MXPA01012584A - Cable de datos de alto desempeno. - Google Patents
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Abstract
Se describe un cable de datos de par trenzado de alto desempeno mejorado (20) que tiene una desviacion estandar de impedancia de menos de 3.5 cuando la desviacion estandar es calculada alrededor de una impedancia promedio de 50 a 200 ohms y de preferencia 90 a 110 ohms. El par trenzado es envuelto helicoidalmente con una cinta de blindaje de metal (16) a una tension que proporciona un vacio de seccion transversal de menos del 25% y de preferencia menor del 18% del area de seccion transversal del cable de par trenzado blindado. La cinta es envuelta helicoidalmente con una superposicion del 30-45% y a un angulo de 35-45¦ con respecto al eje longitudinal del cable. El cable tiene una clasificacion de hasta 600 Mhz.
Description
CABLE DE D OS DE ALTO DESEMPEÑO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención es concerniente con los cables de datos de alto desempeño que permiten exitosamente la transmisión en el rango de frecuencia de 0.3 MHz a 600 MHz. Más en particular, se proporciona un cable de par trenzado de blindaje helicoidal con una desviación de impedancia estándar de 3.5 o menor alrededor de la impedancia media o promedio de 50 a 200 ohms. También se proporciona un cable de datos de alto desempeño que tiene una pluralidad de los cables de par trenzado de blindaje helicoidal y que tiene una desviación estándar promedio de 3.5 o menor y sin ninguna desviación estándar individual para cualquiera de los cables siendo mayor de 4.5.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los cables de datos de alto desempeño actuales utilizan usualmente como blindaje una cinta de aluminio pesada, rígida de 0.0051 cm (2 milésimas de pulgada) con un soporte de poliéster (Mylar) de 0.0025 cm (1 milésima de pulgada) . El blindaje es envuelto alrededor de cada subgrupo de par trenzado sin blindar dentro de una longitud de tendido de aplicación que es igual a la longitud del tendido de cable global de los cables, normalmente tendidos de 10.16 cm Re.: 134794 (4.0 pulgadas) a 15.24 (6.0 pulgadas). La cinta es de aproximadamente 1.27 cm (0.5 pulgadas) de ancho. El ángulo de aplicación de la envoltura es poco profundo, en base al tendido de cable global largo (12.7 cm (5 pulgadas)) y la cinta es casi paralela con el eje lateral del par trenzado. Un cable típico tiene cuatro pares de cables de par trenzado con un trenzado de cobre estañado de 40 a 65% sobre los cuatro pares y un forro termoplástico final extruido sobre los pares trenzados para completar el cable. El ángulo de aplicación poco profundo de la cinta de blindaje de metal crea en general el problema de permitir que el cable se abra durante la operación de cableado antes de que un aglutinante o alambre de drenado aplicado espiralmente pueda capturarlo. También, la cinta no sigue en general el contorno de los pares debajo de la cinta. Se crean espacios de cinta con este proceso alrededor del núcleo de par trenzado sin blindar que no proporcionan un plano de conexión a tierra suficientemente estable para cumplir con los requerimientos eléctricos estándares de la industria tales como CENELEC o EN 50288-4-1. La estructura de cable conocida indicada anteriormente no es mecánicamente firme en un estado estático y los componentes eléctricos son inestables bajo condiciones de instalación puesto que el trenzado global individual no puede asegurar apropiadamente que la vuelta de cinta no se "ensanche" cuando el cable es flexionado. Este "ensanchamiento" se incrementa enseguida y erosiona además el desempeño de impedancia/RL ya que el plano de conexión a tierra es alterado. Esto se agrega a la no uniformidad de atenuación. Los números de impedancia son aún peores bajo la flexión puesto que la distancia de centro a centro del conductor, también como el plano de conexión a tierra cambia. Mientras más alto es el requerimiento de ancho de banda, peores se vuelven estas cuestiones.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención utiliza una cinta de blindaje de envoltura en espiral para cumplir con la impedancia/RL, uniformidad de atenuación y desequilibrio de capacitancia que se requieren. La invención elimina la mayor parte del aire atrapado que es normalmente encontrado en los cables de par trenzado blindados. Esto se hace al envolver helicoidal o espiralmente el- blindaje con una superposición del 25-65% y de preferencia 45-55%. El blindaje tiene una capa de metal de 0.00838 mm (0.33 milésimas de pulgada) a 0.0508 mm (2.0 milésimas de pulgada) y de preferencia cercana a 0.0254 mm (1 milésima de pulgada), esto es, 0.01905 mm (0.75 milésimas de pulgada) a 0.03175 mm (1.25 milésimas de pulgada). La envoltura helicoidal en espiral con su superposición se combinan para proporcionar buen blindaje con un control de impedancia mejorado. El plano de conexión a tierra consistente creado a lo largo de la longitud de los cables permite un mejor desequilibrio de capacitancia. La invención también proporciona una estabilidad geométrica substancial bajo flexión. El uso de cintas de blindaje de tendido corto eliminan los espacios de cinta y ensanchamiento bajo flexión al utilizar cintas con la superposición de cinta preferida de una superposición del 45 al 55% y un ángulo de envoltura que es de 30 a 45° y no más de 45° en relación con el eje longitudinal del cable. Esto establece un nivel muy estable de desempeño físico y eléctrico bajo condiciones de uso adversas. Las distancias de centro a centro del cable de par trenzado indicadas como (d) en la figura 3 y las distancias del conductor a tierra siguen siendo mucho más estables que aquellas de los cables previos. Los cables son especialmente benéficos para uso como cables de categoría 7 y superiores. Esto es especialmente cierto para cables que son blindados espiral o helicoidalmente y son utilizados a 600 MHz. El cable de datos de alto desempeño tipico cuando se elabora de acuerdo con la invención tiene cuatro (4) cables de par trenzado con cada cable de par trenzado compuesto de dos hilos de un solo cabo de aislamiento de espuma o de aislamiento sin espuma (fluorocopolimero o poliolefina) . Cada uno de los cables de par trenzado de blindaje helicoidal tiene la única cinta de blindaje de metal helicoidal fuerte envuelta alrededor del mismo con la cinta y su costura de pliegue corto lateral fuertemente retenida en su lugar con la superposición hermética de 25 al 65% y de preferencia 45 al 55%. Los pares trenzados de blindaje helicoidal son S-Z ' o planetarios conjuntamente en una configuración agrupada o en haz. Los pares agrupados pueden ser agrupados mediante un trenzado global o hilo-metal o tela, ün forro termoplástico final (fluorocopolimero o una poliolefina, esto es, cloruro de polivinilo) es extruido sobre los cables de par trenzado agrupados . En general, el blindaje de metal es una cinta de aluminio o una cinta compuesta tal como una cinta BELDFOIL de pliegue corto (este es un blindaje en el cual una hoja de metal o recubrimiento es aplicado a un lado de una película de plástico de soporte) o una cinta DUOFOIL (este es un blindaje en el cual la hoja metálica o recubrimiento es aplicado a ambos lados de una película de plástico de soporte) o una cinta BELDFOIL de borde libre. El espesor de metal global es de 0.00838 mm (0.33 milésimas de pulgada) a 0.0508 mm (2.0 milésimas de pulgada) de espesor de capa de aluminio y de preferencia aproximadamente 0.0254 mm (1.0 milésimas de pulgada) . Aunque se hace referencia al aluminio, cualquier metal apropiado normalmente utilizado para tal metal y cintas de metal compuestas pueden ser utilizados tales como cobre, aleación de cobre, plata, níquel, etc. Cada par trenzado es envuelto con el metal de frente hacia afuera y aunque la envoltura más preferida es una superposición del 45 a 55%. Como se indica anteriormente, la superposición puede variar como una materia práctica del 25 al 65%. El blindaje preferido que da la mejor atenuación caracteristica de impedancia son aquellas cintas que son unidas para proporcionar un efecto de corto circuito. Sin embargo, con una superposición adecuada, el pliegue corto puede ser eliminado . El número de pares trenzados blindados en un cable de datos de alto desempeño es en general de 4 a 8 pero puede ser más si se desea. La tensión del blindaje envuelto helicoidalmente es de tal manera que el blindaje envuelto elimina la mayor parte del aire atrapado para proporcionar una desviación de impedancia estándar para el cable de par trenzado de blindaje helicoidal y una desviación de impedancia estándar promedio para el cable de datos de alto desempeño que tiene una pluralidad de pares trenzados de blindaje helicoidal. La tensión sobre la cinta de blindaje y aglutinante son de tal manera que hay solamente un 25% o menos y de preferencia 18% o menos de espacio vacio de toda el área de sección transversal del par trenzado blindado helicoidalmente tomada a lo largo de cualquier punto en la longitud del cable. Se proporciona un cable de datos de par trenzado de alto desempeño que tiene un blindaje envuelto helicoidalmente alrededor de un cable de par trenzado sin blindar y si se desea un trenzado de tela o metal o hilo envuelto simultánea o subsecuentemente alrededor del blindaje helicoidal para aglutinar adicionalmente el blindaje. La envoltura del blindaje y aglutinante (el trenzado o hilo) se encuentra a una tensión de tal manera que para un par trenzado individual que puede ser usado por si mismo, el par individual tiene una impedancia sin ajustar que tiene una desviación de impedancia nominal o estándar de 3.5 o menor para cada cable de par trenzado de blindaje helicoidal que es clasificado para hasta 600 MHz. El cable de datos de alto desempeño que tiene una pluralidad de cables de par trenzado blindados helicoidalmente y es clasificado hasta 600 MHz tiene una desviación de impedancia estándar promedio para todos de la pluralidad de pares trenzados blindados helicoidalmente de 3.5 o menor y sin ninguna desviación estándar individual siendo mayor de 4.5. La desviación de impedancia estándar es calculada alrededor de una impedancia media o promedio de 5u a 200 ohms y de preferencia 90 a 110 ohms y con por lo menos 350 mediciones de frecuencia tomadas en un cable de 100 m (328 pies) o más largo. Otras ventajas de la invención se harán evidentes después de la lectura de la siguiente descripción preferida tomada en conjunción con los dibujos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en perspectiva de un cable de par trenzado utilizado en la presente invención. La figura 2 es una vista en perspectiva de un cable de par trenzado envuelto helicoidalmente de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de las lineas 3-3 de la figura 2. La figura 4 es una vista en sección transversal de cuatro de los cables de par trenzado envueltos helicoidalmente de las figuras 2 y 3 siendo agrupados y envueltos mediante un trenzado para proporcionar un cable trenzado de acuerdo con la presente invención. La figura 5 es una vista en sección transversal de un cable que contiene el cable trenzado de la figura 4. La figura 6 es una vista en perspectiva del cable de la figura 5.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 ilustra un cable de par trenzado 10 que tiene un par de conductores 12 y 13. Cada uno de los conductores 12 y 13 tienen extruido sobre los mismos un aislamiento apropiado 14 y 15 que puede ser un fluorocopolimero espumado o sin espumar o una poliolefina apropiada. La figura 2 ilustra el par trenzado de la figura 1, envuelto y helicoidalmente con un blindaje de metal 16. El blindaje de metal puede ser cualquier blindaje apropiado tal como una cinta de metal o una cinta compuesta con una base no metálica tal como poliéster (esto es, MYLAR) que tiene sobre uno o ambos lados de la base no metálica un metal normalmente utilizado en los blindajes de cable. El metal para la cinta y la cinta compuesta es de aluminio, cobre, aleación de cobre, níquel, plata, etc. El espesor de metal global es de 0.00838 mm (0.33 milésimas de pulgada) a 0.0508 mm (2.0 milésimas de pulgada) y de preferencia 0.01905 mm (0.75 milésimas de pulgada) a 0.03175 mm (1.25 milésimas de pulgada) y cercano a 0.0254 mm (1.0 milésimas de pulgada). El blindaje puede ser de las cintas tipo BELDFOIL de pliegue corto o las cintas tipo DUOFOIL que es una cinta en donde el metal se encuentra sobre ambos lados de la cinta. La cinta 16 es envuelta helicoidalmente con suficiente presión como se muestra en la figura 3 para no aplastar el aislamiento 14 y 15 pero proporcionar un pequeño espacio vacio 17 que es menor del 25% del toda el área de sección transversal dentro del cable de par trenzado de blindaje helicoidal como se muestra en la figura 3. Esta área de sección transversal es tomada a lo largo de cualquier punto a lo largo de las longitudes del cable. De preferencia, el espacio vacio es menor del 18% del área de sección transversal. La cinta envuelta fuertemente 16 se conforma a la forma externa del par trenzado 10 para proporcionar el cable de par trenzado de blindaje helicoidal 10A. La cinta 16 es envuelta a un ángulo de 35° a 45° con la superposición preferida de 45-55%. Cuando el espesor de metal global preferido en la cinta es de 0.0254 mm (1.0 milésimas de pulgada) , esta superposición permite que la cinta tenga efectivamente un espesor de 0.0508 mm (2 milésimas de pulgada) y todavía permite que el par trenzado blindado sea muy flexible. El ancho de la cinta es de 1.27 cm (0.5 pulgadas) a 3.81 cm (1.5 pulgadas) y es de preferencia de aproximadamente 1.905 cm (0.75 pulgadas). Esta envoltura fuerte proporciona la desviación de impedancia estándar y la desviación de impedancia estándar promedio indicada anteriormente . El aislamiento es de preferencia un fluorocopolimero espumado que tiene un espesor de 0.0254 cm
(0.010 pulgadas) a 0.1524 cm (0.060 pulgadas) y de preferencia 0.0381 cm (0.015 pulgadas) a 0.0508 cm (0.020 pulgadas) . Los conductores individuales 12 y 13 son en general de 20 a 30 AWG y de preferencia 22 a 24 AWG. Los conductores pueden ser sólidos o trenzados y son de preferencia sólidos. La longitud de tendido para todos los cuatro cables de par trenzado 10 puede ser la misma o diferente y derecha y/o izquierda. El tendido es de preferencia de 0.762 cm (0.3 pulgadas) - 5.08 cm (2.0 pulgadas) . El tendido de cable global es en general de 10 a 20 veces el diámetro del núcleo promedio del cable. Con referencia a la figura 4, cuatro (4) de los cables de par trenzado blindado 10A son agrupados conjuntamente y retenidos fuertemente de manera conjunta mediante un trenzado 18 para proporcionar el cable trenzado 10B. El trenzado 18 es un metal, es del 40 al 90% y de preferencia un trenzado de metal o tela de 45-65%. El trenzado de metal puede ser un trenzado de cobre estañado pero puede ser de cualquier tipo de trenzado de metal que seria apropiado para un cable de datos de categoría 7 de alto desempeño, esto es, cobre, aleación de cobre, bronce (una aleación de cobre cuyo elemento de aleación es diferente al níquel o zinc, esto es, aleación de cobre-cadmio) , plata, etc. Con referencia a las figuras 5 y 6 el cable 10B de la figura 4 tiene un forro 19 extruido sobre el mismo para producir el cable de datos de alto desempeño 20. El forro puede ser cualquier material de forro apropiado que seria apropiado para un cable de categoría 7 - una poliolefina termoplástica tal como polietileno pirorretardante, cloruro de polivinilo, etc. o un polímero fluorado tal como etilenopropileno fluorado. Un alambre de conexión a tierra 21 se encuentra entre los cables 10A pero puede estar localizado en cualquier sitio apropiado tal como alrededor de los cables de par trenzado agrupados, utilizado en lugar del trenzado 18 y entre el forro y el trenzado 18. También, como se indica anteriormente, el trenzado 18 puede ser un trenzado de tela o un hilo apropiado tal como Aramida 760. Este es también el caso si un aglutinante es deseado alrededor de cada cable de par trenzado blindado helicoidalmente 10A. Como se muestra en el siguiente ejemplo, el cable de alto desempeño 10B tiene cuatro cables de par trenzado blindados helicoidales agrupados mediante un trenzado de metal. La prueba para el ejemplo fueron las pruebas de impedancia como se requiere por CENELEC y fue llevada a cabo en una longitud de 100 m (328 pies) del cable. El blindaje helicoidal fue una cinta BELDFOIL que tiene un espesor de aluminio de 0.0254 mm (1 milésima de pulgada) . La cinta fue envuelta helicoidalmente a un ángulo de aproximadamente 45° que tiene una superposición de aproximadamente 50%. Las mediciones de impedancia se iniciaron a 0.3 MHz y por lo menos trescientos cincuenta (350) mediciones de impedancia fueron tomadas desde aproximadamente 1.0 a 600 MHz. Los conductores de cable 12 y 13 fueron cobre sólido de 22 AWG y los aislamientos 14 y 15 consistieron de FEP espumado. Todos los cables de par trenzado blindados helicoidales tienen un vacio 17 de menos del 18%.
EJEMPLO Una longitud de 100 m (328 pies) del cable de datos de alto desempeño anterior 20 que tiene cuatro cables de par trenzado blindados helicoidales 10B agrupados con un trenzado de metal fue probada a 23.0°C. La impedancia para cada uno de los cuatro cables de par trenzado de blindaje helicoidal fue medida de 0.3 a 600 MHz. Por lo menos 350 mediciones fueron tomadas entre 1.0 y 600 MHz. El primer cable de par trenzado de blindaje helicoidal tenia una desviación de impedancia estándar de 3.2294 tomada alrededor de una impedancia media de 98.5280. El segundo cable de par trenzado de blindaje helicoidal tenia una desviación de impedancia estándar de 2.7208 tomada alrededor de una impedancia media de 96.5. El tercer cable de par trenzado de blindaje helicoidal tenia una desviación de impedancia estándar de 2.8652 tomada alrededor de una impedancia media de 97.9824. El cuarto cable de par trenzado de blindaje helicoidal tenia una desviación de impedancia estándar de 2.6130 tomada alrededor de una impedancia media de 100.4164.
El cable de alto desempeño 20 de este ejemplo tenia una desviación de impedancia estándar promedio de 2.8751 ((3.2294 + 2.7208 + 2.8652 + 2.6130) /4). Lo siguiente muestra los datos. Por supuesto, se apreciará que las modalidades que se han descrito se han dado a manera de ilustración y que la invención no está limitada a las modalidades precisas descritas en la presente. Varios cambios y modificaciones se pueden efectuar por el experimentado en la técnica sin desviarse del espíritu o alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (4)
- 0.01905 mm (0.75 milésimas de pulgada) a 0.03175 mm (1.25 milésimas de pulgada) y un ancho de 1.27 cm (0.5 pulgadas) a
- 3.81 cm (1.5 pulgadas). 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende: envolver helicoidalmente la cinta de blindaje de metal con una superposición de 45-55% y a un ángulo al eje longitudinal del cable de par trenzado de 35-45°; el blindaje es una cinta de blindaje de metal en corto; el área vacia de sección transversal es menor del 18%; la cinta de blindaje tiene un espesor de metal de 0.01905 mm (0.75 milésimas de pulgada) a 0.03175 mm (1.25 milésimas de pulgada) y un ancho de 1.27 cm (0.5 pulgadas) a
- 3.81 cm (1.5 pulgadas). 15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende además: agrupar por lo menos cuatro de los cables de par trenzado de blindaje helicoidal y extruir un forro sobre los por lo menos cuatro cables de par trenzado de blindaje helicoidal agrupados para proporcionar un cable de datos de alto desempeño. 16. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque comprende además: - agrupar por lo menos cuatro de los cables de par trenzado de blindaje helicoidal y extruir un forro sobre por lo menos cuatro cables de par trenzado de blindaje helicoidal agrupados para proporcionar un cable de datos de alto desempeño. 17. El método de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el cable de datos de alto desempeño es clasificado a por lo menos 600 MHz y tiene una desviación de impedancia estándar promedio de 3.5 o menor cuando es tomada en un cable de datos de alto desempeño de 100 m (328 pies) o más largo y la desviación de impedancia estándar promedio es el promedio de todas las desviaciones de impedancia estándar medidas sobre cada uno de los por lo menos cuatro cables de par trenzado de blindaje helicoidal con por lo menos 350 mediciones de frecuencia de 1.0 a 600 MHz y calculada alrededor de la impedancia media o promedio de 90 a 110 ohms y ninguna desviación de impedancia estándar individual es mayor de
- 4.5 de la impedancia media o promedio. CABLE DE DATOS DE ALTO DESEMPEÑO RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un cable de datos de par trenzado de alto desempeño mejorado (20) que tiene una desviación estándar de impedancia de menos de 3.5 cuando la desviación estándar es calculada alrededor de una impedancia promedio de 50 a 200 ohms y de preferencia 90 a 110 ohms. El par trenzado es envuelto helicoidalmente con una cinta de blindaje de metal (16) a una tensión que proporciona un vacio de sección transversal de menos de menos del 25% y de preferencia menor del 18% del área de sección transversal del cable de par trenzado blindado. La cinta es envuelta helicoidalmente con una superposición del 30-45% y a un ángulo de 35-45° con respecto al eje longitudinal del cable. El cable tiene una clasificación de hasta 600 MHz.
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