JPH07134917A - 難燃性通信ケーブル - Google Patents
難燃性通信ケーブルInfo
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- JPH07134917A JPH07134917A JP4220956A JP22095692A JPH07134917A JP H07134917 A JPH07134917 A JP H07134917A JP 4220956 A JP4220956 A JP 4220956A JP 22095692 A JP22095692 A JP 22095692A JP H07134917 A JPH07134917 A JP H07134917A
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- Japan
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- twisted pair
- flame
- cable
- conductor
- insulation system
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
- H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
- H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
- H01B7/295—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to flame
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Communication Cables (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高周波信号を低い伝送損失でもって伝送可能
な難燃特性を有する通信ケーブルを提供すること。 【構成】 本発明の通信ケーブルはの絶縁システム（２
８）は０．００４以下の減衰係数を有し、その実効誘電
率は、各ツイスツペア線を伝播する高周波信号の伝播速
度が０．６５と光の速度との積以上となるような値で、
前記絶縁システムは、前記細長い金属部（２６）に隣接
する内側層（３０）と難燃性プラスチック材料からなる
外側層（３２）を含み、前記プラスチック製のジャケッ
ト（３５）のプラスチック材料は、低い減衰係数と誘電
率とを有することを特徴とする。
な難燃特性を有する通信ケーブルを提供すること。 【構成】 本発明の通信ケーブルはの絶縁システム（２
８）は０．００４以下の減衰係数を有し、その実効誘電
率は、各ツイスツペア線を伝播する高周波信号の伝播速
度が０．６５と光の速度との積以上となるような値で、
前記絶縁システムは、前記細長い金属部（２６）に隣接
する内側層（３０）と難燃性プラスチック材料からなる
外側層（３２）を含み、前記プラスチック製のジャケッ
ト（３５）のプラスチック材料は、低い減衰係数と誘電
率とを有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波信号を伝送する
に適した難燃性通信ケーブルに関する。
に適した難燃性通信ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、塩化ポリビニル（ＰＶＣ）で絶縁
被覆された導体を用いたケーブルが使用されていた。こ
の従来のケーブルは難燃性に対する特性は満足できる
が、高周波信号を伝送するには必ずしも好ましくなかっ
た。このため、金属導体のサイズを大きくすることによ
り、この問題を解決ていたが、しかし、これはダクトや
建物の床下にケーブルを配置する用途に対しては好まし
い解決方法ではなかった。また、別の従来技術として、
泡状のポリエチレン絶縁材料の上に塩化ポリビニルの被
覆を施す金属導体が使われており、このツイストペア線
を複数有するケーブルをジャケット内に収納し、金属シ
ールドで内部ジャケットを覆い、外部ジャケットをさら
にシールドの上に覆っていた。
被覆された導体を用いたケーブルが使用されていた。こ
の従来のケーブルは難燃性に対する特性は満足できる
が、高周波信号を伝送するには必ずしも好ましくなかっ
た。このため、金属導体のサイズを大きくすることによ
り、この問題を解決ていたが、しかし、これはダクトや
建物の床下にケーブルを配置する用途に対しては好まし
い解決方法ではなかった。また、別の従来技術として、
泡状のポリエチレン絶縁材料の上に塩化ポリビニルの被
覆を施す金属導体が使われており、このツイストペア線
を複数有するケーブルをジャケット内に収納し、金属シ
ールドで内部ジャケットを覆い、外部ジャケットをさら
にシールドの上に覆っていた。
【０００３】この外部ジャケットは塩化ポリビニル製で
ある。このように構成された通信ケーブルは難燃性の特
性は満足するが、導体のツイストペア線は泡状のポリエ
チレン絶縁物をクラッシュさせる（押しつぶす）ことが
あり、このため、金属導体間のスペースが小さくなり、
伝送ロスが発生する。この種の問題はＬＡＮのような特
殊な用途の場合には大きな問題である。この問題に関し
ては、米国特許４８７３３９３号を参照のこと。
ある。このように構成された通信ケーブルは難燃性の特
性は満足するが、導体のツイストペア線は泡状のポリエ
チレン絶縁物をクラッシュさせる（押しつぶす）ことが
あり、このため、金属導体間のスペースが小さくなり、
伝送ロスが発生する。この種の問題はＬＡＮのような特
殊な用途の場合には大きな問題である。この問題に関し
ては、米国特許４８７３３９３号を参照のこと。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は高周波
信号を低い伝送損失でもって、伝送可能で、かつ許容可
能な難燃特性を有する通信ケーブルを提供することであ
る。さらに、ケーブルに使用される材料は入手しやす
く、安価であることが要求される。また、その絶縁シス
テムは比較的短い、ねじり長さでもツイストペア線がク
ラッシュしないようなものが望まれている。
信号を低い伝送損失でもって、伝送可能で、かつ許容可
能な難燃特性を有する通信ケーブルを提供することであ
る。さらに、ケーブルに使用される材料は入手しやす
く、安価であることが要求される。また、その絶縁シス
テムは比較的短い、ねじり長さでもツイストペア線がク
ラッシュしないようなものが望まれている。
【０００５】
【課題を解決する手段】前記課題を解決する為に、本発
明の通信ケーブルは、前記絶縁システム（２８）は０．
００４以下の減衰係数を有し、その実効誘電率は、各ツ
イスツペア線を伝播する高周波信号の伝播速度が０．６
５と光の速度との積以上で、前記絶縁システムは、前記
細長い金属部（２６）に隣接する内側層（３０）と難燃
性プラスチック材料からなる外側層（３２）を含み、前
記プラスチック製のジャケット（３５）のプラスチック
材料は、低い減衰係数と誘電率とを有することを特徴と
する。
明の通信ケーブルは、前記絶縁システム（２８）は０．
００４以下の減衰係数を有し、その実効誘電率は、各ツ
イスツペア線を伝播する高周波信号の伝播速度が０．６
５と光の速度との積以上で、前記絶縁システムは、前記
細長い金属部（２６）に隣接する内側層（３０）と難燃
性プラスチック材料からなる外側層（３２）を含み、前
記プラスチック製のジャケット（３５）のプラスチック
材料は、低い減衰係数と誘電率とを有することを特徴と
する。
【０００６】
【実施例】図１及び２に、本発明による非シールドケー
ブル２０を示す。このケーブル２０は、絶縁性金属導体
２４−２４の複数のツイストペア２２−２２からなる。
絶縁性導体の構造の説明に先立って、信号伝送に用いら
れる金属導体ケーブル中の信号の劣化と損失について説
明する。チャネルの伝送容量はＩＣ＝Ｗｌｏｇ2（１＋
Ｐ／Ｎ）によって表され、ここで、Ｗは帯域（Ｈｚ）、
Ｐは平均信号パワー、Ｎは平均ノイズパワーである。チ
ャネルの伝送容量は、（１）帯域が無限大、（２）平均
信号パワーが無限大、（３）ノイズが零、のいづれかが
満たされると無限大となる。以下の説明では、信号パワ
ーは現在の通常のレベルより増加することはなく、ノイ
ズの定義は、従来の熱雑音に加えてクロストーク及び電
磁界干渉（ＥＭＩ）に広げて考えることにする。
ブル２０を示す。このケーブル２０は、絶縁性金属導体
２４−２４の複数のツイストペア２２−２２からなる。
絶縁性導体の構造の説明に先立って、信号伝送に用いら
れる金属導体ケーブル中の信号の劣化と損失について説
明する。チャネルの伝送容量はＩＣ＝Ｗｌｏｇ2（１＋
Ｐ／Ｎ）によって表され、ここで、Ｗは帯域（Ｈｚ）、
Ｐは平均信号パワー、Ｎは平均ノイズパワーである。チ
ャネルの伝送容量は、（１）帯域が無限大、（２）平均
信号パワーが無限大、（３）ノイズが零、のいづれかが
満たされると無限大となる。以下の説明では、信号パワ
ーは現在の通常のレベルより増加することはなく、ノイ
ズの定義は、従来の熱雑音に加えてクロストーク及び電
磁界干渉（ＥＭＩ）に広げて考えることにする。
【０００７】チャネルの情報容量は、伝送信号パワーが
最大となり、ノイズ（干渉）が最小となる場合に、最大
となる。これはつまり、ケーブルの損失及びクロストー
クとＥＭＩを最小にすることに等しい。技術動向として
は、符号（ボー）レートを増加させてチャネル容量を増
加させる、つまり伝送周波数の上限を引き上げるもので
ある。これは、エミッタ結合ロジック（ＥＣＬ）を必要
とし、ライン駆動回路のパワー容量を減少させる。従っ
て、高周波数領域で最小損失を呈し、干渉に対して良好
な耐性を有する構造がより必要とされている。
最大となり、ノイズ（干渉）が最小となる場合に、最大
となる。これはつまり、ケーブルの損失及びクロストー
クとＥＭＩを最小にすることに等しい。技術動向として
は、符号（ボー）レートを増加させてチャネル容量を増
加させる、つまり伝送周波数の上限を引き上げるもので
ある。これは、エミッタ結合ロジック（ＥＣＬ）を必要
とし、ライン駆動回路のパワー容量を減少させる。従っ
て、高周波数領域で最小損失を呈し、干渉に対して良好
な耐性を有する構造がより必要とされている。
【０００８】平衡モードにおけるツイストペアの高周波
数域での損失は、α＝８．６８［（Ｒ／２）√（Ｃ／
Ｌ）＋（Ｇ／２）√（Ｌ／Ｃ）］ｄＢ／１００メートル
によって与えられ、ここで、Ｒは高周波（表皮効果）抵
抗：オーム／１００メートル、Ｃはキャパシタンス：フ
ァラッド／１００メートル、Ｌはインダクタンス：ヘン
リー／１００メートル、Ｇはコンダクタンス：ジーメン
ス／１００メートルである。平衡モードの説明について
は、前文の米国特許4873393号とその参考文献に示され
ている。そのため、ここでは導体と導体の絶縁部は円形
の同心円状で、ペアは２つの絶縁性導体を互いにより合
わせて形成されていると仮定する。
数域での損失は、α＝８．６８［（Ｒ／２）√（Ｃ／
Ｌ）＋（Ｇ／２）√（Ｌ／Ｃ）］ｄＢ／１００メートル
によって与えられ、ここで、Ｒは高周波（表皮効果）抵
抗：オーム／１００メートル、Ｃはキャパシタンス：フ
ァラッド／１００メートル、Ｌはインダクタンス：ヘン
リー／１００メートル、Ｇはコンダクタンス：ジーメン
ス／１００メートルである。平衡モードの説明について
は、前文の米国特許4873393号とその参考文献に示され
ている。そのため、ここでは導体と導体の絶縁部は円形
の同心円状で、ペアは２つの絶縁性導体を互いにより合
わせて形成されていると仮定する。
【０００９】チャネル容量を最大にするためには、ツイ
ストペアの信号損失を最小にしなくてはならない。上記
の式では、（Ｒ／２）√（Ｃ／Ｌ）の項は通常、（Ｇ／
２）√（Ｌ／Ｃ）の項より大きい。損失を最小にするた
めには、Ｒ、Ｃ、Ｇの値を最小にすることが要求され
る。式からはまた、Ｌを最大にすることも考えられる。
しかし、Ｌは特性インピーダンスを一定に保つために調
整される独立の変数で、従って標準のエレクトロニクス
との両立が維持される。高周波数領域での特性インピー
ダンスは、Ｚ0＝√（Ｌ／Ｃ）によって与えられる。従
ってＣの値が変化してもＬ／Ｃの比は一定とされる。
ストペアの信号損失を最小にしなくてはならない。上記
の式では、（Ｒ／２）√（Ｃ／Ｌ）の項は通常、（Ｇ／
２）√（Ｌ／Ｃ）の項より大きい。損失を最小にするた
めには、Ｒ、Ｃ、Ｇの値を最小にすることが要求され
る。式からはまた、Ｌを最大にすることも考えられる。
しかし、Ｌは特性インピーダンスを一定に保つために調
整される独立の変数で、従って標準のエレクトロニクス
との両立が維持される。高周波数領域での特性インピー
ダンスは、Ｚ0＝√（Ｌ／Ｃ）によって与えられる。従
ってＣの値が変化してもＬ／Ｃの比は一定とされる。
【００１０】高周波数領域での位相速度は、νp＝１／
√（ＬＣ）＝１／√（εr）ｘ（光速）によって表さ
れ、ここで、εrは絶縁システムの誘電率である。ツイ
ストペアの抵抗Ｒは、本質的に表皮抵抗であり、ワイヤ
ー径に反比例する。近接効果による抵抗の増加もあり、
金属導体部分が互いに近接し、絶縁システムが極めて薄
い場合に増加する。しかし、近接効果による抵抗は表皮
抵抗より十分小さく、導体の間隔があまり変化しなけれ
ば特には変化しない。表皮効果抵抗及び近接効果抵抗は
共に、周波数の平方根に比例する。ここで、絶縁性銅製
導体によるツイストペアの抵抗は、銅製導体の直径、つ
まりワイヤーゲージによって決まるとする。キャパシタ
ンスＣは、絶縁材料の直径と導体の直径の比及び絶縁材
料の誘電特性の関数である。特に導体に最も近接する絶
縁材料には、低誘電率絶縁材料が好ましい。誘電率はほ
ぼ周波数に対して一定である。
√（ＬＣ）＝１／√（εr）ｘ（光速）によって表さ
れ、ここで、εrは絶縁システムの誘電率である。ツイ
ストペアの抵抗Ｒは、本質的に表皮抵抗であり、ワイヤ
ー径に反比例する。近接効果による抵抗の増加もあり、
金属導体部分が互いに近接し、絶縁システムが極めて薄
い場合に増加する。しかし、近接効果による抵抗は表皮
抵抗より十分小さく、導体の間隔があまり変化しなけれ
ば特には変化しない。表皮効果抵抗及び近接効果抵抗は
共に、周波数の平方根に比例する。ここで、絶縁性銅製
導体によるツイストペアの抵抗は、銅製導体の直径、つ
まりワイヤーゲージによって決まるとする。キャパシタ
ンスＣは、絶縁材料の直径と導体の直径の比及び絶縁材
料の誘電特性の関数である。特に導体に最も近接する絶
縁材料には、低誘電率絶縁材料が好ましい。誘電率はほ
ぼ周波数に対して一定である。
【００１１】インダクタンスＬは、絶縁層径と導体径と
の比Ｄ／ｄによって近似的に決まる。インダクタンスは
周波数に対してほぼ一定である。
の比Ｄ／ｄによって近似的に決まる。インダクタンスは
周波数に対してほぼ一定である。
【００１２】コンダクタンスＧは、絶縁材料の減衰係数
によって決まる。Ｇは、Ｇ＝Ｄf２πｆＣによって定義
され、Ｄfは減衰係数、ｆは周波数、Ｃはキャパシタン
スである。
によって決まる。Ｇは、Ｇ＝Ｄf２πｆＣによって定義
され、Ｄfは減衰係数、ｆは周波数、Ｃはキャパシタン
スである。
【００１３】コンダクタンスは周波数に比例して増加す
る。従って、抵抗は周波数の平方根に比例し、他の項は
周波数に対して一定となるため、絶縁材料の減数係数は
周波数が増加するにつれてより重要性が増す。
る。従って、抵抗は周波数の平方根に比例し、他の項は
周波数に対して一定となるため、絶縁材料の減数係数は
周波数が増加するにつれてより重要性が増す。
【００１４】セントラルオフィス内及びローカルループ
内で高周波信号を伝送することのできる非シールドケー
ブルを得るには、各ツイストペアの各導体が、難燃性で
低減衰係数の特性を持つデュアル絶縁システムとなる。
低減衰係数としては、約０．００４以下となることが望
ましい。また、高周波信号の低損失伝送のためには、絶
縁システムが低実効誘電率の特性を有することが好まし
い。絶縁システムの低実効誘電率としては、高周波にお
ける各導体ペアの伝搬速度は、光速の０．６５倍に等し
いことが望ましい。低誘電率としては、３以下となるこ
とが望ましい。例えば、ポリ塩化ビニルの誘電率は３．
５、ＨＡＬＡＲフッ化ポリマーは２．６である。
内で高周波信号を伝送することのできる非シールドケー
ブルを得るには、各ツイストペアの各導体が、難燃性で
低減衰係数の特性を持つデュアル絶縁システムとなる。
低減衰係数としては、約０．００４以下となることが望
ましい。また、高周波信号の低損失伝送のためには、絶
縁システムが低実効誘電率の特性を有することが好まし
い。絶縁システムの低実効誘電率としては、高周波にお
ける各導体ペアの伝搬速度は、光速の０．６５倍に等し
いことが望ましい。低誘電率としては、３以下となるこ
とが望ましい。例えば、ポリ塩化ビニルの誘電率は３．
５、ＨＡＬＡＲフッ化ポリマーは２．６である。
【００１５】図３に、難燃性で低減衰係数及び低誘電率
の特性の絶縁システムを有する、絶縁性金属導体２４の
端面の拡大断面図を示す。各絶縁性金属導体２４は、金
属部２６と絶縁システム２８を有する。絶縁システム２
８は、実施例では細長い低密度ポリエチレンとなってい
る、ポリエチレン層３０を有する。実施例のポリエチレ
ンは、減衰係数約０．００１、誘電率約２．３である。
固体ポリエチレン層３０は、難燃性ポリエチレンプラス
チック材料層３２内に配置される。難燃性パリエチレン
として適当なのが、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ社のＵ
ｎｉｇａｒｄＨＰ ＤＧＤＢ−１４３０熱可塑性難燃性
材料である。この材料はＡＳＴＭＤ１５３１試験手法に
よれば、１００ＫＨｚ及び１ＭＨｚにおいて、誘電率
２．５９、減衰係数０．０００２である。２４ゲージ銅
製導体には、外径０．０２９インチのポリエチレン層が
金属導体の絶縁層に用いられる。内部層に配置された層
３２は、外径約０．０３５インチである。難燃性ポリエ
チレンプラスチック材料の層厚は、約０．００３インチ
である。各絶縁性絶縁性導体の難燃性プラスチック材料
の表皮あるいは外部層は、比較的薄いものである。この
ような場合に考えられるのが、そのような材料の薄い表
皮の成形が難しく、工業的な放電試験時に表皮で絶縁破
壊するのではないかということである。難燃性ポリエチ
レンには、放電試験の際に材料に放電が生じてしまうよ
うな、悪影響をもたらす添加物が含まれている。
の特性の絶縁システムを有する、絶縁性金属導体２４の
端面の拡大断面図を示す。各絶縁性金属導体２４は、金
属部２６と絶縁システム２８を有する。絶縁システム２
８は、実施例では細長い低密度ポリエチレンとなってい
る、ポリエチレン層３０を有する。実施例のポリエチレ
ンは、減衰係数約０．００１、誘電率約２．３である。
固体ポリエチレン層３０は、難燃性ポリエチレンプラス
チック材料層３２内に配置される。難燃性パリエチレン
として適当なのが、Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ社のＵ
ｎｉｇａｒｄＨＰ ＤＧＤＢ−１４３０熱可塑性難燃性
材料である。この材料はＡＳＴＭＤ１５３１試験手法に
よれば、１００ＫＨｚ及び１ＭＨｚにおいて、誘電率
２．５９、減衰係数０．０００２である。２４ゲージ銅
製導体には、外径０．０２９インチのポリエチレン層が
金属導体の絶縁層に用いられる。内部層に配置された層
３２は、外径約０．０３５インチである。難燃性ポリエ
チレンプラスチック材料の層厚は、約０．００３インチ
である。各絶縁性絶縁性導体の難燃性プラスチック材料
の表皮あるいは外部層は、比較的薄いものである。この
ような場合に考えられるのが、そのような材料の薄い表
皮の成形が難しく、工業的な放電試験時に表皮で絶縁破
壊するのではないかということである。難燃性ポリエチ
レンには、放電試験の際に材料に放電が生じてしまうよ
うな、悪影響をもたらす添加物が含まれている。
【００１６】本発明によるケーブルの絶縁性導体は、工
業的な放電試験に合格している。この結果は、絶縁シス
テムの構造配置によって達成されている。本発明のケー
ブルの絶縁性導体では、ポリエチレン固体内部層が、そ
の表面の難燃性ポリエチレン層からの絶縁破壊に耐性を
有する。固体絶縁内部層の厚さが適切でないと、絶縁性
導体は放電試験に合格しない。あるいは、絶縁システム
が難燃性ポリオレフィン材料のみで構成されていると、
絶縁性導体は試験に合格しない。絶縁性導体が固体ポリ
オレフィン層のみをゆうする場合でも、例えば約０．０
０６インチ程度の十分な厚さを有すれば試験に合格する
が、難燃性には適さない。
業的な放電試験に合格している。この結果は、絶縁シス
テムの構造配置によって達成されている。本発明のケー
ブルの絶縁性導体では、ポリエチレン固体内部層が、そ
の表面の難燃性ポリエチレン層からの絶縁破壊に耐性を
有する。固体絶縁内部層の厚さが適切でないと、絶縁性
導体は放電試験に合格しない。あるいは、絶縁システム
が難燃性ポリオレフィン材料のみで構成されていると、
絶縁性導体は試験に合格しない。絶縁性導体が固体ポリ
オレフィン層のみをゆうする場合でも、例えば約０．０
０６インチ程度の十分な厚さを有すれば試験に合格する
が、難燃性には適さない。
【００１７】さらに、デュアル層絶縁システム及び単に
２重の材料を用いるだけでないことが、後に要求される
特性の達成に重要であることが分かっている。固体ポリ
オレフィンと難燃性ポリオレフィンを混合した単一層で
は、放電試験に合格しないことが分かっている。
２重の材料を用いるだけでないことが、後に要求される
特性の達成に重要であることが分かっている。固体ポリ
オレフィンと難燃性ポリオレフィンを混合した単一層で
は、放電試験に合格しないことが分かっている。
【００１８】さらに、絶縁性導体の伝送品質は、優れた
難燃性にもかかわらず十分に良質である。先の塩化ビニ
ルは、難燃性の点からは好ましいが、伝送品質が良くな
い。
難燃性にもかかわらず十分に良質である。先の塩化ビニ
ルは、難燃性の点からは好ましいが、伝送品質が良くな
い。
【００１９】導体絶縁システムのデュアル絶縁構成で
は、シールド無しで十分１００オームのインピーダンス
を得る、薄い側壁を用いることができる。さらに、難燃
性の構造から、デュアル絶縁性導体は、難燃性ポリエチ
レン材料のみが用いられた場合、高い絶縁耐力が得られ
る。
は、シールド無しで十分１００オームのインピーダンス
を得る、薄い側壁を用いることができる。さらに、難燃
性の構造から、デュアル絶縁性導体は、難燃性ポリエチ
レン材料のみが用いられた場合、高い絶縁耐力が得られ
る。
【００２０】各ペア２２の導体のより合わせ特性はま
た、本発明によるケーブルにおいて、比較的高伝送レー
トでの十分にエラーを抑制した伝送を得るために重要で
ある。本発明によるケーブルでは、各導体ペアのより合
わせ距離が、ペアの導体の１つの絶縁部の外径の約８０
倍を超えてはならないことが分かっている。これは比較
的短いより合わせ距離である。実施例では、各導体ペア
のより合わせ距離は、ペアの導体の１つの絶縁部の外径
の約４０倍以下としてある。
た、本発明によるケーブルにおいて、比較的高伝送レー
トでの十分にエラーを抑制した伝送を得るために重要で
ある。本発明によるケーブルでは、各導体ペアのより合
わせ距離が、ペアの導体の１つの絶縁部の外径の約８０
倍を超えてはならないことが分かっている。これは比較
的短いより合わせ距離である。実施例では、各導体ペア
のより合わせ距離は、ペアの導体の１つの絶縁部の外径
の約４０倍以下としてある。
【００２１】絶縁システムは、短いより合わせの本発明
のケーブル構成と両立するものであり、都合が良い。絶
縁システムのプラスチック材料は、より合わせ操作時に
破壊されないものである。
のケーブル構成と両立するものであり、都合が良い。絶
縁システムのプラスチック材料は、より合わせ操作時に
破壊されないものである。
【００２２】本発明による導体ペアの短いより合わせ距
離によって、（１）異なったより合わせ距離のペアと隣
接した際に、与えられたより合わせ距離のペアの理想的
な螺旋からのずれを減少し、（２）隣接ペアとの１つの
ペアの導体の物理的なかみ合わせによる”ペア侵犯”を
減少し、ペア間の物理的な距離を増加する、ことによっ
てクロストークが減少する。
離によって、（１）異なったより合わせ距離のペアと隣
接した際に、与えられたより合わせ距離のペアの理想的
な螺旋からのずれを減少し、（２）隣接ペアとの１つの
ペアの導体の物理的なかみ合わせによる”ペア侵犯”を
減少し、ペア間の物理的な距離を増加する、ことによっ
てクロストークが減少する。
【００２３】ペア侵犯は重要な考慮すべき問題である。
従来例では、隣接ペアを互いに網状に構成して、密度を
増加させるか、領域内のペア数を可能な限り小さくする
ことが望ましかった。より合わせ距離を比較的短くする
ことによれば、１つのペアの導体が、隣接するペアの導
体に物理的にかみ合う機会を最小限にすることができ
る。
従来例では、隣接ペアを互いに網状に構成して、密度を
増加させるか、領域内のペア数を可能な限り小さくする
ことが望ましかった。より合わせ距離を比較的短くする
ことによれば、１つのペアの導体が、隣接するペアの導
体に物理的にかみ合う機会を最小限にすることができ
る。
【００２４】図４に、２つの絶縁性導体ペアを示す。図
４の導体は、既に参照されており、２４−２４で示され
ている。各ペアの導体間の距離は”ａ”で、ペアの中心
間の距離は”ｄ”であり、”ｄ”は”ａ”の２倍に等し
い。ペア間のクロストークはａ2／ｄ2に比例する。従っ
て、導体ペア間の距離”ｄ”を長くすることで、クロス
トークが減少される。
４の導体は、既に参照されており、２４−２４で示され
ている。各ペアの導体間の距離は”ａ”で、ペアの中心
間の距離は”ｄ”であり、”ｄ”は”ａ”の２倍に等し
い。ペア間のクロストークはａ2／ｄ2に比例する。従っ
て、導体ペア間の距離”ｄ”を長くすることで、クロス
トークが減少される。
【００２５】通例では、充填されたコア内で、１つのペ
アの各絶縁性導体２４の外接円が他のペアのそれと重な
る。一方、図４では１つのペアの導体２４は、もう一方
の外接円領域３４と重なることはない。一般的には、ケ
ーブル２０中の互いに関連する導体ペアの長さ方向に渡
って、ペアの中心間の距離は”ｄ”となる。これによっ
て、クロストークが減少する。
アの各絶縁性導体２４の外接円が他のペアのそれと重な
る。一方、図４では１つのペアの導体２４は、もう一方
の外接円領域３４と重なることはない。一般的には、ケ
ーブル２０中の互いに関連する導体ペアの長さ方向に渡
って、ペアの中心間の距離は”ｄ”となる。これによっ
て、クロストークが減少する。
【００２６】より合わせ距離の長い導体ペアはまた、イ
ンピーダンスの揺らぎによって損失が増す。このインピ
ーダンスの揺らぎは、１つのペアがもう一方のペアの領
域に重なる場合に生じる。ペアの絶縁性導体の外径の約
８０倍より短いより合わせ距離のツイストペアを用いる
ことによって、インピーダンスの揺らぎが十分に抑制さ
れ、構造の変動に起因する損失の増加を十分に抑えるこ
とができる。
ンピーダンスの揺らぎによって損失が増す。このインピ
ーダンスの揺らぎは、１つのペアがもう一方のペアの領
域に重なる場合に生じる。ペアの絶縁性導体の外径の約
８０倍より短いより合わせ距離のツイストペアを用いる
ことによって、インピーダンスの揺らぎが十分に抑制さ
れ、構造の変動に起因する損失の増加を十分に抑えるこ
とができる。
【００２７】さらに、本発明の導体の性能は、導体の金
属部のすずを除去することで改善される。従来例では、
セントラルオフィス内及び／あるいは多くのデータ伝送
システム内で接続を増すために、すず導体が用いられて
いる。すず、あるいははんだコーティングは高周波域に
おいて抵抗が増加し、表皮効果による損失が増加する。
すずコーティングを除去することは、導体の伝送性能特
性を改善するだけでなく、費用をも削減する。
属部のすずを除去することで改善される。従来例では、
セントラルオフィス内及び／あるいは多くのデータ伝送
システム内で接続を増すために、すず導体が用いられて
いる。すず、あるいははんだコーティングは高周波域に
おいて抵抗が増加し、表皮効果による損失が増加する。
すずコーティングを除去することは、導体の伝送性能特
性を改善するだけでなく、費用をも削減する。
【００２８】複数の絶縁性導体からなるコアは、ジャケ
ット３５によって覆われる。ジャケット３５は、減衰係
数が０．０１以下で、誘電率が３以下のプラスチック材
料からなる。実施例では、ジャケットも難燃性ポリオレ
フィンからなる。実施例では、ジャケットは難燃性ポリ
エチレンからなる。
ット３５によって覆われる。ジャケット３５は、減衰係
数が０．０１以下で、誘電率が３以下のプラスチック材
料からなる。実施例では、ジャケットも難燃性ポリオレ
フィンからなる。実施例では、ジャケットは難燃性ポリ
エチレンからなる。
【００２９】難燃性ポリオレフィン材料からなるジャケ
ットを用いることによって、従来例の問題を克服するこ
とができる。非シールドケーブルでは、ジャケットの特
性は高周波域の伝送能力にとって重要である。伝送特性
及びケーブルの難燃性にとって重要なのは、導体の絶縁
システムだけでなく、ジャケットも重要な役割を果た
す。導体絶縁システム２８は、高周波域での性能及び難
燃性に対して十分な性能を示すが、ジャケットもまた性
能を劣化させず、全体としてのケーブルの難燃性に寄与
するものでなくてはならない。
ットを用いることによって、従来例の問題を克服するこ
とができる。非シールドケーブルでは、ジャケットの特
性は高周波域の伝送能力にとって重要である。伝送特性
及びケーブルの難燃性にとって重要なのは、導体の絶縁
システムだけでなく、ジャケットも重要な役割を果た
す。導体絶縁システム２８は、高周波域での性能及び難
燃性に対して十分な性能を示すが、ジャケットもまた性
能を劣化させず、全体としてのケーブルの難燃性に寄与
するものでなくてはならない。
【００３０】ケーブルの伝送特性に関する限り、絶縁シ
ステムにおいて、金属銅製導体に塗布される着色性ある
いは非着色性材料は、精密に制御されることが重要であ
る。絶縁システム２８の固体ポリオレフィン層３０はも
ちろん、精密に制御され得る。
ステムにおいて、金属銅製導体に塗布される着色性ある
いは非着色性材料は、精密に制御されることが重要であ
る。絶縁システム２８の固体ポリオレフィン層３０はも
ちろん、精密に制御され得る。
【００３１】着色された絶縁層に関して重要なことは、
そのような導体を含むケーブルの電気特性である。絶縁
層に着色材料を含むことは、前文に述べたように絶縁性
導体の電気特性を劣化させる。着色された導体絶縁層
は、キャパシタンスのような電気特性に悪影響を及ぼ
す。前述のように、キャパシタンスが増加すると損失が
増加するが、キャパシタンスを減少させるためには製造
費用が高くなる。
そのような導体を含むケーブルの電気特性である。絶縁
層に着色材料を含むことは、前文に述べたように絶縁性
導体の電気特性を劣化させる。着色された導体絶縁層
は、キャパシタンスのような電気特性に悪影響を及ぼ
す。前述のように、キャパシタンスが増加すると損失が
増加するが、キャパシタンスを減少させるためには製造
費用が高くなる。
【００３２】金属導体に対して、あらゆる着色材料との
距離を離す方法が考えられる。これはいくつかの方法で
成される。例えば、着色材料を、難燃性ポリオレフィン
に混合させて外部絶縁層に含ませることができる。
距離を離す方法が考えられる。これはいくつかの方法で
成される。例えば、着色材料を、難燃性ポリオレフィン
に混合させて外部絶縁層に含ませることができる。
【００３３】着色材料を金属導体から離して配置するた
めの他の手法としては、着色材料を例えば絶縁層の外面
にスプレーする、トップコーティングシステムと呼ばれ
る方法である。L.L.Bleich, J.A.Roberts 及びS.T.Zerb
sによる、米国特許5024864（１９９１年６月１８日付
与）とその参考文献に示されている。
めの他の手法としては、着色材料を例えば絶縁層の外面
にスプレーする、トップコーティングシステムと呼ばれ
る方法である。L.L.Bleich, J.A.Roberts 及びS.T.Zerb
sによる、米国特許5024864（１９９１年６月１８日付
与）とその参考文献に示されている。
【００３４】通常ケーブル２０は、複数のメインフレー
ムコンピュータ４２−４２、多くのパーソナルコンピュ
ータ４３−４３、及び周辺装置４４を、建物４６の同一
階あるいは異なった階間でのネットワークに用いられる
（図５参照）。周辺装置４４には、高速プリンタ等が含
まれる。相互接続システムは、システムの干渉を最小限
にし、十分エラーの抑制された伝送を可能にし、難燃性
に優れた特性を示すことが望ましい。
ムコンピュータ４２−４２、多くのパーソナルコンピュ
ータ４３−４３、及び周辺装置４４を、建物４６の同一
階あるいは異なった階間でのネットワークに用いられる
（図５参照）。周辺装置４４には、高速プリンタ等が含
まれる。相互接続システムは、システムの干渉を最小限
にし、十分エラーの抑制された伝送を可能にし、難燃性
に優れた特性を示すことが望ましい。
【００３５】伝送時の悪影響は、本発明によるケーブル
２０によって解消される。例えば、２４ＡＷＧ銅製導体
の、１００オーム非シールドツイストペアの遮断周波数
が１６ＭＨｚであるのに対し、本発明によるケーブルで
は１００ＭＨｚ以上に拡大される。従来技術における堅
密なペアツイストによる、気泡性表皮絶縁体の内部圧搾
は、悪影響を及ぼす。堅密により合わせることで、導体
は互いに近接し、キャパシタンスが増加しインダクタン
スが減少する。キャパシタンスの増加及びインダクタン
スの減少は共に信号損失を増加させる。１６ＭＨｚ及び
６４ＭＨｚにおいて、損失が約６％増加することが観測
された。
２０によって解消される。例えば、２４ＡＷＧ銅製導体
の、１００オーム非シールドツイストペアの遮断周波数
が１６ＭＨｚであるのに対し、本発明によるケーブルで
は１００ＭＨｚ以上に拡大される。従来技術における堅
密なペアツイストによる、気泡性表皮絶縁体の内部圧搾
は、悪影響を及ぼす。堅密により合わせることで、導体
は互いに近接し、キャパシタンスが増加しインダクタン
スが減少する。キャパシタンスの増加及びインダクタン
スの減少は共に信号損失を増加させる。１６ＭＨｚ及び
６４ＭＨｚにおいて、損失が約６％増加することが観測
された。
【００３６】次に、従来技術の気泡性表皮絶縁体のＰＶ
Ｃ表皮によって生じる損失について考える。電界は絶縁
体表面では弱いが、１６ＭＨｚで損失が約２％増加し、
６４ＭＨｚで約４％増加する。
Ｃ表皮によって生じる損失について考える。電界は絶縁
体表面では弱いが、１６ＭＨｚで損失が約２％増加し、
６４ＭＨｚで約４％増加する。
【００３７】最後に、４本の非シールドツイストペアを
有するケーブルのジャケットに広がる電界によって生じ
る損失について考える。ＰＶＣジャケットの損失は、１
６ＭＨｚで約２％、６４ＭＨｚで約４％増加することが
観測された。ケーブルを覆うジャケットとして広く用い
られているフッ化ポリマーは、優れた難燃特性を示す
が、減衰係数が適さずより損失が増加する。
有するケーブルのジャケットに広がる電界によって生じ
る損失について考える。ＰＶＣジャケットの損失は、１
６ＭＨｚで約２％、６４ＭＨｚで約４％増加することが
観測された。ケーブルを覆うジャケットとして広く用い
られているフッ化ポリマーは、優れた難燃特性を示す
が、減衰係数が適さずより損失が増加する。
【００３８】ＰＶＣによって生じる損失の増加率は、室
温つまり７５°Ｆの場合である。温度を１０５°Ｆに増
加させると、増加率は２倍になる。
温つまり７５°Ｆの場合である。温度を１０５°Ｆに増
加させると、増加率は２倍になる。
【００３９】１６ＭＨｚ及び室温において、これらの劣
化要因の累積した効果は、積１．０６ｘ１．０６ｘ１．
０２＝１．１０３に等しい。これらによって補正するた
めには、導体及び絶縁体の直径にこの係数を掛け、材料
の重さと費用が１．１０３ｘ１．１０３＝１．２１６倍
になる。６４ＭＨｚ及び室温において、これらの劣化要
因の累積した効果は、積１．０６ｘ１．０４ｘ１．０４
＝１．１４６に等しく、材料の重さと費用に対しては、
１．１４６ｘ１．１４６＝１．３１４倍になる。これら
は明らかに無視できない影響である。
化要因の累積した効果は、積１．０６ｘ１．０６ｘ１．
０２＝１．１０３に等しい。これらによって補正するた
めには、導体及び絶縁体の直径にこの係数を掛け、材料
の重さと費用が１．１０３ｘ１．１０３＝１．２１６倍
になる。６４ＭＨｚ及び室温において、これらの劣化要
因の累積した効果は、積１．０６ｘ１．０４ｘ１．０４
＝１．１４６に等しく、材料の重さと費用に対しては、
１．１４６ｘ１．１４６＝１．３１４倍になる。これら
は明らかに無視できない影響である。
【００４０】ツイストペア構造では、他のペアからの信
号による干渉（クロストーク）に対するアイソレーショ
ンが顕著である。実施例では、標準非シールド構造ケー
ブルに比べて、ＥＭＩが１２ｄＢ減少している。この改
善は、両者が交互に各半分のより合わせに関して均一に
より合わせられ、ペアの２つの絶縁性導体間が近接して
均一な間隔で分離されていることによって得られるもの
である。
号による干渉（クロストーク）に対するアイソレーショ
ンが顕著である。実施例では、標準非シールド構造ケー
ブルに比べて、ＥＭＩが１２ｄＢ減少している。この改
善は、両者が交互に各半分のより合わせに関して均一に
より合わせられ、ペアの２つの絶縁性導体間が近接して
均一な間隔で分離されていることによって得られるもの
である。
【００４１】図６に、ループ距離に対する伝送容量の理
論曲線を、本発明によるケーブル及びエレクトロニクス
を最適化して用いた従来ケーブルについて示す。図示さ
れるように、従来用いられている室内ワイヤーケーブル
では曲線５２のように理論的に約１７５Ｍｂ／ｓの伝送
容量があるのに対して、本発明によるケーブルでは理論
的にループ距離３００フィートで１０００Ｍｂ／ｓの伝
送容量があることが分かる。
論曲線を、本発明によるケーブル及びエレクトロニクス
を最適化して用いた従来ケーブルについて示す。図示さ
れるように、従来用いられている室内ワイヤーケーブル
では曲線５２のように理論的に約１７５Ｍｂ／ｓの伝送
容量があるのに対して、本発明によるケーブルでは理論
的にループ距離３００フィートで１０００Ｍｂ／ｓの伝
送容量があることが分かる。
２０ 非シールドケーブル ２２ ツイストペア線 ２４ 絶縁性金属導体 ２６ 金属部 ２８ 絶縁システム ３０ 固体ポリエチレン層 ３２ 難燃性ポリエチレン層 ３５ ジャケット ４２ メインフレームコンピュータ ４３ パーソナルコンピュータ ４４ 周辺装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月２２日
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】図６に、ループ距離に対する伝送容量の理
論曲線を、本発明によるケーブル及びエレクトロニクス
を最適化して用いた従来ケーブルについて示す。図示さ
れるように、従来用いられている室内ワイヤーケーブル
では曲線５２のように理論的に約１７５Ｍｂ／ｓの伝送
容量があるのに対して、本発明によるケーブルでは理論
的にループ距離３００フィートで１０００Ｍｂ／ｓの伝
送容量があることが分かる。
論曲線を、本発明によるケーブル及びエレクトロニクス
を最適化して用いた従来ケーブルについて示す。図示さ
れるように、従来用いられている室内ワイヤーケーブル
では曲線５２のように理論的に約１７５Ｍｂ／ｓの伝送
容量があるのに対して、本発明によるケーブルでは理論
的にループ距離３００フィートで１０００Ｍｂ／ｓの伝
送容量があることが分かる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】絶縁被覆した金属導体のツイストペア線を複数
有する本発明のケーブルの斜視図である。
有する本発明のケーブルの斜視図である。
【図２】図１のケーブルの断面図である。
【図３】図１の絶縁被覆した金属導体のツイストペア線
の断面図である。
の断面図である。
【図４】本発明のケーブル内に配置される２本の絶縁被
覆した金属導体のツイストペア線の断面図である。
覆した金属導体のツイストペア線の断面図である。
【図５】本発明のケーブルで接続されたコンピュータが
配置されたビルの内部配置図である。
配置されたビルの内部配置図である。
【図６】本発明のケーブルと従来のケーブルとが種々の
速度でデータを伝送するできる距離を比較する図であ
る。
速度でデータを伝送するできる距離を比較する図であ
る。
【符号の説明】 ２０ 非シールドケーブル ２２ ツイストペア線 ２４ 絶縁性金属導体 ２６ 金属部 ２８ 絶縁システム ３０ 固体ポリエチレン層 ３２ 難燃性ポリエチレン層 ３５ ジャケット ４２ メインフレームコンピュータ ４３ パーソナルコンピュータ ４４ 周辺装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード ダグラス ベッグス アメリカ合衆国 30518 ジョージア バ フォード、ツイード コート 201 (72)発明者 ハロルド ウェイン フリーセン アメリカ合衆国 30338 ジョージア ダ ンウーディー、ベンド クリーク コート 1533 (72)発明者 ウェンデル グレン ナット アメリカ合衆国 30338 ジョージア ダ ンウーディー、ベルノン スプリングス ドライヴ 5060
Claims (8)
- 【請求項１】 細長い金属部（２６）と絶縁システム
（２８）とを有する絶縁性金属導体（２４）からなる複
数のツイストペア線（２２）と、その周囲に配置された
プラスチック製ジャケット（３５）とからなる、高周波
信号を伝送するに適した難燃性の通信ケーブル（２０）
において、 前記絶縁システム（２８）は０．００４以下の減衰係数
を有し、その実効誘電率は、各ツイスツペア線を伝播す
る高周波信号の伝播速度が０．６５と光の速度との積以
上となるような値で、 前記絶縁システムは、前記細長い金属部（２６）に隣接
する内側層（３０）と難燃性プラスチック材料からなる
外側層（３２）を含み、 前記プラスチック製のジャケット（３５）のプラスチッ
ク材料は、低い減衰係数と誘電率とを有することを特徴
とする難燃性通信ケーブル。 - 【請求項２】 前記ツイストペア線のより合わせ距離
は、４０と各ツイストペア線の絶縁性金属導体の外径と
の積を超えないことを特徴とする請求項１のケーブル。 - 【請求項３】 前記絶縁システムの誘電率は、３以下で
あることを特徴とする請求項２のケーブル。 - 【請求項４】 前記ジャケットの難燃性プラスチック材
料は、その誘電率が３以下で、減衰係数が０．０１以下
であることを特徴とする請求項１のケーブル。 - 【請求項５】 前記絶縁システムの内側層（３０）はポ
リオレフン材料製で、 その外側層（３２）は難燃性ポリオレフン製で、前記ジ
ャケットは難燃性ポリオレフン製であることを特徴とす
る請求項１のケーブル。 - 【請求項６】 前記内側層（３０）はポリエチレンを含
有し、前記外側層（３２）は難燃性ポリエチレンを含有
し、前記ジャケット（３５）は難燃性ポリエチレンを含
有することを特徴とする請求項５のケーブル。 - 【請求項７】 各ツイストペア線の導体は隣接するツイ
ストペア線の間のねじり周期間隔の増加が非均一となる
ようにねじられていることを特徴とする請求項５のケー
ブル。 - 【請求項８】 前記ツイストペア線はペアメッシュを最
小にするようコア内にルーズに配置され、 前記ツイストペア線は、絶縁性金属導体の外径の二倍の
直径を有し、各ツイストペア線の導体の断面を規定する
円の中に配置され、この円は隣接するツイストペア線の
他の円と干渉しないことを特徴とする請求項５のケーブ
ル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US739122 | 1991-07-31 | ||
| US07/739,122 US5162609A (en) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | Fire-resistant cable for transmitting high frequency signals |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07134917A true JPH07134917A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=24970920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220956A Pending JPH07134917A (ja) | 1991-07-31 | 1992-07-29 | 難燃性通信ケーブル |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5162609A (ja) |
| EP (1) | EP0526109A3 (ja) |
| JP (1) | JPH07134917A (ja) |
| KR (1) | KR930003178A (ja) |
| CN (1) | CN1070282A (ja) |
| AU (1) | AU653241B2 (ja) |
| CA (1) | CA2073906C (ja) |
| MX (1) | MX9204403A (ja) |
| NO (1) | NO923001L (ja) |
| NZ (1) | NZ243739A (ja) |
| TW (1) | TW213513B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007532015A (ja) * | 2003-07-11 | 2007-11-08 | パンデュイット・コーポレーション | 強化パッチコードによるエイリアン・クロストーク抑制 |
| JP2008501210A (ja) * | 2004-05-05 | 2008-01-17 | ユニオン・カーバイド・ケミカルズ・アンド・プラスティックス・テクノロジー・コーポレイション | 難燃性プレナムケーブル |
Families Citing this family (73)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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