专利名称：外导体机电连续的同轴引入电缆及相应的通信系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信电缆，更具体地说，与同轴引入电缆及其所配合的通信系统有关。
同轴电缆广泛地用来将诸如RF电缆电视信号那样的模拟信号传送给大量用户。这些同轴电缆一般可以分为两类这里统称为分配电缆的干线同轴电缆和分配同轴电缆，以及同轴引入电缆。分配电缆和同轴引入电缆通常构成了同轴电缆通信系统中差异颇大的部分，起着不同的作用。
具体地说，分配电缆通常铺设的距离跨度较大，因此对RF信号的传输阻抗和衰减必需非常小，这样才能提供信号强度或完整性没有明显损失的信号传输。然而，由于分配电缆铺设距离跨度大，因此分配电缆通常都是些大电缆。例如，常用的分配电缆的外径可能为0.50英寸，或者还要大一些。此外，与常用的同轴引入电缆相比，分配电缆比较硬，不容易弯曲。例如，常用的分配电缆的最小弯曲半径通常为4英寸，或者更大一些。由于，至少部分由于它们的尺寸和刚性，这些分配电缆通常比较耐用，机械上经得起横跨比较长的距离，提供低损耗的信号传输。此外，虽然分配电缆不大柔软，但通常也不需要弯扭得很厉害。
相反，同轴引入电缆在电缆TV系统中通常作为最终连接电缆用来将电缆TV信号从分配电缆经用户住宅附近区域引入用户住宅。同轴引入电缆通常比较柔软，这样才能很方便地在必需将同轴引入电缆弯扭得很厉害的环境(例如地下和架空铺设场合)下进行铺设。正如熟悉本技术的人员所知道的那样，电缆的柔软性是一种对使电缆弯曲变形所需的力的度量。同轴引入电轴通常从一个电缆分线盒一直延伸到至少一个用户或通信系统用户。正如熟悉本技术的人员所知道的那样，电缆分线盒接在各自的分配电缆上，将至少部分通信信号引入同轴引入电缆。
同轴引入电缆通常有一个同轴电缆芯，它包括一个一般是用铜包钢制成的中心导体，周围有一层介电材料。同轴引入电缆还有一个外面裹着介电材料的外导体。为了使同轴引入电缆具有必需的柔软性，同轴引入电缆的外导体通常包括一个柔软的金属丝编织层，里面裹着一层薄薄的、相互交叠的、柔软金属箔包覆层。由于柔软金属箔包覆层的这种交叠结构，外导体就不是连续的，从而降低了同轴引入电缆所提供的屏蔽作用。此外，常用的同轴引入电缆特别在较高的频率会有电泄漏。因此，信号可能从外导体泄出，在用户住宅处引起干扰。或者，电噪声也可能从用户住宅处的其他电子设备进入电缆。
同轴电缆所提供的屏蔽量是电缆的屏蔽效果。屏蔽效果通常定义为电信号在一般辐射方向透过电缆外导体所遭到的衰减。例如，常用的同轴引入电缆的屏蔽效果在射频通常80dB左右到115dB左右。由于，至少部分由于噪声侵入电缆，同轴引入电缆就可能例如不能支持交互式或向视频通信。
此外，不连续的外导体还使潮气或其他环境污染物达到电缆芯，从而腐蚀内、外导体。常用的同轴引入电缆所提供的屏蔽通常也会由于电缆的弯屈而变差。例如，交叠箔包覆层可能由于电缆的弯曲而破裂，从而进一步降低了电缆的电屏蔽效果，可增大了潮气入侵的可能性。
已经在改善同轴引入电缆的各部件上作了种种努力。例如，颁发给Gupta等人的美国专利No.4,691,081揭示了一种同轴引入电缆，它有一个改进的箔包覆层，包括一个金属箔层和一个紧粘在这个箔屏蔽屏上、在结构上加强这个箔屏蔽层的聚合物支持层。颁发给Gupta等人的美国专利No.4,701,575揭示了一种防蚀粉末，填充在包括箔屏蔽层和编织增强层的外导体和外周保护塑料性护套之间。
同轴电缆，包括分配电缆和同轴引入电缆，通常形成通信系统的一部分。除了同轴电缆以外，常用的通信系统通常还包括一个总部或中心局，为系统提供诸如RF电缆电视信号那样的通信信号。这些信号例如可以通过一个干线光缆从中心局发至一个或多个通常位于某个区域的光节点站。再由光节点站将干线光缆传送的光信号变换成相应的电信号。分配电缆，如上所述，从光节点站伸出通常要将电信号传送到本区域内距离较长的地方。在分配电缆上可以加接电缆分线盒，以便为一个或多个用户分出部分通信信号。如上所述的具有一个裹在金属箔包覆层上的柔软的金属丝编织层的外导体的同轴引入电缆通常接在电缆分线盒和相应用户之间，将通信信号传送给用户。因此，就能通过通信系统将诸如RF电缆电视信号那样的模拟信号分发给用户。
除了通信系统以外，每个用户通常也还是供电公司的客户，以便得到供电。供电公司所提供的供电功率通常通过与上述通信系统分开的独立配电系统传输的。
因此，虽然用户可以接收通过通信系统送来的电话信号，但传统的有线电话还需要得到通常通过配电系统传输的供电功率进行工作。因此，只有在通信系统和配电系统都正常的情况下，用户才能使用他的电话。
然而，在某些情况下，即使通信系统一直能向用户提供通信信号，但配电系统却发生故障而不能供电。这样，由于电源出了问题，用户就不能利用通信系统例如进行电话通信。这种情况是很恼人的，有时候还非常危险，因为用户经常在紧急情况下例如要拨911进行呼叫，用电话通信来获得帮助。然而，在配电系统至少局部不能运行的情况下，即使通信系统有效，可以用来发送通信信号，用户也不能进行紧急电话呼叫。
就近来远程通信体系结构的变化来看，希望同轴引入电缆除了通常的电话业务外还可以承载高速数字数据通信信号和双向视频信号，或者就承载后两种信号。此外，由于上面所述的原因，希望对用户住宅处的诸如有线电话机和网络接口设备之类的终端电子设备进行远程供电。不幸的是，传统的同轴引入电缆的编织外导体电阻比较大，这将妨碍高效率地对终端电子设备的远程供电。特别是中心导体的钢制件电阻比较大，会妨碍远程供电。
此外，中心导体的钢制件比较硬，因此在电缆接头安装到同轴引入电缆的端部上时会划伤电缆接头的内表面。因此，这些划痕可能最终遭到腐蚀，造成在接头处有高到不能允许的电阻。信号的衰减可能增大，而电阻也可能增大，这又妨碍了利用这些导体进行远程供电。电缆的暴露钢端也容易受到腐蚀。
因此，本发明的一个目的是提供一种既传输通信信号又供电的通信系统。
本发明的另一个目的是提供一种有利于紧急远程通信的可靠的通信系统。
本发明的再一个目的是提供一种既传输通信信号又传输为终端电子设备供电的电功率的同轴引入电缆。
本发明的又一个目的是提供一种具有增强的屏蔽性能和较高的电均匀性的同轴引入电缆，这种同轴引入电缆除了其他优点外还建立了较高的信号回损，同时又保持比较柔软。
本发明的又一个目的是提供一种具有与传统的接头相容的材料从而减少腐蚀的同轴引入电缆。
按照本发明提供了一种向多个用户既传输通信信号又传输供电功率的通信系统，从而达到了以上这些和其他一些目的。这种通信系统包括一种用来至少向一个用户传输通信信号和供电功率的同轴引入电缆。这种同轴引入电缆具有预定的信号传输特性，包括增强的屏蔽特性，这是由于，至少是部分由于它的环形外导体用在机械上和电气上都连续的非交叠管状金属屏蔽层形成，有效地屏蔽了同轴引入电缆。此外，这种同轴引入电缆足够柔软，在安装期间可以充分弯扭而不影响预定的信号传输特性。
除了这种同轴引入电缆以外，本发明所提出的通信系统还包括一个向通信系统的至少一个部分供电的集中电源和一个在整个通信系统中传输通信信号的由分配电缆组成的网络。这种通信系统还包括接在分配电缆上、分出至少一部分由相应分配电缆传输的通信信号和由集中电源提供的供电功率的电缆分线盒。同轴引入电缆与电缆分线盒连接，将电缆分线盒所分出的通信信号和供电功率传送给至少一个用户。
这种通信系统还可以包括与同轴引入电缆连接、配合通信系统的至少一个用户的接收装置，如网络接口装置。接收装置检测和在电气上分离由同轴引入电缆传输的通信信号和供电功率。例如，接收装置可以将通信信号分离成语音、图像和数据信号，各自独立，而且不与也由同轴引入电缆传输的供电功率混在一起。
在一个优选实施例中，这种通信系统是一种光纤/同轴电缆混合系统，其中还包括一个为通信系统提供通信信号的中心局和一个将中心局所提供的通信信号传输给多个光节点的干线光缆。这些光节点将通过光形式传输的通信信号变换成电形式的通信信号，再将电形式的通信信号送至至少一个分配电缆，以便进一步在整个通信系统内传输。集中电源也可以与相应光节点相联合，以通过与这个光节点连接的各分配电缆分别为多个用户供电。这样，就可以减少通信系统所需的电源的数量，从而降低了通信系统的成本和复杂程度。
本发明所提出的同轴引入电缆包括一个由诸如铜那样的导电材料制成的细长中心导体。一个诸如闭泡聚乙烯那样的介电材料层包围并粘在中心导体上。这个介电材料层最好具有预定的刚度，以进一步支持外导体，防止它形成皱褶。介电材料层的预定刚度最好至少为每线性英寸1000磅，在一个优选实施例中在每线性英寸1000磅左右到每线性英寸1800磅左右之间。为了增大介电材料层的刚度，介电材料层在一个实施例中具有至少为0.30g/cm3的预定密度，而在一个优选实施例中具有0.35g/cm3左右的预定密度。
也由导电材料如铝和铜制成的环形外导体包围并粘在介电材料层上。外导体包括一个在机械上和电气上都是连续的非交叠管状金属屏蔽层，具有不大于0.40英寸的预定外径，在一个实施例中具有不大于0.32英寸的预定外径，而在一个优选实施例中具有不大于0.25英寸的预定外径，这样电缆就比较柔软。
然而，为了保持机械结构上的完整，在电缆受到反复弯曲时不致破裂，同轴引入电缆的外导体最好具有至少为0.006英寸的预定厚度。也就是说，外导体具有至少为其外径的2.5％的预定厚度。由于这样的设计，这种同轴引入电缆可以高效率地传输供电功率而且容易弯曲，同时又保持了它的预定信号传输特性，包括增强的屏蔽特性和改善的电气均匀性。
此外，外导体的管状金属屏蔽层可以包括一对紧贴而不交叠的纵向延伸边缘部。这对纵向延伸边缘部可以用诸如一条纵向延伸的焊缝连接起来，形成在机械上和电气上都连续的管状金属屏蔽层。此外，同轴引入电缆还可以包括一个包围环形外导体的保护性护套。
因此，本发明所提出的通信系统可以高效率地将通信信号和供电功率传送给多个用户。这样，用户即使在配电系统不能工作的情况下也能使用这种通信系统。例如，用户可以例如拨911进行电话呼叫在紧急情况下继续获得帮助。这种同时传输通信信号和供电功率至少部分是由于采用了本发明所提出的具有在机械上和电气上都是连续的外导体的同轴引入电缆而实现的。通过适当地将同轴引入电缆设计成具有比较小的尺寸和密度充分大的介电材料层，这种同轴引入电缆就可以很容易弯曲，具有比较小的最小弯曲半径，从而安装方便，同时又保持了电缆的预定信号传输特性，包括增强的屏蔽特性和较小的电阻和衰减。
图1为作为本发明一个实施例的通信系统的示意图；图2为作为本发明一个实施例的通信系统的一部分的方框图，示出了本发明所提出的同轴引入电缆的增强的屏蔽性能；图3为作为本发明一个实施例的同轴引入电缆的端部的切剖透视图；图4为沿图3的4-4线切割的同轴引入电缆的放大剖视图，以及图5为示出电缆接头与作为本发明一个实施例的同轴引入电缆的端部的装配情况的纵向局部剖视图。
下面将结合示出本发明优选实施例的这些附图更为详细地对本发明进行说明。然而，本发明可以用许多不同的方式实现，并不局限在这里所提出的这几个实施例；相反，所提供的实施例只是为了全面地对本发明进行说明，使熟悉本技术领域的人员可以充分理解本发明的范围。在这些附图中，相同的部件用相同的标号标示。
图1例示了作为本发明的一个优选实施例的通信系统10。如图所示，这个典型的通信系统10有一个提供或产生通过通信系统向多个用户发送的通信信号的中心局12。由于这种通信系统具有增加的信号传输特性，这些通信信号可以包括模拟和数字两种信号，具体地说，可以包括语音、图像和数据信号。此外，本发明的这种通信系统可以支持双向通信，如双向视频通信。
中心局12通常向多个例如分别分布在各个区域的光节点14发送通信信号。为了高效率地将通信信号从中心局发送给有时可能是相当远的多个光节点，通信系统10可以包括一根连接这些光节点的干线光缆16。因此，在这些情况下，通信系统是一个同轴光缆混合系统。然而，通信系统也可以包括一根分配电缆，也就是干线分配电缆，从中心局一直通过多个节点，用来将中心局产生的通信信号传输给多个节点，这并不偏离本发明的精神和范围。
在用干线光缆16将中心局12发送的通信信号传输给多个光节点14的实施例中，各光节点将用光传输的通信信号变换成诸如RF信号那样的电通信信号，如图2所示。通信系统10还可以包括一个集中的电源18，最好与有关光节点配合，用来向至少通信系统的一部分供电，也如图2所示。例如，集中电源可以提供60Hz、90V的信号，在某些实施例中可以输出高达80A的电流。
在用光传输的通信信号变换成电通信信号后，这些电通信信号可以从光节点14通过一根或多根分配电缆20进行传输。例如，分配电缆可以是CommScope公司制造的QR型同轴电缆，可参见1984年9月18日颁发给Steve A.Fox等人的美国专利4,472,595，该专利列作本申请参考。如图1这个原理图所示，有三根分配电缆或馈电引线从光节点伸出。然而，通信系统10也可以包括任意多根分配电缆，以便将通信信号和电功率分配给一个或多个用户，这并不偏离本发明的精神和范围。
由于集中电源18与相应的光节点14配合，因此集中电源可以通过从光节点向外伸出的各分配电缆20为多个用户供电。这样，本发明的通信系统10的成本和复杂性由于减少了必需的电源数而得到降低。
还如图1所示，通信系统10可以包括一个或多个分别与各自的分配电缆20连接的RF放大器22，用来放大分配电缆所传输的通信信号。通信系统10还可以包括一个或多个电缆分线盒24。具体地说，一个诸如功率电缆分线盒那样的电缆分线盒接在分配电缆20上分出至少一部分有关分配电缆所传输的通信信号。此外，电缆分线盒还分出一部分由集中电源18提供的供电功率。
如图1和2所示，本发明的通信系统10包括与电缆分线盒24连接的同轴引入电缆26，用来将电缆分线盒分出的通信信号和供电功率传送给通信系统10的至少一个用户。电缆分线盒24可以向许多同轴引入电缆馈电，再由这些同轴引入电缆传送给不同用户。此外，从电缆分线盒还可向下游方向伸出一根分配电缆20，用来在这区域内进一步分配通信信号和供电功率。
诸如网络接口装置那样的接收装置28可以接收同轴引入电缆26传输的通信信号和供电功率，加以检测和进行电分离。接收装置28专为配合通信系统10的至少一个用户设置的。具体地说，接收装置28可以在电气上将通信信号分离为语音、图像和数据信号，相应分别送至用户设备，如用户电话机、电视机和计算机。此外，接收装置还将供电功率与这几种通信信号分开，也将供电功率送至包括用户电话机和网络接口装置本身的用户终端电子设备。因此，在配电系统至少部分不能正常工作而不再为用户供电的情况下，用户仍能继续接入通信系统10，从而能继续进行电话呼叫，如紧急电话呼叫。
如图2例示的示意图所示，接收装置28可以包括一个用来支持通过相应的同轴引入电缆26进行诸如双向视频那样的双向通信的收发机。因此，用户可以通过通信系统10进行交互通信，这是由于或至少部分由于本发明的同轴引入电缆具有增强的信号传输特性，这在下面将要加以说明。
此外，本发明的通信系统10由于或至少部分由于使用了本发明的同轴引入电缆26，可以同时将通信信号和供电功率传输给多个用户。如图3和4所示，这种同轴引入电缆有一个用导电材料制成的细长的中心导体30。中心导体最好用一种比较柔软的低电阻材料，如铜，制成，以便有效地减小同轴引入电缆的电阻和相应的衰减，有利于在同轴引入电缆与接头连接时不致擦伤接着内部，划出伤痕，情况如下面所述。
同轴引入电缆26还有一个介电材料层32，围着中心导体30，使中心导体30电绝缘。介电材料层通常用的是低损耗介电材料，如聚乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯，在一个优选实施例中，具有蜂窝状泡沫结构，如闭泡聚乙烯。同轴引入电缆还有一个包围介电材料层的环形外导体34，这个外导体也是用诸如铝或铜之类的导电材料制成的。
同轴引入电缆26可以还包括一个保护性护套36，通常用诸如聚乙烯、聚氯乙烯、聚亚胺酯或各种橡胶之类的热塑材料制成，包住(通常是粘在)环形外导体34外周，进一步保护同轴引入电缆，免遭环境污染物或潮气入侵。此外，同轴引入电缆还可以有一层防水层35，进一步防止入侵，这是熟悉本技术领域的人员所周知的。
为了有效地传输供电功率和通信信号(包括数字信号)，支持双向通信，同轴引入电缆26最好具有预定的信号传输特性，例如比较低的电阻，特别是比较低的DC电阻。同轴引入电缆最好还具有较高的屏蔽特性，包括比较好的屏蔽效果。这些屏蔽特性包括电屏蔽和诸如防止潮气入侵之类的机械屏蔽。此外，同轴引入电缆最好还具有比较低的衰减和比较高的信号回损(SRL)。
因此，环形外导体34包括一层无论在机械上还是在电气上都是连续的、非交叠管状金属屏蔽层。机械上连续的外导体无论是在纵长上或是在圆周上都是连续的，从而在机械上密封了电缆，防止诸如潮气之类的污染物的入侵。可以通过测量外导体物理特性的均匀性来确定外导体的机械连续性。此外，电气上连续的外导体在整个纵长上和圆周上都是导电的，从而在电气上有效地密封了电缆，防止RF辐射泄漏。可以通过测量电缆外电磁场的均匀性来确定外导体的电气连续性。
如图4所示，金属屏蔽层包括一对纵长延伸的边缘部，包住介电材料层32，形成非交叠式的紧贴。管状金属屏蔽层的这对紧贴的纵长延伸边缘部可以例如用一条纵向延伸的焊缝38连接，形成一个机械上和电气上都是连续的管状金属屏蔽层。
机、电连续的外导体34使得本发明的同轴引入电缆26与传统的同轴引入电缆相比在抗拉强度上要大一些。因此，中心导体30可以用象铜那样的软金属制成，从而与传统的同轴引入电缆的铜包钢中心导体相比，具有较高的导电率但较低的抗拉强度，因为并不需要中心导体对具有机、电连续外导体的同轴引入电缆的总抗拉强度起多大的作用。
由于环状外导体34在机械上和电气上都是连续的，因此同轴引入电缆26具有较好的电气均匀性和较高的屏蔽性能，包括较高的RF和EMI屏蔽性能。例如，作为本发明一个实施例的同轴引入电缆26可以提供高于120dB的RF屏蔽。因此，通信信号，包括数字通信信号可以有效地通过这种同轴引入电缆传输，保持信号传输的完整性。
此外，本发明的同轴引入电缆26具有比较低的电阻，例如比较低的DC环路电阻，有利于向用户高效地传输通信信号，特别是供电功率，而不致有明显的损耗或衰减。因此，这种同轴引入电缆26的中心导体30最好用电阻率较低的铜制成。此外，由于形成环状外导体34的机、电连续金属护层提供了较好的电气均匀性，从而有效地降低外导体的电阻，也就降低了同轴引入电缆的DC环路电阻。例如，在一个实施例中，本发明的同轴引入电缆的DC环路电阻(即中心导体和外导体的电阻之和)为6.5Ω左右。作为比较，具有覆盖在金属箔包覆层上的柔软金属丝编织层的传统同轴引入电缆的DC环路电阻大约在20Ω到25Ω之间。另一个作为比较的例子是通常用来为用户供电的双绞铜导线(22号线)，它的DC环路电阻大约在30Ω到35Ω之间。
因此，本发明的通信系统10，特别是同轴引入电缆26能够直接将通信信号和供电功率提供给用户，而没有明显的电阻性损耗或衰减。这样，这种通信系统就能提供供电功率，为至少用户的终端装置或电子设备供电。终端电子设备可以包括网络接口装置38和用户的电话机。
同轴引入电缆26，例如本发明的这种同轴引入电缆，还必须比较柔软，以便安装，因为在安装期间的许多情况下，必需将同轴引入电缆弯扭得很厉害。此外，同轴引入电缆最好具有比较小的不致皱褶损坏的弯曲半径，例如小于3英寸左右，而在一个优选实施例中为1英寸左右或更小一些。
如熟悉本技术领域的人员所知，皱褶通常发生在同轴电缆弯曲部的受压侧，因为正是在这个部位管状金属护层处在最大压缩负荷状态，外导体极可能脱离介电材料层。如熟悉本技术领域的人员所知，在安装期间管状金属护层上可能出现的任何皱褶、坍扁或损坏都会对电缆的信号传输特性有不良的经常是致命的影响。此外，皱褶、坍扁或损坏也破坏了电缆的机械完整性，增大了潮气或污染物入侵的可能性。
为了支持在本发明的同轴引入电缆26弯曲时环形外导体34所遭到的压缩负荷，从而防止外导体脱离介电材料层32，同轴引入电缆的各组成部分最好形成一个整体的电缆组件，使得整个电缆作为一个整体移动和弯曲。最好，拉伸本发明的同轴引入电缆所需的力小于皱褶电缆所需的力，使得同轴引入电缆在皱褶前就发生形变。此外，通过使外导体紧贴或粘到具有较大相对弯曲刚度和拉伸容量的介电材料层上象下面所述的那样形成一个整体的同轴引入电缆，就可以使开始要发生皱褶的部位能得到延展，从而大大减小了同轴引入电缆的最小弯曲半径。
具体地说，介电材料层32最好粘在细长的中心导体30上，而外导体34最好再粘在介电材料层上。为了说明起见，在图3和4中所示的第一和第二粘合剂层31和33在厚度上大大夸张了。虽然各电缆组成件可以用各种粘合剂粘在一起，但一种典型的粘合剂是通常标为“EAA”的乙烯和内烯酸的无规共聚物。因此，中心导体和介电材料层可以保持连在一起，至少部分支承在同轴引入电缆弯曲时环形外导体所受到的压缩负荷。由于环形外导体得到支持，因此本发明的同轴引入电缆只要不过分弯曲不会破裂或皱褶。
为了进一步支持环形外导体，最好相对外导体34的刚度或压缩性增大介电材料层32的刚度或压缩性，使得介电材料层在同轴引入电缆26的总物理强度上起着大得多的作用。在一个外导体用铝制成的优选实施例中，电缆芯，也就是中心导体30和介电材料层，具有第一预定刚度，至少为外导体的第二预定刚度的5倍，而在一个实施例中至少为10倍。因此，电缆芯的第一预定刚度与铝外导体的第二预定刚度之比最好至少是5，而在一个实施例中至少是10。在另一个外导体用铜制成的实施例中，第一预定刚度与第二预定刚度之比明显减小，在一个实施例中为至少是2。
可以通过将一段长度预定(通常是1英寸)的电缆芯(即中心导体30和介电材料层)固定在诸如万用测试台之类的压缩负荷装置上，使这段长度预定的电缆芯偏离预定量来确定介电材料层32的压缩刚度。例如，在一种传统测试中，根据使电缆芯偏离其原直径的12％所需的力确定介电材料层的压缩刚度。在一个优选实施例中，介电材料层的压缩刚度为至少每线性英寸1000磅左右，最好是在每线性英寸1000磅左右到每线性英寸1800磅左右之间。
为了提供较硬的介电材料层32，介电材料层可以具有至少为0.30g/cm3的预定密度，在一个优选实施例中，具有大约为0.35g/cm3的预定密度。通过使介电材料层变硬，例如使用密度比较大的介电材料，减小了同轴引入电缆26的最小弯曲半径，因为硬的介电材料层支持了至少部分环形外导体，伸展了电缆皱褶的部位。
除了增加介电材料层32的密度外，还通过例如降低制作外导体的材料的硬度和减小外导体的截面积也就是壁厚W，减小了本发明的同轴引入电缆26的外导体34的刚度。使同轴引入电缆具有比分配电缆小的截面可以有效地限制外导体的截面积。例如，本发明的同轴引入电缆的外导体的外径最好不大于0.40英寸，在一个优选实施例中不大于0.32英寸，而在一个特别优越的实施例中不大于0.25英寸，从而使得这种同轴引入电缆很容易弯曲。因此，这种同轴引入电缆可以铺设在比较有限的同轴引入电缆的安装空间内。
为了保持必需的柔软性，本发明的同轴引入电缆26的外导体34的厚度最好也要比较薄。例如，这种同轴引入电缆的一个实施例的外导体的厚度最好小于0.015英寸，在一个优选实施例中小于0.013英寸。然而，不同于某些利用减小外导体壁厚来减小外导体的刚度的分配电缆，本发明的同轴引入电缆的外导体的壁厚W必需保持在大于预定的最小厚度，例如在一个优选实施例中为0.006英寸，以便提供预定的信号传输特性，包括增强的屏蔽特性。也就是说，本发明的同轴引入电缆的外导体最好具有至少为外导体外径的2.5％的预定壁厚。
具体地说，通过减小本发明的同轴引入电缆26的壁比较薄的外导体34的外径，可以明显地增强所得到的外导体的柔软性。因此，本发明的具有比较硬的介电材料层32的同轴引入电缆由于或至少部分由于介电材料的密度较高和外导体比较薄而保持比较柔软，具有不致破损或皱褶的比较小的弯曲半径。然而，这种同轴引入电缆在受到反复弯曲时仍然保持着预定的信号传输特性，包括屏蔽性能好和电阻、衰减小。
如图5所示，可以将一个接头40接到本发明的同轴引入电缆26的端部。为了清晰起见，仅示出了接头的尾部与同轴引入电缆的配合情况，进行说明。然而，接着还包括一个接口，例如一个标准接口，或者一个非标准或专用接口。此外，接头可以是馈通型、插头型或其他在本技术领域内众所周知的接头类型，这并不偏离本发明的精神和范围。
如图5所示，在安装接头前，最好先挖去部分介电材料32，修整中心导体30、外导体34和保护性护套36。接头通常包括一个套在同轴引入电缆24端部上的后螺母组件42和一个插入外导体内的环形支承芯筒44，如图所示。一个环形套筒46可以安装在外导体和保护性护套上。套筒46最好具有比外导体和保护性护套的外径稍大一些的标称内径。然而，套筒46最好适合径向受压的。
套筒46装上以后，可以将后螺母组件42套上，盖住部分套筒46，再安装上前螺母组件48。如图5所示，前螺母组件可以与后螺母组件螺纹啮合，从而形成一个完整的接头组件。此外，前螺母组件的尺寸最好完成使前螺母组件与后螺母组件拧合后能产生一个径向向内的力，作用在套筒46上，使套筒46径向向内卡住环形支承芯筒44。因此，接头可以有效地紧固在外导体34和保护性护套36上，与外导体形成良好的欧姆接触。
按照本发明的一个实施例，中心导体30最好用比较软的导电金属如铜制成。这样，在安装接头40时，比较软的中心导体就不会擦伤接头40或在接着上形成划痕。由于接头上没有擦伤或划痕，从而有效地减小了接头受腐蚀的可能性。
因此，本发明的通信系统10能高效地将通信信号和供电功率传送给多个用户。所以用户即使在配电系统不运行的情况下仍能利用这种通信系统，因为这种通信系统能继续为用户的终端电子设备供电。因此即使在用户的电源出问题时，用户仍然能寻求紧急援助，如拨911进行呼叫。
这种同时传输通信信号和供电功率至少部分是由本发明所提出的具有机、电连续的外导体34的同轴引入电缆26支持的。通过适当设计同轴引入电缆，如将电缆的各组成部分粘合成一个整体的电缆组件、增大介电材料层32的刚度与外导体的刚度之比，使这种同轴引入电缆容易弯曲，既方便安装，又保证了预定的信号传输特性，包括良好的屏蔽特性和较低的电阻和衰减。由于具有这些得到改善的信号传输特性，本发明所提出的通信系统10，特别是同轴引入电缆，能够传送多种通信信号，包括模拟和数字信号以及语音、图像和数字信号。此外，本发明所提出的通信系统还能有效地支持诸如双向视频通信之类的双向通信。
在本说明的附图和论述中介绍了本发明的一些优选实施例，虽然利用了某些具体的术语，但只是作为一般说明，并不是对本发明的限制，本发明的范围由所附权利要求书给出。
权利要求
1.一种向多个用户传输通信信号和供电功率的通信系统，所述通信系统包括一个集中电源，其作用是为至少部分通信系统供电；一个由分配电缆组成的网络，其作用是为整个通信系统传输通信信号；一个接在分配电缆上的电缆分线盒，其作用是分出一部分由相应分配电缆传输的通信信号和所述集中电源提供的供电功率；一个与所述电缆分线盒连接的同轴引入电缆，其作用是将所述电缆分线盒分出的通信信号和供电功率传输给通信系统的至少一个用户，其中所述同轴引入电缆是电气均匀的，只有包括增强的屏蔽特性在内的各预定信号传输特性，所述同轴引入电缆包括一个细长的中心导体；一个包围所述中心导体的介电材料层；以及一个包围所述介电材料层的环形外导体，它包括一个在机械上和电气上都是连续的非交叠管状金属屏蔽层，其中，所述介电材料层具有至少每线性英寸1000磅的预定压缩刚度，而所述外导体具有至少为其外径的2.5％的预定厚度，从而使得所述同轴引入电缆能在保持预定信号传输特性的同时高效率地传输供电功率，而且弯曲容易；以及一个与所述同轴引入电缆连接、配合通信系统的至少一个用户的接收装置，其作用是检测和在电气上分离所述同轴引入电缆传输的通信信号和供电功率。
2.一种按权利要求1所述的通信系统，所述通信系统还包括一个中心局，其作用是为通信系统提供通信信号；一个与所述中心局连接的干线光缆，其作用是传输通信信号；以及一个与所述干线光缆连接的光节点，其作用是将以光传输的通信信号变换成电形式的通信信号，并用于将该电通信信号传输给至少一个分配电缆。
3.一种按权利要求2所述的通信系统，其中所述集中电源与所述光节点相联，通过与所述光节点连接的各所述分配电缆为多个用户供电。
4.一种按权利要求1所述的通信系统，其中所述同轴引入电缆的所述外导体具有至少为0.006英寸的预定厚度和不大于0.40英寸的预定外径，从而使所述同轴引入电缆弯曲容易。
5.一种按权利要求1所述的通信系统，其中所述介电材料层具有在每线性英寸1000磅左右到每线性英寸1800磅左右之间的预定压缩刚度。
6.一种按权利要求1所述的通信系统，其中所述同轴引入电缆的所述介电材料层具有至少为0.30g/cm3的预定密度。
7.一种按权利要求1所述的通信系统，其中所述接收装置包括一个与通信系统的至少一个用户配合的网络接口装置。
8.按权利要求1所述的通信系统，所述通信系统还包括一个与所述分配网络的一个第二分配电缆连接的第二电缆分线盒，其作用是分出一部分由所述第二分配电缆传输的通信信号和所述集中电源提供的供电功率通过一个第二同轴引入电缆传输给通信系统的另一个用户，使得所述集中电源可以为与所述第一和第二分配电缆连接的各用户供电。
9.一种同轴引入电缆，具有包括增强的屏蔽特性在内的各预定信号传输特性，用来传输通信信号和供电功率，其中该同轴引入电缆适合接在通信系统的一个分配电缆和一个与通信系统的至少一个用户配合的接收装置之间，所述同轴引入电缆包括一个细长的中心导体；一个包围和用粘合剂粘到所述中心导体上的介电材料层；以及一个包围和用粘合剂粘到所述介电材料层上以形成一个整体的电缆芯的环形外导体，它包括一个在机械上和电气上都是连续的非交叠管状金属屏蔽层，其中，所述介电材料层具有至少每线性英寸1000磅的预定压缩刚度，而所述外导体具有至少为其外径的2.5％的预定厚度，从而使得所述同轴引入电缆能在保持预定信号传输特性的同时高效率地传输供电功率，而且弯曲容易。
10.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述外导体具有至少为0.006英寸的预定厚度和不大于0.40英寸的预定外径，从而使所述同轴引入电缆弯曲容易。
11.一种按权利要求10所述的同轴引入电缆，其中所述外导体具有不大于0.32英寸的预定外径。
12.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层具有至少为0.30g/cm3的预定密度。
13.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层具有在每线性英寸1000磅左右到每线性英寸1800磅左右之间的预定压缩刚度。
14.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述细长的中心导体用铜制成，而所述外导体用从包括铝和铜在内的组中选出的一种导电金属制成。
15.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层用一种闭泡聚乙烯材料制成。
16.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，其中所述外导体的管状金属屏蔽层包括一对紧贴而不交叠的纵向延伸的边缘部和一条连接这对边缘部的纵向焊缝，从而形成在机械上和电气上都是连续的管状金属屏蔽层。
17.一种按权利要求9所述的同轴引入电缆，所述同轴引入电缆还包括一个包围所述环形外导体的保护性护套。
18.一种同轴引入电缆，具有包括增强的屏蔽特性在内的各预定信号传输特性，用来传输通信信号和供电功率，其中该同轴引入电缆适合接在通信系统的一个分配电缆和一个与通信系统的至少一个用户配合的接收装置之间，所述同轴引入电缆包括一个细长的中心导体；一个包围和用粘合剂粘到所述中心导体上的介电材料层；以及一个包围和用粘合剂粘到所述介电材料层上以形成一个整体的电缆芯的环形外导体，它包括一个连续的、层面光滑、纵向焊接的管状金属屏蔽层，其中，所述介电材料层具有至少每线性英寸1000磅的预定压缩刚度，而所述外导体具有至少为0.006英寸的预定厚度和不大于0.40英寸的预定外径，从而使得所述同轴引入电缆能在保持预定信号传输特性的同时高效率地传输供电功率，而且弯曲容易。
19.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述外导体具有至少为其外径的2.5％的预定厚度，从而使所述同轴引入电缆弯曲容易。
20.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述外导体具有不大于0.32英寸的预定厚度。
21.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层具有至少为0.30g/cm3的预定密度。
22.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层具有在每线性英寸1000磅左右到每线性英寸1800磅左右之间的预定压缩刚度。
23.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述细长的中心导体用铜制成，而所述外导体用从包括铝和铜在内的组中选出的一种导电金属制成。
24.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述介电材料层用一种闭泡聚乙烯材料制成。
25.一种按权利要求18所述的同轴引入电缆，其中所述外导体的管状金属屏蔽层包括一对紧邻而不交叠的纵向延伸的边缘边缘部和一条连接这对边缘部的纵向焊缝，从而形成在机械上和电气上都是连续的管状金属屏蔽层。
全文摘要
本发明提出了一种向多个用户同时传输通信信号和供电功率的通信系统。这些通信信号可以包括图像、语音和数字信号。这种通信系统包括一种将通信信号和供电功率从电缆分线盒传输给通信系统的至少一个用户的同轴引入电缆。这种同轴引入电缆包括一个包围介电材料层、具有一个在机械上和电气上都连续的非交叠管状金属屏蔽层的环形外导体。这种同轴引入电缆具有包括增强的屏蔽特性在内的预定信号传输特性,这些特性在同轴引入电缆受到弯曲时由于至少是部分由于提高了介电材料层相对于外导体的刚度而得到保证。特别是,介电材料层具有至少为每线性英寸1000磅的预定压缩刚度,而外导体的外径小于0.04英寸左右。此外,外导体通常具有至少为其外径的2.5%的预定厚度。因此,这种同轴引入电缆可以高效率地传输通信信号和供电功率,同时提供良好的屏蔽和较低的电阻和衰减。
文档编号H01B11/18GK1191024SQ96195498
公开日1998年8月19日 申请日期1996年6月12日 优先权日1995年6月13日
发明者布鲁斯J·卡尔森, 艾伦N·莫, 戴维H·皮克斯利 申请人:北卡罗来纳康姆斯科普公司