WO2011020967A1 - Cable de communication de donnees - Google Patents

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WO2011020967A1
WO2011020967A1 PCT/FR2010/051704 FR2010051704W WO2011020967A1 WO 2011020967 A1 WO2011020967 A1 WO 2011020967A1 FR 2010051704 W FR2010051704 W FR 2010051704W WO 2011020967 A1 WO2011020967 A1 WO 2011020967A1
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Thomas Haehner
Tony Droguest
Gilles Routa
Patrick Rofidal
Jean-François GALLET
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Nexans
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    • 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
    • H01B11/04—Cables with twisted pairs or quads with pairs or quads mutually positioned to reduce cross-talk
    • 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
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/1891—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor comprising auxiliary conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0876—Flat or ribbon cables comprising twisted pairs

Definitions

  • the present invention relates to data communication cables comprising a plurality of groups of four pairs of individually isolated conductors for high speed data transmission.
  • An electrical cable typically includes one or more sets of twisted wires.
  • An assembly conventionally consists of two twisted conductive wires. In this case we speak of a pair of conductors.
  • Crosstalk refers to the electromagnetic interference between assemblies belonging to the same electric cable.
  • Exogenous crosstalk refers to the electromagnetic interference between assemblies belonging to different electrical cables. The phenomenon of crosstalk is frequently a problem for data transmission.
  • peaks are undesirable because they increase noise and can lead to an increase in line attenuation along the cable, ie peaks reduce the signal-to-noise ratio and can reduce the throughput. data transmission. It is known to shift the peaks to higher frequencies by decreasing the group assembly pitch.
  • the invention aims to remedy these drawbacks.
  • the invention thus relates to a data communication cable comprising:
  • the final assembly pitch is variable along the cable.
  • the cable may not include any sheath other than the outer sheath. Thanks to the absence of ducts surrounding each group, the cable is lighter, less bulky and contains less flammable material.
  • the group assembly pitch can also be variable along the cable.
  • the final assembly step and / or the group assembly step advantageously varies between two limit values of the same sign.
  • the final assembly step and / or the group assembly step may vary according to a periodic function, for example a sinusoidal function.
  • the final assembly pitch and / or group assembly pitch may also vary randomly.
  • the cable preferably comprises three, four or six groups.
  • each group comprises an electrical shielding pair of insulated conductors.
  • each group comprises a single electrical shield in the form of a cross.
  • the cross can separate the pairs of conductors from each other and surround each pair of conductors.
  • FIG. 1 is a sectional view of a cable of the state of the art
  • FIG. 2 is a sectional view of a cable according to the invention, according to a first embodiment
  • FIG. 3 is a sectional view of a cable according to the invention, according to a second embodiment.
  • FIG. 1 A cable of the state of the art is illustrated in FIG. 1.
  • the cable of circular section, comprises four groups 1 to 4 of four pairs of insulated conductors, the pairs of which are individually shielded.
  • Each conductor comprises a conductive core 6, typically copper, and a peripheral insulation 7.
  • the two electrical conductors of each pair are directly helically assembled to each other by twisting and thus have a step called no pairing.
  • Each group 1 to 4 of four pairs of insulated conductors is surrounded by a protective sheath 5, generally made of polymer material.
  • the assembly formed by the four groups 1 to 4 thus surrounded is itself surrounded by an outer protective sheath 8.
  • the cable illustrated in FIGS. 2 and 3 is of circular section. The elements identical to those of Figure 1 bear the same references.
  • the cable illustrated in Figure 2 differs from the cable of Figure 1 in that it has no intermediate sheaths surrounding each group of four pairs of insulated conductors. In this embodiment, the cable thus comprises a single sheath 8, which is the outer sheath constituting the outer portion of the cable.
  • the non-presence of the intermediate sheaths advantageously makes it possible to limit the weight, the dimensions and the quantity of flammable material in the cable.
  • the pitch of each pair of insulated conductors may or may not be constant along the cable.
  • Each group 1,2,3,4 may comprise a first pair having a first pairing step, a second pair having a second pair step, a third pair having a third pairing step and a fourth pair having a fourth pairing step.
  • the first step of the pairing, the second step of pairing, the third step of pairing and the fourth step of pairing can be different, so as to reduce the crosstalk between the pairs.
  • the first step of pairing can be identical in all groups 1,2,3,4.
  • the second step of pairing can be identical in all the groups 1,2,3,4
  • the third step of pairing can be identical in all the groups 1,2,3,4
  • the fourth step of Pairing can be identical in all groups 1,2,3,4.
  • Groups 1-4 of four pairs of insulated conductors can be electrically shielded in two different ways.
  • a metallic or metallized ribbon 9 is helically ribboned around each pair of insulated conductors. Then, the four individually shielded pairs are helically assembled to form a group. The pitch of the helix formed by the assembly of the four pairs of conductors is called no group assembly. The final helical assembly of the four 1,2,3,4 groups is then carried out. The pitch of the helix formed by the assembly of the four groups 1,2,3,4 of four pairs of conductors is called no final assembly.
  • the group assembly step can be the same for all groups 1,2,3,4 or may not be the same for all groups 1,2,3,4.
  • the electrical shields of the different pairs of each group 1, 2, 3, 4 are constituted by a central rod 10 in the shape of a cross provided with radial fins, separating the pairs from each other and surrounding each pair, so as to shield each of them.
  • a cable provided with such a shield has a very low cross-talk, which makes it compatible with high-speed transmissions. It is also easy and fast to equip a terminal connector, since to access the conductors of the pairs simply draw the cable to a suitable length and to remove the peripheral shield on this length, then to cut the rod 10, which represents a significant time saving. The risk of damaging the conductors or disturbing the arrangement of the pairs is also greatly avoided when mounting the connector.
  • peaks are undesirable because they increase noise and can lead to an increase in line attenuation along the cable, ie peaks reduce the signal-to-noise ratio and can reduce the throughput. data transmission.
  • a signal reflection peak is observed for a signal frequency of about 650 MHz (and its multiples) and for a frequency about 1300 MHz (and its multiples). Peak at 650 MHz is caused by the group assembly step, while the peak at 1300 MHz is caused by the step of pairing.
  • the final assembly pitch varies along the cable. This variation of the pitch of the final assembly makes it possible to avoid periodic variations in the geometry of the cable and thus represents an economical and productive alternative to the reduction of the assembly pitch.
  • the final assembly pitch is ideally 600 mm but it creates a peak at 200MHz (and its multiples) and disrupts the data transmission, while the group assembly pitch can be set at 100 mm and create a peak around 1200MHz, beyond the frequency range of the desired application. In this case, the final assembly pitch is varied while keeping the group assembly pitch constant.
  • Figures 4 and 5 illustrate two embodiments of variation of the group assembly step along the cable.
  • the group assembly pitch is between two limit values, for example between 160 and 200 mm, and varies randomly. Not group assembly is shown as a function of the distance at the end of the cable.
  • the group assembly pitch is between two limit values, for example between 160 and 200 mm, and varies sinusoidally, with a random period.
  • the group assembly pitch is also shown as a function of the distance at the end of the cable.
  • the final assembly step and the group assembly step may each vary randomly, or sinusoidally with a random period.

Landscapes

  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un câble de communication de données, caractérisé en ce qu'il comprend; une pluralité de groupes (1,2,3,4) de quatre paires de conducteurs isolés, les quatre paires de conducteurs isolés étant assemblées en hélice suivant un pas d'assemblage de groupe, chaque paire étant torsadée en hélice et entourée par un blindage électrique (9,10), la pluralité de groupes (1,2,3,4) étant assemblée en hélice suivant un pas d'assemblage final, une gaine extérieure (8) entourant la pluralité de groupes (1,2,3,4), le pas d'assemblage final étant variable le long du câble.

Description

CABLE DE COMMUNICATION DE DONNEES
La présente invention concerne des câbles de communication de données comprenant une pluralité de groupes de quatre paires de conducteurs isolés individuellement et permettant la transmission de données à haut débit.
Un câble électrique comprend généralement un ou plusieurs ensembles de fils conducteurs torsadés. Un ensemble est classiquement constitué de deux fils conducteurs torsadés. On parle dans ce cas de paire de conducteurs.
La diaphonie, télé-diaphonie ou para-diaphonie, désigne l'interférence électromagnétique entre ensembles appartenant à un même câble électrique. La diaphonie exogène désigne l'interférence électromagnétique entre ensembles appartenant à différents câbles électriques. Le phénomène de diaphonie pose fréquemment un problème pour la transmission de données.
Pour réduire fortement la diaphonie, il est connu de torsader les fils conducteurs entre en eux en hélice, et avec de préférence un pas différent d'un ensemble à l'autre, et d'entourer chaque paire d'un blindage électrique afin de réduire le couplage électromagnétique. Cette disposition permet notamment de transporter des fréquences élevées, en particulier pour des applications allant jusqu'à plusieurs dizaines de Gb/s.
Afin de loger davantage de paires de conducteurs dans le même espace, et ainsi de rendre le diamètre extérieur du câble le plus petit possible, il est avantageux de disposer les paires de conducteurs par groupes de quatre paires de conducteurs.
Si des variations géométriques se répètent périodiquement dans le câble, un problème qui peut survenir est l'apparition de pics de réflexion du signal, correspondant à un faible affaiblissement de réflexion. Ces pics apparaissent à certaines fréquences qui sont en corrélation avec la périodicité de la variation géométrique.
Ces pics ne sont pas souhaitables, car ils augmentent le bruit et peuvent conduire à une hausse de l'affaiblissement linéique le long du câble, c'est-à-dire que les pics réduisent le rapport signal/bruit et peuvent réduire le débit de transmission de données. II est connu de décaler les pics vers des fréquences plus élevées en diminuant le pas d'assemblage de groupe.
Cette solution a toutefois pour inconvénient que l'assemblage est plus long à réaliser, nécessite davantage de conducteur et de main d'œuvre et est plus cher.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients.
L'invention a ainsi pour objet un câble de communication de données comprenant :
- une pluralité de groupes de quatre paires de conducteurs isolés, les quatre paires de conducteurs isolés étant assemblées en hélice suivant un pas d'assemblage de groupe, chaque paire étant torsadée en hélice et entourée par un blindage électrique, la pluralité de groupes étant assemblée en hélice suivant un pas d'assemblage final,
- une gaine extérieure entourant la pluralité de groupes.
Conformément à l'invention, le pas d'assemblage final est variable le long du câble.
Cette variation du pas de l'assemblage final permet d'éviter les variations périodiques de la géométrie du câble et représente ainsi une alternative économique et productive à la réduction du pas d'assemblage de groupe.
Le câble peut ne pas comprendre d'autre gaine que la gaine extérieure. Grâce à l'absence de gaines entourant chaque groupe, le câble est plus léger, moins volumineux et comprend moins de matière inflammable.
Le pas d'assemblage de groupe peut également être variable le long du câble.
Dans ce cas, le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe varie avantageusement entre deux valeurs limites de même signe.
Le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe peut varier selon une fonction périodique, par exemple une fonction sinusoïdale.
Le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe peut également varier de façon aléatoire.
Pour une plus grande facilité d'assemblage, le câble comprend de préférence trois, quatre ou six groupes. Selon un premier mode de réalisation, chaque groupe comprend un blindage électrique par paire de conducteurs isolés.
Selon un deuxième mode de réalisation, chaque groupe comprend un unique blindage électrique en forme de croix.
La croix peut séparer les paires de conducteurs les unes des autres et entourer chaque paire de conducteurs.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1, est une vue en coupe d'un câble de l'état de la technique,
- la figure 2 est une vue en coupe d'un câble selon l'invention, conformément à un premier mode de réalisation,
- la figure 3 est une vue en coupe d'un câble selon l'invention, conformément à un deuxième mode de réalisation, et
- les figures 4 et 5 sont deux diagrammes utiles à la compréhension de l'invention.
Un câble de l'état de la technique est illustré à la figure 1. Le câble, de section circulaire, comprend quatre groupes 1 à 4 de quatre paires de conducteurs isolés, dont les paires sont blindées individuellement.
Les conducteurs des paires sont identiques. Chaque conducteur comporte une âme conductrice 6, typiquement en cuivre, et une isolation périphérique 7. Les deux conducteurs électriques de chaque paire sont directement assemblés en hélice l'un à l'autre par torsion et présentent ainsi un pas appelé pas de pairage.
Chaque groupe 1 à 4 de quatre paires de conducteurs isolés est entouré par une gaine de protection 5, généralement en matériau polymère. L'ensemble formé par les quatre groupes 1 à 4 ainsi entourés est lui-même entouré par une gaine extérieure de protection 8.
Un tel câble présente toutefois l'inconvénient d'être lourd, de volume important et de présenter des matières inflammables.
Le câble illustré aux figures 2 et 3 est de section circulaire. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Le câble illustré à la figure 2 se différencie du câble de la figure 1 en ce qu'il ne comporte pas de gaines intermédiaires entourant chaque groupe de quatre paires de conducteurs isolés. Dans ce mode de réalisation, le câble comprend ainsi une unique gaine 8, qui est la gaine externe constituant la partie externe du câble.
La non-présence des gaines intermédiaires permet de manière avantageuse de limiter le poids, les dimensions et la quantité de matière inflammable dans le câble.
Le pas de pairage de chaque paire de conducteurs isolés peut être constant ou non le long du câble.
Chaque groupe 1,2,3,4 peut comprendre une première paire présentant un premier pas de pairage, une deuxième paire présentant un deuxième pas de paire, une troisième paire présentant un troisième pas de pairage et une quatrième paire présentant un quatrième pas de pairage. Dans un même groupe 1,2,3,4, le premier pas de pairage, le deuxième pas de pairage, le troisième pas de pairage et le quatrième pas de pairage peuvent être différents, de manière à réduire la diaphonie entre les paires.
Le premier pas de pairage peut être identique dans tous les groupes 1,2,3,4. De la même façon, le deuxième pas de pairage peut être identique dans tous les groupes 1,2,3,4, le troisième pas de pairage peut être identique dans tous les groupes 1,2,3,4, et le quatrième pas de pairage peut être identique dans tous les groupes 1,2,3,4.
Les groupes 1 à 4 de quatre paires de conducteurs isolés peuvent être blindés électriquement de deux manières différentes. Conformément à un premier mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 2, un ruban 9 métallique ou métallisé est rubané en hélice autour de chaque paire de conducteurs isolés. Puis, les quatre paires blindées individuellement sont assemblées en hélice pour former un groupe. Le pas de l'hélice formée par l'assemblage des quatre paires de conducteurs est appelé pas d'assemblage de groupe. On procède ensuite à l'assemblage final en hélice des quatre groupes 1,2,3,4. Le pas de l'hélice formée par l'assemblage des quatre groupes 1,2,3,4 de quatre paires de conducteurs est appelé pas d'assemblage final. Le pas d'assemblage de groupe peut le même pour tous les groupes 1,2,3,4 ou peut ne pas être le même pour tous les groupes 1,2,3,4.
Pour le raccordement du câble, les blindages individuels des paires doivent être enlevés pour l'accès aux conducteurs, ce qui rend longue et délicate l'opération de raccordement.
Pour faciliter l'opération de raccordement, et conformément à un deuxième mode de réalisation illustré à la figure 3, les blindages électriques des différentes paires de chaque groupe 1,2,3,4 sont constitués par un jonc central 10 en forme de croix munie d'ailettes radiales, séparant les paires les unes des autres et entourant chaque paire, de manière à assurer un blindage de chacun d'elles. Comme pour le premier mode de réalisation, un câble muni d'un tel blindage présente une très faible diaphonie, ce qui le rend compatible avec des transmissions à hauts débits. Il est en outre aisé et rapide à équiper d'un connecteur terminal, puisque pour l'accès aux conducteurs des paires il suffit de dégainer le câble sur une longueur convenable et d'enlever le blindage périphérique sur cette longueur, puis de sectionner le jonc 10, ce qui représente un gain de temps important. Les risques d'endommager les conducteurs ou de perturber la disposition des paires sont également grandement évités au montage du connecteur.
Si des variations géométriques se répètent périodiquement dans le câble, un problème qui peut survenir est l'apparition de pics de réflexion du signal, correspondant à un faible affaiblissement de réflexion. Ces pics apparaissent à certaines fréquences qui sont en corrélation avec la périodicité de la variation géométrique.
Ces pics ne sont pas souhaitables, car ils augmentent le bruit et peuvent conduire à une hausse de l'affaiblissement linéique le long du câble, c'est-à-dire que les pics réduisent le rapport signal/bruit et peuvent réduire le débit de transmission de données.
On constate ainsi, pour un pas de pairage moyen de 50 mm et un pas d'assemblage de groupe de 180 mm, un pic de réflexion du signal pour une fréquence du signal d'environ 650 MHz (et ses multiples) et pour une fréquence d'environ 1300 MHz (et ses multiples). Le pic à 650 MHz est causé par le pas d'assemblage de groupe, tandis que le pic à 1300 MHz est causé par le pas de pairage.
De la même façon, on constate une hausse de l'affaiblissement linéique pour une fréquence du signal d'environ 650 MHz (et ses multiples) et pour une fréquence d'environ 1300 MHz (et ses multiples). Le pic à 650 MHz est causé par le pas d'assemblage de groupe, tandis que le pic à 1300 MHz est causé par le pas de pairage.
Il est connu de décaler les pics vers des fréquences plus élevées en diminuant le pas d'assemblage de groupe. On observe ainsi que les pics décrits ci-dessus sont observés à une fréquence de 1,35 GHz (et ses multiples) si le pas d'assemblage de groupe est de 85 mm au lieu de 180 mm.
Cette solution a toutefois pour inconvénient que l'assemblage est plus long à réaliser, nécessite davantage de conducteur et de main d'œuvre et est plus cher.
Pour y remédier, et conformément à l'invention, le pas d'assemblage final varie le long du câble. Cette variation du pas de l'assemblage final permet d'éviter les variations périodiques de la géométrie du câble et représente ainsi une alternative économique et productive à la réduction du pas d'assemblage.
En effet, le pas d'assemblage final est idéalement de 600 mm mais il crée un pic a 200MHz (et ses multiples) et perturbe la transmission de données, tandis que le pas d'assemblage de groupe peut être fixé à 100 mm et créer un pic aux alentour de 1200MHz, au-delà de la plage de fréquences de l'application souhaitée. Dans ce cas, on fait varier le pas d'assemblage final tout en maintenant constant le pas d'assemblage de groupe.
Il est en outre possible de faire varier le pas de pairage le long du câble, en plus de faire varier le pas d'assemblage de groupe le long du câble.
Les figures 4 et 5 illustrent deux modes de réalisation de variation du pas d'assemblage de groupe le long du câble.
Conformément à un premier mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 4, le pas d'assemblage de groupe est compris entre deux valeurs limites, par exemple entre 160 et 200 mm, et varie de façon aléatoire. Le pas d'assemblage de groupe est représenté en fonction de la distance à l'extrémité du câble.
Conformément à un deuxième mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 5, le pas d'assemblage de groupe est compris entre deux valeurs limites, par exemple entre 160 et 200 mm, et varie de façon sinusoïdale, avec une période aléatoire. Le pas d'assemblage de groupe est également représenté en fonction de la distance à l'extrémité du câble.
De la même manière, on peut également envisager de faire varier le pas d'assemblage final de façon aléatoire, ou de façon sinusoïdale avec une période aléatoire. Le pas d'assemblage final et le pas d'assemblage de groupe peuvent varier chacun de façon aléatoire, ou de façon sinusoïdale avec une période aléatoire.

Claims

REVENDICATIONS
1. Câble de communication de données, caractérisé en ce qu'il comprend : une pluralité de groupes (1,2,3,4) de quatre paires de conducteurs isolés, les quatre paires de conducteurs isolés étant assemblées en hélice suivant un pas d'assemblage de groupe, chaque paire étant torsadée en hélice et entourée par un blindage électrique (9,10), la pluralité de groupes (1,2,3,4) étant assemblée en hélice suivant un pas d'assemblage final, une gaine extérieure (8) entourant la pluralité de groupes (1,2,3,4), le pas d'assemblage final étant variable le long du câble.
2. Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le câble ne comprend pas d'autre gaine que la gaine extérieure (8).
3. Câble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le pas d'assemblage de groupe (1,2,3,4) est variable le long du câble. 4. Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe (1,2,3,
4) varie entre deux valeurs limites de même signe.
5. Câble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe (1,2,3,4) varie selon une fonction périodique.
6. Câble selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le pas d'assemblage final et/ou le pas d'assemblage de groupe (1,2,3,4) varie de façon aléatoire.
7. Câble selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend trois, quatre ou six groupes (1,2,3,4).
8. Câble selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque groupe (1,2,3,4) comprend un blindage électrique (9) par paire de conducteurs isolés.
9. Câble selon selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque groupe (1,2,3,4) comprend un unique blindage électrique (10) en forme de croix.
10. Câble selon la revendication 9, caractérisé en ce que la croix (10) sépare les paires de conducteurs les unes des autres et entoure chaque paire de conducteurs.
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