TW201805959A - 供傳送電信號的纜線 - Google Patents

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TW201805959A
TW201805959A TW106108350A TW106108350A TW201805959A TW 201805959 A TW201805959 A TW 201805959A TW 106108350 A TW106108350 A TW 106108350A TW 106108350 A TW106108350 A TW 106108350A TW 201805959 A TW201805959 A TW 201805959A
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古恩納爾 阿姆布萊希特
湯瑪士 史密德
史蒂芬 昆茲
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羅森伯格高頻科技公司
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Abstract

一種供傳送電信號的電纜(10)，包括：一外***(12)，由電絕緣材料所構成；至少N條導線n，設置在該外***(12)內部，N 2且N ，其中，每條導線皆具有M條由導電材料構成的芯線m(16、18、20、22)，M 1且M ，其中，該導線n的芯線m(16、18、20、22)被介電質(24、26、28、30)包圍，n [1,N],n ，m [1,M],m ，該等介電質具有相對介電常數εr(m,n)>1的預定值。在此，對於至少兩條不同的導線n=j且n=(j+s)來說，εr(m,j)=εr(m,j+s)-k(s)，m [1,M]，m ，j [1,N-1]，j ，s [1,N-j]，s ，其中，k(s)且k(s)[-2.0,-0,01]且k(s)

Description

供傳送電信號的纜線
本發明涉及一種根據申請專利範圍第1項標的之供傳送電信號的電纜，其具有由電絕緣材料構成的外***，且具有至少N條設置在外***內部的導線n，N
Figure TW201805959AD00001
2且N
Figure TW201805959AD00002
，其中，每條導線總共具有M條由導電材料構成的芯線m，M
Figure TW201805959AD00003
1且M
Figure TW201805959AD00004
，其中，導線n的芯線m被介電質包圍，n
Figure TW201805959AD00005
[1,N],n
Figure TW201805959AD00006
，m
Figure TW201805959AD00007
[1,M],m
Figure TW201805959AD00008
，該等介電質具有相對介電常數εr(m,n)>1的預定值。
供傳送電信號的電纜含有由導電材料構成的芯線，這些芯線分別被電絕緣體包圍，以便相互電絕緣。這些電絕緣體具有介電特性，且關鍵性地決定了電纜之用於電信號的傳播特性或傳導特性，這些電信號主要是電磁波。介電材料或介電質的一個重要特性就是其介電常數ε。
介電常數ε(拉丁文permittere：允許、讓於、導通)，也叫「介電的導電能力」或「介電的功能」，表示一種材料之用於電場的導通性。也給真空指配了介電常數，因為在真空中也能產生電場，或者電磁場可以在真空中傳播。
介質的相對介電常數εr也叫介電數，它是其介電常數ε與真空的介電常數(電場常數ε0)的比值：
Figure TW201805959AD00009
。
它是介質的介電極化的場弱化效果的量度，且與電極化率(Susceptibility)χ e =ε r -1緊密相關。在英語文獻和半導體技術中，介質的相對介電常數也用κ(kappa)表示，或者用k表示，例如，低k介電質。作為相對介電常數的同義詞，先前的名稱「介電數」也是常用的。
為了電磁地遮罩供傳送電信號的電纜，通常用由導電材料 構成的遮罩***來包圍電纜。這減少了沿著電纜傳送的電信號或電磁信號不受妨礙地從電纜輸出，同時也減少了電磁信號從外部輸入到電纜的導線中。在沿著電纜的不同導線傳送多個電信號時，除了電纜的直徑和重量增大外，還產生了如下問題：電信號以非理想的方式從電纜的一條導線串擾到電纜的另一條導線中。為了防止這一點，已知的是，也給電纜的各條導線設有由導電材料構成的遮罩***。但這令電纜昂貴，以及在鋪設時非柔性，因為電纜在整體上是剛性的，且不允許低於一定的彎曲度，以便不損害導線的遮罩***。
為了減少電信號在電纜內部從一條導線向另一條導線串擾，而為此不必存在用於電纜中之任一條導線的附加的遮罩***，提出了所謂的星絞四線電纜(英文：Twisted/Star Quad,TQ；德文：verseiltes Sternvier-Kabel；下面也簡稱為「星絞四線」)。如同屏蔽雙絞線電纜(Shielded Twisted Pair,STP；德文：geschirmtes verdrilltes Leitungspaar)和非屏蔽雙絞線電纜(Unshielded Twisted Pair,UTP；ungeschirmtes verdrilltes Leitungspaar)一樣，星絞四線電纜屬於對稱的銅電纜。就星絞四線電纜而言，各有兩條分別由導電材料構成的芯線的兩條導線共同地組成一條電纜。每條芯線都被介電質包圍，四條芯線相互交叉地卷線，其中，在星絞四線電纜的橫截面內，相對的芯線分別形成一個芯線對，從而星絞四線電纜具有兩個芯線對或導線。相互卷線的四條芯線被共同的保護***包圍，該保護***可以包括織網遮罩物或膜遮罩物。這種機械結構決定了傳送技術的參數，比如近端串擾(Near End Crosstalk,NEXT)和遠端串擾(Far End Crosstalk,FEXT)。這種電纜的特點主要在於直徑小和由此導致的彎曲半徑小。除了導體或芯線的彼此相對的佈置機械穩固外，星絞四線卷線的另一優點是，相比於成對卷線有更高的包裝密度。
星絞四線電纜基本上相應於UTP電纜和STP電纜，且可以相應地分類：採用非遮罩設計的星絞四線電纜稱為非屏蔽星絞四線(Unshielded Twisted Quad,UTQ)。
就星絞四線電纜而言，芯線帶有設置在其周圍由絕緣材料構成的***，該芯線形成了一條導體，兩條芯線或導體分別形成了一條 導線。兩對導體或兩條導線相互卷線，於是形成兩個交叉地卷線的雙導體(一個雙導體對應於一條導線)。在星絞四線電纜的橫截面中相對的兩條導體或芯線形成一對，其中，在該對上分別傳送電信號。換句話說，四條導體或芯線在星絞四線的橫截面中佈置在方形的角上，其中，一對的導體或芯線佈置在對角線上正相對的頂角處。通過由此相互垂直的導體對或芯線對，對從一對到另一對的串擾產生了所希望之高程度的抑制，或者只發生從一對到另一對的很小的串擾。「相互垂直的導體對或芯線對」的意思是，在電纜的橫截面中觀察，延伸穿過一對的導體或芯線的中點的第一直線垂直於延伸穿過另一對的導體或芯線的中點的第二直線。
本發明的目的在於，在兩條導線之間的串擾方面改善上述類型的電纜。
根據本發明，該目的通過具有在申請專利範圍第1項的特徵部分中給出的特徵的上述類型的電纜得以實現。本發明的有利設計在其他申請專利範圍中有所記載。
為此，針對上述類型的電纜，根據本發明規定，對於至少兩條不同的導線來說，εr(m,j)=εr(m,j+s)-k(s)，m
Figure TW201805959AD00010
[1,M]，m
Figure TW201805959AD00011
，j
Figure TW201805959AD00012
[1,N-1]，j
Figure TW201805959AD00013
，s
Figure TW201805959AD00014
[1,N-j]，s
Figure TW201805959AD00015
，其中，k(s)
Figure TW201805959AD00016
且k(s)
Figure TW201805959AD00017
[-2.0,-0,01]且k(s)
Figure TW201805959AD00018
[0.01,2.0]。換句話說，一條導線的芯線的介電質相比於另一條導線的芯線，具有用於相應之包圍這些芯線的介電質的相對介電常數εr的相差介於0.01至2.0之間的|k(s)|的不同的值。這導致電信號的在這些導線上的不同的傳播速度，這些導線在芯線周圍具有不同的介電質。對於s的不同值來說，k(s)的值例如是不同的(k(1)≠k(2)...≠k(N-j))，但替代地，對於s的一些值或全部值來說，k(s)的值也可以是相同的(k(1)=k(2)=…=k(N-j))。對於s的值的在1至(N-j)範圍內的多個子集來說，k(s)的值也可以是相同的，從而在電纜內部存在k(s)之例如三個或更多個相同的值(如果N大於或等於4)，其中，對於不同的子集來說，k(s)的值是不同的。在電纜中，不同的導線n有時可以具有不同數量M的芯線。於是在這種情況下，M的值是n的函數：M(n)。
這具有如下優點：兩條導線具有相應芯線的介電質的介電常數的不同值，由於在這些導線上電信號的傳播速度不同，以令人意想不到的方式減小了這些信號從一條導線到另一條導線的串擾。
對於每條導線n來說，除了製造所致的偏差之外，該導線n的芯線的介電質的相對介電常數的值都是相同的，從而εr(p,n)=εr(p+q,n)，其中，p
Figure TW201805959AD00019
[1,M-1]，p
Figure TW201805959AD00020
，q
Figure TW201805959AD00021
[1,M-p]，q
Figure TW201805959AD00022
，由此實現了在導線內部的可靠的信號傳送。
電纜是星絞四線電纜，M=2且N=2，其中，兩條導線的四條芯線相互交叉地絞線或卷線，由此實現了進一步減小在不同導線之間的信號串擾。
至少一條導線的芯線的介電質由聚丙烯材料(PP；ε r
Figure TW201805959AD00023
2.1)製成，至少另一條導線的芯線的介電質由聚乙烯材料(PE,ε r
Figure TW201805959AD00024
2.4)製成，由此以特別簡單且可成本低廉地製造的方式實現了不同導線的芯線的介電質之相對介電常數εr(m,n)的不同值，且值|k|約為0.3。
至少一條導線的芯線的介電質由兩種或更多種介電材料之同心的層結構構成，這些材料具有相對介電常數εr的不同值，由此以簡單方式實現了一條導線的芯線的介電質之相對介電常數εr在總和上不同的值，且針對另一條導線的芯線的介電質之相對介電常數εr的值的偏差，有針對性地產生k的值。
針對至少一條導線的芯線，用附加的介電的材料填充在這條導線的芯線與面向這條導線的芯線的外***之間的中間空間，相比於包圍這條導線的芯線的介電質，所述材料具有相對介電常數εr之不同的值，由此實現了以明顯的效果特別有利地產生一條導線的芯線的介電質之相對介電常數εr的值。在此，填充的介電質位於場強密度高的區域中，因而特別有效。
在外***的面向導線的芯線的內側上，設置了帶有附加的介電質的塗層，與包圍這條導線的芯線的介電質相比，該附加的介電質具有相對介電常數εr的不同的值，由此實現了一種替代的可行方案，用於改變各導線的芯線的相對介電常數εr，而為此不必改變各芯線的機械結構。
附加的介電質被構造成多種介電材料的層序列，這些材料分別具有相對介電常數εr的不同值，由此實現了特別明顯地影響各芯線所產生之相對介電常數εr。
至少一條芯線的介電質設置在芯線與外***之間的空間中，使得該空間在電纜的橫截面中抛物線形地被相鄰的芯線界定，由此實現了介電質的明顯的效果。介電質由此填充具有大的場力線密度的空間。
對於k(s)之可能的值範圍來說，較佳的是：k(s)
Figure TW201805959AD00025
[-u,-w]且k(s)
Figure TW201805959AD00026
[w,u]，其中，w=0.01,0.03,0.1,0.2,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0,1.2,1.4或1.6，且u=0.1,0.2,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6或1.8，且|w|<|u|。例如，0.01<k(s)<1.0；0.03<k(s)<0.3或0.1<k(s)<0.2。
附加地設置了由導電材料構成的遮罩***，在該遮罩***內部設置著導線，由此實現了附加的電磁遮罩。該遮罩***(14)例如在徑向上設置在外***(12)的外部或內部，或者集成到外***(12)中。
10‧‧‧電纜
12‧‧‧外***
14‧‧‧遮罩***
16、18、20、22‧‧‧芯線
24、26、28、30、70、72、74‧‧‧介電質
32‧‧‧第一直線
34‧‧‧第二直線
36‧‧‧芯子
38‧‧‧第一端部
40‧‧‧第二端部
42‧‧‧第一差分端
44‧‧‧第二差分端
46‧‧‧第三差分端
48‧‧‧第四差分端
50‧‧‧垂直軸
52‧‧‧水平軸
54‧‧‧第一曲線
56‧‧‧第二曲線
58‧‧‧第三曲線
60‧‧‧第四曲線
62‧‧‧第五曲線
64‧‧‧第六曲線
66‧‧‧第七曲線
下面參照所附圖式詳述本發明。
第1圖為本發明的電纜的第一種較佳實施方式的透視剖視圖；第2圖示出四端的本發明的電纜；第3圖基於電纜模型利用k(s)的不同值以曲線圖示出採用計算方式求得從一條導線串擾到另一條導線中之電信號；第4圖為本發明的電纜的第二種較佳實施方式的剖視圖；第5圖為本發明的電纜的第三種較佳實施方式的剖視圖；第6圖為本發明的電纜的第四種較佳實施方式的剖視圖；第7圖為本發明的電纜的第五種較佳實施方式的剖視圖；以及第8圖為本發明的電纜的第六種較佳實施方式的剖視圖。
在多導體電纜或者具有多條芯線的電纜中傳送信號時，為了快速的資料傳送，較佳採用利用不同對的導線或不同的導體對的信號 傳送。這種應用之通常使用的電纜是星絞四線電纜。
通常，用於傳送電信號的電纜具有軟管狀之由電絕緣材料構成的外***。另外，設置有例如由導電材料構成的遮罩***，其中，該遮罩***被外***同軸地包圍。替代地，遮罩***集成在外***中。徑向地在遮罩***內部設置了N條導線，N
Figure TW201805959AD00027
2且N
Figure TW201805959AD00028
，其中，每條導線都具有M條由導電材料構成的芯線m，M
Figure TW201805959AD00029
1且M
Figure TW201805959AD00030
。導線n的芯線m被介電質包圍，n
Figure TW201805959AD00031
[1,N],n
Figure TW201805959AD00032
，m
Figure TW201805959AD00033
[1,M],m
Figure TW201805959AD00034
，該介電質具有相對介電常數εr(m,n)>1的預定值。較佳的是，不同芯線的介電質設有不同的顏色，從而在電纜的任一端都能明確地辨別出這些芯線。導線n的M條芯線在此分別被介電質包圍，其中，導線n的M條芯線的全部介電質都應具有相對介電常數εr(m,n)之基本上相同的值，m=1,...M。然而，由於製造所致的偏差，也由於著色，對於導線n的M條芯線的介電質之相對介電常數εr(m,n)的值，產生了略微不同的值。這些偏差通常在5/1000的範圍內變動，實際上是非理想的，卻無法避免。
換句話說，對於任一條導線n而言，這條導線n的M條芯線的介電質之相對介電常數εr的值，除了製造所致的偏差外，都應相同，從而有εr(p,n)=εr(p+q,n)，其中，p
Figure TW201805959AD00035
[1,M-1]，p
Figure TW201805959AD00036
且q
Figure TW201805959AD00037
[1,M-p],q
Figure TW201805959AD00038
。換句話說，變數p為1至(M-1)，且是一個大於零的整數，變數q為1至(M-p)，且是一個大於零的整數。這一點分別對於任一條導線n都會產生，n=1至N：
n=1：εr(1,1)=εr(2,1)=...=εr(M-1,1)=εr(M,1)
n=2：εr(1,2)=εr(2,2)=...=εr(M-1,2)=εr(M,2)
．
．
．
．
n=N-1：εr(1,N-1)=εr(2,N-1)=...=εr(M-1,N-1)=εr(M,N-1)
n=N：εr(1,N)=εr(2,N)=...=εr(M-1,N)=εr(M,N)。
根據本發明規定，導線j的總共M條芯線的介電質的相對介電常數εr的值，與至少另一條導線(j+s)(例如導線(j+1))的M條芯線的介電質的相對介電常數εr的值，相差一個值k(s)。對於至少兩條不同的導線來說，在此有εr(m,j)=εr(m,j+s)-k(s)，m
Figure TW201805959AD00039
[1,M]，m
Figure TW201805959AD00040
，j
Figure TW201805959AD00041
[1,N-1]，j
Figure TW201805959AD00042
，s
Figure TW201805959AD00043
[1,N-j]，s
Figure TW201805959AD00044
，其中，k(s)
Figure TW201805959AD00045
且k(s)
Figure TW201805959AD00046
[-2.0,-0,01]且 k(s)
Figure TW201805959AD00047
[0.01,2.0]，或者，芯線的變數m為1至M且是一個大於零的整數，導線j的變數j為1至(N-1)且是一個大於零的整數，導線(j+s)的變數s為1至(N-j)且是一個大於零的整數。例如，對於導線1和2(j=1；s=1)，對M條芯線列出如下結果，m=1至M：
m=1：εr(1,1)=εr(1,2)-k(1)
m=2：εr(2,1)=εr(2,2)-k(1)
．
．
．
．
m=M-1：εr(M-1,1)=εr(M-1,2)-k(1)
m=M；εr(M,1)=εr(M,2)-k(1)。
值k(1)在此是一個數，其絕對值|k(1)|大於上述在相對介電常數εr之應當基本上相同的那些值之間的非理想的偏差，例如5/1000。同時，兩條其他導線的值k(s)(s的其他值)可以不同或相同。|k(s)|的較佳值例如是：0.01,0.03,0.1,0.2,0.3,0.5,0.7,0.9,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0。
第1圖示出了本發明的電纜10的一種示範性的實施方式，其採用星絞四線佈置形式，N=2且M=2，其中，兩條導線的四條芯線相互交叉地卷線。電纜10包括：外***12，由電絕緣材料構成；遮罩***14，由導電材料構成；第一導線之第一芯線16(m=1,n=1)，由導電材料構成；第一導線之第二芯線18(m=2,n=1)，由導電材料構成；第二導線之第一芯線20(m=1,n=2)，由導電材料構成；以及第二導線之第二芯線22(m=2,n=2)，由導電材料構成。第一導線(n=1)的第一芯線16(m=1)被具有相對介電常數εr(1,1)的第一介電質24***，其中，在此及隨後，「εr」之後的括弧中的數字表示變數，這裡的變數為m和n。第一導線(n=1)的第二芯線18(m=2)被具有相對介電常數εr(2,1)的第二介電質26***。第二導線(n=2)的第一芯線20(m=1)被具有相對介電常數εr(1,2)的第三介電質28***。第二導線(n=2)的第二芯線22(m=2)被具有相對介電常數εr(2,2)的第四介電質30***。
芯線16、18因而形成第一導體對或第一導線，芯線20、22形成第二導體對或第二導線。
在電纜的橫截面中觀察，第一直線32延伸穿過第一導線的芯線16、18的中點，第二直線34延伸穿過第二導線的芯線20、22的 中點。兩條直線32、34在與第1圖的視圖或圖面平行的剖面中的任何位置都相互垂直。
每一條芯線16、18、20、22都與其相對介電質24、26、28、30分別形成一個導體。導體16/24、18/26、20/28、22/30在軸向方向上交叉形地相互卷線或絞線，從而產生已知的星絞四線佈置方式。導體16/24、18/26、20/28、22/30圍繞中央的芯子36相互卷線。
對於星絞四線電纜的這個例子(m=2,n=2)來說，芯線16、18、20、22的介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的上述方程如下，m=1、2且n=1、2且j=1且s=1：n=1：εr(1,1)=εr(2,1)
n=2：εr(1,2)=εr(2,2)，以及m=1：εr(1,1)=εr(1,2)-k(1)
m=2：εr(2,1)=εr(2,2)-k(1)。
第2圖示出作為四端子的星絞四線電纜，其帶有第一端部38和第二端部40。帶有芯線16、18和介電質24、26的第一導線(第1圖)在第一端部38形成第一差分端42，且在第二端部形成第三差分端46。帶有芯線20、22和介電質28、30的第二導線(第1圖)在第一端部38形成第二差分端44，且在第二端部形成第四差分端48。
如果現在第一端部38在帶有芯線16、18的第一導線的第一差分端42處饋入一種波，則在第二、第三和第四差分端44、46、48處可測得該波的一部分。在第三差分端46處可測得的波部分是傳送波。在第二差分端44處可測得的波部分是在第一端部38近端處之所謂的「串擾」(近端串擾(Near End Crosstalk,NEXT))，即，這是從帶有芯線16、18的第一導線到帶有芯線20、22的第二導線的串擾(crosstalk)，該串擾被反射回到第一端部38。在第四差分端處可測得的波部分是在第二端部40遠端處的所謂的「串擾」(遠端串擾(Far End Crosstalk,FEXT))，即，這是從帶有芯線16、18的第一導線到帶有芯線20、22的第二導線的串擾(crosstalk)，該串擾被傳送到第二端部40。這種「FEXT」是非理想之應予以避免的效應。相應地，在第二端部40處的該波部分「FEXT」的減少會改善電纜10的傳送特性。
現在為了檢查相對介電常數εr(m,n)的差是否在FEXT方面帶來了改善，針對根據本發明設計的星絞四線電纜，採用電纜模型計算該FEXT，如前所述。結果在第3圖中示出。在第3圖中，50表示垂直軸，FEXT在該垂直軸上用[dB]繪出。用52表示水平軸，在第一差分端42(第2圖)處的輸入信號的頻率f在該水平軸上用[MHz]繪出。
第一曲線54表示對於通常的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其實際測得的那樣。
第二曲線56表示對於通常的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=2.235
εr(2,2)=2.240。
對於介電質24、26、28、30的相對介電常數εr(m,n)，在此基於因製造不精確和介電質著色影響所致之具有5/1000的偏差的值分散。在此，第二曲線56的走勢在靠近第一曲線54處證實了電纜模型是有用的。
第三曲線58表示對於根據本發明的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0.1時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=2.135
εr(2,2)=2.140。
第四曲線60表示對於根據本發明的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0.3時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常 數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=1.935
εr(2,2)=1.940。
第五曲線62表示對於根據本發明的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0.5時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=1.735
εr(2,2)=1.740。
第六曲線64表示對於根據本發明的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0.7時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=1.535
εr(2,2)=1.540。
第七曲線66表示對於根據本發明的星絞四線電纜來說FEXT相對於頻率的曲線，如其由在k(1)=0.9時的電纜模型算得的那樣。在此，在用電纜模型計算時，基於介電質24、26、28、30之相對介電常數εr(m,n)的如下值：
εr(1,1)=2.235
εr(2,1)=2.240
εr(1,2)=1.335
εr(2,2)=1.340。
相對介電常數εr(m,n)的名義值在兩個導線之間彼此相差 越大，朝向另一導線的串擾(FEXT)就越小。因而能夠以令人意想不到的方式通過介電質24、26、28、30的相對介電常數εr(m,n)的差k(s)來改善電纜10的傳送特性，而為此無需用於每個獨立的導體對16、18和20、22的附加的遮罩***。
第4圖示出本發明的電纜10的第二種較佳實施方式，其中，功能相同的元件標有與第1圖相同的元件符號，因而有關其介紹參見第1圖的上述說明。在第4圖中示出了介電質24、26、28、30之不同的陰影線或填充線，即相對介電常數εr(m,n)的不同的值。外***在第4圖中未示出。這樣就可看出介電質24、26、28、30基本上設有相對介電常數εr(m,n)的相同的值，然而，介電質24和26兩部分地分別構造有兩種具有不同的相對介電常數εr的材料。具有與介電質28和30相同的相對介電常數εr的第一種材料將芯線16、18***，然而在徑向上在芯線16、18與第一種材料之間附加地設置了具有相對介電常數εr之另一值的第二種材料70，從而介電質24、26有效地具有與介電質28和30不同之相對介電常數εr的值。第一種和第二種介電材料彼此同心地且與相應的芯線16、18同心地佈置。
第5圖示出本發明的電纜10的第三種較佳實施方式，其中，功能相同的元件標有與第1圖、第4圖相同的元件符號，因而有關其介紹參見第1圖、第4圖的上述說明。在第5圖中示出了不同的陰影線或填充線，即相對介電常數εr的不同的值。外***在第5圖中未示出。在該實施方式中，用相同的介電質將芯線16、18、20、22包圍，從而它們的相對介電常數εr基本相同。然而，附加地用另一種第一介電質72和另一種第二介電質74填充在導體16/24、18/26、20/28和22/30與遮罩***14之間的相應的中間空間，這些介電質具有與介電質24、26、28、30不同的並且也互不相同的相對介電常數εr的值。通過這種方式，具有芯線16、18的導線的相對介電常數εr(m,n)的有效值不同於具有芯線20、22的導線的相對介電常數εr(m,n)的值。用另一種第一和第二介電質72和74進行填充的方式為，使得這些介電質在橫截面上填充一個區域，該區域被相鄰的各導體16/24、18/26、20/28和22/30抛物線形地界定。通過這種方式，另一種介電質72和74恰好位於具有增大的電場力線密度 的區域中，因而具有大的效果。
第6圖示出本發明的電纜10的第四種較佳實施方式，其中，功能相同的元件標有與第1圖、第4圖、第5圖相同的元件符號，因而有關其介紹參見第1圖、第4圖、第5圖的上述說明。在第6圖中示出了不同的陰影線或填充線，即相對介電常數εr的不同的值。外***在第6圖中未示出。在該實施方式中，用相同的介電質24、26、28、30將芯線16、18、20、22包圍，從而它們的相對介電常數εr基本相同。附加的介電質72和74設置在遮罩***14的內側，確切的方式為，這些介電質分別位於芯線16、18、20、22的介電質24、26、28、30與遮罩***14之間。通過這種方式，具有芯線16、18的導線的相對介電常數εr(m,n)的有效值不同於具有芯線20、22的導線的相對介電常數εr(m,n)的值。
第7圖示出本發明的電纜10的第五種較佳實施方式，其中，功能相同的元件標有與第1圖、第4圖、第5圖、第6圖相同的元件符號，因而有關其介紹參見第1圖、第4圖、第5圖、第6圖的上述說明。在第7圖中示出了不同的陰影線或填充線，即相對介電常數εr的不同的值。外***在第7圖中未示出。在該實施方式中，用相同的介電質24、26、28、30將芯線16、18、20、22包圍，從而它們的相對介電常數εr基本相同。附加的介電質72和74設置在遮罩***14的內側，確切的方式為，這些介電質分別位於芯線16、18、20、22的介電質24、26、28、30與遮罩***14之間。與根據第6圖的第四實施方式不同的是，附加的介電質72和74層狀地構造有另一介電質70。通過這種方式，具有芯線16、18的導線的相對介電常數εr(m,n)的有效值不同於具有芯線20、22的導線的相對介電常數εr(m,n)的值。
第8圖示出本發明的電纜10的第六種較佳實施方式，其中，功能相同的元件標有與第1圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖相同的元件符號，因而有關其介紹參見第1圖、第4圖、第5圖、第6圖、第7圖的上述說明。在第8圖中示出了不同的陰影線或填充線，即相對介電常數εr的不同的值。外***在第8圖中未示出。在該實施方式中，芯線16、18、20、22僅僅用另一介電質72、74包圍，介電質72、74分別與根據第4圖的第二實施方式類似地從芯線16、18、20、22延展至遮 罩***14，並在此分別填充橫截面為抛物線形之被界定的空間。通過這種方式，具有芯線16、18的導線的相對介電常數εr(m,n)的有效值不同於具有芯線20、22的導線的相對介電常數εr(m,n)的值，介電質72、74恰好填充遮罩***14內部的如下空間：在該空間中出現最高的電場力線密度。
本發明涵蓋了在說明書中分別公開的特徵、在申請專利範圍中分別要求保護的特徵和在所附圖式中分別示出的特徵的全部組合，只要這些組合在技術上有意義。
10‧‧‧電纜
12‧‧‧外***
14‧‧‧遮罩***
16、18、20、22‧‧‧芯線
24、26、28、30‧‧‧介電質
32‧‧‧第一直線
34‧‧‧第二直線
36‧‧‧芯子

Claims (13)

  1. 一種供傳送電信號的電纜(10)，包括：一外***(12)，由電絕緣材料所構成；至少N條導線n，設置在該外***(12)內部，N
    Figure TW201805959AC00001
    2且N
    Figure TW201805959AC00002
    ，其中，每條導線皆具有M條由導電材料構成的芯線m(16、18、20、22)，M
    Figure TW201805959AC00003
    1且M
    Figure TW201805959AC00004
    ，其中，該導線n的芯線m(16、18、20、22)被介電質(24、26、28、30)包圍，n
    Figure TW201805959AC00005
    [1,N],n
    Figure TW201805959AC00006
    ，m
    Figure TW201805959AC00007
    [1,M],m
    Figure TW201805959AC00008
    ，該等介電質具有相對介電常數εr(m,n)>1的預定值，其中，對於至少兩條不同的導線n=j且n=(j+s)來說，εr(m,j)=εr(m,j+s)-k(s)，m
    Figure TW201805959AC00009
    [1,M]，m
    Figure TW201805959AC00010
    ，j
    Figure TW201805959AC00011
    [1,N-1]，j
    Figure TW201805959AC00012
    ，s
    Figure TW201805959AC00013
    [1,N-j]，s
    Figure TW201805959AC00014
    ，以及其中，k(s)
    Figure TW201805959AC00015
    且k(s)
    Figure TW201805959AC00016
    [-2.0,-0,01]且k(s)
    Figure TW201805959AC00017
    [0.01,2.0]。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，對於每條導線n來說，除了製造所致的偏差之外，該導線n的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)之相對介電常數的值都是相同的，從而εr(p,n)=εr(p+q,n)，其中，q
    Figure TW201805959AC00018
    [1,M-p]，q
    Figure TW201805959AC00019
    ，p
    Figure TW201805959AC00020
    [1,M-1]，p
    Figure TW201805959AC00021
    。
  3. 依據申請專利範圍第1項或第2項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，該電纜(10)是星絞四線電纜，M=2且N=2，其中，兩條導線的四條芯線(16、18、20、22)相互交叉地絞線。
  4. 依據申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，至少一條導線的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)是由聚丙烯材料製成，至少另一條導線的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)是由聚乙烯材料製成。
  5. 依據申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，至少一條導線的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)是由兩種或更多種介電材料(70)的同心層結構所構成，該等材料具有不同值之相對介電常數εr。
  6. 依據申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，針對至少一條導線的芯線(16、18、20、22)，用介電材料(72、74)填充在這條導線的芯線(16、18、20、22)與面向這條導線的芯線(16、18、20、22)的該外***(12)之間的中間空間，相比於包圍這條導線的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)，該材料具有不同值之相對介電常數εr。
  7. 依據申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，在該外***(12)之面向導線的芯線(16、18、20、22)的內側上，設置有帶有附加的介電質(70、72、74)的塗層，與包圍這條導線的芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)相比，該附加的介電質具有不同值之相對介電常數εr。
  8. 依據申請專利範圍第7項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，該附加的介電質被構造成多種介電材料(70、72、74)的層序列，該等材料分別具有不同值之相對介電常數εr。
  9. 依據申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，至少一條芯線(16、18、20、22)的介電質(24、26、28、30)設置在芯線(16、18、20、22)與該外***(12)之間的空間中，使得該空間在該電纜(10)的橫截面中抛物線形地被相鄰的芯線(16、18、20、22)界定。
  10. 依據申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，k(s)
    Figure TW201805959AC00022
    [-u,-w]且k(s)
    Figure TW201805959AC00023
    [w,u]，其中，w=0.01、0.03、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4或1.6，且u=0.03、0.1、0.2、0.3、0.5、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6或1.8，且|w|<|u|。
  11. 依據申請專利範圍第1項至第10項中任一項所述之供傳送電信號的電纜(10)，進一步包括：一遮罩***(14)，由導電材料所構成，且在該遮罩***(14)內部設置有導線。
  12. 依據申請專利範圍第11項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，該遮罩***(14)在徑向上設置在該外***(12)的外部或內部。
  13. 依據申請專利範圍第11項所述之供傳送電信號的電纜(10)，其中，該遮罩***(14)集成在該外***(12)中。
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