专利名称：扁平型通信电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无屏蔽的通信电缆，尤其涉及一种扁平月牙形通信电缆。
被用于计算机系统中的各种无屏蔽电缆含有4个扭绞对导体。这种电缆一般被限制为24AWG导体，最大0.0395″绝缘，和0.250″总的平均电缆OD。此外，火焰试验要求也限制可以在电缆内利用的化合物的类型。因为这些限制，扭绞对电缆通常每4对一组形成一束。这些电缆一般在各个扭绞对单元之间没有间隔。因此，减少串音被局限于合适的扭绞长度的选择，其中较紧的扭绞通常呈现增强的串音特性。衰减被局限于导体的尺寸，一般直径范围为0.19″到0.023″。存在的问题是，较紧的扭绞对绞矩降低衰减特性。因而，通过接受紧的扭绞对的较差的衰减性能来进行折中，以便得到好的串音特性。
因此，本发明的目的在于提供一种扁平通信电缆，其具有多个隔开的扭绞对电缆，并且其可以弯曲，以便使安装者相对容易地安装。
本发明的另一个目的在于，提供一种月牙形扁平电缆，其包括具有上凸表面、下凹表面和一对弓形的侧面的护套，所述护套具有多个沿纵向延伸的导体通路，所述通路被并排地设置，每个通路具有沿纵向延伸的开口，所述开口为相邻通路形成开口；在每个通路中不多于一个扭绞对导体；每个扭绞对导体具有横截面为圆形的包络，其面积小于扭绞对所在的通路的横截面的面积。
本发明的另一个目的在于提供一种扁平通信电缆，用于传输4Mhz以上的频率的信号，其包括多个沿纵向延伸的导体通路，所述通路被并排地设置，每个通路具有沿纵向延伸的开口，所述开口向相邻的通路敞开，扭绞对导体宽松地位于所述通路中，在每个通路中，不多于一个扭绞对导体；每个扭绞对导体的横截面包络的面积小于所述扭绞对所在的通路的横截面包络的面积。
本发明提供一种扁平电缆，最好是具有护套的月牙形扁平电缆，所述护套具有上凸表面、下凹表面和一对弓形侧面，所述护套具有至少4个沿纵向延伸的导体通路，所述通路被并排地设置，使得具有两个端部纵向通路和多个并排设置的中间通路，每个通路具有沿纵向延伸的开口，所述开口为相邻通路形成开口；在每个通路中不多于一个扭绞对导体；每个扭绞对导体具有横截面为圆形的包络，其面积小于通路的横截面包络的面积。最好护套具有不同的壁厚，并且扭绞对导体是无屏蔽的。
短语“多导体扁平电缆”指的是最好具有4对被绝缘的导体的电缆，每对在相邻的导体对之间被隔开一个预定的距离，并且全部导体对被合适的公共护套包覆。每个被绝缘的导体对宽松地处于护套内，并且不和护套接合。每个被绝缘的导体对具有合适的绝缘。对于所有被绝缘的导体对的绝缘可以是相同的。不过，最好至少一个被绝缘的导体对具有非氟化的共聚物绝缘。被绝缘的导体对最好是具有公共绝缘的扭绞导体对，并且护套是月牙形的固体或泡沫护套，其具有多个并排设置的纵向通路。
通过结合附图参阅下面的详细说明，可以更加清楚地看出本发明的优点。
图1是本发明的扁平电缆的透视图；图2是图2沿线2-2取的截面图；图3是图2的局部放大截面图；图4是在本发明中使用的被连结的扭绞对导体的放大的截面图；图5是在本发明中使用的另一种连结的扭绞对导体的放大的截面图。
本发明提供一种具有护套的扁平电缆，护套中具有多个扭绞对通路-通常为4个。在每个通路中，宽松地包含着扭绞对导体。每个扭绞对导体被相互分开，并且可以具有相对长的扭绞距离。较长的扭绞长度使得本发明能够利用相当薄的壁的泡沫绝缘而不会压扁在泡沫处理期间形成的泡沫腔体。在本发明中，和通常使用的圆柱连结的4对电缆相比，在4对电缆中的可能的6种可能的交扰组合中的3个被改进了。
本发明的扁平电缆具有大约0.250″到大约0.360″的宽度，扭绞对的扭绞长度的范围从大约0.4″到大约4.0″。扭绞对导体一般以平行并排结构设置。每个扭绞的导体对具有不大于0.0395英寸的直径。每个纵向通路具有沿电缆护套的长度延伸的内部纵向开口。所述通路限制相邻的扭绞对导体的运动。在扁平电缆沿其纵轴围绕是电缆宽度的0.3倍的轴心被弯曲成半圆之后，每个扭绞对导体的相对位置保持在0.9倍X之内。其中X是在电缆被弯曲之前两个相邻扭绞对导体中心线之间的距离。
所述电缆一般用作数字或模拟通信电缆，其频率范围从大约1.0到500MHz以及更高的频率，主要用于4MHz以上。
在电缆中的通路足够大，使得在扭绞对导体和通路壁之间形成空气槽。扭绞对导体宽松地位于每个通路内-不和护套连结。
参看图1和图2，其中示出了本发明的扁平月牙电缆20。所示的扁平月牙电缆20具有呈并排平行结构的4个基本相同尺寸的扭绞对导体21,22,23，和24。第一扭绞对导体21位于电缆的一侧，第四扭绞对导体24位于电缆的相对侧。电缆被一个公共护套26包覆。
护套26是一种扁平护套，其横截面基本上呈月牙形。护套的内部被分成沿纵向在整个电缆20的整个长度上延伸的并排的4个扭绞对导体通路27,28,29和31。每个通路通过纵向延伸的开口32,33和34向相邻的通道敞开。开口32提供在相邻的纵向通路27和28之间的开口；开口33提供在相邻的纵向通路28和29之间的开口；开口34提供在相邻的纵向通路29和31之间的开口。通路可以是任何所需的形状，即，圆柱形，非圆柱形，多边形的组合等。图1和图2表示非圆柱形通路，图3表示圆柱形通路。
扭绞对21,22,23和24宽松地位于各个通路27,28,29和31内，并且不和通路连结。端部通路27的大小使得当其含有扭绞对导体21时，其具有的空气体积大于含有扭绞对导体22的通路28的空气体积。含有扭绞对导体24的另一个端部通路31的大小使得其具有的空气体积大于含有扭绞对导体23的通路29的空气体积。在具有扭绞对导体21的通路27中的空气体积最好至少是中间通路28含有扭绞对导体22时的空气体积的1.2倍。如果需要，端部通路27和31的体积通过在其壁中提供纵向敞开的槽而被增加。可以通过使用不规则形状的端部通路壁提供空气槽。
此处使用的术语“扭绞对导体”指的是两个连结的或分离的单独绝缘的导体，其相互扭绞。每个单独绝缘的导体具有由合适的绝缘物包围的合适的电导体。下面参照图4和图5说明用于形成扭绞对导体的两类连结的被绝缘的导体。
需要使两个端部通路27和31包围每个扭绞对圆柱包络36(图3和图4)的大约80-95％，最好大约87-93％。在端部通路27和31之间的两个中间通路28和29包围扭绞对包络36的大约60-90％，最好75-87％。端部通路27和31最好包围扭绞对圆柱包络36的83％以上，内通路或中间通路28和29最好包围扭绞对圆柱包络36的75％以上。
另一种考虑的方式是，通过圆柱包络36取垂直的横截面，其呈现一个具有360°的圆周的圆环。这样，每个开口32,33和34将只暴露圆形包络的大约18°-70°，最好大约25°-47°的弧。
在另一个实施例中，每个开口的宽度或高度小于在该通路中的扭绞对导体的一个导体的直径的75％。如果开口位于中间通路之间，则开口小于在两个相邻通路的每个中的扭绞对的最小的一个导体的直径的75％。即，参看图5以便说明，如果一个导体42的直径42A是0.04英寸，开口将是0.03英寸或更小。
每个纵向扭绞对导体通路27,28,29和31的横截面轮廓的面积大于扭绞对导体圆柱包络36的横截面轮廓的面积，以便在扭绞对导体和其各自的通路之间提供空气槽。
参见图3，通过一对沿护套的长度延伸的相对的向内凸出的凸起37和38形成每个开口32,33和34。每个凸起的大小使得提供一定刚度，从而不使在一个纵向通路中的扭绞对导体通过相邻的纵向通路。所示的结构是凸起37和38的具有中间厚度39的三角形截面，中间厚度39一般至少比扭绞对导体绝缘42的厚度41大50％。
用于每个扭绞对导体的分开的纵向通路有助于增加空间，并保持扭绞对导体彼此分开。每个扭绞对导体的运动受到限制，并趋于停留在自己的空间或纵向通路内。限制相邻扭绞对导体之间的运动可以减少有源的扭绞对导体对无源的扭绞对导体的交扰敏感度。如果没有凸起，扭绞对导体将在制造或/与安装期间自由地相互运动，这最终使所安装的电缆20的电特性变坏。
由图2可见，用于4个扭绞对导体的护套26具有相当连续的外表面，其具有中央弯曲的凸起的外表面42和弯曲的下凹的底表面43，其具有各自的弧形部分45和44，用于划分两个内通路或中间通路。护套26由合适的有泡沫的或无泡沫的共聚物制备，一种优选的材料是护套材料，例如聚氯乙烯，其可以以10-15％的孔率局部地形成泡沫。电缆26的宽度46大约为0.25-0.36英寸。
电缆20的厚度或高度47的范围为0.10-0.15英寸，最好在大约0.12-0.14英寸之间。
不计入凸起的护套26的厚度在大约0.01.-0.040英寸之间改变。
上端中央部分的厚度是护套的最大厚度，护套凸起表面42的中央部分47具有最大的厚度，护套的侧面48和49具有最小的厚度。底面下凹部分的厚度小于上方凸起部分的厚度，并大于侧面48和49的厚度。上表面和下表面厚度之比大约在1.1-2之间，最好大约为1.2。
不包括凸起长度的中央厚度51大约和一个被绝缘的导体的直径相同，一般大约在0.030-0.040英寸之间。侧壁48和49的厚度52大约在0.010-0.020英寸之间。
护套及其月牙形状增加了电缆的柔性并维持扭绞对的位置。当弯曲力加于电缆上时，这种形状使电缆向其较短的轴线卷曲。和一般的扁平电缆相比，这种效果使弯曲半径至少增加2倍，这是因为，较短的轴线小于一般设计的电缆的较短轴线的一半。此外，这卷曲效果还能释放电缆对本身的应力，减少如常规扁平结构设计中见到的扭绞对的交叉。
可以改变的护套厚度也具有优点。由月牙形增强的卷曲效果通过增加电缆26的中央部分的护套厚度被进一步增强了。通过增加中央部分的厚度，护套可以保持其形状。由于这种电缆的形状，每个通路27,28,29，和31具有厚度不同的壁。
凸起的表面42的半径50大约为0.08英寸-0.22英寸，优选为约0.22英寸。凹下的表面43的半径50A大约为0.15英寸-1.1英寸，最好大约为0.32英寸。
扭绞对导体具有通过扭绞对导体的中点的弧51A。弧51A具有大约0.08英寸-1.05英寸的曲率半径，最好大约为0.22英寸。
内部的扭绞对导体22和2在侧部的扭绞对导体21和24之上被隔开。这种情况是指当通过侧部扭绞对导体21和24的横截面的连接点划横的中心线53，并通过内部扭绞对导体22和23的横截面的连接点划横的中心线54时的状态，在护套内的两个中心线之间的距离56大约为0.020英寸-0.060英寸。
导体40可以由任何合适的材料制成，实心的或多芯绞线，包括铜，镀有金属的基体，银，镍，铝，钢，它们的合金和组合物。介电质可以是在电缆绝缘中使用的合适的材料，例如聚氯乙烯，聚乙烯，聚丙烯或氟共聚物(例如为DuPont商标的Teflon)，交联的聚乙烯，橡胶等。许多绝缘体可以具有阻燃物。绝缘体或介电层42的厚度在大约0.00025-0.0150英寸的范围内。
最好至少一个扭绞对导体具有非氟化的共聚物绝缘。最好具有非氟化的共聚物绝缘的扭绞对导体的通路具有最大的壁厚。较大的壁厚起防火作用。因此，在图1和图2所示的实施例中，在通路28和29中应当分别具有一个非氟化的扭绞对导体22和23，或者只在一个通路中具有一个非氟化的扭绞对导体。电缆的这种结构允许使用具有泡沫绝缘体的扭绞对导体。扭绞对导体可以使用较长的扭绞长度，以便大大地减少由紧的扭绞，即短的扭绞长度所受到的应力。这使得可以利用薄壁的泡沫介电绝缘，从而改进衰减特性，同时减少所用的材料。此外，通过形成泡沫使得减少所用绝缘材料，这使得可以利用较多类型的绝缘材料，同时维持防火和电特性。此外，泡沫可以减少被绝缘的单体的整个尺寸，这对于制造标准的工业连接器以及实现真正灵活的结构是有利的。
图4表示可以使用的连接的扭绞对导体60的一种类型。这种扭绞对导体具有两个实心的，扭绞的或者空心的导体40。导体是实心金属的，具有多个金属线股，合适的纤维玻璃导体，层状金属，或者这些的组合。每个导体40由各自的圆柱形介电层或绝缘层42包围。每个导体40被设置在相应的绝缘42的中心，因而基本上和绝缘层42同心。如果需要，导体40可以通过合适的方法，例如通过粘结，加热或黏合剂在一定程度上附连于各自的绝缘层42的内壁上，从而阻止在导体40和绝缘层42之间的相对转动。
绝缘层42对于图4所示的两个导体40是相同的，其中绝缘层42相互形成整体，并以任何合适的方式沿其长度被连接在一起。如图所示，连接装置是一种实心的整体网，其沿着每个导体的长度从每个绝缘层的直径方向的轴线延伸。丝网的宽度62大约为0.00025-0.0150英寸。丝网的厚度61也大约为0.00025-0.0150英寸。丝网的厚度最好小于介电层的厚度。丝网的宽度最好小于介电层的厚度。
由介电层包围着的双导体被扭绞，从而形成扭绞对导体。在相邻导体的中心之间的距离，以后被称为中心距，沿着扭绞对电缆的改变是非常小的。沿着扭绞对电缆任何一点上的中心距d是预定的。
图5说明另一个扭绞对导体65，其通过合适的粘结剂66基本上沿其整个长度被连接或粘结在一起。代替粘结剂，相邻的介电层可以通过在使材料接触的同时使介电层升温然后冷却来提供没有粘结剂的连接的电缆。无粘结剂连接为两个导体40提供整体的公共介电层。
本发明的扁平电缆最好具有至少一个非氟化的共聚物绝缘的扭绞对，并且作为Category5电缆是尤其有用的，其将通过UL910火焰试验。
以上的说明只是为了说明而已，并不限制本发明的范围。本发明由下面所附的权利要求所限定，其给出了适合于本发明的保护范围。
权利要求
1．一种月牙形扁平电缆，包括具有上凸表面、下凹表面和一对弓形的侧面的护套，所述护套具有多个沿纵向延伸的导体通路，所述通路被并排地设置；每个通路具有沿纵向延伸的开口，所述开口为相邻通路形成开口；在每个通路中不多于一个扭绞对导体；以及每个扭绞对导体具有横截面为圆形的包络，其面积小于扭绞对所在的通路的横截面的面积。
2．如权利要求1所述的电缆，其中所述的电缆是无屏蔽的，所述护套具有至少4个通路，从而具有两个端部纵向通路和多个并排的中间通路，并且所述护套具有不同的壁厚，所述护套的侧壁的壁厚小于所述护套的上中央壁的壁厚。
3．如权利要求2所述的电缆，其中至少一个扭绞对导体利用非氟化的共聚物绝缘材料绝缘。
4．如权利要求2所述的电缆，其中每个中间通路围成在所述中间通路内的扭绞对导体的至少大约250°的圆柱形包络。
5．如权利要求2所述的电缆，其中每个中间通路围成在所述中间通路内的扭绞对导体的至少大约305°的圆柱形包络。
6．如权利要求2所述的电缆，其中所述扭绞对导体每个具有共同的绝缘，并被沿着其长度连接。
7．如权利要求3所述的电缆，其中非氟化聚合物绝缘的扭绞对导体位于一个具有比含有氟化的共聚物绝缘的扭绞对导体的通路的壁较厚的壁的通路中。
8．如权利要求4所述的电缆，其中每个端部通路围成在所述每个端部通路内的扭绞对导体的至少大约305°的圆柱形包络。
9．如权利要求8所述的电缆，其中具有4个扭绞对导体，每个扭绞对的每个绝缘的导体具有不大于0.0395英寸的直径，每个扭绞对导体的扭绞长度大约为0.4-4.0英寸；在电缆沿其纵轴围绕是电缆宽度的0.3倍的轴心被弯曲成半圆时，每个扭绞对导体的相对位置保持在0.9倍X之内，其中X是在电缆被弯曲之前两个相邻扭绞对导体中心线之间的距离；并且在圆形截面中测量的每个通路的开口不大于70°。
10．如权利要求9所述的电缆，其中中间通路具有两个纵向延伸的开口，并且在端部通路中的空气的体积大于在其相邻的中间通路中的空气的体积。
11．一种扁平通信电缆，用于传输4Mhz以上的频率的信号，其包括多个沿纵向延伸的导体通路，所述通路被并排地设置，从而具有两个端部纵向通路和多个并排的中间通路，每个通路具有沿纵向延伸的开口，所述开口向相邻的通路敞开，宽松地位于所述通路中的多个扭绞对导体，在每个通路中，不多于一个扭绞对导体；以及每个扭绞对导体的横截面包络的面积小于所述扭绞对所在的通路的横截面包络的面积。
12．如权利要求11所述的电缆，其中所述的电缆是无屏蔽的，所述护套具有至少4个通路，从而具有两个端部纵向通路和多个并排的中间通路，中间通路具有两个纵向延伸的开口，并且在端部通路中的空气的体积大于在其相邻的中间通路中的空气的体积，并且至少一个扭绞对导体是利用非氟化共聚物绝缘材料绝缘的。
13．如权利要求11所述的电缆，其中具有4个扭绞对导体，每个扭绞对的每个绝缘的导体具有不大于0.0395英寸的直径，每个扭绞对导体的扭绞对扭绞长度大约为0.4-4.0英寸；在电缆沿其纵轴围绕是电缆宽度的0.3倍的轴心被弯曲成半圆时，每个扭绞对导体的相对位置保持在0.9倍X之内，其中X是在电缆被弯曲之前两个相邻扭绞对导体中心线之间的距离；并且在圆形截面中测量的每个通路的开口不大于70°。
14．如权利要求13所述的电缆，其中所述的电缆是无屏蔽的，所述护套具有至少4个通路，从而具有两个端部纵向通路和多个并排的中间通路，中间通路具有两个纵向延伸的开口，并且在端部通路中的空气的体积大于在其相邻的中间通路中的空气的体积。
15．如权利要求12所述的电缆，其中非氟化聚合物绝缘的扭绞对导体位于一个具有比含有氟化的共聚物绝缘的扭绞对导体的通路的壁较厚的壁的通路中。
16．如权利要求14所述的电缆，其中非氟化聚合物绝缘的扭绞对导体位于一个具有比含有氟化的共聚物绝缘的扭绞对导体的通路的壁较厚的壁的通路中。
17．一种扁平电缆，包括多个绝缘的导体和月牙形的护套，所述护套具有上凸表面、下凹表面和一对弓形侧面。
全文摘要
本发明涉及一种扁平通信电缆,用于传输4MHz以上的信号。这种电缆具有多个纵向延伸的被并排地设置的导体通路,并最好具有4个通路,从而具有两个端部纵向通路和多个并排的中间通路。每个通路具有向相邻通路敞开的纵向延伸的开口。在每个通路中,宽松地设置有扭绞对导体,在每个通路中只有1个扭绞对导体。每个扭绞对导体的横截面包络的面积小于其所在的通路的横截面包络面积。
文档编号H01B11/02GK1236477SQ97199536
公开日1999年11月24日 申请日期1997年9月9日 优先权日1996年9月11日
发明者D·奥布里恩, T·L·罗德格赫罗, R·D·肯尼 申请人:贝尔登电线电缆公司