高性能數(shù)據(jù)電纜專利背景

隨著數(shù)字化技術的迅猛發(fā)展，計算機不僅被大量地應用于各種工業(yè)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(wǎng)絡的不斷擴大、延伸，以及傳輸信息量的急劇增加，一方面使布網(wǎng)用數(shù)據(jù)電纜用量以較大的幅度遞增；另一方面又要求數(shù)據(jù)電纜具有更高的傳輸速度、更寬的傳輸帶寬，以實現(xiàn)信息的快速、準確傳遞。其傳輸速度范圍也已從10Mbps向1000Mbps發(fā)展，而且可以預見由于通信量的日益增多，不久的將來網(wǎng)絡速度將會超過1000Mbps，這就迫切要求人們能提供一種電氣性能更優(yōu)的數(shù)據(jù)電纜。

數(shù)據(jù)電纜的高性能又與三個重要參數(shù)——阻抗、衰減和串音指標的優(yōu)劣密切關聯(lián)。首先就阻抗而言，數(shù)據(jù)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(shù)、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(shù)的影響；而電纜輸入或?qū)嶋H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系以及電纜中穩(wěn)定和一定的導體與導體間距相關聯(lián)。

影響數(shù)據(jù)電纜性能的另一個重要參數(shù)是衰減，衰減取決于包圍導體絕緣材料的介電常數(shù)、導體的特性阻抗和導體的直徑；對線組結(jié)構(gòu)、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(shù)據(jù)電纜性能的又一個參數(shù)是串音。雖然對對線組數(shù)據(jù)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?qū)€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(zhì)而言，串音的實質(zhì)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于電纜構(gòu)成元件（如導線、絕緣層）的不均勻性、構(gòu)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(diào)控原材料及結(jié)構(gòu)元件容許偏差來減少。另一類電磁耦合則稱為系統(tǒng)性耦合，因為是由于導體間、對線組間的物理距離等因素引起的交互干擾，它在很大程度上決定于導體回路間的相互位置，如對線組間距的恒定、對線組位置的穩(wěn)定狀態(tài)等等。

2004年12月前的數(shù)據(jù)電纜一般包括有若干對對線組，而標準的高性能數(shù)據(jù)電纜大都是利用四個對線組結(jié)構(gòu)的非屏蔽絞線電纜，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，最后擠上外護套而制成成品電纜。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(jié)構(gòu)自身產(chǎn)生了牽伸擠壓作用，其對線組的相對位置會發(fā)生位移和變化，甚至在電纜成圈過程中，其結(jié)構(gòu)參數(shù)也會發(fā)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(nèi)，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?？傊?，電纜結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)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，嚴重制約著數(shù)據(jù)電纜工作頻率及數(shù)據(jù)傳輸速度的提高。

為了改善2004年12月前已有數(shù)據(jù)電纜的傳輸性能，中國專利申請（申請?zhí)?9805867.X）公開了一種具有十字骨架的數(shù)據(jù)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(nèi)空間隔成四個容納對線組的空間區(qū)域，每一區(qū)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，并對對線組周圍空間間隙具有一定的穩(wěn)固作用。

然而，實際使用中的高性能數(shù)據(jù)電纜不僅要求對線組具有固定的位置和穩(wěn)定的空間間隙，以使串音減至最小或加以消除；還要求數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)電纜，由于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、也是人們并不想需要的抗彎特性，恰恰使數(shù)據(jù)電纜變得僵硬和很難彎曲，特別是在小轉(zhuǎn)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。這對于需要適應各種布設走向的數(shù)據(jù)電纜來說，實際上是一個十分致命的缺陷。

又由于十字骨架外徑與電纜外套內(nèi)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(nèi)發(fā)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。這些引起很小幾何位置或形狀變化的因素，都將造成高性能數(shù)據(jù)電纜性能的急劇下降。

還由于十字骨架采用平直實心結(jié)構(gòu)，一方面，這種實心骨架具有較高的介電常數(shù)，不利于對線組間電容值的降低，另一方面平直實心骨架又占據(jù)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，同樣不利于電纜整體介電常數(shù)的優(yōu)化。因此，這種結(jié)構(gòu)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。

高性能數(shù)據(jù)電纜專利目的

《高性能數(shù)據(jù)電纜》所要解決的技術問題是提供一種高性能數(shù)據(jù)電纜，它不僅電纜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，電纜柔韌、易彎曲，而且在高頻傳輸條件下，具有更優(yōu)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(shù)的高性能數(shù)據(jù)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(wěn)定的高性能數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)電纜。

高性能數(shù)據(jù)電纜技術方案

《高性能數(shù)據(jù)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(nèi)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于線細分隔肋的兩側(cè)。

由于在電纜外護套內(nèi)設有線組分隔肋，且對線組分別位于分隔肋的兩側(cè)；這種結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定可靠狀態(tài)；足夠?qū)挾鹊木€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(wěn)定可靠的結(jié)構(gòu)型式保證了電纜各項參數(shù)的穩(wěn)定性，使得電纜的工作頻率得以提高，數(shù)據(jù)傳輸速率得以加快，為實現(xiàn)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。

還由于采用分隔肋這種肋狀結(jié)構(gòu)，使得線纜的彎曲自由度更大，既保持了電纜的柔軟性，便于電纜在各種敷設環(huán)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了電纜的堅韌性，減輕了電纜的重量。

更由于線組分隔肋截面呈凹凸狀結(jié)構(gòu)，它通過將線組分隔肋表面設置成凹凸結(jié)構(gòu)，使對線組僅支撐于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(jù)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(zhì)的結(jié)構(gòu)，在保持對線組固定可靠位置的同時，又提高并穩(wěn)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，更適宜于信號的高速高頻傳遞。

作為該實用新型的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)，凹凸形線組分隔肋的截面呈泡沫狀結(jié)構(gòu)，它通過在分隔肋截面上散布有若干氣泡，從而減小和優(yōu)化了分隔肋的介電常數(shù)，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(yōu)，保證了信號的高速傳輸。

作為該實用新型的另一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該凹凸線組分隔肋的兩側(cè)端部均設有與肋部連為一體的“T”型弧型端面。該結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)變形能力增強，又使對線組位置更加可靠穩(wěn)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(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提高，抗變形能力提高，對保持電纜優(yōu)良的傳輸性能起到了積極作用。

作為該實用新型又一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，所述線組分隔肋與外護套連為一體而構(gòu)成護套肋片。該肋片將外護套分隔成兩個獨立的對線組區(qū)域，使對線組能彼此完全隔開并固定在相應位置，降低了對線組之間的電氣干擾。同時減少電纜構(gòu)件數(shù)量，還便于成纜加工，提高對線組電纜的生產(chǎn)效率。

作為該實用新型的進一步實施方式，該電纜中位于線組分隔肋同側(cè)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并保持恒定，有效地從而減少了對線組之間的耦合和串音。

圖1是《高性能數(shù)據(jù)電纜》高性能數(shù)據(jù)電纜的一個實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1所示高性能數(shù)據(jù)電纜中線組分隔肋的截面結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖3是該實用新型高性能數(shù)據(jù)電纜中線組分隔肋的另一種具體結(jié)構(gòu)立體示意圖。

圖4是該實用新型高性能數(shù)據(jù)電纜的另一個實施例的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是該實用新型高性能數(shù)據(jù)電纜的又一個實施例的截面結(jié)構(gòu)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。

1、《高性能數(shù)據(jù)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，其特征在于：在所述外護套（1）內(nèi)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）對稱地放置于線組分隔肋（6）的兩側(cè)。

2、根據(jù)權利要求1所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述凹凸狀是在線組分隔肋（6）的表面上布設有凸釘或凹坑。

3、根據(jù)權利要求1所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述凹凸狀是線組分隔肋（6）呈條形波紋狀表面。

4、根據(jù)權利要求1所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述線組分隔肋（6）截面呈泡沫狀結(jié)構(gòu)。

5、根據(jù)權利要求4所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述泡沫狀結(jié)構(gòu)是在線組分隔肋（6）截面上均勻地散布有若干氣泡。

6、根據(jù)權利要求1所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述線組分隔肋（6）為帶狀結(jié)構(gòu)，其寬度延伸至外護套（1）的內(nèi)壁。

7、根據(jù)權利要求6所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述線組分隔肋（6）的橫截面兩側(cè)端部均設有與肋部連為一體的“T”型的弧型端面（7）。

8、根據(jù)權利要求1所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述線組分隔肋（6）與外護套（1）連為一體而構(gòu)成護套肋片結(jié)構(gòu)。

9、根據(jù)權利要求1-8中任一項所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：所述對線組（2）共有四對，線組分隔肋（6）的兩側(cè)各對稱地放置有兩對對線組（2）。

10、根據(jù)權利要求9所述的高性能數(shù)據(jù)電纜，其特征在于：位于線組分隔肋（6）同側(cè)的對線組（2）的扭絞方向相反。

圖1所示的《高性能數(shù)據(jù)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(jié)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和包覆于絕緣層4內(nèi)的銅質(zhì)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的材料為聚乙烯塑料，外護套1材料為聚烯烴或聚氯乙烯塑料，電纜外徑為7.5毫米。

外護套1內(nèi)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(jié)構(gòu)，其長度與電纜等長，寬度延伸至外護套的內(nèi)壁。首先，它將外護套1分隔成兩個能容納對線組的區(qū)域，在線組分隔肋6兩側(cè)的上下兩個區(qū)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(xiàn)對線組與對線組之間距離的最大化，同時又保持了數(shù)據(jù)電纜相應的外徑尺寸；增加并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(cè)表面上均勻設置有若干凸釘或凹坑，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于絕緣芯線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(wěn)定性，而且又使對線組2周圍的空氣間隙最大化，優(yōu)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(shù)量密布，彼此之間不連通，形成了泡沫狀的分隔肋結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有效地減小線組間的介電常數(shù)，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采用橫截面為帶狀肋片的結(jié)構(gòu)型式，具有較好的柔韌性，易于彎曲，便于電纜敷設施工，增強了數(shù)據(jù)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(wěn)定性。因此，這種截面帶有氣泡的分隔肋結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)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(cè)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于界定位置上。線組分隔肋6的寬度大于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(wěn)定可靠。

通過凹凸線組分隔肋6實現(xiàn)最大化對線組2周圍的空氣介質(zhì)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制成。當然，線組分隔肋6還可以采用具有類似上述材料情況的其他材料制成，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(jié)構(gòu)，其條形波紋狀凸起方向垂直于線組分隔肋6的長度方向，這種結(jié)構(gòu)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；條形波紋也不限于對稱分布于線組分隔肋6的兩側(cè)，也可是僅設于線組分隔肋6的一側(cè)。

圖4所示是另一種高性能數(shù)據(jù)電纜，該數(shù)據(jù)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(nèi)設有一呈凹凸狀泡沫結(jié)構(gòu)的線組分隔肋6，在該線組分隔肋6的兩側(cè)分別置有兩對對線組2，位于線組分隔肋6同側(cè)的兩對對線組的絞合方向相反。

與前述實施例不同之處在于，絕緣芯線3的絕緣層4為兩層結(jié)構(gòu)，絕緣層4的內(nèi)層為塑料發(fā)泡層，而外層為塑料實心層。由于塑料發(fā)泡層的介電常數(shù)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(shù)降低，電纜工作電容大幅度下降，提高了傳輸回路的抗衰減能力，更利于數(shù)據(jù)電纜實現(xiàn)高頻率傳輸信息。

該線組分隔肋6的主體肋結(jié)構(gòu)仍為凹凸帶狀肋片結(jié)構(gòu)，但在肋部截面兩側(cè)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設計合理精巧，端部過渡圓弧型端面7的存在，使得制成電纜外型穩(wěn)定、圓整，分隔肋的支撐、固定作用更加有效，而穩(wěn)定的電纜外形又鞏固了對線組位置的恒定性；同時也使分隔肋側(cè)端與外護套內(nèi)壁接觸更加平穩(wěn)、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(shù)據(jù)電纜，該數(shù)據(jù)電纜也包括外護套1和四對對線組2，構(gòu)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(nèi)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(cè)對稱地各設置有兩對對線組2。

絕緣芯線3的絕緣層4采用三層結(jié)構(gòu)，絕緣層的內(nèi)層為實心聚乙烯層，中間為發(fā)泡聚乙烯絕緣層，外層為實心聚乙烯層。內(nèi)層是一層厚10微米的實心內(nèi)皮，其作用在于增加絕緣層與導體5的粘著力和提高絕緣層的氣密性，中間發(fā)泡層具有較低的介電常數(shù)，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(jié)構(gòu)既具有良好的機械物理性能，又具有極好的電氣性能，并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(gòu)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(qū)域。由于線組分隔肋6與外護套1連成一體，具有更穩(wěn)定的截面形狀和抗扭轉(zhuǎn)變形能力更有利于對對線組的固定，并將對線組完全隔開，該結(jié)構(gòu)具有較少的構(gòu)件數(shù)量，便于電纜的制作加工和質(zhì)量保證，從而有效地減化成纜工藝，提高了生產(chǎn)效率，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

2007年，《高性能數(shù)據(jù)電纜》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優(yōu)秀獎。

隨著光通信技術的高速發(fā)展，我國有線通信網(wǎng)的骨干網(wǎng)和局間中繼線路已普遍使用光纜，光纖進入接入網(wǎng)已成為必然趨勢。但光纜敷設費用太高，接頭費用和終端光-電轉(zhuǎn)換費用昂貴，因此，在光纖化普及前的很長一段時間內(nèi)，接入網(wǎng)的用戶線仍將以金屬纜為主。金屬纜主要包括全塑電纜、同軸電纜和數(shù)據(jù)電纜三種。其中，數(shù)據(jù)電纜是目前比較理想的寬帶接入網(wǎng)的傳輸媒體，它具有制造成本較低、結(jié)構(gòu)簡單、可擴充性好、便于網(wǎng)絡升級的優(yōu)點，主要用于大樓綜合布線、小區(qū)計算機綜合布線等。

本標準規(guī)定了安防類數(shù)據(jù)電纜的術語、定義和縮略語、分類與標記、技術要求、標志、制造長度、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、運輸和貯存等。 本標準適用于入侵報警系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、樓寓對講系統(tǒng)、電子巡查系統(tǒng)、停車場（庫）安全管理系統(tǒng)等以及由這些系統(tǒng)組合或集成的安全防范系統(tǒng)中使用的安防類數(shù)據(jù)電纜。