《高性能數據電纜》是江蘇東強股份有限公司於2004年12月21日申請的專利，該專利的申請號為2004200545768，公布號為CN2758944，授權公布日為2006年2月15日，發明人是王子純、姚勰、陳子洪、吳榮美、袁華俠、邵秀芹。
《高性能數據電纜》包括外護套和若干對線組，每一所述對線組均由兩根絕緣芯線相互絞合而成，在所述外護套內設有一線組分隔肋，該線組分隔肋呈凹凸狀，所述對線組對稱地放置於線組分隔肋的兩側。所述線組分隔肋截面呈泡沫狀結構。位於線組分隔肋同側的對線組的扭絞方向相反。該數據電纜既具有結構穩定可靠，柔韌、易彎曲，便於敷設安裝，又具有更優的電氣性能。
2007年，《高性能數據電纜》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（概述圖為《高性能數據電纜》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：高性能數據電纜
- 公布號：CN2758944
- 公布日：2006年2月15日
- 申請號：2004200545768
- 申請日：2004年12月21日
- 申請人：江蘇東強股份有限公司
- 地址：江蘇省東台市頭灶工業園區18號
- 發明人：王子純、姚勰、陳子洪、吳榮美、袁華俠、邵秀芹
- 分類號：H01B11/06（2006.01）、H01B7/17（2006.01）
- 代理機構：南京天華專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：王錫伍
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
隨著數位化技術的迅猛發展，計算機不僅被大量地套用於各種工業設施中，而且也在各類辦公室甚至居民住宅中得到更為廣泛的普及。計算機網路的不斷擴大、延伸，以及傳輸信息量的急劇增加，一方面使布網用數據電纜用量以較大的幅度遞增；另一方面又要求數據電纜具有更高的傳輸速度、更寬的傳輸頻寬，以實現信息的快速、準確傳遞。其傳輸速度範圍也已從10Mbps向1000Mbps發展，而且可以預見由於通信量的日益增多，不久的將來網路速度將會超過1000Mbps，這就迫切要求人們能提供一種電氣性能更優的數據電纜。
數據電纜的高性能又與三個重要參數——阻抗、衰減和串音指標的優劣密切關聯。首先就阻抗而言，數據電纜的阻抗進一步分類為特性阻抗和輸入阻抗，對線組電纜的特性阻抗或平均阻抗主要受導體周圍材料介電常數、絕緣導體和導體自身外徑的影響，同時也受單位長度扭絞數的影響；而電纜輸入或實際測量阻抗在很大程度上受導體外徑、對線組之間相互位置關係以及電纜中穩定和一定的導體與導體間距相關聯。
影響數據電纜性能的另一個重要參數是衰減，衰減取決於包圍導體絕緣材料的介電常數、導體的特性阻抗和導體的直徑；對線組結構、導體的相互位置間距都將導致輸入阻抗的變化，導體間電容值以及衰減值偏離其理想值，都明顯地引起電纜傳輸性能的波動和下降。
影響數據電纜性能的又一個參數是串音。雖然對對線組數據電纜來說，有許多因素影響其信號的高效、準確傳遞，如上述的阻抗、衰減等指標，但串音指標顯得尤為重要。
串音或稱串擾，它表示信號能量損耗或對線組之間耦合造成的耗散，串音將隨著頻率的增加而成為一個嚴重的問題。就本質而言，串音的實質是電磁耦合所形成相互干擾，電磁耦合可以分為兩大類，第一類稱為機遇性電磁耦合，形成這類耦合的主要原因是由於電纜構成元件（如導線、絕緣層）的不均勻性、構造的不對稱性以及工藝中的缺陷等種種偶然因素引起，這類耦合可以通過調控原材料及結構元件容許偏差來減少。另一類電磁耦合則稱為系統性耦合，因為是由於導體間、對線組間的物理距離等因素引起的互動干擾，它在很大程度上決定於導體迴路間的相互位置，如對線組間距的恆定、對線組位置的穩定狀態等等。
2004年12月前的數據電纜一般包括有若干對對線組，而標準的高性能數據電纜大都是利用四個對線組結構的非禁止絞線電纜，它是將八根絕緣芯線，兩兩均勻地絞合成四對對線組，再將這四對對線組組合成纜，最後擠上外護套而製成成品電纜。這種電纜中的對線組之間的相對位置僅靠電纜外護套加以固定，但在電纜敷設牽拉、彎曲時，電纜結構自身產生了牽伸擠壓作用，其對線組的相對位置會發生位移和變化，甚至在電纜成圈過程中，其結構參數也會發生改變。加之，電纜外護套的固定緊縮作用，會造成對線組的相互嵌套，使一對線組中的一根絕緣芯線侵入另一對線組的外接圓空間內，而對線組的移位或嵌套，又會造成對線組空間間隙變小或得不到合理的保證。總之，電纜結構的不穩定，必然會導致諸如輸入阻抗、近端串音、遠端串音以及衰減等性能指標的劣化，嚴重製約著數據電纜工作頻率及數據傳輸速度的提高。
為了改善2004年12月前已有數據電纜的傳輸性能，中國專利申請（申請號99805867.X）公開了一種具有十字骨架的數據傳輸電纜，該十字骨架擁有四個向外伸出且為實心的凸起隔板，四個實心凸起隔板將外護套內空間隔成四個容納對線組的空間區域，每一區域中置有一對線組，從而使得纜芯中的對線組彼此保持固定位置，同時也有效地防止了對線組的相互嵌套，並對對線組周圍空間間隙具有一定的穩固作用。
然而，實際使用中的高性能數據電纜不僅要求對線組具有固定的位置和穩定的空間間隙，以使串音減至最小或加以消除；還要求數據電纜應當是堅固的、柔韌和易安裝的。而具有十字骨架的對線組數據電纜，由於骨架橫截面上外伸有十字型凸起隔板，使骨架在截面的任何方面上均具有較高的抗彎曲能力。這一附加的、也是人們並不想需要的抗彎特性，恰恰使數據電纜變得僵硬和很難彎曲，特別是在小轉角半徑情況下尤為如此，給電纜的安裝敷設帶來了極大的困難。這對於需要適應各種布設走向的數據電纜來說，實際上是一個十分致命的缺陷。
又由於十字骨架外徑與電纜外套內徑之間存在尺寸差距，造成十字骨架的定位性能不足，容易使骨架在外護套內發生徑向的位移和竄動，導致各對線組所占空間大小不一或隨機變化，引起對線組附加的擠壓和牽伸。這些引起很小几何位置或形狀變化的因素，都將造成高性能數據電纜性能的急劇下降。
還由於十字骨架採用平直實心結構，一方面，這種實心骨架具有較高的介電常數，不利於對線組間電容值的降低，另一方面平直實心骨架又占據了較多的對線組周圍空氣空間，使對線組周圍的空氣間隙減少，同樣不利於電纜整體介電常數的最佳化。因此，這種結構的電纜制約著其阻抗、衰減以及串音等電氣性能的進一步提高。
發明內容
專利目的
《高性能數據電纜》所要解決的技術問題是提供一種高性能數據電纜，它不僅電纜結構穩定可靠，電纜柔韌、易彎曲，而且在高頻傳輸條件下，具有更優的電氣性能。
該實用新型另一要解決的技術問題是，提供一種更為合理的線組介電常數的高性能數據電纜。
該實用新型又一要解決的技術問題是，提供一種電纜外型圓整穩定的高性能數據電纜。
該實用新型再一要解決的技術問題是，提供一種截面設計合理、對線組位置安定的高性能數據電纜。
該實用新型還一要解決的技術問題是，提供一種相鄰對線組不會相互嵌套的高性能數據電纜。
技術方案
《高性能數據電纜》包括外護套和若干對線組，每一所述對線組均由兩根絕緣芯線相互絞合而成，在所述外護套內設有一線組分隔肋，該線組分隔肋表面呈凹凸形，所述對線組對稱地放置於線細分隔肋的兩側。
由於在電纜外護套內設有線組分隔肋，且對線組分別位於分隔肋的兩側；這種結構在保證電纜外徑的情況下，加大了對線組間的距離；分隔肋的支撐固定作用，又使對線組位置顯得格外安定，不會形成對線組的移位和竄動，電纜結構能夠保持穩定可靠狀態；足夠寬度的線組分隔肋還起著防止對線組相互嵌套的作用，避免對線組外接圓空間的相互侵入。因此，該穩定可靠的結構型式保證了電纜各項參數的穩定性，使得電纜的工作頻率得以提高，數據傳輸速率得以加快，為實現電纜傳輸頻率達到或超過100兆赫、傳輸速率1000Mbps提供了可靠的保證。
還由於採用分隔肋這種肋狀結構，使得線纜的彎曲自由度更大，既保持了電纜的柔軟性，便於電纜在各種敷設環境下的施工安裝；又增強了電纜的抗拉伸、抗擠壓能力，保證了電纜長度方向結構的穩定性，提高了電纜的堅韌性，減輕了電纜的重量。
更由於線組分隔肋截面呈凹凸狀結構，它通過將線組分隔肋表面設定成凹凸結構，使對線組僅支撐於線組分隔肋的表面凸起上，既保證了對線組之間的間距，又減少了分隔肋的占據空間，增加了對線組周圍的空氣間隙。這種通過最大化對線組周圍的空氣介質的結構，在保持對線組固定可靠位置的同時，又提高並穩定了阻抗性能，增強了抗衰減能力，減輕或消除了串音，從而使電纜的電氣性能更佳，更適宜於信號的高速高頻傳遞。
作為該實用新型的一種優選結構，凹凸形線組分隔肋的截面呈泡沫狀結構，它通過在分隔肋截面上散布有若干氣泡，從而減小和最佳化了分隔肋的介電常數，有效地降低了對線組間的電容值，改善了電纜的阻抗、衰減等電氣性能，使電纜電氣性能更優，保證了信號的高速傳輸。
作為該實用新型的另一優選結構，該凹凸線組分隔肋的兩側端部均設有與肋部連為一體的“T”型弧型端面。該結構進一步增強了對分隔肋的支撐定位作用，既使電纜成品外型圓整，抗扭轉變形能力增強，又使對線組位置更加可靠穩定；外護套與分隔肋之間的接觸作用力也變得均勻合理，電纜產品的結構穩定性提高，抗變形能力提高，對保持電纜優良的傳輸性能起到了積極作用。
作為該實用新型又一優選結構，所述線組分隔肋與外護套連為一體而構成護套肋片。該肋片將外護套分隔成兩個獨立的對線組區域，使對線組能彼此完全隔開並固定在相應位置，降低了對線組之間的電氣干擾。同時減少電纜構件數量，還便於成纜加工，提高對線組電纜的生產效率。
作為該實用新型的進一步實施方式，該電纜中位於線組分隔肋同側的對線組的扭絞方向相反。具有合適的相反扭絞方向的對線組不會在物理上嚙合。一對線組不會侵入另一對線組的外接圓空間，從而增加了對線組之間的有效橫向間距並保持恆定，有效地從而減少了對線組之間的耦合和串音。
附圖說明
圖1是《高性能數據電纜》高性能數據電纜的一個實施例的截面結構示意圖。
圖2是圖1所示高性能數據電纜中線組分隔肋的截面結構放大示意圖。
圖3是該實用新型高性能數據電纜中線組分隔肋的另一種具體結構立體示意圖。
圖4是該實用新型高性能數據電纜的另一個實施例的截面結構示意圖。
圖5是該實用新型高性能數據電纜的又一個實施例的截面結構示意圖。
圖中，1-外護套，2-對線組，3-絕緣芯線，4-絕緣層，5-導體，6-線組分隔肋，7-弧形端面。
權利要求
1、《高性能數據電纜》包括外護套（1）和若干對線組（2），每一所述對線組（2）均由兩根絕緣芯線（3）相互絞合而成，其特徵在於：在所述外護套（1）內設有一線組分隔肋（6），該線組分隔肋（6）表面呈凹凸狀，所述對線組（2）對稱地放置於線組分隔肋（6）的兩側。
2、根據權利要求1所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述凹凸狀是線上組分隔肋（6）的表面上布設有凸釘或凹坑。
3、根據權利要求1所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述凹凸狀是線組分隔肋（6）呈條形波紋狀表面。
4、根據權利要求1所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述線組分隔肋（6）截面呈泡沫狀結構。
5、根據權利要求4所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述泡沫狀結構是線上組分隔肋（6）截面上均勻地散布有若干氣泡。
6、根據權利要求1所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述線組分隔肋（6）為帶狀結構，其寬度延伸至外護套（1）的內壁。
7、根據權利要求6所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述線組分隔肋（6）的橫截面兩側端部均設有與肋部連為一體的“T”型的弧型端面（7）。
8、根據權利要求1所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述線組分隔肋（6）與外護套（1）連為一體而構成護套肋片結構。
9、根據權利要求1-8中任一項所述的高性能數據電纜，其特徵在於：所述對線組（2）共有四對，線組分隔肋（6）的兩側各對稱地放置有兩對對線組（2）。
10、根據權利要求9所述的高性能數據電纜，其特徵在於：位於線組分隔肋（6）同側的對線組（2）的扭絞方向相反。
實施方式
圖1所示的《高性能數據電纜》包括外護套1和四對對線組2，每一對線組2均由兩根不同顏色的絕緣芯線3以一定的節距均勻地絞合而成。對線組2的每一根絕緣芯線3又包括絕緣層4和包覆於絕緣層4內的銅質導體5。圖1中所示的導體5的直徑為0.6毫米，絕緣層4厚度為0.5毫米，絕緣層4的材料為聚乙烯塑膠，外護套1材料為聚烯烴或聚氯乙烯塑膠，電纜外徑為7.5毫米。
外護套1內設有一線組分隔肋6，該線組分隔肋6呈凹凸形帶狀肋片結構，其長度與電纜等長，寬度延伸至外護套的內壁。首先，它將外護套1分隔成兩個能容納對線組的區域，線上組分隔肋6兩側的上下兩個區域中，均對稱地各放置有兩對對線組2，使四對對線組2彼此分隔開來，實現對線組與對線組之間距離的最大化，同時又保持了數據電纜相應的外徑尺寸；增加並固定對線組之間距離的一個好處是提高了串擾性能，同時衰減和阻抗性能也有相應的提高。
第二，如圖2所示線組分隔肋6的肋片兩側表面上均勻設定有若干凸釘或凹坑，其截面上還均勻散布有氣泡。凸釘或凹坑的尺寸大小和間距均應小於絕緣芯線3的外徑，以減少線組分隔肋6與對線組2的接觸面積，增大線組分隔肋6與對線組2之間的空氣間隙。這樣不僅有效地阻止對線組2位置的移動和竄位，提高對線組2工作位置的穩定性，而且又使對線組2周圍的空氣間隙最大化，最佳化了電纜的電氣性能。線組分隔肋6截面上均勻散布有細密氣泡，氣泡數量密布，彼此之間不連通，形成了泡沫狀的分隔肋結構，這種結構有效地減小線組間的介電常數，降低對線組之間的總電容值，進一步提高了阻抗和抗串音干擾性能，而且增強了抗衰減能力。
第三，線組分隔肋6採用橫截面為帶狀肋片的結構型式，具有較好的柔韌性，易於彎曲，便於電纜敷設施工，增強了數據電纜的抗拉伸、擠壓能力，重量還輕，又提高了對線組位置的穩定性。因此，這種截面帶有氣泡的分隔肋結構的數據電纜，既具有極好的電氣性能指標，又具有理想的柔韌性，最大限度地兼顧了電氣性能和安裝施工的雙重要求。
線組分隔肋6同側的兩對對線組的絞合方向相反。一對對線組的絞合方向為左向，另一對對線組的絞合方面為右向，從而完全消除了對線組之間的嵌套嚙合危險，維持了對線組之間的物理距離，加之帶狀截面的線組分隔肋6又使導體及對線組周圍的空氣間隙最大化，兩者的綜合作用使對線組牢靠地固定於界定位置上。線組分隔肋6的寬度大於絕緣芯線外徑的四倍，又保證和控制了對線組2之間的相互位置和周圍空氣間隙的穩定可靠。
通過凹凸線組分隔肋6實現最大化對線組2周圍的空氣介質間隙，增強了電纜的抗衰減性能。同時，線組分隔肋6選擇高氟化全氟乙烯聚丙烯等材料製成。當然，線組分隔肋6還可以採用具有類似上述材料情況的其他材料製成，例如聚丙烯、高密度聚乙烯、聚氟烷氧基樹脂、乙烯一三氟氯乙烯、聚氯乙烯和阻燃聚丙烯等。
圖3所示是另一種凹凸狀線組分隔肋6的立體示意圖，該線組分隔肋6呈條形波紋狀結構，其條形波紋狀凸起方向垂直於線組分隔肋6的長度方向，這種結構使對線組2與線組分隔肋6之間的空氣間隙更大。當然該條形波紋狀突起方向也可以與線組分隔肋6的長度方向同向或呈一定的交叉角度；條形波紋也不限於對稱分布於線組分隔肋6的兩側，也可是僅設於線組分隔肋6的一側。
圖4所示是另一種高性能數據電纜，該數據電纜同樣包括外護套1和四對對線組2，每一對線組2也均由兩根不同顏色的絕緣芯線3均勻地絞合而成，對線組2的每一根絕緣芯線3也是在導體5外包覆有絕緣層4。外護套1內設有一呈凹凸狀泡沫結構的線組分隔肋6，在該線組分隔肋6的兩側分別置有兩對對線組2，位於線組分隔肋6同側的兩對對線組的絞合方向相反。
與前述實施例不同之處在於，絕緣芯線3的絕緣層4為兩層結構，絕緣層4的內層為塑膠發泡層，而外層為塑膠實心層。由於塑膠發泡層的介電常數比實心絕緣層低，所以使得絕緣芯線3絕緣層的總介電常數降低，電纜工作電容大幅度下降，提高了傳輸迴路的抗衰減能力，更利於數據電纜實現高頻率傳輸信息。
該線組分隔肋6的主體肋結構仍為凹凸帶狀肋片結構，但在肋部截面兩側端部設有“T”型的弧型端面7，使得線組分隔肋6的橫截面形狀呈“I”型結構。該結構設計合理精巧，端部過渡圓弧型端面7的存在，使得製成電纜外型穩定、圓整，分隔肋的支撐、固定作用更加有效，而穩定的電纜外形又鞏固了對線組位置的恆定性；同時也使分隔肋側端與外護套內壁接觸更加平穩、受力均勻，增強了電纜抗變形的能力，對電氣性能的提高起到極好的保證作用。
圖5所示是又一種高性能數據電纜，該數據電纜也包括外護套1和四對對線組2，構成對線組2的絕緣芯線3也是在導體5外包覆有絕緣層4。外護套1內同樣設有一呈凹凸狀泡沫形的線組分隔肋6，該線組分隔肋6的兩側對稱地各設定有兩對對線組2。
絕緣芯線3的絕緣層4採用三層結構，絕緣層的內層為實心聚乙烯層，中間為發泡聚乙烯絕緣層，外層為實心聚乙烯層。內層是一層厚10微米的實心內皮，其作用在於增加絕緣層與導體5的粘著力和提高絕緣層的氣密性，中間發泡層具有較低的介電常數，外層為實心表皮，厚度約為50微米，其作用是增加絕緣層強度和提高表面光潔度。該絕緣層結構既具有良好的機械物理性能，又具有極好的電氣性能，並減少了電纜外徑和重量。
該凹凸泡沫線組分隔肋6與外護套1連為一體而構成了一與外護套相連的凹凸泡沫肋片，該肋片將外護套1對稱地分成兩個容納對線組的區域。由於線組分隔肋6與外護套1連成一體，具有更穩定的截面形狀和抗扭轉變形能力更有利於對對線組的固定，並將對線組完全隔開，該結構具有較少的構件數量，便於電纜的製作加工和質量保證，從而有效地減化成纜工藝，提高了生產效率，穩定了產品質量。
榮譽表彰
2007年，《高性能數據電纜》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
