EP3882931A1 - Kabel - Google Patents
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- EP3882931A1 EP3882931A1 EP20163984.6A EP20163984A EP3882931A1 EP 3882931 A1 EP3882931 A1 EP 3882931A1 EP 20163984 A EP20163984 A EP 20163984A EP 3882931 A1 EP3882931 A1 EP 3882931A1
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- shielding
- lay length
- cable
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
- H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
- H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
- H01B11/1025—Screens specially adapted for reducing interference from external sources composed of a helicoidally wound tape-conductor
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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- H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
Definitions
- the invention relates to a cable, in particular a data cable for the transmission of data in telecommunications, message transmission or computer technology, in particular for the automotive industry, comprising at least one conductor bundle and a shield for shielding the conductor bundle and / or the wires of the conductor bundle.
- the cables in question are usually made up of a large number of cores, each of which consists of a conductor (solid conductor wire or stranded wire) and insulation surrounding the conductor. These wires are combined in pairs to form wire pairs, which are each surrounded by a pair shield or pair shield. Depending on whether the wires of the individual wire pairs run parallel to one another or are twisted together, one speaks of "shielded parallel pair" or of "shielded twisted pair” cables.
- the individual wire pairs can also be twisted with one another in order to form a stranding element.
- twisting of the cores of a core pair and the twisting of the core pairs of a stranding element one speaks (instead of twisting) of stranding of the individual core pairs.
- a conductor bundle of the cable can now be formed by one or more stranding elements, or also by one or more wire pairs that are not stranded with one another. In many cases, however, the conductor bundle is still surrounded by an overall shield and a cable sheath.
- the twisting of the wires is intended to ensure better protection against electrical and magnetic interference fields as well as an extensive elimination of the influence of external fields
- the stranding of the wire pairs leads in particular to the desired flexibility or stability of the respective cable.
- the pair shielding should also minimize crosstalk between adjacent wire pairs and the overall shielding should ensure protection with regard to electromagnetic compatibility and electromagnetic interference.
- EP 3 172 741 B1 propose to arrange a dielectric intermediate film between the pair of wires and the pair shield, the lay length of which is not constant over the entire length of a pair of wires, but preferably varies periodically over the length of the pair of wires. This is intended to reduce negative symmetry effects, which are ascribed to the pair shielding wound around the wire pair with a constant lay length, and to improve the transmission properties of the respective cable even at high transmission rates or frequencies.
- Attenuation peaks in the insertion loss and / or the return loss should be avoided or displaced from the relevant frequency range.
- the cables according to the invention should be suitable for use in vehicles or in the automobile industry.
- a cable according to the invention in particular a data cable for the transmission of data in telecommunications, communications or computer technology, comprising at least one conductor bundle and a shield for shielding the conductor bundle and / or the wires of the conductor bundle, by the ratio of a lay length of the conductor bundle to a lay length of the shielding between 0.7 and 1.3.
- lay length is usually understood, and also within the scope of the present invention, to mean the length of that section running in the longitudinal direction of the cable which requires a wire, a pair of wires or a shield for a complete 360 ° rotation.
- lay length of a twisted pair of wires denotes the length that one wire of the wire pair needs for one complete turn in the wire pair
- lay length of a stranding is the length that a wire pair needs for a complete turn in the stranding
- the lay length of a shield is the length which requires a corresponding banding that forms the respective shielding for a complete rotation.
- lay length is therefore synonymous in each context with a period of twisting a pair of wires, stranding individual pairs of wires with one another, or wrapping a band around a pair of wires (pair shielding) or around the entire conductor bundle (overall shielding).
- a lay length of the conductor bundle is not less than half and not more than 1.5 times the lay length of the shielding.
- This matching of the lay lengths to one another allows the transmission properties of the cable according to the invention to be optimized.
- Use is made of the knowledge that both the periodic twisting or stranding of the conductor bundle and the periodic winding of the (pair or overall) shielding produce peaks in the insertion loss curve. Due to the inventive coordination of the lay lengths, attenuation peaks in the insertion loss, which attenuation peaks are due to the regular arrangement of the shielding, coincide with those attenuation peaks which are due to the respective lay length of the twisting and / or stranding of the wire pairs.
- the lay length of the twisting and / or stranding of the wire pairs is selected so that the corresponding main peak lies outside the relevant frequency range (by reducing the lay length, the main peak in the insertion loss shifts to higher frequencies), there is a noisy frequency range in the relevant frequency range. and peak-free transfer curve.
- the ratio of the lay length of the conductor bundle to the lay length of the shield is preferably between 0.8 and 1.2; particularly preferably the ratio is essentially 1, so that the lay length of the conductor bundle corresponds to the lay length of the shielding or the two lay lengths are identical.
- the lay length of the conductor bundle can relate to the period of twisting of the wires in a wire pair, or to the period of stranding individual wire pairs with one another in a stranding element.
- the lay length of the shielding can refer either to the period of a pair of shielding, which pair of shielding surrounds a pair of wires for the purpose of shielding, or to the period of an overall shielding, which overall shielding surrounds the entire bundle of conductors.
- the pair shielding and / or the overall shielding is preferably formed by banding or a film made of a plastic, for example made of a thermoplastic such as PETP.
- lay lengths occurring in a cable according to the invention are particularly preferably identical.
- lay length of all wire pairs stranded with one another can be identical and also be identical to the lay length of all pair shields and any overall shielding that may be present.
- lay lengths with which the individual wire pairs are twisted with one another can be identical or different.
- Cables according to the invention can be present, for example, as “shielded twisted pair” or as “shielded parallel pair” cables.
- the cable is a "shielded twisted pair" cable with a twisted pair of wires, in particular with a wire cross-section of 0.14 or 0.22 mm 2 , and a pair of shielding surrounding the wire pair, the lay length of the wire pair and the lay length of the pair shield is in each case between 5 and 20 mm, but is preferably 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 or 18 mm.
- wire cross-section denotes the cross-section of a conductor forming one wire of the wire pair, in particular a conductor cross-section.
- a twisted pair of wires in particular with a wire cross-section of 0.13 mm 2 each, and an overall shielding surrounding the pair of wires are provided, the lay length of the wire pair and the lay length of the overall shield being between 5 and 15 mm, but preferably 9, 10 or 11 mm.
- a particularly simple structure of the cable can thereby be ensured.
- pair shielding can be omitted; alternatively, pair shielding can also be provided in addition to the overall shielding.
- a stranding element with two twisted wire pairs, each surrounded by a pair of shielding, and one is the Overall shielding surrounding the stranding element is provided, the lay length of the stranding of the two wire pairs, the lay length of the pair screening and the lay length of the overall screen each being between 5 and 15 mm, but preferably 9, 10 or 11 mm.
- lay length with which the wire pairs are twisted can also coincide with the lay lengths of the stranding, the pair shielding and the overall shielding.
- further stranding elements can also be provided in one embodiment of the cable according to the invention.
- a cable in particular a data cable for the transmission of data in telecommunications, message transmission or computer technology, comprising at least one conductor bundle and a shield for shielding the conductor bundle and / or the wires of the conductor bundle, wherein the cable is designed as a "shielded parallel pair" cable and a wire pair with two parallel wires, in particular with a wire cross-section between 0.02 to 0.35 mm 2 , particularly preferably 0.14 or 0.22 mm 2 each , and a pair of shielding surrounding the wire pair is provided.
- lay length of the pair shield is between 3 and 7 mm, but preferably 5 mm, the transmission properties of a corresponding “shielded parallel pair” cable can be significantly improved.
- a width of a foil forming the pair shielding is particularly preferably not equal to the lay length of the pair shielding, that is to say the length that is required for wrapping the wire pair with the pair shielding.
- all wires of the conductor bundle have the same capacitance per unit length.
- the attenuation properties of the cable according to the invention can be improved even further and additional peaks in the insertion loss can be avoided.
- a preferably one-sided lamination of the shielding, that is to say the pair shielding and / or the overall shielding, with an aluminum or copper layer is also advantageous.
- Fig. 1 shows a schematic sectional view of a cable according to the invention.
- the cable has two wire pairs 5, each of which includes a first insulated wire 3, a second insulated wire 4 and a pair of shielding 6 surrounding the two wires 3, 4.
- the wires 3, 4 of the wire pairs 5 are not routed in parallel in the cable, but are twisted in pairs to form a twist 8 (the circumference of the twisted wire pairs 5 is shown in FIG Fig. 1 indicated by the dashed lines provided with reference numeral 8; the direction in which the two wires 3, 4 are twisted with one another is indicated by the two arrows arranged within the twist 8).
- the twisted wire pairs 5 are in turn twisted together in a similar manner in order to form a stranding 9 (the extent of the stranding is shown in FIG Fig. 1 indicated by the dashed line provided with reference numeral 9; the direction in which the wire pairs 5 are twisted with one another is indicated by the two arrows arranged outside the twist 8 but inside the stranding 9).
- a stranding element For the semantic differentiation between the twisted wires 3, 4 and the wire pairs 5 twisted with one another, one also speaks of the stranding of the wire pairs 5 to form a stranding element.
- a conductor bundle 1 of the cable thus comprises the wires 3, 4 twisted to form wire pairs 5 and the wire pairs 5 twisted to form the stranding element.
- the conductor bundle 1 is surrounded by an overall shield 7.
- lay lengths L1 and L2 are particularly preferably identical, however, as far as this is technically possible.
- the lay length L1 of the conductor bundle 1 can either be the lay length of the cores 3, 4 ( Fig. 9 ), or the lay length of the stranding 9, i.e. the lay length under which the wire pairs 5 are twisted with one another.
- the lay length L2 of the shield 2 is either the lay length with which the pair shield 6 is helically wound around the respective wire pair 5 ( Fig. 9 ), or by the length of the lay with which the overall shield 7 is wrapped around the conductor bundle 1 ( Fig. 7, 8 ).
- these two lay lengths can also be chosen to be identical.
- the cable can be surrounded by a cable sheath 10, for example made of PVC (polyvinyl chloride);
- a braided shield 11 for example made of tinned copper wires, can be arranged between the cable sheath 10 and the overall shield 7.
- Figs. 2 and 3 show other design variants of the cable according to the invention.
- the conductor bundle 1 does not consist of several, but only one twisted pair of wires 5 with pair shielding 6.
- Fig. 3 is the wire pair 5 surrounded only by an overall shield 7; a pair shield, as it is in Figs. 1 and 2 is shown, but is omitted.
- the in Fig. 3 The cable shown has an inner sheath 12 which is arranged between the conductor bundle 1 and the overall shield 7.
- Figures 4 and 5 illustrate the positive effects achieved by the cable according to the invention on the transmission properties of a cable.
- the attenuation curve in this configuration shows a further, less pronounced peak at around 6600 MHz.
- the cable is to be used for data transmission in the frequency range up to 9 GHz, such an attenuation curve is disadvantageous in terms of transmission performance.
- Fig. 6 shows a first embodiment of a cable according to the invention.
- the conductor bundle 1 of the cable comprises the first wire 3 and the second wire 4, which form the wire pair 5.
- the two wires 3, 4 run parallel to one another, so that the embodiment shown is a “shielded parallel pair” cable.
- the one in the Figures 6, 7 and 8 However, the cable structure shown can also be used with "shielded twisted pair" cables.
- the wire pair 5 is surrounded by the pair shield 6, which forms a shield 2 for shielding the first wire 3 and the second wire 4.
- the pair shield 6 follows an insulation of the first wire 3 or the second wire 4; however, it is also possible for further layers to be arranged between the insulation and pair shielding.
- the pair shield 6 is in turn followed by the braided shield 11, which consists, for example, of tinned copper wires. Finally, the cable is closed to the outside by a cable sheath 10.
- Both the wire pair 5 and the pair shielding 6 can have a lay length: In the case of a "shielded twisted pair" cable, the two wires 3, 4 of the wire pair 5 are twisted together; that length which is required for a twist by 360 ° is then the lay length of the wire pair 5.
- the pair shielding 6 can be wound helically around the conductor bundle 1; the length that is required for a wrap around 360 ° forms the lay length of the pair shielding 6.
- this lay length can also be specified by the pitch L3 under which the pair shield 6 is wrapped around the conductor bundle 1 ( Fig. 9 ).
- the illustrated second embodiment of the cable according to the invention differs from that in Fig. 6 embodiment shown by an inner jacket 12, which surrounds the pair of wires 5; the inner jacket 12 can be made of plastic, preferably PP (polypropylene). Pair shielding as described in Fig. 6 shown, are omitted and only an overall shield 7 is provided, which does not directly surround the pair of wires 5 but is arranged between the inner sheath 12 and the outer cable sheath 10. Similar to the pair shield 6, the overall shield 7 can also be wrapped around the inner jacket 12 with a specific lay length.
- FIG. 8 a third exemplary embodiment of the cable according to the invention, the conductor bundle 1 of which has two wire pairs 5, each of which comprises either two individual wires 3, 4 arranged in parallel or twisted together.
- Each pair of wires 5 is wrapped with an associated pair of shielding 6; the two wire pairs 5 themselves are in turn wrapped with an overall shield 7.
- the lay lengths of the pair shields 6 can be different or, as far as technically possible and sensible, identical.
- the lay length of the overall shield 7 can coincide with or differ from a lay length of a pair of shielding 6. Both the pair shields 6 and the overall shield 7 are surrounded by an associated braided shield 11.
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Abstract
Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis einer Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zu einer Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,7 und 1,3 liegt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, insbesondere für die Automobilindustrie, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels.
- Bei Kabeln zur Datenübertragung, insbesondere mit hohen Datenübertragungsraten, wie sie insbesondere in Fahrzeugen eingesetzt werden, kommt es regelmäßig gerade in den relevanten Frequenzbereichen zu hohen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung und der Rückflussdämpfung. Dieses Phänomen wird Symmetrieeffekten zugeschrieben, die sich aus Periodizitäten im inneren Aufbau solcher Kabel ergeben.
- Üblicherweise sind die betreffenden Kabel aus einer Vielzahl von Adern aufgebaut, die jeweils aus einem Leiter (massiver Leiterdraht oder Litzendraht) und einer den Leiter umgebenden Isolierung bestehen. Diese Adern sind paarweise zu Adernpaaren zusammengefasst, die jeweils von einer Paarabschirmung oder Paarschirmung umgeben sind. Je nachdem, ob die Adern der einzelnen Adernpaare parallel zueinander verlaufen oder miteinander verdrillt sind, spricht man von "Shielded Parallel Pair"- oder von "Shielded Twisted Pair"-Kabeln.
- Darüber hinaus können die einzelnen Adernpaare auch untereinander verdrillt sein, um ein Verseilelement auszubilden. Um die Verdrillung der Adern eines Aderpaares und die Verdrillung der Adernpaare eines Verseilelementes klar voneinander abgrenzen zu können, spricht man (anstelle von Verdrillung) von Verseilung der einzelnen Adernpaare.
- Ein Leiterbündel des Kabels kann nun durch ein oder mehrere Verseilelemente, oder auch durch ein oder mehrere Adernpaare, die nicht miteinander verseilt sind, ausgebildet sein. In vielen Fällen ist das Leiterbündel aber noch von einer Gesamtschirmung sowie von einem Kabelmantel umgeben.
- Während die Verdrillung der Adern besseren Schutz gegenüber elektrischen und magnetischen Störfeldern, sowie eine weitgehende Aufhebung der Beeinflussung durch äußere Felder gewährleisten soll, führt die Verseilung der Adernpaare insbesondere zu einer gewünschten Flexibilität bzw. Stabilität des jeweiligen Kabels. Die Paarschirmung soll darüber hinaus das Übersprechen zwischen benachbarten Adernpaaren minimieren und die Gesamtschirmung einen Schutz hinsichtlich elektromagnetischer Verträglichkeit sowie elektromagnetischer Interferenz sicherstellen.
- Insbesondere der Anordnung der Paarschirmung auf den einzelnen Adernpaaren wird hinsichtlich der eingangs beschriebenen Dämpfungspeaks hohe Bedeutung beigemessen. So schlägt beispielsweise
EP 3 172 741 B1 vor, zwischen Adernpaar und Paarschirmung eine dielektrische Zwischenfolie anzuordnen, deren Schlaglänge nicht über die gesamte Länge eines Adernpaares konstant ist, sondern vorzugsweise periodisch über die Länge des Adernpaares variiert. Dadurch sollen negative Symmetrieeffekte, die der mit konstanter Schlaglänge um das Adernpaar gewickelten Paarschirmung zugeschrieben werden, vermindert und die Übertragungseigenschaften des jeweiligen Kabels auch bei hohen Übertragungsraten bzw. -frequenzen verbessert werden. - In der Praxis stellt sich diese Lösung allerdings als nachteilig heraus, da das Aufbringen zusätzlicher klebender Folien zwischen Adernpaar und Paarschirmung verarbeitungstechnisch mit hohem Aufwand verbunden und teuer ist. Selbiges gilt für ähnliche Lösungen, die auf dem Konzept der (Zer-)Störung der Symmetrie des Kabelaufbaus, beispielsweise durch Verseilung einzelner Adernpaare mit unterschiedlicher Schlaglänge, beruhen.
- Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Kabel vorzuschlagen, welches in einem jeweiligen Frequenzbereich im Vergleich zum Stand der Technik deutlich verbesserte Übertragungseigenschaften aufweist.
- Insbesondere sollen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung und/oder der Rückflussdämpfung vermieden bzw. aus dem relevanten Frequenzbereich verdrängt werden.
- Dabei soll der Aufbau des vorgeschlagenen Kabels deutlich einfacher als im Stand der Technik gehalten werden, sodass eine kostengünstige Fertigung möglich ist.
- Insbesondere sollen die erfindungsgemäßen Kabel zur Verwendung in Fahrzeugen bzw. in der Automobilindustrie geeignet sein.
- Eine Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels, gelöst, indem das Verhältnis einer Schlaglänge des Leiterbündels zu einer Schlaglänge der Schirmung zwischen 0,7 und 1,3 liegt.
- Unter dem Begriff "Schlaglänge" wird üblicherweise und auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Länge jener in Längsrichtung des Kabels verlaufenden Strecke verstanden, welche eine Ader, ein Adernpaar oder eine Schirmung für einen vollständigen Umlauf um 360° benötigt.
- Insbesondere bezeichnet die Schlaglänge eines verdrillten Adernpaares jene Länge, die eine Ader des Adernpaares für einen vollständigen Umlauf im Adernpaar benötigt, die Schlaglänge einer Verseilung jene Länge, die ein Adernpaar für einen vollständigen Umlauf in der Verseilung benötigt, und die Schlaglänge einer Schirmung jene Länge, die eine entsprechende, die jeweilige Schirmung ausbildende Bandierung für einen vollständigen Umlauf benötigt. Sohin steht der Begriff Schlaglänge im jeweiligen Zusammenhang synonym für eine Periode der Verdrillung eines Adernpaares, der Verseilung einzelner Adernpaare untereinander, oder der Wicklung einer Bandierung um ein Adernpaar (Paarschirmung) oder um das gesamte Leiterbündel (Gesamtschirmung).
- Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass eine Schlaglänge des Leiterbündels nicht weniger als die Hälfte und nicht mehr als das 1,5-fache einer Schlaglänge der Schirmung beträgt. Durch diese Abstimmung der Schlaglängen aufeinander können die Übertragungseigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels optimiert werden. Dabei wird die Erkenntnis ausgenützt, dass sowohl die periodischen Verdrillungen bzw. Verseilungen des Leiterbündels als auch die periodische Wicklung der (Paar-oder Gesamt-) Schirmung Peaks in der Einfügedämpfungskurve produzieren. Durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Schlaglängen fallen Dämpfungspeaks in der Einfügedämpfung, welche Dämpfungspeaks auf die regelmäßige Anordnung der Schirmung zurückzuführen sind, mit solchen Dämpfungspeaks zusammen, die auf die jeweilige Schlaglänge der Verdrillung und/oder Verseilung der Adernpaare zurückzuführen sind. Wird nun die Schlaglänge der Verdrillung und/oder Verseilung der Adernpaare so gewählt, dass der entsprechende Hauptpeak außerhalb des jeweils relevanten Frequenzbereiches liegt (durch Verringerung der Schlaglänge verschiebt sich der Hauptpeak in der Einfügedämpfung hin zu höheren Frequenzen), liegt im relevanten Frequenzbereich eine rausch- und peakfreie Übertragungskurve vor.
- Bevorzugt liegt das Verhältnis von Schlaglänge des Leiterbündels zur Schlaglänge der Schirmung zwischen 0,8 und 1,2; besonders bevorzugt beträgt das Verhältnis im Wesentlichen 1, sodass die Schlaglänge des Leiterbündels der Schlaglänge der Schirmung entspricht bzw. die beiden Schlaglängen identisch sind.
- Die Schlaglänge des Leiterbündels kann sich dabei auf die Periode einer Verdrillung der Adern in einem Adernpaar, oder aber auf die Periode einer Verseilung einzelner Adernpaare untereinander in einem Verseilelement beziehen.
- Die Schlaglänge der Schirmung kann sich entweder auf die Periode einer Paarschirmung, welche Paarschirmung jeweils ein Adernpaar zwecks Abschirmung umgibt, oder auch auf die Periode einer Gesamtschirmung beziehen, welche Gesamtschirmung das gesamte Leiterbündel umgibt. Vorzugsweise ist die Paarschirmung und/oder die Gesamtschirmung durch eine Bandierung oder eine Folie aus einem Kunststoff, etwa aus einem thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise PETP, ausgebildet.
- Besonders bevorzugt sind sämtliche der in einem erfindungsgemäßen Kabel auftretenden Schlaglängen identisch. Insbesondere kann die Schlaglänge aller miteinander verseilter Adernpaare identisch sein und darüber hinaus auch noch mit der Schlaglänge aller Paarschirmungen sowie der etwaig vorhandenen Gesamtschirmung identisch sein.
- Dadurch kann eine besonders glatte Dämpfungskurve erzielt werden.
- Die Schlaglängen, mit denen die einzelnen Adernpaare miteinander verdrillt sind, können dabei identisch oder unterschiedlich sein.
- Erfindungsgemäße Kabel können beispielsweise als "Shielded Twisted Pair"- oder als "Shielded Parallel Pair"-Kabel vorliegen.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Kabel als "Shielded Twisted Pair"-Kabel mit einem verdrillten Adernpaar, insbesondere mit einem Aderquerschnitt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm2, sowie einer das Adernpaar umgebenden Paarschirmung vor, wobei die Schlaglänge des Adernpaares und die Schlaglänge der Paarschirmung jeweils zwischen 5 und 20 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10, 11, 12, 13, 14 15, 16, 17 oder 18 mm beträgt.
- Der Begriff Aderquerschnitt bezeichnet dabei den Querschnitt eines eine Ader des Adernpaares ausbildenden Leiters, insbesondere also einen Leiterquerschnitt.
- Bei dieser Ausführungsform kann lediglich ein einziges verdrilltes Adernpaar vorliegen; durch die erfindungsgemäße Anpassung der Schlaglänge des Adernpaares und jener der das Adernpaar umgebenden Paarschirmung kann eine glatte, peak- und rauschfreie Übertragungskurve generiert werden. Ein Peak in der Einfügedämpfung eines entsprechenden Kabels tritt erst bei etwa 9 GHz auf.
- Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist ein verdrilltes Adernpaar, insbesondere mit einem Aderquerschnitt von jeweils 0,13 mm2, sowie eine das Adernpaar umgebende Gesamtschirmung vorgesehen, wobei die Schlaglänge des Adernpaares und die Schlaglänge der Gesamtschirmung jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
- Dadurch kann ein besonders einfacher Aufbau des Kabels gewährleistet werden.
- Bei entsprechenden Ausführungsformen kann die Paarschirmung entfallen; alternativ kann zusätzlich zu der Gesamtschirmung auch eine Paarschirmung vorgesehen sein.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Verseilelement mit zwei verdrillten, jeweils von einer Paarschirmung umgebenen Adernpaaren sowie eine das Verseilelement umgebende Gesamtschirmung vorgesehen, wobei die Schlaglänge der Verseilung der beiden Adernpaare, die Schlaglänge der Paarschirmung sowie die Schlaglänge der Gesamtschirmung jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
- Dabei kann auch die Schlaglänge, mit der die Adernpaare verdrillt sind, mit den Schlaglängen der Verseilung, der Paarschirmung sowie der Gesamtschirmung zusammenfallen. Es können zudem auch weitere Verseilelemente in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabels vorgesehen sein.
- Erfindungsgemäß kann zur Lösung einer Aufgabe der Erfindung auch ein Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, vorgesehen sein, umfassend zumindest ein Leiterbündel sowie eine Schirmung zur Abschirmung des Leiterbündels und/oder von Adern des Leiterbündels, wobei das Kabel als "Shielded Parallel Pair"-Kabel ausgebildet ist und ein Adernpaar mit zwei parallel verlaufenden Adern, insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm2, besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm2, sowie eine das Adernpaar umgebende Paarschirmung vorgesehen ist. Wenn die Schlaglänge der Paarschirmung zwischen 3 und 7 mm liegt, vorzugsweise aber 5 mm beträgt, können die Übertragungseigenschaften eines entsprechenden "Shielded Parallel Pair"-Kabels deutlich verbessert werden. Dabei ist besonders bevorzugt eine Breite einer die Paarschirmung ausbildenden Folie ungleich der Schlaglänge der Paarschirmung, also jener Länge, die für eine Umwicklung des Adernpaares mit der Paarschirmung, benötigt wird.
- Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass alle Adern des Leiterbündels den selben Kapazitätsbelag aufweisen.
- Hierdurch können die Dämpfungseigenschaften des erfindungsgemäßen Kabels noch weiter verbessert und zusätzliche Peaks in der Einfügedämpfung vermieden werden. Vorteilhaft ist auch eine, vorzugsweise einseitige, Kaschierung der Schirmung, also der Paarschirmung und/oder der Gesamtschirmung, mit einer Aluminium- oder Kupferschicht.
- Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
- Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem Verseilelement mit zwei verdrillten Adernpaaren mit jeweils einer Paarschirmung und einer Gesamtschirmung
- Fig. 2
- eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem verdrillten Adernpaar und Paarschirmung
- Fig. 3
- eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kabels mit einem verdrillten Adernpaar, Innenmantel und Gesamtschirmung
- Fig. 4
- eine Dämpfungskurve (Einfügedämpfung) eines aus dem Stand der Technik bekannten Kabels
- Fig. 5
- eine Dämpfungskurve (Einfügedämpfung) eines erfindungsgemäßen Kabels
- Fig. 6
- ein erfindungsgemäßes Kabel in einer ersten Ausführungsform mit Paarschirmung
- Fig. 7
- ein erfindungsgemäßes Kabel in einer zweiten Ausführungsform mit Innenmantel
- Fig. 8
- ein erfindungsgemäßes Kabel in einer dritten Ausführungsform mit Paarschirmung und Gesamtschirmung
- Fig. 9
- ein erfindungsgemäßes "Shielded Twisted Pair"-Kabel
-
Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kabels. Dabei weist das Kabel zwei Adernpaare 5 auf, die jeweils eine erste isolierte Ader 3, eine zweite isolierte Ader 4 sowie eine die beiden Adern 3,4 umgebende Paarschirmung 6 umfassen. Die Adern 3,4 der Adernpaare 5 werden im Kabel aber nicht parallel geführt, sondern sind paarweise miteinander verdrillt, um jeweils eine Verdrillung 8 auszubilden (der Umfang der verdrillten Adernpaare 5 wird inFig. 1 durch die mit Bezugszeichen 8 versehenen gestrichelten Linien angedeutet; die Richtung, in der die beiden Adern 3,4 miteinander verdrillt sind, ist durch die beiden innerhalb der Verdrillung 8 angeordneten Pfeile angedeutet). - Die verdrillten Adernpaare 5 wiederum sind in ähnlicher Weise untereinander verdrillt, um eine Verseilung 9 auszubilden (der Umfang der Verseilung wird in
Fig. 1 durch die mit Bezugszeichen 9 versehene gestrichelte Linie angedeutet; die Richtung, in der die Adernpaare 5 untereinander verdrillt sind, ist durch die beiden außerhalb der Verdrillung 8, aber innerhalb der Verseilung 9 angeordneten Pfeile angedeutet). Zur semantischen Unterscheidung zwischen den verdrillten Adern 3,4 und den untereinander verdrillten Adernpaaren 5 spricht man auch von der Verseilung der Adernpaare 5 zur Ausbildung eines Verseilelementes. - Ein Leiterbündel 1 des Kabels umfasst somit die zu Adernpaaren 5 verdrillten Adern 3,4 sowie die zu dem Verseilelement verseilten Adernpaare 5. Das Leiterbündel 1 ist von einer Gesamtschirmung 7 umgeben.
-
- Besonders bevorzugt sind die Schlaglängen L1 und L2 jedoch identisch, soweit dies technisch möglich ist.
- Bei der Schlaglänge L1 des Leiterbündels 1 kann es sich entweder um die Schlaglänge der zu Adernpaaren 5 verdrillten Adern 3,4 (
Fig. 9 ), oder aber um die Schlaglänge der Verseilung 9, also jener Schlaglänge, unter der die Adernpaare 5 untereinander verdrillt sind, handeln. - Bei der Schlaglänge L2 der Schirmung 2 handelt es sich entweder um die Schlaglänge, mit der die Paarschirmung 6 helixartig um das jeweilige Adernpaar 5 gewickelt ist (
Fig. 9 ), oder aber um die Schlaglänge, mit der die Gesamtschirmung 7 um das Leiterbündel 1 gewickelt ist (Fig. 7, 8 ). Vorzugsweise können auch diese beiden Schlaglängen identisch gewählt sein. - Besonders gute Übertragungseigenschaften stellen sich ein, wenn die Schlaglänge der Verdrillung 8 aller Adern 3,4 und/oder die Schlaglänge der Verseilung 9 aller Adernpaare 5 und/oder die Schlaglänge aller Paarschirmungen 6 und/oder die Schlaglänge der Gesamtschirmung 7, welche ebenfalls helixartig um das Leiterbündel 1 gewunden ist, gleich sind.
- Das Kabel kann von einem Kabelmantel 10, beispielsweise aus PVC (Polyvinylchlorid), umgeben sein; zwischen Kabelmantel 10 und Gesamtschirmung 7 kann ein Geflechtschirm 11, beispielsweise aus verzinnten Kupferdrähten, angeordnet sein.
-
Fig. 2 und 3 zeigen andere Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Kabels. InFig. 2 besteht das Leiterbündel 1 nicht aus mehreren, sondern aus nur einem verdrillten Adernpaar 5 mit Paarschirmung 6. InFig. 3 ist das Adernpaar 5 lediglich von einer Gesamtschirmung 7 umgeben; eine Paarschirmung, wie sie inFig. 1 und 2 dargestellt ist, entfällt jedoch. Zusätzlich zu dem äußeren Kabelmantel 10 umfasst das inFig. 3 gezeigte Kabel einen Innenmantel 12, welcher zwischen dem Leiterbündel 1 und der Gesamtschirmung 7 angeordnet ist. -
Fig. 4 und 5 veranschaulichen die durch das erfindungsgemäße Kabel erzielten positiven Auswirkungen auf die Übertragungseigenschaften eines Kabels. -
- Zusätzlich zu einem Hauptpeak in der Einfügedämpfung (IL) bei etwa 9750 MHz zeigt die Dämpfungskurve bei dieser Konfiguration noch einen weiteren, weniger stark ausgeprägten Peak bei etwa 6600 MHz. Soll das Kabel aber gerade für Datenübertragungen im Frequenzbereich bis 9 GHz verwendet werden, ist eine solche Dämpfungskurve hinsichtlich der Übertragungsleistung nachteilig.
- Um die Dämpfungskurve im relevanten Frequenzbereich rausch- und peakfrei zu halten, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die beiden Schlaglängen L1 und L2 so zu wählen, sodass deren Verhältnis zwischen 0,7 und 1,3 zu liegen kommt.
Fig. 5 zeigt die Einfügedämpfung eines erfindungsgemäßen Kabels, bei dem beide Schlaglängen L1 und L2 jeweils 11 mm betragen, also - Wie man in
Fig. 5 gut erkennen kann, ist der relevante Frequenzbereich bis 9 GHz nun frei von jeglichen Dämpfungspeaks. Zudem hat sich durch die erfindungsgemäße Abstimmung der Schlaglängen aufeinander der Hauptpeak, verglichen mitFig. 4 , zu höheren Frequenzen hin verschoben. -
Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kabels. Dabei umfasst das Leiterbündel 1 des Kabels die erste Ader 3 und die zweite Ader 4, welche das Adernpaar 5 ausbilden. Die beiden Adern 3,4 verlaufen dabei parallel zueinander, sodass es sich bei der dargestellten Ausführungsform um ein "Shielded Parallel Pair"-Kabel handelt. Der in denFiguren 6, 7 und 8 gezeigte Kabelaufbau kann jedoch ebenso bei "Shielded Twisted Pair"-Kabeln zum Einsatz kommen. - In
Fig. 6 ist das Adernpaar 5 von der Paarschirmung 6 umgeben, welche eine Schirmung 2 zur Abschirmung der ersten Ader 3 und der zweiten Ader 4 ausbildet. Dabei folgt die Paarschirmung 6 auf eine Isolierung der ersten Ader 3 bzw. der zweiten Ader 4; es ist jedoch auch möglich, dass zwischen Isolierung und Paarschirmung weitere Schichten angeordnet sind. Auf die Paarschirmung 6 wiederum folgt der Geflechtschirm 11, welcher beispielsweise aus verzinnten Kupferdrähten besteht. Schließlich ist das Kabel nach Außen hin durch einen Kabelmantel 10 abgeschlossen. - Sowohl das Adernpaar 5 als auch die Paarschirmung 6 können eine Schlaglänge aufweisen: Im Falle eine "Shielded Twisted Pair"-Kabels sind die beiden Adern 3,4 des Adernpaares 5 miteinander verdrillt; jene Länge, die für eine Verdrillung um 360° benötigt wird, ist dann die Schlaglänge des Adernpaares 5. Gleichermaßen kann die Paarschirmung 6 helixartig um das Leiterbündel 1 gewickelt sein; jene Länge, die für eine Umwicklung um 360° benötigt wird, bildet die Schlaglänge der Paarschirmung 6. Alternativ kann diese Schlaglänge auch durch die Steigung L3, unter welcher die Paarschirmung 6 um das Leiterbündel 1 gewickelt ist, angegeben werden (
Fig. 9 ). - Das in
Fig. 7 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels unterscheidet sich von dem inFig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel durch einen Innenmantel 12, welcher das Adernpaar 5 umgibt; der Innenmantel 12 kann aus Kunststoff, vorzugsweise aus PP (Polypropylen), gefertigt sein. Dabei kann eine Paarschirmung, wie sie inFig. 6 gezeigt ist, entfallen und lediglich eine Gesamtschirmung 7 vorgesehen sein, welche nicht das Adernpaar 5 direkt umgibt sondern zwischen Innenmantel 12 und äußerem Kabelmantel 10 angeordnet ist. Ähnlich der Paarschirmung 6 kann auch die Gesamtschirmung 7 mit einer bestimmten Schlaglänge um den Innenmantel 12 gewickelt sein. - Schließlich zeigt
Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kabels, dessen Leiterbündel 1 zwei Adernpaare 5 aufweist, die jeweils entweder zwei parallel verlaufend angeordnete oder zwei miteinander verdrillte Einzeladern 3,4 umfassen. Dabei ist jedes Adernpaar 5 mit einer zugeordneten Paarschirmung 6 umwickelt; die beiden Adernpaare 5 selbst sind wiederum mit einer Gesamtschirmung 7 umwickelt. Die Schlaglängen der Paarschirmungen 6 können unterschiedlich oder, soweit technisch möglich und sinnvoll, identisch sein. Ebenso kann die Schlaglänge der Gesamtschirmung 7 mit einer Schlaglänge einer Paarschirmung 6 zusammenfallen oder sich von dieser unterscheiden. Sowohl die Paarschirmungen 6 als auch die Gesamtschirmung 7 sind von einem zugeordneten Geflechtschirm 11 umgeben. -
- 1
- Leiterbündel
- 2
- Schirmung
- 3
- erste Ader
- 4
- zweite Ader
- 5
- Adernpaar
- 6
- Paarschirmung
- 7
- Gesamtschirmung
- 8
- Verdrillung
- 9
- Verseilung
- 10
- Kabelmantel
- 11
- Geflechtschirm
- 12
- Innenmantel
- L1
- Schlaglänge des Leiterbündels
- L2
- Schlaglänge der Schirmung
- L3
- Steigung der Schirmung
Claims (15)
- Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis einer Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zu einer Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,7 und 1,3 liegt.
- Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) zur Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
- Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) der Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) entspricht.
- Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) um jene eines verdrillten Adernpaares (5) des Leiterbündels (1) handelt.
- Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L1) des Leiterbündels (1) um jene einer Verseilung von Adernpaaren (5) des Leiterbündels (1) handelt.
- Kabel nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schirmung (2) um eine Paarschirmung (6) des Adernpaares (5) und/oder eine Gesamtschirmung (7) des Leiterbündels (1) handelt.
- Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Schlaglänge (L2) der Schirmung (2) um jene einer die Paarschirmung (6) und/oder einer die Gesamtschirmung (7) ausbildenden Bandierung handelt.
- Kabel nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schlaglängen (L1, L2) identisch sind.
- Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kabel um ein "Shielded Twisted Pair"-Kabel handelt.
- Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdrilltes Adernpaar (5), insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm2, besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm2, sowie eine das Adernpaar (5) umgebende Paarschirmung (6) vorgesehen ist, wobei die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) jeweils zwischen 5 und 20 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10, 11, 15, 16, 17 oder 18 mm.
- Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein verdrilltes Adernpaar (5), insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm2, besonders bevorzugt von jeweils 0,13 mm2, sowie eine das Adernpaar (5) umgebende Gesamtschirmung (7) vorgesehen ist, wobei die Schlaglänge (L1) des Adernpaares (5) und die Schlaglänge (L2) der Gesamtschirmung (7) jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
- Kabel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verseilelement mit zwei verdrillten, jeweils von einer Paarschirmung (6) umgebenen Adernpaaren (5) sowie eine das Verseilelement umgebende Gesamtschirmung (7) vorgesehen ist, wobei die Schlaglänge (L1) der Verseilung der beiden Adernpaare (5), die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) sowie die Schlaglänge (L2) der Gesamtschirmung (7) jeweils zwischen 5 und 15 mm liegt, vorzugsweise aber 9, 10 oder 11 mm beträgt.
- Kabel, insbesondere Datenkabel zur Übertragung von Daten in der Telekommunikations-, Nachrichtenübertragungs- oder Computertechnik, umfassend zumindest ein Leiterbündel (1) sowie eine Schirmung (2) zur Abschirmung des Leiterbündels (1) und/oder von Adern (3,4) des Leiterbündels (1), wobei das Kabel als "Shielded Parallel Pair"-Kabel ausgebildet ist und ein Adernpaar (5) mit zwei parallel verlaufenden Adern (3,4), insbesondere mit einem Aderquerschnitt zwischen 0,02 bis 0,35 mm2, besonders bevorzugt von jeweils 0,14 oder 0,22 mm2, sowie eine das Adernpaar (5) umgebende Paarschirmung (6) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaglänge (L2) der Paarschirmung (6) zwischen 3 und 7 mm liegt, vorzugsweise aber 5 mm beträgt.
- Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (3,4) des Leiterbündels (1) den selben Kapazitätsbelag aufweisen.
- Kabel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmung (2) mit einer Aluminium- oder Kupferkaschierung versehen ist.
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- 2021-03-18 WO PCT/EP2021/056985 patent/WO2021185983A1/de active Application Filing
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