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DE69937487T2 - Kabel mit verdrillten leitungspaaren - Google Patents

Kabel mit verdrillten leitungspaaren Download PDF

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DE69937487T2
DE69937487T2 DE69937487T DE69937487T DE69937487T2 DE 69937487 T2 DE69937487 T2 DE 69937487T2 DE 69937487 T DE69937487 T DE 69937487T DE 69937487 T DE69937487 T DE 69937487T DE 69937487 T2 DE69937487 T2 DE 69937487T2
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DE
Germany
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cable
twisted
impedance
mhz
average
Prior art date
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Application number
DE69937487T
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English (en)
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DE69937487D1 (de
Inventor
Thomas J. Richmond SIEKIERKA
Robert D. Canton KENNY
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Belden Wire and Cable Co
Original Assignee
Belden Wire and Cable Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Publication of DE69937487T2 publication Critical patent/DE69937487T2/de
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kabel mit verdrillten Leiterpaaren, die in Hochfrequenzanwendungen eingesetzt werden können, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung für hohe Frequenzen ausgelegte Kabel mit verdrillten Leiterpaaren, welche zwei isolierte Leiter aufweisen, wobei jeder isolierte Leiter eine Isolierschicht aus Schaumstoff aufweist, die den Leiter umgibt, sowie eine zweite Isolierschicht, welche die erste Schicht umgibt.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In der Vergangenheit wurden Kabel mit verdrillten Leiterpaaren in Anwendungen mit maximalen Datengeschwindigkeiten von ca. 20 Kilobits pro Sekunde eingesetzt. Durch neue Fortschritte in der Kabeltechnologie und Geräteausrüstung wurde die Obergrenze für die Anwendung von Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren heute auf mehrere hundert Megabits pro Sekunde verschoben.
  • Fortschritte im Bereich der Kabel mit verdrillten Leiterpaaren haben sich bislang hauptsächlich auf das Nahübersprechen konzentriert. In den U.S. Patenten 3,102,160 sowie 4,873,393 wird gelehrt, dass die Verwendung von Leiterpaaren, deren Schlaglängen sich von ganzzahligen Vielfachen der Schlaglängen anderer Leiterpaare im Kabel unterscheiden, entscheidend für die Minimierung elektrischer Kopplungseffekte zwischen Leiterpaaren ist.
  • U.S. Patent 5,015,800 konzentriert sich auf einen weiteren wichtigen Aspekt, nämlich die Einhaltung einer gleich bleibenden Impedanz in der gesamten Übertragungsleitung. Es wird erläutert, wie die Impedanz durch die Beseitigung von Luftspalten um eine Leiterpaaranordnung mit Hilfe eines doppelten Dielektrikums, dessen äußere Schichten nach Verdrillung der isolierten Leiter miteinander verbunden werden, stabilisiert werden kann.
  • Werden zwei oder mehr Paare mit unterschiedlich hoher durchschnittlicher Impedanz zu einer Übertragungsleitung (auch als Kanal bezeichnet) zusammengefügt, so wird ein Teil des Signals am bzw. an den Verbindungspunkt(en) reflektiert. Reflektionen aufgrund ungleicher Impedanz führen schließlich zu Problemen wie Signalverlust und Übertragungsfehlern (Jitter).
  • In der Vergangenheit wurden Versuche zur Regulierung des Leiterabstandes ausschließlich im Hinblick auf die Stabilisierung der Kapazität in einem Kabel durchgeführt. In der Industrie ist hinreichend bekannt, dass durch Verwendung eines Kabels mit Leiterpaaren einheitlicher Kapazität der unerwünschte Übersprechungseffekt reduziert wird. Gemäß U.S. Patent 3,102,160 kann durch gleichzeitiges Extrudieren eines Dielektrikums auf zwei Leitern eine gleichmäßige und einheitliche Kapazität entlang einer Übertragungsleitung erreicht werden.
  • Probleme aufgrund einer Fehlanpassung der Impedanz bei hohen Frequenzen wurden im U.S. Patent 3,102,160 jedoch nicht festgestellt. Solange eine relativ einheitliche Kapazität jedes Leiterpaares im Kabel gewährleistet war, spielte die Impedanz des Kabels eine untergeordnete Rolle. Hierbei liegt das Problem darin, dass unterschiedliche Kabel zwar einheitliche Kapazitäten zwischen den jeweiligen Leiterpaaren, aber dennoch Unterschiede in Bezug auf die durchschnittliche Impedanz aufweisen können.
  • Des Weiteren nimmt U.S. Patent 3,102,160 keinen Bezug auf die Trennung von isolierten Leitern. Damit die Leiterpaare des besagten Kabels an moderne LAN-Systeme und Verbindungsgeräte angeschlossen werden können, müssen die nebeneinander liegenden isolierten Leiter entlang des Leiterpaares einen Abstand von mindestens 2,5 cm zueinander einnehmen können. Der Stand der Technik stellt keine Möglichkeit zur Verfügung, die nebeneinander liegenden isolierten Leiter voneinander zu trennen.
  • Ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, wird in US-A-5 606 151 offenbart. Diese Entgegenhaltung zeigt ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren mit zwei Leitern, wobei die Dielektrika jeden Leiter umgeben. Die Leiter sowie die dazugehörigen dielektrischen Schichten sind im Wesentlichen entlang des besagten Kabels verdrillt und bilden so das Kabel mit verdrillten Leiterpaaren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die Merkmale, durch die sich die Erfindung vom Stand der Technik unterscheidet, sind im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 aufgeführt.
  • Da die erste Isolierschicht aus isolierendem Schaumstoff besteht, ist es dementsprechend ein Ziel dieser Erfindung, ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren zu schaffen, welches zwei Leiter aufweist, wobei jeder Leiter von mindestens zwei dielektrischen Schichten umgeben ist und die Leiter sowie die dazugehörigen dielektrischen Schichten im Wesentlichen entlang des Kabels verdrillt sind und so das Kabel mit verdrillten Leiterpaaren bilden, welches einen Mittenabstand zwischen den beiden verdrillten Leiter aufweist, der über eine beliebige Länge von 305 m (1000 ft.) um das ±0,03-fache des durchschnittlichen Mittenabstands abweicht, wobei der durchschnittliche Mittenabstand den Durchschnittswert von mindestens 20 Abstandsmessungen darstellt, welche in einem Abstand von mindestens 6,1 m (20 ft.) an drei zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen und gleich großen verdrillten Kabeln aus derselben Serie oder aus drei aufeinander folgenden Serien stammen, durchgeführt wurden.
  • Des Weiteren ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren zu schaffen, welches zwei Leiter aufweist, wobei jeder Leiter von einer dielektrischen Schicht umgeben ist und die Leiter sowie die dazugehörigen dielektrischen Schichten im Wesentlichen entlang des Kabels verdrillt sind und so ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren bilden, welches bei Frequenzen von ca. 10 MHz bis ca. 200 MHz über eine beliebige Länge von 305 m (1000 ft.) eine Impedanz von ca. 90 bis 110 Ohm aufweist, wobei die Impedanz in einem Impedanztoleranzbereich von ±5% der durchschnittlichen Impedanz liegt und die durchschnittliche Impedanz definiert ist als
    • a. Durchschnittswert mindestens einer Impedanzmessung, welche an jedem von mindestens zwanzig 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren aus derselben Serie durchgeführt wurde, oder
    • b. Durchschnittswert mindestens einer Impedanzmessung, welche an jedem von zwanzig zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren aus drei unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Serien durchgeführt wurde, wobei jede Serie in einem zeitlichen Abstand von mindestens 24 Stunden zur nächsten produziert wurde, oder
    • c. Resultat von mindestens 200 Impedanzmessungen, welche an einem ausgewählten 91,4 m bis 305 m (300 bis 1000 ft.) langen Kabel mit verdrillten Leiterpaaren vorgenommen werden, wobei die mindestens 200 Impedanzmessungen in einem Bereich von 10 MHz bis 200 MHz in Messschritten kleiner als 0,5 MHz durchgeführt werden.
  • Durch Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung sowie der beigefügten Zeichnungen treten die vorliegende Erfindung und ihre Vorzüge deutlicher zum Vorschein.
  • KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt die Seitenansicht eines Kabels mit verdrillten Leiterpaaren, welches einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht.
  • 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt entlang der Linien 2-2 von 1.
  • 3 zeigt einen dem Schnitt in 2 ähnlichen Schnitt einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt einen vergrößerten Schnitt einer anderen Ausführungsform eines Kabels mit verdrillten Leiterpaaren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform unseres Kabels 10 mit verdrillten Leiterpaaren, welches in Hochfrequenzanwendungen eingesetzt werden kann. Das Kabel 10 weist zwei massive, verseilte oder hohle Leiterdrähte 12 und 13 auf. Die Leiter sind aus Vollmetall, einer Vielzahl von Metalllitzen, einem geeigneten Glasfaserleiter, einem Schichtmetall oder einer Kombination hiervon.
  • Jeder Leiter 12 und 13 ist von einem zylinderförmigen Dielektrikum oder Isolierung 14 und 15 umgeben. Jeder der Leiter 12 und 13 ist mittig in und daher im Wesentlichen konzentrisch zu den dazugehörigen Isolierungen 14 und 15 angeordnet. Die Leiter 12 und 13 können, wenn gewünscht, durch ein beliebiges Verfahren, wie z.B. Kleben, mit Hilfe von Wärme oder Klebstoffen, in beliebigem Maße an den Innenseiten der jeweiligen Isolierung befestigt werden, um relative Drehbewegungen zwischen den Leitern und Isolierungen zu vermeiden. Wie in 2 dargestellt, weist die Isolierung 14 eine innere oder erste Schicht aus einem Schaumstoff-Dielektrikum 14a auf, welches den Leiter 12 umgibt, sowie eine äußere oder zweite Schicht aus einem Dielektrikum 146, welches die erste Schicht 14a umgibt. Die Isolierung 15 weist eine innere oder erste Schicht aus einem Schaumstoff-Dielektrikum 15a auf, welches den Leiter 13 umgibt, sowie eine äußere oder zweite Schicht aus einem Dielektrikum 146, welches die erste Schicht 15a umgibt.
  • Wie in 2 dargestellt, weist das Kabel 10 eine gemeinsame Isolierung für beide Leiter 12 und 13 auf, wobei die Isolierungen 14a und 15a sowie die Isolierungen 14b und 15b einstückig miteinander verbunden und auf beliebige Weise entlang ihrer Länge zusammengefügt sind. Als Verbindungselement wird wie abgebildet ein stoffschlüssiger Steg 18 verwendet, der sich von den diametralen Achsen beider Isolierungen aus erstreckt. Die Breite 19 des Steges beträgt ca. 6,35 × 10–4 cm (0,00025 in.) bis ca. 0,381 cm (0,150 in.). Die Dicke 21 des Steges beträgt ebenfalls ca. 6,35 × 10–4 cm (0,00025 in.) bis ca. 0,381 cm (0,150 in.). Die Dicke der Stege ist vorzugsweise geringer als die Dicke 22 beider dielektrischen Schichten. Die Stegbreite ist vorzugsweise geringer als die Dicke 22 der dielektrischen Schichten.
  • Der Durchmesser (gewöhnlich in der Maßeinheit AWG angegeben) von sowohl Leiter 12 als auch 13 beträgt vorzugsweise ca. 18 bis ca. 40 AWG.
  • Die Leiter 12 und 13 sind vorzugsweise aus Metall und können aus jedem geeigneten Metallwerkstoff, wie z.B. massives Kupfer bzw. Kupferlitzen, metallbeschichtete Werkstoffe, Silber, Aluminium, Stahl, Legierungen oder Kombinationen hiervon bestehen. Als Dielektrikum können geeignete, für die Isolierung von Kabeln verwendete Materialien eingesetzt werden, wie z.B. geschäumtes oder nicht geschäumtes Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen oder Fluorcopolymere (z.B. Teflon, eine eingetragene Marke der Firma DuPont), Fluorpolymere (z.B. HALAR, eine eingetragene Marke der Firma Ausimont), vernetztes Polyethylen, Gummi usw. Viele dieser Isolierstoffe können ein Flammschutzmittel enthalten.
  • Vorzugsweise bestehen die ersten Schichten aus einem Schaumstoff-Dielektrikum 14a und 15a aus dem gleichen Material wie die zweiten dielektrischen Schichten 14b und 15b, welche aus teilweise geschäumtem oder nicht geschäumtem Material bestehen können.
  • Die Dicke 22 der dielektrischen Schichten 14 und 15 beträgt ca. 6,35 × 10–4 cm (0,00025 in.) bis ca. 0,381 cm (0,150 in.).
  • Das Leiterpaar, welches von den verbundenen dielektrischen Schichten 14 und 15 umgeben ist, wird zu einem Kabel mit verdrillten Leiterpaaren verdrillt. Änderungen der Abstände zwischen den Mittelpunkten benachbarter Leiter, im Folgenden Mittenabstände genannt, entlang des Kabels mit verdrillten Leiterpaaren sind sehr gering. Der Mittenabstand d an einem beliebigen Punkt im Kabel mit verdrillten Leiterpaaren schwankt nicht mehr als das ±0,03-fache des Durchschnittswertes der Mittenabstände, die im Kabel mit verdrillten Leiterpaaren gemessen wurden, wobei der Durchschnitt berechnet wird, indem an jedem von drei zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen und gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren aus derselben Serie oder aus drei aufeinander folgenden Serien von drei unterschiedlichen Tagen 20 Messungen in einem Mindestabstand von 6,1 m (20 ft.) durchgeführt werden und der Durchschnittswert aller Messungen ermittelt wird.
  • 3 zeigt eine weitere Ausführungsform unserer Erfindung, bei der das Verbindungselement ein starrer stoffschlüssiger Steg 18a ist, der von den äußeren Schichten 14b und 15b gebildet wird. Da sich die Abmessungen in den oben dargelegten Bereichen bewegen, wird dieselbe Nummerierung verwendet.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform unserer Erfindung. Das Kabel mit verdrillten Leiterpaaren 23 wird entlang seiner Länge bei 24 durch einen geeigneten Klebstoff miteinander verbunden oder zusammengefügt, oder die benachbarten äußeren dielektrischen Schichten werden zusammengefügt, indem ein Materialkontakt hergestellt wird, während sich die Dielektrika in erwärmtem Zustand befinden, und diese anschließend abkühlen zu lassen, so dass eine Verbindung des Kabels ohne Klebstoff entsteht. Das klebstofffreie Zusammenfügen schafft eine gemeinsame stoffschlüssige äußere dielektrische Schicht für die beiden Leiter 25 und 26. Die Leiter 25 und 26 weisen eine Größe von ca. AWG 18 bis ca. AWG 40 auf. Die Dicke der gesamten dielektrischen Isolierschicht 27a und 27b bzw. 28a und 28b beträgt ca. 6,35 × 10–4 cm (0,00025 in.) bis ca. 0,381 cm (0,150 in.). Der Kontakt zwischen den beiden Dielektrika 27b und 28b soll so beschaffen sein, dass die Kontaktdicke vorzugsweise geringer ist als die Dicke einer der dielektrischen Schichten. Die dielektrischen Schichten 27a und 28a bestehen aus geschäumten Dielektrika, wobei es sich um das gleiche Material handelt wie bei den Dielektrika 14a und 15a, die dielektrischen Schichten 27b und 28b bestehen aus dem gleichen Material wie die dielektrischen Schichten 14b und 15b.
  • Die Verbindung bei 24 bzw. die Stege 18 und 18a sind so beschaffen, dass die dielektrischen Schichten voneinander getrennt werden können und bei einer Krafteinwirkung von nicht mehr als 2,26 kg (5 lbs.) intakt bleiben. Die Haftfestigkeit zwischen den Dielektrika liegt zwischen 0,044 und 2,26 kp (0,1 bis 5 lbs. force), vorzugsweise zwischen 0,11 und 1,13 kp (0,25 bis 2,5 lbs. force).
  • Für eine Verwendung in Schalttafeln, Klemmleisten und Steckern müssen die beiden isolierten Leiter voneinander getrennt werden. Der Abstand kann hierbei bis zu 1 inch oder mehr betragen. Bei der Zweileiter-Technik können die beiden Leiter nicht gleichmäßig voneinander getrennt werden, was im Vergleich zu unserer Erfindung einen entscheidenden Nachteil darstellt. Weiterhin ist zu beachten, dass bei vielen Steckern, so z.B. bei dem gemeinhin verwendeten RJ45-Stecker, die einzelnen isolierten Leiter eine gleichmäßig runde Form besitzen müssen. Bei unserer Erfindung bleibt die runde Form der beiden Leiter unabhängig voneinander auch nach der Trennung erhalten.
  • Kabel mit verdrillten Leiterpaaren können in beliebiger Anzahl zu einem gänzlich ummantelten oder nicht ummantelten Kabel mit oder ohne Metallschirm zusammengefasst werden, wobei sich letzterer unter der Ummantelung befinden oder aber jedes verdrillte Leiterpaar bzw. mehrere Leiterpaare gleichzeitig abdecken kann.
  • Die Kabel 10, 10a und 23 sorgen für eine relativ fehlerfreie Übertragung innerhalb der meisten in LAN-Systemen verwendeten Frequenzbänder. Die Impedanz des Kabels wird hauptsächlich durch zwei Faktoren beeinflusst, nämlich zum einen den Leiterabstand und zum anderen das Dielektrikum zwischen den Leitern. Je gleichförmiger der Leiterabstand und das Dielektrikum, desto gleichförmiger die Impedanz.
  • Ein wichtiges Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die zwischen den Mittelpunkten von benachbarten Leitern gemessenen Mittenabstände d unserer Kabel mit verdrillten Leiterpaaren 10, 10a und 23 das ±0,03-fache des Durchschnittswertes von d betragen, wobei an keinem Punkt entlang eines 305 m (1000 ft.) langen Kabels mit verdrillten Leiterpaaren eine höhere Schwankung als die oben genannte festgestellt wird.
  • Um den Durchschnittswert von d in unseren Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren zu bestimmen, wählen wir per Zufallsprinzip mindestens drei und vorzugsweise zwanzig 305 m (1000 ft.) lange, gleich große Testkabel aus derselben Serie oder aus mindestens drei unterschiedlichen aufeinander folgenden Serien aus, wobei jede der aufeinander folgenden Serien an unterschiedlichen Tagen bzw. während eines unterschiedlichen Zeitraumes von 24 Stunden gefertigt wurde. Der Durchschnittswert d wird durch mindestens 20 Messungen an jedem 305 m (1000 ft.) langen Kabel ermittelt, wobei jede Messung in einem Abstand von mindestens 6,1 m (20 ft.) durchgeführt wird, die ermittelten Werte addiert und die addierten Messwerte anschließend durch die Gesamtzahl der durchgeführten Messungen dividiert werden. Sämtliche der durchgeführten d-Messungen liegen innerhalb der Toleranz, welche den Bereich des ±0,03-fachen des Durchschnittswertes d abdeckt. Sollte dies nicht der Fall sein, so werden die Kabel mit verdrillten Leiterpaaren aus diesen Serien nicht mehr weiter verarbeitet.
  • Im Folgenden werden 4 Kabel mit verdrillten Leiterpaaren mit einer Dicke von 24 AWG dargestellt, die wir hergestellt und gemessen haben, und die nicht die vorgeschriebenen Mittenabstand d der vorliegenden Erfindung besitzen. Der durchschnittliche Leiterabstand von Mittelpunkt zu Mittelpunkt der Kabel beträgt 0,089 cm. Dieser Durchschnittswert d wurde anhand von drei zufällig ausgewählten Kabeln mit einer Länge von 305 m (1000 ft.) ermittelt, welche aus drei aufeinander folgenden Serien von drei unterschiedlichen Tagen stammen, wobei an jedem Kabel 20 Messungen in einem Abstand von mindestens 6,1 m (20 ft.) durchgeführt wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst und in Zoll angegeben.
    Muster Kabel 1 (d) Kabel 2 (d) Kabel 3 (d)
    cm '' cm '' cm
    1 0,0902 (0,0355) 0,0924 (0,0364) 0,0874 (0,0344)
    2 0,0894 (0,0352) 0,0935 (0,0368) 0,0864 (0,0340)
    3 0,0909 (0,0358) 0,0925 (0,0364) 0,0866 (0,0341)
    4 0,0897 (0,0353) 0,0907 (0,0357) 0,0879 (0,0346)
    5 0,0884 (0,0348) 0,0890 (0,0352) 0,0874 (0,0344)
    6 0,0864 (0,0340) 0,0904 (0,0356) 0,0884 (0,0348)
    7 0,0881 (0,0347) 0,0904 (0,0356) 0,0894 (0,0352)
    8 0,0886 (0,0349) 0,0912 (0,0359) 0,0876 (0,0345)
    9 0,0902 (0,0355) 0,0932 (0,0367) 0,0866 (0,0341)
    10 0,0919 (0,0362) 0,0919 (0,0362) 0,0881 (0,0347)
    13 0,0932 (0,0367) 0,0930 (0,0366) 0,0894 (0,0352)
    12 0,0922 (0,0363) 0,0922 (0,0363) 0,0889 (0,0350)
    13 0,0899 (0,0354) 0,0904 (0,0356) 0,0904 (0,0356)
    14 0,0884 (0,0348) 0,0881 (0,0347) 0,0899 (0,0354)
    15 0,0876 (0,0345) 0,0902 (0,0355) 0,0891 (0,0351)
    16 0,0874 (0,0344) 0,0894 (0,0352) 0,0876 (0,0345)
    17 0,0891 (0,0351) 0,0912 (0,0359) 0,0874 (0,0344)
    18 0,0904 (0,0356) 0,0922 (0,0363) 0,0866 (0,0341)
    19 0,0891 (0,0351) 0,0930 (0,0366) 0,0853 (0,0336)
    20 0,0881 (0,0347) 0,0935 (0,0368) 0,0851 (0,0335)
    GESAMT
    1,7894 (0,7045) 1,8273 (0,7194) 1,7556 (0,6912)
    Kabel gesamt
    1 + 2 + 3 dividiert durch 60 0,0897 (0,0353'')
  • In diesem Fall deckt der Toleranzbereich für d die Werte von 0,0869 bis 0,0924 cm (0,0342 bis 0,0364 in.) ab, d.h. 0,0897 cm (0,0353 in.) (der Durchschnittswert) ±0,0027 cm (0,0011 in.) = ±0,03 × 0,0897 cm (0,0353 in). Da im oben genannten Beispiel bei jedem Kabel Werte außerhalb dieser Toleranz gemessen wurden, wären alle Kabel mit verdrillten Leiterpaaren aus dieser Serie unbrauchbar.
  • Strukturelle Schwankungen in einem Kabel können u.a. mit Hilfe eines Signals ermittelt werden, welches durch die Übertragungsleitung (den Kabelweg) geschickt und anschließend die Energiemenge gemessen wird, die zurück in Richtung des Testgerätes reflektiert wird. Manchmal erreicht die reflektierte elektrische Energie bei bestimmten Frequenzen einen Höhepunkt (in der Kabelindustrie oft als „Spitze" bezeichnet). Dieses Phänomen wird durch Formschwankungen im zylindrischen Aufbau des Kabels verursacht, welche sich mit der zyklischen Welle (oder Frequenz) überschneidet, die sich das Kabel entlang bewegt. Je mehr Energie reflektiert wird, desto weniger Energie steht am anderen Ende des Kabels zur Verfügung.
  • Die Impedanzstabilität der Übertragungsleitung ist ein Indikator für die tatsächlich reflektierte Energiemenge. Wird ein Signal von 100 Ohm Impedanz übertragen, so wird dieses Signal von allen Kabelteilen reflektiert, deren Impedanz nicht exakt 100 Ohm beträgt.
  • Ein anderes und/oder gemeinsames Kennzeichen unserer verdrillten Leiterpaare 10, 10a und 23 besteht daher darin, dass jedes Kabel mit verdrillten Leiterpaaren bei Messungen im Hochfrequenzbereich von ca. 10 MHz bis ca. 200 MHz eine Impedanz von 90 bis 110 Ohm aufweist, wobei die Toleranz max. ±5% beträgt. Die Toleranz wird durch Multiplikation eines durchschnittlichen Impedanzwertes mit dem Faktor ±0,05 ermittelt. Die durchschnittliche Impedanz erhält man durch Impedanzmessungen im Frequenzbereich von ca. 10 MHz bis ca. 200 MHz an zufällig ausgewählten Stichproben von 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren, wobei mindestens eine Impedanzmessung an jedem von mindestens zwanzig (20) zufällig ausgewählten, 305 m (1000 ft.) langen Testkabeln mit verdrillten Leiterpaaren aus derselben Serie durchgeführt wird.
  • Einen zulässigen durchschnittlichen Impedanzwert erhält man außerdem, indem mindestens eine Impedanzmessung an mindestens zwanzig zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren durchgeführt wird, welche aus drei unterschiedlichen, aufeinander folgenden Serien von mindestens drei unterschiedlichen Tagen stammen. Die 305 m (1000 ft.) langen verdrillten Leiterpaare sind für eine Impedanz von ca. 90 bis ca. 110 Ohm bei einer Frequenz von 10 MHz bis 200 MHz ausgelegt. Wie oben vermerkt, variiert die Impedanz eines zulässigen 305 m (1000 ft.) langen verdrillten Leiterpaares bei einer beliebigen Frequenz zwischen 10 MHz und 200 MHz maximal um das ±0,05-fache des durchschnittlichen Impedanzwertes. Liegt die durchschnittliche Impedanz beispielsweise bei 96,2 Ohm, darf keiner der im Frequenzbereich von 10 MHz bis 200 MHz gemessenen Impedanzwerte den Wert von 101,0 Ohm (96,2 + 4,8[96,2 × 0,05]) übersteigen bzw. kleiner sein als 91,4 Ohm (96,2 – 4,8[96,2 × 0,05]).
  • Ein weiterer für die vorliegende Erfindung zulässiger durchschnittlicher Impedanzwert wird ermittelt, indem mindestens 200 Impedanzmessungen an einem 91,4 m bis 305 m (300 bis 1000 ft.) langen Kabel mit verdrillten Leiterpaaren vorgenommen werden, wobei die mindestens 200 Impedanzmessungen in Messschritten kleiner als 0,5 MHz durchgeführt werden. Weicht eine der im Frequenzbereich von 10 MHz bis 200 MHz an diesem Kabel durchgeführten Messungen um mehr oder weniger als das 0,05-fache der durchschnittlichen Impedanz ab, so ist die Kabelserie unzulässig.
  • Die durchschnittliche Impedanz wird auf die übliche Art und Weise berechnet, wobei sämtliche Impedanzmesswerte addiert werden, und der Gesamtwert anschließend durch die Anzahl der Impedanzmessungen dividiert wird.
  • Werden die Kabel mit verdrillten Leiterpaaren mindestens 2,54 cm (einen Inch) auseinander gezogen, so bleiben die Isolierungen 14, 15 und 27, 28 im Bereich der Trennung im Wesentlichen intakt. Auch hat ein solches Vorgehen keine Auswirkungen auf die Verdrillung. Die Kabel 10, 10a und 23 können alle getrennt werden, ohne dass sich dadurch die Verdrillung löst.
  • Die Haftfestigkeit lässt sich bestimmen, indem ein isolierter Leiter festgehalten und der zweite isolierte Leiter von diesem weggezogen wird. Bei der für die verdrillten Kabel 10, 10a und 23 bevorzugte Haftfestigkeit von 0,11 bis 1,13 kp (0,25 bis 2,5 lbs. force) bleiben die Isolierungen 14 und 15 sowie 27 und 28 im Wesentlichen intakt.
  • Während der Herstellung der Kabel mit verdrillten Leiterpaaren 10, 10a und 23 werden zunächst die Isolierungen gleichzeitig auf zwei Drähte extrudiert, und anschließend die beiden isolierten Leiter durch Kleben, Vernetzen oder durch ein anderes geeignetes Verfahren miteinander verbunden. Die nebeneinander liegenden isolierten Leiter werden zu der gewünschten Anzahl von Verdrillungen pro Doppelleitungs-Kabellänge verseilt.
  • Die Herstellung des Kabels mit verdrillten Leiterpaaren 23 erfolgt vorzugsweise durch ein Seite an Seite stattfindendes Beschichten der beiden Leiter, auf die zunächst das geschäumte Dielektrikum und anschließend, nach entsprechender Anpassung des geschäumten Dielektrikums auf den gewünschten Durchmesser, auf das angepasste geschäumte Dielektrikum das zweite Dielektrikum aufgetragen wird, und danach die beiden isolierten Leiter vor Verseilung der Adern miteinander verbunden werden, wobei wahlweise ein Klebstoff zur Verbindung der beiden beschichteten Adern verwendet werden kann, und nach Verbindung der beiden Adern die zusammengefügten isolierten Adern zu der gewünschten Verdrillung verseilt werden.
  • Die vorangehende Beschreibung dient einzig und allein der Veranschaulichung und soll den dieser Erfindung zuzumessenden Schutzbereich nicht beschränken. Der Schutzbereich soll gemäß den folgenden Ansprüchen bestimmt werden.

Claims (6)

  1. Kabel mit verdrillten Leiterpaaren (10), das zwei Leiter (12, 13) aufweist, wobei Dielektrika (14, 15) jeden Leiter (12, 13) umgeben, die Leiter (12, 13) und dazugehörigen Schichten (14, 15) im Wesentlichen entlang des besagten Kabels verdrillt sind, um ein Kabel mit verdrillten Leiterpaaren zu bilden, gekennzeichnet durch eine erste (14a, 15a) und zweite (14b, 15b) dielektrische Schicht, welche jeden Leiter (12, 13) umgeben, wobei die erste dielektrische Schicht (14a, 15a) aus geschäumtem Dielektrikum besteht und die zweite dielektrische Schicht (14b, 15b) die erste dielektrische Schicht (14a, 15a) umgibt, wobei das Kabel mit verdrillten Leiterpaaren (10) eine Impedanz von ca. 90 bis 110 Ohm in einem Frequenzbereich von ca. 10 MHz bis ca. 200 MHz entlang beliebiger 305 m (1000 ft.) langer Kabel mit verdrillten Leiterpaaren (10) aufweist, wobei die Impedanz in einem Impedanz-Toleranzbereich von < 5% einer durchschnittlichen Impedanz liegt, wobei die durchschnittliche Impedanz a. einen Durchschnittswert von mindestens einer Impedanzmessung an jedem von mindestens zwanzig 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen verdrillten Leiterpaaren (12, 13) aus derselben Serie darstellt, oder b. einen Durchschnittswert mindestens einer Impedanzmessung darstellt, welche an jedem von zwanzig zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen verdrillten Leiterpaaren (12, 13) aus drei unterschiedlichen, aufeinanderfolgenden Serien durchgeführt wurde, wobei jede Serie in einem zeitlichen Abstand von mindestens 24 Stunden zur nächsten produziert wurde, oder c. das Resultat von mindestens 200 Impedanzmessungen ist, welche an einem zufällig ausgewählten, 91,4 m bis 305 m (300 bis 1000 ft.) langen verdrillten Leiterpaar (12, 13) vorgenommen werden, wobei die besagten mindestens 200 Impedanzmessungen in einem Bereich von 10 MHz bis 200 MHz in Messschritten kleiner als 0,5 MHz durchgeführt werden.
  2. Kabel mit verdrillten Leiterpaaren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durchschnittliche Impedanz ermittelt wird, indem ein verdrilltes Leiterpaar (12, 13) aus zwanzig aufeinander folgenden 305 m (1000 ft.) langen verdrillten Leiterpaaren (12, 13) ausgewählt wird und an besagtem verdrillten Leiterpaar (12, 13) mindestens 200 Impedanzmessungen durchgeführt werden, wobei die besagten mindestens 200 Impedanzmessungen in einem Bereich von 10 MHz bis 200 MHz in Messschritten kleiner als 0,5 MHz durchgeführt werden.
  3. Kabel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite dielektrische Schicht (14, 15) eines jeden Leiters (12, 13) insgesamt eine Dicke (22) im Bereich von ca. 6,35 × 10–4 bis 0,381 cm (0,00025 bis ca. 0,150 in.) aufweisen.
  4. Kabel gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen Schichten (14, 15) eines jeden Leiters (12, 13) durch Stege (18, 18a) zusammengefügt werden, welche sich von den diametralen Achsen der dielektrischen Schichten (14, 15) aus erstrecken, und dass die Stege eine Dicke (21) und Breite (19) aufweisen, welche kleiner sind als der Durchmesser der Leiter (12, 13).
  5. Kabel gemäß einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Leiter (12, 13) ortsfest in den ersten dielektrischen Schichten (14, 15) angeordnet ist, so dass keine Drehbewegung der besagten Leiter (12, 13) in den ersten dielektrischen Schichten möglich ist.
  6. Kabel gemäß einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel mit verdrillten Leiterpaaren (10) an einem beliebigen Punkt im Kabel mit verdrillten Leiterpaaren (10) einen Mittenabstand d aufweist, der maximal um das 0,03-fache des durchschnittlichen Mittenabstands abweicht, wobei der durchschnittliche Mittenabstand den Durchschnittswert von mindestens 20 Mittenabstandsmessungen darstellt, welche an jedem von mindestens drei zufällig ausgewählten 305 m (1000 ft.) langen, gleich großen Kabeln mit verdrillten Leiterpaaren (10) aus derselben Serie oder aus drei aufeinander folgenden Serien von drei aufeinander folgenden Tagen in einem Abstand von mindestens 6,1 m (20 ft.) durchgeführt wurden.
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