WO2012110072A1 - Kabel mit verseilten leiterpaaren - Google Patents

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WO2012110072A1
WO2012110072A1 PCT/EP2011/006313 EP2011006313W WO2012110072A1 WO 2012110072 A1 WO2012110072 A1 WO 2012110072A1 EP 2011006313 W EP2011006313 W EP 2011006313W WO 2012110072 A1 WO2012110072 A1 WO 2012110072A1
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cable
wires
stranded
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cores
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PCT/EP2011/006313
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Inventor
Michael Wollitzer
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Rosenberger Hochfrequenztechnik Gmbh & Co. Kg
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    • 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
    • H01B11/005—Quad constructions
    • 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
    • H01B11/1091—Screens specially adapted for reducing interference from external sources with screen grounding means, e.g. drain wires

Definitions

  • the present invention relates to a cable, in particular star quad cable, with at least two pairs of conductors, wherein each pair of conductors comprises two electrically insulated wires of an electrically conductive material, wherein each of four wires of two pairs of conductors are stranded together, wherein the cable has an electromagnetic shield, according to the preamble of claim 1.
  • a star quad is a stranding method for copper wires, where four wires are twisted together in such a way that there are two crosswise twisted pairs at each point in the cross section. Two cores opposite each other form a pair. The pairs of wires or pairs of conductors perpendicular to each other result in a desired high crosstalk attenuation between the pairs of conductors.
  • the invention has the object to improve a cable of the type mentioned above in terms of electrical properties with a simple design. This object is achieved by a cable of the type mentioned above with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.
  • the electromagnetic shield comprises at least one ground wire of an electrically conductive material whose outer surface is exposed without electrical insulation and which is stranded together with the wires.
  • a particularly low attenuation and good electrical conductivity properties are achieved by the fact that the electrically conductive material is copper and the wires are copper wires.
  • a particularly high crosstalk attenuation between the pairs of conductors is achieved by the cores are stranded together to form a star quad.
  • a high number of transmission channels in a cable wherein a transmission channel of one pair of conductors is formed at the same time high crosstalk attenuation between the channels, obtained by the fact that the cable has a plurality of star quads, which are bundled together.
  • a particularly good electromagnetic shielding of the cable is achieved by stranding two, three or four ground wires with the four wires.
  • a symmetrical arrangement with high crosstalk attenuation and electromagnetic shielding is achieved by stranding four ground wires with the four wires in such a way that in a cross-section of the cable the four ground wires are arranged at corners of a quadrangle.
  • the ground wires of the arrangement of the wires follow as a star quad or the ground wires are also arranged as a star quad.
  • a particularly good and uniform shielding at the same time simple production of the cable with previously used devices is achieved by the fact that the at least one ground wire is stranded with the cores, that in each case a ground wire to two adjacent wires of different pairs of conductors on a side facing the outer circumference of the cable side is applied.
  • the electromagnetic shield additionally comprises at least one sheath of electrically conductive material, which surrounds the two conductor pairs with at least one ground wire such that an electrical contact between the at least one ground wire and the coat is made.
  • the jacket is formed as a plastic film with a one-sided coating of an electrically conductive material.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a cable according to the invention in a cross section
  • Fig. 2 shows the cable of FIG. 1 in a schematic, perspective
  • FIG. 1 and 2 an exemplary embodiment of a cable according to the invention is shown, wherein in Fig. 2, only for the sake of simplified and illustrative representation, a twisting or stranding of the cable shown is not shown.
  • the cable shown in Figures 1 and 2 comprises a first conductor pair having a first wire 10 and a second wire 12, and a second pair of wires having a third wire 14 and a fourth wire 16.
  • the wires 10, 12, 14 and 16 are respectively made of an electrically conductive material 18, such as copper, with a radially surrounding this insulating jacket 20 made of an electrically insulating material.
  • wires 10, 12, 14 and 16 are twisted together so that at each point of a cross-section of the cable shown in Fig. 1, the wires 10, 12, 14 and 16 are respectively arranged at the corners of a quadrangle.
  • the cores, which are diagonally opposite in the quadrangle each form a pair of conductors, for example for a transmission channel of the cable.
  • the cores 10 and 12, which are diagonally opposite one another in the quadrangle form the first pair of conductors
  • the cores 14 and 16 which are diagonally opposite in the quadrangle form the second pair of conductors.
  • At least one ground conductor 22 which is made of an electrically conductive material 24 and without an insulating jacket, i. the electrically conductive material 24 is exposed on the outer surface of the ground conductor 22.
  • four ground conductors 22 are provided. These are arranged in the cross-section of the cable on an outer side of the stranded cores 10, 12, 14 and 16, wherein each ground conductor 22 in each case bears against two adjacent cores 10, 12, 14 and 16 of different conductor pairs.
  • the ground conductors 22 are stranded together with the cores 10, 12, 14 and 16, so that there is also an arrangement or topology according to star quad for the radially outer ground conductors 22.
  • ground conductors 22 form an electromagnetic shield for the star quad array of the four wires 10, 12, 14 and 16, wherein the wires 10, 12, 14 and 16 and the four ground conductors 22 are stranded together in one step, so that with the Stranding of the cable simultaneously and without additional work an electromagnetic shielding for the cable is made.
  • a plastic film laminated on one side with an electrically conductive material, such as aluminum is additionally provided. This plastic film 26 is arranged such that the coated with the electrically conductive material side facing the wires 10, 12, 14 and 16 and grounding conductors 22. In this way, there is electrical contact between the ground conductors 22 and the coated side of the plastic film 26 so that it becomes part of the electromagnetic shield.
  • the cable has as its outer shell a jacket 28 which is made of an electrically insulating material and supports and holds the arrangement of the cores 10, 12, 14 and 16 and ground conductors 22 as a star quad topology.
  • the jacket 28 provides a mechanical stability for the overall system of cores 10, 12, 14 and 16 and ground conductors 22 and possibly the plastic film 26 available.
  • ground wires 22 are connected, for example, to outer conductor parts of connectors arranged at ends of the cable, thereby creating an electrical connection to the coating of the plastic film 26, so that the coating acts as an electromagnetic shield.

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Kabel, insbesondere Sternviererkabel, mit mindestens zwei Leiterpaaren wobei jedes Leiterpaar zwei elektrisch isolierte Adern (10, 12, 14, 16) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (18) aufweist, wobei jeweils vier Adern (10, 12, 14, 16) von zwei Leiterpaaren miteinander verseilt sind, wobei das Kabel eine elektromagnetische Abschirmung aufweist und die elektromagnetische Abschirmung mindestens einen Massedraht (22) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (24) umfasst, dessen Außenfläche ohne elektrische Isolierung frei liegt und welcher zusammen mit den Adern (10, 12, 14, 16) verseilt ist.

Description

Kabel mit verseilten Leiterpaaren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel, insbesondere Sternviererkabel, mit mindestens zwei Leiterpaaren wobei jedes Leiterpaar zwei elektrisch isolierte Adern aus einen elektrisch leitenden Werkstoff aufweist, wobei jeweils vier Adern von zwei Leiterpaaren miteinander verseilt sind, wobei das Kabel eine elektromagnetische Abschirmung aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Telefon- und Fernmeldekabeln ist es bekannt, dass Kupferadern zu Paaren verseilt werden. So werden beispielsweise Paare zu einem sogen. Vierer bzw. Sternvierer verseilt. Ein Sternvierer ist eine Verseilungsweise für Kupferadern, wobei vier Adern derart miteinander verdrillt werden, dass an jeder Stelle im Querschnitt zwei kreuzförmig verseilte Doppeladern vorliegen. Zwei im Querschnitt gegenüber liegende Adern bilden ein Paar. Durch die senkrecht zueinander stehenden Aderpaare bzw. Leiterpaare ergibt sich eine gewünschte hohe Übersprechdämpfung zwischen den Leiterpaaren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel der o.g. Art hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften bei gleichzeitig einfachem Aufbau zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kabel der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Bei einem Kabel der o.g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektromagnetische Abschirmung mindestens einen Massedraht aus einem elektrisch leitenden Werkstoff umfasst, dessen Außenfläche ohne elektrische Isolierung frei liegt und welcher zusammen mit den Adern verseilt ist.
Dies hat den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise mit dem Herstellen der Verseilung gleichzeitig eine elektromagnetische Abschirmung des Kabels hergestellt wird. Eine Verseilung als so genannten Sternvierer erzielt man dadurch, dass die vier Adern derart miteinander verseilt sind, dass in einem Querschnitt des Kabels jede Ader an den Ecken eines Vierecks angeordnet ist und in dem Viereck diagonal gegenüberliegende Adern ein Leiterpaar bilden. Hierdurch sind die Leiterpaare senkrecht zueinander angeordnet, wodurch sich eine entsprechend erwünschte Übersprechdämpfung von einem Leiterpaar zu dem anderen Leiterpaar ergibt.
Eine besonders niedrige Dämpfung sowie gute elektrische Leitungseigenschaften erzielt man dadurch, dass der elektrisch leitende Werkstoff Kupfer ist und die Adern Kupferdrähte sind.
Eine besonders hohe Übersprechdämpfung zwischen den Leiterpaaren erzielt man dadurch, dass die Adern zu einem Sternvierer miteinander verseilt sind.
Eine hohe Anzahl von Übertragungskanälen in einem Kabel, wobei ein Übertragungskanal von jeweils einem Leiterpaar ausgebildet wird bei gleichzeitig hoher Übersprechdämpfung zwischen den Kanälen, erzielt man dadurch, dass das Kabel mehrere Sternvierer aufweist, die miteinander bündelverseilt sind. Eine besonders gute elektromagnetische Abschirmung des Kabels erzielt man dadurch, dass zwei, drei oder vier Massedrähte mit den vier Adern verseilt sind. Eine symmetrische Anordnung mit hoher Übersprechdämpfung und elektromagnetischer Abschirmung erzielt man dadurch, dass vier Massedrähte mit den vier Adern derart verseilt sind, dass in einem Querschnitt des Kabels die vier Massedrähte an Ecken eines Viereckes angeordnet sind. Hierdurch folgen die Massedrähte der Anordnung der Adern als Sternvierer bzw. sind die Massedrähte ebenfalls als Sternvierer angeordnet.
Eine besonders gute und gleichmäßige Abschirmung bei gleichzeitig einfacher Herstellung des Kabels mit bisher verwendeten Vorrichtungen erzielt man dadurch, dass der mindestens eine Massedraht derart mit den Adern verseilt ist, dass jeweils ein Massedraht an zwei benachbarten Adern verschiedener Leiterpaare an einer dem Außenumfang des Kabels zugewandten Seite anliegt.
Eine weitere Verbesserung der Abschirmung des Kabels gegen externe elektromagnetische Störsignale erzielt man dadurch, dass die elektromagnetische Abschirmung zusätzlich mindestens einen Mantel aus elektrisch leitendem Werkstoff umfasst, welcher die zwei Leiterpaare mit mindestens einem Massedraht derart umhüllt, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Massedraht und dem Mantel hergestellt ist. Eine besonders gute elektromagnetische Abschirmung des Kabels mit einfacher Herstellbarkeit erzielt man dadurch, dass der Mantel als Kunststofffolie mit einer einseitigen Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ausgebildet ist.
Eine einfache Handhabung des Kabels mit hoher Stabilität sowie Fixierung der Verseilungsgeometrie und elektrischer Isolation gegen eine Umgebung erzielt man dadurch, dass zusätzlich ein Kabelmantel aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff vorgesehen ist, welcher eine äußerste Schicht des Kabels ausbildet. Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in: Fig. 1 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kabels in einem Querschnitt und
Fig. 2 das Kabel gemäß Fig. 1 in einer schematischen, perspektivischen
Darstellung.
In Fig. 1 und 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kabels dargestellt, wobei in Fig. 2 lediglich aus Gründen der vereinfachten und anschaulichen Darstellung eine Verdrillung bzw. Verseilung der dargestellten Kabel nicht dargestellt ist.
Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Kabel umfasst ein erstes Leiterpaar mit einer ersten Ader 10 und einer zweiten Ader 12, sowie ein zweites Leiterpaar mit einer dritten Ader 14 und einer vierten Ader 16. Die Adern 10, 12, 14 und 16 sind jeweils aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff 18, wie beispielsweise Kupfer, mit einem radial diesen umgebenden Isoliermantel 20 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt.
Diese Adern 10, 12, 14 und 16 sind derart miteinander verdrillt bzw. verseilt, dass an jeder Stelle eines in Fig. 1 dargestellten Querschnitts des Kabels die Adern 10, 12, 14 und 16 jeweils an den Ecken eines Viereckes angeordnet sind. Hierbei bilden die in dem Viereck diagonal gegenüberliegenden Adern jeweils ein Leiterpaar beispielsweise für einen Übertragungskanal des Kabels. In dem dargestellten Beispiel bilden die in dem Viereck diagonal gegenüberliegenden Adern 10 und 12 das erste Leiterpaar sowie die in dem Viereck diagonal gegenüberliegenden Adern 14 und 16 das zweite Leiterpaar aus. Wie unmittelbar aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist durch diese Anordnung eine Verbindungslinie der Adern 10, 12 des ersten Leiterpaares an jeder Stelle des Kabels senkrecht zu einer entsprechenden Verbindungslinie der Adern 14, 16 des zweiten Leiterpaares ausgerichtet. Auf diese Weise ergibt sich zwischen den beiden Leiterpaaren eine hohe Übersprechdämpfung, ohne dass hierfür zusätzliche Abschirmmaßnahmen zwischen den Leiterpaaren notwendig sind. Diese Anordnung bzw. Topologie der vier Adern 10, 12, 14 und 16 wird als "Sternvierer" bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist zusätzlich mindestens ein Masseleiter 22 vorgesehen welcher aus einem elektrisch leitenden Werkstoff 24 und ohne Isoliermantel gefertigt ist, vorgesehen, d.h. der elektrisch leitende Werkstoff 24 liegt an der äußeren Oberfläche des Masseleiters 22 frei. In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform sind vier Masseleiter 22 vorgesehen. Diese sind im Querschnitt des Kabels an einer Außenseite der verseilten Adern 10, 12, 14 und 16 angeordnet, wobei jeder Masseleiter 22 jeweils an zwei benachbarten Adern 10, 12, 14 und 16 von unterschiedlichen Leiterpaaren anliegt. Hierbei sind die Masseleiter 22 mit den Adern 10, 12, 14 und 16 zusammen verseilt, so dass sich auch für die radial außen liegenden Masseleiter 22 eine Anordnung bzw. Topologie gemäß Sternvierer ergibt.
Diese Masseleiter 22 bilden eine elektromagnetische Abschirmung für die Sternvierer-Anordnung der vier Adern 10, 12, 14 und 16, wobei die Adern 10, 12, 14 und 16 und die vier Masseleiter 22 gemeinsam in einem Arbeitsschritt miteinander verseilt werden, so dass mit der Verseilung des Kabels gleichzeitig und ohne zusätzlichen Arbeitsschritt eine elektromagnetische Abschirmung für das Kabel hergestellt wird. Zur weiteren Verbesserung der elektromagnetischen Abschirmung ist zusätzlich eine einseitig mit einem elektrisch leitenden Werkstoff, wie Aluminium, kaschierte Kunststofffolie 26 vorgesehen. Diese Kunststofffolie 26 ist derart angeordnet, dass die mit dem elektrisch leitenden Werkstoff beschichtete Seite den Adern 10, 12, 14 und 16 und Masseleitern 22 zugewandt ist. Auf diese Weise besteht ein elektrischer Kontakt zwischen den Masseleitern 22 und der beschichteten Seite der Kunststofffolie 26, so dass diese zu einem Teil der elektromagnetischen Abschirmung wird. Hierbei muss diese Folie lediglich um die Anordnung der Adern 10, 12, 14 und 16 und Masseleitern 22 herumgewickelt werden, wobei durch die blanken Masseleiter 22 durch einfaches Anliegen der elektrische Kontakt ohne zusätzliche Montagemaßnahmen hergestellt ist. Das Kabel weist als äußere Hülle einen Mantel 28 auf, welcher aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt ist und die Anordnung der Adern 10, 12, 14 und 16 und Masseleitern 22 als Sternvierer-Topologie stützt und hält. Mit anderen Worten stellt der Mantel 28 eine mechanische Stabilität für das Gesamtsystems aus Adern 10, 12, 14 sowie 16 und Masseleitern 22 und ggf. der Kunststofffolie 26 zur Verfügung.
Die Massedrähte 22 sind beispielsweise mit an Enden des Kabels angeordneten Außenleiterteilen von Steckverbindern verbunden und schaffen dadurch eine elektrische Verbindung zu der Beschichtung der Kunststofffolie 26, so dass die Beschichtung als elektromagnetische Abschirmung wirkt. Insgesamt bilden die
Masseleiter 22 und die beschichtete Kunststofffolie 26 zusammen die
elektromagnetische Abschirmung des Kabels aus.

Claims

Patentansprüche:
Kabel, insbesondere Sternviererkabel, mit mindestens zwei Leiterpaaren wobei jedes Leiterpaar zwei elektrisch isolierte Adern (10, 12, 14, 16) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (18) aufweist, wobei jeweils vier Adern (10, 12, 14, 16) von zwei Leiterpaaren miteinander verseilt sind, wobei das Kabel eine elektromagnetische Abschirmung aufweist,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die elektromagnetische Abschirmung mindestens einen Massedraht (22) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff (24) umfasst, dessen Außenfläche ohne elektrische Isolierung frei liegt und welcher zusammen mit den Adern (10, 12, 14, 16) verseilt ist.
Kabel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vier Adern (10, 12, 14, 16) derart miteinander verseilt sind, dass in einem Querschnitt des Kabels jede Ader (10, 12, 14, 16) an den Ecken eines Vierecks angeordnet ist und in dem Viereck diagonal gegenüberliegenden Adern (10, 12, 14, 16) ein Leiterpaar bilden.
Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Werkstoff (18) Kupfer ist und die Adern (10, 12, 14, 16) Kupferdrähte sind.
Kabel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (10, 12, 14, 16) zu einem Sternvierer miteinander verseilt sind.
Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel mehrere Sternvierer aufweist, die miteinander bündelverseilt sind. Kabel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei, drei oder vier Massedrähte (22) mit den vier Adern (10, 12, 14, 16) verseilt sind.
Kabel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass vier Massedrähte (22) mit den vier Adern (10, 12, 14, 16) derart verseilt sind, dass in einem Querschnitt des Kabels die vier Massedrähte (22) an Ecken eines Viereckes angeordnet sind.
Kabel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Massedraht (22) derart mit den Adern (10, 12, 14, 16) verseilt ist, dass jeweils ein Massedraht (22) an zwei benachbarten Adern (10, 12, 14, 16) verschiedener Leiterpaare an einer dem Außenumfang des Kabels zugewandten Seite anliegt.
Kabel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Abschirmung zusätzlich mindestens einen Mantel (26) aus elektrisch leitendem Werkstoff umfasst, welcher die zwei Leiterpaare mit mindestens einem Massedraht (22) derart umhüllt, dass ein elektrischer Kontakt zwischen dem mindestens einen Massedraht (22) und dem Mantel (26) hergestellt ist.
Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (26) als Kunststofffolie mit einer einseitigen Beschichtung aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ausgebildet ist.
Kabel nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Kabelmantel (28) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff vorgesehen ist, welcher eine äußerste Schicht des Kabels ausbildet.
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