TWI326085B - - Google Patents

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1326085 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種需要EMI (電磁妨礙或電磁干擾） 對策的具連接器的信號傳輸電纜；具體而言，是關於一種 藉由組合具有組裝於電纜的屏蔽層的折疊部分內側的閉磁 路鐵心與磁性粉末混合層的屏蔽電纜，不會損及外觀或操 作性而可對應於各國所制定的雜訊規定的具連接器的信號 傳輸電纜。該技術是例如在電腦、遊戲機、辦公用機器、 手提機器、醫療機器、車載機器、工作母機等所使用的各 種信號傳輸電纜上有用。 【先前技術】 近年來，隨著電子機器的處理速度的加快，依電磁妨 礙雜訊的誤動作成爲問題。如此，對於以數+Mbps的速度 收發信號的信號用電纜，爲了刪減起因於共模電流的不需 要電磁波放射，習知採取如下各種對策。 (1 ) 低通濾波器安裝於信號線 在單一信號發送電路的輸出端子’連接電容或電感單 體，或組合此些所構成的濾波電路。 (2 ) 共模抗流圈安裝於信號線 藉由在信號發送電路的輸出端子安裝共模抗流圏’提 高信號的平衡度，刪減共模電流。 (3)使用被屏蔽的電纜與連接器 以金屬板或金屬網覆蓋屏蔽信號線。 -5- 1326085 (4 )鐵酸鹽磁體鐵心安裝在電纜絕緣被覆的外側 將鐵酸鹽磁體鐵心安裝在電纜絕緣被覆的外側，抑制 流在電纜的屏蔽層的共模電流。鐵酸鹽磁體鐵心是例如作 爲分成兩半構造被收納在以彈簧式可合體的樹脂殼，由電 纜的外側進行裝設。 (5) 鐵酸鹽磁體電纜的使用 藉由在電纜的屏蔽層與絕緣被覆之間介裝鐵酸鹽磁體 混合物層（在樹脂材料中混入鐵酸鹽磁體粉末的層），抑 制流在屏蔽層的共模電流。 然而，藉由此種先前技術，當刪減超過數百Mbps的 高速信號用電纜的不必要電磁波放射，會發生如下的缺點 問題。 (1 ) 低通濾波器安裝於信號線 爲了以數百Mbps的傳輸速度進行收發信號，必須將 數位波形的上昇、下降時間作成數百微微（pi co )秒鐘， 而爲了進行收發沒有位元誤差的信號，必須將傳輸線路的 6 dB頻帶寬確保在數GHz爲止。然而藉由將.低通濾波器 安裝在信號線的方法，欲適合於各國所制定的不必要電磁 波放射規定，則必須將低通濾波器的截止頻率作爲數十 MHz，成爲無法確保傳輸信號所必須的傳輸線路的6dB頻 帶寬。 (2) 共模抗流圈安裝於信號線 本來共模抗流圈是僅刪減共模電流，對於差動或單一 信號不會有影響。但是，實際上的共模抗流圈是因有繞組 -6- 1326085 的電阻差或電線長度的不相同，因此成爲數+MHz，則成 爲對於差動或單一信號進行低通濾波器的作用。因此，在 數百Mbps以上的信號傳輸上發生依接收波形變弱的位元 誤差。 (3 ) 使用被屏蔽的電纜與連接器 實際上屏蔽連接器或屏蔽電纜是在金屬板間或金屬板 與屏蔽層間的接觸面的電氣式導通是不完全。一般頻率愈 高，金屬板間或金屬板與屏蔽層間的接觸阻抗是變大，使 屏蔽效果從800MHz附近下降。又，若共模電流流在位於 屏蔽電纜內部的差動信號線時，該共模電流是經由屏蔽電 纜的屏蔽層而回到信號的發生源之故，因而從屏蔽層發生 不必要電磁波放射。因此，僅使用被屏蔽的電纜與連接器 ，欲刪減具數百Mbps的傳輸速度的不必要電磁波放射而 具有充分屏蔽效果的頻帶窄小，對於藉由差動信號的不平 衡所發生的共模電流無法得到充分的刪減效果。 (4 ) 鐵酸鹽磁體鐵心安裝在電纜絕緣被覆的外側 裝設於電纜的絕緣被覆的外側的鐵酸鹽磁體鐵心是較 大，較大，所以可撓性變壞，不但電纜不容易處理，還會 損及外觀。又，鐵心的裝配成本，組裝成本變高。此外’ 在8 00MHz以上的高頻，爲了降低導磁係數無法得充分的 共模電流抑制效果。具有數百Mbps ·以上的傳輸速度的信 號是電能一直至數GHz之故’因而800 MHz以上高頻的 不必要電磁波放射刪減效果會不足。 (5 ) 鐵酸鹽磁體電纜的使用 1326085 具有鐵酸鹽磁體混合層的電纜是在100 MHz以上頻 率發揮穩定的共模電流抑制效果’外觀也漂亮，且電纜的 可撓性也良好。但是在1〇〇 MHz以下頻率幾乎沒有共模 電流抑制效果。所以，具有數百MbPs以上的傳輸速度的 信號對於低頻帶的共模電流無法得到刪減效果。 【發明內容】 本發明的一目的是在於提供一種不會損及外觀或處理 性，而在廣頻帶可發揮充分的共模電流抑制效果的具連接 器的信號傳輸電纜。 爲了達成上述及其他目的，本發明的一態樣，一種具 連接器的信號傳輸電纜，其特徵爲具備：具有覆蓋複數條 絕緣電線外周的屏蔽層及絕緣被覆層，及介裝於該屏蔽層 與絕緣被覆層之間的磁性粉末混合層的屏蔽電纜：在上述 屏蔽電纜的至少一端部，具有電氣式、機械式地連接，且 從保持上述絕緣電線所連接的端子的外殼部至電纜端部的 屏蔽金屬蓋的連接器；以及嵌裝於上述屏蔽電纜終端的上 述絕緣被覆層的剝離部分的閉磁路鐵心；上述屏蔽層是折 疊成覆蓋上述閉磁路鐵心的外側，在該閉磁路鐵心外周部 分的屏蔽層上捲繞絕緣帶，而在上述閉磁路鐵心被收容於 上述屏蔽金屬蓋內的狀態下上述屏蔽層前端部被連接於該 屏蔽金屬蓋形成一匝的線圈。 本發明的上述以外的特徵及其目的，是一面參照所附 圖式一面閱讀本發明的說明書即可明瞭。 -8 - 1326085 【實施方式】 利用本發明的說明書的說明及所附圖式的記載至少可 明瞭以外事項。 第1圖是表示本發明的具連接器的信號傳輸電纜的一 實施形態的說明圖。該具連接器的信號傳輸電纜是在屏蔽 電纜10的至少一端部電氣式、機械式地連接連接器12的 構成。 如第2圖所示地，屏蔽電纜是成束複數條絕緣電線 14，而以屏蔽層16(筒狀地編織銅細線的屏蔽層）。鐵 酸鹽磁體混合層18，及絕緣被覆層20覆蓋其外周的構造 。鐵酸鹽磁體混合層1 8是將鐵酸鹽磁體粉末混在樹脂材 料中的護套。在剝離屏蔽電纜終端的絕緣被覆層20及鐵 酸鹽磁體混合層18而露出屏蔽層16的部分（以記號A 表示）嵌裝鐵酸鹽磁體環形鐵心22 (以下簡稱爲環形鐵 心）。這時候若鐵心材的電阻高時，則可直接使用’惟電 阻低時，則施以絕緣被覆。 如第3圖放大所示，擴展屏蔽層16的前端部分而全 周面地折疊成覆蓋環形鐵心2 2的整體外側，並延伸至絕 緣被覆層20上（以記號16a表示屏蔽層的折疊部）。如 此，從重疊於絕緣被覆層20上的屏蔽層16的前端部16b 上捲繞金屬帶24加以固定。又，在位於環形鐵心22外周 面側的屏蔽層16的折疊部16a上捲繞絕緣帶26。 各絕緣電纜14的前端芯線部14a，是連接於外殼部 -9- 1326085 30所對應的各端子32。又，如以「鉚接」等方法 、機械式地連接從外殼部30 —直到電纜端部的屏 蓋34，使其基端部接觸於上述金屬帶24。最後， 製屏蔽金屬蓋3 4的至少基部側（以記號3 6表示） 該實施形態是以鐵酸鹽磁體電纜所具有的1 〇〇 GHz的廣頻帶的穩定的共模電流刪減效果爲基礎， 環形鐵心的裝設構造來改善30〜100 MHz的低頻帶 電流抑制效果，而且不會損及外觀或可撓性者。 在本發明中，剝離絕緣被覆層2 0與鐵酸鹽磁 層18，嵌裝一致於屏蔽層16外周的內徑的環形鐵 由此，小徑的小體積環形鐵心也可得到充分的阻抗 說一下，在習知的鐵酸鹽磁體鐵心設於外面的構造 模電流流在屏蔽層一直到鐵酸鹽磁體鐵心爲止，存 被覆層的厚度以上的磁性空隙之故，因而鐵酸鹽磁 的平均半徑變大，而爲了得到充分的阻抗的物理尺 僅外徑而不包含長度）會變大。 又，在本發明中，在連接器的屏蔽金屬蓋34 ，若重新折疊電纜的屏蔽層16的部分，將環形鐵 裝於該折疊部的內側。由此，等値地實現一匝線圈 知的鐵酸鹽磁體鐵心設於外面的構造，僅將電纜連 酸鹽磁體鐵心的狀態之故，因而對於鐵酸鹽磁體鐵 組是1 /2匝。鐵心的阻抗是正比於繞組的平方之故 在習知構造中，爲了得到充分的阻抗，如上述地不 大鐵酸鹽磁體鐵心的物理尺寸。對此，本發明是一 電氣式 蔽金屬 樹脂模 〇 Μ Η z〜4 下工夫 的共模 體混合 已、22。 。附帶 ，從共 有絕緣 體鐵心 寸（不 的內部 / 22安 。在習 接於鐵 心的繞 ，因而 得不增 匝線圏 -10- 1326085 ’就可得到習知的四倍阻抗之故，因而，作爲結果，即使 小徑又小體積的鐵心也可得到充分的阻抗。 在連接器的鐵酸鹽磁體金屬蓋34內部爲了配線設有 多餘空間。如上述地’在本發明所使用的環形鐵心2 2是 小徑、小體積就足夠之故，因而也可組裝在習知所使用的 屏蔽金屬蓋34內部。所以可將本發明的具連接器的信號 傳輸電纜作成與習知者（沒有外設鐵心構造）相同外觀。 此乃指仍可利用習知的零件或製造設備（樹脂模製用的金 屬模等）的意思，不必增大貫通電纜的導管等而仍可使用 ，在經濟上有很大優點。 在本發明的構成中，組裝有環形鐵心22之故，因而 屏蔽層16的折疊部16a是有鼓起之虞。若在連接器與電 纜的裝配連接時，在連接器內部當電氣式地接觸屏蔽金屬 蓋34與屏蔽層的折疊部16a，則有無法實現環形鐵心22 的繞組一匝之虞。如此在本發明中，從覆蓋環形鐵心22 的屏蔽層折疊部16a上面捲繞絕緣帶26，確保屏蔽金屬 蓋34與屏蔽層的折疊部16a，以保證形成一匝線圈。 在本發明中，在裝置所發生的共模電流從屏蔽金屬蓋 34經金屬帶24_流至屏蔽層16，這時候，環形鐵心22是 動作作爲施有一匣繞繞的感應器。由此，在習知鐵酸鹽磁 體電纜本體不足共模電流刪減效果的低頻帶（30〜100 MHz )中，可得到與習知的鐵酸鹽磁體鐵心設置外面的構 造同等的共模電流刪減效果。如此，可實現合倂具有在習 知技術很難實現的所有必需特性（與一般電纜同等的信號 -11 - 1326085 傳輸特性、廣頻帶的共模電流刪減效果、低成本、優異外 觀、充分的可撓的具連接器的信號傳輸電纜。 本發明是並不被限定於上述實施形態的構成，而可作 各種變形或變更。欲更增大低頻帶的共模電流抑制效果時 ，作爲環形鐵心使用具有絕緣被覆（例如環氧樹脂被覆） 的Μη-Ζιι系鐵酸鹽磁體。也可以爲具有絕緣被覆的仙台 鐵矽鋁鐵磁性合金鐵心（Fl-Al-Si )。或是使用在滾筒狀 地捲繞坡莫合金帶（Fl-Ni合金）的環形鐵心施以絕緣被 覆者；在滚筒狀地捲繞姑系非晶質帶或鐵系非晶質帶的環 形鐵心施以絕緣被覆者也可以。又，爲了提高連接裝配連 接器時的作業性，使用分割型鐵心也有效。欲調整環形鐵 心的阻抗頻率特性時，也可組合複數種類的環形鐵心。 屏蔽金屬蓋與屏蔽電纜（屏蔽層）的電氣式或機械式 的連接，是如上述地除了使用壓接工具鉚接屏蔽金屬蓋的 端部的構造之外，以夾持工具鎖緊的構造，或將屏蔽金屬 蓋作成分割構造的夾住的構造等也可以。 以100 MHz〜4 GHz欲得到共模電流抑制效果時，如 上述地使用鐵酸鹽磁體電纜，惟以SHF頻帶（3〜300GHz )欲得到共模電流抑制效果時，作爲使用於電纜的磁性粉 末也有選擇碳基鐵（約97% Fe，少量的C、N、0)的方 法。 以下，說明試製品的一例。鐵酸鹽磁體電纜本體是 USB 1.1用的電纜’如第4圖所示的構造。以屏蔽層54 圍繞兩條信號線（絕緣電線）5 0與兩條電源線（絕緣電 -12- 1326085 線）52的周圍。在其外側覆蓋有鐵酸鹽磁體混合層56與 絕緣被覆層58的構造。在此，沿著屏蔽層56設有汲極線 60。設有汲極線60時，將其前端電氣式地連接於屏蔽金 屬蓋。 在此’使用於鐵酸鹽磁體混合層56的樹脂是聚烯烴 (PO )樹脂；混入的鐵酸鹽磁體粉末的Mn-Zn系（平均 粒徑約20 μιη)，鐵酸鹽磁體粉末的調配量是80重量％ ，鐵酸鹽磁體混合層整體的比重是大約3。安裝於連接器 內部的環形鐵心是Ni-Zn系鐵酸鹽磁體所構成；其大小是 內徑3mm’外徑5mm，長度5 m m。屏蔽層與屏蔽金屬蓋 之間的絕緣帶是聚醯亞胺樹脂製。作爲覆蓋屏蔽金屬蓋外 側的模製用樹脂使用聚對-酞酸乙二酯（PBT )樹脂。 電子機器廠商是必須將製品配合於EMI規定後販賣 。EMI規定是有傳導雜訊規定與放射雜訊規定的兩種規定 ，一般難將裝置適合在放射雜訊規定。放射雜訊規定所必 須的頻帶是一般電子機器在30 MHz〜1 GHz。使用於電子 機器較多的信號傳輸電纜長度是大約l〜2m，而由聚氯化 乙烯（PVC )樹脂所被覆的電纜所發生的放射雜訊最多發 生量是在低頻帶（30〜100 MHz )。該現象是由電纜功能 作爲線天線的電氣式諧振長爲30〜100 MHz所產生。因此 ，電子機器超過放射雜訊規定的可能性最高的頻帶是低頻 帶（30~100 MHz)，特別是期望在30 MHz附近的放射雜 訊刪減對策。 將本發明品與習知品的特性比較結果表示於第5圖。 -13- 1326085 此乃來自長度2.0m的電纜的低頻帶（30〜40 MHz)的放 射雜訊發生量的測定値。對應於第5圖中的曲線的記號 a〜d的構造是如下所述’一倂記載各該mHz的放射雜 訊量（電場強度）。a:—般電纜（習知品）一_ 82.6άΒμν/ιη > b: 一般電續+直接貫通鐵心（習知品）--- 81.5 dBpV/m，c:鐵酸鹽磁體電續（習知品）---82.4 (ΙΒμν/m，d:鐵酸鹽磁體電纜+捲繞鐵心（本發明品）一 80.6 (ΙΒμν/m。在30 MHz’ 一般電纜（a)與鐵酸鹽磁體 電纜（c)的放射雜訊發生量是大約同等，鐵酸鹽磁體電 纜對於一般電纜的放射雜訊刪減效果是OdB。又，直接貫 通鐵心（b)對於一般電纜的放射雜訊刪減效果是1.1 dB 。對此，本發明品（d )的放射雜訊刪減效果是1 .8dB， 而鐵酸鹽磁體電纜單體（c)的效果OdB與直接貫通鐵心 (b)的效果是比l.ldB的和的l.ldB還大。亦即，如本 發明品地藉由組合鐵酸鹽磁體電纜與捲繞鐵心，可得到比 各該單體的效果和還大的效果。而且在本發明品的捲繞鐵 心的大小，是直接貫通鐵心的大約1 /4的極小値。如此地 ，本發明是在EMI刪減效果，鐵心尺寸上與習知技術相 比較具較大優位性。 在電纜中存有鐵酸鹽磁體混合層，則增加電纜的阻抗 ，而電纜的電氣式的諧振頻率是成爲30 MHz或其以下。 在諧振頻率上，阻抗成分與電容成分互相抵消，整體電纜 的阻抗成爲極低狀態。在諧振狀態下，僅微小損失施加於 系統上，就可顯著地減少流在整體系統的電流，隨著該減 -14 - 1326085 少可大幅度地減少來自電纜的放射雜訊發生量。本發明的 小捲繞鐵心是給予諧振狀態的損失，得到低頻帶（30〜100 MHz )的放射雜訊刪減效果，利用與在習知的一般電纜組 合直接貫通鐵心的構成（b)不相同的減低雜訊的技術》 順便地說明，在一般電纜組合直接貫通鐵心的習知構成（ b) ，30 MHz附近是偏離諧振頻率，電纜整體系統的阻抗 在較高狀態。所以直接貫通鐵心的電氣式動作，是在電纜 整體系統的共模阻抗較大的狀態中，組裝較大的鐵酸鹽磁 體鐵心的較大阻抗，就可抑制流在作爲電纜的整體系統的 電流，可減少放射雜訊發生量者。 (產業上的利用可能性） 依照以上所說明的本發明的實施形態，使用在屏蔽層 與電氣絕緣層之間介裝磁性粉末混合層的電纜，在電纜終 端的絕緣被覆層的剝離部分裝設閉磁路鐵心，折疊屏蔽層 前端部分成爲覆蓋閉磁路鐵心的外側而在該外側面捲繞絕 緣帶，並將屏蔽層前端部連接於屏蔽金屬蓋而能形成一匝 線圏的具連接器的信號傳輸電纜，因此在及於30 MHz附 近至數GHz的廣頻帶發揮共模電流抑制效果，可充分地 適合各圖所制定的不必要電磁波放射規定。 又’在上述實施形態中，利用嵌合在電纜的屏蔽層的 一匝的鐵心之故，因而鐵心形狀雖小也可得到充分的阻抗 ，而被組裝在連接器內部。因此，不必將重又大的鐵心外 設在電纜’不會損及外觀或處理性、彎曲性，而在已有的 -15- 1326085 配線導管等也可容易地插入。又，可直接利用既有零件或 製造設備（樹脂模製的金屬模等）之故，因而也不會有成 本上漲的情形。也可得到與一般電纜同等的信號傳輸特性 0 詳述本發明的適當實施形態，惟不偏離藉由所附的申 請專利範圍所定義的發明的精神及範圍，可瞭解對於此些 的各種變更、置換或改造。 【圖式簡單說明】 第1圖是表示本發明的具連接器的信號傳輸電纜的一 實施例的說明圖。 第2圖是表示其鐵心與電纜的說明圖。 第3圖是表示安裝鐵心及屏蔽金屬殼的狀態的說明圖 〇 . 第4圖是表示鐵酸鹽磁體電纜的一例的剖視圖。 第5圖是表示比較本發明品與習知構造的放射雜訊發 生量的圖表。 【符號說明】 10 屏 蔽 電 纜 12 連 接 器 14 絕 緣 電 線 16、 54 屏 蔽 層 18、 56 鐵 酸 鹽磁體混合層 -16- 1326085 20 ' 58 絕緣被覆層 22 鐵酸鹽磁體環形鐵心 24 金屬帶 26 絕緣帶 30 外殼部 32 端子 34 屏蔽金屬蓋 5 0 信號線（絕緣電線） 5 2 電源線（絕緣電線） 6 0 汲極線

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Claims (1)

1326085 拾、申請專利範圍 1· 一種具連接器的信號傳輸電纜，其特徵爲具備： 具有覆蓋複數條絕緣電線外周的屏蔽層及絕緣被覆層 ’及介裝於該屏蔽層與絕緣被覆層之間的磁性粉末混合層 的屏蔽電纜； 在上述屏蔽電纜的至少一端部，具有電氣式、機械式 地連接，且從保持上述絕緣電線所連接的端子的外殼部至 電纜端部的屏蔽金屬蓋的連接器；以及 嵌裝於上述屏蔽電纜終端的上述絕緣被覆層的剝離部 分的閉磁路鐵心； 上述屏蔽層是折疊成覆蓋上述閉磁路鐵心的外側’在 該閉磁路鐵心外周部分的屏蔽層上捲繞絕緣帶，而在上述 閉磁路鐵心被收容於上述屏蔽金屬蓋內的狀態下上述屏蔽 層前端部被連接於該屏蔽金屬蓋形成一匝的線圈。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜’其中，在剝離上述屏蔽電纜終端的絕緣被覆層及 磁性粉末混合層的屏蔽層部分嵌裝閉磁路鐵心。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜’其中，在折疊而重疊於絕緣被覆層的屏蔽層前端 部上捲繞金屬帶加以固定，屏蔽層前端部經由該金屬帶被 連接於屏蔽金屬蓋，該屏蔽金屬蓋的至少基部側被樹脂模 製。 4 如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜’其中’上述閉磁路鐵心是鐵酸鹽磁體環形鐵心。 -18- 1326085 5 .如申請專利範圍第4項所述的具連接器的丨§ 5^傳 輸電纜，其中，上述環形鐵心是分割型構造。 6. 如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜，其中，上述閉磁路鐵心是在表面施以絕緣被覆的 環形鐵心。 7. 如申請專利範圍第6項所述的具連接器的信號傳 輸電纜，其中，上述環形鐵心是分割型構造。 8. 如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜，其中，上述閉磁路鐵心是滾筒狀地捲繞磁性體箔 ，而在表面施以絕緣被覆的環形鐵心。 9. 如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜，其中，上述閉磁路鐵心是在表面滾筒狀地捲繞施 以絕緣被覆的磁性體箔的環形鐵心。 1 0 .如申請專利範圍第1項所述的具連接器的信號傳 輸電纜，其中，在上述屏蔽電纜的兩端部以電氣式、機械 式地接合構造連接上述相同連接器。 -19-