DE19636287B4

DE19636287B4 - Datenkabel und Verfahren zum Herstellen eines Datenkabels

Info

Publication number: DE19636287B4
Application number: DE1996136287
Authority: DE
Inventors: Thomas Furrer; Hans Poletti; Beat Schmucki
Original assignee: Daetwyler AG Kabel und Systeme
Current assignee: Daetwyler IT Infra AG
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2016-09-07
Also published as: DE19636287A1; EP0828259A3; EP0828259A2; DE29703112U1

Abstract

Datenkabel (1) mit wenigstens zwei verdrallten Aderpaaren (4–7),
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Aderpaare (4–7)
a) gleiche Drallänge (Aderpaar-Drallänge) und
b) entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Datenkabel mit wenigstens zwei verdrallten Aderpaaren. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Datenkabels, wobei ein erstes Aderpaar mit einer ersten Aderpaar-Drallänge und ein zweites Aderpaar mit einer zweiten Aderpaar-Drallänge verdrallt wird.
Zur Nachrichten- bzw. Datenübertragung finden vielfach Mehrleiterkabel, d.h. Kabel mit mehreren bzw. vielen Leitern bzw. Adern, Anwendung. Ein Leiter- bzw. Aderpaar bildet in der Regel eine Leitung. Zwischen den einzelnen Leitungen sind Teilkapazitäten und -induktivitäten vorhanden, die eine unerwünschte Kopplung zwischen den mit den Leitungen gebildeten Stromkreisen, das sogenannte Nebensprechen, zur Folge haben. Die unmittelbare Folge der Nebensprechkopplungen sind im Betrieb Nah- und Fernnebensprechstörungen, sogenannte NEXT (near end crosstalk) und FEXT (far end crosstalk) -Störungen. Die Nahnebensprechstörung tritt am gleichen Ende der Kabelanlage auf, an dem sich auch der Störer befindet, während sich bei Fernnebensprechstörungen Störer und Gestörter an verschiedenen Enden der Kabelanlage befinden.
Die Verdrallung (auch Verseilung genannt) von Einzeladern zu Aderpaaren bietet die Möglichkeit verschiedene Leitungen mehr oder weniger gut voneinander zu entkoppeln und somit das Nebensprechen klein zu halten. Daher sind die Aderpaare eines Mehrleiterkabels in der Regel verdrallt.
Je nach Art des Mehrleiterkabels ergeben sich Kabel mit Lagenverseilung oder mit Bündelverseilung. Insbesondere bei Kabeln mit Bündelverseilung geht man häufig von vier miteinander verdrallten Adern aus, die dann ein Viererseil, einen sogenannten Vierer, bilden.
Die Bildung des Vierers ist grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten möglich. Bei einer sogenannten Stern-Verseilung erfolgt die Verdrallung von vier Adern gleichzeitig. Es ergibt sich ein sogenannte Stern-Vierer.
Die Verdrallung der Adern ist aber auch in zwei Stufen möglich. In einer ersten Stufe erfolgt die Verdrallung der beiden Adern jedes Aderpaares. In einer zweiten Stufe erfolgt die Verdrallung beider Aderpaare. Es ergibt sich ein sogenannter Dieselhorst-Martin-Vierer (DM-Vierer).
Die Dralltheorie lehrt, bei DM-Vierern das Drallverhältnis 1 : 1 von benachbarten Aderpaaren zu meiden. Ferner lehrt die Dralltheorie, zum Entkoppeln der beiden Aderpaare eines Vierers innerhalb eines minimalen Kopplungsabschnittes die Drallängen (die Drallänge – in der Literatur auch als Schlaglänge bezeichnet – ist die Ganghöhe einer Schraubenlinie nach Umlauf von 360°) der einzelnen Aderpaare so zu wählen, daß das Produkt einer ersten ganzen Zahl mit der Drallänge des ersten Aderpaares gleich dem Produkt einer zweiten ganzen Zahl mit der Drallänge des zweiten Aderpaares ist, wobei die eine ganze Zahl gerade und die andere ungerade ist. Ausgehend von diesen Grundregeln der Dralltheorie ergeben sich DM-Vierer mit unterschiedlichen Drallängen der einzelnen Aderpaare. Die Drallrichtung der Aderpaare ist bei den im Stand der Technik bekannten DM-Vierern gleichsinnig. Derartige DM-Vierer finden sich beispielsweise in "Nachrichtenkabel und Übertragungssysteme", Werner Schubert, 3. Auflage, Berlin-München: Siemens Aktiengesellschaft, 1986, insbesondere Bilder 13 und 15, und in "Nachrichten-Übertragungstechnik: Grundlagen – Komponenten – Verfahren – Systeme", Ulrich Freyer, München, Wien: Hanser-Verlag, 1981, insbesondere Bild 2.5–8.

Aus der DE-Patentschrift 514 870 ist es bekannt, DM-Vierer mit gleicher oder – alternativ – mit entgegengestzter Drallrichtung der beiden Paaren auszubilden.

Die DE-Auslegeschrift 26 48 368 lehrt die Wahl unterschiedlicher Drallängen der einzelnen Verseilstränge, um "sich periodisch wiederholende Unsymmetrien" zu vermeiden.

Die DE-Patentschrift 558 622 lehrt unterschiedliche Drallängen der Paare eines DM-Vierers.

Die DE 27 09 129 A1 lehrt lehrt unterschiedliche Drallängen bei Aderpaaren, die in einer Flachbandleitung nebeneinander liegen.

Ferner ist im Stand der Technik bekannt, zur Vermeidung magnetischer Kopplung bei Kabeln mit vier Aderpaaren eine magnetische Kopplung der verschiedenen Aderpaare auf gegenüberliegende Aderpaare zu vermeiden bzw. zu minimieren, indem die vier Aderpaare mit jeweils verschiedenen Steigungsverhältnissen verseilt bzw. verdrallt werden, z.B. mit Drallängen von 19, 22, 25 und 30 mm.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein hinsichtlich Entkopplung und Nebensprecheigenschaften optimiertes Datenkabel zur Verfügung zu stellen.

Dieses Ziel erreicht die Erfindung durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1, also durch ein Datenkabel mit wenigstens zwei verdrallten Aderpaaren, wobei zwei Aderpaare gleiche Drallänge (nachfolgend als Aderpaar-Drallänge bezeichnet) und entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.

Ferner erreicht die Erfindung das Ziel durch ein Verfahren zum Herstellen eines Datenkabels wobei a) ein erstes Aderpaar mit einer ersten Aderpaar-Drallänge verdrallt wird; b) ein zweites Aderpaar mit einer zweiten Aderpaar-Dallänge verdrallt wird; c) wobei die erste Aderpaar-Drallänge gleich der zweiten Aderpaar-Drallänge und d) die Drallrichtung des ersten Aderpaares der Drallrichtung des zweiten Aderpaares entgegengerichtet gewählt wird (Anspruch 11).

Aderpaare (auch Doppelader genannt) werden aus zwei einzelnen Adern gebildet. Jede Ader weist einen Leiter auf, der insbesondere aus Draht und/oder Litze, vorzugsweise Kupferdraht bzw. -litze, besteht.

Durch die einander entgegengesetzten Drallrichtungen und die gleichen Drallängen beider Aderpaare erhält man ein Datenkabel mit hervorragender Entkopplung, insbesondere magnetischer Entkopplung, beider Aderpaare. Dadurch sind die Nebensprecheigenschaften, insbesondere die Nahnebensprecheigenschaften, besonders gut.

Bei herkömmlichen DM-Vierern, die unterschiedliche Dralllängen aufweisen, ergibt sich wegen der unterschiedlichen Drallängen eine Instabilität der Impedanz bei höheren Frequenzen. Durch die Erfindung wird der Impedanzverlauf gleichmäßiger, da die Drallängen von zwei (einen Vierer bildenden) Aderpaaren eines Vierers gleich sind. Die Erfindung erreicht also einen stabileren Impedanzverlauf.

Ferner werden durch unterschiedlichen Drallängen die Gruppenlaufzeiten bei herkömmlichen Kabeln ungünstig beeinflußt. Ursache hierfür ist die unterschiedliche Länge der Aderpaare, wie z.B. bei bekannten DM-Vierern. Dieses negative Verhalten wird durch die Erfindung verbessert bzw. ganz beseitigt, da die Längen beider (einen Vierer bildenden) Aderpaare gleich groß sind.

Die Erfindung erreicht zusammengefaßt folgende wesentliche Vorteile:

– verbesserte Entkopplung der aus Aderpaaren gebildeten Leitungen,
– geringeres Nebensprechen, insbesondere Nahnebensprechen,
– stabilerer Impedanzverlauf,
– verbessertes Gruppenlaufzeiten-Verhalten und
– sehr geringe Abweichung der Betriebskapazitäten voneinander.

Zwei derartige (zu einem Vierer angeordnete) Aderpaare eignen sich besonders für die Datenübertragung mit hohen Frequenzen und für Frequenzen ab 1 MHz bis hinauf zu Frequenzen von typischerweise 600 MHz, aber auch hinauf bis zu Frequenzen von 1 bis 5 GHz. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Datenkabel für Datenkabel nach Kategorie 5 und 6, d.h. Datenkabeln bis 300 MHz bzw. 600 MHz, nach der Euronorm EN 50173 und nach dem Normenentwurf DIN 44312-X.

Vorzugsweise liegt die verwendete Aderpaar-Drallänge im Bereich von 15 bis 70 mm.

Bevorzugt enthält das Datenkabel wenigstens ein Aderbündel mit vier Aderpaaren, wobei jeweils zwei Aderpaare gleiche und jeweils andere zwei Aderpaare unterschiedliche Aderpaar-Drallängen aufweisen (Anspruch 2). Bei einem entsprechenden bevorzugten Verfahren werden vier Aderpaare zu einem Aderbündel miteinander verbunden, wobei die Aderpaar-Drallängen von jeweils zwei Aderpaaren gleich und von jeweils anderen zwei Aderpaaren unterschiedlich gewählt werden (Anspruch 12).

Ein solches aus vier Aderpaaren bzw. acht Einzeladern bestehendes Aderbündel weist nur zwei unterschiedliche Aderpaar-Drallängen auf. Die Entkopplung zweier Aderpaare mit unterschiedlichen Aderpaar-Drallängen erfolgt durch ein optimiertes Steigungsverhältnis, d.h. die unterschiedlichen Aderpaar-Drallängen stehen in einem optimierten Verhältnis zueinander. Die Entkopplung zweier Aderpaare mit gleichen Aderpaar-Drallängen erfolgt durch entgegengesetzte Drallrichtung der Aderpaare (bei gleicher Aderpaar-Drallänge).

Ein Datenkabel gemäß dieser Ausführungsform weist entweder nur ein Aderbündel mit vier Aderpaaren oder mehrere derartige Aderbündel auf. Diese Aderbündel können entweder gleiche oder unterschiedliche Verdrallungen, insbesondere unterschiedliche Aderpaar-Drallängen aufweisen. Dabei gilt für jedes Aderbündel die o.g. Bedingung, nämlich daß es nur zwei unterschiedliche Aderpaar-Drallängen aufweist.

Bevorzugt weisen entweder zwei unmittelbar benachbarte oder zwei gegenüberliegende Aderpaare gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf (Anspruch 3). Betrachtet man einen Querschnitt durch das (aus vier Aderpaaren gebildete) Aderbündel, liegen bei dieser Ausführungsform die Querschnittsmittelpunkte der vier Aderpaare auf den Ecken eines Vierecks, insbesondere eines Quadrats, eines Rechtecks oder einer Raute. Für die Anordnung der vier Aderpaare ergeben sich dann zwei Möglichkeiten, nämlich einerseits daß zwei Aderpaare mit gleichen Aderpaar-Drallängen und entgegengesetzte Drallrichtung auf gegenüberliegenden Ecken, andererseits daß diese Aderpaare auf unmittelbar benachbarten Ecken des Vierecks liegen.

Durchläuft man die Ecken des Vierecks beispielsweise im Uhrzeigersinn gibt es weitere zwei Möglichkeiten für die Drallrichtungen der Aderpaare. Diese Drallrichtungen können entweder alternieren, so daß sich – das Viereck durchlaufend – folgende Drallrichtungen ergeben: rechts-links-rechts-links; oder die Drallrichtungen von zweimal zwei benachbarter Aderpaare können gleich sein, so daß sich folgende Drallrichtungen ergeben: rechts-rechts-links-links.

Bei der Anordnung, bei der zwei gegenüberliegende Aderpaare gleiche Aderpaar-Drallängen und entgegengesetzte Drallrich tung aufweisen, ergibt sich folgender Vorteil: Die Geometrie aller vier Aderpaare (zueinander) bleibt auch bei Verdrallung erhalten, da dann die Verdrallung der vier Aderpaare nur gemeinsam möglich ist. Unterschiedliche Drallängen von je zwei miteinander verdrallten Aderpaaren sind bei dieser Anordnung nicht möglich.

Bei der Anordnung, bei der zwei unmittelbar benachbarte Aderpaare gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen, bilden diese zwei Aderpaare – zumindest funktionell, d.h. nicht zwangsläufig gegenständlich – einen Vierer. Dann sind auch unterschiedliche Verdrallungen von je zwei Aderpaaren zu je einem ("funktionellen") Vierer möglich, insbesondere unterschiedliche Vierer-Drallängen und Drallrichtungen. Die Abstände der Aderpaare zweier ("funktioneller") Vierer ändern sich dann entlang der Kabellängsrichtung. – Eine gemeinsame Verdrallung der zwei ("funktionellen") Vierer zu einem Aderbündel ist zusätzlich möglich.

Bevorzugt liegen die Querschnittsmittelpunkte der Aderpaare eines Aderbündels im wesentlichen nebeneinander auf einer, insbesondere geraden oder gekrümmten, Linie (Anspruch 4). Unter Querschnittsmittelpunkt ist das Zentrum eines Querschnitts durch ein Aderpaar zu verstehen. Bei dieser Ausführungsform verbindet eine Linie die Querschnittsmittelpunkte von vier Aderpaaren eines Aderbündels (gedanklich) miteinader. Ist die Linie gerade, ergibt sich eine besondere Art eines Flachbandkabels, bei dem verdrallte Aderpaare parallel "in einer Reihe" nebeneinander liegen. Grundsätzlich sind auch mehrere, beispielsweise drei bis zehn, derartiger Linien übereinander liegend möglich. Es ergibt sich dann ein mehrlagiges Flachbandkabel.

Die Linie kann aber auch gekrümmt sein. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn das Aderbündel Teil einer Lagen verseilung ist, also mehrere Aderbündel in konzentrischen Lagen angeordnet sind. Auch dann liegen die Aderpaare parallel "in einer Reihe" nebeneinander. Jede einzelne Lage kann aus mehreren Aderbündeln bestehen. Das gesamte Datenkabel kann wiederum aus mehreren oder vielen, beispielsweise drei bis zehn, derartigen Lagen aufgebaut sein.

Vorzugsweise weisen bei einer Ausführungsform mit "auf einer Linie liegenden Aderpaar-Querschnittsmittelpunkten" zwei benachbarte und/oder zwei nicht-benachbarte Aderpaare gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf (Anspruch 5). Es können sich dann folgende drei Varianten der vier "in einer Reihe" liegenden Aderpaaren ergeben:

1. Das erste und zweite Aderpaar einerseits und das dritte und vierte Aderpaar andererseits weisen, jeweils gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf. Dann können die Drallrichtungen vom zweiten und dritten Aderpaar bzw. vom ersten und vierten Aderpaar entweder gleichsinnig oder gegensinnig ausgebildet sein. Dabei ergeben sich folgende Alternativen der Reihenfolge der Drallrichtungen:
a) rechts-links-links-rechts;
b) rechts-links-rechts-links;
c) links-rechts-rechts-links;
d) links-rechts-links-rechts.
2. Das erste und dritte Aderpaar einerseits und das zweite und vierte Aderpaar andererseits weisen jeweils gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf. Dann können die Drallrichtungen vom ersten und zweiten Aderpaar bzw. vom dritten und vierten Aderpaar entweder gleichsinnig oder gegensinnig ausgebildet sein. Dabei ergeben sich folgende Alternativen der Reihenfolge der Drallrichtungen:
a) rechts-links-links-rechts;
b) rechts-rechts-links-links;
c) links-rechts-rechts-links;
d) links-links-rechts-rechts.
3. Das erste und vierte Aderpaar einerseits und das zweite und dritte Aderpaar andererseits weisen jeweils gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf. Dann können die Drallrichtungen vom ersten und zweiten Aderpaar bzw. vom dritten und vierten Aderpaar entweder gleichsinnig oder gegensinnig ausgebildet sein. Dabei ergeben sich folgende Alternativen der Reihenfolge der Drallrichtungen:
a) rechts-rechts-links-links;
b) rechts-links-rechts-links;
c) links-links-rechts-rechts;
d) links-rechts-links-rechts.

Besonders bevorzugt sind die unterschiedlichen Aderpaar-Drallängen hinsichtlich maximaler Entkopplung optimiert (Anspruch 6). Die Entkopplung wird stark durch die Verhältnisse der Aderpaar-Drallängen beeinflußt. Es gibt einerseits Verhältnisse, die eine hohe Entkopplung von Aderpaaren gewährleisten, andererseits gibt es ungünstige Verhältnisse, die zu einer größeren Kopplung und damit zu stärkerem Nebensprechen führen. Bei dieser Ausführungsform des Datenkabels werden die Verhältnisse so gewählt, daß eine maximale Entkopplung gewährleistet ist.
Vorzugsweise erfolgt (jeweils) eine Verdrallung der einzelnen Aderpaare, von zwei Aderpaaren gemeinsam und/oder des Aderbündels bzw. der Aderbündel mit, ohne oder mit teilweiser Rückdrehung (Anspruch 7). Mit einer derartigen Verdrallung erreicht man eine weitere Entkopplung der Leitungen des Datenkabels und auch eine Minimierung von Störungen, die von außerhalb des Datenkabels in das Datenkabel gelangen.
Der Effekt der Rückdrehung wird beispielhaft an der Verseilung zweier Aderpaare zu einem Vierer erläutert: Bei einer Verdrallung ohne Rückdrehung werden die beiden Aderpaare derart zum Vierer verdrallt, daß die Achsen der Spulen, auf welchen die (insbesondere verdrallten) Aderpaare aufgewickelt sind, mit einem Verseilkorb fest verbunden sind. Bei der Verdrehung des Verseilkorbes erhält jedes Aderpaar einen zusätzlichen Drall. Die resultierenden Aderpaar-Drallängen werden also verkleinert oder vergrößert, je nachdem, ob die Drallrichtungen von Aderpaar und Vierer gleich oder entgegengesetzt sind. Diese Art der Verdrallung beeinflußt jedoch nicht die gegenseitige Lage der Adern beider Aderpaare. Deshalb ist die wirksame Aderpaar-Drallänge gleich dem Herstellungsdrall jedes Aderpaars.
Bei der Verdrallung mit Rückdrehung bleibt die Lage der Spulenachsen im Raum unverändert. Dies gilt auch für die Lage der Aderpaare. Die Aderpaare erfahren bei dieser Art der Verdrallung keine zusätzlich Torsion. Jedoch wird die wirksame Aderpaar-Drallänge durch die Rückdrehung verändert. Die wirksame Drallänge eines Aderpaars wird vergrößert oder verkleinert, je nachdem, ob die Drallrichtungen von Aderpaar und Vierer gleich oder entgegengesetzt sind.
Zwischen diesen beiden Extremfällen, nämlich Verdrallung mit und ohne Rückdrehung, kann die Verdrallung zum Vierer jedoch auch mit nur teilweiser Rückdrehung erfolgen. Dazu verdreht man während der Verdrallung die Lage der Spulenachsen, die beispielsweise am Verseilkorb drehbar angeordnet sind, wobei die Verdrehung der Spulenachsen unterschiedlich zum Vierer-Drall gewählt wird.
Bei einem bevorzugten Aderbündel erfolgt die Herstellung der vier Aderpaare ohne Rückdrehung, während die Verdrallung der Aderpaare zum Aderbündel mit Rückdrehung erfolgt.
Bei einem bevorzugten Datenkabel weisen wenigstens ein, insbesondere alle Aderpaare (einzeln), zwei Aderpaare gemeinsam, das (die) Aderbündel und/oder das Datenkabel (je) eine Abschirmung auf (Anspruch 8). Derartige Abschirmungen verbessern das Nebensprechverhalten zusätzlich. Außerdem können Störquellen von außerhalb des Datenkabels nur viel geringere Störsignale in das Datenkabel induzieren.
Vorzugsweise ist die Abschirmung bzw. jede einzelne Abschirmung folienartig, geflechtartig und/oder andere leitende bzw. halbleitende Materialien aufweisend ausgebildet (Anspruch 9). Eine geflechtartige Abschirmung eignet sich insbesondere zur Abschirmung gegen niederfrequente Signale, während sich eine folienartige Abschirmung insbesondere zum Erzielen einer besonders wirksamen Abschirmung gegen hohe Frequenzen eignet. Kombiniert man eine folienartige und eine geflechtartige Abschirmung miteinander, ergibt sich eine ideale Abschirmung für (im wesentlichen) den gesamten, technisch relevanten Frequenzbereich. Während folienartigen bzw. geflechtartige Abschirmungen vorzugsweise aus metallischem Material, z.B. Kupfer, verzinntem Kupfer oder Aluminium bestehen, können jedoch auch Abschirmungen aus anderen leitenden oder halbleitenden (schwach leitenden) Materialien eingesetzt werden. Dafür kommen insbesondere leitende oder halbleitende Kunststoffe, bespielsweise Polyolephine, in Betracht. Solche Kunststoffe sind kostengünstig und leicht zu verarbeiten. Sie werden vorzugsweise als dünne Schicht auf Adern, Aderpaare, Vierer und/oder Aderbündel oder das Datenkabel aufgebracht und ggf. von einem umgebenden Mantel umhüllt.
Adern, Aderpaare einzeln, zwei Aderpaare gemeinsam, Aderbündel und/oder das Datenkabel können (je) eine umschließende Isolierung aufweisen (Anspruch 10). Diese Isolierungen können insbesondere die jeweiligen Abschirmungen umgeben oder von den Abschirmungen umgeben sein.
Bei anderen bevorzugten Ausgestaltungen werden die Lagen von jeweils zwei Einzeladern relativ zueinander stabilisiert. Alternativ oder ergänzend können auch Aderpaare, insbesondere zwei Aderpaare bzw. Vierer, und/oder Aderbündel zueinander stabilisiert werden. Diese zu stabilisierenden Gegenstände werden nachfolgend gemeinsam als "Elemente des Datenkabels" bezeichnet. Diese Lagestabilisierung erhält man vorzugsweise durch einen sog. Zwischenmantel der einzelne oder mehrere Elemente des Datenkabeln, beispielsweise zwei oder vier Einzeladern, zwei oder vier Aderpaare oder mehrere Aderbündel umgibt. Das Datenkabel kann auch mehrere Zwischenmäntel aufweisen, insbesondere Zwischenmäntel für die Lagestabilisierung der zwei Einzeladern jeweils eines Aderpaars und Zwischenmäntel für die Lagestabilisierung von jeweils zwei oder vier Aderpaaren. Der Zwischenmantel kann dann die Elemente des Datenkabels derart eng umgeben, daß er direkt aufliegt oder noch eine dünne Trennschicht zwischen Zwischenmantel und den Elementen des Datenkabels liegt.
Der Zwischenmantel besteht vorzugsweise aus einem, insbesondere thermoplastischen, Kunststoff, beispielsweise Polypropylen und/oder Polyäthylen. Er weist bei einer bevorzugten Ausgestaltung Zwickel auf, welche die Hohlräume zwischen benachbarten Elementen (z.B. die Zwickel zwischen Einzeladern oder Aderpaaren) des Datenkabels ganz oder teilweise ausfüllen. Wenn die Hohlräume ganz ausgefüllt werden, bildet der Zwischenmantel eine sog. Zwischenmanteleinbettung, d.h. die Elemente sind vollständig eingebettet.
Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung wird der Zwischenmantel als einfacher – insbesondere im unmontierten Zustand rotationssymmetrischer – Schlauch über das bzw. die Elemente des Datenkabel gezogen. Bei manchen Ausgestaltungen kann der Schlauch nach Überziehen über das bzw. die Elemente an Orten an denen er nicht an den Elementen an liegt eine größere Wandstärke aufweisen kann als an Orten an denen er an den Elementen anliegt.
Eine Abschirmung eines Elements des Datenkabels kann entweder außerhalb oder innerhalb eines Zwischenmantels angeordnet sein, also z.B. zwischen Zwischenmantel und Element. Insbesondere kann die Abschirmung in direktem Kontakt mit dem Zwischenmantel (ggf. unter Zwischenschaltung von Folien oder dünnen Schichten) stehen, z.B. direkt auf dem Zwischenmantel aufliegen (oder es kann – im umgekehrten Fall – der Zwischenmantel direkt auf der Abschirmung aufliegen).
Der Zwischenmantel kann – sofern keine innenliegende Abschirmung vorgesehen ist – auch die Isolierungsfunktion der Leiter oder eines Teils der Leiter des Datenkabels übernehmen. Dann können die Isolierungen der Elemente des Datenkabels, insbesondere die Aderisolierungen, entfallen. Umgekehrt kann auch die Isolierung die Lagestabilisierung übernehmen, insbesondere eine zwei, vier oder acht Leiter umschließende Isolierung.
Diese verschiedenen Formen der Lagestabilisierung sind wegen der dadurch genauer definierten Geometrieverhältnisse vorteilhaft, da exakte Geometrieverhältnisse zu einer optimalen Entkopplung der Leitungen beitragen. Durch die Lagestabilisierung werden die Elemente des Datenkabels beim Verlegen, insbesondere Verbiegen oder Verdrehen, des Datenkabels (also bei der Installation vor Ort) im wesentlichen nicht aus ihrer Lage verschoben. Dadurch bleibt das Nebensprechverhalten über die gesamte Kabellänge auch bei äußerer (extremer) mechanischer Einwirkung gleichbleibend gering. Durch die Lagestabilisierung ergibt sich also ein Datenkabel mit zusätzlich verbesserten Übertragungseigenschaften.
Es wird hiermit der Vorbehalt eines eigenständigen Schutzes auf den Aspekt der Lagestabilisierung erklärt, da die Lage stabilisierung auch bei anderen Kabeln vorteilhaft sein kann.
Bezüglich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen des Verfahrens (Anspruch 13) wird auf die obigen Ausführungen zu den Ausgestaltungen des Datenkabels (Ansprüche 3 bis 10) verwiesen, die auch für das Verfahren Gültigkeit haben.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und der angefügten schematischen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine erste schematische beispielhafte Darstellung eines Datenkabels mit einem Aderbündel im Querschnitt;
2 eine zweite schematische beispielhafte Darstellung eines Datenkabels mit einem Aderbündel im Querschnitt;
3 eine erste schematische beispielhafte Verdrallung von Aderpaaren zu einem Aderbündel;
4 eine zweite schematische beispielhafte Verdrallung von Aderpaaren zu einem Aderbündel;
5 eine dritte schematische beispielhafte Verdrallung von Aderpaaren zu einem Aderbündel;
6 eine dritte schematische beispielhafte Darstellung eines Datenkabels mit einem Aderbündel im Querschnitt.
In den Figuren tragen im wesentlichen funktionsgleiche Teile gleiche Bezugszeichen. Außerdem werden in der gesamten vorliegenden Beschreibung Zahlenangaben "x" im Sinn von wenistens "x" und nur vorzugsweise im Sinn von genau "x" verstanden.
1 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau eines Datenkabels 1 und zwar in Form eines Querschnitts durch das Datenkabel 1. Das Datenkabel 1 weist als äußere Hülle einen isolierenden Mantel 2 auf. Dieser isolierende Mantel 2 umschließt eine äußere Abschirmung 3. Die äußere Abschirmung 3 ist bei anderen Ausführungsbeispielen nicht vorhanden. Vier Aderpaare 4, 5, 6, 7 befinden sich innerhalb der äußeren Abschirmung 3 bzw. innerhalb des isolierenden Mantels 2 (wenn keine äußere Abschirmung 3 vorhanden ist).
Die vier Aderpaare 4–7 sind in einem flexiblen Material 8, beispielsweise einem Kunststoff, eingebettet. Dieses flexible Material 8 ist dennoch so formstabil, daß es eine Stabilisierung der relativen Lage der Aderpaare 4–7 zueinander gewährleistet. Es verhindert insbesondere eine unbeabsichtigte Verdrehung der Aderpaare 4–7 beispielsweise beim Verlegen des Datenkabels 1. Das flexible Material 8 bildet also eine Zwischenmanteleinbettung. Diese Zwischenmanteleinbettung füllt also im wesentliche alle Zwischenräume zwischen den Aderpaaren aus und stabilisiert daher ihre relative Lage zueinander. Ferner trägt die Zwischenmanteleinbettung zur Beibehaltung der Drallängen der Aderpaare bei, da sie eine Veränderung der Verdrallung, also eine zusätzliche Torsion der Aderpaare verhindern kann.
Bei anderen Ausführungsformen ist das flexible Material 8 nicht vorhanden. Dann wird die Lagestabilisierung der Aderpaare 4–7 dadurch erzielt, daß der Mantel 2 derart eng um die Aderpaare 4–7 angelegt wird, daß im wesentlichen keine Lageverschiebung der Aderpaare möglich ist.
Jedes Aderpaar 4–7 weist eine Aderpaar-Abschirmung 9, 10, 11, 12 und eine Aderpaar-Isolierung 13, 14, 15, 16 auf. Die Aderpaar-Abschirmung 9–12 umgibt entweder die Aderpaar-Isolierung 13–16 (wie in 1 dargestellt) oder ist von ihr umgeben (nicht dargestellt). Jedes Aderpaar weist zwei Adern 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 auf, die ebenfalls von einer Ader-Isolierung (nicht dargestellt) umschlossen sein können. Falls die Aderpaar-Isolierung 13–16 jedoch die Aderpaar-Abschirmung 9–12 umgibt, ist eine separate Ader- Isolierung nicht erforderlich, da dann die Aderpaar-Isolierung 13–16 die Adern 17–24 voneinander isoliert; das Datenkabel weist dann keine Ader-Isolierung auf.
Die Aderpaar-Isolierungen 13–16 übernehmen zusätzlich auch die Funktion der Lagestabilisierung der Adern 17–24. Sie verhindern damit einerseits eine Abstandsverschiebung der Adern 17–24 eines Aderpaars 4–7 und andererseits eine Veränderung der Verdrallung, insbesondere der Aderpaar-Drallänge.
Um eine Entkopplung der Aderpaare zu erreichen, ist das Kabel wie folgt konstruiert: Jeweils zwei Leiter 17, 18 und 21, 22 werden zu je einem Aderpaar 4 bzw. 6 verdrallt. Beide Aderpaare 4 und 6 haben die gleiche Drallänge jedoch entgegengesetzte Drallrichtung. Im einzelnen sind die Adern 17, 18 des Aderpaars 4 rechtsdrallt und die Adern 21, 22 1inksverdrallt. Diese beiden Aderpaare 4 und 6 bilden eine erste funktionelle Einheit in dem Sinne, daß zwei Aderpaare gleiche Drallänge und unterschiedliche Drallrichtung aufweisen.
Ein zweite funktionelle Einheit entsteht durch die Aderpaare 5 und 7. Dabei bilden zwei rechtsverdrallte Adern 19 und 20 das Aderpaar 5 und zwei linksverdrallte Adern 23 und 24 das Aderpaar 7. Beide Aderpaare 5 und 7 weisen die gleiche Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung auf. Die Drallänge der Aderpaare 5 und 7 ist eine andere als die der Aderpaare 4 und 6. Die Drallängen sind aufeinander abgestimmt und hinsichtlich maximaler Entkopplung optimiert. Sie liegen im Bereich von 15 bis 70 mm oder größer.
Die vier Aderpaare 4–7 liegen jeweils in den Ecken eines Quadrates. Die Aderpaare jeder funktionellen Einheit liegen in gegenüberliegenden Ecken des Vierecks oder – mit anderen Worten – zwei gegenüberliegende Aderpaare bilden eine funktionelle Einheit.
Das aus vier Aderpaaren 4–7 bestehende Aderbündel wird ebenfalls verdrallt und zwar vorzugsweise mit einer Aderbündel-Drallänge von 35 bis 200 mm. Die Verdrallung der Einzeladern 17–24 zu Aderpaaren 4–7 erfolgt ohne Rückdrehung. Die Verdrallung der Aderpaare 4–7 zu einer Achterkonfiguration (Aderbündel) erfolgt mit Rückdrehung. Die letztere Verdrallung ist im Prinzip ähnlich wie eine Stern-Vierer-Verseilung, wobei jedoch statt Einzeladern Aderpaare 4–7 gemeinsam verdrallt werden.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Datenkabels 1. 2 entspricht im wesentlichen 1, jedoch bilden je zwei auf benachbarten Ecken des (gedanklich gebildeten) Vierecks liegende Aderpaare 4 und 5 bzw. 6 und 7 je eine funktionelle Einheit. Im einzelnen sind die Adern 17, 18 des Aderpaars 4 linksverdrallt und die beiden anderen Adern 19, 20 des – zu demselben Vierer gehörenden – Aderpaars 5 rechtsverdrallt. Entsprechend sind die Adern 21 und 22 des Aderpaares 6 linksverdrallt und die Adern 23 und 24 des Aderpaares 7 rechtsverdrallt.
Gemäß 2 ergeben sich weitere Möglichkeiten der Verdrallung der Aderpaare 4–7. Es ist eine gemeinsame Verdrallung der Aderpaare 4–7 möglich – ähnlich wie bei einer Stern-Vierer-Verseilung (wie bereits zu 1 erläutert). Alternativ ist jedoch auch eine voneinander unabhängige Verdrallung von je zwei Aderpaare 4, 5 bzw. 6, 7 möglich, ähnlich einer Dieselhorst-Martin-Verseilung, jedoch mit dem Unterschied, daß statt Einzeladern (bei der Dieselhorst-Martin-Verseilung) je zwei Aderpaare 4, 5 bzw. 6, 7 verdrallt werden.
3 veranschaulicht die Verdrallung gemäß dem Stern-Vierer-Prinzip, wobei zwei gegenüberliegende Aderpaare 4, 6 bzw. 5, 7 je eine funktionelle Einheit bilden. Dabei ist nur eine gemeinsame Verdrallung aller vier Aderpaare 4–7 möglich. Allerdings kann auch – wie oben erläutert – das Stern-Vierer-Prinzip Anwendung bei einer Anordnung gemäß 2 finden, d.h. wenn zwei unmittelbar benachbare Aderpaare 4, 5 bzw. 6, 7 jeweils eine funktionelle Einheit bilden. Die Verdrallung nach dem Stern-Vierer-Prinzip hat den Vorteil, daß die Abstände zwischen den Aderpaaren 4–7 entlang der Kabellängsrichtung konstant bleiben.
4 zeigt eine mögliche Verdrallung für ein Datenkabel gemäß 2, d.h. wenn jeweils zwei unmittelbar benachbarte Aderpaare eine funktionelle Einheit bilden. Gemäß 4 sind die Aderpaare 4 und 5 zu einer funktionellen Einheit rechtsdrehend verdrallt, ebenso wie die Aderpaare 6 und 7. Alle vier Aderpaare 4–7 sind zudem noch gemeinsam rechtsdrehend verdrallt. Auch eine linksdrehende Verdrallung der Aderpaare 4–7 ist möglich.
Gemäß 5 bilden ebenfalls zwei unmittelbar benachbarte Aderpaare 4 und 5 bzw. 6 und 7 je eine funktionelle Einheit. Hier sind die Aderpaare 4 und 5 rechtsdrehend zu einer funktionellen Einheit verdrallt, während die Aderpaare 6 und 7 linksdrehend zu einer weiteren funktionellen Einheit verdrallt sind. Die gesamte Konfiguration bestehend aus den vier Aderpaaren 4–7 wird wiederum rechtsdrehend verdrallt, kann jedoch auch linksdrehend verdrallt sein.
Sowohl bei der Konfiguration nach 4 als auch bei der Konfiguration nach 5 ändern sich die Abstände der Aderpaare zueinander entlang der Kabellängsrichtung.
6 veranschaulicht den prinzipiellen Aufbau eines Datenkabels 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Das Datenkabel 1 ist wieder im Querschnitt dargestellt. Die Querschnittsmittelpunkte 25, 26, 27, 28 der Aderpaare 4–7 liegen auf einer Linie 29. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linie 29 gerade. Bei anderen (nicht dargestellten) Ausführungsbeispielen ist die Linie 29 gekrümmt. Für die Bildung einer funktionellen Einheit ergeben sich die oben erläuterten Variaten, nämlich daß zwei benachbarte und/oder zwei nicht-benachbarte Aderpaare je eine funktionelle Einheit bilden. Entsprechend können die Drallrichtungen variieren (s.o.).
Grundsätzlich dienen alle Figuren auch der Erläuterungen des Aufbaus eines Vierers gemäß der Erfindung. Man erhält bei allen Figuren durch Weglassen zweier Aderpaare einen derartigen Vierer, z.B. in 1 durch Weglassen der Aderpaare 5 und 7. In diesem Beispiel könnte sich dann gegenüber 1 die Form des Mantels 2, des flexiblen Materials 8 und ggf. der äußeren Abschirmung 3 ändern und zwar derart, daß – statt einer kreisförmigen – eine ovale Umhüllung die Aderpaare umgibt. Außerdem können die beiden Aderpaare derart dicht aneinander liegen, daß sie sich im Extremfall berühren. Beispielsweise erhält man durch Weglassen der Aderpaare 4 und 7 in 6 bereits zwei sehr dicht beeinanderliegende Aderpaare 5 und 6, die von einer ovalen Umhüllung umgeben sind.
Die verschiedenen Konfigurationen bieten unterschiedliche Möglichkeiten zur Optimierung eines Datenkabels mit sehr guter Entkopplung der je eine Datenleitung bildenden Aderpaare und daher sehr geringem Nebensprechen.

Claims

Datenkabel (1) mit wenigstens zwei verdrallten Aderpaaren (4–7), dadurch gekennzeichnet, daß zwei Aderpaare (4–7) a) gleiche Drallänge (Aderpaar-Drallänge) und b) entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.
Datenkabel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein Aderbündel mit vier Aderpaaren (4–7) enthält, wobei jeweils zwei Aderpaare (4–7) gleiche und jeweils andere zwei Aderpaare (4–7) unterschiedliche Aderpaar-Drallängen aufweisen.
Datenkabel (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß entweder zwei ummittelbar benachbarte oder zwei gegenüberliegende Aderpaare (4–7) gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.
Datenkabel (1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsmittelpunkte (25–28) der Aderpaare (4–7) eines Aderbündels im wesentlichen nebeneinander auf einer, insbesondere geraden oder gekrümmten, Linie (29) liegen.
Datenkabel (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte und/oder zwei nicht-benachbarte Aderpaare (4–7) jeweils gleiche Aderpaar-Drallänge und entgegengesetzte Drallrichtung aufweisen.
Datenkabel (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Aderpaar-Drallängen hinsichtlich maximaler Entkopplung optimiert sind.
Datenkabel (1) nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch (jeweils) eine Verdrallung der einzelnen Aderpaare (4–7), von zwei Aderpaaren (4–7) gemeinsam und/oder der (des) Aderbündel(s) mit, ohne oder mit teilweiser Rückdrehung.
Datenkabel (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein, insbesondere alle Aderpaare (4–7) einzeln, zwei Aderpaare (4–7) gemeinsam, das (die) Aderbündel und/oder das Datenkabel (1) (je) eine Abschirmung (3, 9–12) aufweisen.
Datenkabel (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede einzelne Abschirmung (3, 9–12) folienartig, geflechtartig und/oder andere leitende bzw. halbleitende Materialien aufweisend ausgebildet ist.
Datenkabel (1) nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Adern (17–24), Aderpaare einzeln (4–7), zwei Aderpaare (4–7) gemeinsam, Aderbündel und/oder das Datenkabel (1) (je) eine umschließende Isolierung (2, 13–16) aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Datenkabels (1) wobei: a) ein erstes Aderpaar (4–7) mit einer ersten Aderpaar-Drallänge verdrallt wird; b) ein zweites Aderpaar mit einer zweiten Aderpaar-Drallänge verdrallt wird; dadurch gekennzeichnet, daß c) die erste Aderpaar-Drallänge gleich der zweiten Aderpaar-Drallänge und d) die Drallrichtung des ersten Aderpaars (4–7) der Drallrichtung des zweiten Aderpaars (4–7) entgegengerichtet gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß vier Aderpaare zu einem Aderbündel miteinander verbunden werden, wobei die Aderpaar-Drallängen von jeweils zwei Aderpaaren gleich und von jeweils anderen zwei Aderpaaren unterschiedlich gewählt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12 zum Herstellen eines Datenkabels (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.