DE3008953A1

DE3008953A1 - Geschuetztes mehradriges kabel

Info

Publication number: DE3008953A1
Application number: DE19803008953
Authority: DE
Inventors: John V Novak; Robert W Sebatian; Michael K Troy
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1980-03-08
Publication date: 1980-11-06
Also published as: DE8006356U1; FR2455343B1; IT8048403A0; GB2047947B; DE3008953C2; IT1143018B; FR2455343A1; JPS55143710A; GB2047947A

Description

Molex Incorporated, 2222 Wellington Court, Lisle Illinois 60532, U.S.A.

Geschütztes mehradriges Kabel

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem im wesentlichen ebenen mehradrigen Kabel und insbesondere mit einer verbesserten Schutzvorrichtung zur elektrischen Isolation eines Flachkabels.

Mehradrige Flachkabel werden in zahlreichen Anwendungsfällen insbesondere dort benutzt, wo mehrere Signale über das Kabel auf relativ kleinem Raum übertragen werden müssen. Die Adern des Kabels können linear sich erstrekken und parallel zueinander liegen. Der Querschnitt jeder einzelnen Ader kann rund oder flach sein. Mit anderen Worten, im Bereich der Erfindung liegen nicht nur übliche Flachkabel mit runden Adern sondern auch Flachkabel mit flachen Adern wie auch diejenigen Kabel, die üblicher-

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weise als flexibles Flachkabel bezeichnet werden. Diese Strukturen werden hier unter dem Begriff des ebenen mehradrigen Kabels oder Flachkabels verstanden.

In üblichen mehradrigen Flachkabeln sind abwechselnd Masse/Signal/Masse-Leiter nebeneinander in einer Ebene positioniert und ergeben die erforderlichen Übertragungsparameter. Diese Parameter sind (1) die charakteristische Impedanz, (2) die Ausbreitungsgeschwindigkeit, (3) die Dämpfung und (4) die geeignete Steuerung der Leitung/Leitung-Interferenz, d. h. des QuerSprechens. Die ersten drei Parameter sind eine Funktion des Materials und der Geometrie des Kabels, während der vierte Parameter durch die übertragung benachbarter elektrischer Signale erzeugt wird.

Flachkabel üblicher Art werden heute zur übertragung von Signalen verwendet, die Anstiegszeiten von nur wenigen Nanosekunden haben, und erfüllen die Anforderungen zufriedenstellend. Mit zunehmender Ausgefeiltheit der elektronischen Schaltungen erweisen sich übliche Flachkabel nicht mehr als ausreichend. Beispielsweise erreicht das Quersprechen von einer Signalleitung zur anderen häufig eine Größe, die benachbarte Schaltkreise unbeabsichtigt triggert oder auslöst, wie etwa bei der Anwendung von Trockenschaltungen in einem Rechner.

Es ist jedoch erwünscht, das Ausbreitungsfeld innerhalb der Grenzen eines gleichförmigen homogenen dielektrischen Materials zu beschränken. Dies führt nur zu einer einzigen Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Kabels.

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Wenn das fortlaufende Feld sich über das Kabel hinaus in die Umgebung, beispielsweise Luft, erstreckt, treten mehrere unerwünschte Phänomene bei hohen Übertragungsfrequenzen und Impulsen mit extrem kurzer Anstiegszeit auf. Diese Phänomene sind (1) eine Verzerrung des übertragenen Signals selbst, (2) starke gedämpfte Schwingungen (englisch: ringing) an der Nyquistflanke oberhalb des Pegels für schnelles Quersprechen am nahen Ende der benachbarten geräuschfreien Leitung, und (3) differentielles .Quersprechen am fernen Ende der Verbindung .

Bei einem einzigen Draht oder bei einer einzigen Ader wird die Abschirmung durch Verwendung einer koaxialen Struktur erreicht, d. h. durch eine zentrale Übertragungsader, die konzentrisch in einer Zwischenisolation sich befindet, welche von einer konzentrischen metallischen Abschirmung umgeben ist. Flachkabel wurden durch Laminieren mehrerer einzelner Koaxialkabel zwischen einer geeigneten äußeren Isolationshülle hergestellt. Die Leistungsfähigkeit der Abschirmung ist sehr gut, da jede Übertragungsader von der Abschirmung vollständig umgeben ist. Obgleich jedoch die Abschirmwirkung wirksam ist, sind die Kosten für die Herstellung und den Abschluß außerordentlich hoch.

Man hat daher versucht, ein flexibles Flachkabel mit einer metallischen außenumgebenden Abschirmung zu schaffen, um die Wirkung des elektrischen Streufeldes auszuschließen. Das Ausbreitungsfeld für jedes Signal, das zwischen einer benachbarten Masseader und der Abschirmung existiert, wurde auf ein homogenes dielektrisches Medium beschränkt. Um eine flexible Außenabschirmung

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über einem Flachkabel zu schaffen/ ist es bekannt, eine engpassende geflochtene metallische Abschirmung um das Flachkabel herum vorzusehen. Das drahtgeflochtene Kabel wurde dann mit einer aus Garn geflochtenen Umhüllung bedeckt. Die sich ergebende Anordnung erfordert daher eine Abschirmung und eine Abdeckung. Dadurch wurden jedoch die räumlichen Abmessungen des Kabels und die Herstellungskosten in unerwünschter Weise erhöht.

Um den Herstellungsaufwand eines abgeschirmten mehradrigen Kabels herabzudrücken, ist es bekannt, mehrere Abstand aufweisende mit Isolation überzogene Adern, eine gewisse Abschirmung zum Ableiten des elektrischen Streufeldes aus dem Kabel und eine äußere Isolationshülle vorzusehen, die den äußeren Teil des Kabels darstellt. Ein Beispiel einer derartigen Konfiguration zeigt die US-Patentschrift 3 703 604.

Das in dieser Druckschrift dargestellte abgeschirmte Flachkabel weist mehrere Abstand aufweisende signalführende Adern in einer ersten Ebene und ein Abschirmelement in Form einer leitfähigen Massebahn auf, die auf die signalführenden Adern sieht und in der zweiten Ebene positioniert ist. Das Abschirmelement in Form der leitfähigen Massebahn besteht aus einer Metallfolie o.dgl..

Der Nachteil dieses in der US-Patentschrift 3 703 604 beschriebenen Flachkabels besteht in der Unfähigkeit der Abschirmung, das übersprechen auf einen tolerierbaren Pegel herabzudrücken. Diese Unfähigkeit beruht darauf, daß das Abschirmelement die Adern nicht umgibt, sondern statt dessen in einer Ebene liegt, die von der der Adern verschieden ist. Außerdem muß man sich vergegenwärtigen,

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daß ein Kabel der hier erläuterten Art Üblicherweise durch Laminieren hergestellt wird. Die Verwendung eines Materials wie etwa eine Metallfolie, die einer Wärmelantinierung nicht unterworfen ist, mindert die mechanische Festigkeit der Vorrichtung und erhöht überdies den Aufwand und die Kompliziertheit des Herstellungsverfahrens. Außerdem lassen sich die oben erläuterten Strukturen nicht durch Extrudieren herstellen.

Der Erfindung liegt daher zunächst einmal die Aufgabe zugrunde, ein im wesentlichen ebenes mehradriges abgeschirmtes Kabel zu schaffen, das verbesserte mechanische Festigkeit besitzt und sich leichter und billiger herstellen läßt, als dieses bislang für möglich gehalten worden ist.

Nach der Erfindung weist das ebene mehradrige Kabel mehrere Abstand aufweisende mit Isolation beschichtete Adern und eine Abschirmung auf, die das elektrische Streufeld vom Kabel abzieht, und umfaßt eine äußere Isolationshülle, die den äußeren Teil der Vorrichtung definiert. Die Verbesserung der Abschirmung besthet unter anderem vor allem darin, daß wenigstens ein blanker, von den mit Isolation beschichteten Adern Abstand aufweisender Leiter sowie ein integrales, homogenes, leitfähiges Polymersubstrat vorgesehen sind, welches die Adern und die Zwischenräume zwischen ihnen und der äusseren Isolationshülle ausfüllt, so daß das elektrische Interferenz- oder Streufeld durch das leitfähige PoIymersubstrat übertragen und aus der Anordnung durch den blanken Leiter abgeleitet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung

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dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Teils eines mehradrigen Flachkabels, welches die Erfindung verkörpert, wobei verschiedene Lagen des Kabels erkennbar sind; und

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles des erfindungsgemäßen Kabels.

Das in Figur 1 dargestellte mehradrige Flachkabel 10 ist, wie erkennbar, ein Flachkabel mit runden Adern. Es versteht sich jedoch, daß die hier beschriebene Erfindung in gleicher Weise auch auf Anordnungen anwendbar ist, welche flache Adern oder Leiter in einem ggf. flexiblen Flachkabel oder Leiterkreis angeordnet sind.

Das Flachkabel 10 weist mehrere lineare, parallele, Abstand aufweisende Adern 12 auf, auf welche eine Isolationsbeschichtung 14 aufgebracht ist. Das Flachkabel weist wenigstens einen blanken Leiter 16 auf, der zu den anderen Adern 12 Abstand aufweist und sich ebenfalls linear erstreckt. Man beachte, daß mehr als ein blanker Leiter 16 je nach dem jeweils vorliegenden Anwendungsbereich vorgesehen sein kann.

Die Adern 12 und ihre Isolationsbeschichtung 14 zusammen mit dem blanken Leiter 16 sind in einem leitfähigen Polymersubstrat 18 eingebettet. Das Polymersubstrat 18 ist integral und homogen und umgibt sämtliche Adern 12 und den blanken Leiter 16 und füllt die zwischen ihnen vorhandenen Zwischenräume aus. Das Polymer kann aus einem beliebigen Kunststoff wie etwa Polyvinylchlorid herge-

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stellt sein und mit einem leitfähigen Material wie etwa Ruß- oder Metallpartikel oder Fasern imprägniert sein. Das Polymersubstrat 18 erfüllt die folgenden Funktionen:

1. Es vergrößert die Masse und damit die mechanische Festigkeit des Kabels, weil es mit dem Kabel integral laminiert oder extrudiert ist.

2. Da das Polymer laminiert oder extrudiert werden kann, wird das Herstellungsverfahren weniger aufwendig und einfacher.

3. Das leitfähige Polymersubstrat 19 bildet eine vollständige elektrisch leitfähige Umhüllung für das primäre dielektrische signalführende Drahtmedium, welches die elektrische Interferenz von den Signaladern 14 durchschneidet und das Streufeld auf den blanken Leiter 16 konz entriert.

Das Flachkabel 10 wird dann mit der üblichen äußeren Isolationshülle 20 versehen. Die äußere Isolationshülle 20 kann aus Polyvinylchlorid oder einem anderen geeigneten isolierenden Material bestehen, das laminiert oder extrudiert werden kann.

Die Isolationsbeschichtung 14 ist relativ dünn und kann entweder eine lackierte Isolationsbeschichtung oder eine sehr dünne Polymerisolation wie etwa Polyvinylchlorid sein. Durch Verändern der Stärke der Isolationsbeschichtung 14 kann man die Impedanz des Kabels 10 verändern. Das bedeutet, je stärker die Isolationsbeschichtung 14, je größer ist die Impedanz.

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Claims

Ansprüche

hJ Mehradriges Flachkabel, mit mehreren Abstand aufweisenden isolationsbeschichteten Adern, einer Abschirmvorrichtung zur Ableitung des elektrischen Streufelded von der Anordnung der Adern sowie mit einer äußeren Isolationshülle, die den äußeren Teil des Kabels bildet, und wobei wenigstens ein blanker Leiter (16) von den isolationsbeschichteten Adern (12) Abstand aufweist und ein integrales, homogenes, leitfähiges Polymersubstrat (18) alle Adern (12, 14) und den blanken Leiter (16) sowie die Zwischenräume zwischen ihnen und der äußeren Isolationshülle (20) ausfüllt, derart, daß ein durch die Signalübertragung über die Adern erzeugtes elektrisches Streufeld durch das leitfähige Polymersubstrat zu dem blanken Leiter (16) gelenkt und von diesem aus dem Kabel abgeleitet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern und der Leiter im wesentlichen linear und parallel zueinander liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Adern und/oder der blanke Leiter im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Polymersubstrat aus einem isolierenden Kunststoff besteht, der mit einem leitfähigen Material imprägniert oder geimpft ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet.

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daß das leitfähige Material Ruß ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Adern (12) umgebende Isolation eine dünne Lackbeschichtung (14) ist.

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