具有UTP对环境的屏蔽电缆

摘要

一种电缆包括围绕电缆芯的隔离圈。电缆芯包括四个双绞线。分离体置于双绞线之间。分离体可以由三层形成，其中中间层导电而外层不导电。护套围绕隔离圈，并且屏蔽层可以位于护套与隔离圈之间。隔离圈可以由多个纤维或聚合物形成。优选地，隔离圈呈现比护套低的每单位体积的介电常数。分离体可以具有带形或加号形。

权利要求

1.一种电缆，包括：

第一双绞线；

第二双绞线；

第三双绞线；

第四双绞线；

隔离圈，围绕所述第一双绞线、所述第二双绞线、所述第三双绞线和所述第四双绞线；

以及

护套，围绕所述隔离圈布置，其特征在于所述隔离圈具有比所述护套的每单位体积的介电常数小的每相同单位体积的介电常数，其中所述隔离圈由多个纤维形成。

2.根据权利要求1所述的电缆，另外包括：捆缚件，围绕所述第一双绞线、所述第二双绞线、所述第三双绞线和所述第四双绞线，并且其中所述多个纤维位于所述捆缚件与所述护套之间。

3.根据权利要求1所述的电缆，还包括：屏蔽层，置于所述护套与所述隔离圈之间。

4.根据权利要求3所述的电缆，还包括：排扰线，直接接触所述屏蔽层。

5.根据权利要求2所述的电缆，还包括：屏蔽层，置于所述护套与所述隔离圈之间。

6.根据权利要求1所述的电缆，其中所述多个纤维是松散的纤维。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6的任何一个所述的电缆，其中所述第一双绞线和所述第三双绞线位于所述电缆的大约第一半中，并且所述第二双绞线和所述第四双绞线位于所述电缆的大约第二半中，并且所述电缆的所述第一半与所述第二半之间的区域限定中间区域，并且还包括：分离体，接近所述中间区域布置，以将所述第一双绞线和所述第三双绞线与所述第二双绞线和所述第四双绞线分离。

8.根据权利要求7所述的电缆，其中所述分离体形状为平的带。

9.根据权利要求7所述的电缆，其中所述分离体包括至少三层，其中第一层不导电，第二层导电，并且第三层不导电，并且其中所述第二层位于所述第一层与所述第三层之间。

10.根据权利要求9所述的电缆，其中所述分离体的所述第一层和所述第三层由聚酯膜形成并且所述第二层由导电箔形成。

11.根据权利要求9所述的电缆，其中所述分离体的所述第一层和所述第三层由聚合物形成。

12.根据权利要求1、2、3、4、5或6的任何一个所述的电缆，还包括：分离体，接近所述电缆的中间区域布置，以将所述第一双绞线与所述第二双绞线、所述第三双绞线和所述第四双绞线分离，并且将所述第二双绞线与所述第三双绞线和所述第四双绞线分离，并且将所述第三双绞线与所述第四双绞线分离。

13.根据权利要求12所述的电缆，其中所述分离体在横截面中形成为星形或加号形元件。

说明书

具有UTP对环境的屏蔽电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及用于高速信号的通信的双绞线电缆，例如局域网(LAN)电缆。尤其，本发明涉及在电缆内的双绞线之间具有至少一个导电分离体的双绞线电缆，其减小或消除因
内部串扰而引起的传输误差的可能性，以及围绕电缆芯的至少一个结构，以减小或消除因
外来串扰而引起的传输误差的可能性。

背景技术

[0002] 随着家庭和办公室计算机的大大增加的使用，发展出对电缆的需求，其可以用来将外围装备连接到计算机以及将多个计算机和外围装备连接到公用网络。今天的计算机和
外围设备以不断增加的数据传输速率操作。因此，对于开发电缆存在连续的需求，其通过满足许多提高的操作性能标准，例如当电缆处于高电缆密度的应用中(例如路线位于其他电
缆旁边)时内部和外来串扰的减小，可以基本上无误差地以较高的比特率操作。

[0003] 以较高的数据速率，围绕电缆芯使用导电屏蔽层以及在电缆芯内使用导电带以便控制内部和外来串扰已经变得越来越常见。

发明内容

[0004] 申请人已经领会，围绕电缆芯的导电屏蔽层的极为贴近可以潜在地降低高数据速率时电缆的双绞线的电气性能。例如，双绞线可能经受增加的信号衰减，这可能使电缆设计变得复杂以满足性能标准，例如插入损耗、匹配阻抗、减小传播延迟和/或平衡双绞线之间的延迟差异。

[0005] 另外，申请人已经领会，电缆芯内导电带的极为贴近以屏蔽电缆芯的双绞线与电缆芯内的其他双绞线，可以潜在地降低高数据速率时电缆的双绞线的电气性能。例如，双绞线可能经受增加的信号衰减，这可能使电缆设计变得复杂以满足性能标准，例如插入损耗、匹配阻抗、减小传播延迟和/或平衡双绞线之间的延迟差异。

[0006] 申请人领会到，无屏蔽双绞线(UTP)电缆通常不经受屏蔽的双绞线电缆的程度的信号衰减。但是，UTP电缆在较高数据传输速率时表现不佳，因为内部和外来串扰更成问题。

[0007] 因此，随着数据传输速率增加，本领域内需要一种新的电缆结构。

[0008] 申请人发明了一种具有新结构特征的双绞线电缆，其目标在于增强LAN电缆的一个或多个性能特性，例如减小内部和外来串扰、插入损耗、匹配阻抗、减小传播延迟和/或平衡双绞线之间的延迟差异，和/或增强LAN电缆的一个或多个机械特性，例如提高柔韧性、减小重量、减小电缆直径和/或减小火灾发生时发出的烟。

[0009] 这些和其他目标由包括围绕电缆芯的隔离圈的电缆实现。电缆芯包括四个双绞线。分离体置于双绞线之间。分离体可以由三层形成，其中中间层导电而外层不导电。护套围绕隔离圈，并且屏蔽层可以位于护套与隔离圈之间。隔离圈可以由多个纤维或聚合物形
成。优选地，隔离圈呈现比护套低的每单位体积的介电常数。分离体可以具有各种形状，包括带形、加号形和星形。

[0010] 本发明的适用性的另外范围将从在下文给出的详细描述中变得显然。但是，应当理解，虽然指示本发明的优选实施例，详细描述和特定示例仅作为说明给出，因为本发明的精神和范围内的各种变化和修改将从该详细描述中对本领域技术人员变得显然。

附图说明

[0011] 本发明将从在下文给出的详细描述和附随附图中变得更充分地被理解，它们仅作为说明给出，因此不是本发明的限制，并且其中：

[0012] 图1是根据本发明第一实施例的屏蔽的双绞线电缆的透视图；

[0013] 图2是沿着图1中的线II--II获得的横截面视图；

[0014] 图3是图2中的带分离体的近视图；

[0015] 图4是与图2类似的横截面视图，但是示出根据本发明第二实施例的屏蔽的双绞线电缆；

[0016] 图5是根据本发明第三实施例的屏蔽的双绞线电缆的透视图；

[0017] 图6是沿着图5中的线VI--VI获得的横截面视图；

[0018] 图7是与图6类似的横截面视图，但是示出根据本发明第四实施例的屏蔽的双绞线电缆；以及

[0019] 图8是示出替代的双绞线结构的横截面视图，其可以在上面的实施例中被取代。

具体实施方式

[0020] 现在将参考示出本发明实施例的附图在下文更充分地描述本发明。但是，本发明可以用许多不同的形式实施，并且不应当解释为局限于这里陈述的实施例；更确切地说，提供这些实施例使得本公开将透彻和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术
人员。

[0021] 自始至终相似的数字指相似的元件。在附图中，为了清楚可能夸大某些线、层、组件、元件或特征的厚度。虚线说明可选的特征或操作，除非另外指定。

[0022] 这里使用的术语仅为了描述特定实施例的目的而不意图成为本发明的限制。除非另外限定，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域中普通技术
人员通常理解的相同的意义。另外应当理解，术语，例如通常使用的字典中限定的那些，应当解释为与它们在说明书和相关领域的背景下的意思一致的意思，而不应当在理想化或过
于形式的意义上解释，除非明确地在本文如此限定。为了简洁和/或清楚可能不详细描述众所周知的功能或构造。

[0023] 如这里使用的，单数形式“一”和“该”意图同样包括复数形式，除非上下文另外清晰地指示。另外应当理解，术语“包括”和/或“包含”，当在该说明书中使用时，指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如这里使用的，术语“和/或”包括相关列出项目的一个或多个的任意和所有组合。如这里使用的，短语例如“X与Y之间”和“大约X与Y之间”应当解释为包括X和Y。如这里使用的，短语例如“大约X与Y之间”意思是“大约X与大约Y之间”。如这里使用的，短语例如“从大约X到Y”意思是“从大约X到大约Y”。

[0024] 应当理解，当元件被提及为“在其上”、“附接”到、“连接”到、与其“耦接”、“接触”等另一个元件时，它可以直接位于其上、附接到、连接到、与其耦接或接触另一个元件或者中间元件也可以存在。与此相反，当元件被提及为例如“直接在其上”、“直接附接”到、“直接连接”到、与其“直接耦接”或“直接接触”另一个元件时，不存在中间元件。本领域技术人员还应当领会，关于与另一个特征“相邻”布置的结构或特征的提及可以具有与相邻特征重叠或位于其下的部分。

[0025] 空间相关术语，例如“下方”、“下面”、“较低”、“上面”、“较高”、“侧面”、“左边”、“右边”等可以在这里为了描述的容易而使用，以描述如附图说明的一个元件或特征关于另一个元件(一个或多个)或特征(一个或多个)的关系。应当理解，空间相关术语意图包括使用
或操作中的设备的不同方向，除了图中描绘的方向之外。例如，如果图中的设备是反向的，那么描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件将取向为位于其他元件或特征“上面”。设备可能另外取向(旋转90度或在其他方向上)并且相应地解释在这里使用的相对空
间关系的描述符。

[0026] 图1是根据本发明第一实施例的双绞线电缆1的透视图。图2是沿着图1中的线II--II获得的电缆1的横截面视图。电缆芯分别包括第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D。电缆芯由包裹或捆缚件7，例如纸制或 包裹层(双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯)围
绕，该包裹或捆缚件7在区域9处重叠，并且可以在重叠区域9中可选地粘附到它自身。隔离圈10，描绘为多个纤维(fiber)，围绕捆缚件7。多个纤维可以由聚合物链、尼龙链或其他不导电天然或合成材料形成。纤维可以是松散的或者以带或围场的形式，例如以晶格结构互
连。一种特别适合的材料将是由Web Industries公司在商标SuperbulkTM下出售的聚丙烯电缆填充剂。

[0027] 外部屏蔽层12围绕隔离圈10，例如多个纤维。外部屏蔽层12可以由导电箔，或者为了增加的强度而粘附到不导电层(例如 层)的导电箔形成。外部屏蔽层12的边缘可以在区域14处部分地重叠。

[0028] 电缆1包括围绕屏蔽层12的护套11。护套11可以由聚氯乙烯(PVC)、低烟无卤、聚乙烯(PE)、氟化乙丙烯(FEP)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯三氟氯乙烯(ECTFE)或者电缆布线领域常见的其他泡沫状或固体材料形成。优选地，隔离圈10呈现比形成护套11的材料的每单位体积的介电常数小的每单位体积的介电常数。

[0029] 第一双绞线A包括由围绕第一导体的第一绝缘材料形成的第一绝缘导体13，以及由围绕第二导体的第二绝缘材料形成的第二绝缘导体15，其中所述第一和第二绝缘导体13
和15关于彼此扭绞以形成第一双绞线A。虚线“a”示出由第一双绞线A在电缆芯中占据的空间的轮廓。

[0030] 第二双绞线B包括由围绕第三导体的第三绝缘材料形成的第三绝缘导体17，以及由围绕第四导体的第四绝缘材料形成的第四绝缘导体19，其中所述第三和第四绝缘导体17
和19关于彼此扭绞以形成第二双绞线B。虚线“b”示出由第二双绞线B在电缆芯中占据的空间的轮廓。

[0031] 第三双绞线C包括由围绕第五导体的第五绝缘材料形成的第五绝缘导体21，以及由围绕第六导体的第六绝缘材料形成的第六绝缘导体23，其中所述第五和第六绝缘导体21
和23关于彼此扭绞以形成第三双绞线C。虚线“c”示出由第三双绞线C在电缆芯中占据的空间的轮廓。

[0032] 第四双绞线D包括由围绕第七导体的第七绝缘材料形成的第七绝缘导体25，以及由围绕第八导体的第八绝缘材料形成的第八绝缘导体27，其中所述第七和第八绝缘导体25
和27关于彼此扭绞以形成第四双绞线D。虚线“d”示出由第四双绞线D在电缆芯中占据的空间的轮廓。

[0033] 第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D的扭绞长度w、x、y和z可以如下面表格1中列出的设置。

[0034] 表格1

[0035]双绞线 扭绞长度 最小扭绞长度 最大扭绞长度
A 0.440 0.430 0.450
B 0.410 0.400 0.420
C 0.596 0.580 0.610
D 0.670 0.650 0.690

[0036] 例如，第一双绞线A的第一扭绞长度w可以比第三双绞线C的第三扭绞长度y短，并且第二双绞线B的第二扭绞长度x可以比第四双绞线D的第四扭绞长度z短。应当注意，可以
使用不同于表格1中列出的那些的其他扭绞长度，同时实践本发明的益处。

[0037] 由第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D使用的第一至第八绝缘材料可以由具有阻燃和抑烟性质的柔性塑料材料形成，例如聚合物或泡沫状聚合物，电缆布线领域常见的，例如氟化乙丙烯(FEP)、聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。第一至第八绝缘材料的径向厚度将典型地大于七密耳，例如大约十密耳或大约十一密耳。由第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D使用的第一至第八导体可以是固体或有股的，并且可以由导电金属或合金，例如铜形成。在一个实施例中，第一至第八导体每个是大约二十三计量尺寸的固体铜线。

[0038] 在本发明的一个实施例中，第一和第三双绞线A和C位于电缆1的大约第一半中，并且第二和第四双绞线B和D位于电缆1的大约第二半中。电缆1的第一与第二半之间的区域限
定中间区域。

[0039] 分离体3位于电缆芯内并且将第一和第三双绞线A和C与第二和第四双绞线B和D分离。如图3的近视图中最能看到，分离体带3构造成基本上平的带并且包括至少三层。第一层
21不导电。第二层22导电。第三层23不导电。第二层22位于第一与第三层21与23之间。

[0040] 分离体3的第一和第三层21和23可以由聚酯膜形成并且第二层可以由导电箔形成。聚酯膜的一种适当材料是双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯，例如 并且导电
箔的一种适当材料是铝，虽然可以选择其他材料。对于第一、第二和第三层21、22和23的每个，适当的厚度可以是大约1密耳或更小。但是，为了获得更好的导电分离(第二层22与第一至第四双绞线A、B、C和D)，分离体3的第一和第三层21和23可以由聚合物形成，并且第一和第三层21和23可以比第二层22厚，以便使得第二层22与第一至第四双绞线A、B、C和D远离。
同样地，隔离圈10的目的在于使得第一至第四双绞线A、B、C和D与外部屏蔽层12远离。该布置为电缆芯创造“UTP式”(无屏蔽双绞线式)环境，同时仍然保留屏蔽的性能益处。

[0041] 如图1中看到，电缆芯可以在箭头5的方向上扭绞以形成芯股。在说明的实施例中，方向5与第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D的扭绞方向相反，并且如在受让人的美国专利6,770,819中讨论的那样可以提供优点，通过引用将该专利并入于此。但是，这不是必需的特征，因为即使芯股的方向5与对扭绞方向相同，本发明的益处将仍然是显然的。芯股长度可以是大约2英寸，虽然在本发明的范围内可以使用其他的长度。

[0042] 图4是与图2类似的横截面视图，但是示出根据本发明的第二实施例的屏蔽的双绞线电缆31。已经使用如在先前实施例中使用的相同的附图标记标注相似的结构。

[0043] 在第二实施例中，隔离圈10'现在由聚合物材料形成，与图1和图2的第一实施例的纤维材料相对照。在优选实施例中，用来形成隔离圈10'的聚合物是泡沫状的，例如在一定程度上充满圈闭气包。再次，隔离圈10'呈现比形成护套11的材料的每单位体积的介电常数小的每相同单位体积的介电常数是优选的。例如，隔离圈10'可以由与用来形成护套11的相同的聚合物材料形成，如果隔离圈10'的聚合物材料在比用来形成护套11的聚合物材料更
大的程度上起泡沫。第二实施例的所有其他方面与第一实施例相同。

[0044] 图5是根据本发明第三实施例的双绞线电缆41的透视图。图6是沿着图5中的线VI--VI获得的电缆41的横截面视图。已经使用如在先前实施例中使用的相同的附图标记标
注相似的结构。

[0045] 在第三实施例中，隔离圈10'还是由聚合物材料形成，如第二实施例中描绘的。排扰线43直接接触外部屏蔽层12。在附图中，排扰线43定位为与外部屏蔽层12的内表面直接
接触，但是排扰线43也可以定位为与外部屏蔽层12的外表面直接接触。

[0046] 在第三实施例中，分离体3'在横截面中形成为星形或加号形元件。分离体3'将第一和第三双绞线A和C与第二和第四双绞线B和D分离。但是，分离体3'也将第一和第二双绞
线A和B与第三和第四双绞线C和D分离。换句话说，分离体3'将第一双绞线A与第二、第三和第四双绞线B、C和D分离，并且将第二双绞线B与第三和第四双绞线C和D分离，并且将第三双绞线C与第四双绞线D分离。

[0047] 同样，分离体3'包括至少三层，其中第一层45不导电，第二层46导电，并且第三层47不导电。第二层46位于第一与第三层45与47之间。在图6的加号形分离体3'的情况下，分离体也包括不导电的第四层48，导电的第五层49和不导电的第六层50。第五层49位于第四
与第六层48与50之间。第七导电层42位于第一不导电层45与第四不导电层48之间。第八导
电层44位于第三不导电层47与第六不导电层50之间。

[0048] 图5和6也说明修改的捆缚件7'。捆缚件7'是螺旋形包裹的纸制或类似柔性板材料。捆缚件7'可以包括关于螺旋形绕线(winding)的轻微重叠并且重叠可以可选地粘附到
彼此。捆缚件7和7'在隔离圈10由多个纤维形成的本发明的实施例中更有利。在这种实施例中，捆缚件7和7'帮助保持隔离圈10的纤维离开电缆芯。在隔离圈10'由固体聚合物材料形
成的实施例中，捆缚件7和7'可以更多地考虑为可选结构。

[0049] 图7是与图6类似的横截面视图，但是示出根据本发明的第四实施例的屏蔽的双绞线电缆51。已经使用如在先前实施例中使用的相同的附图标记标注相似的结构。

[0050] 在第四实施例中，隔离圈10同样由多个纤维形成，如在第一实施例中描绘的。第四实施例的所有其他方面与第三实施例相同。

[0051] 从本发明的第一至第四实施例中略去外部屏蔽层12将是可能的。如果不太关心外来串扰，例如，在电缆路线不位于相邻的双绞线电缆旁边的实例中，或者在不容易受电磁干扰(EMF)影响的区域中，那么外部屏蔽层12可能不是必需的，以及因此可以降低制造成本。
在外部串扰被认为不成为问题的情况下，可以使用上面讨论的实施例的每个而没有外部屏
蔽层12。

[0052] 可以通过使用有条纹的隔离圈10和/或护套11可供选择地或另外地增强上述实施例中的外来串扰性能，如在美国专利5,796,046和公布的美国申请2005/0133246中示出的，通过引用将二者的内容并入于此。可以通过使用扭绞调制和/或芯股调制进一步增强外来
串扰性能，如在受让人的美国专利6,875,928中示出的，通过引用将其内容并入于此。

[0053] 图8示出可供选择的双绞线A'的横截面视图，该双绞线A'允许绝缘层13A和15A围绕导体13B和15B以变得更薄(例如径向厚度小于7密耳，例如5或6密耳)，这可以导致电缆性能的提高，如在受让人的在先美国专利7,999,184中详述的，通过引用将其内容并入于此。
第一、第二、第三和第四双绞线A、B、C和D的一个、两个、三个或全部可以由图8中说明的双绞线配置取代，该双绞线配置包括置于中间的介电带55。虽然图10描绘介电带55的特定形状，但是可以使用其他形状，例如在上面提及的美国专利7,999,184中示出的那些。

[0054] 虽然这样描述了本发明，但是本发明可以许多方式变化将是显然的。这些变化不会被看作背离于本发明的精神和范围，并且如对于本领域技术人员显然的所有这些修改将
包括在下面权利要求书的范围内。