本发明涉及一种符合差分串行传输标准的线缆，例如通用串行总线(universalserialbus,usb)。
背景技术：
符合usb标准的线缆(usb线缆)包括用于差分传输的一对线缆，供电线缆和接地线缆(下文中称为gnd线缆)。usb线缆具有抑制不利于差分传输线缆的噪声的对策。在专利文献1提出了这样一个示例，其公开了一种通过在成对的差分传输线的一端附近设置传输变压器来抑制辐射噪声的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利no.3306044
技术实现要素：
技术问题
usb线缆有时不仅仅被用于数据传输，还用于通过连接供电单元(例如电池充电器和个人电脑(下文中称为“pc”)等)和设备(例如智能电话和平板电脑)而从供电单元向各种设备供电。在这种情况下，若供电单元中没有有效的抗噪声措施，这有时会导致电源接收设备受到来自供电单元的噪声影响。
本公开内容的一个目的是提供一种能够抑制噪声的线缆。
问题的解决方案
本发明公开了一种线缆，包括线缆部，所述线缆部具有用于差分传输的至少一组信号线缆、接地线缆和供电线缆；以及设置在所述线缆部两端的第一连接器和第二连接器，其中所述第一连接器和所述第二连接器中的至少一个具有共模扼流线圈，所述共模扼流线圈与所述接地线缆和所述供电线缆连接。
发明的有益效果
如上所述，根据本公开内容，本文公开的线缆具有均连接至共模扼流线圈的接地线缆和供电线缆，从而能抑制噪声。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施方式的usb线缆的示意图。
图2为沿图1中的直线ii-ii的线缆部的截面图。
图3a为沿图1中的直线iiia-iiia的usb连接器的截面图。图3b为沿图1中的直线iiib-iiib的usb连接器的截面图。
图4a为沿图3a中的直线iva-iva的usb连接器的截面图。图4b为沿图3a中的直线ivb-ivb的usb连接器的截面图。
图5为根据本发明的一个实施方式的usb线缆的连接示意图。
图6为显示用于信号的共模扼流线圈的阻抗-频率特性的曲线图。
图7为显示用于供电的共模扼流线圈的阻抗-频率特性的曲线图。
图8为显示为了消除噪声而插入电容时产生的损耗的频率特性的曲线图。
图9为显示模制部的损耗因子的频率特性的曲线图。
图10为根据本发明的变形实施方式的usb连接器的截面图。
具体实施方式
下文参照附图描述了本发明的实施方式。本说明书按照以下顺序进行说明。
1.usb线缆的构造
2.制造usb线缆的方法
3.变形实施方式
[1.usb线缆的构造]
根据本发明的一个实施方式的usb线缆的结构如图1所示。usb线缆包括线缆部11，与线缆部11的一端连接的标准usb连接器(类型-a)21，以及与线缆部11的另一端连接的微型(下文缩写为“μ”)usb连接器(类型-a)31。标准usb连接器(下文简称为“usb连接器”)21与主机侧(例如pc，电池充电器(称为ac适配器)等)连接，并且μusb连接器31与设备侧(例如智能电话和平板电脑)连接。
(线缆部)
如图2所示，线缆部11包括四根线缆(电缆)，其包括用于差分模式传输(差模)的一对信号线缆12a和12b，供电线缆13a和gnd线缆13b。这些线缆12a、12b、13a和13b的每一个具有作为核心的导线14以及包围导线14的绝缘涂层15。
导线14可以使用铜，并可以使用由一根导线形成的单线和将细导线进一步组合成一根导线而形成的绞线。在使用标准线缆的情况下，为了保证线缆的拉伸强度和柔性，标准线缆可以是通过将铜线芯体与聚酰胺纤维包覆线一起缠绕而形成的线缆，并具有覆盖它们的一层绝缘树脂。这种结构被应用于信号线缆12a和12b、供电线缆13a和gnd线缆13b中的任意一个。举例来说，信号线缆12a和12b可以是双绞线的形式。
信号线缆12a和12b被金属片16覆盖，金属片16可以是设置在信号线缆上的铜或铝箔，或者缠绕信号线缆的铜或铝带，这两种结构也可以选择性地进行组合。使用未接地的金属片16有利于避免因使用编织线而产生的大尾(bigtail)问题。
覆盖层17对已覆盖有金属片16的信号线缆12a和12b、供电线缆13a和gnd线缆13b进行覆盖。覆盖层17其内部填充有含有磁性粉末的树脂18。含有磁性粉末的树脂18存在于覆盖层17的内表面与信号线缆12a和12b、供电线缆13a和gnd线缆13b形成的线束之间。已覆盖金属片16的信号线缆12a和12b能够传输信号而不受含有磁性粉末的树脂18影响。
可使用多种材料用作覆盖导线14的绝缘涂层15和覆盖层17绝缘涂层。例如，可以使用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯(pvc)和合成橡胶等材料。
含有磁性粉末的树脂18是合成树脂和磁性粉末的混合物。举例来说，合成树脂包括苯乙烯合成橡胶。除苯乙烯合成橡胶外，还可以使用例如烯烃合成橡胶和pvc等合成树脂。举例来说，磁性粉末包括镍锌铁氧体。也可以使用镍铜锌铁氧体、锰锌铁氧体和软磁金属作为磁性粉末，还可以使用基于铜、镁、锂、锌、铁(例如，坡莫合金)和钴等金属的其他磁性粉末。
含有磁性粉末的树脂18优选为含有大于或等于70wt％且小于或等于95wt％的铁氧体，典型为含有89wt％的铁氧体。大于或等于70wt％的铁氧体对于吸收高频噪声特别有效。另一方面，小于或等于95wt％的铁氧体对于降低可塑性、柔性、机械特性(如拉伸强度)的劣化很有效。
(连接器)
下面将参照图3a、3b、4a和4b描述usb连接器21的结构。usb连接器21包括印刷电路板22，支撑在印刷电路板22上的插入件23以及覆盖支撑插入件23的印刷电路板22的模制部24。插入件23从模制部24的一端突出，并且线缆部11从模制部24的另一端突出。
印刷电路板22在其一侧上具有端子25a和25d，用于供电的共模扼流线圈(有时称为共模滤波器)26以及用于消除噪声的电容(电容器)(未图示)。端子25a和25d分别与供电线缆13a和gnd线缆13b相连。印刷电路板22在其另一侧上具有端子25b和25c和共模扼流线圈27。端子25b和25c分别连接信号线缆12a和12b。
印刷电路板22具有端子28a、28b、28c和28d，且端子28a、28b、28c和28d从印刷电路板的大致中心的位置向印刷电路板的一端延伸。插入件23由印刷电路板22支撑，从而插入件覆盖印刷电路板22上形成有端子28a，28b，28c和28d的一部分。
模制部24包括绝缘树脂层24a和电磁波屏蔽层24b，前者用作封闭印刷电路板22的周围的内部模制部，后者用作覆盖绝缘树脂层24a的周围的外部模制部。绝缘树脂层24a包括绝缘聚合树脂，例如聚丙烯，并且电磁波屏蔽层24b包括碳或铁氧体以及能屏蔽(例如吸收或反射)电磁波的聚合树脂。
线缆部11的一端具有未被覆盖层17和含有磁性粉末的树脂18覆盖的信号线缆12a和12b、供电线缆13a和gnd线缆13b一部分(这些部分在下文被称为“未覆盖部”)。线缆12a、12b、13a和13b的未覆盖部被嵌入到绝缘树脂层24a中。
信号线缆12a和12b在其一端形成的未覆盖部比供电线缆13a和gnd线缆13b一端的未覆盖短，从而使信号线缆12a和12b的未覆盖部不会与电磁波屏蔽层24b接触。这样可以防止信号因信号线缆12a和12b的未覆盖部接触电磁波屏蔽层24b而衰减。为了避免电磁波屏蔽层24b和信号线缆21a和12b的未覆盖部之间的接触，信号线缆21a和12b的未覆盖部期望几乎直线地延伸朝向其对应的端子25b和25c。
信号线缆12a和12b可经构造使得它们的未覆盖部被绝缘覆盖材料12c覆盖。这样可以避免电磁波屏蔽层24b和信号线缆21a和12b的未覆盖部之间的接触。举例来说，绝缘覆盖材料12c包括绝缘套管、绝缘带、绝缘膜、热收缩套管、热收缩带和热收缩膜。
μusb连接器31是按照与上文所述的usb连接器21类似的方式而被构造的，从而使印刷电路板被模制部覆盖。
例如，如图5所示，usb连接器21连接至主机20的插座，并且μusb连接器31连接至便携终端30的插座。usb连接器21的端子28a、28b、28c和28d分别为电源端子(引脚1：vbus端子)、数据端子(引脚2：d-端子)、数据端子(引脚3：d+端子)和接地端子(引脚4：gnd端子)。μusb连接器31的端子36a、36b、36c和36d分别为电源端子(引脚1：vbus端子)、数据端子(引脚2：d-端子)、数据端子(引脚3：d+端子)、识别端子(引脚4：id端子)和接地端子(引脚5：gnd端子)。
usb连接器21的端子28b和28c分别连接至共模扼流线圈27一侧的两个端子。共模扼流线圈27另一侧的两个端子通过信号线缆12a和12b连接至设置在μusb连接器31中的共模扼流线圈32一侧的两个端子。共模扼流线圈32另一侧的两个端子连接至端子36b和36c。
usb连接器21的端子28a和28d连接至共模扼流线圈26一侧的两个端子。用于消除噪声的电容(电容器)29被插入共模扼流线圈26另一侧的两个端子之间。共模扼流线圈26另一侧的两个端子通过供电线缆13a和gnd线缆13b连接至μusb连接器31的端子36a和36e。μusb连接器31包括铁氧体磁珠33和34。铁氧体磁珠33和34被分别设置在μusb连接器31中的供电线缆13a和gnd线缆13b中。用于识别的电阻35连接端子36d和36e。
信号线缆12a和12b插入到两个共模扼流线圈27和32中；但是，其中一个可被省略。可以修改μusb连接器31的结构，从而使供电线缆13a和gnd线缆13b连接共模扼流线圈而代替铁氧体磁珠33和34。顺带一提的是，在usb连接器符合type-c标准的情况下，连接主机侧和设备侧的两个线缆都可以用于供电。在该情况下，期望在两个连接器侧均提供连接供电线缆13a和gnd线缆13b的共模扼流线圈。
共模扼流线圈26、27和32都包括一个公共核心和以相反方向缠绕在公共核心上的两个线圈。作为两根数据线的信号线缆12a和12b中插入共模扼流线圈27和32。作为两根电源线的供电线缆13a和gnd线缆13b插入共模扼流线圈26。
共模扼流线圈26、27和32允许差模信号电流通过，并消除共模噪声电流。也就是说，在差模的情况下，两个线圈使电流以不同方向流动，从而它们不作用为电感。另一方面，在共模的情况下，两个线圈使电流以相同方向流动，从而它们作用为电感。处于共模时，可以消除噪声。但是，实际上，由于每个线圈中产生的磁通量的一部分成为漏磁通，因此电感分量并不为零。因此，举例来说，在信号频率非常高的区域中，该电感分量是不可被忽略的。此外，利用用于消除噪声的电容29来消除噪声是可能的。利用铁氧体磁珠33和34来消除高频噪声也是可能的。
上文所述的在电力传输时降低噪声的增强效果可以防止便携终端30的接收水平因usb连接器21所连接的电池充电器和pc中产生的噪声而下降。
图6显示了用于信号的共模扼流线圈27(或32)的阻抗-频率特性。实线41表示共模下的阻抗-频率特性。虚线42表示差模下的阻抗-频率特性。要注意的是，例如，差模下的阻抗在100mhz附近较低。这表明对信号传输的影响较小。
图7显示了用于供电的共模扼流线圈26的阻抗-频率特性。实线43表示共模下的阻抗-频率特性。虚线44表示差模下的阻抗-频率特性。要注意的是，例如，差模和共模下的阻抗在100mhz附近都相对较高。这表明可以抑制两种模式的高频分量(或噪声)。
图8显示了用于消除噪声的电容29的插入损耗-频率特性。其表明了具有1.5μf的电容29有效地抑制了噪声。
图9显示了与含有铁氧体和聚合树脂的电磁波屏蔽层24b的损耗因子μ”的频率特性。顺带一提的是，聚合树脂是聚丙烯且电磁波屏蔽层24b含有80wt％的铁氧体。从图9中要注意的是，损耗因子μ”在低频区域低至约4。
[2.制造usb线缆的方法]
下文是对用于制造上文所述构造的usb线缆的方法的描述。
usb线缆21按以下方式进行制造。在印刷电路板22上提供共模扼流线圈26和27以作为用于抗噪的芯片部分(噪声滤波器)。通过焊接分别将供电线缆13a和gnd线缆13b连接印刷电路板22的端子25a和25d。同样，通过焊接分别将信号线缆12a和12b连接印刷电路板22的端子25b和25c。然后，通过制模形成作为内模制部的绝缘树脂层24a，从而使其填充印刷电路板22周围的空间。类似的，通过制模形成作为外模制部的电磁波屏蔽层24b，绝缘树脂层24a被电磁波屏蔽层24b大致包围。由此，获得usb连接器21。
μusb连接器31同样以与上文所述的usb连接器21类似的方式通过制模来制造。
由于通过制模来用树脂覆盖印刷电路板22可以很容易地制备usb连接器21，因此上文所述的用于制造usb线缆的方法节约了制造usb线缆的时间。同样，用树脂无缝隙地覆盖印刷电路板22可以产生更好的屏蔽效果。
[3.变形实施方式]
上文是对本发明的实施方式的详细描述。上文所述的本发明并非意图限制本发明的范围。在不脱离本发明的范围的前提下，可以进行多种不同的修改。上文提及的本发明实施方式中的构造、方法、处理、形状、材料和参数值仅仅是举例，必要时可以进行各种修改。
本文的公开内容可应用于符合usbtype-c标准的线缆或连接器。其不仅可用于usb线缆，还可用于hdmi(注册商标)线缆和ieee(电气和电子工程师学会)1394线缆。线缆部可以是普通的usb线缆。
此外，如图10所示，模制部24还具有包围电磁波屏蔽层24b的绝缘树脂层24c。绝缘树脂层24c包括绝缘聚合树脂，例如聚丙烯。在模制部24中加入绝缘树脂层24c可以实现更好的屏蔽效果。
此外，模制部仅具有绝缘树脂层。在该情况下，绝缘树脂层经构造以填充印刷电路板周围的空间，或者绝缘树脂层具有包围印刷电路板的空腔。
此外，用于供电的共模扼流线圈和用于信号的共模扼流线圈被安装在印刷电路板的同一平面上。
要注意的是，本发明可按下文进行设置。
(1)一种线缆，包括：
线缆部，所述线缆部具有用于差分传输的至少一组信号线缆、接地线缆和供电线缆；以及
设置在所述线缆部两端的第一连接器和第二连接器，
其中，所述第一连接器和所述第二连接器中的至少一个具有共模扼流线圈，所述共模扼流线圈与所述接地线缆和所述供电线缆连接。
(2)如上文段落(1)所述的线缆，其中，所述共模扼流线圈不仅在共模时还在差模时能够消除噪声。
(3)如上文段落(1)或(2)所述的线缆，其中，具有所述共模扼流线圈的连接器进一步具有用于噪声消除的电容器，所述电容器被布置在所述接地线缆和所述供电线缆之间。
(4)如上文段落(1)至(3)所述的线缆，其中，具有所述共模扼流线圈的连接器进一步具有安装有所述共模扼流线圈的基板以及覆盖所述基板的绝缘树脂层。
(5)如上文段落(4)所述的线缆，其中，具有所述共模扼流线圈的连接器进一步具有覆盖所述绝缘树脂层的电磁波屏蔽层。
(6)如上文段落(5)所述的线缆，其中，所述电磁波屏蔽层含有碳或铁氧体。
(7)如上文段落(5)或(6)所述的线缆，其中，所述一组信号线缆以使所述一组信号线缆不接触所述电磁波屏蔽层的方式而被安装。
(8)如上文段落(5)至(7)所述的线缆，其中，在具有所述电磁波屏蔽层的所述连接器的一侧，所述一组信号线缆的一端比所述接地线缆和所述供电线缆的一端短。
(9)如上文段落(5)至(8)所述的线缆，其中，在具有所述电磁波屏蔽层的所述连接器的一侧，所述一组信号线缆的一端被绝缘覆盖材料覆盖。
(10)如上文段落(1)至(9)所述的线缆，其中，所述第一连接器和所述第二连接器中的一个连接器具有与所述接地线缆和所述供电线缆连接的所述共模扼流线圈，且另一个连接器具有设置在所述接地线缆和所述供电线缆中的铁氧体磁珠。
(11)如上文段落(1)至(10)所述的线缆，其中，所述第一连接器和所述第二连接器中的至少一个进一步具有与所述一组信号线缆连接的共模扼流线圈。
附图标记
11线缆部
12a，12b信号线缆
13a供电线缆
13bgnd线缆
21usb连接器(第一连接器)
31μusb连接器(第二连接器)
22印刷电路板
23插入件
24模制部
24a绝缘树脂层
24b电磁波屏蔽层
26，27共模扼流线圈
29电容