TW201346936A - 改良的緩衝電纜 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種電纜,其具有至少兩對絕緣導線。該等毗鄰對藉由一緩衝層在其接觸點處分離,該緩衝層不完全包裹該等對或該等對中之任一者。該電纜提供插入損耗或注入至該電纜中之電壓之輸入對輸出電壓之比率的低可變性。

Description

改良的緩衝電纜
本申請案主張2012年3月21日申請之美國臨時專利申請案第61/613,747號之優先權,其以引用方式併入本文中。
本發明係關於一種電纜,其具有至少兩對絕緣導線。該等對藉由一緩衝構件在其接觸點處分離,該緩衝構件不完全包裹該等對或該等對中之任一者。
用於以高頻率在短距離上傳輸數位資料信號之多對雙軸銅電纜在電腦及電信行業中眾所周知。某些典型當前行業標準應用標準包含串列附接SCSI(SAS)、無限頻帶及10 Gb乙太網路。電纜通常在公司資料中心內使用,其中多個銅電纜連接部署於交換機、路由器、集線器、伺服器及儲存單元之間。在此等應用中,在一圓形電纜組態中通常採用八個雙軸對,藉此該等對中的四個對傳輸資料,且四個對接收資料。
為使資料傳輸無錯誤,該等雙軸銅對必須展現相對於彼此之一極高程度之實體一致性。若該等對以任何方式在實體上彼此不同,則量測為注入至電纜中之電壓之輸入對輸出電壓之比率之插入損耗可變化很大。此外,最低損耗對與最高損耗對之間的插入損耗偏差或損耗差可受到極大影響。此「插入損耗偏差」係必須嚴格控制之一電參數,此乃因具有過多所接收電壓的對可致使非所要能量與鄰近對耦合,產生串擾及其他資料錯誤。另外,插入損耗偏差迫使系統設計者 使用複雜及高耗電信號調節技術以儘可能等化所接收電壓。因此大容量電纜製造商轉向大長度以確保在一生產批次期間適當地維持對之個別絕緣導線之物理性質,諸如絕緣物直徑、橢圓度及導體同心度。維持此等性質不僅在初始擠出操作時(其中施加絕緣物),且亦在貫穿所有後續製造操作(諸如對遮罩、編纜(cabling)、編織及最終加套)時係關鍵的。
偏斜亦在資料傳輸中添加錯誤。偏斜係自電纜中之該等對之一信號之延遲到達,且在一長電纜中可係顯著的。理想地,所有信號將同時到達,然而,電纜中之該等對之間的實體不一致性導致某信號比其他信號晚到達。因此,期望減少電纜中之偏斜變化以減少傳輸錯誤。
此等電纜之設計亦重要的是需要保持為一最小值之成品電纜直徑。因此,電纜製造商通常使用各種空氣增強型電纜電介質以便針對一給定AWG及電纜阻抗達成最低可能直徑。不幸的是,每當將空氣引入至一電介質中,電介質對壓碎及形變之實體抵抗根據空氣內容量而減少。
圖1中展示行業標準八對電纜之一電纜剖面。將八個對組合在一起之程式通常稱為「編纜」。在編纜操作中,藉由機器圍繞一中心軸同時地螺旋纏繞所有八個對。為將該等對配置為最緊密幾何結構,存在兩個對(7及8)之一內部層,該兩個對(7及8)由六個對(1-6)環繞。透過一閉合模具螺旋纏繞每一層以確保直徑控制及若干對依數值序列之適當定位。典型行業慣例使用一或多個包帶機器,其定位在閉合模之後以便施加各種行業標準EMI/RFI遮罩及膠帶。如圖1中所繪示,8個對中之每一者包有至少一層包裹膠帶。此等膠帶一般係聚合物(例如,聚酯)且在一側上具有黏合劑。可圍繞該等對中之每一者螺旋或縱向纏繞該等包裹膠帶。
接著,用一第一層膠帶(在行業中有時稱為「黏結膠帶」或「緩 震膠帶」)包裹中心兩個對(7及8)。緩震膠帶由一軟的柔韌不導電膠帶製成,當電纜受衝擊時,緩震膠帶可緩衝及吸收震動。緩震膠帶較佳由聚合物(諸如發泡聚丙烯、鐵氟隆(聚四氟乙烯)、PVC及諸如此類)製成,且不含黏合劑。
將剩餘六個對(1-6)纏繞在第一層緩震膠帶100上,接著將一第二層緩震膠帶(100)包裹在外部對(1至6)上。由此,圖1展示緩震膠帶(100)之兩個不同層。一層緊接地直接施加於內部對7及8上方。另一層緊接地直接施加於外部對1到6上方。
在第二層緩震膠帶以外,可存在連續層之遮罩(102)及護套(104)。如圖1中所展示,遮罩可包含一鋁膠帶及/或一編織遮罩。護套可由用於通信電纜之已知加套材料製成。
多層緩震膠帶之目的係最小化可由於施加編纜扭力或由於因下游電纜編織及最終護套操作而施加至電纜之壓縮力發生於該等對之任何實體變形。然而,先前技術電纜不提供電纜中之該等對之間的一致插入損耗及偏斜特性。因此,仍需要減少一電纜內不同對之間的插入損耗及偏斜可變性之通訊電纜。
本發明之一目標係提供具有插入損耗(注入至電纜中之電壓之輸入對輸出電壓之比率)之低可變性之通信電纜。本發明提供含有複數個導線對之通信電纜,每一對具有圍繞其相互周圍完全覆蓋該對之一黏結膠帶。該電纜進一步包含至少兩個毗鄰對之間的一緩衝構件。該緩衝構件經安置以使得其防止該等毗鄰對之間的任何直接接觸,但不完全覆蓋任何一特定對之周圍。該緩衝構件可放置在選定毗鄰對或所有毗鄰對之間。較佳地,一緩衝構件放置於彼此發生接觸之任何毗鄰對之間。申請人已發現本發明之電纜提供一致插入損耗輪廓而不犧牲電纜之撓性及大小。
本發明之另一目標係提供用於製作電纜之方法。在一較佳方法中,在將複數個導線對組裝成一電纜時將該緩衝構件與該等對一起編入。此方法避免圍繞每一對添加一額外層之包裹膠帶或經擠出護套之困難及昂貴程式,此添加大小且降低電纜之撓性。
本發明之又一目標係提供用於連接通信設備與電纜之方法。
1‧‧‧對/外部對
2‧‧‧對/外部對
3‧‧‧對/外部對
4‧‧‧對/外部對
5‧‧‧對/外部對
6‧‧‧對/外部對
7‧‧‧對/中心對/內部對
8‧‧‧對/中心對/內部對
100‧‧‧緩震膠帶
102‧‧‧遮罩
104‧‧‧護套
200‧‧‧緩衝構件
202a‧‧‧導線對/對/中心對
202b‧‧‧導線對/對/中心對
202c‧‧‧導線對/對
202d‧‧‧導線對/對
202e‧‧‧導線對/對
202f‧‧‧導線對/對
202g‧‧‧導線對/對
202h‧‧‧導線對/對
206‧‧‧內部緩震膠帶層
208‧‧‧外部緩震膠帶層
210‧‧‧遮罩層
212‧‧‧護套
500a‧‧‧單獨緩衝膠帶/膠帶
500b‧‧‧單獨緩衝膠帶/膠帶
502a‧‧‧導線對/對
502b‧‧‧導線對/對
502c‧‧‧導線對/對
502d‧‧‧導線對/對
506‧‧‧緩震膠帶層
510‧‧‧遮罩層
512‧‧‧護套
520‧‧‧填充物
圖1展示先前技術之八對電纜之剖面。
圖2展示本發明之八對電纜之剖面,其中緩衝構件覆蓋中心對之一次要部分。
圖3展示本發明之八對電纜之剖面,其中緩衝構件覆蓋中心對之一主要部分。
圖4展示本發明之八對電纜之剖面,其中緩衝構件僅覆蓋中心對接觸之處。
圖5展示本發明之一四對電纜之剖面。
圖6展示圖1中所繪示之電纜中之對之插入損耗。
圖7展示圖4中所繪示之電纜中之對之插入損耗。
圖8展示在本發明之電纜(圖4)及先前技術電纜(圖1)中在1.5 GHz下該等對中之每一者之插入損耗之標準偏差。x軸上之數字表示圖1之插圖中所注釋之導線對。「S」指示本發明之電纜中之對應對。
圖9展示在本發明之電纜(圖4)及先前技術電纜(圖1)中在2.5 GHz下該等對中之每一者之插入損耗之標準偏差。x軸上之數字表示圖1之插圖中所注釋之導線對。「S」指示本發明之電纜中之對應對。
圖10展示本發明之電纜(圖4)及先前技術電纜(圖1)中在5.0 GHz下該等對之每一者之插入損耗之標準偏差。x軸上之數字表示圖1之插圖中所注釋之導線對。「S」指示本發明之電纜中之對應對。
圖11展示本發明之電纜(圖4)及先前技術電纜(圖1)中該等對中之 每一者之偏斜之標準偏差。x軸上之數字表示圖1之插圖中所注釋之導線對。「S」指示本發明之電纜中之對應對。
本發明提供在不犧牲大小之靈活性的情況下具有一致插入損耗輪廓的通信電纜。本發明之通信電纜含有複數個導線對,每一對具有環繞其共有之周圍完全覆蓋該對之一黏結膠帶。每一對含有藉助一包裹膠帶而固持在一起的兩條絕緣導線及一排流導線。每一對可如同(例如)頒予Vaupotic等人之美國專利第7,790,981號中所揭示般構建,該專利以引用的方式併入本文中。如圖1中所繪示,可進一步藉由連續層之緩震膠帶、遮罩及/或護套來覆蓋該複數個對。該電纜進一步包含至少兩個毗鄰對之間之一緩衝構件。該緩衝構件經安置,使得其防止該等毗鄰對之間的任何直接接觸,但不完全覆蓋任何一個特定對的周圍。以此方式,緩衝構件不顯著增加電纜之韌度及大小。可將緩衝構件放置於選定毗鄰對或所有毗鄰對之間。較佳地,將一緩衝構件放置於彼此發生接觸之任何毗鄰對之間。申請人已非預期地發現,添加緩衝膠帶出乎意料地提供插入損耗或注入至電纜中之電壓之輸入對輸出之比率之一致且低的可變性。
在電纜受到壓縮時,緩衝構件提供震動阻尼效應。阻尼效應宜至少相同於或大於由黏結膠帶提供之效應。緩衝構件可由軟的柔韌不導電材料製成。該材料可係聚合物(諸如發泡聚烯烴、鐵氟隆(聚四氟乙烯)或膨脹鐵氟隆)及PVC或布。較佳地,緩衝構件提供為一膠帶且不含黏合劑。
圖2繪示具有八個導線對(202a-202h)之本發明之一實施例。類似於圖1(先前技術),亦將該等對定位成兩個對(202a及202b)在中央處,且其他六個對(202c-202h)環繞中心對。除內部及外部緩震膠帶層(206及208)、遮罩層(210)及護套(212)之外,本發明還提供電纜之中心對 (202a及202b)之間之一緩衝構件(200)。緩衝構件200起作用以消除對202a與對202b之間的任何直接實體接觸。緩衝構件(200)宜不完全覆蓋與其接觸之對中的任一者。如圖2中所展示,將緩衝構件(200)插入在對202a與對202b之間,但僅部分覆蓋彼等對之周圍。在圖2中,緩衝構件(200)覆蓋每一對202a及對202b之一次要部分,而在圖3中,緩衝構件(200)亦覆蓋每一對202a及對202b之一主要部分。此外,亦可如圖4中所繪示安置緩衝構件(200),其中緩衝構件(200)在一點處與該等對直接接觸,在該點處,若非緩衝構件(200),該等對本已接觸。不需要將緩衝構件之剩餘部分附接至毗鄰對中之任一者。所有彼等實施例皆在本發明之範疇內。要注意的是,緩衝構件最小程度地在對202a與202b之間提供一單獨塑膠材料層。另外,本發明亦涵蓋彼等對之間的層。此外,儘管圖2-4僅展示對202a與對202b之間之一單個緩衝構件(200),但本發明亦涵蓋在其他對(202c-202h)之任何接觸點之間使用緩衝構件。舉例而言,與本發明一致,可將緩衝構件安置於對202c與對202d、對202d與對202e、對202e與對202f、對202f與對202g、對202g與對202h及/或對202h與對202c之間。
圖5繪示具有四個導線對(502a-502d)之本發明之一實施例。四個對圍繞一填充物(520)配置,填充物用於填充對之間的空隙,以防止對在電纜內移位且維持電纜的剖面形狀。類似於其他實施例,可以一緩震膠帶層(506)、一(或多個)遮罩層(510)及/或一護套(512)連續地進一步覆蓋四個對。緩衝構件(500)宜安置於對502a與對502b、對502b與對502c、對502c與對502d及對502d與對502a之接觸點之間。如圖5中所繪示,使用兩個單獨緩衝膠帶(500a與500b)來緩衝四個接觸點。此處,膠帶500a經定位,使得其緩衝對502a與對502b及對502a與對502d之間的接觸點。同樣地,膠帶500b經定位,使得其緩衝對502b與對502c及對502c與對502d之間的接觸點。儘管圖5展示兩個緩衝構 件,但本發明亦涵蓋使用(舉例而言)四個不同緩衝膠帶,每一緩衝膠帶安置於四個接觸點中之一者之間。
在組裝電纜期間,宜以與該等對之絞矩相同之一電纜絞矩(cable lay)將緩衝構件螺旋纏繞至電纜中。以此方式,用於組裝電纜之工具及機器僅需添加用於處置緩衝構件的設備而不劇烈地改變原始機器。進一步,在組裝電纜期間,於緩衝構件中直接編纜比針對每一對單獨地包裹或擠出一護套提供一更簡單的程序。
儘管圖僅展示四個或八個導線對,本發明亦可適用於其他電纜組態,惟藉由一緩衝構件分離至少兩個對以防止該等對之間的直接接觸。
實例
比較本發明之電纜與先前技術電纜。先前技術電纜如圖1中所展示建構,本發明之電纜如圖4中所展示建構。針對插入損耗及偏斜,測試電纜。自由168個個別量測組成之21個電纜樣本收集本發明之電纜之資料。先前技術電纜之資料取自包含先前六個月之所有測試資料之一內部資料庫(in-house database)。
圖6展示一先前技術電纜之插入損耗。注意第八對落在分群之外且接近黑點規格限制。此可能是因為在編纜操作期間對之實體形變。圖7展示本發明之電纜。注意本發明之電纜提供第八對及插入損耗之整體較緊密分佈之改良。
圖8-圖10分別展示電纜中該等對中之每一者在1.5 GHz、2.5 GHz及5.0 GHz下之插入損耗之標準偏差。在與先前技術相比時,本發明之電纜提供更低之插入損耗可變性。
圖11展示電纜中該等對中之每一者之偏斜之標準偏差。在與先前技術相比時,本發明之電纜提供更低之偏斜可變性。
儘管本文中已具體闡述本發明之某些當前較佳實施例,但熟習 此項技術者將明瞭,可在不背離本發明之精神及範疇之情況下對本文所展示及闡述之各項實施例做出與本發明相關之變化及修改。因此,意欲本發明僅限於隨附申請專利範圍及適用法規所要求之程度。
200‧‧‧緩衝構件
202a‧‧‧導線對/對/中心對
202b‧‧‧導線對/對/中心對
202c‧‧‧導線對/對
202d‧‧‧導線對/對
202e‧‧‧導線對/對
202f‧‧‧導線對/對
202g‧‧‧導線對/對
202h‧‧‧導線對/對
206‧‧‧內部緩震膠帶層
208‧‧‧外部緩震膠帶層
210‧‧‧遮罩層
212‧‧‧護套

Claims (20)

  1. 一種電纜,其包括複數個導線對,每一對包括用至少一個包裹膠帶層覆蓋的兩條絕緣導線;及至少一個緩衝構件,其安置於兩個毗鄰對之間以防止該兩個毗鄰對之間的直接接觸。
  2. 如請求項1之電纜,其中該緩衝構件係由一軟的柔韌材料製成。
  3. 如請求項1之電纜,其包括八個導線對。
  4. 如請求項1之電纜,其中兩個對定位於一中心處,而六個對圍繞該中心處之該兩個對安置。
  5. 如請求項4之電纜,其中該至少一個緩衝構件定位於該中心兩個對之間。
  6. 如請求項4之電纜,進一步包括環繞該兩個中心對之一第一緩震膠帶層。
  7. 如請求項6之電纜,其中該六個對圍繞該第一緩震膠帶層定位。
  8. 如請求項7之電纜,進一步包括環繞額外導線對之一第二緩震膠帶層。
  9. 如請求項8之電纜,進一步包括環繞該第二緩震膠帶層之至少一個遮罩層。
  10. 如請求項9之電纜,其中該至少一個遮罩層包括一金屬膠帶層及/或一編織遮罩層。
  11. 如請求項10之電纜,進一步包括環繞該至少一個遮罩層之一護套。
  12. 如請求項1之電纜,其中緩衝膠帶層部分地覆蓋該兩個中心對中之每一者的周邊。
  13. 如請求項1之電纜,其包括四個導線對。
  14. 如請求項13之電纜,其中該四個導線對圍繞一中心填充物定位。
  15. 如請求項14之電纜,其中至少一個緩衝構件層含有經安置以防止該等毗鄰對之間之直接接觸的兩個緩衝構件。
  16. 如請求項15之電纜,進一步包括環繞該四個對之一緩震膠帶。
  17. 如請求項16之電纜,進一步包括環繞該第二緩震膠帶層之至少一個遮罩層。
  18. 如請求項17之電纜,進一步包括環繞該至少一個遮罩層之一護套。
  19. 一種用於製作一電纜之方法,其包括以下步驟a.提供複數個導線對,每一對包括用至少一個包裹膠帶層覆蓋的兩條絕緣導線;b.提供至少一個緩衝膠帶;及c.藉由在兩個毗鄰對之間放置至少一個緩衝膠帶來組裝該電纜,使得該緩衝膠帶防止該兩個毗鄰對之間的直接接觸。
  20. 如請求項19之方法,步驟c包括以一相同電纜絞矩螺旋地纏繞該緩衝膠帶及該複數個對。
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