多媒體電纜的製作方法
2023-08-09 19:55:51 2
專利名稱：多媒體電纜的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子電纜領域。具體來說，涉及用於數字信息傳輸的高速電纜。尤其是，本發明的電纜是多媒體電纜，其更常用的稱謂是基於常用傳輸標準的高清晰度多媒體接口(HDMI)電纜。基於電纜尺寸，本發明的實施例被描述為小型HDMI電纜。
背景技術：
家庭娛樂產業當前呈指數增長。在視頻方面，黑白模擬信號已經是100年前的技術。現在高清晰度彩色逐漸成為標準。而且，對於廣播信號的依賴已經由數字電纜、Blu-Ray 視頻源和數字記錄器所替代。今天的顯示屏能夠以難以置信的解析度複製大量彩色信號。而且，它們的屏幕越來越大(並且比例不同)但所佔空間越來越小。隨著家庭娛樂系統的視頻顯示領域不斷改進，對於音頻再現也帶來很大變化和改進。音頻今天還能夠結合相關視頻或單獨地數字地存儲和傳輸。而且，在屏幕上也不再僅僅設置單一的揚聲器。音頻以多通道形式提供，以使得觀看者以前所未有的感受沉浸在節目當中。隨著音頻和視頻再現方面的改進，數據的互連網和計算機存儲的興起同樣產生了娛樂的新途徑。娛樂節目的數字存儲和傳輸技術使得用戶可以獲得指定娛樂節目的副本，然後可以幾乎無限次播放這些節目而不會因重複播放降低播放效果，同時可以將這些節目在不同設備之間自由傳輸並「隨心所欲」地觀看。然而，伴隨所有這些新功能，要求在越來越多的不同設備之間傳輸數據。雖然在20年前電視機還是一臺用於提供音頻、視頻和內容的自足(self contained)設備,但是今天對於更優資源和再現的需要，導致了包括多個核芯裝置和多臺外圍設備的一般家庭影院。在這些不同設備之間進行數據傳輸導致許多娛樂系統中都具有不同標準和質量的電纜鼠巢。當前有許多標準，因此有許多不同電纜用於傳輸音頻和視頻數據。分量Video、S-Video、光纖等等技術都有其優缺點。然而，技術繁多的一個主要問題是電纜數量增加，並且需要大量物理電纜來連接不同部件。而且，設備通常僅與最弱鏈路一樣好。為了簡化電纜問題，之前就已經提出高清晰度多媒體接口(HDMI)標準。該標準適用於在被設計為採用該標準的電纜中進行音頻、視頻和數據的全數位化傳輸。這些HDMI電纜被設計為滿足這些需要，因此提供導體來承載三個音頻通道和三個視頻通道(對應於彩色信號的三個分量)，以及多個其它支撐信號，其包括使得設備可以交換指令(消費者電子通道(CEC))、用於是否添加或去除部件的熱插拔(hot plug)檢測、用於加密和相關設備信息的顯示數據通道(DDC)。較新標準(HDMI1. 4)還包括乙太網數據和音頻返回通道(HEAC)。HDMI的這些標準連同電纜如何端接於HDMI插口的信息都可以從www. hdmi. orR網站公開內容獲取，這些內容在此被結合作為參考。在當前(版本I. 3) HDMI標準中，HDMI電纜需要包括至少18個單獨導體才能夠承載所有信號。這種電纜的實施例(900)如圖I所示。12個導體被分別套裝(形成由圖I的中空圓圈表示的電纜芯)並被設置為四個扭絞對(twisted pair)組(901)、(903)、(905)和(907)(其中每組具有未套裝接地(由陰影圓圈表示))，以便承載音頻和視頻以及時鐘信號的三個通道。而每個扭絞對組又包括各自的護套(991)、(993)、(995)和(997)。兩個導體(一個芯和未套裝接地)形成電源和普通接地(911)，而剩下的4個芯用作專用通道。尤其是DDC (其使用兩個芯)(921)、CED (923)和熱插拔檢測(925)連同未使用芯(927)為未來標準保留使用。根據製造者如何選擇連接這些芯(923 )、( 925 )和(927 )，可以決定為何種目的選擇哪個特定的芯(923),(925)和(927)。因此，標準HDMI電纜包括四個部件扭絞對電纜(均具有各自屏蔽)(901)、(903)、(905)和(907)、具有接地的電源電纜(911)以及專用芯(921 )、(923)、(925)和(927)。然後將整個束設置在Mylar帶(952)、線編織屏蔽(954)和絕緣護套(956)內，以形成代表性的HDMI電纜。雖然該設置提供良好的信號質量和簡化的連接，但是也存在一些問題。首先，使用扭絞對電纜(901)、(903)、(905)和(907)需要佔據額外空間來容納扭絞線和用於每個扭絞對(901)、(903)、(905)和(907)的屏蔽(991)、(993)、(995)和(997)。這樣會使得電纜(900)比所需要的更大，從而不適用於需要小型電纜的應用(例如，在內布線或可攜式裝置 中)。而且，採用並行傳輸方式的HDMI標準會導致各個扭絞對(901)、(903)、(905)和(907)之間發生串擾。因此，隨著速度增加，以及電纜長度增加，芯的線規通常必須增大，不然就存在信號劣化。當信號是數字的而非模擬的時，信號劣化會導致部分信號損失，從而導致大幅降低的信號質量。當HDMI標準是實時標準時(這與大多數標準數據傳輸例如乙太網連接相反)，由於電纜變長也會帶來大量問題，而可靠的HDMI傳輸通常僅限於數英尺長度內。在許多情況下，這是可以接受的，因為家庭影院的各部件之間距離通常在上述距離範圍內。然而，對於某些應用場合，長度限制會變得非常重要。尤其是當需要小直徑電纜時(例如在可攜式設備或者空間有限的裝置內部連接中)，傳統的HDMI電纜就不能提供可靠的性能。為了解決上述問題以及本領域技術人員公知的其它技術問題，本發明公開了一種被設置為用於HDMI標準的多媒體電纜(例如但不限於HDMI1. 3和I. 4)，它提供內部導體的同軸設置，該多媒體電纜能夠解決傳統扭絞對結構的缺陷同時保持良好的信號質量。
發明內容
下面是本發明的發明內容部分，它將有助於對本發明的若干方面有基本了解。該發明內容部分不是用來識別本發明的關鍵或重要部件，也不是用來限定本發明的保護範圍。該部分的唯一目的是以一種簡化方式來呈現本發明的一些概念，以此作為下面具體實施方式
詳細說明的前序。
因為上述和其它現有技術中的問題，除了其他方面之外，本發明涉及一種多媒體電纜，尤其是用於承載根據HDMI標準的數位訊號，該電纜包括設置在中心導體芯周圍的兩個或更多個導體芯同心環。在一個實施例中，該多媒體電纜包括中心電纜芯；由繞中心電纜芯同心設置的第一多個電纜芯形成的第一環；由繞電纜芯的第一同心環設置的第二多個電纜芯形成的第二環；其中中心電纜芯、第一多個電纜芯和第二多個電纜芯包括總共至少19個電纜芯；其中第一多個電纜芯通常被相互平行地設置；以及其中第二多個電纜芯通常被相互平行地設置。在多媒體電纜的一個實施例中，該電纜適用於承載根據HDMI標準版本I. 3或I. 4的信號。在多媒體電纜的一個實施例中，所述至少19個電纜芯以及可能的正好19個芯包括至少14個單獨屏蔽的電纜芯和至少5個未屏蔽的電纜芯。所述第一多個電纜芯可以包括單個未屏蔽電纜芯，以及第二多個電纜芯可以包括四個未屏蔽電纜芯。在多媒體電纜的一個實施例中，所述至少19個電纜芯包括至少22個電纜芯，其包括至少或者正好17個單獨屏蔽的電纜芯和至少或者正好5個未屏蔽的電纜芯。8個單獨屏蔽的電纜芯和I個未屏蔽的電纜芯形成第一多個電纜芯，8個屏蔽的電纜芯和4個未屏蔽的電纜芯形成第二多個電纜芯。第二多個電纜芯可以形成重複模式的組，每組由I未屏蔽的電纜芯和2個單獨屏蔽的電纜芯形成。第一多個電纜芯包括至少8個電纜芯，以及第二多個電纜芯可以包括至少15個電纜芯。第一多個電纜芯還可以包括至少7個單獨屏蔽的電纜芯，以及第二多個電纜芯還可以包括至少10個單獨屏蔽的電纜芯。在一個實施例中，該多媒體電纜還包括設置在第一環和第二環之間的屏蔽。還可以包括設置在第一環和第二環之間的Al-Mylar帶。在一個實施例中，該多媒體電纜還包括圍繞第二環的屏蔽，以及還可以包括圍繞第二環的Al-Mylar帶和/或者圍繞所述圍繞第二 環的屏蔽的絕緣護套。如這裡所述，在一個實施例中，多媒體電纜包括中心電纜芯；由繞中心電纜芯設置的8個單獨屏蔽的電纜芯和I個未屏蔽的電纜芯形成的第一同心環；以及圍繞第一同心環的第一屏蔽；由繞第一同心環設置的8個單獨屏蔽的電纜芯和4個未屏蔽的電纜芯形成的第二同心環；圍繞第二同心環的第二屏蔽；以及圍繞第二屏蔽的絕緣護套；其中形成第一同心環的電纜芯被通常相互平行地設置；其中形成第二同心環的電纜芯被通常相互平行地設置。
圖I提供採用HDMI協議的現有技術電纜實施例的典型截面圖。圖2A提供多媒體電纜的第一實施例的典型截面圖。圖2B提供圖2A的實施例，其中標註示出圖2A的示例性「扭絞對」組。圖3提供多媒體電纜的第二實施例的典型截面圖。圖4提供多媒體電纜的第三實施例的典型截面圖。
具體實施方式
下面的說明通過示例方式而非限制方式闡述本發明。如上所述，HDMI標準提供了許多導體如何以何種速率和質量提供何種數據的規範。在許多方面，HDMI標準不規定指電纜的物理設計，而是規定電纜如何端接以及電纜如何執行功能。因此，雖然在整個說明書中一般都採用標準HDMI術語，但是應當意識到，傳統HDMI採用傳統扭絞對組，而仍然採用包括導體對的組的當前電纜沒有將它們提供為標準扭絞對。而且，本公開的HDMI電纜雖然設計成根據HDMI標準操作和端接，但是具有與傳統HDMI電纜完全不同的內部設計。圖2示出被設計為用於HDMI協議使用的電纜(100)的實施例的橫截面視圖。該電纜包括17個電纜芯(1-17)和5個分部未套裝導體(21)、(23)、(25)、(27)和(29)，其中該電纜芯均包括各自獨立的護套。這些電纜芯將用作標準HDMI電纜的14個屏蔽的導體和5個接地(其中剩下3個芯可用於將來擴展使用或者用於其它傳輸部件)。這些芯(1-17)和導體(21)、(23)、(25)、(27)、(29)沒有設置成扭絞對，因為電纜(100)包括繞中心電源電纜
(101)的兩個導體同心環(103)和(105)。在圖2的實施例中，處於電纜(100)中心的導體(101)通常用於電纜(100)的功 率傳輸功能。然後是設置在芯(101)周圍的第一導體環(103)。第一導體環(103)包括多個通常平行的芯(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)、(8)和(9)以及通常單一的接地(29)。接地(29)用作內環(103)和電源線(101)的漏(drain)，剩餘導體將用作HDMI協議的其它各種協議(⑶C等等)芯。這些部件通常並排設置，並且可以平行於電纜(100)，或者以通常均勻的方式繞電纜緩慢扭絞。可以清楚看到，在內環(103)中存在多於5個芯要的8個芯(加上接地)和接地用於承載當前HDMI電纜中的非音頻/視頻/時鐘信號。提供三個額外的導體(例如，導體(7)、
(8)和(9)，雖然選擇哪個芯在HDMI連接器的哪個引腳處端接留給安裝者來確定，以及內環(103)中的任何芯(2-9)可以分配給HDMI協議的任何通道)以用於確保當採用特定尺寸芯時仍然能夠製造出完整的內環(103)。特別地，提供這些額外的芯，以便形成完整材料環，並且內環(103)不包括間隙或間隔，而是通常一致並穩固的。這提供固定尺寸的內環(103)夕卜徑，以使得存在在其上設置外環(105)的足夠的體。這些額外的芯雖然在當前HDMI協議中沒有特定的用途，但是可用於未來協議需要，可以用於並非協議的一部分的所有權轉移，或者可以用於本領域技術人員公知的其它目的。應當要意識到，在可選實施例中，可以消除在內環(103)中的這些額外的芯，因為它們並非是電纜(100)操作為HDMI電纜所必需的。然而，在這樣的實施例中，內環(103)的部件(例如其中存在5個芯加漏)可以由更大規格的線構建和/或可以具有增加的護套厚度以使其更大。通過這種方式，內環(103)同樣圍繞功率芯(101)是完整的。可選地，還可以採用填充物(例如塑料棒或類似材料)來替代額外的芯，以便提供完整的內環(103)。在另一實施例中，內環(103)可簡單地具有存在的間隙，以及Al-Mylar帶(109)和屏蔽(107)可以用於通常地平滑內環(103)的外表面，以便提供用於設置第二環(105)的表面。可以清楚看出，這種尺寸考慮有助於確保內環(103)和外環(105)均包括以同心環設置的芯和接地而沒有額外的間隙，以及確保環(103)或(105)具有足夠的周長來容納在其中包括的所有芯和導體。在第一導體環(103)的外部設置屏蔽(107)，在所述實施例中，該屏蔽由螺旋盤繞導電線形成，或者可以是包括但不限於以下形式的任意設計線編織物或甚至鑄造金屬表面，其用作將內環(103)承載的信號與外環(105)承載的信號隔離，以及還用作提供電纜強度。還設置Al-MyIar帶(109)來隔離第一導體環(103)和第二環(105)。在可選實施例中也可以不採用Al-Mylar帶(109)和屏蔽(107)，因為依賴於產生的電纜(100)的內部部件設計和期望特性不同，進行屏蔽和分離並非必須的。屏蔽(107)通常由第二導體環(105)圍繞。在該實施例中，在第二環(105)中設置有8個芯(10-17)和4個漏導體。這些導體通常對應於標準HDMI電纜設置中採用的、但沒有設置成相互卷繞對的四個扭絞對電纜。相反，每「對」的構件通常設置成相互靠近，並且每「對」均由接地隔離。如圖2B所示，這些芯通常設置成2個數據芯由接地隔離。因此，8個芯和4個接地從邏輯上分成4 「組」 (301)、(303)、(305)和(307)，每「組」包括2個芯(例如(303a))和接地(例如(303g))。這四個「組」(301)、(303)、(305)和(307)對應於標準HDMI電纜中的4個扭絞對，因此其中3個組(301)、(303)、(305)提供3個扭絞音頻視頻對(及相關接地)，第四組(307)提供時鐘信號(及相關接地)，如上所述。芯和漏的具體端接留給製造者來確 定，其將HDMI連接器連接到電纜(100)，因此關於組(301)、(303)、(305)和(307)中哪一 個包括音頻、視頻或時鐘信號中的哪個的上述參考內容僅僅只是示例性的，根據安裝者和/或製造者的不同需求，不同組可以具有不同功能。第二導體環(105)可以同樣包括相對於電源電纜(100)大致平行的導體，或者第二環(105)部件可以以大致螺旋方式繞電源電纜(100)扭絞。第二環(105)可以通常同樣由Al-Mylar (111)和具有類似於屏蔽(107)的結構的屏蔽(113)圍繞。然後在其上通常可設置絕緣護套(115)來保護電纜、提供電絕緣以及形成其外部結構。從附圖中可以清楚看到，電纜(100)不包括如圖I所示HDMI電纜的傳統設計那樣設置成扭絞對且在外部護套(115)內部還設有獨立護套的導體或芯。相反，4個扭絞對由外部環中4組兩個基本平行的導體替代，該導體組由接地隔離。使用兩個導體環(103)、(105)來替代扭絞對相對於傳統HDMI電纜結構具有多個優點。具體來說，這種結構可以充分消除串擾和其它幹擾，以使得電纜(100)用作可接受的HDMI電纜。也就是說，可以滿足HDMI標準的要求。第二，電纜(100)通常允許非常小的設計。在第一個示例中，芯(1-17)具有比HDMI電纜中常規使用的直徑小的直徑，這樣電纜
(100)的尺寸要比傳統構建的設計小。而且，由於消除了扭絞對而採用有效地同軸設置，從而消除了內部護套，並且產生的電纜(100)變小，這是因為不必包含護套材料。因扭絞操作而損耗的空間也不再出現。圖3和4提供多媒體電纜的可選設計，它們採用與上述實施例相同的通常的雙環結構，但卻利用稍微調整的內部設置和部件。這些設計方案都是示例性的，本領域技術人員還可以想到其它設計方案。圖3提供的設計中，每個環中部件的數量與圖2的實施例相同。然而，在該實施例中，沒有特定的接地(漏)導體，但是整個內環(103)和外環(105)由套裝導體或芯(1-21)形成。這可以增大容量並允許去除一些屏蔽(具體來說是Al-Mylar帶)，因為形成電纜的每個芯都包括單獨的護套。然而，這種設計會增大串擾，通常不如圖2的實施例優選。圖4提供特定用於HDMI版本I. 4能力的設計。在HDMI版本I. 4中，在電纜(100)中增加了附加功能。這包括乙太網和音頻返回能力(HEAC)。為了容納附加功能，電纜(400)包括在外環(105)中附加的兩個芯(401)和(402)加接地(403)，以用作承載附加信號的附加扭絞對和相關接地。作為該結構的一部分，圖2的兩個「額外芯」已經從內環(103)去除，從而使得該環更小。這樣可以容納更大的外環(105)，而不會實質性增大總電纜(400)直徑，因為減小的內環(103)尺寸可用於容納增大的外環(105)尺寸，而不會形成非同心環。從圖2B可以清楚看到，通常優選的是，提供數據的每個芯「對」(301)、(303)、(305)和(307)通過接地與相鄰對分離，這對於圖4的設計方案同樣適用。兩個相鄰接地之一用作該對的接地，而另一個接地用作下一相鄰對的接地。
雖然已經結合具體實施例闡述了本發明，其中包括那些優選實施例，但是這些詳細闡述只是說明性闡述，而不應當理解為限制本發明的保護範圍。本領域技術人員可以理解的是，本發明還可以通過其它實施例來實現。可以對上述實施例進行變型和改變，而不會脫離本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種多媒體電纜，包括 中心電纜芯； 由繞所述中心電纜芯同心設置的第一多個電纜芯形成的第一環；以及 由繞電纜芯的第一同心環設置的第二多個電纜芯形成的第二環； 其中所述中心電纜芯、所述第一多個電纜芯和所述第二多個電纜芯包括總共至少19個電纜芯； 其中所述第一多個電纜芯通常被相互平行地設置；以及 其中所述第二多個電纜芯通常被相互平行地設置。
2.根據權利要求I所述的多媒體電纜，其中所述電纜適用於承載根據HDMI標準版本I. 3的信號。
3.根據權利要求I所述的多媒體電纜，其中所述電纜適用於承載根據HDMI標準版本I.4的信號。
4.根據權利要求I所述的多媒體電纜，其中所述至少19個電纜芯包括至少14個單獨屏蔽的電纜芯和至少5個未屏蔽的電纜芯。
5.根據權利要求4所述的多媒體電纜，其中所述第一多個電纜芯包括單個未屏蔽電纜芯，以及所述第二多個電纜芯包括四個未屏蔽電纜芯。
6.根據權利要求4所述的多媒體電纜，其中所述至少19個電纜芯包括正好19個電纜-!-HΛ ο
7.根據權利要求I所述的多媒體電纜，其中所述至少19個電纜芯包括至少22個電纜-!-HΛ ο
8.根據權利要求7所述的多媒體電纜，其中所述至少22個電纜芯包括至少17個單獨屏蔽的電纜芯和至少5個未屏蔽的電纜芯。
9.根據權利要求8所述的多媒體電纜，其中所述至少22個電纜芯包括至少17個單獨屏蔽的電纜芯和至少5個未屏蔽的電纜芯。
10.根據權利要求8所述的多媒體電纜，其中所述至少22個電纜芯包括正好17個單獨屏蔽的電纜芯和正好5個未屏蔽的電纜芯。
11.根據權利要求10所述的多媒體電纜，其中8個所述單獨屏蔽的電纜芯和I個所述未屏蔽的電纜芯形成所述第一多個電纜芯，以及8個所述屏蔽的電纜芯和4個所述未屏蔽的電纜芯形成所述第二多個電纜芯。
12.根據權利要求11所述的多媒體電纜，其中所述第二多個電纜芯形成重複模式的組，每組由未屏蔽的電纜芯和2個單獨屏蔽的電纜芯形成。
13.根據權利要求7所述的多媒體電纜，其中所述第一多個電纜芯包括至少8個電纜芯，以及所述第二多個電纜芯包括至少15個電纜芯。
14.根據權利要求13所述的多媒體電纜，其中所述第一多個電纜芯包括至少7個單獨屏蔽的電纜芯，以及所述第二多個電纜芯包括至少10個單獨屏蔽的電纜芯。
15.根據權利要求I所述的多媒體電纜，還包括設置在所述第一環和所述第二環之間的屏蔽。
16.根據權利要求15所述的多媒體電纜，還包括設置在所述第一環和所述第二環之間的 Al-Mylar 帶。
17.根據權利要求16所述的多媒體電纜，還包括圍繞所述第二環的屏蔽。
18.根據權利要求17所述的多媒體電纜，還包括圍繞所述第二環的Al-Mylar帶。
19.根據權利要求17所述的多媒體電纜，包括圍繞所述屏蔽的絕緣護套，所述屏蔽圍繞所述第二環。
20.—種多媒體電纜,包括 中心電纜芯； 由繞所述中心電纜芯設置的8個單獨屏蔽的電纜芯和I個未屏蔽的電纜芯形成的第一同心環；以及 圍繞所述第一同心環的第一屏蔽； 由繞所述第一同心環設置的8個單獨屏蔽的電纜芯和4個未屏蔽的電纜芯形成的第二同心環； 圍繞所述第二同心環的第二屏蔽；以及 圍繞所述第二屏蔽的絕緣護套； 其中形成所述第一同心環的所述電纜芯被通常相互平行地設置；以及 其中形成所述第二同心環的所述電纜芯被通常相互平行地設置。
全文摘要
一種多媒體電纜，尤其是用於承載根據HDMI標準的數位訊號的多媒體電纜，該電纜包括在中心導體芯周圍設置的兩個或更多個導體芯同心環。
文檔編號H01B11/00GK102782776SQ201180012256
公開日2012年11月14日 申請日期2011年1月5日 優先權日2010年1月5日
發明者T·C·Y·克萬, 吉田雅一 申請人:貝爾登公司