用于高速数据传输的数据线缆的制作方法

本发明涉及一种用于高速数据传输的数据线缆，其具有至少一个芯线对，芯线对由两个在纵向方向上延伸的芯线构成，这些芯线成对地由屏蔽膜包围，用以构造出成对件屏蔽部，其中，在屏蔽膜和芯线对之间，不能传导的中间膜作为附加的膜围绕芯线对来纺绕。这种数据线缆在申请时由申请人以商品名“Paralink 23”进行销售。这种数据线缆尤其用于例如计算机中心的计算机之间的高速数据传输。

背景技术：

在数据传输领域中，例如在计算机网络中，使用数据线缆，其中通常将多个数据线路组合在共同的线缆套中。在高速数据传输的情况下，使用分别经屏蔽的芯线对作为数据线路，其中，两个芯线尤其彼此平行地延伸或者替选地彼此捻合。在这里，各个芯线由各自的导体，例如实心导线或者分别由绝缘体包围的绞合线构成。各个数据线路的芯线对由(对)屏蔽部包围。数据线缆通常具有多个这样经屏蔽的芯线对，这些芯线对形成线路芯并且由共同的外屏蔽部以及共同的线缆套包围。这样的数据线缆用于高速数据连接，并且针对在大于14GHz的传输频率的情况下的大于10Gbit/s的数据速率来构造。外屏蔽部在这种情况下对于电磁兼容性(EMV)以及对于与环境的电磁干扰(EMI)是重要的。不经由外屏蔽部传输信号。与此相对，各自的对屏蔽件确定各自的芯线对的对称性和信号特性。在这种情况下，为了不受干扰的数据传输，成对件屏蔽部的高对称性是重要的。

这种数据线缆通常是所谓的对称的数据线路，其中，通过一个芯线传递信号并且通过另一个芯线传递反向信号。评估这两个信号之间的信号差，从而消除作用于这两个信号上的外部效应。

这种数据线缆经常预制好地联接至插头上。在用于高速传输的情况下，经常将插头构造为所谓的小型可插拔插头，简称SFP插头。其中存在不同的变型实施方案，例如所谓的SFP+、CXP-或者QSFP-插头。这些插头具有特殊的插头壳体，它们例如由WO 2011 072 869 A1或者WO 2011 089 003 A1公知。替选地，没有插头的所谓的直接背板接头也是可能的。

各个芯线对的成对件屏蔽部在这种情况下(例如像由EP 2 112 669 A2所公知的那样)经常构造为纵向打折的屏蔽膜。屏蔽膜因而在线缆的纵向方向上延伸地围绕芯线对来打折，其中，屏蔽膜的背置的外侧区域在沿纵向方向延伸的重叠区域中重叠。为了确保该纵向打折的屏蔽膜的限定的配合并且避免其在两个芯线之间的三角形区域中内折，在屏蔽膜和芯线对之间纺绕有由塑料制成的介电的中间膜，尤其是PET膜。

用于隔离的屏蔽膜是由至少一个能传导的(金属)层和绝缘的载体层组成的多层隔离件。通常使用铝层作为能传导的层并且使用PET膜作为绝缘的承载层。PET膜构造为载体，在该载体上施装金属涂层以形成能传导的层。

除了在平行延伸的成对件的情况下纵向打折的屏蔽部之外，原则上还存在将这种屏蔽膜螺旋状地围绕芯线对缠绕或纺绕的可能性。然而在从大约15GHz起的较高信号频率的情况下，由于共振效应，出于结构类型的原因而无法毫无问题地以屏蔽膜对芯线对进行这样的缠绕。因此，对于这样的高频率，经常优选将屏蔽膜施加为纵向打折的屏蔽膜。

由DE 10 2012 204 554 A1可知一种用于高频信号传输的信号线缆，其中，将信号导体构造为具有变化的捻距的绞合导体。作为补充，信号线缆还具有隔离织物，其中，隔离织物的各个织股也以变化的捻距进行缠绕。通过这些措施改善了传输质量。

由DE 103 15 609 A1可知一种用于高频数据传输的数据线缆，其中，芯线对由构造为屏蔽膜的成对件屏蔽部包围。作为补充，还围绕该芯线对来纺绕中间膜。

由US 2014/0124236 A1可知另一种高速数据线缆，其中，设置为成对件屏蔽部的、具有变化的捻距的屏蔽膜围绕芯线对来纺绕。

技术实现要素：

由此出发，本发明的任务是提供一种高速数据线缆，该数据线缆即使在高传输速率和高传输频率的情况下也具有良好的传输特性。

根据本发明，该任务通过一种用于高速数据传输的数据线缆来解决，该数据线缆具有至少一个芯线对，芯线对由两个在纵向方向上延伸的芯线构成，这些芯线尤其彼此平行地延伸并且成对地由屏蔽膜包围，用以构造出成对件屏蔽部。在屏蔽膜和芯线对之间，介电的中间膜作为附加的膜围绕芯线对来纺绕。在这种情况下，附加的介电的中间膜以变化的捻距围绕芯线对来纺绕。

在这种情况下，数据线缆尤其从具有纵向打折的屏蔽膜的数据线缆出发，其还具有在芯线对和成对件屏蔽部之间的附加的中间膜。研究已表明在这种数据线缆中在很高的传输频率的情况下出现了峰状的衰减。该峰状的衰减可以通过介电的中间膜的捻距的变化得到明显减小。这由如下出发，即，峰状的衰减归因于反射效应，该反射效应是由于通过中间膜的缠绕导致的、具有捻距的周期的周期性干扰结构造成的。在该干扰结构上分别反射了信号的一部分。由于严格的周期性，由在多个干扰部位上的反射效应导致地构造出在高频中的窄带的、急速的衰减。因此，这在所谓的插入衰减(Insertion Loss，插入损耗)的情况下导致高频下的很高的衰减峰。在这里插入衰减应当理解为信号在经过信号路径(线缆长度)时所经受的衰减。由于周期性的结构，这还在所谓的回波衰减(Return Loss，回波损耗)情况下导致高频下很高的衰减峰。在这里，在信号的馈入侧，由于反射而获得高频下的与插入衰减的衰减峰相关联的信号峰。

原则上存在如下可能性：通过几何结构上的措施(例如更小的捻距)将衰减频率移向更高的频率。在开篇所描述的ParaLink线缆的情况下，这通过非常陡的缠绕导程来实现。在这种情况下，捻距尤其为大约3mm，从而使得峰状的插入衰减并因此也使得回波衰减位于25GHz之上。根据目前适用的标准，在这种线路中在直至25GHz的频率范围内不允许出现这样的峰值。然而短的捻距由于更紧的卷绕而导致在对芯线对进行绕包(Umspinnung)时的很小的处理速度，这导致高成本。

因此，在常规的具有中间膜的数据线缆的情况下，由于所有单个反射在固定的窄频率上的相加而出现相对较大的衰减(衰减峰)。因此，出现了高的信号衰减，从而不足以满足对于高传输频率的所谓插入损耗(插入衰减)的要求。与此不同，由于变化的捻距，不再存在位于固定的频率上的衰减峰，从而即使在高频率情况下也满足插入损耗的要求。因此，同时还存在如下可能性：延长捻距并因此提高处理速度并进而降低成本。

在这里，捻距或者中间膜的导程应当理解为在线缆的纵向方向上围绕芯线对缠绕360°所需的间距。

在这种情况下，在符合目的的改进方案中，捻距在关于平均捻距至少+/-5％并且特别是至少+/-10％的范围内变化。已经证明这种相对较小的变化足以避免不期望的衰减峰。变化的上限为例如+/-40％。

在这种情况下，中间膜的平均捻距优选在数毫米范围内，尤其是在5mm至15mm范围内。在这种情况下，平均捻距尤其处于大约6mm到8mm之间。以该捻距可以实现在工艺技术上快速且可靠的中间膜的绕包的制造。实现了高的工艺速度。因此，同时还可以实现具有中间膜的所期望的特性，即对芯线对的限定且固定的卷绕，从而将施加于其上的屏蔽膜以围绕芯线对的限定的均匀的几何形状来安置，从而不会形成屏蔽膜的对称干扰部位。

借助以下示例明确了变化的捻距的特别的优点：在6mm的捻距情况下得到每米约166个卷绕并因此得到166个周期性干扰部位。这在15GHz情况下由于这些干扰位置导致回波损耗中的尖峰，该尖峰在底部仅为约180MHz宽。在变化+/-15％的情况下，将底部拓宽到4500MHz并明显降低了最大值。

在这种情况下，捻距在纵向方向上符合目的地均匀变化，并且特别是连续地、例如正弦式地变化。因此，捻距围绕平均值在最大值和最小值之间变化。这可以在工艺技术上例如通过绕包工艺中芯线对的抽取速度的变化和/或通过自旋转速的变化实现。在这种情况下，符合目的的是捻距在纵向方向上周期性变化，其周期长度优选在数米范围内，特别是在1m至5m范围内，优选为2m。因此，变化的周期长度应当理解为在纵向方向上捻距的两个最大值之间的长度。虽然通过这样的周期性又引入了周期性的干扰部位，但是由于所选择的周期长度，这对于目前关心的传输频率并且在典型的线缆长度情况下是不值得一提的。

符合目的的是，围绕成对件屏蔽部来纺绕另外的特别是粘性的外膜。该外膜尤其用于整个结构的固定。外膜也是介电的膜，尤其是PET膜。

在这种情况下，在优选的改进方案中规定，该外膜也具有变化的捻距。针对中间膜进行的论述和优选的设计方案同样也可以按相同方式转用到该外膜上。因此，外膜优选具有与中间膜相同的或者至少相当的捻距以及相同的或者至少相当的捻距变化。符合目的的是，外膜与中间膜反向地纺绕。

此外，优选将中间膜以不同于屏蔽膜捻距的平均捻距围绕芯线对来纺绕。因此，原则上可以分别有针对性地减小或者避免由于屏蔽膜的和中间膜的不同物理边界条件而导致的不同的衰减效应。

在这种情况下尤其规定，屏蔽膜以恒定的捻距围绕芯线对来纺绕。

在符合目的的设计方案中，屏蔽膜是纵向打折的膜，即几乎是捻距无限大的屏蔽膜。通过该措施可靠地避免了由于上述共振效应导致的屏蔽膜的衰减效应。

屏蔽膜原则上具有多分层的结构，该多分层的结构具有绝缘的载体层(也称为载体膜)以及施加于其上的能传导的层。载体层尤其是介电的塑料膜，尤其是PET膜。施加于其上的能传导的层尤其是铝层，其例如通过蒸镀施装于载体膜上。

整个数据线缆通常还具有线缆套，该线缆套围绕至少一个芯线对布置。数据线缆通常具有多个设有成对件屏蔽部的芯线对，其中，芯线对通常彼此绞合地在共同的线缆套中延伸。作为补充，通常还围绕各个芯线对的整个组合体布置有外屏蔽部。它例如是屏蔽织物和/或多分层的屏蔽结构。该外屏蔽部与各个成对件屏蔽部电分离。这尤其通过每一成对件的上述外膜或者也通过共同的绝缘膜来实现，该绝缘膜围绕芯线对的绞合复合体。

附图说明

下面参照附图详细地阐述本发明的实施例。这些附图分别在简化的图示中示出：

图1示出数据线缆的以成对件屏蔽部包围的芯线对的横截面图；

图2以局部的侧视图示出根据图1的以中间膜缠绕的芯线对；

图3示出具有两个经屏蔽的芯线对的数据线缆的横截面示意图；

图4示出中间膜的捻距的变化的图示；

图5A示出在常规屏蔽的芯线对的情况下的插入衰减的图示；

图5B示出在设有以变化的捻距缠绕的中间膜的芯线对的情况下的插入衰减的图示；

图6A示出在常规屏蔽的芯线对的情况下的与图5A相关联的回波衰减的图示；

图6B示出在设有以变化的捻距缠绕的中间膜的芯线对的情况下的与图5B相关的回波衰减的图示。

在附图中，起相同作用的部分设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1至3中示出了至少一个由两个芯线4组成的芯线对2，其中，每个芯线4又具有中心导体6，该中心导体由芯线绝缘体8包围。在这种情况下，芯线对2分别由成对件屏蔽部10包围，该成对件屏蔽部在中间放置中间膜12的情况下包围芯线对2。

在根据图1的变型实施方案中，成对件屏蔽部10由单个多层的屏蔽膜14形成，其形成了构造为PET载体膜的载体层16a以及施加于其上的作为能传导的层16b的铝涂层。在这种情况下，能传导的层16b朝外定向。在这种情况下，屏蔽膜14是纵向打折的屏蔽膜14，因此其纵向边缘平行于芯线4地沿纵向方向17延伸。芯线4不捻合地并且彼此平行地沿纵向方向17延伸。

此外，整个对结构由粘性的外膜20绕包，借助该外膜将整个结构固定。该外膜20也是塑料膜。

在成对件屏蔽部10和外膜20之间还布置有填充金属线18，其与能传导的层16b处于电接触中。填充金属线18用于使成对件屏蔽部10在插头区域中的联接变得简单。在这种情况下，填充金属线18位于也经过芯线4的中间轴线延伸的共同的中线上。它们尤其位于中间膜12外部并因此也位于芯线4之间的三角形区域之外。通过在两侧相对置的布置实现了高度对称的形成物。不具有或者仅具有一个填充金属线的替选设计方案原则上也是可以的。

全部膜具有通常在仅几微米范围内的厚度。如果膜是经纺绕的膜，(尤其是中间膜12以及外膜20都是这种情况)，则它们通常具有在4mm至6mm范围内的宽度。

屏蔽膜14优选是纵向打折的膜，而中间膜12则围绕芯线对2缠绕。这尤其可以从根据图2的侧视图看出。在这种情况下，中间膜12以平均捻距I_m围绕芯线对2缠绕。在这里，捻距I以及进而中间膜12的导程围绕平均捻距I变化了差Δ。

在图2中为了更清楚起见省略了成对件屏蔽部10，仅还可以看出中间膜12。

如在图3中示例性示出的那样，数据线缆22通常具有一个或多个分别设有成对件屏蔽部10的芯线对2。在这种情况下，每个成对元件优选具有针对图1和图2所描述的结构。各个由成对件屏蔽部10包围的芯线对2形成传输芯子，其接着再由外屏蔽部24包围，该外屏蔽部与成对件屏蔽部10电分离。外屏蔽部24在实施例中是多分层的结构，其具有在这里靠外的织物屏蔽件24A和靠内的整体屏蔽膜24B，该整体屏蔽膜优选和屏蔽膜14一样地构造。外屏蔽部24也可以构造为单分层的。在该实施例中，在外屏蔽部和传输芯子之间还纺绕有另外的绝缘膜25。最后，围绕该外屏蔽部24布置着线缆套26作为数据线缆22的外保护罩。它通常是经挤出的线缆套26。

在图4中示出了中间膜12的平均捻距I的变型方案的示例性曲线。如可以看出的那样，捻距I围绕平均捻距I_m以差Δ在最大捻距I_max和最小捻距I_min之间变化。在这里均匀地且周期性地进行变化，并且尤其是根据在图4中示例性示出的正弦曲线来进行。因此，该变化曲线具有周期性，该周期性具有通常在数米范围内的周期长度p。

下面参照图5A和图5B以及图6A和图6B来阐述中间膜12中的捻距I的变化的作用。所示的图表分别示意性地示出了测量曲线，其中，绘制了以分贝dB为单位的衰减a相对于以千兆赫兹GHz为单位的频率f之间的关系。这些测量曲线在具有根据图1的基本结构的数据线缆22的情况下针对成对屏蔽的芯线对2来实施。在这种情况下，根据图5A、图6A的测量基于具有恒定的捻距I的中间膜12的常规结构，并且图5B、图6B的测量曲线基于具有变化的捻距I的中间膜12的结构。在这种情况下，测量在中间膜12的大约6mm的平均捻距I_m的情况下进行。因此，该捻距I明显高于通常为约3mm的常规选择的捻距，该常规选择的捻距是在不设定变化的捻距的情况下为了将衰减峰移动到25GHz之上的足够高的频率所需的。

在这种情况下，图5A、图5B的两个图表示出了将两种线缆变型方案相比较的插入衰减[以dB为单位]的相对于频率的曲线，并且图6A、图6B的两个图表示出了将两种线缆变型方案相比较的回波衰减[以dB为单位]的相对于频率的曲线。

可以明显看出，插入衰减通常随着频率增大而连续地增大。在大约19GHz处，在具有恒定捻距的变型方案中数据线缆22表现出很强的衰减峰，其在这里所示的示例中表现出50dB之上的振动。与此对应地，回波衰减表现出类似的变化曲线并且同样在大约19GHz处出现反射峰。峰的高度依赖于绝对衰减和线路长度。

与此相对，在具有变化的捻距I的中间膜12的数据线缆22情况下，在相应的频率范围内，在插入衰减的情况下以及在回波衰减的情况下均没有出现峰。因此，通过变化的捻距，将峰值的底部明显拓宽到优选几个GHz的宽度，尤其是例如3GHz至6GHz。相应地，也将峰的高度明显降低，并且在宽度上仅仍可见噪声类型的波状曲线。在这种情况下，该噪声的信号高度仅是原始峰高度的极小一部分，例如小于原始峰高度的10％。

附图标记列表

2 芯线对

4 芯线

6 导体

8 芯线绝缘体

10 成对件屏蔽部

12 中间膜

14 屏蔽膜

16a 载体层

16b 能传导的层

17 纵向方向

18 填充金属线

20 外膜

22 数据线缆

24 外屏蔽部

24A 织物屏蔽件

24B 屏蔽膜

25 膜

26 线缆套

a 衰减

f 频率

I 捻距

I_m 平均捻距

I_max 最大捻距

I_min 最小捻距

p 周期长度

Δ 导程的差

B 宽度