CN101080787B - 具有可变捻距的通信电缆 - Google Patents

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Abstract

提供了一种通信电缆，该电缆的芯线捻距沿电缆长度变化。该电缆可设有具有不同芯线捻距的不同线段。电缆中相邻的芯线捻距相差2倍从而在两根电缆彼此并排安装时能够降低综合线外近端串扰(PSANEXT)是合乎需要的。电缆中具有不同芯线捻距的各个线段可沿电缆长度被周期性地隔开，并且间隔的周期性可通过抖动距离来变化。在线段间隔的周期性中引入抖动提高了在两根或以上电缆彼此并排安装时将会出现有益的芯线捻距布置的可能性。

Description

具有可变捻距的通信电缆
相关申请的交叉引用
本申请要求于2005年12月17日提交的题为“Communication Cable withVariable Lay Length(具有可变捻距的通信电缆)”的美国临时申请第60/637,239号的优先权，其内容全文援引包括于此。
发明领域
本发明一般针对通信电缆，尤其针对具有可变捻距的通信电缆。
发明背景
由多个双绞导体对构成的通信电缆是常见的，并广泛使用四对电缆。在四对电缆中，各双绞导体对可依次地绕电缆的中心轴扭绞。绕电缆中心轴完成双绞对的一个完整扭绞的电缆长度被认为是该电缆的“芯线捻距”。例如，如果双绞对绕电缆中心轴每6英寸完成一转，则由此得到的电缆的芯线捻距为6英寸。
通信信道可包括在端部具有连接器的通信电缆。通信信道中和通信信道之间串扰的抑制是很重要的，因为串扰会降低信道中的信噪比并且增大信道的误码率。在连接器处引入信道的共模噪声会引起信道间的综合线外近端串扰(“PSANEXT”)。此共模噪声是相对于信道内的一个导体对的，并且该共模噪声在相邻电缆具有相等芯线捻距时具有最大影响。随着通信带宽增加，降低信道间的串扰变得越来越重要。
发明内容
根据本发明的一个实施例，一种改进的通信电缆具有沿电缆长度变化的芯线捻距。
根据本发明的一些实施例，电缆的各线段设有沿线段长度近似一致的芯线捻距，并且电缆的芯线捻距在电缆的相邻线段之间改变2倍。
电缆内从一个芯线捻距到另一相邻芯线捻距的过渡长度可保持较短以帮助降低相邻信道间的PSANEXT。
沿电缆长度可使用多个芯线捻距。
具有不同芯线捻距的各电缆线段的长度可保持近似有周期性。可将抖动引入到周期性中以减小当电缆被彼此并排安装时相邻电缆长度具有相等芯线捻距的可能性。
附图简述
图1是具有两种交替芯线捻距的通信电缆的图解视图；
图2是具有交替芯线捻距的两根通信电缆的理想对准的示例的图解视图；
图3是具有交替芯线捻距的两根通信电缆的不良对准的图解视图；
图4是具有交替线段的通信电缆的图解视图，这些交替线段具有两种不同的芯线捻距并且在交替线段的长度中引入了抖动距离。
图5是具有多个线段的通信电缆的图解视图，这些线段具有交替芯线捻距，并且这些线段的长度通过抖动距离来变化。
图6是示出了具有多个线段的两根通信电缆的对准的图解视图，这些线段具有交替芯线捻距，并且这些线段的长度通过抖动距离来变化。
图7是更为清楚地示出了两种不同芯线捻距的线段之间过渡区的具有交替芯线捻距的电缆长度的图解视图；
图8是沿电缆长度具有三种不同芯线捻距的电缆长度的图解视图；以及
图9是沿电缆长度具有三种不同芯线捻距的另一电缆长度的图解视图。
所示实施例的具体说明
在高宽带通信应用中，通信电缆通常彼此并排安装并在相邻或邻近通信电缆之间会产生PSANEXT。在相邻通信电缆或通信电缆的相邻线段具有相等芯线捻距时，通信电缆之间的PSANEXT最大。因此，为了降低PSANEXT，需要使相邻通信电缆或电缆线段具有相等芯线捻距的可能性最小化。此外，如果相邻电缆或相邻电缆线段的芯线捻距相差2倍，则可有效地抵消PSANEXT。因此，为了进一步降低PSANEXT，需要将相邻通信电缆或电缆线段的芯线捻距相差2倍的可能性最大化。
电缆可设有沿电缆长度变化的芯线捻距。图1是示出了其中设有两种不同芯线捻距的电缆10的长度L的图解。第一芯线捻距在状态图中由第一水平线12图解地表示，而第二芯线捻距由第二水平线14图解地表示。根据一个实施例，第二芯线捻距与第一芯线捻距相差2倍。例如，如果第一芯线捻距为3英寸，则第二芯线捻距可以为6英寸。
芯线捻距的差异由图1的芯线捻距的波状图示11以夸大的方式被示出。波状图示出了电缆的单个双绞对的旋转方向。在电缆10的线段16中，电缆的双绞对绕电缆的中心轴完成了完整的两转。然而，在电缆10的线段18中，电缆的双绞对在同样的距离中绕电缆的中心轴仅完成了完整的一转。即，电缆在线段18中的芯线捻距是电缆在线段16中芯线捻距的2倍。电缆10的四个剖面视图说明了该特征，示出了在不同的线段16、18中双绞对100在相同的长度L上方向的改变。根据本发明的电缆将使用图1中的状态图示出。该状态图的不同状态对应于电缆的不同芯线捻距，但未必对应于电缆的其它特性。
过渡区15被设于电缆10的具有第一芯线捻距的线段16与电缆10的具有第二芯线捻距的线段18之间。将具有第一和第二芯线捻距的各线段对准的益处沿过渡区15没有呈现，因此希望过渡区15的长度相对于电缆长度较小。根据一个实施例，过渡区15具有大约5到15英尺的长度。根据另一实施例，过渡区具有等于或小于大约10英尺的长度，或等于或小于电缆长度的大约18％的长度。根据电缆制造工艺的能力，也可有其它过渡长度可用。
如图1所示，电缆10中电缆具有第一芯线捻距的线段16长度为11，并且电缆10中电缆具有第二芯线捻距的线段18长度为12。在图1所示的实施例中，11等于12，因此芯线捻距沿电缆的长度L的变化是周期性的，占空比为50％。当11等于12时，如图2所示可以使具有相同交替芯线捻距线段的电缆10和第二电缆20对准。
在图2所示的对准中，第一电缆10的具有第一芯线捻距的线段16与第二电缆20的具有第二芯线捻距的线段24对准。此外，第一电缆10的具有第二芯线捻距的线段18与第二电缆20的具有第一芯线捻距的线段22对准。由于第一和第二电缆的相邻线段几乎总是具有相差2倍的芯线捻距，因此该对准导致第一电缆10与第二电缆20之间的ANEXT减小。需要注意的是，这两种不同捻距之间的过渡区将导致相邻电缆的一些部分不具有相差完美的芯线捻距。
回到图1，当其中11等于12的两根电缆彼此相邻放置时，也可能产生图3中的对准。在该对准中，第一电缆10的具有第一芯线捻距的线段16与第二电缆20的具有第一芯线捻距的线段22对准。此外，第一电缆10的具有第二芯线捻距的线段18与第二电缆20的具有第二芯线捻距的线段24对准。这种不良的对准导致第一电缆10与第二电缆20之间ANEXT增大。
现在转到图4，图中示出了电缆的具有第一芯线捻距的线段28与具有第二芯线捻距的线段30交替的电缆26。与图1中所示的严格周期性的芯线捻距相对的是，图4的电缆26中芯线捻距的周期性通过图4中被示为“z”的“抖动”距离来变化。抖动距离z可导致各线段28和30加长或缩短，并且抖动距离z相对于线段28和30的长度较小。过渡区15a与15b之间的平均周期长度在图4中被示为x，并且抖动距离z导致周期长度关于平均周期长度x变化。在图4的实施例中，线段30的额定长度被给定为“x/2”，而线段28的额定长度被给定为“z+x/2”。在制造工艺中，将各线段的额定长度增加或减去抖动距离z。即，抖动距离z的大小和正负号沿电缆26的长度可基本随机地改变。根据一些实施例，希望保持抖动距离z相对于平均周期长度x较小。根据本发明的一个实施例，抖动距离z沿电缆长度最大长度被保持在额定线段长度“x/2”的大约50％以下。根据本发明的一些实施例，可将电缆的具有第一芯线捻距的线段、电缆的具有第二芯线捻距的线段、或者这两种类型的电缆线段两者的长度加上或减去抖动距离。如以下所讨论的，在具有两个以上交替芯线捻距的电缆中也可包含抖动距离。
根据本发明的电缆可使用不同的值作为如图4中所示的额定线段长度“x/2”来制造。根据一个实施例，额定线段长度约为50英尺。还发现在约100英尺与200英尺之间的额定线段长度对于在电缆彼此并排安装时降低PSANEXT是有益处的。
由于抖动距离z的大小和正负号可沿电缆长度改变，所以具有第一芯线捻距的线段28的长度可以依次变化，在一些实施例中具有第二芯线捻距的线段30也是一样。图5中示出了所得到的电缆的一部分的图解示图。在图5中所示的电缆32的长度L中，两个线段28a和28b具有第一芯线捻距，而三个线段30a、30b和30c具有大于或小于第一芯线捻距2倍的第二芯线捻距。过渡区15是电缆32中芯线捻距在第一与第二芯线捻距之间变化的部分。
在图5中所示的电缆32中，具有第一芯线捻距的第一线段28a略短于具有第一芯线捻距的第二线段28b，从而反应了在形成这两线段之间的电缆32的过程中增加了抖动距离。在电缆32的具有第二芯线捻距的线段中，第二线段30b短于第一线段30a，并且第三线段30c长于第一线段30a和第二线段30b中的每一个。同样，这些线段的长度的差异是由于在电缆32的生产过程中将这些线段长度增加或减去了抖动距离。
现在转到图6，图5电缆32的长度L被示为与也是通过在电缆线段中包含抖动长度而生产出的第二电缆34相邻。如图所示的，所得到的对准不同于图2和图3中所示的具有完美周期性的电缆的良好和不良的对准。相反，图6的对准具有诸如L1的一些区域，其中第一电缆32的具有第二芯线捻距的部分与第二电缆34的具有第二芯线捻距的部分对准。图6的对准据有诸如L2的其它区域，其中不同芯线捻距的两线段彼此对准。在多根电缆彼此并排安装时，在其芯线捻距中包含抖动的电缆将显示出减小的PSANEXT，但将不会呈现图2的完美对准或图3的不良对准。
在图1-6中，电缆长度被画成便于与相邻电缆长度相比较，因此芯线捻距之间的过渡区15仅被示为垂直的状态过渡线。实际上，由于在电缆制造期间将成缆工艺从一种芯线捻距过渡到另一芯线捻距所需要的时间，过渡区15可能要占据电缆相当的长度。在图7中示出了过渡区域15更为真实的描述。在图7中，电缆36的3个长度L3、L4和L5被示为由过渡区15c和15d分开。在图7中所示的实施例中，每个过渡区15c和15d据有大约10英尺的长度。第一长度L3约为50英尺；第二长度L4约为40英尺，以及第三长度L5约为60英尺。如图7中由两条水平线所表示的，长度L4具有第一芯线捻距，长度L3和L5具有第二芯线捻距。
根据本发明的一些实施例，电缆相邻线段的芯线捻距的比率为2∶1或2∶1的整数倍。根据本发明的其它实施例，使用了在三个连续的相邻线段之间比率为1∶2∶4的多芯线捻距。根据本发明的另一实施例，在四个连续的相邻线段之间保持1∶2∶4∶8的比率。根据本发明的另一实施例，可使用其它芯线捻距，只要电缆相邻线段的芯线捻距之间的关系为2倍。图8是具有第一、第二、以及第三芯线捻距的电缆37的长度L的状态图。电缆37的两个线段38具有第一芯线捻距；电缆37的两个线段40具有大于或小于第一芯线捻距2倍的第二芯线捻距；以及电缆37的一个线段42具有第三芯线捻距。如果第二芯线捻距大于第一芯线捻距2倍，则第三芯线捻距大于第二芯线捻距2倍。类似地，如果第二芯线捻距小于第一芯线捻距2倍，则第三芯线捻距小于第二芯线捻距2倍。
在一个替换实施例中，相邻芯线捻距线段不一定必须具有相差2倍的芯线捻距。例如，可提供如图9所示的电缆44，其中线段46具有第一芯线捻距，线段48具有第二芯线捻距，以及线段50具有第三芯线捻距。根据一个实施例，芯线捻距的关系是如果第一芯线捻距具有值cl1，则第二芯线捻距具有值2cl1，以及第三芯线捻距具有值4cl1。如图9所示，无需***具有第二芯线捻距的线段而从第一芯线捻距过渡到第三芯线捻距是可能的。类似地，无需***具有第二芯线捻距的线段可完成从第三芯线捻距到第一芯线捻距的过渡。
在根据本发明的各实施例的电缆中，在一线段中电缆的芯线捻距在向下一芯线捻距过渡前在整个线段上是保持固定的。电缆可设有重复自身的芯线捻距模式，并且根据一个实施例，在已经基本随机地选择抖动距离z的初始值之后芯线捻距模式大约每1000英尺重复自身一次。根据一些实施例，芯线捻距从大约每500到大约每1500英尺重复自身一次。根据其它实施例，各电缆线段之间的抖动距离在电缆制造过程中不断随机地调整，并且根据这些实施例的电缆将没有任一交替电缆捻距模式需要重复其自身的周期。
根据本发明的在芯线捻距的周期性中包含抖动距离的电缆能够在大于300MHz的频率下使PSANEXT噪声降低大约10分贝。
根据本发明的一个实施例，电缆在电缆套管的外部被标记以标识每个芯线捻距的位置和比率以便最佳地安装每根电缆。
虽然已示出和说明了本发明的特定实施例和应用，但是需要理解的是，本发明并不限于在本申请中所公开的精确的结构和组成，并且根据以上描述各种修改、变化、以及变更是显而易见的，且不会背离如在所附权利要求中所界定的本发明的精神实质和范围。

Claims (28)

1.一种包括多个双绞导体对的通信电缆，所述双绞导体对按多个芯线捻距彼此扭绞在一起，所述多个芯线捻距在沿所述电缆的长度方向上是不同的，所述通信电缆还包括：
具有第一线段长度并且还具有沿所述第一线段长度一致的第一芯线捻距的第一电缆线段；
具有第二线段长度并且还具有沿所述第二线段长度一致的第二芯线捻距的第二电缆线段，所述第二芯线捻距与所述第一芯线捻距不同；以及
在所述第一电缆线段与所述第二电缆线段之间的第一过渡区，在所述第一过渡区中所述通信电缆的芯线捻距在所述第一芯线捻距与所述第二芯线捻距之间过渡。
2.如权利要求1所述的通信电缆，其特征在于，所述第二芯线捻距为所述第一芯线捻距的2倍。
3.如权利要求2所述的通信电缆，其特征在于，所述第一过渡区具有短于所述第一线段长度和所述第二线段长度中任何一个的过渡区长度。
4.如权利要求2所述的通信电缆，其特征在于，所述第一线段长度与所述第二线段长度不同。
5.如权利要求2所述的通信电缆，其特征在于，还包括：
具有第三线段长度和第三芯线捻距的第三电缆线段；以及
在所述第二电缆线段与所述第三电缆线段之间的第二过渡区。
6.如权利要求5所述的通信电缆，其特征在于，所述第三芯线捻距等于所述第一芯线捻距。
7.如权利要求5所述的通信电缆，其特征在于，所述第三芯线捻距为所述第二芯线捻距的2倍。
8.如权利要求5所述的通信电缆，其特征在于，所述第三线段长度与所述第一线段长度和所述第二线段长度中的至少一个不同。
9.一种制造通信电缆的方法，所述通信电缆包括多个双绞对，所述多个双绞对按多个芯线捻距彼此扭绞在一起，所述多个芯线捻距在沿所述电缆的长度方向上是不同的，所述方法包括：
形成具有第一线段长度并且还具有沿所述第一线段长度一致的第一芯线捻距的第一电缆线段；
形成具有第二线段长度并且还具有第二芯线捻距的第二电缆线段，所述第二芯线捻距沿所述第二线段长度一致并且还与所述第一芯线捻距不同；以及
形成第一过渡区，在第一过渡区中所述通信电缆的芯线捻距在所述第一芯线捻距与所述第二芯线捻距之间过渡。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二芯线捻距为所述第一芯线捻距的2倍。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述第一过渡区包括形成短于所述第一线段长度和所述第二线段长度中任何一个的过渡区长度。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，形成所述第二电缆线段包括形成与所述第一线段长度不同的第二线段长度。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二线段长度与所述第一线段长度相差一抖动距离，所述抖动距离短于所述第一线段长度。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述抖动距离短于所述第一线段长度的一半。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括随机地确定所述抖动距离。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二线段长度比所述第一线段长度长所述的抖动距离。
17.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
形成具有第三线段长度和第三芯线捻距的第三电缆线段；以及
形成其中芯线捻距在所述第二芯线捻距与所述第三芯线捻距之间过渡的第二过渡区。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第三芯线捻距等于所述第一芯线捻距。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述第三芯线捻距为所述第二芯线捻距的2倍。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述第三电缆线段包括形成与所述第一线段长度和所述第二线段长度中的至少一个不同的第三线段长度。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第三线段长度与所述第一线段长度和所述第二线段长度中的至少一个相差一抖动距离，所述抖动距离短于所述第一线段长度和所述第二线段长度中的所述至少一个。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述第三线段长度比所述第一线段长度和所述第二线段长度中的所述至少一个长所述的抖动距离。
23.一种通信电缆，所述通信电缆包括四个双绞导体对，所述双绞导体对按多个芯线捻距彼此扭绞在一起，所述多个芯线捻距在沿所述电缆的长度方向上是不同的，所述通信电缆还包括：
具有第一线段长度并且还具有沿所述第一线段长度一致的第一芯线捻距的第一电缆线段；
具有第二线段长度、并且还具有沿所述第二线段长度一致且为所述第一芯线捻距2倍的第二芯线捻距的第二电缆线段，所述第二线段长度与所述第一线段长度相差一抖动距离；以及
在所述第一电缆线段与所述第二电缆线段之间的第一过渡区，在所述第一过渡区中所述通信电缆的芯线捻距在所述第一芯线捻距与所述第二芯线捻距之间过渡。
24.如权利要求23所述的通信电缆，其特征在于，所述抖动距离是随机地确定的并且最多为所述第一线段长度的一半。
25.如权利要求24所述的通信电缆，其特征在于，所述第二线段长度比所述第一线段长度长所述抖动距离。
26.如权利要求25所述的通信电缆，其特征在于，还包括在所述第一芯线捻距与所述第二芯线捻距之间交替的其它电缆线段，所述其它电缆线段的线段长度彼此相差所述随机确定的抖动距离。
27.如权利要求26所述的通信电缆，其特征在于，所述第一电缆线段、所述第二电缆线段、以及所述其它电缆线段的长度由一种线段长度模式构成，所述线段长度模式沿所述电缆的长度重复。
28.如权利要求27所述的通信电缆，其特征在于，所述线段长度模式具有在500英尺与1500英尺之间的长度。
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