KR20210093339A - 부분 점유형 차폐물을 갖는 케이블 - Google Patents

부분 점유형 차폐물을 갖는 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 케이블(210)은 중심 전도체(220)를 포함한다. 층의 형태로 된 절연성 재료(225)가 중심 전도체(220)를 포위한다. 부분 점유형 차폐물(232)이 절연성 재료를 부분적으로 포위한다. 부분 점유형 차폐물은 절연성 층의 총 원주부의 25% 미만인 길이를 갖는 절연성 층 주위의 공간 내에서 서로에 인접하게 그룹화되는 복수개의 전도체를 포함할 수 있다. 절연성 재킷(227)이 케이블의 부분 점유형 차폐물 및 잔여부를 덮는다. 케이블은 케이블 조립체(10)에서 사용될 수 있다.

Description

부분 점유형 차폐물을 갖는 케이블{CABLE HAVING A SPARSE SHIELD}
관련출원에 대한 교차-참조
본 출원은 2013년 1월 29일자로 출원된 미국 출원 제13/753,358호의 일부-계속 출원이고, 그 개시 내용은 참조로 여기에 합체되어 있다.
기술 분야
본 출원은 케이블에 관한 것이다. 특히, 본 출원은 전도성 코팅에 의해 덮이고 부분 점유형 차폐물에 의해 부분적으로 덮이고 절연성 재킷에 의해 덮인 절연성 와이어를 갖는 케이블에 관한 것이다.
많은 의료 장치는 본체 유닛 및 원격 유닛을 포함하고 여기에서 원격 유닛은 본체 유닛에 대해 정보를 전달한다. 본체 유닛은 그 다음에 원격 유닛으로부터 전달된 정보를 처리하고, 진단 정보, 보고서 등을 제공한다. 일부 배열에서, 전기 와이어의 그룹을 포함하는 케이블이 본체 유닛에 원격 유닛을 결합시킨다. 케이블의 크기는 전형적으로 케이블을 통해 연장되는 전도체의 개수 그리고 전도체의 게이지(gauge) 또는 두께에 의존한다. 케이블 내에서 연장되는 전도체의 개수는 원격 유닛으로부터 본체 유닛으로 전달되는 정보의 양에 따라 선택되는 경향이 있다. 즉, 정보의 양이 많을수록, 전도체의 개수가 많아진다.
본체/원격 유닛 배열을 사용하는 더 진보된 의료 장치에서, 대량의 정보가 원격 구성 요소와 본체 유닛 사이에서 전달될 수 있다. 예컨대, 초음파 기계의 변환기가 초음파 영상 프로세서로 수백 개의 전도체를 통해 아날로그 정보를 전달할 수 있다. 인접한 전도체들 사이의 전기 누화(electrical cross-talk)가 표면화될 수 있다. 누화를 감소시키는 하나의 방식이 각각의 전도체를 포위하는 절연성 재료의 두께를 증가시키는 것이다. 일부 경우에, 편조 차폐물 와이어(braided shield wire)가 누화 특성을 더욱 개선하도록 절연성 재료 주위에 전체적으로 권취될 수 있다. 그러나, 절연성 재료의 두께 증가 그리고 편조 차폐물 와이어의 추가는 주어진 직경의 케이블을 통과할 수 있는 전도체의 개수의 감소를 가져온다. 이러한 문제점을 완화시키기 위해, 더 높은 게이지의 전도체(즉, 더 얇은 전도체)가 이용될 수 있다. 그러나, 더 얇은 전도체는 더 손상되기 쉬운 경향이 있고, 그에 의해 케이블의 유효 수명을 제한한다. 추가로, 케이블 감쇠(cable attenuation)는 더 높은 게이지의 전도체가 사용될 때에 증가된다.
제1 태양에서, 차폐 케이블이 제공된다. 케이블은 중심 전도체를 포함한다. 층의 형태로 된 절연성 재료가 중심 전도체를 포위한다. 전도성 코팅이 절연성 재료의 외부측 표면 상에 형성될 수 있다. 부분 점유형 차폐물이 절연성 층을 부분적으로 포위한다. 절연체가 부분 점유형 차폐물을 덮는다.
제2 태양에서, 케이블은 중심 전도체를 포함한다. 절연성 층이 중심 전도체를 포위한다. 전도성 코팅이 절연성 층의 외부측 표면 상에 형성되고, 부분 점유형 차폐물이 전도성 코팅을 부분적으로 포위한다. 부분 점유형 차폐물은 절연성 층의 총 원주부의 25% 미만인 길이를 갖는 절연성 층 주위의 공간 내에서 서로에 인접하게 그룹화되는 복수개의 전도체를 포함한다. 절연체가 부분 점유형 차폐물을 덮는다.
본 출원의 또 다른 태양에서, 복수개의 케이블을 포함하는 차폐 케이블 조립체가 제공된다. 각각의 케이블은 제1 단부, 중간 섹션 및 제2 단부를 갖는다. 각각의 케이블의 중간 섹션은 서로로부터 분리된다. 전도성 차폐물이 케이블의 각각의 중간 섹션을 포위한다. 각각의 케이블은 중심 전도체, 중심 전도체를 포위하는 절연성 층 그리고 절연성 재료의 외부측 표면 상에 있는 전도성 코팅을 부분적으로 포위하는 부분 점유형 차폐물을 포함한다. 절연체가 부분 점유형 차폐물을 덮는다. 양호한 실시예에서, 부분 점유형 차폐물은 복수개의 전도체를 포함한다. 전도체는 각각의 전도체가 부하와 정합되는 특성 임피던스의 케이블을 초래하는 거리만큼 인접한 전도체로부터 분리되도록 서로에 인접하게 그룹화된다.
본 출원의 또 다른 태양에서, 차폐 케이블을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 중심 전도체를 제공하는 단계, 중심 전도체 주위에 절연성 층을 형성하는 단계 그리고 부분 점유형 차폐물로써 전도성 코팅을 부분적으로 포위하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 부분 점유형 차폐물을 덮는 절연체를 제공하는 단계를 또한 포함하고, 케이블의 요구 특성 임피던스를 결정하는 단계를 포함할 수 있고, 부분 점유형 차폐물은 요구 특성 임피던스를 갖는 케이블을 초래하는 거리에 대응하는 거리만큼 서로로부터 분리되는 복수개의 전도체를 갖는다.
다른 태양, 특징 및 장점이 다음의 도면 그리고 상세한 설명의 검토 시에 통상의 기술자에게 명확하거나 명확해질 것이다. 이러한 설명 내에 포함되는 모든 이러한 추가의 특징 및 장점은 특허청구범위의 범주 내에 있고, 다음의 특허청구범위에 의해 보호되도록 의도된다.
아래에서 설명되는 실시예는 절연부의 외부측 표면 상에 형성되는 전도성 코팅 및/또는 절연부의 외부측 층 상의 전도성 코팅을 부분적으로 덮는 부분 점유형 차폐물을 갖는 절연성 와이어를 포함하는 케이블을 제공함으로써 기존의 본체/원격 유닛 시스템과 관련된 문제점을 극복한다. 전도성 코팅, 부분 점유형 차폐물 또는 전도성 코팅 및 부분 점유형 차폐물의 조합은 일반적으로 인접한 와이어들 사이의 상호 커패시턴스 및 인덕턴스를 감소시키고, 와이어를 통해 전파되는 신호에 대한 전자기 간섭의 영향을 감소시킨다. 전도성 코팅 및/또는 부분 점유형 차폐물은 공지된 와이어보다 작은 직경을 갖는 절연체의 사용을 용이하게 하고, 그에 따라 주어진 직경의 케이블 조립체와 관련하여 위치될 수 있는 와이어의 개수의 증가를 용이하게 한다.
첨부 도면은 특허청구범위의 추가의 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서 내에 합체되어 그 일부를 구성한다. 상세한 설명 그리고 설명된 예시 실시예는 특허청구범위에 의해 한정되는 원리를 설명하도록 기능한다.
도 1은 하나의 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.
도 2a는 도 1의 케이블 조립체에서 이용될 수 있는 예시의 케이블 조립체 섹션의 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 케이블 조립체 섹션의 예시의 리본화 단부 섹션이다.
도 3a-3e는 케이블 조립체 섹션 내에 포함될 수 있는 케이블의 예시 실시예를 도시하고 있다.
도 4는 도 2a의 케이블 및 케이블 조립체를 형성하는 동작의 그룹을 도시하고 있다.
도 5 및 6은 케이블 조립체 섹션 내에 포함될 수 있는 케이블의 단면도를 도시하고 있다.
도 1은 예시의 케이블 조립체(10)를 도시하고 있다. 케이블 조립체(10)는 커넥터 단부(12), 변환기 단부(14) 및 연결 가요성 케이블 조립체 섹션(16)을 포함한다. 예시의 케이블 조립체(10)에서, 커넥터 단부(12)는 초음파 촬영 기계(도시되지 않음) 등의 전자 기구에 결합되도록 구성되는 헤더 커넥터(22)를 갖는 회로 기판(20)을 포함한다. 커넥터 단부(12)는 커넥터 하우징(24) 그리고 케이블(16)의 단부를 포위하는 스트레인 완화부(26)를 포함한다. 초음파 변환기(30)가 예컨대 변환기 단부(14)에 연결될 수 있다. 커넥터 단부(12) 및 변환기 단부(14)는 단지 예시라는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 케이블 조립체(10)는 상이한 구성 요소를 결합시키는 데 이용될 수 있다. 케이블 조립체는 여기에서 설명되는 특성을 갖는 케이블 조립체가 충분한 임의의 적용 분야에 적용될 수 있다.
도 2a는 케이블 조립체 섹션(16)의 예시의 단면을 도시하고 있다. 케이블 조립체 섹션(16)은 외피(200), 편조 차폐물(205) 그리고 절연성 케이블(210)의 그룹을 포함한다. 절연성 케이블(210)의 개수는 단지 예시이고 임의의 특정한 적용 분야에서 실제로 요구될 수 있는 케이블의 임의의 개수를 나타낼 필요는 없다는 것이 이해되어야 한다.
외피(200)는 케이블 조립체 섹션(16)의 외부를 한정한다. 외피(200)는 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 등의 임의의 비전도성 가요성 재료로부터 형성될 수 있다. 외피(200)는 약 8.4 ㎜(0.33 in)의 외경을 가질 수 있다. 편조 차폐물(205)이 존재한다면 그 내경에서 측정되는 보어 직경은 6.9 ㎜(0.270 in)일 수 있다. 이것은 1.4 ㎟(0.057 in2)의 (직선형일 때에, 원형 형상으로의) 보어 단면적을 가져온다. 이러한 크기의 외피(200)는 약 64개 내지 256개의 케이블(210)의 배치를 용이하게 한다. 외피(200)의 직경은 그에 따라 상이한 개수의 절연성 케이블(210)을 수용하도록 증가 또는 감소될 수 있다.
편조 차폐물(205)은 외피(200)의 내부 표면 상에 제공되고, 모든 절연성 케이블(210)을 포위한다. 편조 차폐물(205)은 구리 등의 전도성 재료 또는 외부 전자기 간섭 발생원으로부터 케이블을 차폐하는 데 적합한 상이한 재료일 수 있다. 일부 실시예에서, 편조 차폐물(205)은 은-도금될 수 있고, 절연성 케이블(210)을 포위하는 메시형 구조물(mesh-like structure)을 형성할 수 있다.
절연성 케이블(210)은 하위-그룹으로 배열될 수 있고, 이 때에 각각의 하위-그룹은 케이블 조립체 섹션(16)의 각각의 단부에서 "리본화된(ribbonized)" 부분(215)(도 2b)을 갖는다. 즉, 하위-그룹의 절연성 케이블(210)이 리본(215)을 형성하도록 측면-측면 방식으로 서로에 부착 또는 접착될 수 있다. 각각의 리본 부분(215)은 케이블 조립체 섹션(16)이 사용되는 적용 분야의 필요성에 의해 지시되는 것에 따라 리본 부분(215)의 절연성 케이블(210)의 각각의 중심 전도체(220)를 노출시켜 임의의 종래의 수단에 의해 회로 기판(20), 전자 구성 요소 및/또는 커넥터에 절연성 케이블(210)을 연결하는 것을 용이하게 하도록 트리밍될 수 있다. 리본 부분(215)은 조립공이 케이블 조립체 섹션(16)의 양쪽 대향 단부에서 리본 부분(215)을 상관시킬 수 있는 독특한 표시로써 마킹될 수 있다.
케이블 조립체 섹션(16)의 중간 섹션(36)(도 1)에서, 하위-그룹의 절연성 케이블(210)은 일반적으로 느슨하고, 편조 차폐물(205) 및 외피(200) 내에서 서로 독립적으로 자유롭게 이동된다. 케이블의 분리는 참조로 여기에 합체되어 있는 2004년 5월 11일자로 허여된 미국 특허 제6,734,362 B2호 그리고 본 출원과 동시에 출원된 미국 특허 출원 제13/753,339호에 기재된 것과 같이 케이블 조립체 섹션(16)의 가요성을 개선하고 인접한 절연성 케이블(210) 사이에서 일어나는 누화의 수준을 감소시킨다. 절연성 케이블(210)의 느슨한 부분(36)은 스트레인 완화부들 사이에서, 스트레인 완화부를 통해 그리고 리본 부분(215)이 배치 및 연결되는 하우징 내로 케이블 조립체 섹션(16)의 전체 길이만큼 연장된다.
각각의 절연성 케이블(210)은 절연성 재료(225)(즉, 여기에서 절연성 층으로서 또한 불리는 층의 형태로 된 전도체 절연성 재료)에 의해 포위되는 중심 전도체(220)를 포함한다. 전도성 코팅(230)이 절연성 재료(225)의 외부측 표면 위에 형성될 수 있다. 추가예에서 또는 대체예에서, 절연성 케이블(210)의 일부 또는 모두가 부분 점유형 차폐물(232)에 의해 포위될 수 있고, 그 다음에 절연성 재킷(227)(즉, 절연체 또는 절연성 재킷으로서 또한 불리는 부분 점유형 차폐물 절연성 층)으로써 덮일 수 있다. 절연성 재킷(227)은 탄화불소, 예컨대 나선형으로 권취될 수 있는 폴리에스테르 테이프, 폴리에틸렌 등의 임의의 비전도성 가요성 재료로부터 형성될 수 있다. 절연성 재킷(227)은 약 0.013 ㎜(0.0005 인치)의 두께를 가질 수 있다.
중심 전도체(220)는 구리 또는 상이한 전도성 재료일 수 있다. 중심 전도체(220)는 중실형 또는 스트랜드형일 수 있고, 약 36 내지 52 AWG의 게이지 즉 36 AWG에 대해 약 0.13 ㎜(0.005 in)(중실형 와이어) 또는 0.15 ㎜(0.006 in)(스트랜드형 와이어)의 직경 그리고 52 AWG에 대해 약 0.020 ㎜(0.00078 in)(중실형 와이어)의 직경을 가질 수 있다. 중심 전도체(220)의 재료 및 게이지는 주어진 중심 전도체(220)를 통한 요구 전류 흐름을 용이하게 하도록 선택될 수 있다. 예컨대, 중심 전도체(220)의 게이지는 전류 흐름 증가를 용이하게 하도록 감소(즉, 직경 면에서 증가)될 수 있다. 중실형 와이어와 대조되는 스트랜드형 와이어가 케이블 조립체 섹션(16)의 전체 가요성을 개선하는 데 이용될 수 있다. 절연성 케이블(210)은 모두가 동일한 특성을 가질 수 있거나 상이할 수 있다. 즉, 절연성 케이블(210)은 상이한 게이지, 상이한 전도체 등을 가질 수 있다.
중심 전도체(220)를 포위하는 절연성 재료(225)는 불소 중합체, 폴리비닐 클로라이드(PVC) 또는 폴리에틸렌 등의 재료로 제조될 수 있다. 절연성 재료(225)의 두께는 전기 요건을 충족시키기 위해 약 0.05 내지 0.64 ㎜(0.002 내지 0.025 in)일 수 있다. 절연성 재료(225)의 두께 증가가 누화 특성을 개선하고(즉, 와이어들 사이의 상호 커패시턴스를 감소시키고) 그에 따라 인접한 절연성 케이블(210) 사이의 누화를 감소시킨다. 반면에, 두께의 증가는 편조 차폐물(205) 내에 위치될 수 있는 절연성 케이블(210)의 총 개수를 감소시킨다. 절연성 재료(225)의 두께는 케이블 조립체 섹션(16)의 커패시턴스 및 특성 임피던스를 제어하는 데 사용될 수 있다.
전도성 코팅(230)은 탄소, 그래파이트, 그래핀, 은 또는 구리 등의 임의의 적절한 재료일 수 있고, 현탁 용액 내에 있을 수 있다. 예컨대, [일렉트로다그(Electrodag) 502로서 또한 알려져 있는] 다그(Dag) 502 또는 메틸에틸케톤 내에 현탁되는 불소 중합체 결합제 내의 탄소/그래파이트 입자가 사용될 수 있다. 이것은 분무 또는 분산 공정이나 얇은 층의 전도성 재료를 가하는 데 적합한 다른 공정을 통해 가해질 수 있다. 하나의 실시예에서, 그래핀을 함유하는 보어벡 머티리얼즈(Vorbeck Materials)로부터의 보어-잉크TM 그라비어(Vor-Ink Gravure) 등의 제품이 약 0.005 ㎜(0.0002 in)의 두께까지 분산 코팅을 통해 가해질 수 있다. 전도성 코팅(230)을 가하는 것은 인접한 절연성 케이블(210) 사이의 상호 커패시턴스 및 인덕턴스를 더욱 감소시키고 그에 따라 누화를 더욱 감소시킨다. 동시에, 케이블의 자기-커패시턴스는 증가될 것이고; 그에 따라, 케이블의 특성 임피던스를 제어하는 하나의 방식이 코팅 재료의 두께 및 전도도를 변화시킴으로써 수행될 수 있다.
부분 점유형 차폐물(232)은 위에서 설명된 다양한 특성을 향상시키는 구리 등의 전도성 재료이다. 부분 점유형 차폐물(232)은 절연성 재료(225)를 완전히 덮지는 않는다는 점에서 부분 점유형이고, 이것은 전형적인 차폐 케이블에도 적용된다. 전형적인 차폐 케이블에서, 차폐물은 최대한 높은 커버리지를 제공하도록 구성된다. 대조적으로, 부분 점유형 차폐물(232)은 요구 누화 수준을 지원하도록 구성된다. 일반적으로, 부분 점유형 차폐물(232)은 저주파수 전자기 간섭(EMI: electromagnetic interference)을 차폐하고, 한편 전도성 코팅(230)은 고주파수 EMI를 차폐하고, 그에 의해 커버리지 감소를 보상한다. 예컨대, 부분 점유형 차폐물(232)은 최고 50 MHz의 주파수까지의 차폐물로서 기능할 수 있고, 한편 전도성 코팅은 약 1.8 m(6 ft)의 케이블 다발 길이에 대해 50 내지 1000 MHz의 차폐물로서 기능할 수 있다. 부분 점유형 차폐물(232)의 이용은 절연성 케이블(210)의 직경의 감소, 절연성 케이블의 중량의 감소 및/또는 절연성 케이블(210)을 제조하는 것과 관련된 비용의 감소를 가져올 수 있다.
부분 점유형 차폐물(232)은 여러 방식들 중 하나로 결정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 부분 점유형 차폐물(232)은 중심 전도체의 저항을 기초로 하여 결정된다. 예컨대, 부분 점유형 차폐물(232)이 절연성 재료를 덮는 정도는 절연성 케이블(210)의 요구 특성에 따라 조정될 수 있다. 특히, 절연성 케이블은 전형적으로 케이블들 사이의 간섭을 최소화하기 위해 절연성 케이블의 전체 원주부에 대해 차폐된다. 그럼에도 불구하고, (중심 전도체의 저항과 정합될 때와 같이) 부분 점유형 차폐물(232)의 저항이 대략 중심 전도체의 저항 이하일 때에, 충분한 결과가 주어진 적용 분야에 대해 성취될 수 있다. 예컨대, 1.64 Ω/m(0.5 Ω/ft)의 저항을 갖는 중심 전도체(220)에 대해, 부분 점유형 차폐물(232)이 절연체를 덮는 정도는 부분 점유형 차폐물이 약 1.64 Ω/m(0.5 Ω/ft)의 저항을 갖도록 조정될 수 있다. 이러한 수치는 비교적 작은 개수의 와이어 스트랜드에 대응하는 부분 점유형 차폐물을 사용함으로써 성취 가능하다. 대조적으로, 전형적인 동축 케이블에서, 차폐물 저항은 중심 전도체 저항보다 약 10배 작다.
대체 실시예에서, 부분 점유형 차폐물(232)은 부분 점유형 차폐물(232)이 덮는 중심 전도체의 원주부의 비율을 기초로 하여 설명될 수 있다. 단지 일부의 예로서, 부분 점유형 차폐물(232)은 중심 전도체의 원주부의 50% 미만, 40% 미만, 30% 미만, 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만 또는 5% 미만을 덮을 수 있다.
하나의 실시예에서, 위의 전도성 코팅(230); 그리고 48 AWG[0.031 ㎜(0.00124 in)(중실형) 그리고 0.038 ㎜(0.0015 in)(스트랜드형)의 직경]의 게이지 그리고 0.024/㎜(0.6/in)의 권취-비율을 갖는 5개의 와이어를 포함하는 부분 점유형 차폐물(232)을 갖는 약 1.8 m(6 ft)의 길이의 절연성 케이블(210)이 전통적인 동축 설계에서의 약 -50 dB에 비해 1 MHz 내지 10 MHz 사이에서 약 -40 dB보다 낮도록 인접한 절연성 케이블(210) 사이의 대응 누화를 갖는 것으로 밝혀졌다. 전도성 코팅(230) 및 부분 점유형 차폐물(232)의 추가는 그에 따라 충분한 누화 성능을 제공하면서 동일한 게이지 및 자기 커패시턴스의 표준형 동축 케이블에 비해 케이블(210)의 두께 및 중량의 감소를 용이하게 한다. 이와 같이, 전도성 코팅(230) 및 부분 점유형 차폐물(232)은 전통적인 동축 케이블 설계에 비해 주어진 직경의 외피(200) 내에 위치될 수 있는 케이블(210)의 개수의 증가를 용이하게 한다. 위에서 설명된 특성 그리고 또한 절연성 와이어(210)의 특성 임피던스는 상이한 전도도를 갖는 전도성 코팅(230)을 선택함으로써, 부분 점유형 차폐물(232)의 실시를 변화시킴으로써, 절연성 재료(225)의 두께를 변화시킴으로써 또는 주어진 유전 상수 등을 갖는 절연성 재료(225)를 선택함으로써 조정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3a-3e는 위의 특성 결과를 성취하는 데 이용될 수 있는 부분 점유형 차폐물(232)에 대한 다양한 예시 실시예를 도시하고 있다. 예컨대, 도 2a 및 3a는 5개의 전도체를 포함하는 부분 점유형 차폐물(232)을 도시하고 있다. 이러한 경우에, 중심 전도체(220)의 게이지가 약 42 AWG일 때에, 부분 점유형 차폐물(212) 내의 각각의 와이어의 게이지는 중심 전도체의 저항과 정합되도록 약 48 AWG일 수 있다. 5개의 전도체는 집합적으로 절연성 재료(230)의 외부측 표면의 약 20% 미만을 덮을 수 있다. 전도체의 개수는 상이할 수 있다. 예컨대, 도 3b는 단일의 와이어 스트랜드를 포함하는 부분 점유형 차폐물(305)을 도시하고 있다. 절연성 케이블(210)에 대해 위의 게이지가 주어지면, 와이어는 약 42 AWG의 게이지를 가질 수 있다. 도 3c는 스트랜드당 1/2의 단면적 그리고 도 3b의 와이어보다 3의 게이지 번호의 증가를 가질 수 있는 2개의 와이어를 도시하고 있다. 이것은 2개의 와이어의 저항이 중심 전도체의 저항과 대략 동일해지게 한다.
와이어의 개수 및/또는 와이어의 게이지는 부분 점유형 차폐물의 요구 저항을 얻거나 케이블의 특성 임피던스를 변화시키도록 조정될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 추가예에서 또는 대체예에서, in당 권취수는 부분 점유형 차폐물의 요구 저항을 얻도록 조정될 수 있다. 예컨대, 48 AWG의 게이지 그리고 0.6(0.024 권취수/㎜)의 in-당-권취수를 갖는 단일의 와이어는 약 29.5 Ω/m(9 Ω/ft)의 저항을 가질 수 있다. 이들 수치와 관련하여, 절연성 재료(230)의 약 2%가 부분 점유형 차폐물(212)에 의해 덮인다. 48 AWG의 게이지 그리고 0.6의 in-당-권취수를 갖는 2개의 와이어는 약 14.8 Ω/m(4.5 Ω/ft)의 저항을 가질 수 있다. 이들 수치와 관련하여, 절연성 재료(230)의 약 4%가 부분 점유형 차폐물(212)에 의해 덮인다. 3개 이상의 와이어가 또한 이용될 수 있다. 와이어의 개수가 증가됨에 따라, 위의 특성 그리고 와이어의 권취수 비율을 성취하는 데 요구되는 와이어 직경이 그에 따라 조정될 수 있다. 추가로, 다수개의 와이어가 이용될 때에, 와이어는 이격될 수 있고 및/또는 절연체 주위에 균등하게 분포될 수 있다. 예컨대, 인접한 와이어는 부하와 정합되는 특성 임피던스의 케이블을 초래하는 가변 거리 D만큼 분리될 수 있다. 예컨대, 거리는 약 0.15 ㎜(0.006 in)일 수 있다.
와이어가 권취되는 방식은 도 3b 및 3c에서의 경우와 같은 단일 방향에 제한되지 않는다. 예컨대, 도 3d에 도시된 것과 같이, 와이어(310)는 서로 교차될 수 있다. 추가로, 도 3e에 도시된 것과 같이, 편조 와이어 리본(312)이 단일의 와이어 대신에 부분 점유형 차폐물에 대해 이용될 수 있다. 다른 조합이 가능하다.
도 2를 재참조하면, 케이블 조립체 섹션(16)의 각각의 단부에서, 부분 점유형 차폐물(212)은 접지부에 접촉될 수 있다. 부분 점유형 차폐물(212)의 접지는 결국 각각의 절연성 케이블(210)의 부분 점유형 차폐물(212)과 전도성 코팅(230) 사이의 접촉으로 인해 절연성 케이블(210)의 전도성 코팅(230)을 접지시킨다.
전도성 코팅(230)의 접지는 결국 절연성 와이어(210)를 통해 전파되는 신호에 대한 외부 전자기 간섭 발생원의 영향을 감소시킨다.
본 발명의 출원인들은 위에서 설명된 케이블의 특성 임피던스가 부분 점유형 차폐물의 인접한 와이어들 사이의 거리 그리고 부분 점유형 차폐물에 의해 점유되는 유전체 주위의 공간의 크기를 조정함으로써 추가로 제어될 수 있다는 것을 뜻밖에 밝혀냈다. 예컨대, 도 5를 참조하면, 케이블(210)의 특성 임피던스는 인접한 와이어(212) 사이의 거리 D 그리고 와이어가 점유하는 절연성 층(225)의 원주부 주위의 길이 L을 조정함으로써 조정될 수 있다. 본 발명의 출원인들은 차폐물이 일반적으로 절연체의 전체 외부측 표면적을 덮는 전형적인 동축 케이블에서 H-필드가 유전체 내에 구속된다는 것을 관찰하였다. 차폐물이 위에서 설명된 실시예에서와 같이 소수의 균등하게 분산된 와이어를 포함할 때에, 균등하게 분포된 H-필드가 절연체 외부측에서 형성되기 시작한다. 위에서 설명된 실시예에서, 케이블의 특성 임피던스는 동축 케이블의 특성 임피던스와 대략 동일하다. 그러나, 동일한 와이어가 절연체의 일측을 향해 함께 그룹화될 때에, H-필드가 균등하게 분배되게 되고 이 때에 최고 강도가 부분 점유형 차폐물의 와이어(212) 주위에 형성된다. H-필드의 강도 증가는 케이블(210)의 인덕턴스를 효과적으로 증가시키고 그에 따라 케이블(210)의 특성 임피던스를 증가시키는 프린징 효과(fringing effect)에 기인된다. 와이어(212)가 떨어져 분산됨에 따라, 프린징이 감소되고, 케이블(210)의 특성 임피던스가 감소된다. 이와 같이, 케이블(210)의 특성 임피던스는 와이어(212)가 절연성 층의 원주부의 약 xx% 미만인 길이를 갖는 절연성 층 주위의 공간 내에서 서로에 인접하게 그룹화되도록 와이어(212) 사이의 간격 D를 조정함으로써 추가로 제어될 수 있다.
표 1 은 전형적인 동축 케이블, 6개-전도체가 균등하게 분포된 부분 점유형 차폐물을 갖는 동축 케이블 그리고 도 6에 도시된 것과 같이 인접한 전도체들 사이에 제공되는 공간이 실질적으로 없도록 서로에 이웃하여 그룹화되는 5개-전도체의 부분 점유형 차폐물을 갖는 동축 케이블의 파라미터를 비교하고 있다.
전형적인
동축 케이블		 6개 전도체의 부분 점유형 차폐물
(대칭 분산)		 5개 전도체의 부분 점유형 차폐물
(그룹화된 전도체)
중심 전도체(CC) 42 AWG 중실형 SPC 42 AWG 중실형 SPC
합금		 42 AWG 중실형 SPC
합금
유전체 ePTFE/열-밀봉부
폴리에스테르 테이프		 ePTFE/열-밀봉부
폴리에스테르 테이프		 ePTFE/열-밀봉부
폴리에스테르 테이프
차폐물 46 AWG SPC
(21개의 스트랜드)		 그래핀 잉크
48 AWG SPC
(6개의 스트랜드)		 그래핀 잉크
48 AWG SPC
(5개의 스트랜드)
재킷 열-밀봉부
폴리에스테르		 열-밀봉부
폴리에스테르		 열-밀봉부
폴리에스테르
측정:
CC DCR 1.68 Ω/ft 1.68 Ω/ft 1.68 Ω/ft
차폐물 DCR 0.21 Ω/ft 1.35 Ω 1.58 Ω
커패시턴스 16 pF/ft 18 pF/ft 19 pF/ft
특성
임피던스		 77 Ω 79 Ω 90 Ω
표 1에 기재된 것과 같이, 전형적인 동축 케이블 및 6개-전도체 부분 점유형 차폐물 케이블의 특성 임피던스는 77 Ω 및 79 Ω으로 대략 동일한 것으로 측정된다. 그러나, 5개-전도체 부분 점유형 차폐물은 약 90 Ω의 특성 임피던스를 갖고, 이것은 10 옴만큼 더 높다.도 4는 위에서 설명된 절연성 케이블(210) 및 케이블 조립체 섹션(16)에 대응할 수 있는 절연성 케이블 및 케이블 조립체 섹션을 형성하는 동작의 그룹을 도시하고 있다. 블록 400에서, 절연성 케이블의 형성이 중심 전도체를 제공함으로써 시작된다. 중심 전도체는 구리 또는 상이한 전도성 재료일 수 있다. 전도체는 중실 코어를 가질 수 있거나 스트랜드형일 수 있다. 중심 전도체의 게이지가 52 AWG 내지 36 AWG일 수 있다.
블록 405에서, 절연성 재료가 중심 전도체 주위에 층으로서 형성된다. 절연성 층은 폴리에틸렌 또는 플루오리네이티드 에틸렌 프로필렌(FEP)과 같은 탄화불소 등의 임의의 적절한 재료일 수 있다. 절연성 층의 직경은 약 0.025 내지 0.64 ㎜(0.001 내지 0.025 in)일 수 있다.
블록 410에서, 전도성 코팅이 절연성 층의 외부 표면 상에 형성된다. 전도성 코팅은 예컨대 분무 또는 분산 공정을 통해 가해질 수 있다. 코팅은 탄소, 그래파이트, 그래핀, 은 또는 구리 등의 재료일 수 있고, 현탁 용액 내에 있을 수 있다. 예컨대, 보어-잉크TM 그라비어가 사용될 수 있다. 분무 또는 분산을 통해 절연성 층 상에 가해질 수 있는 다른 전도성 재료가 이용될 수 있다. 전도성 코팅의 두께는 약 0.005 ㎜(0.0002 in)일 수 있다.
블록 415에서, 부분 점유형 차폐물이 전도성 코팅의 외부 표면 주위에 제공된다. 부분 점유형 차폐물은 1개, 2개 또는 그 이상의 와이어, 편조 와이어 또는 중심 전도체의 임피던스와 정합되는 임피던스를 갖는 부분 점유형 차폐물을 초래하는 상이한 구성을 포함할 수 있다.
블록 417에서, 절연성 재킷이 부분 점유형 차폐물 와이어 스트랜드 및 임의의 노출된 전도성 코팅을 덮도록 부분 점유형 차폐물 층 위에 형성될 수 있다. 절연성 재킷은 탄화불소, 나선형으로 권취된 폴리에스테르 테이프, 폴리에틸렌 등의 재료로부터 형성될 수 있다.
블록 420에서, 블록 400-415에 따라 준비된 케이블의 그룹이 함께 결속될 수 있다.
블록 425에서, 편조 차폐물 와이어가 케이블의 그룹 위에 가해질 수 있다. 편조 차폐물은 은-도금 구리일 수 있고, 케이블을 포위하도록 구성되는 메시로서 형성될 수 있다.
블록 430에서, 외피가 편조 차폐물 와이어 주위에 가해질 수 있다. 외피는 폴리비닐 클로라이드, 탄화불소 중합체 또는 폴리우레탄 등의 재료일 수 있다. 약 0.635 ㎜ 내지 12.7 ㎜(0.025 내지 0.500 in)의 외피의 외경은 외피 내에 10개 내지 500개의 와이어를 수용할 수 있다.
다른 동작이 절연성 케이블 및 케이블 조립체 섹션의 특성을 더욱 향상시키고 및/또는 추가의 유리한 특징을 제공하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 절연성 케이블의 제1 및/또는 제2의 각각의 단부가 1개 이상의 그룹의 리본을 형성하도록 측면-측면 방식으로 부착된다. 그룹 내의 절연성 케이블이 와이어를 통해 전파되는 신호들 사이의 미리 결정된 관계를 기초로 하여 선택될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 특허청구범위의 범주 내에 있는 많은 추가의 실시예가 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명확할 것이다. 위에서 설명된 다양한 치수는 단지 예시이고, 필요에 따라 변화될 수 있다. 따라서, 특허청구범위의 범주 내에 있는 많은 추가의 실시예가 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명확할 것이다. 그러므로, 설명된 실시예는 단지 특허청구범위를 이해하는 것을 돕도록 제공되고, 특허청구범위의 범주를 제한하지 않는다.
10: 케이블 조립체
12: 커넥터 단부
14: 변환기 단부
16: 연결 가요성 케이블 조립체 섹션
20: 회로 기판
22: 헤더 커넥터
24: 커넥터 하우징
26: 스트레인 완화부
30: 초음파 변환기

Claims (1)

  1. 중심 전도체와;
    층의 형태로 중심 전도체를 포위하는 절연성 층 재료와;
    절연성 층 재료를 부분적으로 포위하는 부분 점유형 차폐물과;
    부분 점유형 차폐물을 덮는 절연체를 포함하고,
    부분 점유형 차폐물은 복수개의 전도체를 포함하고, 복수개의 전도체는 서로에 인접하게 그룹화되고,
    절연성 층의 외부측 표면 상에 형성된 전도성 코팅을 추가로 포함하고, 그에 의해 전도성 코팅은 절연성 층의 외부측 표면과 부분 점유형 차폐물 사이에 있는, 케이블.
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