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Die
Erfindung betrifft ein Bandkabel, dessen Verwendung und ein Verfahren
zu dessen Herstellung.
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Für bestimmte
Anwendungen werden Bandkabel benötigt,
die nicht nur möglichst
kleine Abmessungen und hohe Dauerflexibilität aufweisen, sondern auch die Übertragung
sehr hoher Datenraten mit minimalen Laufzeitunterschieden, beispielsweise im
Bereich von 2,5 Gbit/s, ermöglichen.
Solche Anwendungen sind beispielsweise Mobiltelefone, PDAs (Personal
Digital Assistant) oder Palmtops genannte Kleincomputer und Laptops,
die relativ zueinander klappbare und/oder drehbare Teile aufweisen,
zwischen denen eine hochschnelle Datenübertragung benötigt wird.
Aufgrund der kleinen Abmessungen, insbesondere im Fall von Mobiltelefonen
und PDAs, sollen solche Datenverbindungen über Bandkabel mit möglichst
geringen Abmessungen, auch Mikrobandkabel genannt, bewirkt werden.
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Eine
besonders zuverlässige
Datenübertragung
erhält
man mit der sogenannten differenziellen Signalübertragung, bei welcher die
zu übertragenden Datenimpulse über zwei
Signalleiter übertragen
werden, über
einen der beiden Signalleiter in nicht-negierter Form und über den
anderen Signalleiter in negierter Form. Ein bestimmtes Datenbit
wird somit auf dem einen der beiden Signalleiter mit hohem Potential
und gleichzeitig auf dem anderen der beiden Signalleiter mit niedrigem
Potential übertragen,
wobei es während
Anstiegsflanken auf einem der beiden Signalleiter zu abfallenden
Flanken auf dem anderen der beiden Signalleiter kommt und umgekehrt.
Diese differenzielle Signalübertragung
mit gegenläufiger
Impulsform über
die beiden Signalleiter ermöglicht
eine besonders zuverlässige
Datenübertragung.
Durch die differenzielle Signalübertragung
werden Gleichtaktstörungen,
z.B. Übersprechen,
herausgefiltert und Störungen
durch Ein- und Abstrahlung deutlich reduziert.
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Für eine hochschnelle
Datenübertragung
ist ein Kabel erforderlich, das eine sehr hohe Gleichmäßigkeit
hinsichtlich seiner Impedanz bzw. seines Wellenwiderstandes aufweist.
Bei einem Bandkabel bedeutet das, dass durch ein Dielelektrikum
voneinander getrennte, einander benachbarte elektrische Leiter,
die ein Signalleiterpaar bilden, einen Abstand voneinander haben
müssen,
der nicht nur sehr gut definiert sein muss sondern auch eine hochgradige Gleichmäßigkeit
aufweisen muss. Diese Gleichmäßigkeit
muss nicht nur über
die gesamte Kabellänge sichergestellt
werden sondern auch während
des Betriebes des Kabel, während
welchem Biege-, Torsions- und/oder Flexbewegungen des Kabels nicht
zu einer Veränderung
der Impedanz führen
dürfen.
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Im
Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Begriff benachbart
Nachbarschaft in Bandkabeldickenrichtung und/oder in Bandkabelbreitenrichtung
zu verstehen.
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Elektrische
Parameter, wie man sie für
elektrische Kabel benötigt,
die für
hochschnelle Datenübertragung
geeignet sein sollen, werden abgesehen von dem Material des die
beiden Signalleiter trennenden Dielektrikums ganz wesentlich durch
den Abstand zwischen den beiden Signalleitern bestimmt. Dies gilt
ganz besonders auch für
die Impedanz bzw. den Wellenwiderstand. Herkömmliche Bandkabel sind einlagig,
d.h., alle ihre elektrischen Leiter befinden sich in derselben Ebene.
Herkömmliche
Beispiele hierfür
zeigen die
EP 1 271
563 A1 , die
EP
0 961 298 B1 und die
EP 0 903 757 B1 . Bei allen diesen bekannten
Bandkabeln sind die elektrischen Leiter zwischen zwei der Breite
des Bandkabels entsprechende Isolierbänder gebettet, wobei im Fall
der
EP 0 903 757 B1 zusätzlich eine
Abschirmung vorgesehen ist, gebildet durch zwei elektrisch leitende
Schichten, welche die Außenseiten
der beiden Isolierbänder umgeben.
Diese Kabel eignen sich nur für
niedrige Frequenzen und im Fall einer geschirmten Version kann die
für eingangs
erwähnte
Anwendungen nötige Flexibilität und Packungsdichte
nicht erreicht werden. Außerdem
sind insbesondere die nicht geschirmten Versionen hinsichtlich EMV
(Elektromagnetische Verträglichkeit)
häufig
nicht zufrieden stellend.
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Alternative
Lösungen
wie geschirmte flexible Leiterplatten und geschirmte einlagige Bandkabel
erfüllen
nicht die typischen mechanischen Flex-Lebensdaueranforderungen von
mehreren hunderttausend Flex-Zyklen, wie sie bei eingangs erwähnten Geräten mit
zueinander beweglichen Teilen üblich sind.
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Mit
den üblichen
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Bandkabeln ist es
nicht möglich,
zwischen den in Bandkabelbreitenrichtung nebeneinander liegenden
elektrischen Leitern einen Abstand mit so hoher Gleichmäßigkeit
sicherzustellen, wie er für
die Gleichmäßigkeit
der Impedanz eines für
hochschnelle Datenübertragung
geeigneten Bandkabels erforderlich wäre.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bandkabel zu schaffen,
das sich mit den Abmessungen eines Mikrokabels herstellen läßt. Dabei
soll eine hohe Impedanz- und Laufzeitgenauigkeit zwischen benachbarten
Signalleitern eines Signalleiterpaares mit so hoher Gleichmäßigkeit
ermöglicht
werden, dass das Bandkabel für
hochschnelle Datenübertragung
verwendet werden kann.
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Dies
erreicht man mit einem Bandkabel der in Patentanspruch 1 angegebenen
Art, das sich gemäß Patentanspruch
12 verwenden und mit dem in Patentanspruch 16 angegebenen Verfahren
herstellen läßt. Ausführungsformen
und Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Demnach
schafft die Erfindung ein Bandkabel, das mindestens zwei Leiterebenen
aufweist, in denen je eine Mehrzahl von in Bandlängsrichtung verlaufenden elektrischen
Leitern angeordnet ist, wobei die elektrischen Leiter in Bandkabeldickenrichtung
und/oder in Bandkabelbreitenrichtung mittels einer als Distanzisolator
wirkenden Mittelisolierlage vorbestimmter Dicke auf einem definierten
Abstand voneinander gehalten werden und mittels je einer Außenisolierlage
gegeneinander und zur jeweiligen Bandkabelaußenseite hin elektrisch isoliert
und positioniert sind. Dabei befindet sich die Mittelisolierlage waagrecht
und/oder senkrecht zwischen zwei benachbarten Leitern. Im Fall senkrechter
Mittelisolierlagenanordnung befinden sich zwischen je einem Paar übereinander
befindlicher Leiter und einem dazu benachbarten Paar übereinander
befindlicher Leiter je eine Mittelisolierlage.
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Bei
Ausführungsformen
der Erfindung sind die Mittelisolierlage und/oder die Außenisolierlagen des
Bandkabels durch bandförmiges
Isoliermaterial gebildet. Es besteht aber auch die Möglichkeit,
das Bandkabel unter Extrusion der Isolierlagen herzustellen.
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Dadurch,
dass der Abstand der zu unterschiedlichen Leiterebenen gehörenden elektrischen Leiter
durch die Mittelisolierlage bestimmt wird, die man mit einer sehr
hohen Gleichmäßigkeit
hinsichtlich ihrer Dicke herstellen kann, ist für die Impedanz zwischen benachbarten
Leitern eine sehr hohe Gleichmäßigkeit
herstellbar. Außerdem
werden mit einem derartigen Bandkabel bessere Flexeigenschaften
erreicht als mit herkömmlichen
einlagigen Bandkabeln mit Abschirmung.
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Bei
der in Patentanspruch 2 angegebenen Ausführungsform ist für die Mittelisolierlage
und die Außenisolierlagen
eine derartige Materialauswahl getroffen, dass das Mittelisolierlagenmaterial
eine größere Härte als
das Außenisolierlagenmaterial
aufweist, und zwar solchermaßen,
dass bei Ausübung einer
in Bandkabeldickenrichtung wirkenden zunehmenden Druckkraft auf
das Bandkabel von den elektrischen Leitern das Außenisolierlagenmaterial
wesentlich eher verdrängt
wird als das Mittelisolierlagenmaterial.
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Dies
hat zwei ganz entscheidende Vorteile. Einerseits wird bei der Herstellung
des Bandkabels, auf welche nachfolgend noch näher eingegangen wird, vermieden,
dass beim Zusammenpressen der Bandkabelkomponenten zum Zweck von
deren Verbindung zu dem Bandkabel die elektrischen Leiter in die
Mittelisolierlage hineingedrückt
werden und es dadurch zu einer Veränderung von dessen Dicke kommt,
die wiederum eine Veränderung
der Impedanz nach sich zieht. Hat das Zusammenpressen der Bandkabelkomponenten
beim Vorgang des Herstelluns des Bandkabels die Auswirkung, dass
die elektrischen Leiter umliegendes Isolierlagenmaterial verdrängen, kommt
es zu einer Verdrängung
des weicheren Außenisolierlagenmaterials
und bleibt das härtere
Mittelisolierlagenmaterial von einer solchen Verdrängung verschont.
Kommt es andererseits bei Biege-, Torsions- oder Flexbewegungen
des im Einsatz befindlichen Bandkabels zu starken Biegungen oder
gar zur Ausübung
eines Druckes auf das Bandkabel, kommt es auch in diesem Fall zu
einer Verdrängung
von Außenisolierlagenmaterial,
nicht jedoch von Mittelisolierlagenmaterial. Auch bei einem durch
Biege-, Torsions- oder Flexbewegungen belasteten Bandkabel bleibt
daher die Gleichförmigkeit des
Abstandes zwischen den Signalleitern der beiden Leiterebenen und
damit die Gleichförmigkeit
der Impedanz zwischen diesen Leitern des Bandkabels erhalten.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung sind sämtliche
elektrischen Leiter als Rundleiter ausgebildet. Bei einer anderen
Ausführungsform
sind sämtliche
Leiter als Flachleiter ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform
ist ein Teil der Leiter als Rundleiter und der restliche Teil als
Flachleiter ausgebildet.
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Bei
Verwendung des erfindungsgemäßen Bandkabels
für die
differenzielle Signalübertragung werden
je zwei benachbarte elektrische Leiter, die entweder zu verschiedenen
Leiterebenen oder zu selben Leiterebene gehören, als Signalleiterpaar für die differenzielle
Signalübertragung
verwendet.
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Da
bei der differenziellen Signalübertragung mit
Signalleiterpaaren, wie bereits erwähnt, Gleichtaktstörungen,
z.B. Übersprechen,
herausgefiltert und Störungen
durch Ein- und Abstrahlung deutlich reduziert werden, bedarf es
keiner zusätzlichen
Kabelabschirmung. Daher erreicht man mit einem erfindungsgemäßen Bandkabel
eine höhere
mechanische Belastbarkeit und bessere Biegeeigenschaften, als sie herkömmliche
einlagige Bandkabel haben, die zusätzlich zu den Signalleitern
noch Schirmlagen aufweisen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung befinden sich in einer der beiden Leiterebenen schmale
Leiter und in der anderen Leiterebene breite Flachleiter. Dabei
bilden je zwei benachbarte schmale Leiter der einen Leitungsebene
ein Signalleiterpaar, während
die breiten Flachleiter in der anderen Leiterebene je als Referenzpotentialleiter
für ein
jeweils benachbartes Paar von schmalen Signalleitern dienen. Dabei
weisen die breiten Flachleiter eine derartige Breite und relative
Lage auf, dass jeder der breiten Flachleiter ein zugehöriges Paar
von schmalen Signalleitern der anderen Leiterebene breitenmäßig überspannt,
aber nicht notwendigerweise überragt.
Der Abstand der schmalen Leiter und der breiten Flachleiter in Bandkabeldickenrichtung
gesehen wird auch bei dieser Ausführungsform durch die Mittelisolierlage
bestimmt und kann daher mit einer hohen Gleichmäßigkeit eingehalten werden.
Bei einem Bandkabel dieser Ausführungsform
wird die Impedanz zwischen zwei ein Signalleiterpaar bildenden schmalen
Leiter ganz überwiegend
nicht durch deren Abstand voneinander bestimmt sondern durch den Abstand,
den diese schmalen Signalleiter von dem zugehörigen breiten Flachleiter in
Bandkabeldickenrichtung haben. Da sich dieser Abstand mit Hilfe
der Mittelisolierlage mit hoher Genauigkeit und Gleichmäßigkeit
einhalten lässt,
ist bei diesem Bandkabelaufbau eine hochgleichmäßige differenzielle Impedanz
auch zwischen benachbarten Signalleitern, die sich in derselben
Leiterebene befinden, zu erreichen.
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Bei
der Ausführungsform
mit breiten Flachleitern in der einen Leiterebene können die
Signalleiter in der anderen Leiterebene entweder als Rundleiter
oder als relativ zu den breiten Flachleitern schmale Flachleiter
ausgebildet sein.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung befinden sich in Bandkabelbreitenrichtung benachbarte breite
Flachleiter oder Gruppen breiter Flachleiter abwechselnd in der
einen und in der anderen Leiterebene, mit entsprechend abwechselnder
Anordnung der je zugehörigen
schmalen Leiter der einen bzw. der anderen Leiterebene.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine Walzenanordnung verwendet, die zwei drehbar gehaltene,
parallel zueinander angeordnete Walzen aufweist, von denen jede
an ihrem Außenumfang eine
Mehrzahl von axial voneinander beabstandeten Ringnuten für die Führungsaufnahme
je eines elektrischen Leiters aufweist, wobei das Profil der einzelnen
Ringnuten an das Profil desjenigen elektrischen Leiters angepasst
ist, der in der jeweiligen Ringnut geführt werden soll. Die beiden
Walzen werden auf einen vorbestimmten radialen Abstand voneinander eingestellt,
derart, dass zwischen den beiden Walzen ein Spalt mit einer Spaltdicke
entsteht, die um soviel geringer ist als die Summe der Dicken der
drei Isolierlagen, dass beim Hindurchführen der einzelnen Komponenten
des Bandkabel durch diesen Spalt zwischen den Walzen ein ausrei chender
Druck auf diese Komponenten ausgeübt wird, um deren Verbindung zu
dem Bandkabel zu bewirken. Aufgrund der bereits erwähnten Materialhärtenauswahl
für die
Isolierlagen ist sichergestellt, dass der Pressdruck, der von den beiden
Walzen auf die Bandkabelkomponenten ausgeübt wird, um diese zum Bandkabel
zu verbinden, dazu führt,
dass eine von den elektrischen Leitern bewirkte Verdrängung von
Isolierlagenmaterial in den Außenisolierlagen
wirksam wird und nicht in der Mittelisolierlage.
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Bei
einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Isolierlagen mittels eines zuvor auf sie aufgebrachten
Klebstoffs unter Einschluß der
elektrischen Leiter miteinander verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden die Isolierlagen mittels einer geheizten Walzenanordnung
während
ihres Hindurchlaufens durch den Spalt zwischen den beiden Walzen
soweit erhitzt, dass sie anschmelzen und es zu einer Heißverklebung
der Isolierlagen miteinander aufgrund dieses Anschmelzens kommt.
Bei Verwendung eines wärmeaktivierbaren Klebstoffs
erfolgt ebenfalls eine Erwärmung über die Walzen.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
wird das Bandkabel unter Extrusion der hergestellt.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf Zeichnungen näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bandkabels;
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2 eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bandkabels;
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3 eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bandkabels;
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4 eine nochmalige, vergrößerte Querschnittsdarstellung
eines Bandkabels des in 1 gezeigten
Aufbaus;
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5 bis 8 Querschnittsansichten während einiger
Herstellungsphasen bei der Herstellung des in 4 gezeigten Bandkabels; und
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9 eine Darstellung zur Erläuterung
der Auswirkungen unterschiedlicher Härten für die unterschiedlichen Isolationsmaterialien.
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Bei
der nachfolgenden Erläuterung
der Zeichnungen werden Begriffe wie senkrecht, waagrecht, oben,
unten, links und rechts verwendet, die sich nur auf die Darstellung
in der jeweils betrachteten Figur beziehen, für das jeweils betrachtete Bandkabel
aber keine absolute Bedeutung haben sondern bei anderer als der
jeweils dargestellten Lage nicht mehr gelten.
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1 zeigt in Querschnittsansicht
einen Teil der Breite eines erfindungsgemäßen Bandkabels 11 mit
elektrischen Rundleitern 13a, 15a, 17a und 19a, die
sich in einer oberen Leiterebene befinden, und elektrischen Rundleitern 13b, 15b, 17b und 19b,
die sich in einer unteren Leiterebene befinden. Bei Anwendung dieses
Bandkabels zur differenziellen Signalübertragung bilden die elektrischen
Leiter 13a, 13b ein erstes Differenzsignalleiterpaar,
die elektrischen Leiter 15a und 15b ein zweites
Differenzsignalleiterpaar usw. Eine praktische Ausführungsform eines
derartigen Bandkabels kann mehr oder weniger als die vier in 1 gezeigten Signalleiterpaare aufweisen.
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Zwischen
den Leitern der oberen Leiterebene und den Leitern der unteren Leiterebene
befindet sich eine als Distanzisolator wirkende Mittelisolierlage 21,
mittels welcher die Signalleiter 13a bis 19a der oberen
Leiterebene und die Leiter 13b bis 19b der unteren
Leiterebene auf einem gleichmäßigen, definierten
Abstand voneinander gehalten werden. Die Mittelisolierlage 21 besteht
aus einem isolierenden Material geeigneter Dieelektrizitätskonstante.
Beispielsweise besteht die Mittelisolierlage 21 aus PTFE (Polythetrafluorethylen).
Besonders gut geeignet ist ePTFE, also expandiertes, mikroporöses PTFE.
ePTFE hat eine Dieelektrizitätskonstante εr im
Bereich von etwa 1,2 bis etwa 2,1 und eignet sich daher besonders
gut als dieelektrisches Material von Hochfrequenzkabeln.
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Die
elektrische Isolierung der Signalleiter 13a bis 19b gegeneinander
und zur Außenseite
des Bandkabels hin erfolgt mittels einer oberen Außenisolierlage 23a bzw.
mittels einer unteren Außenisolierlage 23b.
Infolge des Verfahrens, mittels welchem das Bandkabel hergestellt
wird und das weiter unten noch näher
erläutert
wird, schmiegen sich die Außenisolierlagen 23a und 23b um
die von der Mittelisolierlage 21 abliegenden Seiten der
Signalleiter 13a bis 19b herum, wie dies in 1 gezeigt ist.
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Bei
einer Ausführungsform
bestehen die beiden Außenisolierlagen 23a und 23b ebenfalls
aus PTFE, bevorzugtermaßen
auch aus ePTFE. Dabei wird das zuvor erwähnte Härteverhältnis zwischen dem ePTFE der
Mittelisolierlage 21 und dem ePTFE der Außenisolierlagen 23a und 23b eingehalten.
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Bei
praktischen Ausführungsformen
des in 1 gezeigten Bandkabels
als Mikrobandkabel werden in einer jeden Leiterebene Rundleiter
mit einem Durchmesser im Größenbereich
von etwa 0,05 mm (AWG 44) bis etwa 0,13 mm (AWG 36)
verwendet, wobei AWG für
American Wire Gauge steht, und haben die Rundleiter einen Mittenabstand
von etwa 0,2 mm bis 0,3 mm (9 mil bis 12 mil) voneinander, besitzen
die ein jeweiliges Signalleiterpaar bildenden Leiter der oberen
Leiterebene und der unteren Leiterebene einen Mittenabstand von
etwa 150 μm
(etwa 6 mil) voneinander und hat die Mittelisolierlage 21 eine
Dicke von etwa 50 μm,
je mit einer Toleranz von maximal ± 5 μm.
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Eine
praktische Realisierung des in 1 gezeigten
Bandkabels hat hervorragende Eigenschaften hinsichtlich der Biegsamkeit
und Flexbeständigkeit
sowie hinsichtlich der Gleichmäßigkeit der
Impedanz gezeigt und hat eine Tauglichkeit für eine Datenübertragungsgeschwindigkeit
bis in den Bereich von über
2 Gbit/s, in Abhängigkeit
von der Bandkabellänge.
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2 zeigt in Querschnittsansicht
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bandkabels 111,
bei dem in der unteren Leiterebene elektrische Rundleiter angeordnet
sind, die drei Signalleiterpaare 113a, 113b bzw. 115a, 115b bzw. 117a, 117b bilden,
die paarweise je für
eine differenzielle Signalübertragung
verwendet werden können.
In der oberen Leiterebene befinden sich brei te Flachleiter 113c, 115c und 117c,
die je einem der Signalleiterpaare der unteren Leiterebene zugeordnet
sind und eine derartige Breite und Lage haben, dass jeder der breiten Flachleiter 113c, 115c und 117c ein
zugehöriges
der Signalleiterpaare 113a, 113b bzw. 115a, 115b bzw. 117a, 117b überspannt,
aber nicht notwendigerweise überragt.
Die breiten Flachleiter 113c bis 117c bilden für das je
zugehörige
der Leiterpaare 113a bis 117b je einen Referenzpotentialleiter.
Für die
Impedanz des jeweiligen Signalleiterpaares ist maßgeblich
der Abstand der jeweiligen beiden Rundleiter in der unteren Leiterebene
von dem jeweiligen breiten Flachleiter in der oberen Leiterebene.
Dieser Abstand wird wie im Fall der 1 durch
eine Mittelisolierlage 121 gebildet, welches die Rundleiter
und den je zugehörigen
breiten Flachleiter auf einem definierten und gleichmäßigen Abstand
hält. Wie
in 1 übernehmen
auch bei dieser Ausführungsform
Außenisolierlagen 123a und 123b die
Isolierung zwischen den einzelnen Leitern gegeneinander und zur
jeweiligen Bandkabelaußenseite.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
eignen sich als Materialien für
die Isolierlagen 121, 123a und 123b PTFE,
insbesondere ePTFE, wieder unter Beachtung der zuvor erwähnten Härteverhältnisse
zwischen dem ePTFE der Mittelisolierlage 121 und dem ePTFE
der beiden Außenisolierlagen 123a und 123b.
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Bei
einer praktischen Realisierung des Bandkabels gemäß 2 weisen die zu einem Signalleiterpaar,
beispielsweise 113a und 113b gehörenden beiden
Rundleiter einen Mittenabstand von etwa 0,28 mm (etwa 11 mil) auf,
haben die breiten Flachleiter 113c, 115c, 117c je
eine Breite von etwa 0,4 mm (etwa 16 mil) und einen gegenseitigen
Abstand von etwa 0,5 mm (etwa 20 mil). Dabei beträgt der durch
die Mittelisolierlage 121 bestimmte Abstand zwischen den
Rundleitern 113a bis 117b und den breiten Flachleitern 113c bis 117c etwa
0,05 mm (etwa 2 mil).
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3 zeigt in Querschnittsdarstellung
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bandkabels 211,
das mit der in 2 gezeigten
Ausführungsform
mit der Ausnahme übereinstimmt,
dass Signalleiter der unteren Leiterebene, die Signalleiterpaare 213a, 213b bzw. 215a, 215b bzw. 217a, 217b bilden,
als Schmalflachleiter ausgebildet sind, die Leiter der oberen Leiterebene
wie im Fall der 2 als
breite Flachleiter 213c, 215c und 217c.
Hinsichtlich der Materialien für
eine Mittelisolierlage 221 und Außenisolierlagen 223a und 223b gilt
das Gleiche wie bei der Ausführungsform
gemäß 202. Besonders bevorzugt wird für diese
Isolierlagen ePTFE, wieder unter Beachtung der bereits genannten
Härteverhältnisse.
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Bei
einer praktischen Realisierung eines Bandkabels mit dem in 3 gezeigten Aufbau haben
die Schmalflachleiter 213a bis 217b eine Breite von
etwa 0,15 mm (etwa 6 mil), haben die breiten Flachleiter 213c bis 217c eine
Breite von etwa 0,46 mm (etwa 18 mil) und ist der der durch die
Mittelisolierlage 221 bestimmte Abstand zwischen den Schmalflachleiter 213a bis 217b und
den Breiflachleitern 213c bis 217c etwa 0,06 mm
(etwa 2,3 mil).
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Bei
den beiden Ausführungsformen
gemäß 2 und 3 haben die Flachleiter alle eine Dicke
von etwa 0,03 mm (etwa 1 mil).
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Bei
den praktischen Realisierungen der Breitbandkabel gemäß 1 und 2 haben die Rundleiter je einen Durchmesser
entsprechend AWG 36 und kleiner, was einem Rundleiterdurchmesser
von etwa 0,127 mm nominal und kleiner entspricht.
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Untersuchungen
an den praktischen Realisierungen der in 2 und 3 gezeigten
Bandkabel haben gezeigt, dass diese sich besonders gut für hochschnelle
Datenübertragung
bis in den Bereich von über
2,5 Gbit/s eignen. Auch diese Kabel zeichnen sich durch eine hohe
Flexibilität
und Flexbeständigkeit
aus und durch eine hochgleichmäßige Impedanz.
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Bei
einer praktischen Realisierung des in 1 gezeigten
Bandkabels als Mikrobandkabel mit 2 × 16 Rundleitern, d.h. 16 Rundleitern
pro Leiterebene, weisen dessen beide äußere Rundleiter derselben Leiterebene
einen Mittenabstand von 4,6 mm auf, mit einem Mittenabstand zwischen
benachbarten Leitern im Bereich von etwa 0,2 mm (9 mil) bis 0,3 mm
(12 mil). Bei praktischen Ausführungsformen kommen
pro Leiterebene 4 bis 32 Leiter zum Einsatz.
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Die
Leiterzahl der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsformen
kann entsprechend dem jeweiligen Bedarf auch variabel gewählt werden.
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Bei
allen gezeigten Ausführungsformen
eignen sich als elektrische Leiter übliche für Hochfrequenzkabel verwendete
Materialien wie silberplattiertes Kupfer (SPC), reines Kupfer, verzinntes
Kupfer, hochfeste Kupferlegierungen mit oder ohne Oberflächenveredelung,
Gold und Silber.
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Als
Isoliermaterialien für
die Isolierlagen eignen sich neben PTFE und ePTFE beispielsweise auch
Polyethylen und Polyester und deren geschäumte Varianten.
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In 4 ist nochmals in vergrößerter Darstellung
der Aufbau eines Bandkabels der in 1 gezeigten
Art dargestellt. Eine Methode zur Herstellung eines derartigen Bandkabels
wird nun anhand der 5 bis 8 erläutert, in denen unterschiedliche Herstellungsphasen
je in Querschnittsdarstellung gezeigt sind.
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Bei
der in 5 gezeigten Herstellungsphase
sind beidseits der Mittelisolierlage 21 rein als Beispiel
je drei Rundleiter 13a, 13b, 15a, 15b, 17a und 17b angeordnet.
Da die Rundleiter 13a bis 17b von der Mittelisolierlage 21 auf
Distanz gehalten werden, wird im Zusammenhang mit diesen Figuren
auch der Begriff Distanzisolator für die Mittelisolierlage 21 verwendet.
Die Rundleiter 13a bis 17b, bei denen es sich
im Fall eines Mikrobandkabels um sehr dünne Feindrähte handelt, werden präzise mit
Hilfe eines Werkzeugs an dem Distanzisolator 21 einander
gegenüberliegend
positioniert.
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Der
Distanzisolator 21 bestimmt zusammen mit dem Drahtdurchmesser
der Rundleiter 13a bis 17b die Übertragungseigenschaften
des Bandkabels.
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6 zeigt eine Herstellungsphase,
bei welcher je eine Außenisolierlage 23a, 23b oben
und unten an die Rundleiter 13a bis 17b positioniert
worden ist. In den 6 und 7 werden die Außenisolierlagen 23a, 23b auch
als äußeres Isoliermaterial
bezeichnet.
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Bei
der in 7 gezeigten Herstellungsphase
kommen von den beiden Außenseiten
der beiden Außenisolierlagen 23a und 23b je
rotierende Pressstempel 25a bzw. 25b zum Einsatz.
Diese sind, wie schematisch dargestellt, derart geformt, dass sie Stempelbereiche
in den Zwischenräumen
zwischen je einem Paar benachbarter Rundleiter und neben den äußeren Rundleitern 13a, 13b und 17a, 17b aufweisen,
um in der in 8 gezeigten
Weise das äußere Isolationsmaterial 23a, 23b um
die einzelnen Rundleiter 13a bis 17b herum zu
formen und neben den Rundleitern 13a bis 17b auf
den Distanzisolator 21 zu pressen. Dabei drücken die
Pressstempel 25a, 25b das äußere Isolationsmaterial zwischen
den Rundleitern 13a bis 17b zusammen. Anschließend werden
die Isolationsmaterialien miteinander verklebt, wozu entweder Klebstoff
zum Einsatz kommen kann oder eine Verklebung durch Anschmelzerwärmung der
Isolationsmaterialien während
des Pressvorgangs, wobei die Anschmelzwärme durch Erwärmen der
Pressstempel 25a und 25b zugeführt werden kann.
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Bei
einer Ausführungsform
bilden die rotierenden Presstempel einen Teil einer Walzenanordnung
mit zwei drehbar gehaltenen, parallel zueinander angeordneten Walzen,
von denen jede an ihrem Außenumfang
eine Mehrzahl von axial voneinander beabstandeten Ringnuten für die Führungsaufnahme je
eines elektrischen Leiters aufweist. Dabei werden die beiden Walzen
auf einen derartigen radialen Abstand voneinander eingestellt, dass
zwischen ihnen ein Spalt mit einer Spaltdicke entsteht, die um einen vorbestimmten
Betrag geringer ist als die Summe der Dicken der drei beteiligten
Isolierlagen. Die das Bandkabel bildenden Bandkabelkomponenten,
nämlich
die elektrischen Leiter, der Distanzisolator und die beiden äußeren Isolationsmaterialien
werden dem Spalt von einer Seite zugeführt, werden im Spalt zusammengepresst
und verklebt und verlassen die Walzenanordnung auf der anderen Seite
des Spaltes als Bandkabel.
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Als
Walzenanordnung eignet sich prinzipiell eine Anordnung wie sie in
der
EP 1 271 563 A1 und in
der
EP 0 903 757 B1 gezeigt
sind, nach Anpassung an die Bedürfnisse
für die
Herstellung eines erfindungsgemäßen Bandkabels.
Im erfindungsgemäßen Fall
werden der Zuführseite
der Walzenanordnung von oben nach unten betrachtet die obere Außenisolierlierlage
23a,
die oberen Leiter
13a,
15a und
17a, die
Mittelisolierlage
21, die unteren Leiter
13b,
15b und
17b und die
untere Außenisolierlierlage
23b zugeführt, wobei
auch hierbei die in den genannten Druckschriften gezeigten Walzenringnuten
für eine lagerichtige
Positionierung der Leiter
13a-17b sorgen.
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Wie
bereits erwähnt,
wird für
die Mittelisolierlage 21 und die Außenisolierlagen 23a und 23b eine Materialauswahl
getroffen, derart, dass die Mittelisolierlagematerial oder der Distanzisolator
eine höhere Härte aufweist
als das äußere Isolationsmaterial,
und zwar in solcher Weise, dass bei dem beim Pressvorgang ausgeübten Pressdruck
von den elektrischen Leitern im wesentlichen nur Außenisolierlagenmaterial
nicht aber Mittelisolierlagenmaterial verdrängt und somit die Dicke der
Mittelisolierlage im wesentlichen unverändert aufrechterhalten wird.
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Dies
wird noch anhand der 9 erläutert. Während des
mittels der Pressstempel 25a, 25b ausgeübten Pressvorgangs
erfolgt eine Dehnung der Außenisolation 23a, 23b durch
Umschlingung des jeweiligen Rundleiters 13a bis 17b während der
Formgebung. Während
dieses Pressvorgangs, der durch weiße Pfeile angedeutet ist, muss
sich das Außenisolationsmaterial
dehnen. Die Dehnwiderstandskraft des Außenisolationsmaterials, durch
Rundpfeile 31a und 31b angedeutet, muss kleiner
sein als die mechanische Widerstandskraft des Distanzisolators 21 gegen
dessen bleibende Verformung, in 9 mit
einem geradlinigen Doppelpfeil 33 angedeutet. Dies wird
dadurch erreicht, dass für
die Außenisolation Isolationsmaterialien
mit geringer Widerstandskraft gegen eine Querdehnung verarbeitet
werden, dass jedoch für
den Distanzisolator 21 Materialien mit hoher Härte verwendet
werden.