[0001] Die Erfindung betrifft ein Datenkabel für High-Speed Datenübertragungen mit dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
[0002] Ein derartiges Datenkabel ist beispielsweise aus der
US 2012/0145429 A1 zu entnehmen.
[0003] Im Bereich der Datenübertragung, beispielsweise in Computer-Netzwerken, werden zur
Datenübertragung Datenkabel eingesetzt, bei denen typischerweise mehrere Datenleitungen
in einem gemeinsamen Kabelmantel zusammengefasst sind. Bei High-Speed-Datenübertragungen
werden als Datenleitungen jeweils geschirmte Adernpaare verwendet, wobei die beiden
Adern insbesondere parallel zueinander verlaufen oder alternativ miteinander verdrillt
sind. Eine jeweilige Ader besteht hierbei aus dem eigentlichen Leiter, beispielsweise
ein massiver Leiterdraht oder auch ein Litzendraht, welcher jeweils von einer Isolierung
umgeben ist. Das Adernpaar einer jeweiligen Datenleitung ist von einer (Paar-)Abschirmung
umgeben. Die Datenkabel weisen typischerweise eine Vielzahl derartig geschirmte Adernpaare
auf, die eine Leitungsseele bilden und die von einem gemeinsamen Außenschirm sowie
einem gemeinsamen Kabelmantel umgeben sind. Derartige Datenkabel werden für High Speed-Datenverbindungen
eingesetzt und sind für Datenraten von größer 5 Gbit/s, insbesondere >14Ghz ausgebildet.
Der Außenschirm ist dabei für die EMV sowie die EMI-Eigenschaften wichtig, er transportiert
keine Signale. Der jeweilige Paarschirm bestimmt demgegenüber die Symmetrie und die
Signal-Eigenschaften eines jeweiligen Adernpaares.
[0004] Bei derartigen Datenkabeln handelt es sich typischerweise um so genannte symmetrische
Datenleitungen, bei denen über die eine Ader das Signal und über die andere Ader das
invertierte Signal übermittelt wird. Ausgewertet wird der differentielle Signalanteil
zwischen diesen beiden Signalen, so dass äußere Effekte, die sich auf beide Signale
auswirken, eliminiert sind.
[0005] Derartige Datenkabel werden häufig vorkonfektioniert an Steckern angeschlossen. Bei
Anwendungen für Hochgeschwindigkeitsübertragungen sind die Stecker dabei häufig als
sogenannte Small Form Pluggable-Stecker, kurz SFP-Stecker ausgebildet. Hierbei gibt
es unterschiedliche Ausführungsvarianten beispielsweise sogenannte SFP-, SFP+, oder
CXP- QSFP-Stecker. Diese Stecker weisen spezielle Steckergehäuse auf, wie sie beispielsweise
aus der
WO 2011 072 869 A1 oder der
WO 2011 089 003 A1 zu entnehmen sind. Alternativ ist auch ein direkter sogenannter "back plane" Anschluss
ohne Stecker möglich.
[0006] Im Inneren weisen derartige Steckergehäuse eine Leiterplatte oder Platine teilweise
mit integrierter Elektronik auf. An dieser Platine ist das jeweilige Datenkabel an
einer Steckerrückseite anzuschließen. Hierbei werden die einzelnen Adern des Datenkabels
an die Platine angelötet oder angeschweißt. Am gegenüberliegenden Ende der Platine
bildet diese typischerweise eine Steckzunge mit Anschlusskontakten aus, welche in
einen Gegenstecker eingesteckt wird. Derartige Platinen werden auch als paddle cards
bezeichnet.
[0007] Die Paarschirmung eines jeweiligen Adernpaares ist dabei - wie beispielsweise aus
der
EP 2 112 669 A2 zu entnehmen - als eine längs gefaltete Folienschirmung ausgebildet. Die Abschirmung
ist daher in einer Längsrichtung des Kabels verlaufend um das Adernpaar gefaltet,
wobei die beiden Enden in einem sich in Längsrichtung verlaufenden Überlappbereich
überlappen. Bei der für die Abschirmung verwendeten Schirmfolie handelt es sich um
eine mehrschichtige Abschirmung aus zumindest einer leitfähigen (Metall)-Schicht und
einer isolierenden Schicht. Als leitfähige Schicht wird üblicherweise eine Aluminiumschicht
und als isolierende Schicht eine PET-Folie verwendet. Die PET-Folie ist als ein Träger
ausgebildet ist, auf dem zur Ausbildung der leitfähigen Schicht eine metallische Beschichtung
aufgebracht ist.
[0008] Neben der längs gefalteten Schirmung bei parallel geführten Paaren gibt es grundsätzlich
auch die Möglichkeit, eine derartige Schirmfolie helixförmig um das Adernpaar zu wickeln.
Allerdings ist bei höheren Signalfrequenzen ab etwa 15 GHz eine solche Umspinnung
des Adernpaars mit einer Schirmfolie aufgrund von Resonanzeffekten bauartbedingt nicht
ohne Weiteres möglich. Für diese hohen Frequenzen wird daher die Schirmfolie als längs
gefaltete Folie angebracht.
[0009] Mit einer derartigen längs aufgebrachten Folie geht jedoch ein unerwünschter, negativer
Nebeneffekt einher. Das so genannte Common Mode-Signal, auch als Gleichtaktsignal
bezeichnet, wird bei längs gefalteten Abschirmungen nicht mehr in ausreichendem Maße
gedämpft, wie dies bei einer Umspinnung mit einer Schirmfolie der Fall ist.
[0010] Die Entstehung des Common Mode-Signals oder auch Gleichtaktsignals bei derartigen
symmetrischen Leitungen mit parallelen Paaren ist grundsätzlich bekannt. Eine Dämpfung
dieses unerwünschten Common Mode-Signals wird zudem dadurch erschwert, dass dieser
Common Mode-Signalanteil in der Regel schneller propagiert wie der eigentlich interessierende
differentielle Signalanteil. Die im Vergleich zu umsponnenen Aderpaaren fehlende oder
stark verringerte Dämpfung dieses Common Mode-Signals führt daher zu einer Verschlechterung
des so genannten Skew bzw. der so genannten Mode Conversion Performance.
[0011] Bei derartigen High Speed-Datenverbindungen wird generell eine Steigerung der Übertragungsleistung
angestrebt. Die Übertragungsraten und damit der Frequenzbereich solcher Datenkabel
steigen daher immer mehr an und damit auch die Probleme im Zusammenhang mit den Common-Mode-Signalanteilen.
[0012] Gemäß der
US 2012/0145429 A1 wird zur Verringerung von Resonanzeffekten unter anderem vorgeschlagen, zwei Schirmfolien
gegenläufig zueinander zu wickeln, wobei deren elektrisch leitfähige Seiten einander
zugewandt sind.
[0013] Aus der
US 2004/245009 A1 ist ein Datenkabel mit einem Schirmaufbau zu entnehmen, wobei der Schirmaufbau zwei
jeweils auf Lücke gewickelte leitende Folien aufweist.
[0014] In der
JP 2014 017131 A ist ein Datenkabel beschrieben mit einem Schirmaufbau, der zwei leitende Folien aufweist,
die gegensinnig zueinander und jeweils mit Überlapp gewickelt sind.
[0015] Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen
High Speed-Datenverbindung eine verbesserte Datenübertragung mit hohen Signalfrequenzen
von größer 10 GHz zu ermöglichen.
[0016] Die Aufgabe wird gemäß Erfindung gelöst auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0017] Das für High Speed-Datenübertragungen ausgebildete Datenkabel umfasst zumindest ein
und vorzugsweise mehrere Adernpaare aus zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Adern,
wobei ein jeweiliges Adernpaar jeweils von einer folienartigen Paarschirmung umgeben
ist. Die Paarschirmung weist eine erste innere Schirmfolie sowie eine zweite äußere
Schirmfolie auf, wobei die innere Schirmfolie um das Adernpaar gewickelt ist. Die
beiden Schirmfolien sind elektrisch miteinander kontaktiert.
[0018] Diese Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, die Vorteile einer helixförmig gewickelten
Paarschirmung mit denen einer längs gefalteten Paarschirmung zu kombinieren. Diese
Ausgestaltung setzt an der Erkenntnis an, dass die bei einer helixförmig gewickelten
Paarschirmung auftretenden Resonanzeffekte bei hohen Signalfrequenzen darauf beruhen,
dass bei einer herkömmlichen gewickelten Paarschirmung, die üblicherweise mehrschichtig
ist, im Überlappbereich der gewickelten Schirmung die beiden Leitschichten zueinander
isoliert sind und dadurch ein Kondensator gebildet ist. Gleichzeitig ergibt sich durch
die helixförmige Wicklung eine Spule, so dass insgesamt ein Schwingkreis mit vorgegebener
Resonanzfrequenz ausgebildet ist, welche sich durch konstruktive Maßnahmen beim herkömmlichen
Aufbau nicht mehr zu höhere Frequenzen verschieben lässt.
[0019] Durch den Aufbau der Paarschirmung durch zwei Lagen, die elektrisch miteinander verbunden
sind, ist die Entstehung eines solchen Schwingkreises zuverlässig unterbunden, da
durch die elektrische Verbindung keine spulenartige Umwicklung vorliegt, die Spule
wird daher quasi kurzgeschlossen. Die Resonanzfrequenz ist die Wurzel aus (1/(L
∗C)). Da die Induktivität also zumindest deutlich reduziert ist, kann die Resonanzfrequenz
leicht auf größer 15GHz eingestellt werden. Im Unterschied hierzu ist diese Resonanz-oder
Grenzfrequenz bei herkömmlichen Umspinnungen mit einer Metallfolie je nach Geometrie
nach oben auf etwa 15GHz begrenzt. Insofern wird das Grundkonzept einer längsgefalteten
Paarschirmung zumindest von dem funktionellen Ergebnis her übernommen. Gleichzeitig
wird durch die Umwicklung- vorzugsweise mit Überlappung - der Nachteil einer längsgefalteten
Paarschirmung, nämlich das hohe Common-Mode Signal, zuverlässig unterdrückt. Insgesamt
ist daher durch die hier beschriebene Paarschirmung mit dem Aufbau aus den beiden
Schirmfolien eine effiziente Schirmung ohne störende Nebeneffekte erreicht. Resonanzeffekte
mit entsprechend hoher Dämpfung des Signals sowie - insbesondere bei einer Überlappung
der inneren Schirmfolie - eine nur ungenügende Dämpfung des Common-Mode Signals sind
wirksam vermieden. Im Vergleich zu einer längsgefalteten Folie zeichnet sich dieser
Aufbau zudem durch eine einfachere Herstellung, bessere Symmetrie sowie eine erhöhte
(Biege-) Flexibilität aus.
[0020] Die Adern eines jeweiligen Adernpaares verlaufen dabei insbesondere parallel zueinander,
sind daher nicht verdrillt.
[0021] Die innere Schirmfolie ist in weiterhin mit einer Überlappung um das Adernpaar gewickelt.
Durch die Überlappung wird in vorteilhafter Weise zuverlässig die gewünschte Dämpfung
des Common Mode Signals erreicht.
[0022] Die Breite der Schirmfolien liegt typischerweise im Bereich von 4 bis 6 Millimeter.
[0023] Es ist ein vergleichsweise großer Überlapp im Bereich von 20% bis 40% der Breite
eingestellt. Mit dieser Ausgestaltung wird zwar im Vergleich zu einer Variante mit
einem geringen Überlapp eine geringere Grenzfrequenz erreicht. Gleichzeitig wird jedoch
die Dämpfung des Common Mode Signalanteils verbessert, d.h. dieser unerwünschte Signalanteil
wird besser Unterdrückt. Untersuchungen haben zudem gezeigt, dass sich die Resonanzfrequenz,
mit Hilfe der zweiten äußeren Schirmfolie präzise einstellen lässt, so dass ein nutzbares
Frequenzband bis z.B. genau 20GHz erreicht werden kann.
[0024] Zweckdienlicherweise ist zumindest eine und sind vorzugsweise beide Schirmfolien
mehrschichtig ausgebildet mit einer leitfähigen Schicht sowie mit einer nicht leitenden
Trägerschicht. Die beiden Schirmfolien sind dabei insbesondere als sogenannte Al-PET-Folien
ausgebildet. Die äußere Folie kann prinzipiell auch als Metallfolie ausgebildet sein
oder auch als AI-PET - Al-Folie, also mit einer Trägerschicht, die beidseitig mit
einer leitfähigen Schicht versehen ist. Im Hinblick auf eine effektive elektrische
Kontaktierung sind die beiden Schirmfolien dabei mit ihren leitfähigen Schichten bzw.
Seiten einander zugewandt angeordnet.
[0025] Weiterhin ist die äußere Schirmfolie ebenfalls gewickelt und insbesondere gegenläufig
zu der inneren Schirmfolie. Dadurch wird eine gute elektrische Kontaktierung und Überbrückung
der Stoßstellen der inneren Schirmfolie zuverlässig erreicht. Die Paarschirmung kann
daher auch als doppelt gewickelte Helix-Paarschirmung bezeichnet werden.
[0026] Die äußere Schirmfolie ist weiterhin auf Lücke gewickelt, d.h. benachbarte Wicklungsabschnitte
sind in Längsrichtung zueinander beabstandet. Der Abstand, also die Lücke liegt dabei
im Bereich von 1 bis 10% der Breite der Schirmfolie. Diese Ausführungsvariante wird
in Kombination mit der mit großem Überlapp (20-40% der Breite) gewickelten inneren
Schirmfolie eingesetzt. Durch die spezielle Wahl des Aufbaus und der Wicklung der
zweiten Schirmfolie lässt ist die Resonanzfrequenz genau einstellbar. Zudem bleibt
der Vorteil der besonders guten Common Mode Dämpfung.
[0027] Weiterhin ist vorzugsweise zumindest ein Beidraht angeordnet, welcher mit zumindest
einer, vorzugsweise beiden Schirmfolien elektrisch leitend verbunden ist. Ein derartiger
Beidraht dient beispielsweise zur sicheren elektrischen Kontaktierung der Paarschirmung
an einem Kontaktteil, beispielsweise an einen Stecker. Gemäß einer ersten Variante
ist dieser Beidraht zwischen den beiden Schirmfolien angeordnet und verläuft insbesondere
parallel zu den einzelnen Adern, beispielsweise in einem Zwickelbereich. Gemäß einer
zweiten Variante ist der Beidraht außen an der äußeren Schirmfolie kontaktiert. Bevorzugt
sind allgemein zwei Beidrähte symmetrisch zu einer Symmetrieebene des Adernpaares
angeordnet. Im Falle der äußeren Beidrähte liegen diese auf der Verbindungsachse der
beiden Leiter des Adernpaares.
[0028] Weiterhin ist in zweckdienlicher Weiterbildung für ein jeweiliges Adernpaar um die
Paarschirmung ergänzend eine Fixierfolie gewickelt. Bei dieser handelt es sich insbesondere
um eine Klebefolie, die auf die Paarschirmung aufgeklebt ist. Hierdurch wird der Schirmaufbau
der Paarschirmung fixiert. Bei der Fixierfolie handelt es sich insbesondere um eine
isolierende Folie, so dass eine jeweilige Paarschirmung nach außen hin elektrisch
isoliert ist, insbesondere z.B. zu einer gemeinsamen Außenschirmung.
[0029] Allgemein weist das Datenkabel in bevorzugter Ausgestaltung eine Kabelseele oder
einen Kabelkern auf, welcher mehrere elektrische Leitungskomponenten umfasst, wobei
zumindest eine und vorzugsweise mehrere der Leitungen durch das mit der Paarschirmung
versehene Adernpaar gebildet sind.
[0030] Zweckdienlicherweise weist der Kabelkern ausschließlich derartige Adernpaare auf.
Der Kabelkern ist weiterhin von einer gemeinsamen Außenschirmung umgeben. Diese ist
insbesondere mehrschichtig ausgebildet. Sie weist wahlweise oder auch in Kombination
als Bestandteile ein Geflecht oder Schirmfolien, insbesondere metallisierte Folien
etc. auf. Um die Außenschirmung ist wiederum üblicherweise ein Kabelaußenmantel angeordnet.
[0031] Durch den hier beschriebenen Aufbau sind das Datenkabel und insbesondere die Paarschirmung
auch geeignet zu einer besonders effizienten Kontaktanbindung der Paarschirmung an
einer Leiterplatte eines typischen Steckers (small form pluggable SFP+, SFP28, QSFP28....)
für eine Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung (sogenannte Paddle card). In der zum
Anmeldezeitpunkt unveröffentlichten
DE 10 2013 225 794.5 mit dem Titel "Kontaktanbindung von geschirmten Datenleitungen an einer Platine sowie
Verfahren zur Kontaktierung mehrerer geschirmter Datenleitungen an einer Platine"
ist eine solche bevorzugte Kontaktanbindung beschrieben. In einem konfektionierten
Zustand ist daher das Datenkabel an einem solchen Stecker angeschlossen.
[0032] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
[0033] Die Figuren zeigen dabei jeweils in vereinfachten Darstellungen:
- Figur 1
- eine Querschnittdarstellung eines mit einer Paarschirmung versehenen Adernpaares,
- Figur 2
- eine Seitenansicht des in Figur 1 gezeigten Adernpaares,
- Figur 3
- eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung der Paarschirmung in einem Überlappbereich,
- Figur 4
- eine Querschnittsdarstellung eines Datenkabels gemäß einer ersten Ausführugsvariante
- Figur 5
- eine Querschnittsdarstellung eines Datenkabels gemäß einer zweiten Ausführugsvariante
sowie
- Figur 6
- ein Diagramm, bei dem die Einfügedämpfung I gegenüber der Frequenz in GHz für unterschiedliche
Paarschirmung bei einem symmetrischen Adernpaar dargestellt ist.
[0034] In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
[0035] Ein für ein High-Speed Datenkabel 2 (vgl. hierzu Figuren 4,5) verwendetes Adernpaar
4, welches mit einer Paarschirmung 6 versehen ist, ist in Figur 1 dargestellt. Das
Adernpaar 4 besteht dabei aus zwei Adern 8, die jeweils wiederum gebildet sind durch
einen zentralen Leiter 10, welcher von einer Isolierung 12 ummantelt ist. Bei dem
Leiter 10 handelt es sich üblicherweise um einen massiven Vollleiter. Alternativ können
auch Litzenleiter eingesetzt werden.
[0036] Die beiden Adern 8 verlaufen vorzugsweise parallel zueinander, sind daher nicht miteinander
verdrillt.
[0037] Das Adernpaar 4 ist insgesamt von einer mehrlagigen Paarschirmung 6 umgeben, welche
eine innere Schirmfolie 14 sowie eine äußere Schirmfolie 16 aufweist. Die Paarschirmung
6 ist dabei insbesondere abschließend durch diese beiden Schirmfolien 14, 16 gebildet.
Die Paarschirmung 6 ist schließlich noch von einer Fixierfolie 18 umgeben, insbesondere
umwickelt, welche insbesondere als Klebefolie ausgebildet ist. Die Fixierfolie 18
besteht dabei aus Kunststoff und ist elektrisch nicht leitend, also elektrisch isolierend.
[0038] Ergänzend ist in Figur 1 beispielhaft ein fakultativer Beidraht 20 dargestellt, welcher
vorzugsweise in einem Zwickelbereich der beiden Adern 8 platziert ist. Der Beidraht
20 ist weiterhin insbesondere zwischen den beiden Schirmfolien 14, 16 angeordnet.
Alternativ sind vorzugsweise zwei Beidrähte 20 außen mit der äußeren Schirmfolie 16
kontaktiert, wie dies z.B. in Fig. 5 dargestellt ist. Die beiden Beidrähte 20 liegen
dabei auf einer gedachten Symmetrieebene bzw. Verbindungslinie der beiden Leiter 10.
Bei einer äußeren Platzierung des zumindest einen Beidrahtes 20 ist dieser insbesondere
zwischen der äußeren Schirmfolie 16 und der Fixierfolie 18 gehalten.
[0039] Das Adernpaar 4 zusammen mit der Paarschirmung 6 und der Fixierfolie 18 sowie ggf.
den Beidrähten 20 wird nachfolgend auch als geschirmtes Paar 30 bezeichnet.
[0040] Bei den beiden Schirmfolien 14, 16 handelt es sich vorzugsweise jeweils um metallbeschichtete
Kunststofffolien, insbesondere sogenannte AL-PET-Folien. Diese weisen jeweils eine
als Isolierschicht ausgebildete Trägerschicht 22 auf, auf der eine leitfähige Schicht
24 aufgebracht ist (vgl. hierzu insbesondere Figur 3). Bei außenliegenden Beidrähten
muss die äußere Seite der äußeren Schirmfolie 16 ebenfalls als eine leitfähige Schicht
24 ausgebildet sein. Die äußere Schirmfolie 16 ist dann beispielsweise eine Trägerschicht
22 mit beidseitig aufgebrachten leitfähigen Schichten 24 oder eine Metallfolie, die
beidseitig grundsätzlich leitfähige Schichten 24 hat.
[0041] Die beiden Schirmfolien 14, 16 sind dabei derart orientiert, dass ihre jeweils leitfähigen
Schichten 24 einander zugewandt sind und sich insbesondere wechselseitig berühren,
sodass also die beiden leitfähigen Schichten 24 elektrisch leitend kontaktiert sind.
[0042] Wie aus Figur 2 hervorgeht ist die innere Schirmfolie 14 helixförmig um das Adernpaar
4 gewickelt. Die Schirmfolie 14 ist dabei üblicherweise mit einer sehr geringen Steigung,
also sehr eng gewickelt. Je geringer die Steigung, desto mehr verschiebt sich der
unerwünschte Resonanzeffekt zu höheren Frequenzen. Typischerweise beträgt die Steigung
nur wenige mm, beispielsweise im Bereich von 2 bis 6 mm, d.h. pro 360° Umwicklung
propagiert die Schirmfolie um 2 bis 6 mm in Längsrichtung 28.
[0043] Die innere Schirmfolie 14 ist mit einem Überlapp 26 gewickelt, das heißt einander
in Längsrichtung 28 aneinander anschließende Wicklungsabschnitte überdecken sich.
Dieser Überlapp 26 liegt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bei etwa einem Drittel
der Breite B der inneren Schirmfolie 14.
[0044] Die äußere Schirmfolie 16 ist vorzugsweise ebenfalls, jedoch gegensinnig zur inneren
Schirmfolie 14 gewickelt. Sie weist beispielsweise die gleiche Steigung auf wie die
innere Schirmfolie 14. Alternativ weicht die Steigung hiervon ab und ist beispielsweise
geringer oder auch größer. Auch die äußere Schirmfolie 16 kann einen Überlapp aufweisen
oder auf Stoß gewickelt sein.
[0045] In bevorzugter Ausgestaltung ist sie jedoch auf Lücke gewickelt, so dass ein Abstand
A zwischen zwei benachbarten Wicklungsabschnitten ausgebildet ist. Der Abstand A liegt
beispielsweise im Bereich von 1 bis 5% der Breite B der äußeren Schirmfolie 16.
[0046] Bei der Fixierfolie 18 handelt es sich insbesondere um eine mit einer Klebeschicht
versehene Kunststoff-Trägerfolie. Diese ist vorzugsweise auch gewickelt (in Figur
2 nicht dargestellt).
[0047] Anhand der vergrößerten, ausschnittsweisen Darstellung gemäß Figur 3 der Paarschirmung
6 in einem Überlappbereich ist zu erkennen, dass die innere Schirmfolie 14 in ihren
gegenüberliegenden Randbereichen, also im Überlappbereich 26 mit der leitfähigen Schicht
24 nach außen zeigt. In den Randbereichen ist daher die innere Schirmfolie 14 nicht
umgeschlagen. Im Überlappbereich 26 weist die innere Schirmfolie 14 daher eine alternierende
Schichtfolge zwischen Trägerschicht 22 und leitfähiger Schicht 24 auf. Hierdurch sind
daher die Randbereiche der leitfähigen Schicht 24 der inneren Schirmfolie 14 im Überlappbereich
26 zueinander isolierend getrennt, was zu dem eingangs beschriebenen Schwingkreis
mit der unerwünschten Resonanzfrequenz führt, wodurch insbesondere bei höheren Frequenzen
> 5 Ghz unerwünschte Dämpfungen in Folge der Resonanzeffekte auftreten. Durch die
hier beschriebene zusätzliche Maßnahme der äußeren Schirmfolie 16 werden diese unerwünschten
Effekte zumindest verringert. Gleichzeitig wird durch die im Ausführungsbeispiel der
Figur 3 gewählte Überlappung 26 das unerwünschte Common-Mode Signal gedämpft.
[0048] Üblicherweise sind in einem Datenkabel 2 mehrere Leitungen 30 in einem Kabelkern
32 zusammengefasst, wie dies in den Figuren 4, 5 dargestellt ist. Bei den beiden Varianten
handelt es sich bei den Leitungen jeweils um geschirmte Paare 30. Daneben können jedoch
auch andere Leitungstypen integriert sein.
[0049] Die beiden in den Figuren 4, 5 dargestellten Varianten des Datenkabels 2 unterscheiden
sich insbesondere im Hinblick auf den Aufbau der einzelnen geschirmten Paare 30. Bei
der Variante gemäß Figur 4 werden geschirmte Paare 30 verwendet, wie sie zu der Fig.
1 beschrieben wurden.
[0050] Bei der Variante gemäß der Figur 5 wird eine alternative Ausgestaltung verwendet.
Bei dieser sind zwei Beidrähte 20 außen zwischen der äußeren Schirmfolie 16 und der
Fixierfolie 18 angeordnet.
[0051] In beiden Varianten sind bevorzugt - wie im Ausführungsbeispiel dargestellt - zunächst
zwei geschirmte Paare 30 von einer Plastikfolie umwickelt. Dieser Kernbereich ist
anschließend umfangsseitig von mehreren weiteren, im Ausführungsbeispiel 6 geschirmten
Paaren 30 umgeben.
[0052] Diese und damit der Kabelkern 32 ist vorzugsweise von einem mehrlagigen Mantelaufbau
umgeben. Der Kabelkern 32 ist bei derartigen Datenkabeln 2 generell von einem gemeinsamen
Außenschirm 34 umgeben. Im Ausführungsbeispiel ist zusätzlich noch eine innere Lage
aus einer Plastikfolie um den Kabelkern 32 gewickelt.
[0053] Der Außenschirm 34 ist im Ausführungsbeispiel mehrlagig ausgebildet mit einer Kombination
aus einer Folienschirmung 36 und beispielsweise einem Geflechtschirm 38. Schließlich
ist dieser Außenschirm 34 von einem gemeinsamen Kabelmantel 40 umgeben.
[0054] In Figur 6 ist die sogenannte Einfügedämpfung I von verschiedenen geschirmten Paaren
unterschiedlichen Typs gegenüber der Frequenz des übertragenen Datensignals (in GHz)
gegenübergestellt. Die Kurven A und B zeigen hierbei herkömmliche Ausführungsvarianten.
Die Kurve A repräsentiert ein geschirmtes Paar, welches lediglich von einer einlagigen
Schirmfolie umwickelt ist. Die Kurve B repräsentiert demgegenüber ein geschirmtes
Paar, welches mit einer längs gefalteten Schirmfolie umgeben ist.
[0055] Die Kurve B gibt darüber hinaus tendenziell auch einen Verlauf an, wie er sich bei
der zuvor beschriebenen Wicklungsvariante mit der mit nur geringem Überlapp 26 gewickelten
inneren Folie 14 ergibt.
[0056] Kurve C zeigt eine Variante zeigt einen Verlauf, wie er beispielsweise mit der kürzesten
Steigung der Wicklung einer Al-PET Folie z.B. bei der Verwendung eines 26AWG-Drahtes
(American Wire Gauge). Durch eine extrem kurze Wicklung lässt sich daher die Grenzfrequenz
zu höheren Frequenzen verschieben.
[0057] Kurve D gibt den Verlauf der an, wie er sich bei der zuvor beschriebenen zweiten
Variante ergibt, bei der die die äußere Schirmfolie 16 vorzugsweise mit einem kleinen
Abstand A im Bereich von beispielsweise etwa 3% der Breite der Schirmfolie 16 auf
Lücke gewickelt ist, wie dies zu Figur 2 beschrieben wurde. Gleichzeitig ist die innere
Schirmfolie 14 vorzugsweise mit großem Überlapp 26 von beispielsweise etwa 30% der
Breite gewickelt.
[0058] Wie gut zu erkennen ist, nimmt die Einfügedämpfung für ein herkömmliches mit einer
gewickelten Paarschirmung versehenes Adernpaar (Kurve A) ab einer Signalfrequenz von
etwa 5 GHz stark zu. Ein derartiges Datenkabel eignet sich daher für höhere Signalfrequenzen
daher nur noch bedingt.
[0059] Dem gegenüberliegend zeigt ein mit einer längs gefalteten Schirmfolie versehenes
Adernpaar 4 (Kurve B) auch bei höheren Frequenzen > 5 Ghz eine deutlich geringere
Zunahme der Dämpfung auch bis in hohe Frequenzbereiche von weit über 25 GHz. Wie eingangs
jedoch ausgeführt wurde, wird dies mit einer unerwünschten Zunahme des sogenannten
Common-Mode Signals erkauft.
[0060] Durch die hier beschriebene spezielle Paarschirmung 6 nähert sich der Verlauf der
Einfügedämpfung demjenigen Verlauf an, wie er bei längs gefalteten Paarschirmungen
(Kurve B) erzielt wird. Eine derartige aus den beiden Schirmfolien 14, 16 gebildete
Paarschirmung 16 zeigt daher auch bei höheren Frequenzen oberhalb von 10 Ghz weiterhin
noch eine vertretbare Dämpfung, sodass sich ein derartiges Datenkabel 2 auch für die
Übertragung von hochfrequenten Datensignalen eignet.
[0061] In Summe ergeben sich durch den hier beschriebenen speziellen Aufbau der Paarschirmung
6 folgende Vorteile: Der Resonanzeffekt (welcher eine Art Bandsperre bildet) ist verhindert
oder zumindest zu deutlich höheren Frequenzen verschoben. Gleichzeitig wird eine wirksame
Unterdrückung des Common Mode Signals durch die Überlappung 26 erreicht. Es werden
insgesamt die Nachteile einer längsgefalteten Paarschirmung deutlich reduziert, gleichzeitig
wird der unerwünschte Resonanzeffekt bei gewendelten Schirmungen zumindest auf einen
nicht störenden Frequenzbereich größer 10 GHz und bevorzugt größer 15 oder 20 GHz
ausgeweitet. Auch wird durch die helixförmige Umwicklung eine vereinfachte Herstellung
erreicht. Bei längsgefalteten Paarschirmungen erfordert die Folienformung nämlich
einen höheren Verschleiß. Auch erzeugt die Überlappungsstelle eine Asymmetrie und
insgesamt sind die Paare durch die Längsfolie weniger flexibel. Weiterhin weist für
die Fertigung die längslaufende Folie Nachteile auf. So erfordert jede einzelnen Abmessungen
eine eigene Formeinheit.
Bezugszeichenliste
[0062]
- 2
- Datenkabel
- 4
- Adernpaar
- 6
- Paarschirmung
- 8
- Ader
- 10
- Leiter
- 12
- Isolierung
- 14
- innere Schirmfolie
- 16
- äußere Schirmfolie
- 18
- Fixierfolie
- 20
- Beidraht
- 22
- Trägerschicht
- 24
- leitfähige Schicht
- 26
- Überlapp
- 28
- Längsrichtung
- 30
- Leitung
- 32
- Kabelkern
- 34
- Außenschirm
- 36
- Folienschirmung
- 38
- Geflechtschirm
- 40
- Kabelmantel
- B
- Breite
- A
- Abstand
1. Datenkabel (2) für High-Speed Datenübertragungen mit zumindest einem Adernpaar (4),
das aus zwei Adern (8) besteht, die von einer folienartigen Paarschirmung (6) umgeben
sind, wobei
die Paarschirmung (6) eine innere Schirmfolie (14) sowie eine äußere Schirmfolie (16)
aufweist und die beiden Schirmfolien (14,16) einander elektrisch kontaktieren und
die innere Schirmfolie (14) um das Adernpaar (4) gewickelt ist, die äußere Schirmfolie
(16) mit Lücke um die innere Schirmfolie (14) gewickelt ist
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lücke im Bereich von 1 bis 10% der Breite der äußeren Schirmfolie (16) liegt
und dass die innere Schirmfolie (14) mit einer Überlappung (26) im Bereich zwischen
20% bis 40% der Breite (B) der inneren Schirmfolie (14) gewickelt ist.
2. Datenkabel (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet,
dass es mehrere Adernpaare (4) aufweist, und jedes der Adernpaare (4) mit der Paarschirmung
(6) aus den beiden Schirmfolien (14,16) umgeben ist.
3. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Adern (8) parallel zueinander verlaufen.
4. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die innere Schirmfolie (14) mehrschichtig ausgebildet ist mit einer leitfähigen
Schicht (24) und mit einer Trägerschicht (22).
5. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Schirmfolien (14,16) mit leitfähigen Schichten (24) einander zugewandt
sind.
6. Datenkabel (2) nach dem vorhergehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet,
dass die äußere Schirmfolie (16) gegenläufig zu der inneren Schirmfolie (14) gewickelt
ist.
7. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein mit zumindest einer der Schirmfolien (14,16) kontaktierter Beidraht (20) angeordnet
ist, der wahlweise zwischen den Schirmfolien (14,16) oder außerhalb der äußeren Schirmfolie
(16) angeordnet ist.
8. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass für ein jeweiliges Adernpaar (4) um die Paarschirmung (6) ergänzend eine Fixierfolie
(18) gewickelt ist.
9. Datenkabel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass es einen Kabelkern (32) mit mehreren Leitungen (30) aufweist, wobei zumindest eine,
vorzugweise mehrere der Leitungen (30) durch ein jeweiliges mit der Paarschirmung
(6) versehenes Adernpaar (4) gebildet ist und dass der Leitungskern (32) von einem
Außenschirm (34) umgeben ist.
1. Data cable (2) for high-speed data transmissions having at least one core pair (4)
comprised of two cores (8), which are surrounded by a film-like pair shield (6), wherein
the pair shield (6) is provided with an inner shielding film (14) and an outer shielding
film (16) and the two shielding films (14, 16) are in mutual electrical contact, and
the inner shielding film (14) is wound around the core pair (4), the outer shielding
film (16) is wound around the inner shielding film (14) in a gapped arrangement, characterized in that the gapped arrangement lies within a range from 1 to 10% of the width of the outer
shielding film (16) and in that the inner shielding film (14) is wound with an overlap (26) within a range between
20% and 40% of the width (B) of the inner shielding film (14).
2. Data cable (2) according to the preceding claim, characterized in that
it comprises a plurality of core pairs (4), and each of the core pairs (4) is surrounded
by the pair shielding (6) comprised of the two shielding films (14, 16).
3. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
the cores (8) are configured in a mutually parallel arrangement.
4. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
at least the inner shielding film (14) is configured in a multi-layer arrangement,
and comprises a conductive layer (24) and a substrate (22) .
5. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
the two shielding films (14, 16) are configured with conductive layers (24) in a mutually
facing arrangement.
6. Data cable (2) according to the preceding claim, characterized in that the outer shielding film (16) is wound in the opposite direction to the inner shielding
film (14).
7. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
one sheath wire (20), which is bonded to at least one of the shielding films (14,
16), is arranged either between the shielding films (14, 16) or on the outer side
of the outer shielding film (16).
8. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
a fixing film (18) is additionally wound around the pair shielding (6) of each respective
core pair (4).
9. Data cable (2) according to one of the preceding claims, characterized in that
it comprises a cable core (32) with a plurality of conductors (30), wherein at least
one, and preferably a plurality of conductors (30) are constituted respectively by
a core pair (4) provided with the pair shielding (6), and in that the conductor core (32) is surrounded by an outer shielding (34).
1. Câble de données (2) pour transmissions de données à haut débit, comprenant au moins
une paire de conducteurs (4), qui se compose de deux conducteurs (8) qui sont entourés
par un blindage de paire (6) de type à film,
le blindage de paire (6) possédant un film de blindage interne (14) ainsi qu'un film
de blindage externe (16) et les deux films de blindage (14, 16) étant mis en contact
électrique l'un avec l'autre et le film de blindage interne (14) étant enroulé autour
de la paire de conducteurs (4), le film de blindage externe (16) étant enroulé avec
un interstice autour du film de blindage interne (14)
caractérisé en ce
que l'interstice est compris dans la plage de 1 à 10 % de la largeur du film de blindage
externe (16) et en ce que le film de blindage interne (14) est enroulé avec un chevauchement (26) dans la plage
de 20 % à 40 % de la largeur (B) du film de blindage interne (14).
2. Câble de données (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il possède plusieurs paires de conducteurs (4) et chacune des paires de conducteurs
(4) est entourée par le blindage de paire (6) constitué des deux films de blindage
(14, 16).
3. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conducteurs (8) suivent un tracé parallèle les uns aux autres.
4. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins le film de blindage interne (14) est de configuration multicouche avec une
couche conductrice (24) et une couche porteuse (22).
5. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux films de blindage (14, 16) se font mutuellement face avec des couches conductrices
(24).
6. Câble de données (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le film de blindage externe (16) est enroulé en sens inverse du film de blindage
interne (14).
7. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un fil de masse (20) mis en contact avec au moins l'un des films de blindage (14,
16) est disposé, lequel est disposé au choix entre les films de blindage (14, 16)
ou en-dehors du film de blindage externe (16).
8. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour une paire de conducteurs (4) respective, un film de blocage (18) est enroulé
en complément autour du blindage de paire (6).
9. Câble de données (2) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il possède une âme de câble (32) comprenant plusieurs lignes (30), au moins une, de
préférence plusieurs des lignes (30) étant formées par une paire de conducteurs (4)
respective munie du blindage de paire (6) et en ce que l'âme de câble (32) est entourée par un blindage externe (34).