专利名称：电气信号线电缆组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电气信号电缆组件。
已有技术电气信号线是已知的，例如转让给惠普公司的欧洲专利申请EP-A-0735544(卡特尔(Cartier)等人)。该申请描述了一种超声波系统，该系统带有在传感器和显示处理器之间提供电气连接的传感器电缆。在该申请中传感器电缆的第三实施例使用了三层压制的带子组件，该带子组件通过包括细裸露铜带的屏蔽导体相互分隔开。一束带子组件和屏蔽导体与带子套管一起被挤压，以形成预定长度的传感器电缆。
转让给阿弗诺(Amphenol)公司的US-A-4847443(白斯可尼(Basconi))揭示了电气信号线电缆的另一个例子，该电缆由相互锁定关系重叠在一起的多个扁平电气信号线部分来形成。该已有技术电缆中的每个电气信号线部分包含有在任意侧被接地导体围绕的至少一个信号导体。多个接地导体有效地形成了一个接地平面，这在相邻信号导体间存在串话。其内设置有导体的绝缘材料被挤压在诸单个信号导体上。
转让给3M公司的欧洲专利EP-B-0605600(斯布恩格(Springer)等人)揭示了一种带状电缆和制造该电缆的一种层压方法。制造的该带状电缆包括多个均匀分布的柔性导体，该柔性导体被一多微孔的聚丙烯绝缘体所围绕。
转让给W.L.戈尔有限公司(W.L.Gore&Associates)的美国专利US-A-4847443(科若利(Crawley)等人)揭示了一种多导体扁平带状电缆，该电缆具有设置在一绝缘体中的多个导电体，该绝缘体包括膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)。
PCT专利申请WO-A-91/09406(瑞特奇(Ritchie)等人)揭示了一种由细长的导电金属箔带组成的电线，在相对的绝缘薄膜之间层压该金属箔带，通过粘合剂将箔带固定在层压薄膜之间。
转让给西门子公司的德国专利申请DE-A-2424442揭示了一种电缆组件，它包括在绝缘薄膜之间层压的多个扁平电缆。在转让给西门子公司的德国专利申请DE-A-3141636(菲车尔(fischer))中，一个扁平电缆具有以螺旋方式或纵向围绕一中央芯部缠绕的多个单个信号导体。该中央芯部具有一中心导体，该中心导体通过一绝缘层与编织的护罩分隔开。还设置有另外一个编织的护罩，以屏蔽扁平电缆中的单个信号导体，使其免受散射的电磁场的干扰。该专利申请没有揭示在扁平电缆中单个信号导体之间提供任何形式屏蔽的方法。
转让给W.L.戈尔有限公司的欧洲专利申请EP-A-0089541(特尔曼(Tillmanns))揭示了一种扁平电缆，该电缆具有以螺旋方式围绕一中央芯部缠绕的多个单个信号导体。提供有一个编织的护罩，以屏蔽扁平电缆中的单个信号导体，使其免受散射的电磁场的干扰。该专利申请没有揭示在扁平电缆中的单个信号导体之间提供任何形式屏蔽的方法。
转让给伊利诺斯州派拉厅(Palatine)的四方D.(Square D.)公司的PCT专利申请WO-A-80/00389(克拉克(Clarke))揭示了一种用于可编程序控制器的输入/输出数据电缆。该电缆具有一个接地导体、一个逻辑电平导体和一些信号线路。各导体以指定方式设置在柔性塑料的两或三个层上，以得到较高的抗干扰性能和较低的感应损失。各层粘合在一起以形成层压的结构。
位于亚利桑那州凤凰城的W.L.戈尔有限公司出售02-07605型号(partnumber)的圆形电缆，该电缆包括装入一镀锡的铜编织护罩和一聚氯乙烯(PVC)套管中的132个微型同轴电缆。
本发明的简要说明本发明的一个目的是提供一种改进的电气信号电缆组件，该组件具有多个包含有单个信号导体的扁平电缆。
本发明的又一个目的是减小在包含有多个扁平电缆的电气信号电缆组件中单个信号导体之间的串话。
本发明的又一个目的是提供一种重量轻的电气信号电缆组件，它可以连接到手持传感设备例如超声波探测器上，以便于操作。
本发明的又一个目的是提供一种具有较长弯折寿命的电气信号电缆组件。
通过提供一种这样的电气信号电缆组件可达到本发明的这些和其他目的，它包括围绕一中心轴线布置成圆筒形的至少一个亚电缆组件，其中至少一个亚电缆组件包括多个扁平电缆，每个所述扁平电缆具有装入其内并被一个扁平电缆绝缘体以一定间距相互分隔开的至少两个电气信号导体。在使用中，共平面的电气信号导体中的至少两个运载一信号例如一测量信号，共平面的电气信号导体中另外一个运载一个接地信号，并分隔共平面的电气信号导体中的至少两个。通过运载一接地信号的一信号导体对两个运载信号的电气信号导体进行的分隔减小了两个运载信号的电气信号导体之间的串话。在本发明的一个实施例中，这使得它可省去电气电缆组件中使扁平电缆彼此分隔的圆筒形护罩，因此减轻了整个结构的重量。
扁平电缆围绕组件中心轴线的圆筒形布置使得组件可以容易地向多个方向弯曲，因此，操作员可以容易地将任何传感设备例如超声波探测器放置到一个位置中。扁平电缆的圆筒形布置还确保了较长的弯折寿命，因为组件中的任何压力会分散到整个组件中，而不是集中到某纵向平面上。
在本发明的一个实施例中，扁平电缆围绕中心轴线被编织成圆筒形，在本发明的另一个实施例中扁平电缆围绕中心轴线卷绕(surf)或缠绕成圆筒形。为了确保组件中的信号导体免受磁场的干扰，围绕所述至少一个亚电缆组件设置有一个外部护罩。
多个所述至少一个亚电缆组件可围绕一中心轴线布置成圆筒形，在此情况下通过分隔圆筒形护罩使其彼此分隔开。在组件中使用多个扁平电缆，每个扁平电缆包含有限数目的信号导体，这样所具有的优点是改进了电缆的弯折寿命和操作，因为在组件中每个扁平电缆都具有一定的移动自由度。分隔圆筒形护罩用来相互屏蔽各个亚电缆组件，因此一个亚电缆组件的单个信号导体中的信号所产生的散射电磁场不会干扰另一个亚电缆组件的单个信号导体中的信号。而且分隔圆筒形护罩可用作为一个参考阻抗电势。
管状衬套设置在所述至少一个亚电缆组件中并用作为填充器或稳固器，围绕该管状衬套扁平电缆被布置成圆筒形。管状衬套是用固体材料、股绞材料制造的或者是中空管的形式。在后者的情况下管状衬套的内部可以运载流体或其他的导电引线例如用于控制信号或电源。内部圆筒形护罩较佳地设置在管状衬套和至少一个亚电缆组件之间，当管状衬套的内部运载其他导电引线并用作为参考接地电势时，来提供另外的保护，以抵抗电磁场的干扰。
在本发明的另一个实施例中，在所述至少一个亚电缆组件中的外面一个和外部接地护罩之间设置有一个外部圆筒形护罩，并且该外部圆筒形护罩通过一个第一绝缘层与外部接地护罩分隔开。在所述外部接地护罩和一个套管之间还设置有一个第二绝缘层。这些护罩、绝缘层和外部套管保护该组件的内部免受机械损害和外部磁场的干扰。
组件中的扁平电缆通过将一个上绝缘体连接到一个下绝缘体上来构造，在本发明的较佳实施例中两绝缘体彼此层压在一起。在本发明的另一个实施例中上绝缘体通过粘合剂粘附在下绝缘体上，粘合剂是从包括聚酯或聚氨酯的热塑粘合剂中选出的。而且用氟化共聚物例如氟化乙烯/丙烯和全氟烷氧基(perfluoroalkoxy)、环氧树脂粘合剂、氨基树脂粘合剂、酚醛树脂粘合剂或硅酮粘合剂制造的粘合增强剂的涂层可用来将各层粘合在一起。
绝缘体是用以下的绝缘材料形成，它包括聚酯、全氟烷氧基、氟化乙烯-丙烯、包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨胀聚四氟乙烯的聚烯烃。较佳的使用氟化聚合物，并且上绝缘体和下绝缘体最佳地使用膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)。膨胀的PTFE具有很低的绝缘常数并且重量较轻。这能确保组件具有相当好的导电性能，并且使用ePTFE绝缘材料构造的组件重量较轻，易于操作电缆。而且已知用ePTFE制造的电缆具有很好的弯折性能，因此使用该绝缘材料制造的组件具有很好的弯折性能。也可以使用压制的聚合物或泡沫聚合物构造组件。
附图的描述
图1a所示的是本发明的一种电气信号电缆组件。
图1b所示的是本发明的电气信号电缆组件的另一个实施例。
图2所示的是使用在本发明的电气信号电缆组件中的一个扁平电缆的一个剖面。
图3所示的是用于本发明的电气信号电缆组件的多个亚电缆组件的制造方法。
图4所示的是用于制造亚电缆组件的一种烧结设备。
图5所示的是用于测试电气信号电缆组件弯折寿命的一种设备的示意图。
图6所示的是本发明的又一个实施例。
图7所示的是本发明的又一个实施例。
图8所示的是本发明的又一个实施例。
本发明的详尽描述图1a和图1b是按照本发明具有中心轴线15的圆筒形电气信号电缆组件10。本文中的圆筒形一词并不意味着组件具有几何上的圆筒形形状。更确切一点，形状基本是圆筒形的组件10被覆盖住，当外力在组件10的表面施加压力且“挤压”组件10的一侧，以形成具有椭圆形截面的组件10，以此方式可形成这样的组件10。在所有的图中，相同的标号表示相同的部分。
组件10包括一可选择的管状衬套20，衬套20形成了组件10的中央芯部。如果存在管状衬套20，它被一圆筒形布置的内部圆筒形护罩30所围绕，在护罩30上放置有一个第一亚电缆组件40。以后将会描述亚电缆组件40的结构。管状衬套20是用具有渗透性的材料制造的，例如ePTFE、PTFE、聚酰胺、聚氨酯、苔紫素(Persion)或其他任何合适的材料。管状衬套20可以是实心体或具有一个中空的内部，以承载冷却液体、电气控制线、电源线、气体等等。管状衬套20还可以用编织材料制造。
在图1a和1b所描述的本发明的实施例中，第一亚电缆组件40设置在第二亚电缆组件60中，并通过一个分隔圆筒形护罩50与第二亚电缆60分隔开。第二亚电缆组件60具有与第一亚电缆组件40相同的结构。可以设想本发明的实施例中不存在其他亚电缆组件，也可以设想在实施例中还存在其他亚电缆组件，设置在第二亚电缆组件60周围且通过其他分隔圆筒形护罩与第二亚电缆组件60分隔开。
外部圆筒形护罩70设置在亚电缆组件40、60中最外面一个的周围。在图1所示的实施例中，外部圆筒形护罩设置在第二亚电缆组件60的周围。一个第一绝缘层80布置在外部圆筒形护罩70的周围，并且外部护罩90设置在绝缘层80的上面。外部护罩90接地并在组件10中屏蔽了亚电缆组件40、60，以避免电磁场的干扰。第二绝缘层100设置在外部接地护罩90的周围，组件10放置在一个套管110中。
第一绝缘层80和第二绝缘层100是用PTFE、ePTFE、FEP(氟化乙烯-丙烯)或聚酯制造的。第一绝缘层80和第二绝缘层100较佳地使用烧结的GORE-TEX牌子的带子制造，可从W.L.戈尔有限公司得到这种带子，并使用已知的缠绕金属丝技术将带子缠绕在组件10上。
内部圆筒形护罩30和分隔圆筒形护罩50是用金属或金属化的聚合体例如铜、铝、镀锡的铜、镀银的铜、镀镍的铜、合金或铝化的聚酯制造的编织物、箔、卷绕物、织物或金属线护罩。后面将要描述的实施例则不具有内部圆筒形护罩30或分隔圆筒形护罩50。
外部接地护罩90是用金属或金属化的聚合体例如铜、铝、镀锡的铜、镀银的铜、镀镍的铜、合金或铝化的聚酯制造的编织物、箔或金属线护罩。在本发明的一个实施例中，外部接地护罩90是用编织角度为35°铜丝编织物制造的。在某些应用中，可以省略外部接地护罩90。
套管110是用硅酮或聚烯烃例如聚乙烯、聚丙烯或聚乙基戊烯；氟化的聚合体例如氟化乙烯/丙烯(FEP)；氟化的烷氧基聚合体(alkoxypolymer)例如全氟(烷氧基)烷(perfluoro(alkoxy)alkylanes)，例如TEF和全氟丙基乙烯基醚(perfluorproplyvinyl ether)(PFA)的共聚物；聚氨酯(PU)，聚氯乙烯(PVC)，硅酮，聚四氟乙烯(PTFE)或膨胀的PTFE。在本发明的一个实施例中套管110是用聚氯乙烯制造的。在本发明的另一个实施例中套管是用硅酮加强的ePTFE制造的。
通过仔细观察图1a可以看出，第一亚电缆组件40和第二亚电缆组件60是用本发明第一实施例中编织在一起的多个扁平的电缆45制造的。编织技术在该领域中是已知的，从以下的公司可以得到合适的机器西班牙马瑞沙(Manresa)的瑞特(Ratera)，德国艾弗尔得(Alfeld)(兰尼(Leine))的斯巴科有限公司(SPIRKA Maschinenbau GmbH)，美国圣科春天(SinkingSpring)的马格国际有限公司(Magnatech International，Inc.)和德国巫普特(Wuppertal)的斯特格有限公司(Steeger GmbH & Co.)。
图1b描述的是本发明的第二实施例，第一亚电缆组件40和第二亚电缆组件60分别由两层42a、42b和62a、62b形成。每个两层42a、42b和62a、62b是用一个或多个围绕电气信号电缆组件10以相反的方向缠绕或卷绕的扁平电缆45。以相反方向卷绕扁平电缆45的优点是能够减小不同扁平电缆45中单个信号导体130之间的串话。如图所示，以第一方向卷绕其中的第一层42a、62a，以第二方向卷绕其中的第二层。卷绕技术在该领域中是已知的，从以下的公司可以得到合适的机器英国莱斯特(Leicester)的瑞得公司(Ridgeway &Co.)，丹麦的瑞伯(Roblon)，法国的依诺科(Innocable)或德国的斯特格(Stolberger)公司。
图2所示的是扁平电缆45的剖视图。扁平电缆45是由分布在一平行平面中且被一个上绝缘层120a和一个下绝缘层120b所围绕的多个单个信号导体130组成。在本例子中示出了间距为0.35毫米的十六个单个信号导体130。然而，这并不是对本发明的限制，可以使用不同间距和数目的单个信号导体130。上绝缘层120a和下绝缘层120b层压在一起，此后会对此进行解释。本实施例中的扁平电缆45是被层压的，也可以使用挤压技术例如在一个聚氨酯、FEP为基础的层中或一个聚酯层中来挤压单个信号导体130。另外还可以使用泡沫或固体聚乙烯。而且可以使用热塑粘合剂例如聚酯粘合剂或聚氨酯粘合剂将上绝缘层120a和下绝缘层120b粘合在一起。
单个信号导体130可以用任何导体材料例如铜、镀镍的铜、镀锡的铜、镀银的铜、镀锡的合金、镀银的合金或铜的合金制造。单个信号导体130可以涂漆。使用在本发明中的单个信号导体较佳地由圆形合金线制造，也可以使用扁平导体。图2所示单个信号导体130的数量无意对本发明进行限制。单个信号导体130的轴线以0.1至1毫米的间距分隔开。上绝缘层120a和下绝缘层120b可以使用任何绝缘材料例如聚乙烯、聚酯、全氟烷氧基、氟化乙烯丙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨胀的聚四氟乙烯。较佳地使用US-A-3953556、US-A-4187390或US-A-4443657中所描述的膨胀聚四氟乙烯。
图3所示的是该实施例中扁平电缆45的制造方法，在该实施例中上绝缘层120a和下绝缘层120b是用膨胀PTFE制造的。这种制造方法实质上与US-A-3082292(戈尔)所揭示的方法相同。多个单个信号导体130、位于多个单个信号导体130之上的上绝缘层120a和位于多个单个信号导体130之下的下绝缘层120b在足够将下绝缘层120b和上绝缘层120a粘合在一起的层压温度下，例如327℃至410℃，共同穿过两个已被加热的中心转动的加压辊400a和400b的中间，由此形成了扁平电缆45。为了这个目的，上加压辊400a设置有若干上周缘沟槽410a，每个上周缘沟槽410a被一个上周缘肋420a分隔开，肋420a沿着上加压辊400a的周界彼此隔开一定距离地排列。相似地，下加压辊400b设置有若干下周缘沟槽410b，每个下周缘沟槽410b被一个下周缘肋420b分隔开，肋420b沿着上加压辊400b的周界彼此隔开一定距离地排列。上加压辊400a的每个上周缘沟槽410a及相邻的上周缘肋420a和下加压辊400b的其中一个下周缘沟槽410b及相邻的下周缘肋420b对齐，以形成其中一个电信号导体130的一个通道。两个加压辊400a、400b和周缘沟槽410a、410b之间的间距(a)是根据它们的尺寸设计的，以使单个导体130和上绝缘体120a和下绝缘体120b连续地穿过其中一个上周缘沟槽410a和其中一个下周缘沟槽410b所组成的一对沟槽。上周缘肋420a和下周缘肋420b彼此间具有较小的分隔，以致上绝缘体120a和下绝缘体120b在这些位置牢固地被压合在一起，以在扁平电缆45中形成中间区域440。
为了提高扁平电缆45中上绝缘体120a粘至下绝缘体120b和粘至单个信号导体130及它们之间的粘合性，扁平电缆45通过一个烧结设备，在该设备中加热扁平电缆45，以使在扁平电缆45的中间区域140得到紧密的连接。如果使用PTFE制造的上绝缘体120a和下绝缘体120b，烧结温度的范围是从327℃至410℃。
烧结设备的一个实施例的一个例子以包含盐槽的烧结炉150的形式简要地示出在图4中。在该例子中扁平电缆45连续地穿过烧结炉150。
使用图5所示的设备进行弯折寿命测量。将需检测的电气信号电缆组件10的一米长的样品连接到一个可活动的夹具520上，并悬挂一个500克的重物540。如图5的箭头所示可活动的夹具520可以将电气信号电缆组件10的30厘米长的第一端525摆动±90°的角度。弯曲半径是50毫米。循环计数器530对电信号电缆组件10的第一端525摆动循环的次数进行计数，第一端525的摆动循环即从零度、至垂直位置+90°，回到零度位置，至-90°的位置，然后再返回零度位置。止动件510a、510b防止电气信号电缆组件10的另一端的摆动。通过在一个扁平电缆45中并联十六个单个信号导体130，来测量电气信号电缆组件10中单个信号导体130的欧姆律电阻。八个扁平电缆45彼此串联。每个扁平电缆45带有十六个单个信号导体130，包括这样八个扁平电缆45的电气信号电缆组件10的欧姆律电阻的总和在测量周期的起始进行测量，然后进行若干测量周期，直到欧姆律电阻增加了10％。然而最多进行180000次循环，而后将直至测量终止所获得的结果绘成图，由此通过在图上绘制一个曲线而计算得到增加10％的欧姆律电阻所需的循环次数。这些测量是在22±2°的温度下进行的。可在德国国家标准DIN0472603试验F中找到其他的细节。
例子例1其构造如图1a所示。管状衬套20是用聚氨酯管子制造并具有4.0毫米的直径。内部圆筒形护罩30(外径为4.4毫米)、分隔圆筒形护罩50(外径为6.0毫米)和外部圆筒形护罩70(外径为7.6毫米)都是用镀铜的聚酰胺织物制造的，在德国不来梅的斯太克斯(Statex)公司提供KASSEL牌子的这种织物。第一亚电缆组件40(外径为5.6毫米)和第二亚电缆组件60(外径为7.2毫米)都是用四个扁平电缆45制造的，每个扁平电缆45包含十六个用可从位于加利福尼亚艾尔湾(Irvine)的菲尔普斯得治公司(Fhelps Dodge)得到的PD135合金制造的AWG4007型单个信号导体130，以0.35毫米的间距在绝缘常数为1.3的ePTFE之间层压这些导体130，并以20至22°的编织角度进行编织。第一绝缘体80(外径为7.7毫米)和第二绝缘体100(外径为8.2毫米)用可从W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE GORE-TEX带子制造。外部护罩90是用编织的裸露合金金属线以大约40°的编织角度、使用36个以10纬线/英寸(2.54厘米)带有八根经纱的绕线筒子制造的。套管110是用PVC制造的，并且具有10.0毫米的外径。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明仅在进行了6000和60000个周期后欧姆律电阻增加了10％。这应归因于亚电缆组件40和60特别尖锐的编织角度。
例2本例的构造如图1b所示。管状衬套20是用可从位于德国帕特布(Putzbrunn)的W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE连接密封填料(JSF50)制造的，并且具有4.0毫米的外径。内部圆筒形护罩30(外径为4.4毫米)、分隔圆筒形护罩50(外径为6.0毫米)和外部圆筒形护罩70(外径为7.6毫米)都是用位于德国不来梅的斯太克斯公司提供的KASSEL牌子的镀铜聚酰胺织物制造的。第一亚电缆组件40(外径为5.6毫米)和第二亚电缆组件60(外径为7.2毫米)都是用两个扁平电缆45制造的，每个扁平电缆45包含32个以0.35毫米的间距、在绝缘常数为1.3的ePTFE之间层压、PD135合金制造的AWG4207的单个信号导体。其中一个扁平电缆45形成第一和第二亚电缆组件40、60的第一层42a、62a，另一个扁平电缆45形成第一和第二亚电缆组件40、60的第二层42b、62b。这些都是以40°的缠绕角度进行缠绕的。第一绝缘体80(外径为7.7毫米)和第二绝缘体100(外径为8.2毫米)都是用可从W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE GORE-TEX带子制造的。外部护罩90(外径为8.1毫米)是用编织角度为40°的编织的裸露合金金属线制造的。套管110是用可从亚利桑那州凤凰城的W.L.戈尔有限公司得到的硅酮加固型ePTFE制造的，这种ePTFE的牌子为SILKORE，并且具有10.5毫米的外径。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了25000至110000中的某个周期后欧姆律电阻增加了10％。其中一个单个信号导体130和外部护罩90之间的电容为57皮法/米。
例3本例的构造如图6所示。本例具有与例2的第一亚电缆组件相同的第一亚电缆组件40，并且该第一亚电缆组件具有5.6毫米的外径。但是，本例具有两个第二亚电缆组件60’、60”，每个第二亚电缆组件都包含带有四十八个AWG 4207的单个信号导体130的扁平电缆45，以与例2的扁平电缆45相同的方式进行层压，并且被另一个圆筒形分隔护罩50’分隔开。其中一个第二亚电缆组件60’具有7.4毫米的外径，另一个第二亚电缆组件60”具有9.0毫米的外径。另一个圆筒形分隔护罩50’的外径为7.8毫米。
因为安装有两个第二亚电缆组件60’和60”，电气信号电缆组件10的一些外层的外径变化如下外部圆筒形护罩70具有9.4毫米的外径，第一绝缘体80具有9.5毫米的外径，第二绝缘体100具有9.9毫米的外径，同时外部护罩90的外径为9.8毫米，最后套管110具有11.4毫米的外径。
在本例中形成了带有256个单个信号导体130的电气信号电缆组件10。
例4本例的构造如图7所示。管状衬套20是用可从W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE连接密封填料(JSF50)制造的，并且具有4.0毫米的外径。对照例1的区别是，没有内部圆筒形护罩30、分隔圆筒形护罩50和外部圆筒形护罩70。第一亚电缆组件40’和两个第二亚电缆组件60’60”都是用四个扁平电缆45制造的，每个扁平电缆45包含十六个以0.35毫米的间距、在绝缘常数为1.3的ePTFE之间层压、AWG4207的PD135合金制造的单个信号导体130。这些以大约40°的编织角度进行编织。亚电缆组件40’、60’和60”的外径分别为5.2毫米、6.4毫米和7.6毫米。外部护罩90具有8.0毫米的外径，并且是用从位于加利福尼亚艾尔湾的菲尔普斯得治公司可得到的AWG4001的编织的PD135合金金属线制造的，以大约35°的编织角度、使用36个以10纬线/英寸(2.54厘米)带有八根经纱的绕线筒子进行编织。套管110是用亚利桑那凤凰城W.L.戈尔有限公司在以SILKORE牌子出售的加固型ePTFE制造的，其壁的厚度大约为1毫米，并且具有10.5毫米的外径。亚电缆组件40’、60’和60”与外部护罩一起形成了一个芯部，该芯部被牵引进入套管110中。
在本例中使用每个第二单个信号导体130作为接地导体130来完成单个信号导体130之间的接地。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了180000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到180000个周期时停止弯折寿命测试。
例5除了以20°的角度编织用PD135合金制造的AWG4207(直径为0.07毫米)的单个信号导体制造的扁平电缆45，而且管状衬套20是用聚氨酯制造的以外，本例与例1相同。
例6除了以20°的角度编织扁平电缆45，使用了PD135合金制造的AWG4007(直径为0.08毫米)的单个信号导体130以外，本例与例4相同。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了240000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到240000个周期时停止弯折寿命测试。
例7除了不是进行编织而是以20°的角度卷绕或缠绕扁平电缆45，以及使用了PD135合金制造的AWG4007(直径为0.08毫米)的单个信号导体130，并且使用聚氨酯管子作为管状衬套20以外，本例与例4相同。
在电气信号电缆组件10上所进行的弯折寿命测试表明在进行了240000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到240000个周期时停止弯折寿命测试。
例8除了使用PD135合金制造的AWG4007(直径为0.08毫米)的单个信号导体130，并且使用聚氨酯管子作为管状衬套20以外，本例与例2相同。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了180000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到180000个周期时停止弯折寿命测试。
例9本例如图8所示。管状衬套20是用可从W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE连接密封填料(JSF50)制造的。L1、L2、L3和L4指示的四个扁平电缆45构造了第一亚电缆组件40，每个扁平电缆45包含有以0.35毫米的间距、在绝缘常数为1.3的ePTFE之间进行层压、用PD135合金制造的AWG4007的十六个单个信号导体130。外部圆筒形护罩70是用可从德国不来梅的斯太克斯公司得到的KASSEL牌的箔制造的。第一绝缘层80是用可从德国帕特布的W.L.戈尔有限公司得到的ePTFE GORE-TEX带子制造的。
例10除了使用聚氨酯管子作为管状衬套20及套管是用PVC制造的以外，本例与例2相同。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了180000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到180000个周期时停止弯折寿命测试。
例11除了单个信号导体是用AWG4007的金属丝制造的及套管是用PVC制造的以外，本例与例2相同。
在电气信号电缆组件上所进行的弯折寿命测试表明在进行了180000个周期后欧姆律电阻的增加基本上小于10％，在进行到180000个周期时停止弯折寿命测试。
使用不同绝缘材料的其他例子使用上述的结构、但使用带有不同常数的不同绝缘材料实施其他例子。当间距为0.35毫米时，这些需要上绝缘层120a和下绝缘层120b的不同厚度。表1所示的是电气信号电缆组件10的电抗设计为80Ω时的情况。表2所示的是电气信号电缆组件10的电抗设计为50Ω时的情况。
表1绝缘常数 绝缘材料 AWG尺寸导体130 绝缘层120a、120b其中一个的厚度(毫米)1.4ePTFE，泡沫PE(聚4207 0.1乙烯)，泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE42 0.163.5聚酯42 0.31.4ePTFE，泡沫PE， 4007 0.122泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE40 0.1933.5聚酯40 0.3631.4ePTFE，泡沫PE， 3807 0.1255泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE38 0.243.5聚酯38 0.441.4ePTFE，泡沫PE， 4407 0.076泡沫FEP/PFA2.1FEP，PFA，PE44 0.1163.5聚酯44 0.22
表2绝缘常数 绝缘材料 AWG尺寸导体130 绝缘层120a、120b其中一个的厚度(毫米)1.4 ePTFE，泡沫PE，4207 0.05泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 42 0.0663.5 聚酯 42 0.111.4 ePTFE，泡沫PE，4007 0.053泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 40 0.0783.5 聚酯 40 0.1281.4 ePTFE，泡沫PE，3807 0.07泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 38 0.13.5 聚酯 38 0.1651.4 ePTFE，泡沫PE，4407 0.033泡沫FEP/PFA2.1 FEP，PFA，PE 44 0.0483.5 聚酯 44 0.08试验结果对电气信号电缆组件10的电抗和电容进行了测量。测量了运载信号的单个信号导体130和连接在一起的分隔圆筒形护罩30、50、70之间的衰减，对运载信号的单个信号导体130和作为接地导体的单个信号导体130之间的衰减也作了测量。
表3<
<p>串话(分贝/米)对串话进行了测量并且表示在以下的表中。在该表中S表示运载信号的单个信号导体130，G表示在相同的扁平电缆45中作为接地导体的单个信号导体130，x表示分隔在其上进行测量的单个信号导体130的单个信号导体130。表中的最后六个条目表示在扁平电缆45的不同层中的单个信号导体130之间进行的串话测量。前三个条目表示的是不同扁平电缆层(L1-L2；L1-L3；L1-L4)的单个信号导体130之间的串话，其中分隔圆筒形护罩处在接地电势。后三个条目表示的是不同扁平电缆层(L1-L2；L1-L3；L1-L4)的单个信号导体130之间的串话，其中一些单个信号导体130作为接地导体。在例1、2、5、8和9的情况中，分隔圆筒形护罩也处在接地电势。
表
权利要求
1.电气信号电缆组件(10)，其特征在于，它包括至少一个围绕中心轴线(15)布置成圆筒形的亚电缆组件(40、60)，所述至少一个亚电缆组件(40、60)包括多个扁平电缆(45)，所述每个扁平电缆具有装入其内并被一个扁平电缆绝缘体(120)以间距(a)使彼此分隔开的至少三个电气信号导体(130)，在使用中，所述至少三个同平面的电气信号导体中至少一个是接地信号导体，并运载一个接地信号，所述至少三个同平面的电气信号导体(130)中至少两个是信号运载导体，并运载一个信号，其中两个信号运载导体(130)在扁平电缆(45)中被接地信号导体分隔开。
2.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆(45)围绕中心轴线(15)被编织成圆筒形。
3.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆(45)围绕中心轴线(15)被卷绕成圆筒形。
4.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于围绕所述至少一个亚电缆组件(40、60)设置有一个外部护罩(90)。
5.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于多个所述至少一个亚电缆组件(40、60)围绕一中心轴线(15)被布置成圆筒形。
6.如权利要求5所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述多个所述至少一个亚电缆组件(40、60)通过一个分隔圆筒形护罩(50、70)使彼此分隔开。
7.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于在所述至少一个亚电缆组件(40、60)中设置有一个管状衬套(20)。
8.如权利要求7所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述管状衬套(20)是用实心材料制造的。
9.如权利要求7所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述管状衬套是一个中空管。
10.如权利要求7所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述管状衬套是用股绞材料制造的。
11.如权利要求3所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于在所述管状衬套(20)和所述至少一个亚电缆组件(40、60)之间设置有一个内部圆筒形护罩(30)。
12.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于在所述至少一个亚电缆组件(40、60)中设置有一个内部圆筒形护罩(30)。
13.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于在所述至少一个亚电缆组件(40、60)中外面的一个和所述外部护罩(90)之间设置有一个外部圆筒形护罩(70)。
14.如权利要求13所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述外部圆筒形护罩(70)通过一个第一绝缘层(80)与所述接地护罩(90)分隔开。
15.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于在所述外部接地护罩(90)和所述套管(110)之间设置有一个第二绝缘层(100)。
16.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体(120)包括连接到一下绝缘体(120b)上的一个上绝缘体(120a)。
17.如权利要求16所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体(120)包括层压至一下绝缘体(120b)的一个上绝缘体(120a)。
18.如权利要求16所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体(120)包括通过粘合剂粘附到一下绝缘体(120b)上的一个上绝缘体(120a)。
19.如权利要求18所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述粘合剂是从包括聚酯、聚氨酯或氟化乙烯/丙烯的热塑粘合剂中选出的。
20.如权利要求16所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体(120)包括通过粘合增强剂连接到一下绝缘体(120b)上的一个上绝缘体(120a)。
21.如权利要求20所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述粘合增强剂是从包括氟化乙烯/丙烯和全氟烷氧基的氟化共聚物中选出的。
22.如权利要求16所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述上绝缘体(120a)和所述下绝缘体(120b)是用从以下的绝缘材料组中的材料形成的全氟烷氧基、氟化乙烯-丙烯、聚酯和包括聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯或膨胀聚四氟乙烯的聚烯烃。
23.如权利要求22所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述上绝缘体(120a)和所述下绝缘体(120b)是用膨胀聚四氟乙烯制造的。
24.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体(120)包括一个挤压出的聚合物。
25.如权利要求24所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于所述扁平电缆绝缘体包括一个泡沫聚合物。
26.如权利要求1所述的电气信号电缆组件(10)，其特征在于围绕所述电气信号电缆组件(10)的外侧设置有一个套管(110)。
全文摘要
本发明涉及一种电气信号电缆组件(10),它具有围绕中心轴线(15)布置成圆筒形的一个亚电缆组件(40、60)。该亚电缆组件(40、60)包括多个扁平电缆(45),其中每一个都具有装入其内并被一个扁平电缆绝缘体(120)以间距(a)分隔开的至少三个电气信号导体(130)。在使用中,三个电气信号导体中的一个运载一个接地信号,另外两个同平面的电气信号导体运载一个信号。围绕中心轴线(15)将扁平电缆(45)或者编织成圆筒形,或者卷绕成圆筒形。在较佳实施例中,将一个上绝缘体(120a)层压到一个下绝缘体(120b)上以形成扁平电缆绝缘体(120),该扁平电缆绝缘体(120)是用膨胀聚四氟乙烯(ePTFE)制造的。
文档编号H01B11/00GK1266530SQ99800680
公开日2000年9月13日 申请日期1999年5月10日 优先权日1998年5月11日
发明者H·霍夫曼 申请人:W·L·戈尔有限公司