TWI550645B - 具有改良電氣特性之通訊電纜 - Google Patents

具有改良電氣特性之通訊電纜 Download PDF

Info

Publication number
TWI550645B
TWI550645B TW099114380A TW99114380A TWI550645B TW I550645 B TWI550645 B TW I550645B TW 099114380 A TW099114380 A TW 099114380A TW 99114380 A TW99114380 A TW 99114380A TW I550645 B TWI550645 B TW I550645B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
cable
matrix
length
pair
coupling
Prior art date
Application number
TW099114380A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201126544A (en
Inventor
勞諾 奈汀
梅瑟 布魯瑞賽朗莎
提摩希 小哈葛頓
史帝芬 威瑞瑟
海特 霍夫曼斯特
Original Assignee
班狄特公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 班狄特公司 filed Critical 班狄特公司
Publication of TW201126544A publication Critical patent/TW201126544A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI550645B publication Critical patent/TWI550645B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/08—Screens specially adapted for reducing cross-talk
    • H01B11/085—Screens specially adapted for reducing cross-talk composed of longitudinal tape conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
    • H01B11/1008—Features relating to screening tape per se
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6461—Means for preventing cross-talk
    • H01R13/6463—Means for preventing cross-talk using twisted pairs of wires
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M11/00—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems
    • H04M11/02—Telephonic communication systems specially adapted for combination with other electrical systems with bell or annunciator systems
    • H04M11/025—Door telephones

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Description

具有改良電氣特性之通訊電纜 交互參照之相關申請案
本申請案主張2009年5月6日申請的美國臨時申請案61/175968號、及2009年7月29日申請的美國臨時申請案61/229640號的優先權，在此以參考資料方式包含其之內容中的權利標的。
本發明係關於通訊電纜，尤係有關於改良該電纜的電氣特性的方法及設備。
隨著網路益趨複雜及需要更高帶寬的電纜，滿足預定電氣規格(例如有關纜線對纜線的串擾(「外來串擾」)、一條電纜中的線路對之間的近端串擾(NEXT)及資料信號衰減)的能力愈發重要，以提供耐用且可靠的通訊系統。
許多通訊電纜的販售商利用電纜之間的氣隙或是間隙來滿足效能需求。另一種解決方案是使用包覆於無遮蔽絞線對(UTP)電纜周圍的矩陣帶。讓與給Panduit公司的美國專利申請案第12/399331號，其發明名稱為「Communication Cable with Improved Crosstalk Attenuation」及國際公開案第WO 2008/157175號，其發明名稱為「Communication Channels With Crosstalk-Mitigating Material」，說明了此種解決方案，且在此以參考資料方式包含其之內容。矩陣帶解決方案已成功地減少串擾，然而，所欲者為對於額外的電氣特性改良(例如減少資料信號衰減、控制外來串擾共振、電磁相容性(EMC)及/或避免電纜之間的同調微分模式耦合)。
一種通訊電纜，包含：一電纜心，包含多數導體絞線對，該等絞線對係在對絞距長度纏繞且帶有一頻率範圍中的一通訊信號，該等頻率之每一者具有一對應波長；及一矩陣帶，包圍一內絕緣層，該矩陣帶包含由間隙分隔的導通段所形成的一第一障壁層，該等導通段的縱向長度大於該等絞線對絞距長度的最長者，但小於透過該等導體絞線對所傳送的最高頻率的信號的波長的四分之一。
參照圖式，特別是圖1，其顯示通訊系統20，包含連接於設備24的至少一條通訊電纜22、23。設備24顯示為圖1中之配線面板。但該設備可為被動式設備或是主動式設備。被動式設備的範例為例如但不限於模組化的配線面板、下衝配線面板、耦合配線面板、牆壁插口等。主動式設備的範例可為但不限於在資料中心/遠距通訊室設置的乙太網切換器、路由器、伺服器、實體層管理系統、及經由乙太網供電的設備；安全裝置(相機、其他感測器等)及門存取設備；工作站區域設置的電話、電腦、傳真機、印表機及其他週邊設備。通訊系統20可更包含例如櫃子、架子、電纜管理配備及吊掛式發送系統。
通訊電纜22、23可為未遮蔽絞線對(UTP)水平電纜22及/或配線電纜23的形式，如圖2所示，以下將更詳細說明之。然而，本發明可用於及/或實現為如稍早所述的各種通訊電纜及其他類型的電纜。電纜22、23可直接接合於設備24，或是可接合於各種插頭25或是插口模組27(例如RJ45類型)、插口模組盒、無限頻帶連接器、RJ21及其他多種連接器類型、或是其之組合。更進一步，電纜22、23可被處理為編帶或是成束的電纜，且尚可被加工為終端編帶。
通訊電纜22、23可用於各種結構的電纜應用，包含配線電線、區域電線、樞鏈電纜及水平電纜，但本發明並不限於該等應用。大致上而言，本發明可用於軍用、工業、住宅、遠距通訊、電腦、資料通訊及其他電纜應用。
更具體者為參照圖2，其顯示電纜22、23的橫剖面。電纜22、23包含通常由十字網28分隔的四個絞線對26組成的內電纜心29。內絕緣層30(例如塑膠絕緣帶或是射出絕緣層，例如10mil厚的絕緣套材料)包圍導線對26及十字網28。矩陣帶32(亦稱為「障壁帶」)形成的包覆包圍內絕緣層30。矩陣帶32可為螺旋包覆於絕緣層30。電纜22、23亦可包含外絕緣套33。為了簡化，以壓縮型態顯示圖2中之矩陣帶32，僅顯示絕緣基板42及導通段34、38。
亦參照圖3及4，以下將更詳細說明之，矩陣帶32包含第一障壁層35(於圖2中顯示為內障壁層)，其包含由間隙36分隔的導通段34；第二障壁層37(於圖2中顯示為外障壁層)，其包含由間隙40分隔的導通段材料38所形成的導通段38；及絕緣基板42，其分隔第一導通層的導通段34及間隙36與第二導通層的導通段38及間隙40。第一及第二障壁層，更詳細而言，導通段34及38，係為交錯配置於電纜之內，以使外障壁層的間隙40對準內導通層的導通段34。矩陣帶32可為螺旋狀的或是螺旋式地包覆於內絕緣層30的周圍。或者，矩陣帶以非螺旋方式(例如煙捲式或是縱向式)貼附於絕緣層周圍。
外絕緣套33可為15-16mil厚(然而，其他厚度亦有可能)。舉例而言，電纜22的整體直徑低於300mil；然而，其他厚度亦有可能，例如270-305mil或是其他厚度的範圍。
圖3為矩陣帶32的平面圖，其顯示使用不連續的導通材料形成的兩個障壁層35、37的絕緣基板上的圖案化的導通段。導通段34、38沿著下基板42的縱向及橫向方向而連續嵌設為平面圖案。如所述，使用多個圖案化導通段所形成的障壁層能夠藉由有效地減少電纜22、23對於相鄰電纜的耦合，及藉由設置障壁避免其他電纜的耦合，而能加強外來串擾的減弱。導通段34及38不連續的本質可減少或是消除障壁層35及37的輻射。於所示之實施例中，矩陣帶32中包含雙層格狀金屬圖案，其螺旋式的包覆於例示性的高效能10Gb/s電纜的絞線對26的周圍。選擇圖案以使障壁層的導通段重疊於相鄰障壁層中的間隙36、40。在圖3及4中，例如，障壁層頂部35及底部37具有排列成(具有圓角的)連續方形的導通段，方形大約為330mil×330mil，且於方形之間設有60mil的間隙尺寸44。根據一實施例，圓角的半徑大約為1/32英吋。
參看內障壁層35，任何單一導通材料層的效能係取決於不連續段的不連續圖案的間隙尺寸44及縱向長度46，且亦至少取決於導通段的橫向寬度48。一般而言，間隙尺寸44越小且縱向長度46越長，則電纜對電纜的衰減越好。然而，若縱向圖案長度46太長，則不連續導通材料層會輻射，有可能放出或是受有關的頻率範圍的電磁能量的影響。一種解決方法是設計縱向圖案長度46，使其稍微大於被包覆的電纜的導線絞線對的最長對的絞距，但小於透過該電線對所傳送的最高頻率信號的波長的四分之一。對絞距等於一個完整的絞線對的長度。
對於高效能的電纜(例如10Gb/s)而言，典型的絞線長度(也就是對絞距)是在0.8 cm到1.3 cm的範圍中。因此，用於頻率500 MHz的電纜的導通段長度通常是在大約1.3 cm到大約10 cm的範圍中。在更高或是更低的頻率時，長度會分別隨之更短或是更長。
更進一步，當傳輸速度為20 cm/ns時，頻率為500 MHz的信號的波長為大約40 cm。在此波長時，障壁層的導通段應較10 cm(也就是波長的四分之一)為短，以避免導通段輻射或是被電磁能量影響。
亦為所欲者為當絞線對於電纜心中纏繞時，導通段的橫向寬度48「覆蓋」絞線對。換而言之，所欲者為導通段的橫向寬度48夠寬，而能以徑向方向自電纜的中心向外覆蓋絞線對。一般而言，橫向寬度48越寬，則電纜對電纜的衰減越好。更所欲者為矩陣帶32以與電纜心的纏繞比率相同的比率而螺旋包覆於電纜心的周圍。對於高效能電纜(例如10Gb/s)而言，一般的電纜纏繞絞距(即電纜心的纏繞比率)為大約6 cm至大約12 cm的範圍中。較佳者為根據本發明之矩陣帶已與電纜纏繞絞距(即，一個完整的包覆是在大約6 cm至大約12 cm的範圍中)相同的比率包覆。
不連續導通段的矩陣帶的高效能應用為使用一或更多個導通障壁層以增加電纜對電纜的串擾衰減。對於多層障壁而言，障壁層係由基板分隔，以使該等層不會相互電接觸。儘管所示者為兩個障壁層35及37，但本發明可包含單一障壁層，或是三個以上的障壁層。
圖4更詳盡地顯示兩個障壁層35及37所使用的矩陣帶32的橫剖面圖。各個障壁層包含基板50及導通段34或38。基板50為絕緣材料，且為例如大約0.7mil厚。導通段層包含平面圖案，例如具有圓角的方形，其為大約0.35mil厚的鋁。根據本發明之其他實施例，導通段可形成為不同形狀，例如矩形或是不規則的多邊形、其他不規則形狀、曲面閉合形狀、由導通材料爆裂形成的絕緣區域及/或上述之組合。其它導通材料，例如銅、金或是鎳亦可用作為導通段。半導體材料亦可用於該等區域。絕緣基板的材料範例包含聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚亞醯胺及其他材料。
導通段34及38經由噴濺膠層52連接於共用的絕緣基板42。噴濺膠層52為例如0.5mil厚，共用絕緣基板層42為例如1.5mil厚。將該等層設為所述的範例厚度，則圖4的矩陣帶32的整體厚度大約為4.6mil。應瞭解者為，不同層可使用不同的材料厚度。根據某些實施例，所欲者為保持兩個導通段層34及38之間的距離為大，以減少層之間的電容。
當使用多層不連續導通材料作為障壁材料時，層之間的間隙覆蓋有助於減少電纜對電纜的串擾。藉由檢驗電纜之間的電感及電容耦合而可最佳地了解此事實。
圖5顯示兩條先前技術的電纜401及402的寄生電容耦合的模型。於此，兩條電纜401及402利用絕緣套404做為減弱兩條標準10 Gb/s乙太網纏繞長度54(對絞距)的兩條絞線對403之間的電纜對電纜的串擾的方法。最後的寄生電容耦合，如模型化的電容405-408所示，產生明顯的電纜對電纜串擾。儘管所示的電容405-408為一體的電容元件以用於圖5的模型，但實際上可為分散的電容。
相比之下，圖6顯示使用本發明之障壁技術的兩條電纜22a及22b的寄生電容耦合。儘管整個效用造成的是分散的電容，但為了要說明分散式寄生電容耦合，則顯示一體的元件電容模型。絞線對26a的第一及第二電線101及102帶有微分信號，且可被模型化成為具有相反極性。第一電線101攜帶的「正」極信號及第二電線攜帶的「負」極信號近乎相等地耦合於導通段34a。電容504及505模型化此耦合。因此，僅有極少量的淨電荷自絞線對26電容性地耦合於導通段34a，所造成的電位可忽略。耦合於導通段34a的少量電荷進一步藉由透過模型化的電容506及507耦合於電纜22a的外障壁層的導通段38a及38b而被分散。因為導通段38a及38b亦電容性地耦合於另一內導通段34b及34c，則因為絞線對101及102的相反極性的消除作用，而能更減少電容耦合量。其他模型化的電容508-513亦有相似的消除作用，以使第一電纜22a的絞線對26a與第二電纜22b的絞線對26b之間的整體電容耦合比起先前技術的系統可實質上減少。矩陣帶的障壁層中的間隙36及40的空隙大大減少發生電纜對電纜的電容耦合的機會。
轉而說明電感模型，圖7顯示兩條先前技術的電纜的分散寄生電感。在圖7及8中，導體中的電流製造磁場，且導體的分散電感產生電感耦合，如箭頭所示。為了要說明，箭頭指向磁場的特定區域，但是磁場實際上係分散於所示區域的各處。於此，電纜601及602僅使用絕緣套604作為減弱標準10 Gb/s乙太網纏繞長度54(對絞距)的兩條絞線對605之間的電纜對電纜的串擾的方法。606及609模型化的最終寄生電感耦合產生明顯的電纜對電纜串擾。
圖8顯示使用本發明所提出之障壁技術的兩條電纜的電感模型。兩條電纜絞線22a及22b分別包含絞線對26a及26b及與先前技術的模型相同的標準10 Gb/s乙太網纏繞長度56(對絞距)。然而，係以矩陣帶32保護兩條電纜22a及22b。障壁層35及37於導通材料中包含個別的間隙36及40，以避免導通材料段34及38輻射。導通段為交錯排列於電纜中，以使導通材料中的大部分間隙對準相鄰層中的導通段。
於第一電纜中22a藉由絞線對26a感應出磁場。然而，因為磁場通過矩陣帶32的障壁層，則會於導通段中產生漩渦電流，減少磁耦合710及711的程度，並減少電纜對電纜串擾。然而，障壁層35及37中對於間隙36及40的需要會造成磁場的某些部位通過邊界或是間隙的附近。在靠近邊界或是間隙的部份不會產生強烈的漩渦電流，如此則會在該等區域對於通過磁場的減少較少。
再次使用的一個解決方法是使用多個障壁層35及37，以使一層中的間隙被相鄰層中的導通材料覆蓋。第二電纜22b顯示外障壁層(尤其是導通段38)覆蓋內導通層35的間隙36。如上述，因為在靠近邊界或是間隙36及40之處不會產生強烈的漩渦電流，因此通過導通層35及37的磁場並不會損失太多能量。然而，藉由確保內導通層35中的間隙36被外障壁層的導通段覆蓋，通過內障壁層的磁場可在通過外障壁層時產生較強的漩渦電流，從而減少能量及減少電纜對電纜串擾。因此，所欲者為配置障壁層中的間隙36及40，使其對準相鄰的障壁層中的導通段；然而，障壁層中的某些間隙仍不會被覆蓋，但仍然不會顯著影響本發明所述之電纜對電纜的串擾衰減。
圖9顯示矩陣帶32如何螺旋纏繞於電纜22的絕緣層30與外套33之間。或者，矩陣帶能以非螺旋形的方式(例如煙捲式或是縱向式)貼附於絕緣層的周圍。所欲者為為了使矩陣帶32的螺旋包覆的包覆比率幾乎等於電纜22的電纜心絞距長度(也就是說，電纜的絞線對26相互包覆的纏繞比率)。然而，在某些實施例中，矩陣帶32的螺旋包覆的包覆比率可能大於或是小於電纜22的電纜心絞距長度。
圖10顯示根據本發明之矩陣帶80的另一實施例。矩陣帶80設有上矩形導通段及下矩形導通段82及83。各層的矩形段係由間隙84分隔。矩形導通段82及83具有縱向長度86及橫向寬度88。根據一實施例，各個矩形導通段82的縱向長度86大約為822mil，且橫向寬度88為大約332mil。在此實施例中，間隙84寬度大約為60mil。隨著導通段的形狀及尺寸改變，間隙寬度亦改變。舉例而言，間隙可為55mil或是其他間隙寬度。大致上而言，導通段的縱向長度對於間隙寬度的比例越高，串擾衰減的比例越好。然而，取決於電纜的意欲效能特性，可設置為不同的維度。矩形導通段82具有圓角90，於所示實施例中，圓角90的半徑大約為1/32英吋。
根據本發明，較佳者為提供具有彎曲角度的導通段，以減少使用銳角時可能出現的非所欲場效的機會。根據本發明之某些實施例，彎曲角度的半徑較佳為10mil到大約500mil，但在特定實施例中，使用更大或更小的半徑是有益的。
圖11為沿著圖10的矩陣帶80的直線11-11所取的橫剖面圖。矩陣帶80包含絕緣基板92及上、下障壁層91及93，其具有矩形導通段82、83。矩形導通段82及83藉由噴濺膠層94連接於基板92，且以外基板層96為界。根據一實施例，絕緣基板92具有大約1.5mil的厚度，噴濺膠層94具有大約0.5mil的厚度，導通段82及83具有大約1mil的厚度，且外基板層96具有大約1mil的厚度。取決於意欲之矩陣帶80的實際及效能品質，可使用具有其他厚度的層。
在電纜中，利用矩陣帶減少內部近端串擾
上述的大部份討論係格外著重於外來的電纜對電纜串擾。電纜設計中，另一應考慮的電氣特性為電線對之間的近端串擾(NEXT)，亦稱為內部NEXT。可選擇電線對與矩陣帶之間的障壁設計及矩陣帶本身的圖案設計以減少內部NEXT。以下討論說明數種可能可以用於減少此種NEXT，同時仍能保持電纜之間顯著的外來串擾衰減的設計。
內部NEXT一般係由兩個參數控制：(1)各對的纏繞絞距，及(2)兩對之間的距離(通常保持很小以最小化電纜直徑)。當矩陣帶(例如矩陣帶32)被引入電纜中時，則會引入其他的串擾機制。此種機制為兩對電線對之間透過矩陣帶的電容耦合。此種耦合的控制參數為(1)電線對與矩陣帶之間的距離，及(2)矩陣帶本身的金屬圖案。
電線對與矩陣帶之間的距離控制電線對相對於矩陣帶的電容耦合量。因為內絕緣層(例如圖2中之內絕緣層30)佔該距離的大部份，則電線對的特徵阻抗(或是回流損失)具有被內絕緣層分隔及內絕緣層的介電常數控制的一分量。用作為障壁的較佳材料為發泡的聚丙烯或是聚乙烯，因為其可提供大約1.7的介電常數。利用此種材料，厚度為10mil的內絕緣層提供適當的分隔距離。更一般而言，內絕緣層之較佳的距離(mil)對介電常數比例(ddr)大於大約5.88(也就是說，ddr>5.88)。更高的比例可有助於更減少內部串擾。
除了電線對與矩陣帶之間的距離之外，用以控制兩對電線對透過矩陣帶的電容耦合的另一參數為矩陣帶本身的設計。圖12-16顯示不同的矩陣帶設計相異地控制電容耦合。在以下討論中，導通段被稱為「塊」。這只是為了方便，而不是說導通段一定是方塊形狀。如前述，可在不脫離本發明之實施例的範圍內，使用其他多種形狀。
圖12為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜1200的橫剖面圖，其中使用2塊雙側的矩陣帶80(如圖10及11所示)。可從圖10及11輕易看出，矩陣帶80為雙側的，且各側包含二平行列的矩形導通段或是塊82及83，其由絕緣基板92分隔。電纜更包含四電線對1202-1208，其由十字網1210相互分隔。障壁1212(內絕緣層)環繞電線對1202-1208及十字網1210。外絕緣套1214環繞矩陣帶80，其為螺旋包覆於帳壁1212。
圖12所示的2塊雙側構成的矩陣帶80產生電容耦合C1、C2、C3、C4及其他為了簡化而未顯示的耦合。C1為第一電線對1202與矩陣帶80之間的耦合，C2為第二電線對1204與矩陣帶80之間的耦合，C3為第三電線對1208與矩陣帶80之間的耦合，C4為第四電線對1208與矩陣帶80之間的耦合。如圖所示，因為C1及C2共用相同的塊83a或是導通段，所以C1及C2之間的耦合很明顯。相似地，C3及C4共用相同的塊83b，所以C3與C4之間的耦合很明顯。因此，第一及第二電線對1202及1204之間的串擾很明顯，第三及第四電線對1206及1208之間的串擾很明顯。此種內部串擾為非所欲，因為會降低電纜1200的效能。
圖13-15顯示10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜1300，其中使用3塊雙側的矩陣帶1302(見圖14)。此雙側矩陣帶1302的各側包含三平行列的矩形導通段或是塊1304及1306，其由絕緣基板1308分隔。上塊1304及下塊1306實質上重疊於對方的個別間隙1310及1312，三減弱電纜與相鄰電纜之間的外來串擾。電纜1300的其他部份與圖12的電纜1200十分近似，因此使用相同的標號。
如同圖12所示的2塊雙側的矩陣帶80的構成，圖13-15所示的3塊雙側的矩陣帶構成會造成電容耦合C1、C2、C3、C4及其他為了簡化而未顯示的耦合。然而，不像2塊的構成，3塊的構成的C1與C2之間的耦合很小，因為C1及C2並非共用相同塊。反之，C1耦接於塊1306a，且C2耦接於塊1306b。因此，因為塊1306a及1306b是分離的導通段，則第一及第二電線對1202與1204之間的內部NEXT為最小。因為C3及C4共用相同的塊1306b，所以C3與C4之間的耦合十分明顯。因此，第三及第四對1206及1208之間的內部NEXT十分明顯。所以，對於3塊雙側的電纜1300而言，儘管對3與4之間的內部NEXT仍然十分明顯，但是已經改良了對1與2之間的內部NEXT，使其優於圖12的電纜1200所具有者。
圖16為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜1600的橫剖面圖，其中使用4塊雙側的矩陣帶。如圖所示，耦合C1-C4各耦接於分離的塊1602-1608，以使C1-C4之各者之間的耦合為最小。因此，相鄰對1202-1206之間的內部NEXT亦為最小。可期望隨著塊的數目增加，則全部電線對之間的耦合減少。然而，具有大量塊的缺點在於必須產生對應的大量間隙及塊邊緣。間隙及塊邊緣的量的增加會大幅減少相鄰電纜之間的電感耦合衰減，因此，會犧牲外來串擾衰減。
如上所示，參照圖12-16，矩陣帶本身的設計為用於控制二電線對之間透過矩陣帶的電容耦合的參數。為了要在以下目標((1)減弱相鄰電纜之間的外來串擾，及(2)減少電纜的內部NEXT)之間取得平衡，矩陣帶的較佳構成為圖13及14所示的3塊雙側構成。當然，若內部絕緣層的厚度增加或是內部絕緣層的DDR大幅增加，則可以增加兩個指數(外來串擾及內部NEXT)。然而，如此作亦會增加電纜的直徑，通常此為非所欲者。
避免使用矩陣帶的電纜中的同調微分模式耦合
將矩陣帶引入電纜的構成有助於滿足外來串擾規格(例如TIA 568C所制定者)。矩陣帶技術(對比於電纜之間的氣隙或是間隙)能額外減少電纜的直徑(例如自350mil減少至280mil或更少)。欲將電纜置入設備中時，直徑的減少是有益的。然而，取決於矩陣帶的特殊設計，因為電纜之間的高微分模式耦合，在某些特定頻率的外來串擾可能會更為明顯。因為所用的(存在於絞線對上的)微分模式信號及矩陣帶中的金屬形狀與電線對的絞距長度之間的相互作用的週期性所需的同調等級，此種耦合被稱為同調微分模式耦合。同調微分模式耦合響應的振幅及帶寬與矩陣帶週期性及絞線對絞距長度的精確度或是精準度有關。高峰響應的帶寬隨著長度改變而加寬。若未採取特定的(以下將說明的)設計預防措施，則同調微分模式耦合使得電纜難以滿足外來串擾規格。
當固定週期性的圖案使用具有固定長度的金屬形狀時，同調微分模式耦合是個可能的主要問題。圖2-4、6及8-16所示的實施例為此種構成的範例。因為絞線對絞距長度的選擇數增加，所以使用具有隨機圖案或是虛擬隨機圖案的金屬形狀的矩陣帶較不可能有同調微分模式耦合。較佳者為使用真實的隨機，因為絞線對絞距與金屬形狀的長度週期性之間的相依度會消失。然而，典型的製造製程通常無法達到真實的隨機圖案或即使是明顯的虛擬隨機圖案長度也不可能。因此，矩陣帶通常具有固定週期長度的金屬形狀。
利用具有固定週期長度的金屬形狀，則將電線對長度調整至固定的週期長度為另一挑戰，以避免目標頻率之同調微分模式耦合。圖17-28及附帶討論說明同調微分模式耦合(及一般的耦合)，並提出調整電線對長度至固定週期長度的處理的基礎。在所示的範例中，電纜為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜，其中使用3塊雙側的矩陣帶1302。見圖13-15。
圖17A-C為顯示矩陣帶的金屬形狀(亦即塊或是導通段)相對於由該金屬形狀覆蓋的絞線對的等效透視圖的概念圖。注意，此等等效透視圖不能精確地表示出電纜的實際構成，其僅用於說明金屬形狀與對應的絞線對之間的相對配置。
圖17A顯示矩陣帶以與電線對相同的電纜纏繞絞距螺旋地纏繞於電纜的周圍的情況。在此情況中，金屬形狀1700的週期性等於帶本身的維度的週期性(亦即縱向長度及橫向寬度)。
圖17B顯示矩陣帶以縱向構成包覆的情況。如此處所示，帶的金屬形狀1700的週期性大約等於形狀的對角線。相似地，圖17C顯示週期性更為複雜的情況，因此，同調微分模式耦合頻率的計算更為複雜。
圖18為顯示使用具有特定金屬形狀週期性的矩陣帶的電纜構成，以使接近440 MHz的高位準同調微分模式耦合1806存在於兩個相似構成的電纜之間的冪次和外來NEXT(PSANEXT)規格1802及電纜響應位準1804的圖表1800。此種特定的電纜設計不是U/UTP Cat 6A 10G Base-T應用所需的規格。注意，440 MHz的高峰耦合之外的外來串擾效能可以良好地以顯著餘裕滿足規格。利用對於金屬形狀的週期性的長度修改及/或改變絞線對絞距的長度，如以下所述及本發明所使用者，則可消除圖表1800所示的高度耦合。
有兩種基本的耦合機制會使外來串擾於兩條相似的不同構成電纜的絞線對之間產生：電磁輻射耦合及基於電容及電感耦合的非輻射耦合機制。因為相鄰電纜之間的接近性及目標頻率範圍(例如1 MHz到500 MHz)，所以非輻射機制主要係用於外來串擾。以下討論係針對非輻射耦合機制。對於耦合機制的了解有助於對於同調微分模式耦合的本質的了解。
圖19A-D及20A-D為顯示用於U/UTP電纜，且不具有矩陣帶(圖19A、C)及具有矩陣帶(圖19B、D及20A-D)的微分模式(DM)及共模式(CM)外來串擾耦合機制的概念圖表。圖中顯示矩陣帶(不連續的金屬形狀的週期組合)可提供對於耦合機制的減弱。
在圖19A-D中，耦合的大小係由箭頭的長度及箭頭的粗細表示(具有較長長度及/或較粗的箭頭代表較高的大小)。在典型的U/UTP電纜中，因為電線對上所傳輸的信號是DM，所以DM耦合壓制CM耦合，且從DM轉換為CM很低(例如為-40 dB)。
圖19B顯示當將矩陣帶用於電纜中時，(電性及磁性的)DM耦合大幅(自圖19A所示者)減少。於圖20A及20C中說明主要的衰減機制。相似地，圖19D顯示CM電性(電容)耦合稍微增加，且CM磁性(電感)耦合稍微減少。於圖20B及20D中說明主要的衰減機制。以下將更詳細地說明圖20A-D。
圖20A-D顯示兩種衰減機制。圖20A及20C顯示微分模式磁性及電性耦合，圖20B及20D顯示共模式磁性及電性耦合。
對於兩條絞線對2000之間的絞線對2000(如圖20A所示)與兩條不同但為相似構成的電纜的另一絞線對(未顯示)的微分電流所產生的磁性(電感)耦合而言，於磁場2006通過金屬形狀2008之處產生漩渦電流2004。漩渦電流(以電阻乘以電流的平方的速度)使磁場2006產生功率損失，因此則減少有關磁性耦合的外來串擾。圖20C顯示電場的大小隨著電線對2000上的微分模式信號如何衰減。金屬形狀2008提供跨金屬形狀2008所覆蓋的電線對2000的長度的實質相等電位，因此可提供覆蓋長度中普及的平均效用。隨著被覆蓋的長度趨近於電線對週期的整數倍，相等的電位值趨近零。相似地，隨著被覆蓋的長度趨近於電線對週期的半整數倍，相等的電位值趨近最大值。降低相等的電位值會降低不同電纜的電線對之間的電場耦合。
有關共模式耦合，圖19C及19D顯示磁場耦合如何稍微衰減，及電場耦合如何實際上稍微增加。圖20B顯示因為磁場的形狀，所以磁場2012的強度僅被些微減弱。這是因為只有有關於金屬形狀2008的磁場2012垂直的向量分量產生漩渦電流2014。因為垂直分量小於DM信號中的對應垂直分量，如此則產生較小的衰減。在一般的電位大小時，電場耦合實際上會因為覆蓋一段電線對2000金屬形狀2008的尺寸而較強。於此，金屬形狀主要做為實際的「散佈者」，藉此提供較簡單的電纜對電纜耦合。
上述的負責外來串擾的基本耦合機制說明提供用以了解同調微分模式耦合如何發生於具有螺旋包覆的矩陣帶(且其具有固定長度的週期性的金屬形狀)通訊電纜之間的基礎。圖21-25為顯示其中發生同調微分模式耦合的設定的概念圖。其繪示參考塊(金屬形狀)2100及絞線對2102及2104。
如圖21A所示，對於(長度為L的)特定的金屬形狀週期性而言，存在會在製造矩陣帶的金屬形狀上產生非零的相等電位的絞線對絞距(週期性x)。在此種關係中，非零的相等電位沿著縱向方向具有週期值，各個週期具有特徵週期長度(「同調長度」2106)。圖22A-B及23A-D分別顯示沿著電纜長度的橫向及縱向剖面中的此特性。圖22A-B顯示當絞線對2102纏繞於塊2100之下時，塊2100上的相對電荷。圖23A-D顯示當塊2100的長度L相對於絞線對2102的對絞距x改變時，塊2100上的相對電荷。當微分模式信號施加於絞距長度及矩陣帶的金屬形狀週期性具有此種週期關係的絞線對時，兩個具有相似構成電纜的絞線對之間會產生強烈耦合。兩條不同電纜的兩個絞線對之間的耦合主要是電容性的，如圖21B所示。若所施加的信號為與縱向週期相等電位同調(換而言之，若所施加的信號的波長等於圖21A所示及定義的同調長度2106)，則會產生強烈耦合。
同調長度2106(如週期性的相等電位所定義的週期)表示在哪一個信號頻率會存在相似構成的相鄰電纜之間的強烈耦合。較佳者為，此信號頻率(若有存在)落在目標的頻率範圍之外。目標的頻率範圍是電纜傳送的頻率範圍(例如，10 Gb/s Base-T電纜的施加頻率範圍為1 MHz到500 MHz之間)。因此，所欲者為產生同調長度2106，使相關的信號頻率落在將傳送的施加頻率範圍之外。
為了要設計一種電纜，其中發生同調微分模式耦合的信號頻率落在目標頻率範圍之外，吾人可調整(以上所定義的)L及x之值。同調長度2106與信號頻率之間的關係為：
頻率(Hz)=(相速度)/(同調長度)
相速度為絞線對內的微分模式信號的傳輸速度。一般而言，此速度(依媒體而有所不同)大約是20 cm/ns的等級。因此，若是60 cm的同調長度，則高耦合的頻率大約為333 MHz。除了是發生在333 MHz之外，這看起來像是圖18所示的PSANEXT高峰1806。
為了要創造此種同調耦合的形式，製造矩陣帶的金屬形狀2100的週期性必須是絞線對絞距長度x的倍數的整數倍或是半整數倍。進一步，當此種條件存在時，最終的同調長度2106係取決於絞線對絞距長度x與金屬形狀週期性L之間的長度差量δ。長度差量δ等於L減x的大小。因此，當L正好等於x的整數倍(也就是δ=0)時，最終的同調長度很大(而頻率很低)。然而，若L及x的倍數之間有少量差量或是偏移(也就是δ不等於0)，則最終的同調長度可為較小(而頻率較大)或是較長(頻率更小)。
圖24A-D顯示當L=2x時，同調微分模式耦合發生在不同δ(L減x)倍數的頻率。此種關係可用於建立用以選擇「適當的」L及x值的設計指導(注意，全部的絞線對一定要遵照此設計指導)。如此則將絞線對絞距長度x限制為最終頻率(可從同調長度推得)小於所設計應用的最大頻率。例如，在10G Base-T應用中，規定的最大頻率是500 MHz，因此，選擇其值不會產生小於500 MHz的同調頻率的絞線對絞距。因此，在此應用中，同調長度的最大可接受值為40 cm。
上述概念可用於對給定的金屬形狀的週期性建立「不進入」絞距長度。圖25A顯示此種圖表的範例2300。圖25B顯示遵照設計規範的絞線對絞距設定2302的範例。根據此規範，相鄰的電纜不會感受到高度的同調微分模式耦合，且包含500 MHz的最大應用頻率。
因為若長度L夠長，則耦合的具有小強度及寬帶寬，所以對於矩陣帶的金屬長度週期性L的最大值有限制。例如，以200 MHz在絞線對上傳輸的微分模式信號的波長大約為100 cm。當矩陣帶的金屬形狀週期性L為1英吋(2.54 cm)的等級時，大約40個金屬形狀2100製造在此頻率的一個同調長度2106。最終的響應頻譜具有明顯的大振幅及小帶寬。然而，若形狀週期性為10英吋(25.4 cm)的等級，則僅有四個形狀製造一個相同頻率的同調長度。若同調微分模式耦合為使用10英吋的金屬形狀週期性L，則外來的串擾響應具有較小的振幅及較寬的帶寬的高峰。
又，因為輻射(及放射)電磁能量的可能性，注意金屬形狀週期性具有上限。主要是只有在絞線對2102具有低平衡(亦即，在電纜中或是在通道的連接度中的DM至CM的轉換或是CM至DM的轉換)時，上限為有效(或是重要的)。問題在於當CM信號被轉換成DM因而出現雜訊因素時，或是當DM信號轉換成CM信號且(對於相鄰的電纜)幅射時所出現的效應。當金屬形狀週期長度L具有對於必須支持的最大頻率的整數倍數關係時，矩陣帶自在電線對2102傳輸的共模式信號輻射能量，或是輻射能量進入在電線對2102傳輸的共模式信號。例如，在500 MHz，絞線對2102上傳輸的共模式信號的波長大約為40 cm。若金屬形狀2100的週期長度L為10 cm的等級(其相當於四分之一波長的天線)，則矩陣帶有效地自電纜輻射能量。當然，此種系統具有互易性，使矩陣帶可以自外部來源或是自另一相似結構的電纜接收輻射能量。任一種情況均會造成非所欲之外來串擾。
除了金屬形狀週期長度L的上限之外，亦有主要由絞線對2102的絞距長度x設定的下限。電磁場衰減隨著金屬形狀長度L接近(或是少於)絞線對絞距長度x而減少。藉由對電場及磁場的衰減有影響的衰減再次控制靈敏度。例如，若金屬形狀2100具有絞線對長度x的一半的等級，則因為缺少可以補償第一個一半的第二個一半的絞線對長度，則有益的電場衰減值會有最小值。當金屬形狀長度L小於電線對絞距長度x時，磁場耦合的有益衰減亦會減少。主要是從漩渦電流不能有效地產生的金屬形狀邊緣的增加量造成減少的衰減。
除了改變金屬形狀週期長度L或是絞距長度x之外，另一技術涉及特定的金屬形狀(例如塊狀)之下的電線對位置(電纜的周圍)的固有變動性。此種位置變化可為60mil的等級。如圖26A所示，對於「矩形」塊狀圖案而言，電線對2102的位置變化不會改變塊2100所覆蓋的電線對的區域。然而，如圖26B所示，對於非矩形的平行四邊形塊狀圖案而言，電線對2102的位置變化會改變塊所覆蓋的電線對的區域，而改變強化電荷之值並幫助破壞可能導致同調微分模式耦合的任何週期性的縱向電荷分佈。
圖27顯示非矩形的平行四邊形塊2100的圖案，其對準於個別的電線對2102。若平行四邊形的角度為20度，則對於電線對位置的60mil改變而言，電線對長度偏移22mil。22mil的偏移代表一般電線長度的大約5%，如此則有助於減少同調微分模式耦合的高峰振幅，藉此增加帶寬(高峰被實質減少且高峰寬度擴展)。圖28A-C顯示若偏移長度為電線對絞距長度的正或負10%的等級時的電荷變化。增加平行四邊形的角度可更增加此變化。
總而言之，為了要避免使用矩陣帶的電纜中的同調微分模式耦合，吾人可利用以下技術其中之一或更多者：(1)選擇電線對絞距長度及固定的金屬形狀的週期性長度，以產生可接受的同調長度(使用先前所述之技術)；(2)引入隨機或是充分的虛擬隨機至金屬形狀圖案、個別的金屬形狀維度或是電線對長度，或是(3)使矩陣帶纏繞絞距隨著電線對的纏繞絞距而隨機化。亦有可能使用其他類似的技術，且亦包含於本發明的一或更多個實施例中。
具有矩陣帶的通訊電纜的改良的電磁相容性(EMC)
若電纜的縱向阻抗太低，則共模式信號可於矩陣帶的金屬圖案(塊)上傳輸，有可能造成電纜輻射並有可能成為電磁輻射。為了要最小化EMC或是輻射的可能性，應增加縱向阻抗。
如參照圖29A-C及30A-C所述，矩陣帶纏繞的電纜的縱向阻抗可藉由選擇矩陣帶上的金屬形狀的圖案為非規則的平行四邊形金屬形狀的規則圖形而增加。如此則可減少(重疊於金屬形狀的對向側的兩個金屬形狀之間的)重疊電容及(因為矩陣帶包覆於電纜心的周圍而成為重疊構造的兩個金屬形狀之間的)螺旋包覆重疊電容。因為螺旋包覆重疊電容(圖29A-B及30A-B)代表自一個方塊延伸至定向縱向相隔的一些方塊的另一方塊的電容，因此其一般為縱向阻抗的主要成分。
圖29A-C顯示規則的平行四邊形金屬形狀(也就是矩形)用作為塊的情況，圖30A-C顯示使用非規則的平行四邊形金屬形狀(也就是平行四邊形)的情況。如從圖29C及30C的等效電路圖(連帶圖29B及30B)中可看出，螺旋包覆重疊電容主要重疊於連續電容串。利用連續電容串，可依串列中的電容個數而成比例地減少總電容(因此，較短的塊會造成較高的所欲縱向阻抗)。當螺旋包覆重疊電容設置為平行時，則會增加總電容，從而減少縱向阻抗。另一方面，當使用規則的不規則平行四邊形的圖案時(圖30A-C)，則螺旋包覆重疊電容平行於較少個數的連續電容串，而減少總電容並相應增加縱向阻抗。如此則會造成較少的電磁輻射及較不會受影響。
改良的信號衰減特性
使用矩陣帶提供以下額外優點：改良的衰減特性、產生增加的信號對雜訊比、及其所衍生的其他優點(例如頻道資料速度容量)。改良的衰減頻譜造成電磁場的重新定向(以對應於矩陣帶所提供的新的邊界條件)，如此則使電線對中的電流密度重新分佈。電流密度的重新分佈具有增加的橫截面表面，其減少電線對中的衰減。
乙太網網路設備的接收側的信號位準大部份由電纜中的衰減所控制。有兩種主要的因素造成電纜內的損失。(1)導通損失(導體導電度及有關於銅線直徑及表面粗度的損失)及(2)介電損失(其有關於環繞銅線的介電材料內的損失)。將矩陣帶設置於接近電線對之處會改變電磁場，使其從集中於電線之間成為稍微更散開(亦即，較高密度的電場會終止於金屬形狀上)。以下三個原因使其有幫助。第一，其增加銅線內的電流密度的橫截面面積，如此則可減少導通損失。第二，其減少介電損失，因為某些場可通過較低損失的介電媒體。第三，矩陣帶減少達到可能產生介電損失的外套材料的介電的電磁場量。圖31及32A-B提供有關這些優點的概念圖。圖式中假設為具有矩陣帶的10 Gb/s電纜，四對銅線(銅線直徑大約為25mil)，並具有(防火的)聚乙烯介電FR負載環繞於銅線(直徑大約為46mil)，用以分離電線對的發泡聚乙烯間隔物(大約寬15mil，長155mil)，設置於電線對與矩陣帶之間的發泡聚丙烯或是聚乙烯障壁(大約10mil寬)，及聚乙烯基氯化物(PVC)外套(大約16mil)。(見例如圖13。)
由電線對產生的電磁場穿透電線介電質、分隔物、障壁及矩陣帶。電磁場於矩陣帶之外即大幅減少。因此，電纜之外的外套及元件最少地影響電線對的衰減。圖31顯示說明使用矩陣帶3102的U/UTP電纜、不使用矩陣帶3104的U/UTP電纜及TIA568規格的衰減3106的衰減頻譜的圖表。注意對於使用矩陣帶的電纜而言的衰減頻譜改良。
圖32A為顯示環繞不使用矩陣帶的U/UTP電纜3202的磁場3200的概念圖。注意，銅線3206a-b內的電流密度3204係根據電磁場3200而分佈。此種電線對3206a-b中的電流密度3204的小橫截面面積分佈則會集中於電線之間，且穿透至電線對的深度很淺。如圖32B所示，當導通表面(例如矩陣帶)靠近電線對3206a-b時，場3208重新分佈，使得銅線3206a-b內的電流3210重新分佈。重新分佈會造成導通的橫剖面面積較大，因此衰減量較少。此種機制係用於衰減減少的導通部位。因為場3200、3208的重新分佈，亦減少介電損失，藉此使場分散進入具有較低消耗因子的電纜內的介電材料的部位中。因為改良的信號對雜訊比，則電纜內的導通及介電損失的減少引致較高效能的10 Gb/s乙太網頻道效能。
用作為具有矩陣帶的內絕緣層的替換性突出膜
圖33為具有突出膜132作為絞線對26與矩陣帶32之間的絕緣層的另一電纜130的橫剖面圖。根據某些實施例，突出膜132為以聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、氟化乙烯丙烯(FEP)製成的突出帶形式。在某些實施例中，突出膜132為由發泡聚乙烯或是聚丙烯製成的突出層。未發泡的防火聚乙烯可用為基底材料。使膜132突出可設置一絕緣層，其之整體厚度較膜的基底材料的厚度為大。如此則會形成較非突出的固體或是發泡膜為大的每單位的層厚度。藉由突出而將更多空氣包入層中會降低最終層的介電常數，容許較小的電纜直徑，因為較低的層的整體介電常數與具有較高的介電常數但是較厚的層的效能位準相似。藉由減少電纜的固態材料，使用突出膜可減少電纜的整體成本，亦因為在電纜之內設置較固態絕緣層為少的可燃材料，因此可改良燃燒效能。使用突出膜作為絕緣層亦能改良電纜的插入損失效能。根據本發明之絕緣層可螺旋式或是以其他方式包覆於電纜心的周圍。
圖34為突出膜132的一實施例的平面圖。亦於圖34中顯示側視細部圖S。在圖34所示的實施例中，突出膜132為在基底材料(例如發泡或是未發泡的聚乙烯或是聚丙烯)中的突出的方塊140的重複圖案的形式。於較佳實施例中，使用發泡聚合物膜材料。突出膜132的寬長比為突出膜的有效厚度te與基底材料的厚度tb之間的比例。根據某些實施例，使用例如高達5的寬長比，其中基底材料厚度為3mil，突出膜的有效厚度為15mil。其他有用的比例包含3mil厚的基底材料及14mil的有效厚度；5mil厚的基底材料及15mil的有效厚度。根據某些實施例，基底材料的範圍是1.5到7mil之間，突出膜的有效厚度的範圍是8mil到20mil之間。圖34顯示突出方塊140，但仍可使用其他形狀及組合膜132之長度的不同形狀，包含使用圖案化的突出。
圖35-39顯示障壁層的替換性實施例，其由穿孔帶製成，例如穿孔氟化乙烯丙烯(FEP)或是聚四氟乙烯(PTFE)膜製成。在此實施例中，固態膜的穿孔或是其他變形會藉由將超出膜的平面的材料移位而增加膜的厚度。圖35(a)為不具有穿孔之膜3500的層的側視圖，圖35(b)顯示具有穿孔3502的相同膜3500，其增加該膜的總有效厚度。因為具有變形的穿孔，所以於電纜應用例中增加層的有效厚度。如此則會較固態帶的每單位質量的障壁厚度為大。又，使用膜3500作為障壁層會在電纜的絞線對與矩陣帶之間包含更多空氣，如此則可降低障壁層的介電常數，並使障壁層的所需厚度較低。因為最終的障壁層的介電常數較低，所以可製造具有較小直徑的電纜。此外，減少電纜的總材料量可降低電纜的整體成本並改良電纜的UL燃燒效能。
根據本發明，用於電纜的初始膜厚度的範例為0.0055英吋及0.004英吋，但可使用例如0.002英吋到0.020英吋的厚度。穿孔之後，膜的有效厚度(也就是穿孔的「高峰」至膜的對向層的距離)增加大約2倍。然而，於電纜構成的期間中，隨著穿孔膜被壓縮，厚度的有效加倍會減少。有效厚度的較多或是較少的增加可藉由使用不同的穿孔技術而達成。
根據本發明，製造穿孔膜的方法係使用被加熱的「針狀晶片」以穿透該膜。在此種製程中的加熱有助於將材料的最終變形「固定」。圖36顯示旋轉的加熱針狀晶片3602及對向的捲軸刷3604。於製程期間中，將被穿孔的材料饋入於旋轉的針狀晶片3602與捲軸刷3604之間。
圖37及38顯示穿孔膜3500的立體圖，其具有永久變形固定的穿孔3502。
圖39顯示具有穿孔膜3500的電纜3900的橫剖面，穿孔膜3500係作為電纜心(其可包含分隔物3902)與矩陣帶32之層之間的障壁層。套33包圍矩陣帶32。
根據本發明之矩陣帶可螺旋式地或是以其它方式包覆於電纜內的個別絞線對的周圍，以改良絞線對之間的串擾衰減。更進一步，根據本發明之障壁層可包含於電纜內的不同結構中，電纜包含絕緣層、外絕緣套或是絞線對分離結構。
從前述可知，可看出提供了電纜的改良的效能的特徵，以增加電纜對電纜串擾的衰減，同時亦改良其他電磁特性。儘管已顯示並說明本發明的特定實施例，但熟知本技藝者當可輕易看出，在不脫離本發明的範圍之內，可作出變更及改型。因此，目標為涵蓋該等變更及改型於本發明的真實精神及範圍之內。於前述說明中所提出的問題及附圖僅用於說明而非用以限制。
20．．．通訊系統
22．．．電纜
22a．．．電纜
22b．．．電纜
23．．．電纜
26．．．導線對
26a．．．絞線對
26b．．．絞線對
28．．．十字網
29．．．內電纜心
30．．．絕緣層
32．．．矩陣帶
33．．．絕緣套
34．．．導通段
34a．．．導通段
34b．．．導通段
34c．．．導通段
35．．．第一障壁層
36．．．間隙
37．．．第二障壁層
38．．．導通段
38a．．．導通段
38b．．．導通段
40．．．間隙
42．．．絕緣基板
44．．．間隙尺寸
46．．．縱向圖案長度
48．．．橫向寬度
52．．．噴濺膠層
54．．．纏繞長度
56．．．纏繞長度
80．．．矩陣帶
82．．．上矩形導通段
83．．．下矩形導通段
83a．．．共用塊
83b．．．共用塊
84．．．間隙
86．．．縱向長度
88．．．橫向寬度
90．．．圓角
91．．．上障壁層
92．．．絕緣基板
93．．．下障壁層
94．．．噴濺膠層
96．．．外基板層
101．．．電線
102．．．電線
130．．．電纜
132．．．突出膜
140．．．突出方塊
401．．．電纜
402．．．電纜
403．．．絞線對
404．．．絕緣套
405．．．電容
406．．．電容
407．．．電容
408．．．電容
504．．．電容
505．．．電容
506．．．電容
507．．．電容
1200．．．電纜
1202．．．電線對
1204．．．電線對
1206．．．電線對
1208．．．電線對
1210．．．十字網
1212．．．障壁
1214．．．絕緣套
1300．．．電纜
1302．．．矩陣帶
1304．．．上塊
1306．．．下塊
1306a．．．塊
1306b．．．塊
1308．．．絕緣基板
1310．．．間隙
1312．．．間隙
1600．．．電纜
1602．．．塊
1604．．．塊
1606．．．塊
1608．．．塊
1700．．．金屬形狀
1800．．．圖表
1802．．．PSANEXT
1804．．．電纜回應位準
1806．．．同調微分模式耦合
2000．．．絞線對
2004．．．漩渦電流
2006．．．磁場
2008．．．金屬形狀
2012．．．磁場
2014．．．漩渦電流
2100．．．參考塊
2102．．．絞線對
2104．．．絞線對
2106．．．同調長度
2302．．．絞線對絞距設定
3100．．．圖表
3102．．．矩陣帶
3104．．．矩陣帶
3106．．．衰減
3200．．．磁場
3202．．．電纜
3204．．．電流密度
3206a．．．電線對
3206b．．．電線對
3208．．．場
3500．．．膜
3502．．．穿孔
3602．．．針狀晶片
3604．．．捲軸刷
3900．．．電纜
3902．．．分隔物
為了要輔助對於本發明的了解，附圖及詳細說明解釋了本發明之實施例，從而能輕易了解及體會本發明、結構、構成、操作及多項相關的優點。
圖1為顯示包含多個根據本發明之通訊電纜的通訊系統的實施例概略圖；
圖2為沿著圖1的剖面線2-2所取的通訊電纜的橫剖面圖；
圖3為根據本發明且用於圖1及2的電纜的矩陣帶的一實施例的片段平面圖；
圖4為圖3的矩陣帶的橫剖面圖，其係為沿著圖3的剖面線4-4所取的剖面；
圖5為兩條先前技術的電纜的寄生電容模型的縱向橫剖面圖；
圖6為根據本發明之一實施例的兩條電纜的寄生電型模式的縱向橫剖面圖；
圖7為兩條先前技術的電纜的寄生電感模型的縱向橫剖面圖；
圖8為根據本發明之一實施例的兩條電纜的寄生電感模型的縱向橫剖面圖；
圖9為圖1的電纜的實施例的立體圖，其顯示設置於電纜之內的矩陣帶的螺旋本質；
圖10為根據本發明之另一實施例的矩陣帶的片段平面圖；
圖11為沿著圖10的直線11-11所取的圖10的矩陣帶的橫剖面圖；
圖12為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜的橫剖面圖，其中使用根據本發明之一實施例的2塊雙側矩陣帶；
圖13為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜的橫剖面圖，其中使用根據本發明之一實施例的3塊雙側矩陣帶；
圖14為根據本發明之一實施例的3塊雙側矩陣帶；
圖15為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜的橫剖面圖，其中使用根據本發明之一實施例的3塊雙側矩陣帶；
圖16為10 Gb/s乙太網U/UTP Cat 6a電纜的橫剖面圖，其中使用根據本發明之一實施例的4塊雙側矩陣帶；
圖17A-C為顯示矩陣帶相對於被金屬形狀覆蓋的絞線對的等效金屬形狀(亦即，塊或是導通段)的透視圖的概念圖；
圖18為顯示使用具有特定金屬形狀週期性，而於兩條相似構成的電纜之間具有接近440 MHz的微分模式耦合的矩陣帶的電纜構成的同冪和外來NEXT(PSANEXT)規格及電纜響應位準的圖表；
圖19A-D為顯示具有及不具有矩陣帶的U/UTP電纜的微分模式及共模式外來串擾耦合機制的概念圖；
圖20A-D為顯示具有矩陣帶的U/UTP電纜的微分模式及共模式外來串擾耦合機制的概念圖；
圖21A為顯示同調長度為金屬形狀週期性與絞線對週期性的函數的概念圖；
圖21B為顯示兩個相鄰的電纜的塊之間的電容耦合的概念圖；
圖22A-B為顯示當絞線對位於一塊之下時，該塊上的相對電荷，其為顯示縱向沿著一條電纜前進的連續橫剖面；
圖23A-D為顯示當塊長度隨著絞線對絞距改變時的該塊上的相對電荷；
圖24A為顯示頻率圖，於該頻率會在矩陣帶週期性與絞線對絞距之間的位移的不同倍數產生同調微分模式耦合；
圖24B-D為顯示對於矩陣帶週期性與絞線對絞距之間的位移的同調長度相依性的概念圖；
圖25A為對於給定的金屬形狀週期性列舉「不進入」絞線絞距長度的表；
圖25B為遵照圖25A所示的設計的絞線對絞距設定南範例的圖表；
圖26A-B為對於一塊之下的矩形塊圖案及非矩形的平行四邊形塊圖案的位置變化的概略圖；
圖27為顯示對準個別絞線對的平行四邊形塊的圖案的概略圖；
圖28A-C為顯示當導通段的位置相對於絞線對位置而偏移絞線對絞距長度的正或負10%等級時，所發生的電荷變化的概念圖；
圖29A為矩形塊矩陣帶包覆於電纜心及障壁的周圍的立體圖；
圖29B為顯示纏繞於電纜心及障壁的矩形塊矩陣帶之螺旋纏繞重疊電容及重疊電容；
圖29C為圖29B的構成的等效電路圖；
圖30A為包覆於電纜心及障壁的周圍的矩形塊矩陣帶的立體圖；
圖30B為顯示包覆於電纜心及障壁的非矩形平行四邊形塊矩陣帶的螺旋纏繞重疊電容及重疊電容的概念圖；
圖30C為圖30B的構成的等效電路圖；
圖31為分別說明具有及不具有矩陣帶的U/UTP電纜有關TIA568規格的衰減之衰減頻譜圖；
圖32A-B分別為顯示不具有及具有矩陣帶的環繞U/UTP電纜的磁場的概念圖；
圖33為包含突出膜作為絕緣層的電纜的橫剖面圖；
圖34為突出膜的平面圖；
圖35(a)及(b)顯示穿孔障壁層的構成的側視圖；
圖36顯示用以製造穿孔障壁層的裝置；
圖37為穿孔障壁層的立體圖；
圖38為穿孔障壁層的立體圖；及
圖39為具有穿孔障壁層的電纜的橫剖面圖。
20．．．通訊系統
22．．．電纜
23．．．電纜

Claims (11)

  1. 一種通訊電纜，包含：一電纜心，包含多數導體絞線對，該等絞線對係在對絞距長度纏繞且帶有一頻率範圍中的一通訊信號，該等頻率之每一者具有一對應波長；及一矩陣帶，包圍一內絕緣層，該矩陣帶包含由間隙分隔的導通段所形成的一第一障壁層，該等導通段的縱向長度大於該等絞線對絞距長度的最長者，但小於透過該等導體絞線對所傳送的最高頻率的信號的波長的四分之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊電纜，更包含一十字網，用以分隔該等導體絞線對。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的通訊電纜，更包含一外絕緣套。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊電纜，其中該矩陣帶螺旋地包覆於該內絕緣層的周圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的通訊電纜，其中該矩陣帶更包含由間隙分隔的導通段所形成的一第二障壁層，該等導通段設置成一圖案，以使該第二障壁的該等導通段大致上對準該第一障壁層的該等間隙。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的通訊電纜，其中該等導通段具有的橫向寬度夠寬，足以在徑向方向中覆蓋該等絞線對的其中之一。
  7. 如申請專利範圍第1項的通訊電纜，更包含一內絕緣層，用以分隔該電纜心及該矩陣帶。
  8. 如申請專利範圍第1項的通訊電纜，更包含位於該電纜心與該矩陣帶之間的一突出膜。
  9. 如申請專利範圍第8項的通訊電纜，其中該突出膜包含一突出發泡膜。
  10. 如申請專利範圍第1項的通訊電纜，更包含位於該電纜心與該矩陣帶之間的一穿孔帶。
  11. 一種通訊電纜，包含：一電纜心，包含多數導體絞線對，該等絞線對係在對絞距長度纏繞且帶有一頻率範圍中的一通訊信號，該等頻率之每一者具有一對應波長；一突出膜，環繞該電纜心；及一矩陣帶，包圍一內絕緣層，該矩陣帶包含第一及第二障壁層，該等障壁層之每一者包含由間隙分隔的導通段，其中該等導通段的縱向長度大於該等絞線對絞距長度的最長者，但小於透過該等導體絞線對所傳送的最高頻率的信號的波長的四分之一。
TW099114380A 2009-05-06 2010-05-05 具有改良電氣特性之通訊電纜 TWI550645B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17596809P 2009-05-06 2009-05-06
US22964009P 2009-07-29 2009-07-29
US12/773,551 US8445787B2 (en) 2009-05-06 2010-05-04 Communication cable with improved electrical characteristics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201126544A TW201126544A (en) 2011-08-01
TWI550645B true TWI550645B (zh) 2016-09-21

Family

ID=42244085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099114380A TWI550645B (zh) 2009-05-06 2010-05-05 具有改良電氣特性之通訊電纜

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8445787B2 (zh)
EP (1) EP2427887B1 (zh)
JP (2) JP5563066B2 (zh)
KR (1) KR101783660B1 (zh)
CN (1) CN102498527B (zh)
AU (1) AU2010245926B2 (zh)
BR (1) BRPI1014565B1 (zh)
TW (1) TWI550645B (zh)
WO (1) WO2010129680A1 (zh)

Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9363935B1 (en) 2006-08-11 2016-06-07 Superior Essex Communications Lp Subdivided separation fillers for use in cables
US9251930B1 (en) 2006-08-11 2016-02-02 Essex Group, Inc. Segmented shields for use in communication cables
US9275776B1 (en) 2006-08-11 2016-03-01 Essex Group, Inc. Shielding elements for use in communication cables
US20100044676A1 (en) 2008-04-18 2010-02-25 Invisage Technologies, Inc. Photodetectors and Photovoltaics Based on Semiconductor Nanocrystals
WO2008131313A2 (en) 2007-04-18 2008-10-30 Invisage Technologies, Inc. Materials systems and methods for optoelectronic devices
US8203195B2 (en) 2008-04-18 2012-06-19 Invisage Technologies, Inc. Materials, fabrication equipment, and methods for stable, sensitive photodetectors and image sensors made therefrom
JP5211304B2 (ja) * 2009-08-27 2013-06-12 東日京三電線株式会社 シールド付き通信ケーブル
US8785782B2 (en) * 2010-01-08 2014-07-22 Hyundai Mobis Co., Ltd UTP cable of improved alien crosstalk characteristic
WO2011156507A1 (en) 2010-06-08 2011-12-15 Edward Hartley Sargent Stable, sensitive photodetectors and image sensors including circuits, processes, and materials for enhanced imaging performance
US20120312579A1 (en) * 2011-06-10 2012-12-13 Kenny Robert D Cable jacket with embedded shield and method for making the same
US8900015B2 (en) 2011-10-03 2014-12-02 Panduit Corp. Communication connector with reduced crosstalk
US9349507B2 (en) * 2012-11-06 2016-05-24 Apple Inc. Reducing signal loss in cables
US9424964B1 (en) 2013-05-08 2016-08-23 Superior Essex International LP Shields containing microcuts for use in communications cables
KR20150021181A (ko) * 2013-08-19 2015-03-02 엘에스전선 주식회사 비연속차폐테이프를 포함하는 통신케이블 및 비연속차폐테이프
EP3309799B1 (en) * 2013-10-23 2022-04-13 Belden Inc. Improved high performance data communications cable
DE102014000897A1 (de) * 2014-01-23 2015-07-23 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Kabelanordnung
CN204322618U (zh) * 2014-12-01 2015-05-13 虞家桢 一种屏蔽带
DE102015202708B4 (de) * 2015-02-13 2024-07-18 Bizlink Industry Germany Gmbh Kabel und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung eines Kabels
WO2017056097A1 (en) * 2015-10-02 2017-04-06 ENBAR, Arie Common mode noise suppression method and apparatus
US10714874B1 (en) 2015-10-09 2020-07-14 Superior Essex International LP Methods for manufacturing shield structures for use in communication cables
US10102946B1 (en) 2015-10-09 2018-10-16 Superior Essex International LP Methods for manufacturing discontinuous shield structures for use in communication cables
US10593502B1 (en) 2018-08-21 2020-03-17 Superior Essex International LP Fusible continuous shields for use in communication cables
DE102016003134A1 (de) * 2016-03-15 2017-09-21 Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg Kabel zum Übertragen von elektrischen Signalen
EP3491701A4 (en) 2016-07-26 2020-03-18 General Cable Technologies Corporation CABLE WITH SHIELDING TAPE WITH CONDUCTIVE SHIELDING SEGMENTS
US9928943B1 (en) * 2016-08-03 2018-03-27 Superior Essex International LP Communication cables incorporating separator structures
US10573431B2 (en) * 2016-08-24 2020-02-25 Ls Cable & System Ltd. Communication cable
US10121571B1 (en) 2016-08-31 2018-11-06 Superior Essex International LP Communications cables incorporating separator structures
US10068685B1 (en) 2016-11-08 2018-09-04 Superior Essex International LP Communication cables with separators having alternating projections
US10276281B1 (en) 2016-11-08 2019-04-30 Superior Essex International LP Communication cables with twisted tape separators
CN106448914A (zh) * 2016-12-15 2017-02-22 江苏戴普科技有限公司 一种轨道交通用阻燃四对屏蔽双绞线
US9741470B1 (en) 2017-03-10 2017-08-22 Superior Essex International LP Communication cables incorporating separators with longitudinally spaced projections
US10438726B1 (en) 2017-06-16 2019-10-08 Superior Essex International LP Communication cables incorporating separators with longitudinally spaced radial ridges
US10388435B2 (en) 2017-06-26 2019-08-20 Panduit Corp. Communications cable with improved electro-magnetic performance
US10373740B2 (en) 2017-08-09 2019-08-06 Panduit Corp. Communications cable with improved isolation between wire-pairs and metal foil tape
US10553333B2 (en) * 2017-09-28 2020-02-04 Sterlite Technologies Limited I-shaped filler
EP3582235B1 (en) * 2018-06-14 2023-12-20 General Cable Technologies Corporation Cable having shielding tape with conductive shielding segments
EP3895187A4 (en) * 2018-11-22 2023-02-08 Sterlite Technologies Ltd TELECOMMUNICATION CABLE WITH DOUBLE JACKET AND BARRIER
CN110716521B (zh) * 2019-10-30 2021-01-08 苏州安驰控制系统有限公司 一种绞线机的控制方法以及绞线控制系统
US20230060912A1 (en) * 2021-08-25 2023-03-02 Panduit Corp. Optimized wire separator for twisted wire-pair applications
CN115332841B (zh) * 2022-10-14 2022-12-30 深圳市爱特姆科技有限公司 一种便于制造的高频大电流btb连接器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101176235A (zh) * 2005-03-28 2008-05-07 立维腾制造有限公司 不连续的电缆屏蔽系统及方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2796463A (en) * 1951-06-29 1957-06-18 Bell Telephone Labor Inc Composite conductors
US3312774A (en) * 1965-02-10 1967-04-04 John D Drinko Semi-insulating shielding for cables and the like and comprising discrete "floating"patches of semi-conductive material
US3794750A (en) * 1973-07-27 1974-02-26 Boston Insulated Wire & Cable Shielded cable
DE2636523A1 (de) * 1976-08-13 1978-02-16 Kabel Metallwerke Ghh Abstrahlende hochfrequenz-leitung
US4236779A (en) * 1978-05-01 1980-12-02 Bunker Ramo Corporation EMI Shielded cable and connector assembly
JPS58131518U (ja) 1982-03-02 1983-09-05 昭和電線電纜株式会社 電気ケ−ブル
DE3637561A1 (de) * 1985-11-18 1987-05-21 Lisec Peter Vorrichtung zum anbringen von flexiblen abstandhaltern auf glastafeln
SE450925B (sv) * 1985-12-06 1987-08-10 Por Microtrans Ab Mikrovagsenergioverforande s k applikator for 2,45 ghz
JPS63171912U (zh) 1987-04-27 1988-11-09
US5473336A (en) * 1992-10-08 1995-12-05 Auratek Security Inc. Cable for use as a distributed antenna
US7154043B2 (en) * 1997-04-22 2006-12-26 Belden Technologies, Inc. Data cable with cross-twist cabled core profile
DE102004042656B3 (de) * 2004-09-03 2005-12-29 Draka Comteq Germany Gmbh & Co. Kg Mehrlagige, streifenförmige Abschirmfolie für elektrische Leitungen und damit ausgerüstetes elektrisches Kabel, insbesondere Datenübertragungskabel
US7923641B2 (en) * 2006-08-11 2011-04-12 Superior Essex Communications LLP Communication cable comprising electrically isolated patches of shielding material
US8987591B2 (en) 2007-06-12 2015-03-24 Panduit Corp. Communication channels with crosstalk-mitigating material
JP5277661B2 (ja) * 2008-02-26 2013-08-28 日立電線株式会社 遮蔽層付きケーブル
TWI450281B (zh) * 2008-03-06 2014-08-21 Panduit Corp 具有改良串音衰減之通訊電纜及障壁帶
CN201197261Y (zh) 2008-05-05 2009-02-18 李论 铝箔聚酯薄膜带
US8183462B2 (en) * 2008-05-19 2012-05-22 Panduit Corp. Communication cable with improved crosstalk attenuation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101176235A (zh) * 2005-03-28 2008-05-07 立维腾制造有限公司 不连续的电缆屏蔽系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201126544A (en) 2011-08-01
EP2427887B1 (en) 2018-11-21
JP2012526361A (ja) 2012-10-25
AU2010245926A1 (en) 2011-11-24
JP2014103126A (ja) 2014-06-05
KR101783660B1 (ko) 2017-10-10
WO2010129680A1 (en) 2010-11-11
US20100282493A1 (en) 2010-11-11
CN102498527A (zh) 2012-06-13
KR20120027013A (ko) 2012-03-20
US9012778B2 (en) 2015-04-21
US8445787B2 (en) 2013-05-21
JP5674970B2 (ja) 2015-02-25
BRPI1014565A2 (pt) 2016-04-19
BRPI1014565B1 (pt) 2020-12-29
AU2010245926A2 (en) 2012-03-08
JP5563066B2 (ja) 2014-07-30
US20130277090A1 (en) 2013-10-24
AU2010245926B2 (en) 2014-10-16
EP2427887A1 (en) 2012-03-14
CN102498527B (zh) 2013-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI550645B (zh) 具有改良電氣特性之通訊電纜
TWI498922B (zh) 具有改良串音衰減之通訊系統、通訊電纜及障壁帶，以及用於衰減在複數個通訊電纜之間的外來串音的方法
US9087630B2 (en) Cable barrier layer with shielding segments
KR20110028580A (ko) 누화 감쇠 특성이 향상된 통신 케이블
CN114255927B (zh) 具有导电部件的参数控制比率的混合高频分隔器