116) 또는 벨트부(112)를 뚫고 들어가지만, 제1 및 제2 절연체(108, 110)를 뚫고 들어가지는 않는다. 예시된 예가 두 개의 프롱(182)을 포함하지만, 제1 플러그 차폐부(172A)에 의해 형성되는 단일 프롱(182)을 사용하는 본 발명의 대안 실시예가 안출될 수 있다.
제1 플러그 차폐부(172A)는 제1 및 제2 내부 전도체(102, 104)와 플러그 단자의 부착 부분(144) 사이의 연결부에 인접하게 부조된 부분(184)을 형성한다. 부조된 부분(184)은 부착 부분(144)과 제1 플러그 차폐부(172A) 사이의 거리를 증가시키고, 따라서, 이들 사이의 용량성 결합을 감소시킨다.
제1 플러그 차폐부(172A)는 도 22에 도시된 바와 같이 제2 플러그 차폐부(172B) 내에 형성된 대응하는 복수의 구멍(188)과 간섭하도록 구성되는 복수의 돌출부(218) 또는 범프(186)를 추가로 형성한다. 범프(186)는 구멍(188) 내로 스냅 결합되도록 구성되며, 따라서, 제2 플러그 차폐부(172B)를 제1 플러그 차폐부(172A)에 기계적으로 고정 및 전기적으로 연결한다.
도 13, 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 리셉터클 차폐부(174)는 유사하게 두 개의 부분으로 이루어진다. 도 23에 예시된 제1 리셉터클 차폐부(174A)는 와이어 케이블(110)을 수용하도록 구성된 부착 부분(180)에 인접하게 두 쌍의 크림핑 윙, 즉, 전도체 크림프 윙(176) 및 절연체 크림프 윙(178)을 포함한다. 전도체 크림프 윙(176)은 오프셋되어 있고 전도체 크림프 윙(176)이 와이어 케이블(100)에 크림핑될 때 와이어 케이블(100)의 노출된 외부 차폐부(124)를 둘러싸도록 구성되는 바이패스형 크림프 윙이다. 부착 부분(144) 및 전도체 크림프 윙(176)의 내부는 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124)와 제1 플러그 차폐부(172A) 사이의 전기 전도성을 개선시키도록 구성된 복수의 마름모형 만입부를 형성할 수 있다.
절연 크림프 윙은 또한 오프셋되어 있고 플러그 차폐부(172)가 와이어 케이블(100)에 크림핑될 때 와이어 케이블(100)의 재킷(126)을 둘러싸도록 구성되는 바이패스형 윙이다. 절연 크림프 윙은 적어도 와이어 케이블(100)의 외부 절연체를 뚫고 들어가도록 구성되는 뾰족한 단부를 구비하는 프롱(182)을 더 포함한다. 프롱(182)은 또한 와이어 케이블(100)의 외부 차폐부(124), 내부 차폐부(116) 또는 벨트부를 뚫고 들어갈 수 있다. 예시된 예가 두 개의 프롱(182)을 포함하지만, 단일 프롱(182)만을 사용하는 본 발명의 대안 실시예가 안출될 수 있다.
제1 리셉터클 차폐부(174A)는 제2 리셉터클 차폐부(174B)에 형성된 대응하는 복수의 구멍(188)과 간섭하여 제2 리셉터클 차폐부(174)를 제1 리셉터클 차폐부(174A)에 고정하도록 구성된 복수의 돌출부(218) 또는 범프(186)를 형성한다. 제1 리셉터클 차폐부(174A)는 연결부와 리셉터클 차폐부(174) 사이의 거리가 더 커서 리셉터클 차폐부(174) 내에 플러그 차폐부(172)의 삽입을 수용하기 때문에, 제1 및 제2 내부 전도체(102 104)와 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)의 부착 부분(144) 사이의 연결부에 인접한 부조된 부분을 형성하지 않을 수 있다.
예시된 실시예의 플러그 차폐부(172)의 외부는 리셉터클 차폐부(174)의 내부와 활주식으로 결합하도록 구성되지만, 리셉터클 차폐부(174)의 외부가 플러그 차폐부(172)의 내부와 활주식으로 결합하는 대안 실시예가 안출될 수 있다.
리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 구리 기반 재료의 시트로 형성될 수 있다. 리셉터클 차폐부(174) 및 플러그 차폐부(172)는 구리/니켈/은 또는 주석 기반 도금을 사용하여 도금될 수 있다. 제1 및 제2 리셉터클 차폐부(174A, 174B)와 제1 및 제2 플러그 차폐부(172A, 172B)는 본 기술 분야의 숙련자에게 잘 알려진 스탬핑 공정에 의해 형성될 수 있다.
본 명세서에 예시된 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터의 예가 와이어 케이블에 연결되지만, 회로 기판 상의 전도성 트레이스에 연결되는 플러그 커넥터와 리셉터클 커넥터의 다른 실시예가 안출될 수 있다.
진동 및 분리 내성 같은 자동차 환경의 용례의 요건을 충족하기 위해, 와이어 케이블 조립체(100)는 도 12에 예시된 바와 같이 플러그 커넥터 본체(192)와 리셉터클 커넥터 본체(190)를 더 포함할 수 있다. 리셉터클 커넥터 본체(190) 및 플러그 커넥터 본체(192)는 폴리에스테르 재료 같은 유전성 재료로 형성된다.
도 12로 다시 돌아가서, 플러그 커넥터 본체(192)는 플러그 커넥터 차폐부 조립체(128)를 수용하는 공동(194)을 형성한다. 플러그 커넥터 본체(192)는 또한 리셉터클 커넥터 본체(190)를 수용하도록 구성된 외피를 형성한다. 플러그 커넥터 본체(192)는 리셉터클 및 플러그 커넥터 본체(190, 192)가 완전히 정합될 때, 리셉터클 커넥터 본체(190)에 플러그 커넥터 본체(192)를 고정하도록 구성되는 로킹 아암(196)을 갖는 저 프로파일 래칭 메커니즘을 추가로 형성할 수 있다. 리셉터클 커넥터 본체(190)는 유사하게, 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)를 수용하는 공동(198)을 형성한다. 리셉터클 커넥터 본체(190)는 로크 탭(200)을 형성하며, 이 로크 탭은 리셉터클 및 플러그 커넥터 본체(190, 192)가 완전히 정합되었을 때 리셉터클 커넥터 본체(190)에 플러그 커넥터 본체(192)를 고정하기 위해 로킹 아암(196)과 결합된다. 와이어 케이블 조립체(100)는 또한 그 각각의 커넥터 본체 공동(194, 198) 내에 플러그 커넥터 차폐부 조립체(128) 및 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)를 보유하는 커넥터 위치 보증 장치(202)를 포함한다.
도 25에 예시된 바와 같이, 제1 리셉터클 차폐부(174a)는 삼각형 로크 탱(204)을 형성하고, 이 삼각형 로크 탱은 제1 리셉터클 차폐부(174a)로부터 돌출하며, 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)를 리셉터클 커넥터 본체(190)의 공동(198) 내에 고정하도록 구성된다. 로크 탱(204)은 제1 리셉터클 차폐부(174a)에 부착되면서 리셉터클 차폐부(174)의 종축(A)과 실질적으로 평행한 고정된 에지(미도시)와, 제1 리셉터클 차폐부(174a)에 부착되지 않고 종축(A)에 대해 예각을 형성하는 선단 에지(206)와, 역시 제1 리셉터클 차폐부(174a)에 부착되지 않으며 종축(A)에 대해 실질적으로 직각인 후단 에지(208)를 포함한다. 선단 에지(206) 및 후단 에지(208)는 제1 리셉터클 차폐부(174a)로부터 돌출한다. 도 26에 예시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터 본체(190)의 공동(198)은 협폭부(210) 및 광폭부(212)를 포함한다. 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)가 최초로 협폭부(210) 내로 삽입될 때, 로크 탱(204)의 선단 에지(206)는 협폭부(210)의 상단 벽(214)과 접촉하고, 로크 탱(204)을 압축함으로써 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)가 공동(198)의 협폭부(210)를 통과할 수 있게 한다. 로크 탱(204)이 공동(198)의 광폭부(212)에 진입할 때, 로크 탱(204)은 그 압축되지 않은 형상으로 복귀된다. 로크 탱(204)의 후미 에지(208)는 그후 공동(198)의 광폭부(212)의 후방 벽(216)과 접촉하여 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)가 리셉터클 커넥터 본체 공동(198)의 협폭부(210)를 통해 다시 통과하는 것을 방지한다. 공동(198)의 광폭부(212)의 전방에서 픽 툴(pick tool)을 삽입함으로써 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)가 공동(198)으로부터 제거될 수 있도록 로크 탱(204)이 압축될 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 제1 플러그 차폐부(172a)는 플러그 커넥터 본체(192)의 공동(194) 내에 플러그 커넥터 차폐부 조립체(128)를 고정하도록 구성되는 유사한 로크 탱(204)을 형성한다. 플러그 커넥터 본체(192)의 공동(194)은 유사한 상단 벽 및 후방 벽을 갖는 유사한 광폭부 및 협폭부를 포함한다. 로크 탱(204)은 제1 플러그 차폐부(172a) 및 제1 리셉터클 차폐부(174a)를 형성하는 스탬핑 공정 동안 형성된다.
도 12를 다시 참조하면, 제2 리셉터클 차폐부(174b)는 또한 플러그 커넥터 본체(192)의 공동(194) 내에서 플러그 커넥터 차폐부 조립체(128)를 정렬 및 배향하도록 플러그 공동(194)의 측부 벽에 형성된 홈(220) 쌍과 간섭하도록 구성되어 있는 돌출부(218) 쌍을 포함한다. 제2 플러그 차폐부(172b)는 유사하게 리셉터클 공동(198)의 측부 벽에 형성된 홈 쌍(도면 시점으로 인해 미도시)과 인터페이스 작용하여 리셉터클 커넥터 본체(190)의 공동(198) 내에서 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(130)를 정렬 및 배향하도록 구성된 돌출부(218) 쌍을 형성한다.
도 12에 예시된 리셉터클 및 플러그 커넥터 본체(190, 192)의 예가 단일 공동만을 포함하지만, 커넥터 본체가 다수의 플러그 및 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(128, 130)를 포함하거나, 대안적으로 플러그 및 리셉터클 커넥터 차폐부 조립체(128, 130)에 추가로 다른 커넥터 유형을 포함하도록 복수의 공동을 포함하는 커넥터 본체의 다른 실시예가 안출될 수 있다.
도 28에 예시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터 본체(190)는 리셉터클 커넥터 본체(190)로부터 외향 연장하는 로크 탭(200)을 형성한다.
도 29에 예시된 바와 같이, 플러그 커넥터 본체(192)는 종방향 연장 로크 아암(196)을 포함한다. 로크 아암(196)의 자유 단부(222)는 리셉터클 커넥터 본체(190)의 로크 탭(200)과 결합하도록 구성된 내향 연장 로크 닙(224)을 형성한다. 로크 아암(196)의 자유 단부(222)는 또한 외향 연장 정지부(226)를 형성한다. 로크 아암(196)은 로크 아암(196)이 휴지 상태로부터 피봇될 때 로크 아암(196)의 자유 단부(222) 상에 압하력(230)을 부여하도록 구성되는 탄성 U형 스트랩(228)에 의해 소켓 커넥터 본체에 일체로 연결된다. 플러그 커넥터 본체(192)는 횡방향 압하 비임(232)을 일체로 더 포함하며, 이는 고정된 단부들 사이에서 플러그 커넥터 본체(192)에 연결되고, 리셉터클 커넥터 본체(190)와 플러그 커넥터 본체(192) 사이에 인가된 종방향 분리력(234)이 제1 임계값을 초과할 때 정지부(226)와 결합하도록 구성된다. 임의의 특정 동작 이론에 얽매이지 않고, 분리력(234)이 인가될 때, U형 스트랩(228)의 전방 부분(236)은 로크 아암(196)의 자유 단부(222) 상의 정지부(226)가 압하 비임(232)과 접촉할 때까지 분리력(234)에 의해 변위된다. 정지부(226)와 압하 비임(232) 사이의 이러한 접촉은 로크 닙(224) 상의 압하력(230)을 증가시킴으로써 로크 탭(200)과 로크 닙(224)의 결합을 유지하고, 따라서, 리셉터클 커넥터 본체(190)로부터 플러그 커넥터 본체(192)의 분리를 방지한다.
플러그 커넥터 본체(192)는 U형 스트랩(228)과 대체로 동일 평면에 있으면서 U형 스트랩(228)과 결합하도록 구성된 견부(238)를 더 포함한다. 임의의 특정 동작 이론에 얽매이지 않고, 리셉터클 커넥터 본체(190)와 플러그 커넥터 본체(192) 사이에 인가된 종방향 분리력이 제2 임계값을 초과할 때, U형 스트랩(228)의 전방 부분(236)은 전방 부분(236)이 견부(238)의 면과 접촉할 때가지 변위되고, 그에 의해, 로크 닙(224) 상의 압하력(230)을 증가시켜 로크 탭(200)과의 로크 닙(224)의 결합을 유지한다. 제2 임계값에서의 분리력(234)은 제1 임계값에서의 분리력(234)보다 크다. 정지부(226) 및 U형 스트랩(228)이 압하력(230)을 증가시키는 것을 돕기 때문에, 자동차 표준을 충족할 수 있는 폴리에스터 재료를 사용하여 분리력에 저항할 수 있는 저 프로파일 로킹 메커니즘을 구비한 커넥터 본체를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 로크 아암(196)은 U형 스트랩(228)의 후방에 배치되어 있는 누를 수 있는 손잡이(240)를 포함한다. 로크 닙(224)은 로크 탭(200)과의 로크 닙(224)의 분리를 가능하게 하도록 손잡이를 누르는 것에 의해 로크 탭(200)으로부터 외향 이격 이동될 수 있다. 도 30에 예시된 바와 같이, 로크 아암(196)은 로크 닙(224)과 누를 수 있는 손잡이(240) 사이에 배치된 내향 연장 지주(242)를 더 포함한다.
본 발명자는 도 34 및 도 35에 예시된 와이어 케이블 조립체(100e) 및 도 36 및 도 37에 예시된 와이어 케이블 조립체(100f) 같이 드레인 와이어를 포함하지 않는 와이어 케이블 조립체가 도 9 내지 도 11에 도시된 성능 특성을 충족시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 드레인 와이어 연결부의 제거는 개선된 차폐 및 제어 임피던스를 가능하게 한다. 연결부 전반에 걸쳐 원래의 케이블 차폐부 구성의 일관성이 유지되고 그에 의해 시스템의 재현성 및 신뢰성을 향상시킨다. 드레인 와이어 연결부의 제거는 더 높은 데이터 전송 속도를 가능하게 한다. 차폐부 내부에 구현되는 현재의 드레인 와이어 연결부는 데이터 쌍의 전송 라인 불균형을 유발할 수 있어서 상한 데이터 레이트를 제한한다.
도 34 및 도 35에 예시된 바와 같이, 와이어 케이블 조립체(100e)는 7개 와이어 스트랜드(106)로 구성되는 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)를 포함한다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)의 와이어 스트랜드(106) 각각은 0.12 밀리미터(mm)의 직경을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 28 미국 와이어 규격(AWG) 연선 와이어에 대체로 상당하는 약 0.321 밀리미터(mm)의 전체 직경을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 전도체(102a, 104a)는 더 작은 직경을 갖는 연선 와이어로 형성될 수 있어서, 30 AWG 또는 32 AWG에 상당하는 더 작은 전체 직경을 도출할 수 있다. 와이어 케이블 조립체(100e)의 구성은 기본적으로 드레인 와이어(120)를 제외하면 와이어 케이블 조립체(100a)의 구성과 동일하다.
도 36 및 도 37에 예시된 바와 같이, 와이어 케이블 조립체(100f)는 제1 및 제2 전도체(102b, 104b)를 포함하고, 이들 각각은 대체로 28 AWG 단선 와이어에 상당하는 약 0.321 밀리미터(mm)의 직경을 갖는 나선(비도금) 구리 와이어 또는 은 도금 구리 와이어 같은 단선 와이어 전도체를 포함한다. 대안적으로, 제1 및 제2 전도체(102b, 104b)는 30 AWG 또는 32 AWG 같은 더 작은 규격을 갖는 단선 와이어로 형성될 수 있다. 와이어 케이블 조립체(100f)의 구성은 드레인 와이어(120)를 제외하면, 와이어 케이블 조립체(100b)의 구성과 기본적으로 동일하다.
따라서, 와이어 케이블 조립체(100a - 100f)가 제공된다. 와이어 케이블(100a - 100f)은 변조나 인코딩 없이 3.5 Gb/s 이상의 데이터 레이트로 디지털 데이터 신호를 전송할 수 있다. 와이어 케이블(100a - 100c 및 100e - 100f)은 카테고리 7 케이블 같은 유사한 데이터 전송율을 지원할 수 있는 다른 고속 케이블에 사용되는 바와 같은 다수의 꼬임 쌍선이 아닌 전도체의 단일 쌍에 걸쳐 이러한 레이트로 신호를 전송할 수 있다. 와이어 케이블(100a - 100c 및 100e - 100f)에서와 같이 단일 쌍을 사용하는 것은 다수의 꼬임 쌍선을 갖는 다른 와이어 케이블에서 꼬임 쌍선 사이에서 발생하는 누화의 가능성을 제거하는 장점을 제공한다. 와이어 케이블(100a - 100c 및 100e - 100f)의 단일 와이어 쌍은 또한 와이어 케이블의 질량을 감소시키고, 이는 자동차와 항공분야 같은 중량에 민감한 용례에서 중요한 인자이다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a, 102b, 104b)와 내부 차폐부(116) 사이의 벨트부(112)는 전송 라인 특성을 유지하고, 특히 자동차 배선 하네스 조립체 내에서 와이어 케이블(100a - 100c)을 경로 형성하면서 필요에 따라 케이블이 굴곡될 때 내부 차폐부(116)와 제1 및 제2 전도체(102a, 104a, 102b, 104b) 사이의 일정한 반경방향 거리를 유지한다. 제1 및 제2 전도체(102a, 104a, 102b, 104b)와 내부 차폐부(116) 사이의 일정한 반경방향 거리를 유지하는 것은 케이블 임피던스를 제어하고 신뢰성있는 데이터 전송율을 제공한다. 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 결합과 벨트부(112)는 역시, 특히 제1 및 제2 전도체(102, 104) 사이의 와이어 분리를 일반적으로 유도하는 각도로 차량을 통해 경로 형성되는 것에 의해 케이블이 굴곡될 때, 와이어 쌍 내의 제1 및 제2 전도체(102a, 104a, 102b, 104b) 사이의 꼬임 배설 길이를 유지하는 것을 돕는다. 이는 또한 제어된 케이블 임피던스를 제공한다. 플러그 커넥터(128) 및 리셉터클 커넥터(130)는 와이어 케이블과 협력하여 제어된 케이블 임피던스를 제공한다. 따라서, 와이어 케이블(100a - 100c 및 100e - 100f)이 굴곡될 때에도, 3.5 Gb/s 이상의 속도로 디지털 데이터를 전송할 수 있는 일정한 임피던스 및 삽입 손실 특성을 갖는 와이어 케이블 조립체(100a - 100c 및 100e - 100f)를 제공하는 것은 임의의 하나의 특정 요소가 아니라 제1 및 제2 절연체(108, 110)의 결합과 벨트부(112), 내부 차폐부(116), 단자(132, 134, 160, 162) 같은 요소들의 조합이다.
본 발명을 그 양호한 실시예에 관하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 청구범위에 기재된 범주에 의해서만 제한되는 것을 의도한다. 또한, 용어 제1, 제2 등의 사용은 임의의 중요도 순서를 나타내는 것이 아니며, 용어 제1, 제2 등은 하나의 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것이다. 또한, 용어 일 등의 사용은 수량의 제한을 나타내지 않으며, 적어도 하나의 언급된 대상의 존재를 나타낸다.

Claims (15)

  1. 전기 신호를 전송하도록 구성된 조립체이며,
    와이어 케이블(100f)을 포함하고,
    와이어 케이블은
    제1 내부 전도체(102b) 및 제2 내부 전도체(104b),
    제1 내부 전도체(102b) 및 제2 내부 전도체(104b)를 둘러싸는 차폐부,
    제1 내부 전도체(102b)와 제2 내부 전도체(104b) 사이의 제1 사전결정된 간격 및 상기 제1 내부 전도체(102b) 및 제2 내부 전도체(104b)와 상기 차폐부 사이의 제2 사전결정된 간격을 유지하도록 구성되는 유전성 구조체(113)를 포함하고,
    상기 차폐부는
    유전성 구조체(113)를 적어도 부분적으로 둘러싸서 와이어 케이블(100f)의 특성 임피던스를 형성하는 내부 차폐부 전도체(116), 및
    내부 차폐부 전도체(116)를 적어도 부분적으로 둘러싸고 내부 차폐부 전도체(116)와 전기적으로 소통하는 외부 차폐부 전도체(124)를 포함하는
    조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조립체는 별도의 드레인 와이어 전도체를 포함하지 않는, 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    유전성 구조체(113)는 제1 및 제2 내부 전도체(102b, 104b)와 내부 차폐부 전도체(116) 사이에 일정한 반경방향 간격을 제공하도록 구성되는, 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    유전성 구조체(113)는 제1 내부 전도체(102b)를 둘러싸는 제1 유전성 절연체와 제2 내부 전도체(104b)를 둘러싸는 제2 유전성 절연체를 포함하고, 제1 유전성 절연체 및 제2 유전성 절연체는 함께 결합되어 제1 내부 전도체(102b)와 제2 내부 전도체(104b) 사이에 일정한 측방향 간격을 제공하는, 조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    유전성 구조체(113)는 제1 유전성 절연체 및 제2 유전성 절연체를 둘러싸는 제3 유전성 절연체를 추가로 포함하여 제1 및 제2 내부 전도체(102b, 104b)와 내부 차폐부 전도체(116) 사이에 일정한 반경방향 간격을 제공하는, 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    내부 차폐부 전도체(116)는 내부 차폐부 전도체(116)에 의해 형성된 봉합선이 와이어 케이블(100f)의 종축(X)과 실질적으로 평행하도록 유전성 구조체(113) 둘레에 감겨진 알루미늄함유 필름으로 형성되고, 내부 차폐부 전도체(116)의 측방향 길이는 유전성 구조체(113) 원주의 적어도 100%를 덮는, 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 내부 전도체(102b) 및 제2 내부 전도체(104b)는 상호간에 꼬여지지 않는, 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    와이어 케이블(100f)은 95 Ohm의 특성 임피던스를 갖는, 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    길이 7 미터까지의 와이어 케이블(100f)이 100 메가헤르쯔(MHz) 미만의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대해 1.5 데시벨(dB) 미만, 100 MHz와 1.25 기가헤르쯔(GHz) 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 5 dB 미만, 1.25 GHz와 2.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 7.5 dB 미만, 그리고, 2.5 GHz와 7.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 25 dB 미만의 차동 삽입 손실을 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    와이어 케이블(100f)은 50 피코초 미만의 인트라-페어 스큐를 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    조립체는
    플러그 커넥터(130), 및
    상기 플러그 커넥터(130)와 정합하도록 구성되는 리셉터클 커넥터(128)
    로 구성되는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 전기 커넥터를 더 포함하고,
    상기 플러그 커넥터는
    대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제1 연결 부분을 포함하는 제1 플러그 단자(160), 및
    대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제2 연결 부분을 포함하는 제2 플러그 단자(162)를 구비하고,
    제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 각각 제1 및 제2 내부 전도체(102b, 104b)에 부착되도록 구성되고, 제1 및 제2 플러그 단자(160, 162)는 종축 둘레에서 양측 대칭성을 갖는 경면대칭 쌍을 형성하며,
    상기 리셉터클 커넥터는
    대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제1 캔틸레버 비임 부분(136)을 포함하는 제1 리셉터클 단자(132)로서, 제1 캔틸레버 비임 부분은 제1 캔틸레버 비임 부분(136)으로부터 현수되는 볼록 제1 접촉점(138)을 형성하고, 상기 제1 접촉점은 제1 플러그 단자(160)의 제1 연결 부분과 접촉하도록 구성되는, 제1 리셉터클 단자와,
    대체로 직사각형 단면을 특징으로 하는 제2 캔틸레버 비임 부분(140)을 포함하는 제2 리셉터클 단자(134)로서, 제2 캔틸레버 비임 부분은 제2 캔틸레버 비임 부분(140)으로부터 현수되는 볼록 제2 접촉점(142)을 형성하고, 상기 제2 접촉점은 제2 플러그 단자(162)의 제2 연결 부분과 접촉하도록 구성되는, 제2 리셉터클 단자를 포함하고,
    제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 각각 제1 및 제2 내부 전도체(102b, 104b)에 부착되도록 구성되고, 제1 및 제2 리셉터클 단자(132, 134)는 종축 둘레에서 양측 대칭성을 갖는 경면대칭형 단자 쌍을 형성하고, 플러그 커넥터(130)가 대응 리셉터클 커넥터(128)에 연결될 때, 제1 연결 부분의 주 폭은 제1 캔틸레버 비임 부분(136)의 주 폭에 실질적으로 직각이고, 제2 연결 부분은 제2 캔틸레버 비임 부분(140)의 주 폭에 실질적으로 직각인,
    조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    조립체는
    플러그 차폐부(172)로서, 플러그 커넥터(130)로부터 전기적으로 격리되고 플러그 커넥터(130)를 종방향으로 둘러싸는, 플러그 차폐부(172), 및
    리셉터클 차폐부(174)로서, 리셉터클 커넥터(128)로부터 전기적으로 격리되고 리셉터클 커넥터(128)를 종방향으로 둘러싸는, 리셉터클 차폐부
    로 구성되는 그룹으로부터 선택된 전기 전도성 차폐부(172, 174)를 더 포함하고,
    전기 전도성 차폐부(172, 174)는 와이어 크림핑 윙 쌍을 형성하고, 상기 와이어 크림핑 윙 쌍은 외부 차폐부 전도체(124)에 기계적으로 연결되어 전기 전도성 차폐부(172, 174)를 내부 차폐부 전도체(116)에 전기적으로 연결함으로써 조립체의 특성 임피던스를 형성하는, 조립체.
  13. 제12항에 있어서,
    리셉터클 차폐부(174)는 제1 내부 전도체(102b)와 제1 리셉터클 단자(132) 사이의 연결부와 제2 내부 전도체(104b)와 제2 리셉터클 단자(134) 사이의 연결부의 위치에 인접하게 부조부를 형성하는, 조립체.
  14. 제13항에 있어서,
    조립체는 95 Ohm의 특성 임피던스를 갖는, 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    길이 7 미터까지의 와이어 케이블(100f)을 갖는 조립체가 100 MHz 미만의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 1.5 dB 미만, 100 MHz와 1.25 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 5 dB 미만, 1.25 GHz와 2.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 7.5 dB 미만, 그리고, 2.5 GHz와 7.5 GHz 사이의 신호 주파수 내용을 갖는 신호에 대하여 25 dB 미만의 차동 삽입 손실을 갖는 것을 특징으로 하는, 조립체.
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