變化絞距的多對數線纜的製作方法

2023-11-01 02:20:12

專利名稱：：變化絞距的多對數線纜的製作方法
技術領域：
：本發明涉及用於通信產業的線纜，以及與所述線纜有關的各種不同的方法。尤其地，本公開涉及具有絞合導線對的通信線纜線路。
背景技術：
：通信產業大範圍地應用使用線纜線路。一些線纜線路排布包括絞合的絕緣導線對，導線對繞彼此絞合限定了絞合對的芯。絕緣護套典型地被擠出覆蓋在絞合對的芯上保持芯的構造，並起到保護層的作用。所述線纜線路普遍是指多對數線纜(multi-paircable)。通信產業持續努力地增加信號在所述多對數線纜中傳輸的速度和/或容量。有關通信產業的一個問題是與高速信號傳輸有關的串擾現象的多發。一般地，所找到改進方案是針對多對數線纜的排布，通常是為了通過減少串擾的發生來改進傳輸性能。
發明內容本公開的一個方面涉及多對數線纜，其具有限定了纜芯的多個絞合對。纜芯是以變化的絞合率(twistrate)絞合，纜芯的平均芯絞距(laylength)小於大約2.5英寸。本公開的另一個方面涉及製造具有6變化的絞合率且平均芯絞距小於大約2.5英寸的線纜的方法。而本公開的另一個方面涉及跳線(patchcord)中多對數線纜的使用，線纜被構造成減少跳線連接器組件上的串擾現象。期望的產品特徵或方法的不同實施例在下面的介紹中會提及，並部分會從介紹中顯而易見，或是可通過實踐本公開的各個方面而學到。本公開的方方面面可涉及獨立的特徵以及特徵的組合。應當理解到的是在前的大體介紹和接下來的詳細介紹都僅是解釋性的，並且不會對請求的發明有限定作用。圖1是依照本公開原理的一線纜實施例的透視圖；圖2是沿直線2-2取的圖l線纜的橫剖面視圖；圖3是圖1線纜絞合對的示意表示圖4是依照本公開原理使用圖1線纜的跳線的一個實施例的透視圖5是圖4跳線的透視圖，僅示出了連接器組件的一部分；圖6是圖5中所示連接器組件部分的連接器外殼的透視圖；圖7是圖6連接器外殼的側視圖8是圖5跳線的部分透視圖，示出了連接器組件帶溝槽的插入圖9是圖8帶溝槽的插入物的透視圖10是圖8跳線的部分透視圖，示出了帶溝槽的插入物連接到連接器外殼上；圖11是圖IO跳線的部分透視圖，示出了絞合對的絕緣導線放置在帶溝槽插入物的溝槽內；圖12是圖11跳線的另一個部分透視圖13是圖4跳線的透視圖，示出了組裝跳線的一種方法的一個步驟；圖M是不改變纜芯絞距製造的跳線測試數據的圖表；圖15是依照公開的原理改變纜芯絞距製造的跳線測試數據的圖表；圖16是關於圖14所述的跳線測試數據的另一圖表；以及圖17是關於圖5所述的跳線測試數據的另一圖表。具體實施例方式現在要具體地參見本公開的各種特徵，其在附圖中示出。在任何可能的地方，相同的附圖標記數字會在全部附圖中用來表示相同或相近的部分。圖1示出了依照本公開的原理可如何實踐創造性方面的示例，具有示例特徵的線纜一個實施例。優選特徵適於減少線纜絞合對之間的串擾現象，並減少相鄰線纜之間的串擾現象。參見圖1，本公開的線纜IO包括多個絞合對12。在示出的實施例中，線纜IO包括四對絞合對12。四對絞合對的每一對包括沿絞合對縱軸繞彼此絞合的第一和第二絕緣導線14(看圖3)。絕緣導線14的導線可由例如銅，鋁，銅包鋼和鍍銅製成。已經發現了銅是最理想的導線材料。在一個實施例中，導線是由編織的銅製成。可用的編織構造銅導線的一個示例在美國專利6,323,427中被更詳細地介紹，其通過參考結合於此。另外地，導線可由玻璃或塑料纖維製成，比如依照公開的原理製成的光纖光纜。絕緣導線14的絕緣層可由已知材料製成，比如含氟聚合物或其他電絕緣材料。線纜10的多個絞合對12限定了纜芯20。在圖1示出的實施例中，芯20僅包括多個絞合對12。在可選實施例中，芯還可包括分離或分開絞合對12的隔離器。圖2示出了星型隔離器22(用虛線表示)的一個示例，其可被用來分開四對絞合對12a-12d。其他隔離器也會被用到，比如限定了腔結構並具有能在腔結構內容納每對絞合對的容納部件的柔性帶條或填料。其他會被用到的隔離器示例在美國專利申請號10/746,800,10/746,757,和11/318,350中有所介紹，上述申請通過參考結合於此。現在參見圖1和2，在一個實施例中，線纜10包括雙護套18，其包繞絞合對12的芯20。雙護套18包括第一內護套24和第二外護套826。內護套24包繞絞合對12的芯20。外護套26包繞內護套24。內外護套24，26不僅起到了維持絞合對12相對位置的作用，還起到了在不添加屏蔽的情況下減少外來串擾發生的功能。特別地，將外護套26添加到線纜10上通過增加線纜10和相鄰線纜之間中心到中心的距離的方式減少了線纜10的電容。通過增加兩條相鄰線纜之間中心到中'。、的距離的方式減少的電容會減少線纜間夕卜來串擾發生。因此，外護套26具有將絞合對12的芯20與相鄰線纜隔開的外徑0D1(圖2)。理想情況下，絞合對12的芯20要隔得儘可能遠以便減小相鄰線纜之間的電容值。然而，對雙護套18可以將一條線纜放置得離相鄰線纜多遠是有限制的。實際的以及經濟上的局限會影響到所得到的雙護套線纜的尺寸。線纜不能大到不能在預計的環境中實際應用，也不能大到不能使用現存的標準連接器。在示出的實施例中，外護套26的外徑0D1(圖2)是在大約.295英寸和.310英寸之間。與單個的，特別厚的護套層不同，這裡公開的雙護套具有兩個獨立的內外護套24，26。該雙護套特徵通過隔開相鄰線纜的芯的方式減少外來串擾，而與此同時，與現存的線纜連接器設計限制相適配。例如，本線纜10的雙護套18與附接到具有特定外徑的線纜護套上的線纜連接器適配。特別地，本線纜10允許使用者剝去外護套26的一部分(看圖1)以便線纜連接器能夠附接到內護套24的外徑OD2上。在示出的實施例中，內護套24的外徑OD2是在大約.236英寸和.250英寸之間。本線纜10的內護套24和外護套26可以由類似的材料製成，或者由彼此不同的材料製成。可用來製造內護套和外護套的常用材料有塑料材料，比如含氟聚合物(例如三氟氯乙烯乙烯共聚物(ethylenechlorotrifluorothylene，ECTF)和聚全氟乙丙烯(Fluroethylenepropylene，FEP))，聚氯乙烯(PVC)，聚乙烯，或其他電絕緣材料。另外地，低煙的無滷素材料，比如聚烯烴，也可被用到。儘管這些材料由於它們成本效益和/或防火防煙的特性而被用到，其他的材料依照公開的原理也可能會被用到。9在本線纜10的製造中，兩條絕緣導線14被填入通常被稱為對絞機的對絞機器(pairtwistingmachine)中。對絞機繞絞合對的縱軸以預定絞合率絞合兩條絕緣導線14產生單條絞合對12。絞合對12可沿右手絞合方向或左手絞合方向上進行絞合。現在參見圖3，線纜10的每條絞合對12繞其縱軸以特定絞合率絞合(僅示出了一個代表性的絞合對)。絞合率是在單位長度的絞合對上完成的絞合數。絞合率限定了絞合對的絞距Ll。絞距L1是一次完整的絞合周期的長度距離。例如，絞合率為每英寸.250絞合數的絞合對，其絞距為4.0英寸(也就是說，兩條導線完成一次完全絞合，峰對峰，沿著絞合對的長度為4.0英寸)。在示出的實施例中，線纜10的每對絞合對12a-12d的絞距Ll或絞合率都與其他絞合對的不同。這有助於減少纜芯20對與對之間的串擾現象。在示出的實施例中，每對絞合對12a-12d的絞距Ll一般是恆定的，在考慮到製造容許的變量的情況下。在可選的實施例中，沿著絞合對的長度絞距可有意地發生變化。本線纜10的每對絞合對12a-12d以相同的方向絞合(也就是說，都是右手方向或者都是左手方向)。另外地，每對絞合對12a-12d的自身絞距一般在.300到.500英寸之間。在一個實施例中，每對絞合對12a-12d4被製造成具有不同絞距，以相同的方向絞合，如下面的表A所示。表Atableseeoriginaldocumentpage10在示出的實施例中，第一絞合對12a(圖2)絞距約為.339英寸；第二絞合對12b絞距約為.400英寸；第三絞合對12c絞距約為.365英寸；第四絞合對12d絞距約為.425英寸。如此後將更詳細地介紹到的，上述的每對絞合對的絞距Ll都是初始絞距。線纜10的纜芯20是通過將多對絞合對12a-12d以線纜絞合率絞合在一起製成。生產絞合纜芯20的機器普遍地被稱為成纜機(cabler)。與絞合對類似，纜芯20的線纜絞合率是在一個單位長度的線纜或纜芯上完成的絞合數。線纜絞合率限定了線纜10的芯絞距或線纜絞距。線纜絞距是完成一次絞合周期的長度距離。在本線纜IO的製造中，成纜機繞中央芯軸以與絞合對12a-12d絞合的相同方向絞合纜芯20。以與絞合對12a-12d絞合的相同方向絞合纜芯20使得絞合對12a-12d的絞合率隨著成纜機繞中央芯軸絞合所述對而增加或變緊。相應地，以與絞合對絞合的相同方向絞合纜芯20使得絞合對的絞距減小或變短。在示出的實施例中，線纜IO被製造成使得線纜絞距在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間。纜芯20變化的線纜絞距可以是遞增變化或連續變化。在一個實施例中，線纜絞距在線纜10的長度上隨機變化。隨機變化的線纜絞距是通過成纜機器的算法程序生成的。由於線纜10的線纜絞距變化了，以前通常為恆定值的絞合對12a-12b的絞距現在也發生了變化；這就是說，絞合對12的初始絞距現在具有了纜芯20的變化特性。在示出的實施例中，纜芯20和每對絞合對12a-12d在相同的方向上以1.5到2.5英寸之間的線纜絞距絞合，現在的每對絞合對變化的絞距落入下面的表B第3和4欄所示的數值之間。表B絞合對芯絞合之前的初始絞距(英寸)近似絞距w/1.5的線纜絞距(英寸)近似絞距w/2.5的線纜絞距(英寸)芯絞合之後得到的平均絞距(英寸)12a.339.27652985.28812b.400.3158.3448.33012c.365.2936.3185.30612d.425.3312.3632.34711如前所述，纜芯20的線纜絞距在大約1.5到大約2.5英寸之間變化。進而，平均線纜絞距或線纜均絞距小於大約2.5英寸。在示出的實施例中，平均線纜絞距約為2.0英寸。參見上表B，線纜IO的第一絞合對12a在線纜上芯的具體絞距為1.5英寸的那點處的絞距約為.2765英寸。線纜10的第一絞合對12a在線纜上芯的具體絞距為2.5英寸的那點處的絞距約為.2985英寸。由於纜芯20的絞距在線纜10的長度上在1.5到2.5英寸之間變化，相應地，第一絞合對12a的絞距在.2765到.2985英寸之間變化。絞合所述纜芯20得到的第一絞合對12a的平均絞距為.288英寸。類似地，其他絞合對12b-12d每對都具有絞合纜芯20而得到的平均絞距。所得的其他絞合對12b-12d每對的平均絞距在表B的第5欄中示出。耍理解到的是平均絞距是近似的絞距平均值或均值，並且所述平均絞距會由於製造公差而與所示的數值存在些許差異。絞距相似的絞合對(也就是平行的絞合對)比不平行的絞合對更容易受到串擾影響。對串擾現象易感度的增加是由於第一絞合對產生的幹涉場是定向於能夠影響到其他與第一絞合對平行的絞合對的方向上。線纜內部的串擾通過在它們的長度上改變個體絞合對的絞距進而提供不平行的絞合對來減少。現在介紹的使個體的絞合對具有特定公開的變化絞距的方法為減少串擾和改進線纜性能產生了有利的結果。在一個用途中，本線纜10的特徵用作改進的跳線。現在參見圖4，示出了依照公開的原理製造跳線50的一個實施例。跳線50包括在前介紹過的線纜10。連接器組件或插孔30被連接在線纜10的每一端上。在示出的實施例中，每個插孔30包括連接器外殼32，插頭外殼34，以及帶溝槽的插入物36。連接器外殼32，插頭外殼34，以及帶溝槽的插入物36中的每個都包括為彼此之間提供卡合連接的結構。依照公開的原理，其他類型的插孔可被用到。一種可被用到的其他類型的插孔在美國專利申請號No.11/402,250中有所介紹；上述申請通過參考結合於此。現在參見圖5-7，所公開的插孔30的連接器外殼32具有應變消除套(boot)38，應變消除套38的尺寸被設置成圍繞內護套24(圖1)的外徑OD2適配。在組裝過程中，連接器外殼32被放置成內護套24端部與連接器外殼32的表面40(圖5和6)齊平。參見圖1，將外護套26從內護套24上剝除一段距離以容納應變消除套38的長度，並允許將內護套24相對於連接器外殼32齊平地放置。多對絞合對12在連接器外殼32放置在線纜10端部時延伸通過連接器外殼32(圖5)。當連接器外殼32就位時，如圖5中所示，帶溝槽的插入物36(圖8)與連接器外殼32卡合。連接器外殼32在內護套24的外徑OD2周圍有一定量的松配合。帶溝槽的插入物36與連接器外殼32的卡合加固了插孔30(也就是帶溝槽的插入物36與被連接的連接器外殼32)與線纜10的連接。特別地，參見圖8-10，帶溝槽的插入物36包括多個柔性叉臂56。連接器外殼32包括斜的內部表面58(圖6)。當帶溝槽的插入物36的柔性叉臂56插入連接器外殼32內時，連接器外殼32斜的內部表面58接觸並向內徑向推壓叉臂56。這使得叉臂56夾在內護套24的外徑OD2周圍，並由此將插孔30固定到線纜10的端部。參見圖8和9，帶溝槽的插入物36進一步限定了四個雙接收孔穴42a-42d(圖9)和八條溝槽44(圖8)。每個雙接收孔穴42a-42d接收容納一對絞合對12。每條溝槽44容納絞合對12的一條絕緣導線14。帶溝槽的插入物36的孔穴42a-42d將每對絞合對12分開放置在溝槽44內，如圖11中所示。在示出圖11的實施例中，第二絞合對12b的導線14被放置在溝槽44內的位置1-2處；第三絞合對12c的導線14被放置在溝槽44內的位置4-5處；第四絞合對12d的導線14被放置在溝槽44內的位置7-8處。第一絞合對12a已知是為劈分線對；劈分線對12a的導線14被放置在溝槽44內的位置3-6處。依照公開的原理，根據特定應用的需要可利用其他的電線放置構造。當每對絞合對12a-12d的導線14都在帶溝槽的插入物36上就位的時候，導線如圖12中所示進行修整。回去參見圖4，導線14被修整了，插孔30的插頭外殼34卡合在連接器外殼32和帶溝槽的插入物36上。插頭外殼34包括定位成與絞合對12的八條絕緣導線14對應連接的八個觸頭(未示出)。插頭外殼1334的八個觸頭包括與導線14產生電接觸的絕緣位移觸頭(insulationdisplacementcontacts)。在示出的實施例中，第二絞合對12b的導線14終止於觸頭位置1-2;第一絞合對12a(劈分線對)的導線終止於觸頭位置3-6;第三絞合對12c的導線終止於觸頭位置4-5;以及第四絞合對12d的導線終止於觸頭位置7-8。如前所述，插孔30通過叉臂56在內護套24外徑OD2上的夾持作用力被固定到線纜10的端部。為了進一步確保插孔30和線纜10的相互固定，還要進行額外的步驟。特別地，如圖6中所示，在插孔30的連接器外殼32中設有通孔46。通孔46從連接器外殼32的第一側48延伸到第二相反側52。在示出的實施例中，通孔46直徑接近.063英寸。如圖13中所示，粘合劑54施放在孔46中形成內護套24與插孔30的連接器外殼32的粘合。粘合劑確保了插孔30相對於線纜10的端部保持就位。通常，為了提高電路密度，插孔30的觸頭需要彼此相當緊密得放置。因此，插孔的觸頭區特別容易發生串擾現象。更進一步地，某些絞合對12的觸頭比其他的更容易發生串擾現象。特別地，串擾問題最普遍地發生在觸頭位置3-6，即劈分線對(例如，12a)終止的觸頭位置。絞合對12a-12b以及公開的跳線50的纜芯20的公開絞距減少了在劈分線對12a處的問題性串擾現象。在圖14-17中示出了所述有利的線纜或跳線性能的測試結果。參見圖14，示出了有四個絞合對的第一跳線的性能的測試結果。第一跳線的每對絞合對的特定的初始絞合率都與其他的不同。由該第一跳線的四對絞合對限定的纜芯是以限定了恆定的2.0英寸絞距的恆定比率絞合的。測試結果顯示對應於觸頭位置3-6(對36)的絞合對(劈分線對)經歷無法接受的信號耦合水平(例如，噪聲傳輸或串擾)。特別地，劈分線對36在486.9MHz的頻率上超過圖14中所示的最大限值多達2.96分貝。該信號耦合量落到了通信產業可接受性能標準以外。圖15示出了有四個絞合對的第二跳線的性能，每對絞合對的特定14初始絞合率與圖14中表現的第一跳線的相同。然而，依照公開的原理，該第二跳線的四個絞合對所限定的纜芯被隨機地絞合使得跳線具有在1.5英寸到2.5英寸之間隨機變化的絞距。測試結果表示沒有一對絞合對，包括對應觸頭位置3-6(對36)的劈分線對，經受的信號耦合水平是無法接受的。相反，例如，劈分線對36在447.61頻率處具有其最大的信號耦合。在該頻率處，劈分線對36仍未達到最大限值，並且實際上離最大限值還有4.38分貝。該信號耦合量落入了通信產業可接受性能標準以內。圖16和17示出了相似的線纜性能的測試結果。圖16示出了具有為2.0英寸的恆定絞距的第一跳線的整體信號傳輸/信號耦合性能。第一跳線在484.41MHz頻率處超出了圖16中所示的最大限值多達.57分貝。該信號耦合量落到了通信產業可接受性能標準以外。與之對照地，圖17示出了在1.5英寸和2.5英寸之間隨機變化絞距而製造的第二跳線。第二跳線在頻率為446.98MHz處經歷了其最大信號耦合。在該頻率處，第二跳線仍未達到最大限值，並且實際上離最大限值還有3.09分貝。該信號耦合量落入了通信產業可接受性能標準以內。本公開的跳線50減少了在插孔觸頭區串擾的發生，而同時適應了電路密度增加的需求。特別地，跳線50的線纜IO減少了普遍在跳線插孔劈分線對觸頭位置3-6處發生的問題性串擾現象。在劈分線對(例如12a)和插孔30觸頭處串擾的減少增強並改進了跳線的整體性能。上面的說明書為本發明提供了完整的介紹。由於本發明的許多實施例可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下實現，本發明的特定方面就位於此後所附的權利要求書中。權利要求1.多對數線纜，包含a)具有第一平均絞距的第一絞合對；b)具有第二平均絞距的第二絞合對；c)具有第三平均絞距的第三絞合對；以及d)具有第四平均絞距的第四絞合對；每對絞合對的平均絞距都與彼此不同；e)其中第一、第二、第三、和第四絞合對限定了纜芯，纜芯具有變化的芯絞距，平均芯絞距小於大約2.5英寸。2.權利要求1的線纜，其中纜芯變化的芯絞距是在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間變化的。3.權利要求2的線纜，其中纜芯變化的芯絞距是在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間隨機變化的。4.權利要求l的線纜，其中第一絞合對的第一平均絞距約為.288英寸。5.權利要求4的線纜，其中第二絞合對的第二平均絞距約為.330英寸。6.權利要求5的線纜，其中第三絞合對的第三平均絞距約為.306英寸。7.權利要求6的線纜，其中第四絞合對的第四平均絞距約為.347英寸。8.權利要求l的線纜，其中在以變化的芯絞距絞合纜芯之前，每對絞合對具有初始絞距，每對絞合對的初始絞距大體為恆定絞距。9.權利要求8的線纜，其中每對絞合對的初始絞距在.300到.500之間。10.權利要求1的線纜，進一步包括雙護套，雙護套包括包繞纜芯的內護套和包繞內護套的外護套。11.製作多對數線纜的方法，包含的步驟有a)提供多對每對都具有初始絞距的絞合對，每對絞合對的初始絞距都與其他絞合對的初始絞距不同，多對絞合對限定了纜芯；b)以變化的絞合率絞合纜芯，變化的絞合率限定了小於2.5英寸的平均芯絞距。12.權利要求11的方法，其中絞合纜芯的步驟包括以在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間變化的絞合率絞合纜芯。13.權利要求12的方法，其中以變化的絞合率絞合纜芯的步驟包括以在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間變化的絞合率隨機地絞合纜14.權利要求10的方法，其中絞合纜芯包括以變化的絞合率絞合第一絞合對，使得第一絞合對的第一平均絞距約為.288英寸。15.權利要求14的方法，其中絞合纜芯包括以變化的絞合率絞合第二絞合對，使得第二絞合對的第二平均絞距約為.330英寸。16.權利要求15的方法，其中絞合纜芯包括以變化的絞合率絞合第三絞合對，使得第三絞合對的第三平均絞距約為.306英寸。17.權利要求16的方法，其中絞合纜芯包括以變化的絞合率絞合第四絞合對，使得第四絞合對的第四平均絞距約為.347英寸。18.權利要求10的方法，其中提供多對絞合對的步驟包括提供初始絞距大體上恆定的絞合對。19.權利要求18的方法，其中提供多對絞合對的步驟包括提供初始絞距在.300到.500英寸之間的絞合對。20.權利要求10的方法，進一步包括用雙護套包繞纜芯。21.跳線，包含a)具有第一端部和第二端部的線纜，線纜包括i)在線纜的第一和第二端部之間具有第一平均絞距的第一絞合對；ii)在線纜的第一和第二端部之間具有第二平均絞距的第二絞合對；iii)在線纜的第一和第二端部之間具有第三平均絞距的第三絞合對；以及iv)在線纜的第一和第二端部之間具有第四平均絞距的第四絞合對；每對絞合對的平均絞距都彼此不同；v)其中，第一、第二、第三、和第四絞合對限定了纜芯，纜芯具有變化的芯絞距，平均芯絞距小於大約2.5英寸；b)第一和第二連接器組件，第一連接器組件附接在線纜的第一端部，並且第二連接器組件附接在線纜的第二端部。22.權利要求21的跳線，其中纜芯在線纜的第一和第二端部之間變化的芯絞距是在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間變化的。23.權利要求22的跳線，其中纜芯在線纜的第一和第二端部之間變化的芯絞距是在大約1.5英寸到大約2.5英寸之間隨機變化的。24.權利要求21的跳線，其中第一絞合對的第一平均絞距約為.288英寸。25.權利要求24的跳線，其中第二絞合對的第二平均絞距約為.330英寸。26.權利要求25的跳線，其中第三絞合對的第三平均絞距約為.306英寸。27.權利要求26的跳線，其中第四絞合對的第四平均絞距約為.347英寸。28.權利要求21的跳線，其中在以變化的芯絞距絞合纜芯之前，每對絞合對具有初始絞距，每對絞合對的初始絞距大體為恆定絞距。29.權利要求28的跳線，其中每對絞合對的初始絞距在.300到.500之間。30.權利要求21的跳線，其中線纜包括雙護套，雙護套包括包繞纜芯的內護套和包繞內護套的外護套。全文摘要多對數線纜具有多對絞合導線對。每對絞合導線對具有與其他絞合導線對不同的初始絞距。多對絞合導線對限定了纜芯。芯以變化的絞合率絞合使得纜芯的平均絞距小於2.5英寸。文檔編號H01B11/06GK101490770SQ200780027399公開日2009年7月22日申請日期2007年6月6日優先權日2006年6月21日發明者D·維克霍斯特,F·W·約翰斯頓,S·雲斯特,S·斯圖茲曼申請人:Adc電信公司