Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mehreren paar.
weise angeordneten elektrischen Leitern, welche in gleicher
Längsrichtung verlaufen und in wenigstens einer Bettungsflä che angeordnet sind. wobei die Leiter jedes Leiterpaares einen konstanten Abstand voneinander aufweisen, mit Aus nahme an periodischen Stellen längs des Leiterpaares, bei welchen Stellen sich die Leiter kreuzen, wobei die Periodizi täten der Überkreuzungen sich in benachbarten Leiterpaa ren unterscheiden und benachbarte Leiter durch ein Dielek trikum getrennt sind.
In der elektronischen Industrie werden derartige Anord nungen als Mittel zur Verbindung elektrischer Einrichtungen seit langem angewendet Beispielsweise sind Flachkabel eine spezielle Ausführungsform derartiger Anordnungen, die folgende Vorteile aufweisen: Geringe Herstellungskosten und gute Zugänglichkeit zu den einzelnen Leitern, da alle Leiter eines Flachkabels in bekannter Beziehung zueinander in Bet tungsflächen angeordnet sind. Derartige Kabel können bei spielsweise durch Beschichtungs- und Lamellierungsvorgänge oder durch Ätzung oder zusätzliche Niederschlagsver- fahren hergestellt werden.
Ein Nachteil, welcher die Anwendung von Flachkabeln in der Fernmeldetechnik beeinträchtigen kann, liegt im Vorliegen von niederfrequenten Übersprecheffekten zwischen dicht benachbarten Stromkreisen. Dieser Effekt ist nicht auf
Flachkabel beschränkt und wurde in Rundkabeln durch die Verwendung von verseilten, isolierten Leiterpaaren in solchen Kabeln vermieden, wobei die verschiedenen Leiterpaare unterschiedliche Verseilschritte aufweisen. Jede Verseilung in einem Leiterpaar ergibt eine Überlagerung jedes Leiters in dem Leiterpaar gegenüber entsprechenden Leitern von anderen benachbarten Leiterpaaren, welche nicht mit dem gleichen Verseilschritt verdrillt wurden. Diese Überlagerung ergibt ein Übersprecheffekt zwischen dem Leiterpaar, welches einen bestimmten Verseilschritt aufweist, und den benachbarten Leiterpaaren von Drähten, die den gleichen Verseilschritt aufweisen.
Eine vollständige Erläuterung der Erscheinung der Reduzierung des Übersprechens ergibt sich aus < (Principles of Electricity Applied to Telephone and Telegraph Work (Long Lines Department, American Telephone and Telegraph Company. 1961) Seiten 334-344.
Ein bekanntes Flachkabel ist im Aufsatz Flat Conductor Manufacture and Installation Techniques , vorgelegt am 15.
Annual Wire and Cable Symposium, Atlantic City, New ler sey, 7.-9. Dezember 1966 von Wilhelm Angele von der National Aeronautics and Space Administration. Dieses bekannte Flachkabel umfasst Paare von auf Abstand angeordneten Leitern. welche sich in gleicher Längsrichtung erstrecken, wobei die Leiterpaare sich in regelmässigen Intervallen überkreuzen. Die Kreuzungsperiodizität ist für jedes Leiterpaar gleich, wobei die Kreuzungen in allen Leiterpaaren an gleichen Längsstellungen auftreten. Die Wirkung ist allgemein gleich derjenigen, welche sich bei einem Rundkabel ergäbe, das Leiterpaare umfasst, die mit gleichen Verseilschritten verdrillt sind.
Es wurde beobachtet, dass das bekannte Flachkabel, dessen Leiterpaare einander hei gleicher Periodizität überkreuzen. eine Reduzierung des Übersprechens gegenüber irgendeiner ausserhalb befindlichen Störquelle gewährleistet, jedoch keine wesentliche Reduzierung der Übersprecherscheinungen zwischen Leitungspaaren in dem Kabel ergibt.
Die Schaffung eines Flachkabels oder auch einer länglichen Leiterplatte, mit einer wesentlichen Reduzierung von Ubersprecherscheinungen, wobei die Vorteile der geringen Kosten und der leichten Zugänglichkeit bekannter Flachka bel erhalten bleiben. wird auf dem Gebiet der Fernmeldetechnik weitgehend angestrebt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Anordnung mit elek trisch leitenden paarweise angeordneten Leiterpaaren, wel che Anordnung eine wesentliche Reduzierung des Überspre chens zwischen den Leiterpaaren ermöglicht.
Die erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekenn zeichnet, dass das Muster der Periodizitäten der Überkreu- zungen benachbarter Leiterpaare in der Bettungsfläche so ausgebildet ist, dass beim Anbringen einer zweiten gleichen, um 1800 um die Längsachse gedrehten Anordnung über der ersten Anordnung, die Kreuzungsperiodizität jedes Leiterpaa res der ersten Anordnung sich von der Kreuzungsperiodizi tät des benachbarten, ausgerichteten Leiterpaares der umge kehrten, zweiten Anordnung unterscheidet.
Um die Einfachheit für Massenabschlussvorgänge zu er zielen, wird vorgezogen, dass das Gesamtmuster von Kreu zungsperiodizitäten sich in regulären Intervallen über die
Länge des Flachkabels wiederholt. Ferner ist es vorteilhaft zur frequenzunabhängigen Übersprechreduzierung solche
Kreuzungsperiodizitäten normalerweise auf gleiche Vielfa che einzustellen. Eine binäre Reihe von Periodizitäten kann verwendet werden, um diese beiden Erfordernisse zu erfül len.
Die erfindungsgemässe Anordnung ermöglicht eine we sentliche Reduzierung des Übersprechens, ist einfach anzu wenden und anzuschliessen, billig herzustellen und auf eine
Anzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle leicht anpassbar.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Teilstück eines bekannten Flachkabels mit längs verlaufenden elektrischen Leiterpaaren, wobei die Leiter jedes Leiterpaares einander regelmässig überkreuzen,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines Teilstückes eines ver besserten Flachkabels mit längsverlaufenden elektrischen
Leiterpaaren, wobei die Leiter jedes Leiterpaares einander regelmässig überkreuzen, und zwar bei Kreuzungsperiodizitä ten, die sich von Leiterpaar zu Leiterpaar ändern, um im we sentlichen alle Übersprecheffekte zwischen den Leiterpaa ren des Flachkabels zu reduzieren, in der Draufsicht,
Fig. 3 das Kabel nach der Fig. 2 im Querschnitt, wobei jedes Leiterpaar durch zwei elektrische Leiter gebildet ist, die an zwei gegenüberliegenden grösseren Flächen eines ebe nen dielektrischen Streifens ausgebildet sind,
Fig.
4-15 eine Anzahl sich seitlich verändernder Sche mata von Leitungspaar-Überkreuzungsperiodzitäten, welche für das Flachkabel gemäss der Fig. 2 Anwendung finden kön nen.
Ein in Fig. 1 veranschaulichtes Flachkabel 20 nach dem
Stand der Technik weist einen Streifen 21 auf dielektri schem Bandmaterial mit zwei gegenüberliegenden Hauptflä chen 22, 23 auf. Eine Anzahl von flachen, längsverlaufenden elektrischen Leitern 24, 24... sind an einer der Hauptfläche
22 des Streifens 21 angeordnet; eine gleiche Anzahl von fla chen, längsverlaufenden elektrischen Leitern 26, 26... sind an der anderen Hauptfläche 23 angeordnet. Allgemein in Aus richtung mit jedem Leiter 24 an der Hauptfläche 22 befindet sich ein zugeordneter Leiter 26 an der gegenüberliegenden
Hauptfläche 23. Die Leiter 24 und 26 jedes Leiterpaares wei sen einen konstanten seitlichen Abstand voneinander auf, aus genommen an periodischen Kreuzungsstellen 27, 27... Iängs des Leiterpaares, an welchen Stellen die Leiter einander über kreuzen.
Für jedes Leiterpaar ist die Periodizität der Kreu zungsstellen 27, 27... gleich, was bedeutet, dass der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Kreuzungsstellen identisch ist. Infolge der Übereinstimmung der Kreuzungsstellen für be benachbarte Leiterpaare des Streifens 21 treten Übersprechef fekte zwischen den benachbarten Leiterpaaren auf.
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt eines gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Flachkabels 30. Das Flachkabel 30 umfasst eine dielektrische Schicht 31, welche die Form eines Streifens aus einem dielektrischen Band aufweisen kann. An einer Hauptfläche 32 der Schicht ist eine Anzahl flacher, längsverlaufender Leiter 34, 34... vorgesehen, während an der gegenüberliegenden. nicht sichtbaren Hauptfläche der Schicht 31 eine gleiche Anzahl flacher, längsverlaufender Leiter 36. 36... vorgesehen ist.
Allgemein in Ausrichtung zu jedem Leiter 34 an der Hauptfläche 32 ist ein zugeordneter Leiter 36 an der gegen überliegenden Hauptfläche vorgesehen. Die Leiter 34, 36 jedes Leiterpaares weisen einen konstanten seitlichen Abstand voneinander auf, ausgenommen an periodischen Kreü- zungsstellen 37, 37... Iängs des Leiterpaares, an welchen Stellen die Leiter einander kreuzen. Das Flachkabel 30 ist, soweit es bisher beschrieben wurde, allgemein ähnlich dem bekannten Flachkabel 20. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Anzahl wahlweiser Ausbildungsformen hinsichtlich des Kabels gemäss der Fig 2 möglich ist. So muss beispielsweise das Flachkabel 30 keinen Streifen eines dielektrischen Bandes umfassen, auf dessen gegenüberliegenden Hauptflächen flache Leiter 34, 34.. 36, 36... angeordnet sind.
Beispielsweise können die Leiter durch blosse Drähte oder durch isolierte Drähte ersetzt werden, die umeinander verdrillt und in einer Ebene angeordnet sind und sich an den periodischen Stellen 37, 37 kreuzen. Zusätzlich kann die dielektrische Schicht 31 ein gewebtes Litzengebilde oder ein dielektrisches Verbindungs- oder Beschichtungsmaterial sein.
Die als Flachkabel ausgebildeten Anordnungen nach den Fig. 1 und 2 umfassen keine Mittel zur Isolierung der flachen, längsverlaufenden Leiter gegenüber diese allfällig umgebende, elektrisch leitende Elemente. Eine solche Isolation ist beispielsweise wichtig, wenn derartige Flachkabel übereinander gestapelt werden. Das in der Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Teilstück eines Flachkabels 40 zeigt eine solche günstige Isolation. Das Flachkabel 40 umfasst einen Streifen 41 aus dielektrischem Material mit den gegenüberliegenden Hauptflächen 42, 43, an denen Leiterpaare 44; 46 in Längsrichtung verlaufen, und zwar in ähnlicher Weise wie bei den Flachkabeln 20, 30, gemäss den Fig. 1 und 2. Streifen 48 aus dielektrischem Material überdecken die Hauptflächen 42, 43, wobei die Streifen 48, 41 und 48 durch einen dielektrischen Klebstoff 49 miteinander verbunden sind.
Das Flachkabel 30 nach der Fig. 2 weicht gegenüber dem bekannten Flachkabel 20 gemäss Fig. 1 insofern ab, als eine Anzahl von Periodizitäten für die periodischen Kreuzungsstellen 37, 37... in unterschiedlichen Leiterpaaren 34, 36 vorgesehen ist. Das Muster der Kreuzungsperiodizitäten ändert von Leitungspaar zu Leitungspaar, so dass keine zwei benachbarten Leitungspaare gleiche Kreuzungsperiodi ziiäten aufweisen. Da die Kreuzungsstellen 37, 37.., über die Länge des Kabels 30 nicht den benachbarten Leitungspaaren entsprechen, wird das Übersprechen auf ein Mindestmass reduziert.
Wie vorangehend erläutert wurde, ist es zum Zwecke der Raumeinsparung günstig, dass ein verbundschichtartiges Flachkabel durch Übereinstapeln von Flachkabeln ähnlich dem Flachkabel 40 von Fig. 3 gebildet wird. Gemäss der Fig.
4 ergibt sich jedoch, dass sich durch das einfache Aufeinanderlegen von Flachkabeln 40 keine Übersprechreduzierung ergeben kann. Ein Stapel, welcher durch einige in ähnlicher Weise orientierte Reihen des Flachkabels gebildet wird, ergibt sich aus Fig. 4, wobei sich das Muster der Kreuzungspc- riodizitäten quer über jede Reihe in gleicher Weise ändert.
Die Bezugsbuchstaben A, B, C, D, E... sind verwendet, um die Verteilung der Kreuzungsperiodizitäten in jeder Reihe darzustellen. Der Bezugsbuchstabe A stellt ein Leiterpaar in einer ersten Kreuzungsperiodizität dar, der Bezugsbuchstabe B ein Leiterpaar mit einer zweiten Kreuzungsperiodizität, welche sich gegenüber derjenigen des Leiterpaares A un terscheidet, C ein Leiterpaar mit einer dritten, weiter unterschiedlichen Kreuzungsperiodizität usw.; daraus ergibt sich, dass jede vertikale Spalte ausgerichteter Leiterpaare in unte schiedlichen Reihen die gleiche Kreuzungsperiodizität aufweist. Daher treten Übersprecheffekte zwischen ausgerichte ten Leiterpaaren in benachbarten Reihen auf.
Eine mögliche Lösung des Problems des Übersprechens zwischen ausgerichteten Leiterpaaren in benachbarten Reihen eines Stapels ergibt sich aus der Fig. 5. Eine erste Reihe a von Leiterpaaren weist ein erstes, sich änderndes Muster von Kreuzungsperiodizitäten A, B, C, D, E... auf. Eine zweite Reihe b von Leiterpaaren weist ein zweites, sich änderndes Muster von Kreuzungsperiodizitäten F, G, H, l,J...
auf. Die Kreuzungsperiodizität der Reihe a unterscheidet sich von derjenigen der Reihe b. Daher ergibt eine Überlage rung der einen Reihe gegenüber der anderen kein Ergebnis hinsichtlich des Vorliegens von Übersprecheffekten zwischen ausgerichteten Leiterpaaren. Jede Reihe b des Stapels gemäss der Fig. 5 liegt zwischen zwei Reihen a, so dass keine zwei benachbarten Leiterpaare die gleiche Kreuzungsperiodizität aufweisen und demnach keine Übersprecheffekte erzeugt werden. Da alle Kreuzungsperiodizitäten A, B, C, D, E ... und F. G. H. I, 1, J ... verschieden sind, ist weder die Ausrichtung der Reihen noch die besondere Orientierung jeder Reihe wichtig. Daher braucht beispielsweise keine Sorge dafür getragen zu werden, dass irgendeine, beispielsweise die Reihe a umgekehrt wird, woraus ein sich änderndes Muster E, D, C, B, A ergibt.
Eine zweite mögliche Lösung des Übersprechproblems hinsichtlich einer benachbarten Reihe ergibt sich aus den Fig. 6 und 7. Die Orientierung jeder folgenden Reihe des Stapels wird einfach gegenüber derjenigen der vorangehenden Reihe umgekehrt. Für ein sich nicht wiederholendes Muster der Änderung der Kreuzungsperiodizitäten A, B, C, D, E,...
unterscheiden sich die Kreuzungsperiodizitäten benachbarten Leiterpaaren benachbarter Reihen eines ricbtig ausgerichteten Stapels mit gewechselten Rückführungen voneinander in den meisten (Fig. 6), und in allen (Fig. 7) der spaltenweise direkt übereinander angeordne ten Leiterpaare in dem Stapel. In Anordnungen mit einer ungeraden Anzahl von Periodizitäten bzw. Leiterpaare, wo die Umkehr nicht völlig die Nachbarschaft ausgerichteten Leitungspaare mit gleicher Kreuzungsperiodizität ausschliesst, wie sich dies in der mittleren Spalte eines ausgerichteten Lei.
tungspaares gleicher Kreuzungsperiodizität C im oberen Teil der Fig. 6 ergibt, kann eine Nullsignal-Zentralspalte verwendet werden. Dieses Muster wird durch den unteren Teil der Fig. 6 dargestellt, wobei das Symbol 0 die Zentralspalten Periodizität C ersetzt. Die Nullsignal-Zentralspalte, d. h. der mittlere Platz einer Reihe kann frei bleiben, einen einzigen Leiter oder mehrere im Abstand angeordnete Einzelleiter auf weisen, welche Leiter nur zum Führen von Gleichstromsigna.
len bestimmt sind.
Ein Vorteil des die gleichartigen Reihen aufweisenden Stapels gemäss den Fig. 6 und 7 gegenüber den zwei unterschiedlichen Reihen umfassenden Stapels nach der Fig. 5 liegt darin, dass lediglich eine einzige Art von Reihen herde: stellt und gelagert werden muss. Ein zweiter Vorteil, welcher nachfolgend in Einzelheiten erläutert wird, liegt in der geringen Anzahl unterschiedlicher Periodizitäten zur Erzielung des Periodizitätsmusters in den Reihen gemäss den Fig.
6 und 7, und zwar im Vergleich zu demjenigen, das in dem Muster von Fig. 5 erforderlich ist.
Gemäss den vorangehenden Ausführungen besteht ein Vorteil, der sich aus der Anwendung des Flachkabels ergibt, in der Leichtigkeit des Anschliessens, das sich durch das Vorliegen einer regulären Reihe von Leiterpaaren in dem Flach kabel ergibt.
Ein Weg, demzufolge eine Wiederholbarkeit eines Gesamtmusters leicht bei Flachkabeln erreichbar ist, umfasst die Anwendung der Muster von Periodizitäten, bei welchen die Periodizitäten einer binären geometrischen Progression folgen, beispielsweise d, 2d, 4d, 8d..., wobei d einen minimalen gewünschten Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Überkreuzungen in jedem Leiterpaar darstellt. Es können somit fünf Leitungspaare in einem Flachkabel gemäss einem sich ändernden Muster von Kreuzungsperiodizitäten mit entsprechend verteilten Periodizitäten A, B, C. D, E verwendet werden, die sich gemäss der binären geometrischen Progression d. 2d, 4d, 8d, 16d ändern. Bei jeder Länge 16d wiederholt sich das Gesamtmuster von Periodizitäten.
Demgemäss ist bei jeder Länge 16d die Ordnung der Stellen der Leiter quer über das Flachkabel gleich, wobei die Kenntnis dieser Stellen das Anschliessen des Flachkabels an eine Vorrichtung erleichtert. Das Flachkabel kann in regulären Intervallen über seine ganze Länge markiert werden. beispielsweise durch sechzehn aufeinanderfolgende Buchstaben in gleichmassigen Abständen, gleich dem minimalen gewünschten Abstand d.
Die Länge des Wiederholungsbereiches des gesamten Mu- sters von Periodizitäten, d. h. 16d, wird vorzugsweise so kurz wie möglich gemacht, um das Anschliessen des Flachkabels zu vereinfachen. Daher ist eine unzulässig grosse Anzahl von unterschiedlichen Periodizitäten zu vermeiden, da die Zufügung jeder weiteren Periodizität zu dem geometrisch variierten, eine binäre Periodizität aufweisenden Muster d, 2d, 4d, 8d... die Länge des Wiederholungsbereiches des Gesamtmusters verdoppelt. Demgemäss ist eine verhältnismässig geringe Anzahl von Periodizitäten in einem Periodizitätsmuster, wie es in den abwechslungsweise umgekehrten Reihen der Stapel nach den Fig. 6 und 7 vorliegt, vorteilhaft.
Eine mögliche Schwierigkeit, welche sich durch die wechselnden Reihen ergeben könnte, ist durch einen Vergleich der Fig. 7 und 8 erkennbar. So lange die verschiedenen Reihen in einem Stapel richtig ausgerichtet sind, wie dies in Fig.
7 veranschaulicht ist, weisen benachbarte Leiterpaare unterschiedliche Periodizitäten auf. Jedoch kann gemäss der Fig.
8 eine Fehlausrichtung der Reihen eines Stapels bewirken, dass zwei benachbarte Leiterpaare die gleiche Periodizität aufweisen, d. h. in den Spalten zugeordneter Leiterpaare mit den Periodizitäten C, D. Daher sind geeignete Periodizitätsmuster erforderlich, welche eine Fehlausrichtung kompensieren.
Gemäss Fig. 9 verwendet ein mögliches Muster zur Vermeidung der Probleme als Folge einer Fehlausrichtung bei der Stapelung von Flachkabel mit einem Muster von zugeordneten Kreuzungsperiodizitäten A, B, C, D, 0, B, A, D, C der Leiterpaare. Dieses Muster verwendet lediglich vier unterschiedliche Kreuzungsperiodizitäten für signalübertragende Leiterpaare, Ein Stapel von genau ausgerichteten Reihen wird verwendet, wobei die Orientierung jeder aufeinanderfolgenden Reihe und damit des Musters von Periodizitäten in jeder aufeinanderfolgenden Reihe gegenüber derjenigen der vorangehenden Reihe umgekehrt wird.
Wie in dem Fall der gestapelten Flachkabel. gemäss Fig. 4, unterscheiden sich die Kreuzungsperiodizitäten zwischen benachbarten Leiterpaaren, sowohl innerhalb jeder einzelnen Reihe als auch in ausgerichteten Spalten benachbarter Reihen. jedoch unterscheiden sich die Kreuzungsperiodizitäten auch zwischen irgendeinem Leiterpaar in einer ersten von zwei benachbarten Reihen und den beiden Leiterpaaren. die in der zweiten der beiden benachbarten Reihen liegen, die nächst jeder Seite des Leiterpaares in der zweiten Reihe liegen, welche mit dem genannten Leiterpaar in der ersten Reihe ausge- richtet sind. Die Ausbildung des Flachkabels nach der Fig. 9 schafft somit eine Zweispur-Versetzung zwischen Leiterpaaren mit gleicher Kreuzungsperiodizität in benachbarten, gestapelten Reihen.
Demgemäss ergibt eine Fehlausrichtung einer Reihe um den Abstand zwischen zwei benachbarten
Leiterpaaren gegenüber der richtigen Lage keine Ausrichtung zugeordneter Leiterpaare gleicher Kreuzungsperiodizität. Dies ergibt sich aus Fig. 10.
Eine Reihe mit einem fünf Periodizitäten aufweisenden Muster, bei welcher Fehlausrichtung um den Abstand zwischen zwei Leiterpaaren tolerierbar ist, ergibt sich aus Fig.
11. Das Muster von Periodizitäten ergibt sich entsprechend der Folge A. B, C, D, E, 0, A, B, E, D, C. Der nicht nachteilige Effekt einer Fehlausrichtung ergibt sich aus Fig. 12. Andere Reihen mit einem Muster von fünf Periodizitäten ermöglichen ebenfalls eine Fehlausrichtung, ohne dass Leiterpaare mit gleicher Kreuzungsperiodizität direkt nebeneinander zu liegen kommen, was beispielsweise dem Periodizitätsmuster A, B, C, D, E, 0, C, B, A, D, E des Flachkabels von Fig. 2 entspricht.
In einigen Fällen kann erwartet werden, dass eine solche Fehlausrichtung auftritt, bei welcher eine Verschiebung um zwei oder drei Leiterpaarabstände zwischen den benachbarten Reihen vorliegt. Wahlweise kann ein Wechselspannungs Signal so vorliegen, dass eine Verschiebung um drei Leiterpaarabstände zwischen Leiterpaaren mit gleicher Kreuzungsperiodizität in benachbarten Reihen erforderlich ist, um eine genügende Reduzierung der elektromagnetischen Kopplung zu erzielen. Geeignete Flachkabel können so ausgelegt werden, dass eine umgekehrte Reihenstapelung zugelassen wird, welche eine Verschiebung um zwei, drei oder mehr Leiterpaarabstände zwischen Stellen gleicher Periodizität beinhalten. Das Muster von Periodizitäten A, B, C, D. E, F, 0, 0, C, B, A, F, E, D gemäss Fig. 13 toleriert beispielsweise eine Verschiebung um zwei Leiterpaarabstände.
Das Muster A, B, C, D, E, F, G, H, 0, 0, D, C, B, A, H. G. F, E gemäss Fig. 14 er- möglicht eine Verschiebung um drei Leiterpaarabstände. Andere Periodizitätsmuster sind ebenfalls möglich, um eine ähnliche Trennung zwischen Leiterpaaren mit gleicher Kreuzungsperiodizität in benachbarten Reihen herbeizuführen. Allgemein erfordern alle derartigen abwechslungsweise umgekehrten Reihen, dass eine oder mehrere zentrale Spuren eine Null-Kreuzungsperiodizität aufweisen, um die notwendige seitliche Verschiebung an dem Zentrum benachbarter, ein umgekehrtes Muster aufweisender Reihen herbeizuführen.
Ein wahlweises Verfahren zur Zulassung einer gewissen Fehlausrichtung, bei dem gezeigten Beispiel einer einen Leiterpaarabstand umfassenden Fehlausrichtung, ergibt sich aus Fig. 15. Das wahlweise Verfahren, beispielsweise im Falle von Fig. 5, umfasst zwei unterschiedliche Arten von Reihen, nämlich eine Reihe a und eine Reihe b, wobei die entsprechenden Periodizitätsmuster A, B, C, D, A, B, C, D und C, D, A, B, C, D, A, B sind. Die Reihen a und b werden in einem Stapel abwechslungsweise aufeinander geschichtet.
Wie sich aus Fig. 15 ergibt, liegen keine Kreuzungsperiodizitäten in irgendeinem von zwei benachbarten Leiterpaaren in der gleichen Reihe oder in benachbarten Reihen vor. Ferner liegt eine Trennung von zwei Leiterpaarabständen gegen über gleichen Kreuzungsperiodizitäten in Leiterpaaren in benachbarten Reihen vor, wobei das Auftreten einer Fehlausrichtung um einen Leiterpaarabstand keine wesentlichen Übersprecheffekte bewirkt. Ein Vorteil der Anwendung zweier Arten von Reihen umfasst die Eliminierung der zentralen Null-Kreuzungsperiodizitäts-Stellen in einer Reihe.
Die letzten erläuterten Ausführungsbeispiele ermöglichen eine Verschiebung von zwei oder mchr Leitcrpaarabständen zwischen Leiterpaaren gleicher Periodizitäten benachbarter Reihen, wobei eine unschädliche Fehlausrichtung im Aus mass um zumindest einen Leiterpaarabstand ermöglicht wird. Die verschiedenen Reihen in einem Stapel können jedoch verhältnismässig genau durch Anwendung geeigneter Möglichkeiten ausgerichtet werden, beispielsweise einen Stapelungskanal mit einer angemessenen Tiefe sowie Seitenwandungen. welche um einen Abstand auseinander liegen, der nur sehr wenig grösser als die Breite einer Reihe des Flachkabels ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Flachkabel beschränkt. sondern kann auch für gedruckte Schaltungen verwendet werden, die durch zusätzliche Niederschlagsverfahren gebildet werden. beispielsweise doppelseitige oder viellagige, geschichtete Anordnungen mit in dichtem Abstand befindlichen Signalschaltungen, die eine hohe Übersprechdämp fung erfordern. In einem solchen Fall kann auf die Verwendung metallischer Masseplatten verzichtet werden, um ein Übersprechen durch Abschirmung zu verhindern.
The invention relates to an arrangement with several pairs.
wise arranged electrical conductors, which in the same
Run in the longitudinal direction and are arranged in at least one Bettungsflä surface. The conductors of each pair of conductors are at a constant distance from one another, with the exception of periodic points along the pair of conductors, at which points the conductors intersect, the periodicities of the crossovers differing in adjacent conductor pairs and adjacent conductors are separated by a dielectric .
In the electronics industry, such arrangements have long been used as a means of connecting electrical devices.For example, flat cables are a special embodiment of such arrangements, which have the following advantages: Low manufacturing costs and good accessibility to the individual conductors, since all conductors of a flat cable are in a known relationship to one another are arranged in bed processing areas. Such cables can be manufactured, for example, by coating and lamination processes or by etching or additional deposition processes.
A disadvantage that can affect the use of flat cables in telecommunications is the presence of low-frequency crosstalk effects between closely spaced circuits. This effect is not on
Flat cables are limited and have been avoided in round cables through the use of stranded, insulated conductor pairs in such cables, the different conductor pairs having different stranding steps. Each stranding in a conductor pair results in a superposition of each conductor in the conductor pair with respect to corresponding conductors from other adjacent conductor pairs which were not twisted with the same stranding step. This superposition results in a crosstalk effect between the conductor pair, which has a certain stranding step, and the adjacent conductor pairs of wires, which have the same stranding step.
For a full explanation of the crosstalk reduction phenomenon, see Principles of Electricity Applied to Telephone and Telegraph Work (Long Lines Department, American Telephone and Telegraph Company. 1961) pp. 334-344.
A well-known flat cable is described in the article Flat Conductor Manufacture and Installation Techniques, submitted on Jan.
Annual Wire and Cable Symposium, Atlantic City, New ler sey, 7-9. December 1966 by Wilhelm Angele of the National Aeronautics and Space Administration. This known flat cable comprises pairs of conductors arranged at a distance. which extend in the same longitudinal direction, the pairs of conductors crossing over at regular intervals. The crossing periodicity is the same for each pair of conductors, the crossings occurring in all pairs of conductors at the same longitudinal positions. The effect is generally the same as that which would result from a round cable comprising conductor pairs that are twisted with the same stranding steps.
It has been observed that the known flat cable whose conductor pairs cross each other with the same periodicity. ensures a reduction in crosstalk with respect to any external source of interference, but does not result in a significant reduction in crosstalk phenomena between line pairs in the cable.
The creation of a flat cable or an elongated printed circuit board, with a substantial reduction in crosstalk phenomena, the advantages of low cost and easy accessibility of known Flachka bel are retained. is widely sought in the field of telecommunications.
The object of the invention is to create an arrangement with electrically conductive pairs arranged in pairs, an arrangement which is improved over the prior art and which enables a substantial reduction in the crosstalk between the conductor pairs.
The arrangement according to the invention is characterized in that the pattern of the periodicities of the crossings of adjacent pairs of conductors in the bedding surface is designed in such a way that when a second identical arrangement, rotated about 1800 about the longitudinal axis over the first arrangement, the crossing periodicity of each pair of conductors res the first arrangement differs from the Kreuzungsperiodizi ity of the adjacent, aligned pair of conductors of the reverse, second arrangement.
For the sake of simplicity for bulk closing operations, it is preferred that the overall pattern of crossing periodicities extend at regular intervals over the
Length of flat cable repeated. It is also advantageous for frequency-independent crosstalk reduction such
Normally set crossing periodicities to equal multiples. A binary series of periodicities can be used to meet both of these requirements.
The inventive arrangement enables a significant reduction in crosstalk, is easy to use and connect, inexpensive to manufacture and on a
Number of different use cases easily adaptable.
The invention is explained below with reference to the drawings, for example. Show it:
1 shows a section of a known flat cable with longitudinally extending electrical conductor pairs, the conductors of each conductor pair regularly crossing one another,
Fig. 2 shows an embodiment of a portion of a ver improved flat cable with longitudinal electrical
Pairs of conductors, the conductors of each pair of conductors regularly crossing each other, namely at crossing periods that change from conductor pair to conductor pair in order to essentially reduce all crosstalk effects between the conductor pairs of the flat cable, in the plan view,
Fig. 3 shows the cable of FIG. 2 in cross section, each pair of conductors being formed by two electrical conductors which are formed on two opposite larger surfaces of a dielectric strip ebe NEN,
Fig.
4-15 a number of laterally changing schemes of line pair crossover periods which can be used for the flat cable according to FIG. 2.
An illustrated in Fig. 1 flat cable 20 after
Prior art has a strip 21 of dielectric tape material with two opposing main surfaces 22, 23. A number of flat, longitudinal electrical conductors 24, 24 ... are on one of the major surfaces
22 of the strip 21 arranged; an equal number of flat, longitudinally extending electrical conductors 26, 26... are arranged on the other main surface 23. Generally in alignment with each conductor 24 on major surface 22, there is an associated conductor 26 on the opposite
Main surface 23. The conductors 24 and 26 of each conductor pair wei sen a constant lateral distance from one another, except at periodic crossing points 27, 27 ... along the conductor pair, at which points the conductors cross each other.
For each pair of conductors, the periodicity of the crossing points 27, 27 ... is the same, which means that the distance between successive crossing points is identical. As a result of the coincidence of the crossing points for be adjacent conductor pairs of the strip 21 crosstalk effects occur between the adjacent conductor pairs.
2 shows a section of a flat cable 30 which is improved over the prior art. The flat cable 30 comprises a dielectric layer 31, which can have the shape of a strip of a dielectric tape. A number of flat, longitudinally extending conductors 34, 34 ... are provided on one main surface 32 of the layer, while on the opposite one. Not visible main surface of the layer 31 an equal number of flat, longitudinally extending conductors 36, 36 ... is provided.
Generally in alignment with each conductor 34 on major surface 32, an associated conductor 36 is provided on the opposite major surface. The conductors 34, 36 of each conductor pair have a constant lateral distance from one another, except at periodic crossing points 37, 37... Along the conductor pair, at which points the conductors cross one another. As far as it has been described so far, the flat cable 30 is generally similar to the known flat cable 20. It should be pointed out that a number of optional embodiments with regard to the cable according to FIG. 2 are possible. For example, the flat cable 30 does not have to include a strip of dielectric tape on the opposite major surfaces of which flat conductors 34, 34 .. 36, 36 ... are arranged.
For example, the conductors can be replaced by bare wires or by insulated wires which are twisted around one another and arranged in a plane and intersect at the periodic points 37, 37. In addition, the dielectric layer 31 can be a woven braid or a dielectric bonding or coating material.
The arrangements according to FIGS. 1 and 2 designed as flat cables do not comprise any means for insulating the flat, longitudinally extending conductors from any electrically conductive elements surrounding them. Such insulation is important, for example, when such flat cables are stacked on top of one another. The section of a flat cable 40 shown in cross section in FIG. 2 shows such a favorable insulation. The flat cable 40 comprises a strip 41 of dielectric material with the opposite main surfaces 42, 43, on which conductor pairs 44; 46 extend in the longitudinal direction, in a similar manner to the flat cables 20, 30, according to FIGS. 1 and 2. Strips 48 of dielectric material cover the main surfaces 42, 43, with the strips 48, 41 and 48 being covered by a dielectric adhesive 49 are connected to each other.
The flat cable 30 according to FIG. 2 differs from the known flat cable 20 according to FIG. 1 in that a number of periodicities are provided for the periodic crossing points 37, 37... In different conductor pairs 34, 36. The pattern of the crossing periodicities changes from line pair to line pair, so that no two adjacent line pairs have the same crossing periodicities. Since the crossing points 37, 37 .., over the length of the cable 30 do not correspond to the neighboring line pairs, the crosstalk is reduced to a minimum.
As explained above, for the purpose of saving space it is favorable that a flat cable of the type of composite layer is formed by stacking flat cables similar to the flat cable 40 of FIG. 3. According to Fig.
4, however, it emerges that simply laying flat cables 40 on top of one another cannot result in a reduction in crosstalk. A stack, which is formed by several rows of the flat cable oriented in a similar manner, is shown in FIG. 4, the pattern of the crossing periodicities changing across each row in the same way.
The reference letters A, B, C, D, E ... are used to represent the distribution of the crossing periodicities in each row. The reference letter A represents a conductor pair with a first crossing periodicity, the reference letter B a conductor pair with a second crossing periodicity, which differs from that of the conductor pair A, C is a conductor pair with a third, further different crossing periodicity, etc .; this means that each vertical column of aligned pairs of conductors in different rows has the same crossing periodicity. Therefore, crosstalk effects occur between aligned pairs of conductors in adjacent rows.
One possible solution to the problem of crosstalk between aligned pairs of conductors in adjacent rows of a stack is shown in FIG. 5. A first row a of pairs of conductors has a first, changing pattern of crossing periodicities A, B, C, D, E ... on. A second row b of pairs of conductors has a second, changing pattern of crossing periodicities F, G, H, 1, J ...
on. The crossing periodicity of row a is different from that of row b. Therefore, superimposing one row on the other does not give any result with regard to the existence of cross-talk effects between aligned conductor pairs. Each row b of the stack according to FIG. 5 lies between two rows a, so that no two adjacent pairs of conductors have the same crossing periodicity and accordingly no cross-talk effects are generated. Since all crossing periodicities A, B, C, D, E ... and F. G. H. I, 1, J ... are different, neither the alignment of the rows nor the particular orientation of each row is important. Therefore, for example, care does not need to be taken that any one, for example row a, is reversed, resulting in a changing pattern E, D, C, B, A.
A second possible solution to the crosstalk problem with respect to an adjacent row results from FIGS. 6 and 7. The orientation of each subsequent row of the stack is simply reversed from that of the preceding row. For a non-repeating pattern of changing the crossing periodicities A, B, C, D, E, ...
the crossing periodicities of adjacent pairs of conductors of adjacent rows of a ricbtig aligned stack with alternating returns differ from one another in most (Fig. 6), and in all (Fig. 7) of the pairs of conductors in the stack arranged directly one above the other. In arrangements with an odd number of periodicities or pairs of conductors, where the reversal does not completely exclude pairs of lines aligned in the vicinity with the same crossing periodicity, as can be seen in the middle column of an aligned lei.
processing pairs of the same crossing periodicity C in the upper part of FIG. 6, a zero signal central column can be used. This pattern is represented by the lower part of FIG. 6, where the symbol 0 replaces the central column periodicity C. The zero signal central column, i.e. H. the middle place of a row can remain free, have a single conductor or several individual conductors arranged at a distance, which conductors are only used to carry direct current signals.
len are determined.
An advantage of the stack according to FIGS. 6 and 7 having the same rows as compared to the stack according to FIG. 5 comprising two different rows is that only a single type of series has to be produced and stored. A second advantage, which is explained in detail below, lies in the small number of different periodicities to achieve the periodicity pattern in the rows according to FIGS.
6 and 7 as compared to that required in the Fig. 5 pattern.
According to the foregoing, there is an advantage that results from the use of the flat cable in the ease of connection, which results from the presence of a regular row of conductor pairs in the flat cable.
One way in which repeatability of an overall pattern is easily achievable in flat cables involves the use of the pattern of periodicities in which the periodicities follow a binary geometric progression, e.g. d, 2d, 4d, 8d ..., where d is a minimum desired spacing between successive crossovers in each conductor pair. It is thus possible to use five pairs of lines in a flat cable according to a changing pattern of crossing periodicities with correspondingly distributed periodicities A, B, C. D, E, which differ according to the binary geometric progression d. Change 2d, 4d, 8d, 16d. At each length 16d the overall pattern of periodicities is repeated.
Accordingly, the order of the locations of the conductors across the flat cable is the same for every length 16d, knowledge of these locations making it easier to connect the flat cable to a device. The flat cable can be marked at regular intervals along its entire length. for example by sixteen successive letters at regular intervals, equal to the minimum desired spacing d.
The length of the repetition range of the entire pattern of periodicities, i.e. H. 16d, is preferably made as short as possible in order to simplify the connection of the flat cable. Therefore, an inadmissibly large number of different periodicities must be avoided, since the addition of any further periodicity to the geometrically varied pattern d, 2d, 4d, 8d ... which has a binary periodicity doubles the length of the repetition area of the overall pattern. Accordingly, a relatively small number of periodicities in a periodicity pattern, as is present in the alternately inverted rows of the stacks according to FIGS. 6 and 7, is advantageous.
A possible difficulty which could arise from the changing rows can be seen by comparing FIGS. 7 and 8. As long as the different rows in a stack are properly aligned, as shown in Fig.
7, adjacent conductor pairs have different periodicities. However, according to Fig.
8, misalignment of the rows of a stack will cause two adjacent conductor pairs to have the same periodicity; H. in the columns of associated conductor pairs with the periodicities C, D. Therefore, suitable periodicity patterns are required which compensate for misalignment.
Referring to Fig. 9, one possible pattern used to avoid the problems resulting from misalignment in the stacking of flat cables with a pattern of associated crossing periodicities A, B, C, D, 0, B, A, D, C of the conductor pairs. This pattern uses only four different crossing periodicities for signal-transmitting conductor pairs. A stack of precisely aligned rows is used, with the orientation of each successive row and thus the pattern of periodicities in each successive row being reversed from that of the previous row.
As in the case of the stacked flat cables. According to FIG. 4, the crossing periodicities differ between adjacent conductor pairs, both within each individual row and in aligned columns of adjacent rows. however, the crossing periodicities also differ between any conductor pair in a first of two adjacent rows and the two conductor pairs. which lie in the second of the two adjacent rows, which lie next to each side of the conductor pair in the second row, which are aligned with the said conductor pair in the first row. The design of the flat cable according to FIG. 9 thus creates a two-lane offset between conductor pairs with the same crossing periodicity in adjacent, stacked rows.
Accordingly, misalignment of a row results in the distance between two adjacent ones
Conductor pairs with respect to the correct position no alignment of associated conductor pairs with the same crossing periodicity. This emerges from FIG. 10.
A row with a pattern having five periodicities, in which misalignment about the distance between two conductor pairs can be tolerated, is shown in FIG.
11. The pattern of periodicities results according to the sequence A. B, C, D, E, 0, A, B, E, D, C. The non-detrimental effect of misalignment is shown in FIG. 12. Other rows with a Patterns of five periodicities also allow misalignment without conductor pairs with the same crossing periodicity coming directly next to each other, which is for example the periodicity pattern A, B, C, D, E, 0, C, B, A, D, E of the flat cable of Fig 2 corresponds to.
In some cases, such misalignment can be expected to occur where there is a shift of two or three conductor pair spacings between the adjacent rows. Optionally, an alternating voltage signal can be present in such a way that a shift by three conductor pair distances between conductor pairs with the same crossing periodicity in adjacent rows is necessary in order to achieve a sufficient reduction in the electromagnetic coupling. Suitable flat cables can be designed in such a way that reverse row stacking is permitted, which includes a shift by two, three or more conductor pair distances between points of the same periodicity. The pattern of periodicities A, B, C, D. E, F, 0, 0, C, B, A, F, E, D according to FIG. 13 tolerates, for example, a shift by two conductor pair distances.
The pattern A, B, C, D, E, F, G, H, 0, 0, D, C, B, A, H. G. F, E according to FIG. 14 enables a shift by three conductor pair distances. Other periodicity patterns are also possible in order to produce a similar separation between conductor pairs with the same crossing periodicity in adjacent rows. In general, all such alternately reversed rows require that one or more central tracks have zero crossing periodicity in order to provide the necessary lateral shift at the center of adjacent inverted pattern rows.
An optional method for permitting some misalignment, in the example shown of a misalignment comprising a conductor pair spacing, is shown in FIG. 15. The optional method, for example in the case of FIG. 5, comprises two different types of rows, namely rows a and a row b, where the corresponding periodicity patterns are A, B, C, D, A, B, C, D and C, D, A, B, C, D, A, B. The rows a and b are alternately stacked in a stack.
As can be seen from Fig. 15, there are no crossing periodicities in any of two adjacent conductor pairs in the same row or in adjacent rows. Furthermore, there is a separation of two conductor pair spacings with respect to equal crossing periodicities in conductor pairs in adjacent rows, the occurrence of a misalignment by a conductor pair spacing not causing any significant crosstalk effects. An advantage of using two types of series includes the elimination of the central zero crossing periodicity locations in a series.
The last exemplary embodiments explained enable a shift of two or more conductor pair spacings between conductor pairs of the same periodicities of adjacent rows, a harmless misalignment being made possible by at least one conductor pair spacing. The various rows in a stack can, however, be aligned relatively precisely by using suitable means, for example a stacking channel with an appropriate depth and side walls. which are spaced apart by a distance which is only very little greater than the width of a row of the flat cable.
The present invention is not limited to flat cables. but can also be used for printed circuit boards that are formed by additional deposition processes. For example, double-sided or multi-layer, layered arrangements with closely spaced signal circuits that require high crosstalk damping. In such a case, the use of metallic ground plates can be dispensed with in order to prevent cross-talk through shielding.