專利名稱：互連電纜的制作方法
技術領域：
本發(fā)明，即本申請的主題，涉及一種下述類型的電纜的改進，即能用于兩地或兩地以上之間在交流電、直流電、模擬或數(shù)字格式中攜帶如數(shù)據(jù)傳輸、視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)、或者確定的任何通訊數(shù)據(jù)的電能或電信號的電纜。按照本發(fā)明以某種形式提供此電纜，以通過提高質(zhì)量，降低干擾，增加過流能力/帶寬來改善數(shù)據(jù)傳輸，而使電纜對潛在的顧客更具有商業(yè)吸引力，而且同時改進電纜的性能。
背景技術：
通過本發(fā)明電纜中的纜芯排列和感應纜芯尺寸和/或纜芯形狀，在測驗中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的電纜能減少失真和干擾，于是無論是在交流電、直流電、模擬或數(shù)字格式中都可減少裝置之間的數(shù)據(jù)信號降級，改進傳輸和提高電信號的傳輸效率，并且提高數(shù)據(jù)傳輸速度。
本發(fā)明涉及電纜和電纜內(nèi)纜芯的改進，以生產(chǎn)一種數(shù)據(jù)傳輸媒介，其被發(fā)現(xiàn)在電裝置和此裝置的相關電源之間在傳導視頻、音頻、數(shù)據(jù)信號和/或電能中是有優(yōu)勢的。
目前，常規(guī)的電纜(其被用在電元件之間傳遞信號和給這些元件供電)具有幾個缺點，其通常的設計是由布置成充當傳輸線的單個或者多個纜芯組成。
然而，此種布置使得電纜對于失真很敏感，因為沿傳輸線攜帶的信號在通過傳輸線時，信號強度干擾和其它的降級是明顯的。
由于常規(guī)的電纜使用實心纜芯，由于一種通常所說的“集膚效應”物理常數(shù)能引起一些信號退化。此處所說的“集膚效應”產(chǎn)生的效果是在距離纜芯表面一定距離處減少沿纜芯通過的電流密度，如圖A中所示的現(xiàn)有技術。然后，這導致電流趨向于在纜芯的表面聚集，這有效地減少了纜芯的“可利用的”橫截面積，并且增加了電阻率，于是引起電纜整體效率的下降。在高電流敷設電纜中，為了適應通過較高的電流，纜芯的橫截面積趨向要相對地大，例如大于0.8mm 18號美國線材號數(shù)。橫截面積的增加和集膚效應是成比例的，并能成為信號退化的主要因素。
使用傳統(tǒng)的絞合線纜芯，如果絞合線是非絕緣的并且捆在一起，實際上得到的是一種整個橫截面積足夠大得引起上述如現(xiàn)有技術中圖A所示實心纜芯中所述問題的單個纜芯，集膚效應問題也仍舊存在。
當幾個纜芯被用于組成一個電纜時，另一個主要問題又產(chǎn)生了，即一種磁相互作用。已知的是，當電流通過纜芯時，在它周圍產(chǎn)生一個磁場，如果此問題在電纜的設計中沒有處理，那么在精確度、效率和質(zhì)量方面就出現(xiàn)了不良的后果，就纜芯之間被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的錯誤和串話干擾而言，如現(xiàn)有技術圖B所示。
此外，如果提供兩個或更多纜芯在電纜內(nèi)平行延伸，每一個將在其周圍產(chǎn)生一個磁場，這個磁場能有效地干擾沿其它纜芯傳遞的數(shù)據(jù)/信號，反之亦是如此，如果涉及更多的纜芯以及增加電流，這個問題就會產(chǎn)生并且放大。沿電纜的長度方向，這個問題引起信號沖突，特別是在像存在不同電流值的視頻或者音頻內(nèi)。較高的電流信號產(chǎn)生較大的磁場，其破壞較小的電流，較小的磁場信號于是失真并且改變了原始信號源。
另外的問題是包括一系列纜芯的常規(guī)電纜會對引起沿電纜攜帶的信號降級很敏感。這些變化是由纜芯之間的磁相互作用引起的。這些變化引起信號在它的接受端低于最佳狀態(tài)。因為在同時或者零星時間內(nèi)整個電纜的不同的波長，悅耳的時間選擇在不良設計的視頻/音頻敷設電纜中也是要考慮的一個因素。當從電源中供應電流時，在總線中也有這種效應。
于是，例如在視頻中產(chǎn)生的聲音會是模糊的和/或是聲音限度的較高或較低界限，出現(xiàn)的這種聲音不能再復制成最佳的。
一般，纜芯束越大，問題越大。為了減少信號降級，通常認為纜芯的數(shù)量應當保持在小的數(shù)量，于是許多常規(guī)的電纜試圖使纜芯束的尺寸最小以使感應最小。此外導線束在電纜內(nèi)的運動能引起電纜內(nèi)沿電纜的長度出現(xiàn)一些點的失真相對高于其它點的失真。
用來試圖減少這個問題的技術是，例如在6類或者7類電纜內(nèi)，提供連同一個拉長件的纜芯組，此拉長件用來分隔四組纏繞的線對并且置于電纜內(nèi)部，這樣當纜芯沿電纜的長度延伸時可沿電纜引導和纏繞每一個纜芯組的通道。這種纏繞或者“紐絞”，如同已知的，要實現(xiàn)是困難的，使需要的纜芯長度加長以提供特定長度的電纜，于是增加了電纜的成本。通過采用間隔的原理，如同整個申請描述的，如果需要電纜最小的橫截面積，通過空間或者其它途徑相隔的纜芯使得前述的工藝成為不必要的，雖然這些工藝也可以執(zhí)行。
在電纜中使用的材料的質(zhì)量和/或純度也被認為是使電纜的性能提高的另一個方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服前面提出問題的纜芯布置形式和方式，也提供允許纜芯以最大效率方式被利用的纜芯插座。
發(fā)明的第一方面，提供一種電纜，其具有沿電纜延伸的至少兩個纜芯組，每一個所述的纜芯組包括至少兩個圍繞彼此纏繞或者卷繞的纜芯，其中所述的至少兩個纜芯組在它們沿所述電纜延伸時，被保持物理隔開至少1mm的距離。
在一個實施例中，電纜包括一個拉長件，其用于按需要的距離隔開纜芯組。優(yōu)選地，纜芯組被隔開2mm或2mm以上。
在一個實施例中，至少一個纜芯組在它沿拉長件延伸時，圍繞此拉長件的外圍被纏繞。此拉長件可以是一個管或者一個棒或者實際上任何橫截面積形狀合適的件，例子見后面的說明。拉長件可以采用絕緣材料或者傳導材料制成，如果由傳導材料制成，能充當?shù)鼐€纜芯和/或在允許使用非屏蔽電纜的場合作為線圈架。
典型地，每一個纜芯組形成有傳導通道。通常使用的纜芯是絕緣的，橫截面積按照特定的需要是可變的，并且可以選擇以給出最優(yōu)的電導率而不會引起集膚效應，于是進一步提高了效率。對于一些應用，如數(shù)據(jù)，每一個纜芯組能允許數(shù)據(jù)在兩個方向通過。
在一個實施例中，拉長件具有一個通道，用于容納第一纜芯組和第二纜芯組的所述通道沿所述拉長件的外圍延伸放置。在一個實施例中，第二纜芯組圍繞拉長件被卷繞或者沿拉長件直線放置。在一種布置中，第二纜芯組比第一纜芯組具有較高的電阻率，各個纜芯組之間的纏繞程度是不同的。提供一個包括纏繞的纜芯組線對的纜芯組的原理是制造一種“對稱的”線。已知被纏繞的線對能減少輻射，提供較低的拾起噪音和產(chǎn)生有效的噪音濾去特征。這意味著通過保持使該組中的纜芯靠攏，例如纏繞，在被纏繞線對路徑流動和返回的任何一點提供一個總計等于零(由于信號強度相等但力相反的事實)的信號電壓，例如，如果一個纏繞的線對是10米長，正輸送2伏特電壓，那么我們用伏特計測量，例如在離信號/電壓源2米的位置總值將是零。當外部噪音呈現(xiàn)在兩個纜芯上時，產(chǎn)生的力在兩個纜芯上會是公用的(相等但相反)，并且如果靠近電纜一端的裝置有一個感應件，力會特別地抵償。
如果需要，該通道能設置有在其中放置第一纜芯組的定位點。
除了纜芯組的間隔在1mm或者以上外，在每一組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度在各自組中是不同的，于是改進了電纜的性能。例如，如果相鄰組之間的間隔相對較小，那么在各個纜芯組中纜芯的纏繞或者卷繞程度的差異就增加，如果間隔較大，需要的差異就減小。于是在各個纜芯組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度之間的變動，通常參照相鄰纜芯組之間的相對間隔來確定。
當一個纜芯組圍繞拉長件被卷繞時，那么對于這段電纜來說，因為纜芯繞電纜卷繞而不是直的，所以這個纜芯組的長度通常比其它纜芯組長。由于它增加了長度，此纜芯組通常比其它纜芯組具有相對高的電阻率?？蛇x擇的是，內(nèi)部纜芯組比外部纜芯組可以具有較緊密的纏繞密度，于是減少或者消除了長度差異。對于不同的傳輸頻率和電流/電壓加權數(shù)(weighting)，各個纜芯組之間的長度差異充當一個分離器的作用。
本發(fā)明的另一方面，提供一種用于兩地之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電纜，該電纜包括可選擇性地組在一起形成至少兩個纜芯組的一系列纜芯，每一組具有至少兩個彼此相互纏繞或者卷繞的纜芯，每一組通過一個拉長件間隔，其中所述的纜芯組基本上沿電纜直線延伸地放置。
通常所述的至少兩個纜芯組沿該電纜無紐絞地延伸放置。
在一個實施例中，至少一個纜芯組被安裝在一個拉長件內(nèi)部，以沿此件延伸，并且一個或者多個纜芯組放置在拉長件的外部表面。
在一個實施例中，電纜包括四組纜芯，每一組包括至少兩個纏繞或者卷繞的纜芯，并且每一組至少間隔1mm，但更優(yōu)選地是2mm或者以上。在一個實施例中，電纜橫截面基本上是圓形的，相鄰組之間的纜芯組基本上間隔90度。如果有更多或者更少的纜芯組，間隔角度是纜芯組的數(shù)量除360度。
在一個實施例中，纜芯組被布置在拉長件的通道內(nèi)部，并且通?？拷诘膬?nèi)表面?？蛇x擇地，纜芯組能通過放置在拉長件的外部上而被隔開，或者纜芯組被置于所述拉長件的壁內(nèi)。
無論在哪個實施例中，應正視的是，在每一組纜芯組中，纜芯圍繞彼此纏繞或卷繞以形成一個纏繞的纜芯組。實際上，根據(jù)應用類型，在每一組中纜芯的纏繞程度是特定的緊密度，但在不減損電纜性能的情況下應保持盡可能地松，這樣通過降低纏繞程度而減少纜芯的長度達到節(jié)約成本。也是同樣情況的是，在許多實施例中，纜芯組和拉長件被置于一個外殼或者合適的外殼中以和常規(guī)電纜同樣的方式保護電纜免受損壞。
典型地，纜芯組被隔開，優(yōu)選地是間隔1mm或者更多，和/或根據(jù)應用不同每一組的纏繞緊密度是交錯的，如第一組是每厘米4扭，第二組是每厘米3扭，第三組是每厘米2扭，或者任何最有效的方式。于是當間隔增加時纏繞的差異能夠減少，當間隔減少時，相對的纏繞差異就增加。這會減少串話并改進性能。
典型地，每一個纜芯通過絕緣材料相互絕緣，且電纜包括一個絕緣材料的外殼。
典型地，電纜包括一個拉長件，所述拉長件在其上或者在其內(nèi)放置多個纜芯組，所述纜芯組設置在間隔位置以沿此件延伸，和/或設置在拉長件的內(nèi)部延伸，在相鄰纜芯組之間的間隔是1mm或者1mm以上。
在一個實施例中，拉長件是管的形式，纜芯組位于管壁的內(nèi)部或者外部表面的任何位置或者兩種皆有，和/或在壁本身的內(nèi)部。
在一個實施例中，纜芯組圍繞彼此卷繞和/或圍繞拉長件卷繞。在一個可選擇的和優(yōu)選的實施例中，每一個纜芯組的縱軸基本上平行于拉長件的縱軸延伸。
如果需要進一步改進電纜的性能，當各個纜芯組之間的間隔減少時，隨著差異程度增加，在每一組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度相對于其它組的纜芯是變化的。
優(yōu)選地，如果電纜的橫截面面積足夠大，即線對之間的距離是可接受的，每一個纏繞的纜芯組提供有同樣的密度以最小化或者實際消除沿電纜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的任何傳播延遲。
優(yōu)選地，每一個纏繞的纜芯組提供有同樣的密度以最小化沿電纜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中的任何傳播延遲。
在一個實施例中，至少一個纜芯組沿基本上平行于電纜縱軸的拉長件通道前進。優(yōu)選地，每一個纜芯組沿平行于電纜縱軸的直線通道延伸?？蛇x擇地，一個或者多個纜芯組圍繞拉長件沿基本上螺旋形的通道被卷繞。
優(yōu)選的是，當減少需要的纜芯材料的長度用以形成電纜時，使纜芯組沿拉長件在直線通道內(nèi)而不是在扭絞或者螺旋形通道內(nèi)延伸，因此減少了電纜的生產(chǎn)成本，并在適當?shù)臅r候減少了電纜的出售價格，而沒有影響電纜的性能。
在一個實施例中，在拉長件內(nèi)的通道或者空間中攜帶一些服務，例如市電電源。
在發(fā)明的另一個方面中，提供一種用于此處所述電纜類型的插頭，所述插頭具有一個用于在插座內(nèi)定位的本體，其中所述插頭具有用于連接多個被間隔的纜芯組的接收裝置，所述接收裝置在插頭本體上隔開。
典型地，在纜芯組接收裝置之間的間隔為至少1mm，如果插頭本體是圓形橫截面，則間隔的角度為纜芯組接收裝置的數(shù)量除360度。
優(yōu)選地，用于纜芯組的接收裝置連接到金屬觸點以允許來自纜芯組的信號連接和傳輸?shù)讲孱^被插入其中的插座內(nèi)的金屬觸點。
在一個實施例中，插頭本體基本上是圓形橫截面，或者可選擇的是插頭本體的形狀基本上是扁平和平面的。
發(fā)明的另一方面，提供用于此處所述類型電纜的插座，所述插座具有一個接收插頭的孔，其中所述插座具有用于連接多個被間隔的纜芯組的接收裝置，所述接收裝置在插座孔處隔開。
在一個實施例中，纜芯組接收裝置之間的角度間隔是所提供的纜芯組接收裝置的數(shù)量除360度。
在一個實施例中，用于纜芯組的接收裝置連接到金屬觸點以允許來自纜芯組的信號連接和傳輸?shù)奖徊暹M插座孔的插頭內(nèi)的金屬觸點。
在一個實施例中，插座孔基本上是圓形橫截面，或者可選擇地基本上是平孔。
雖然優(yōu)選的是，提供一種基本上圓柱形帶有定位裝置的插頭插座本體，以保證在每種情況下插頭插座本體的正確定位，但其它形狀的插頭插座本體也能采用，只要它們能保持各個纜芯組之間的間隔。例如，采用的插頭插座本體能是任何形狀的或者任何正方形、橢圓形、長方形、矩形、六邊形之一的選擇，等等。
在一個實施例中，電纜相對于基本上與電纜同一直線的插頭或者插座本體定位?？蛇x擇地，能與電纜的縱軸成90度安裝插座或者插頭本體。
無論在哪個實施例中，如果需要屏蔽電纜，可將一個金屬編織的套筒套在所有纜芯組上或者單個纜芯組或者傳輸線上。屏蔽該電纜能減少外來的射頻噪音和增加機械強度。
每一個在此參照的纜芯實際上可以包括卷繞在一起形成一個所述纜芯的一系列電線。
典型地，圍繞該組中各纜芯的纜芯纏繞或者卷繞緊密度在該組中是恒定的。在一個實施例中，纏繞緊密度以梯級方式從第一組中的最緊的纏繞到最后一組最松的纏繞在各組之間變化。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述纜芯組的布置，特別是當利用所述的插頭插座時，允許更大的帶寬，減少串話，降低感應、電容量、電阻率和更大的衰減串話比，這又減少了聲音或者視頻復制元件的失真以及從電源到各元件的失真。類似地，當電纜被用于數(shù)據(jù)傳輸時，例如連接高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡中心，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有益的效果。于是在發(fā)明的另一方面，提供一種連接電纜，所述電纜包括一系列按照此處所述的實施例布置的纜芯組，以及在電纜的每一端提供一種按照此處所述實施例的插頭或插座。
典型地，當電纜被用于連接如具有高保真度的元件時，需要左右輸入和輸出連接器，這可以通過提供兩個單獨的電纜來實現(xiàn)，以提高質(zhì)量?？蛇x擇地，兩個電纜可以放在一個外殼內(nèi)，但會發(fā)生輕微的質(zhì)量下降。
在發(fā)明的另一方面，提供一種形成電纜的方法，該電纜包括一系列纜芯組，每一個所述的纜芯組包括至少兩個圍繞彼此纏繞/卷繞以形成該組的纜芯，如果需要，每一組的纏繞程度/卷繞比與其它組的纏繞比對照，當各自沿電纜延伸時各組之間需要的間隔同樣進行對照，在這種對照的基礎上，在每個纜芯組中的纜芯的纏繞程度/卷繞比相對于其它纜芯組是變化的，以改進電纜的性能。
在一個實施例中，纏繞程度/卷繞比之間的差異在相鄰間隔的纜芯組之間累進地增加。當纜芯組之間需要的間隔減少時，纏繞/卷繞程度的變動級別增加。
用于拉長件和/或外殼的絕緣材料對本申請是特定的，而且任何絕緣材料，包括特殊材料也能使用。此外放置在整個電纜或者單個纜芯上的采用編織材料、薄片或者其它的套管形式的屏蔽將起減少外來射頻干擾和增加機械強度的作用。


參照相應的附圖，現(xiàn)在說明發(fā)明的具體實施方式
。其中圖1A和1B是帶一個芯線的發(fā)明的實施例，此芯線設置有采用管或者地線形式的一個拉長件以形成一個纜芯；圖2A和2B是兩個纜芯和一個管和/或地線的布置；圖3A-C是發(fā)明的另一個實施例；圖4A-B是按照本發(fā)明電纜的又一個實施例；圖5A-F是幾個實施例中電纜的橫截面；圖6是按照發(fā)明的又一個實施例，一段電纜的正視圖；圖7是沿圖6中A-A線截取的電纜的橫截面視圖；圖8是按照發(fā)明又一個實施例的一段電纜的端視圖；
圖9是按照發(fā)明的又一個實施例的一段電纜；圖10是沿圖9中B-B線截取的電纜的橫截面視圖；圖11A-D是用于本發(fā)明的電纜的圓柱插頭和插座布置的實施例；圖12A-D是用于本發(fā)明的電纜的相對平坦的插頭和插座布置的實施例；圖13A-B是圓柱插座的表面固定件；圖14A-B是相對成直線的平插座的表面固定件；圖15A-B是組合的平和/或圓柱電纜表面固定件；和圖16A-F是利用按照本發(fā)明的一個實施例的電纜實現(xiàn)的圖形試驗結果。
具體實施例方式
首先參照圖1A說明纜芯的第一個實施例。這包括一個圍繞絕緣拉長件6卷繞的纜芯4，在此實施例中所示的拉長件是直的，纜芯4沿件6的長度方向以螺旋方式卷繞。在此實施例中，拉長件采用的是絕緣材料，并且充當絕緣體，但是應當理解的是無論是否絕緣其可以采用傳導材料，在特定情況中需要時可以充當?shù)鼐€。無論如何，這示出的只是本發(fā)明傳導通道或者纜芯組的一種形式。纏繞的密度/頻率可以根據(jù)特定性能的需要而變化。
圖1B是另一種布置，如圖所示的，纜芯4與拉長件6纏繞在一起形成一個纜芯組。
現(xiàn)在來看圖2A和2B，其示出的是按照發(fā)明的一個實施例的一種互連電纜，其優(yōu)選被用于視頻、音頻和干線電源，但不是專用于此。其設置有一個拉長件105，沿所述拉長件卷繞有第一纜芯104以形成一個由纜芯組107形成的第一傳導通道，纜芯組類似于圖1A是以卷繞的方式表示。傳導通道107被放置在絕緣材料管106內(nèi)部。在此例子中，圍繞管106的外壁卷繞有一個按照圖1A所示的實施例方式形成的第二傳輸芯線108。于是絕緣管106起物理隔開電纜的兩個傳輸芯線107、108的作用。但此外優(yōu)選地但不是排他地是，兩個纜芯以這樣相反的方式圍繞各自的拉長件卷繞，例如纜芯104順時針卷繞，芯線108的纜芯則逆時針卷繞。這起了保證來自每一個纜芯的任何干擾被導向遠離另一個纜芯，于是減少交叉干擾的危險。此外，優(yōu)選的是各個纜芯繞組之間的間隔在兩個纜芯之間是不同的，于是再次使交叉干擾的危險最小。
圖2B是沿圖2A中A-A線的橫截面，示出了圖2A的互連電纜的各元件布置圖。
在每一組中的纜芯的纏繞程度或者量也可以是可變的，以提供特定區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)性能，并且如果需要的話，如果需要電纜攜帶較大的電流，可以使用并纏繞額外的纜芯。如圖2A中所示的較大直徑的管的使用使得一個纜芯穿過內(nèi)部被拉伸并在此纏繞，另一個圍繞外壁纏繞，如圖2A所示，這種兩個纜芯的方向固定不變使兩個纜芯之間磁相互作用有效減少，于是通過減少作用在纜芯上的相互作用改進了信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。
參照圖3A-C，說明的是電纜109，優(yōu)選地，但不是排他地用于視頻、音頻和較高電流的應用。傳導通道110、112是通過纜芯組形成的，并且每一個通道包括兩個纏繞/卷繞在一起的纜芯/絕緣體。在一個實施例中，在每一組中纜芯的纏繞程度彼此處于變動的密度或者比值下。然而，在這種情況中，傳導通道110、112具有同樣纏繞程度的纜芯。根據(jù)應用不同，傳導通道攜帶至少一個載流線(ccc)。如果需要兩個載流線，那么優(yōu)選的是使載流線圍繞一個絕緣管卷繞而不是相對拉長件或者順時針或者逆時針纏繞在一起。典型地，如圖3A-C所示的布置構成一個載流線，但在有些應用中一組中有兩個載流線，所有的四個纜芯組成一組載流線，即正、負DC(直流)線-AC(交流電)的相線和中線。任何的布置中信號對于時間會是離散的或者模擬的。在圖3B中，外部的傳導通道112被安裝在拉長件114的外部，在實踐中將被一個外殼(沒有畫出)封閉。在圖3C中，外部傳導通道112被封閉在充當外殼和拉長件的殼116內(nèi)。在兩種實施例中，地線118也包括在其中。
需要一種四個傳導通道的裝置用于數(shù)據(jù)傳輸，其說明見圖4A-B。典型地，在這種裝置中，以四個傳導通道的形式提供有總共八個纜芯，四個傳導通道由纜芯組120、122、124、126形成并且每一個傳導和接受信息。
此處傳導通道是按圖4A所示布置的載流纜芯。纜芯的纏繞一般具有可變的密度或者纏繞程度。該“內(nèi)部”傳導通道120具有最緊密的纏繞程度，其它的傳導通道在兩個纜芯之間具有密度逐漸變小的纏繞比。三個傳導通道122、124、126圍繞管128呈螺旋形，管128充當120的外殼以及用于其它組盤旋的“線圈架”。每一個在外布置的組典型地但不是排他地相互之間被以120度設置，如圖4B的橫截面所示。如果需要更多或者更少的傳導通道，那么優(yōu)選的是這些通道彼此之間被等距離定位。
在圖5A-C中說明的是由纜芯組130形成的內(nèi)部傳導通道如何能通過一個支撐件132在拉長件134內(nèi)定位。這也使得該電纜能容納一個以上的由纜芯組135、136形成的傳導通道，且通道如圖5B所示位于內(nèi)部，如圖5B和5C所示沿拉長件延伸。圖5D-F示出了電纜的另外三個實施例，并且表示出拉長件137如何設置一種適合于電纜應用和/或纜芯參數(shù)的特定需求的形狀。例如，圖5D示出的是帶十字形狀橫截面的拉長件137，纜芯組139位于十字形的每一個臂141的端部，并且在這種情況中，在每一個纜芯組139中纜芯的纏繞程度是變化的。圖5E示出了具有中心通道143的拉長件137，每一個纜芯組位于每一個角147。圖5F說明帶三個臂145的拉長件137，纜芯線對位于臂的頂點和每一個臂的端部，如圖所示。
在每一種情況中，電纜包括四組纜芯，雖然不限于這些，但發(fā)現(xiàn)當使用四組纜芯時所述的實施例是有特定用途的。
現(xiàn)在參照圖6和圖7，其示出了一段帶外殼的電纜202，通常在需要時，外殼一般起絕緣和保護作用，為了參照方便卸下了外殼，雖然在一個實施例中纜芯組能被粘接到芯線的外壁，于是消除了外殼的需要。電纜的該實施例是特定地但不是專用地用于數(shù)據(jù)傳輸。除了被卸下的外部絕緣體，此段電纜202包括采用拉長管形式的芯線204和四組纜芯206、208、210、212。
每一個組206、208、210、212包括兩個纜芯214、216，為了參照方便，兩個纜芯只是就纜芯組206進行了說明。在一組中的每一個纜芯圍繞另一個纏繞以形成如圖6中所示的纏繞結構。使用的纏繞程度對于每組206、208、210、212可以是一樣的，或者當需要時針對使用要求是可變的，但是在每一種情況中，可以設想到纏繞的程度越低或者在不影響性能的前提下能實現(xiàn)的纏繞越松散，對于減少材料的使用率、長度、衰減就越好，因此增加了信號到達預定目的地的傳播(速度)。每一個纜芯組206、208、210、212設置在沿纜芯芯線204基本上平行于芯線的縱軸的平面內(nèi)的直線通道內(nèi)。此直線通道是優(yōu)選的，因為它相對于如果需要纜芯組圍繞芯線纏繞時使用的材料來說，可減少使用的材料。芯線204能由柔軟的或者堅硬的絕緣材料形成，如圖8所示的沿電纜202的長度延伸的內(nèi)部通道218能用于攜帶更多的服務，例如在此實施例中是電源220。
優(yōu)選的是根據(jù)管的厚度將不同的纜芯組和其它的服務保持分開至少一毫米的距離，優(yōu)選的是大于2mm。如果此距離不能維持，電源220在通道218內(nèi)通過間隔物設備222保持隔開的關系，間隔物具有一系列同芯線的內(nèi)表面配合的臂，以相對芯線的內(nèi)表面維持電源電纜220在固定的位置。
應當認識到通道218不需要用于另外的服務，相反如果需要使電纜具有更好的剛性，芯線的內(nèi)部可被填充和/或設置其它的材料以改進電纜的剛性。
在另一個或許優(yōu)選的實施例中，如圖8所示提供了在這個另外的實施例中的電纜的端部正視圖，纜芯組206、208、210、212沒有設置在芯線204的外表面，而是作為芯線壁的內(nèi)部零件設置。在這種布置中，在每一組中的纜芯可如圖6所示被纏繞，并且每一組如圖6所示沿同樣的通道延伸，只是不是位于芯線204的外部，纜芯組均作為芯線壁的整體零件。
此外，芯線的內(nèi)部通道218能以類似如圖7所示的方式被使用。這種布置的一個優(yōu)點在于，絕緣體的外層不再需要了，并且成品不會由于纜芯設置在芯線的外部表面而不平坦，而是由于它完全覆蓋芯線而相對平坦。實際上，由于不再需要絕緣外層，于是進一步節(jié)省了成本。
對于此處所述的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娎|類型，重要的是串話應當保持在最低程度，要達到此目的纜芯組應當保持1mm或更多的距離，優(yōu)選的是2mm，只要在每一組中的纜芯的纏繞密度足夠分散。典型地，如果對于在每一組的纜芯的纏繞比是一樣的，那么這些組需要進一步地隔開。當組之間的纏繞比的差異增加時，這些組能靠得更近一些，于是，至少在一定距離的范圍內(nèi)，在纏繞比的差異值和這些組能以多密的程度被放置在一起以得到最優(yōu)性能之間存在著聯(lián)系。于是，發(fā)明的另一個特征是提供一種包括一系列纜芯組的電纜，每一組包括至少兩個相纏繞/卷繞以形成該組的纜芯，并且每一組的纏繞比與其它每組纏繞比相對照，而且在電纜內(nèi)的組與組之間需要的間隔也同樣進行比照，在此對照基礎上，各個組的纏繞比是可變的，以改進電纜的性能。如果電纜的橫截面形狀是圓的，那么纜芯組之間的距離能為90度，比如在四個纜芯組的電纜中，如果兩個相對的組比其它兩個相對的纜芯組具有更緊密的纏繞比，那么通過減少需要的間隔，可實現(xiàn)橫截面面積的減少。因為空氣是典型地最佳可利用的絕緣體，如果纜芯組以不同的密度纏繞并且以特定的分隔距離放置，串話就會被減少到最低。每一個纜芯組的纏繞密度比和組間間隔之間的比值表明該電纜的質(zhì)量。
圖9和圖10示出的是本發(fā)明的另一個實施例，在這個實施例中，芯線304不是采用管的形式，沿電纜302長度的芯線相對而言是平的。在這種布置中，每一個纜芯組306、308、310、312也設置在平行于芯線304的縱軸的直線通道內(nèi)，并且成直線地分隔開。應當認識到，芯線相對于纜芯組的尺寸設成使需要的分隔距離為1mm或者優(yōu)選的大于2mm。圖中也表明在每一組中纜芯如何再次被纏繞，為了說明的目的只畫出纜芯組306。典型地，纜芯組被埋入在芯線內(nèi)，這樣按照本發(fā)明的此實施例形成了一種相對細長又容易安裝的電纜。
圖11A-D示出了一個插頭和插座布置的實施例，其包括插頭402和插座404，以及一個用于在匹配的通道內(nèi)定位的定位銷組件406，此通道在插座404中沒有畫出。在每一個插頭和插座布置中，設置有四個纜芯組位置408、410、412、414，每一個纜芯組位置間隔90度以提供纜芯組416、418、420和422之間需要的間隔。每一個纜芯組位置408至414均帶有一個電氣觸點424。在插頭中的觸點424是彈簧加載的，用于從插頭本體的外表面突出，于是當插頭被插進插座時，金屬觸點424與設置在插座本體的內(nèi)表面上的相匹配的靜止觸點426接觸。于是，通過插頭插進插座，纜芯組416至422與纜芯組428至434的連接能夠?qū)崿F(xiàn)。圖11B示出了一個插線面板436，其具有多個可用來插入圖11A所示類型的插頭的插座438，以允許多個纜芯電纜的連接。圖11C說明觸點424之間的間隔如何提供在此連接的纜芯組之間的間隔。典型地，特定的間隔取決于位于插頭或者插座上的纜芯組的數(shù)量，所以，舉例來說，如果有四組纜芯組，間隔是360度被四除就等于90度，如果有五個纜芯組，間隔就是72度，等等。然而，應當認識到，在插頭和插座布置中纜芯組位置之間總是被間隔至少1mm，但優(yōu)選2mm。
圖11A說明的是以直線方式位于各自的插頭和插座上的電纜436和438，于是電纜的縱軸與插頭或者插座的縱軸成一直線。圖11B示出了一種可選擇的布置，其中電纜440的縱軸垂直于插頭442的縱軸，由纜芯組被卷繞到插頭本體直到它們連接到各自的觸點424。
圖12A-D是一種可選擇的插頭和插座布置的實施例，應當認識到圖11A-D或圖12A-D的任何一個實施例能被用在扁平電纜或者圓形電纜布置的連接中，如參考以前的圖形所述的。
在圖12A-D中，設置有一個相對扁平的插頭450和一個相對扁平的插座452。此插座設置有一個由箭頭454指示的在其中允許接受插頭的孔，由虛線標示。當定位后，觸點456與安裝在插座后部的觸點458接觸，當每個觸點456置有纜芯組460、462、464、466時，于是在連接到插頭的電纜和連接到插座的后部表面的電纜或者其它的數(shù)據(jù)攜帶裝置之間就實現(xiàn)了接觸。圖12D說明了一種帶有多個插座470的插線面板裝置，每一個用于放置如圖12A所示的插頭450。圖13A和13B說明了一種表面安裝面板472，其能被放在一個壁上，在壁表面上形成的孔內(nèi)安裝此面板472上的后部突起474。這種表面安裝面板包括一個插座結構476，如圖11A-D所示類型的插頭能插進此插座以允許與安裝在所示插座內(nèi)的觸點478接觸。還設置有一個防塵蓋480，其能被彈簧加載并且能被提起以允許插頭插進插座。
圖14A和14B是和圖13A和14B的布置類似的布置，只是在插座的前表面有用于放置圖11A-D所示類型的相對扁平插座結構。在這種情況中，插座482設置有成直線分開的觸點484。后部面板486允許和壁后面的其它敷設電纜連接。
圖13A和9B說明了如何使插座490的外表面設置有一個第一類型的插座結構492，而此插座后表面494設成允許任一形式的插頭或者電纜結構連接到插座上，于是在這種情況下，一個相對圓形的插座被設置在外表面490上，一個相對扁平的插座或者插頭496被設置在后表面上，以適應特定的敷設電纜要求。也應當認識到為適應特定要求這種布置可以反過來。
圖16a-f清楚地說明了按照本發(fā)明的電纜如何以遠遠超越常規(guī)可用的最好的電纜的方式執(zhí)行。每一個圖形是當頻率增加時的串話分析圖。圖16a被用作測量裝置，一種精密試驗診斷分析儀的參照圖，并且表示沒有電纜時得到的結果。
圖16b和c表示在附近和遠處試驗50米的常規(guī)可用的6類電纜時得到的結果，從軌跡中直接明顯地看出，相對于圖16a有一個顯著拙劣的對比，即在該被試驗的常規(guī)電纜上出現(xiàn)了顯著的串話。
圖16d和16e是在50米的圖6所示實施例中的按照本發(fā)明形成的電纜上進行同樣的試驗的結果，該電纜具有適應特定要求的橫截面面積且其形狀是圓形的，并且具有四個纜芯組，第一組具有8mm的纏繞比或纏繞密度，即一個完整的纏繞超過8mm的長度，第二組具有10mm的纏繞程度或者纏繞密度，第三組具有12mm的纏繞程度或者纏繞密度，第四組具有14mm的纏繞程度或者纏繞密度。直接明顯的是，相對于圖16a的參照軌跡，電纜的性能有很小的退化，即幾乎沒有任何串話影響。同樣地，與圖16b和c的圖形對比清楚地表明，使用按照發(fā)明的電纜可得到改進的結果。為了強調(diào)這種有益的效果，圖16f表示對超過150米的圖6的電纜執(zhí)行的試驗結果。
因此，清楚的是，按照本發(fā)明的電纜能提供比一個最好的常規(guī)可利用的電纜更優(yōu)越的性能，而且，還能提供接近圖16a的參照軌跡的結果。
傳導材料(質(zhì)量和純度)以及絕緣材料將對此設計的性能產(chǎn)生一定的影響。對于纜芯的制造而言，利用低氧含量、高純度材料的慢擠壓法形成的物質(zhì)比快速擠壓的、高氧含量的、低純度的物質(zhì)進行得更好。所有的傳導材料類型以及橫截面的形狀和尺寸，如圓形、正方形、三角形，都可以使用。
如果電纜被用于高電流和/或高電壓應用，那么電纜的橫截面面積將大大地超過其中的“集膚效應”對于能力損失成為問題的信號電纜的面積。在這種布置中使用一個以上纜芯以組成一個“電纜”的想法將減少來自目前的單一芯線類型中的這種效應。
因此，上述說明表明了關于電纜的全部幾何圖形的本專利申請的基礎。也知道，所選材料的類型和純度是重要的因素，而且能使用可選擇的絕緣材料以適應特定的需要和需求，同樣地，能提供用于連接電纜和電氣設備的端接點插頭以適應特定的設備和電纜的使用。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該電纜的使用大大地減少了干擾和電元件的信號損失，以及減少了在電纜纜芯之間引起的失真。也應當認識到，圖中所示的是單纜芯電纜，但是當需要時，也可用多個電纜纜芯來形成多纜芯電纜，優(yōu)選地是所有的電纜是本發(fā)明的電纜。
最后，應當認識到，此處所述的發(fā)明當用在任何電信號的傳輸時，無論是模擬、數(shù)字、交流電、直流電及全部范圍的使用，均是有優(yōu)點的。
權利要求
1.一種電纜，其具有至少兩個沿電纜延伸的纜芯組，每一個所述的纜芯組包括至少兩個圍繞彼此纏繞或卷繞的纜芯，其中所述至少兩個纜芯組當它們沿所述電纜延伸時，被保持物理隔開至少1mm的距離。
2.如權利要求1所述的電纜，其特征在于，該電纜包括一個拉長件，用于將纜芯組隔開需要的距離。
3.如權利要求1所述的電纜，其特征在于，該纜芯組被隔開2mm或者更大的距離。
4.如權利要求2所述的電纜，其特征在于，所述纜芯組中的至少一個圍繞所述拉長件的外圍卷繞或者纏繞。
5.如權利要求1所述的電纜，其特征在于，包括一個具有通道的拉長件，用于容納第一纜芯組和第二纜芯組的所述通道沿所述拉長件的外圍延伸定位。
6.如權利要求5所述的電纜，其特征在于，第二纜芯組圍繞拉長件被卷繞。
7.如權利要求6所述的電纜，其特征在于，第二纜芯組比第一纜芯組具有較高的電阻率，而且各個纜芯組之間的纏繞程度是不同的。
8.如權利要求5所述的電纜，其特征在于，所述通道設置有用于在其中定位第一纜芯組的定位點。
9.如權利要求1所述的電纜，其特征在于，在至少一組纜芯組中纜芯的纏繞或者卷繞程度不同于電纜中其它組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度。
10.如權利要求9所述的電纜，其特征在于，在每一組纜芯組中纜芯的纏繞或者卷繞程度之間的變動不同于其它纜芯組中的每個纜芯，變動程度由相鄰纜芯組之間的相對間隔限定。
11.一種用于兩地之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電纜，該電纜包括一系列可選擇地組在一起形成至少兩個纜芯組的纜芯，每一組具有至少兩個相對彼此纏繞或者卷繞的纜芯，每一組通過一個拉長件隔開，其中所述纜芯組沿電纜基本上直線延伸定位。
12.如權利要求11所述的電纜，其特征在于，所述至少兩個纜芯組沿電纜無紐絞地定位。
13.如權利要求11所述的電纜，其特征在于，至少一個纜芯組被安裝在拉長件內(nèi)部，沿此件延伸，一個或更多纜芯組在拉長件的外部表面定位。
14.如權利要求11所述的電纜，其特征在于，電纜包括四個纜芯組，每一組包括至少兩個纏繞或者卷繞的纜芯，每一組間隔開至少1mm。
15.如權利要求14所述的電纜，其特征在于，電纜橫截面基本上是圓形的，纜芯組在相鄰纜芯組之間基本上被90度隔開。
16.如權利要求11至15中任何一個所述的電纜，其特征在于，每一個纜芯與其它的纜芯通過絕緣材料絕緣，并且電纜包括一個絕緣材料的外殼。
17.如權利要求11所述的電纜，其特征在于，所述電纜包括一個拉長件，所述拉長件在其上或者其內(nèi)定位多個纜芯組，所述纜芯組設置在間隔位置沿此件延伸，和/或在拉長件內(nèi)延伸，相鄰纜芯組之間具有1mm或更多的間隔。
18.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，拉長件采用管的形式，纜芯組位于管壁的內(nèi)部或者外部表面，或者內(nèi)部外部皆有，和/或在管壁本身的內(nèi)部。
19.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，纜芯組圍繞彼此和/或拉長件卷繞。
20.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，每一個纜芯組的縱軸基本上平行于拉長件的縱軸延伸。
21.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，在每一個纜芯組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度相對于其它纜芯組的纜芯而言是變化的。
22.如權利要求21所述的電纜，其特征在于，當各個纜芯組之間的間隔減少時，差異程度增加。
23.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，每一個纏繞的纜芯組設置有同樣的密度以使沿電纜傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中任何的傳播延遲最小化。
24.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，至少一個纜芯組沿基本上平行于電纜縱軸的拉長件通道穿過。
25.如權利要求24所述的電纜，其特征在于，每一個纜芯組在基本上平行于電纜縱軸的直線通道內(nèi)延伸。
26.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，一個或者多個纜芯組圍繞拉長件在基本上螺旋形通道內(nèi)卷繞。
27.如權利要求17所述的電纜，其特征在于，在拉長件內(nèi)的一個通道攜帶沿此通道的服務。
28.一種用于前述權利要求中所述類型的電纜的插頭，所述插頭具有一個用于在插座內(nèi)定位的本體，所述插頭具有用于連接多個隔開的纜芯組的接收裝置，所述接收裝置在插頭本體上隔開。
29.如權利要求28所述的插頭，其特征在于，在纜芯組接收裝置之間的間隔至少為1mm，并且如果插頭本體是圓形橫截面，則間隔角度為纜芯組接收裝置的數(shù)量除360度。
33.如權利要求28所述的插頭，其特征在于，用于纜芯組的接收裝置被連接到金屬觸點，以允許來自纜芯組的信號連接和傳輸?shù)讲孱^被插入其中的插座內(nèi)的金屬觸點。
34.如權利要求28所述的插頭，其特征在于，插頭本體基本上是圓形橫截面。
36.如權利要求28所述的插頭，其特征在于，插頭本體基本上是扁平和平面形狀。
37.一種用于前述權利要求所述類型的電纜的插座，所述插座具有一個用于接收插頭的孔，其中所述插座具有連接多個被隔開的纜芯組的接收裝置，所述接收裝置在插座孔處被隔開。
38.如權利要求37所述的插座，其特征在于，纜芯組接收裝置之間的角度間隔是所提供的纜芯組接收裝置的數(shù)量除360度。
39.如權利要求37所述的插座，其特征在于，用于纜芯組的接收裝置被連接到金屬觸點，以允許來自纜芯組的信號連接和傳輸?shù)奖徊暹M插座孔的插頭內(nèi)的金屬觸點。
40.如權利要求37所述的插座，其特征在于，插座孔基本上是圓形橫截面。
41.如權利要求37所述的插座，其特征在于，插座孔基本上是扁平孔。
42.一種用于制造包括一系列纜芯組的電纜的方法，每一個所述的組包括至少兩個彼此纏繞/卷繞以形成該組的纜芯，如果需要，將每一組的纏繞度/卷繞比與其它每組的纏繞比相對照，而且在纜芯組沿電纜延伸時將各組之間需要的間隔也進行對照，在這種對照的基礎上，使每一纜芯組中纜芯的纏繞度/卷繞比相對于其它纜芯組是變化的，以改進電纜的性能。
43.如權利要求42所述的方法，其特征在于，使纏繞度/卷繞比之間的差異在相鄰被隔開的纜芯組間累進地增加。
44.如權利要求43所述的方法，其特征在于，當纜芯組之間需要的間隔減少時，使纏繞度/卷繞比的變化量增加。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電纜的供應以及生產(chǎn)該電纜的方法。該電纜能適應并被用于視頻、音頻、數(shù)據(jù)、電源的產(chǎn)生以及其它用途，并且包括至少兩個沿該電纜延伸的纜芯組。每一個纜芯組包括至少兩個圍繞彼此以已知的纏繞度或纏繞比纏繞或者卷繞的纜芯。當它們沿電纜延伸時，纜芯組被隔開，在一個實施例中，這是通過提供一個沿電纜的拉長件實現(xiàn)的，以保持纜芯組的間隔。如果需要并參照各組之間的間隔，每組中的纜芯的纏繞或者卷繞程度或者纏繞比在各組之間是變化的。本發(fā)明的電纜相對于通?？衫玫碾娎|具有重大的性能改進。
文檔編號H01B11/02GK1639808SQ03805407
公開日2005年7月13日 申請日期2003年3月7日 優(yōu)先權日2002年3月7日
發(fā)明者尤金·豪 申請人:尤金·豪