通信电缆及其制造方法与流程

1.本发明涉及与高频数据传输相对应的通信电缆。


背景技术：

2.近年来，考虑在汽车中信息通信设备的高性能化、车载多媒体的多功能化不断发展，今后也将以先进驾驶辅助系统(adas；advanced driver-assistance systems)、自动驾驶等为关键词，进一步的高性能化、搭载设备的增加不断发展。这样的进步带来了信息通信量的大容量化，要求高频下的数据传输。然而，高频数据传输中存在一些问题，例如可以举出抑制对内偏斜(对内的传播延迟时间之差)、抑制高频带中的套接现象(信号衰减量的频率特性的急剧下降)。
3.专利文献1中公开了用于解决上述高频数据传输的问题的多芯电缆。专利文献1的技术中，8对同轴电线对(11～18)收纳在多芯电缆(1)内。各同轴电线10的中心导体(21)被绝缘体(22)所覆盖，其外周被外部导体(23)和外壳(24)所覆盖。外部导体中，金属细线(m)作为内层部(23a)横向卷绕(螺旋转绕)在绝缘体的周围，金属树脂胶带(t)作为外部层(23b)横向卷绕在内层部的周围。该技术中，特别地，将金属细线和金属树脂胶带的卷绕方向设为相反方向，并且将其卷绕角度之差(角度θ3)设定在一定的范围内，由此来抑制套接现象(参照段落0017-0027、图1-2、实施例、图4等)。现有技术文献专利文献
4.专利文献1：日本专利第6269718号公报


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
5.然而，专利文献1的电线对如上所述，在同轴电线内配置外部导体，并由金属细线和金属树脂胶带将它们构成，必须设定金属细线和金属树脂胶带的卷绕方向、卷绕角度。专利文献1的技术、即电缆的内部结构非常复杂，对于电缆的内部结构存在改善的余地。因此，本发明的主要目的在于提供一种与高频数据传输相对应的通信电缆，并且能实现电缆的内部结构的简化。用于解决技术问题的技术手段
6.为了解决上述问题，根据本发明，提供一种通信电缆，是将用绝缘体覆盖导体而得的多根绝缘电线绞合而得的通信电缆，其特征在于，介入绳介于所述绝缘电线之间，所述绝缘电线以17.5mm以下的节距被绞合。发明效果
7.根据本发明，(i)由于设置有介入绳，因此对内偏斜在10ps/m以下，传输状态稳定。
(ii)各绝缘电线以17.5mm以下的节距绞合，因此，插入损耗(il；insertion loss)不会下降(降低)到6ghz，抑制了信号的衰减。
附图说明
8.图1是示出实施方式1所涉及的通信电缆的简要结构的剖视图。图2a是示意性示出实施方式1所涉及的通信电缆的制造方法的流程图。图2b是用于说明管道方式的示意图。图2c是用于说明压力方式的示意图。图3a是示出实施方式2所涉及的通信电缆的简要结构的剖视图。图3b是示意性示出实施方式2所涉及的通信电缆的制造方法的流程图。图4是示出样本1的频率与插入损耗的关系的图。图5是示出样本2的频率与插入损耗的关系的图。图6是示出样本11的频率与插入损耗的关系的图。图7是示出样本12的频率与插入损耗的关系的图。图8是示出样本13的频率与插入损耗的关系的图。图9是示出样本14的频率与插入损耗的关系的图。图10是示出样本15的频率与插入损耗的关系的图。图11a是示出样本21的频率与插入损耗的关系的图。图11b是比较性示出样本11、21的频率与插入损耗的关系的图。
具体实施方式
9.以下，对本发明的优选实施方式所涉及的通信电缆进行说明。本说明书中，表示数值范围的“～”具有在该数值范围内包含下限值和上限值的意思。
10.[实施方式1]图1是示出通信电缆1的简要结构的剖视图。如图1所示，通信电缆1具有四芯绞线10、介入绳20、第1屏蔽层30、第2屏蔽层40和护套50，第1屏蔽层30、第2屏蔽层40和护套50依次卷绕并覆盖四芯绞线10的外周。
[0011]
四芯绞线10由四芯的(4根)绝缘电线12构成，各绝缘电线12具有以7.0mm以上且17.5mm以下、优选为7.0mm以上且为16mm以下、更优选为7.0mm以上且14mm以下、更进一步优选为10.0mm以上且14mm以下的节距绞合而成的结构。
[0012]
根据下述观点来设定绝缘电线12的绞合节距的下限值和上限值。下限值从是否能抑制对内偏斜且稳定制造的观点来设想，该下限值实际为7.0mm，优选为10.0mm。绝缘电线12的绞合节距越短则对绞越是变得过密，绝缘电线12彼此的绞合的平衡变得不稳定。其结果是，绝缘电线12彼此在物理长度上产生差异(长度产生偏差)，难以抑制对内偏斜。如果将绝缘电线12的绞合节距设定得较窄，则绝缘电线12的使用量(长度)增大，制造上或成本上变得不利，也从能否制造的观点来设想上述下限值。
[0013]
从在高频下(超过6ghz为止)抑制套接现象的观点出发来导出上限值，该上限值为17.5mm。一般，用波长＝波的速度/频率来表现，绞合节距为波长的1/2。如果将光的速度设
为100，则在电缆对内传输的信号的速度作为技术常识约为70％(nvp：nominal velocity of propagation，名义传播速度)。如果将频率设定为6ghz，则绞合节距的该上限值理论上如下式那样来导出。若在电缆对内传输的信号的波长与绝缘电线12的绞合节距同步而发生谐振，则产生套接现象。如果绝缘电线12的绞合节距的上限值超过17.5mm，则在低频下(6ghz以下)形成谐振点，容易产生套接现象。
[0014]
绞合节距的上限值＝(波长)
×
(1/2)＝(光速
×
nvp/频率)
×
(1/2)＝300，000，000[m/s]
×
0.7/6[ghz]
×
1/2＝约17.5[mm]
[0015]
四芯绞线10中，第1种线芯10a和第2种线芯10b成对使用，第3种线芯10c和第4种线芯10d成对使用。四芯绞线10可以由第1种线芯10a和第2种线芯10b的对(2芯)所构成，也可以增加第5种线芯-第6种线芯以后的线芯的对来构成。
[0016]
绝缘电线12由导体14和绝缘体16构成，具有用绝缘体16来覆盖导体14的外周的结构。导体14具有将多根单线绞合后的结构，各单线由导电性金属材料所构成。各单线优选为软铜线，且外周被锡、镍和银中的任一个的镀层(省略图示)所覆盖。导体14的外径优选为0.45～0.50mm。绝缘体16通过从挤出机的模具挤出绝缘性树脂来形成。该绝缘性树脂优选为交联聚乙烯(xlpe：cross-linked polyethylene)或聚丙烯。绝缘体16的厚度优选为0.15～0.35mm。
[0017]
介入绳20配置在四芯绞线10(4根绝缘电线12)的中心部。介入绳20是圆形截面形状的线状构件，并设置为使绝缘电线12的配置关系为恒定。介入绳20优选为高密度聚乙烯(hdpe；high density polyethylene)。介入绳20可以由尼龙、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等构成。介入绳20的直径优选为0.3～0.5mm。
[0018]
第1屏蔽层30通过重叠卷绕金属胶带来构成。该金属胶带是将金属箔和树脂胶带贴合而构成的胶带，优选为将铝箔和聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)贴合来形成。第1屏蔽层30中，金属箔重叠卷绕为在外周上露出。该金属胶带的厚度优选为0.03～0.06mm。另一方面，第2屏蔽层40通过以一定的节距以下横向卷绕多根金属线来构成。第2屏蔽层40可以编织多根金属线。该各金属线优选为用锡的镀层覆盖了软铜线的所谓的镀锡软铜线(ta；tinned annealed copper)。该金属线的外径优选为2.9～3.1mm。
[0019]
护套50是所谓的外壳层，通过从挤出机的模具中挤出护套用树脂来形成。该护套用树脂优选为由聚氯乙烯(pvc；polyvinyl chloride)或热塑性弹性体(tpe；thermoplastic elastomers)构成。护套50的厚度优选为0.2～0.6mm。
[0020]
接着，参照图2a来说明通信电缆1的制造方法。
[0021]
首先，将多根单线绞合来形成导体14，将绝缘性树脂挤出并覆盖导体14，对其照射电子束使其交联来形成绝缘体16，以制造绝缘电线12(s1)。之后，在将高密度聚乙烯制的介入绳20配置于中心的状态下，以17.5mm以下的节距将4根绝缘电线12绞合(四芯绞合，s2)。
[0022]
之后，对四芯绞线10重叠卷绕金属胶带来形成第1屏蔽层30，并横向卷绕多根金属线来形成第2屏蔽层40(s3)。
[0023]
最后，对第2屏蔽层40挤出并覆盖护套用树脂来形成护套50(s4)，从而能制造通信电缆1。护套用树脂的挤出可以采用管道方式，也可以采用压力方式。管道方式是指从模具的开口到挤出口插入接头、并在被挤出体通过模具时始终通过接头中心的方式，熔融树脂成管道状(圆筒状)被挤出(参照图2b)。根据管道方式，即使被挤出体的形状不规则，护套的厚度也为恒定，被挤出体不会被压碎。压力方式是指从模具的开口到中途部插入接头、并在被挤出体通过模具时通过接头中心之后再通过模具内部的方式，熔融树脂一边被挤压在被挤出体上一边被挤出(参照图2c)。根据压力方式，护套用树脂容易与被挤出体的表面紧密接触。
[0024]
根据以上的通信电缆1，(i)由于设置由介入绳20，因此偏斜在10ps/m以下，传输状态稳定。(ii)各绝缘电线12以17.5mm以下的节距绞合，因此，插入损耗(il；insertion loss)不会下降(降低)到6ghz，抑制了高频带下的信号的衰减(参照下述实施例1、2)。根据通信电缆1，通过设置介入绳20且将各绝缘电线12的绞合节距设定在一定的值以下的简单结构，能提供作为与高频数据传输相对应的通信电缆、且能实现电缆的内部结构的简化的通信电缆。
[0025]
[实施方式2]实施方式2在以下这点上不同，除此以外与实施方式1相同。
[0026]
如图3a所示，通信电缆2中，四芯绞线10被绕包25所覆盖，绕包25被第1屏蔽层30所覆盖，绕包25形成在四芯绞线10与第1屏蔽层30之间。
[0027]
绕包25通过重叠卷绕带状的聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet；polyethyleneterephthalate)而构成。绕包25可以由带状的无纺布构成。绕包25的厚度优选为0.02～0.5mm。
[0028]
将第1种线芯10a和第2种线芯10b的一对(或第3种线芯10c和第4种线芯10d的一对)的对线间的导体间距离设为dc，将该对线的导体14与第1屏蔽层30之间的最短距离设为ds，该情况下，dc/ds值为2以下。dc/ds值为2以下的关系在第1种线芯10a和第2种线芯10b的对线、以及第3种线芯10c和第4种线芯10d的对线中的至少一方的对线中被满足即可，优选为在两个对线中都被满足。
[0029]
参照图3b来说明通信电缆2的制造方法。
[0030]
在绞合绝缘电线12的工序s2之后，对于四芯绞线10重叠卷绕聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)来形成绕包25(s5)，之后对绕包25重叠卷绕金属胶带来形成第1屏蔽层30。
通信电缆2的制造方法中，从制造绝缘电线12的工序s1到用第1屏蔽层30来覆盖的工序s3中，留意要将dc/ds值设定(设计)为2以下。
[0031]
根据以上的通信电缆2，有意地在四芯绞线10与第1屏蔽层30之间形成绕包25，在第1种线芯10a和第2种线芯10b的对线的导体14与第1屏蔽层30之间确保物理距离，并将dc/ds值设为2以下。根据该结构，能减弱该对线与第1屏蔽层30之间的电磁耦合，能抑制高频带下的信号的衰减(参照下述实施例3)。
[0032]
另外，只要通信电缆1或通信电缆2是通信用途，则可以用于任何用途，优选用于车载用途，更优选为用于车载摄像头的图像或影像信号的传输。将在通信电缆1或通信电缆2用于车载用途并希望长期维持特性的情况下，相比于管道方式，采用压力方式来形成护套50更好。这是由于护套50内的构件间的关系性得以固定(维持)。[实施例1]
[0033]
这里，验证高频数据传输中有无介入绳的影响。
[0034]
(1)样本的制作(1.1)样本1首先，将7根直径0.16mm的镀锡软铜线绞合，以形成外径0.48mm的导体。之后，对该导体挤出并覆盖聚乙烯，对其照射电子束使其交联，以形成由交联聚乙烯(xlpe)构成的外径1.12mm的绝缘电线。之后，在将直径0.45mm的高密度聚乙烯制的介入绳配置在中心的状态下，以节距30mm绞合(四芯绞合)4根绝缘电线，来形成外径2.70mm的四芯绞线。
[0035]
之后，准备将铝箔和聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)相贴合而得的金属胶带来作为第1屏蔽层，并将该金属胶带1/4重叠卷绕于四芯绞线，以形成外径2.82mm的第1屏蔽层。之后，准备84根直径0.1mm的镀锡软铜线(ta)来作为第2屏蔽层，并对第1屏蔽层以32mm以下的节距横向卷绕该镀锡软铜线，来形成外径3.02mm的第2屏蔽层。最后，用管道方式将聚氯乙烯(pvc)挤压并覆盖于该第2屏蔽层，以制作外径3.82mm的通信电缆。
[0036]
(1.2)样本2在样本1中去除介入绳并将其设为样本2。
[0037]
(2)样本的评价将各样本裁减5m，对其测定对内偏斜和高频带中的插入损耗。在表1和图4～图5中示出测定结果。测定结果中，示出针对第1种线芯-第2种线芯、以及第3种线芯-第4种线芯的各对的结果。
[0038]
[表1]
[0039]
(3)总结如表1所示，样本1的对内偏斜大大低于10ps/m，与此相对，样本2的对内偏斜超过了10ps/m。可知设置介入绳有助于使传输状态稳定。然而，样本1、2均在il下降到6ghz前观察到套接现象，仅凭有无介入绳无法实现高频数据传输。[实施例2]
[0040]
这里，验证了高频数据传输中的四芯绞线的绞合节距的影响。
[0041]
(1)样本的制作(1.1)样本11在实施例1所涉及的样本1中以节距14mm绞合(四芯绞合)4根绝缘电线，并将其设为样本11。具体而言，将7根直径0.16mm的镀锡软铜线绞合，以形成外径0.48mm的导体。之后，对该导体挤出并覆盖聚乙烯，对其照射电子束使其交联，以形成由交联聚乙烯(xlpe)构成的外径1.12mm的绝缘电线。之后，在将直径0.45mm的高密度聚乙烯制的介入绳配置在中心的状态下，以节距14mm绞合(四芯绞合)4根绝缘电线，来形成外径2.70mm的四芯绞线。
[0042]
之后，准备将铝箔和聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)相贴合而得的金属胶带来作为第1屏蔽层，并将该金属胶带1/4重叠卷绕于四芯绞线，以形成外径2.82mm的第1屏蔽层。之后，准备84根直径0.1mm的镀锡软铜线(ta)来作为第2屏蔽层，并对第1屏蔽层以32mm以下的节距横向卷绕该镀锡软铜线，来形成外径3.02mm的第2屏蔽层。最后，用管道方式将聚氯乙烯(pvc)挤压并覆盖于该第2屏蔽层，以制作外径3.82mm的通信电缆。
[0043]
(1.2)样本12在样本11中将护套用树脂的挤出变更为“压力方式”，并将其设为样本12。
[0044]
(1.3)样本13-15在样本11中将绝缘电线的绞合节距变更为“18mm”，并将此设为样本13。在样本11中将绝缘电线的绞合节距变更为“18mm”，并且将护套用树脂的挤出变更为“压力方式”，将此设为样本14。在样本11中将绝缘电线的绞合节距变更为“60mm”，并且将护套用树脂的挤出变更为“压力方式”，将此设为样本15。
[0045]
(2)样本的评价将各样本裁减5m，对其测定对内偏斜和高频带中的插入损耗。在表2和图6～图10中示出测定结果。测定结果中，示出针对第1种线芯-第2种线芯、以及第3种线芯-第4种线芯的各对的结果。
[0046]
[表2]
[0047]
(3)总结如表2所示，样本11-15均设有介入绳，对内偏斜在10ps/m以下，传输状态稳定。样本11-12均在il通过6ghz前未观察到套接现象，与此相对，样本13-15均在il下降到6ghz前观察到套接现象。可知在设置介入绳的基础上以17.5mm以下的节距绞合各绝缘电线除了抑制对内偏斜外，还有助于抑制高频带下的信号的衰减。[实施例3]
[0048]
(1)样本的制作在实施例1所涉及的样本1中以节距14mm绞合(四芯绞合)4根绝缘电线，用绕包覆盖该四芯绞线，并将其设为样本21。具体而言，将7根直径0.16mm的镀锡软铜线绞合，以形成外径0.48mm的导体。之后，对该导体挤出并覆盖聚乙烯，对其照射电子束使其交联，以形成由交联聚乙烯(xlpe)构成的外径0.88mm的绝缘电线。之后，在将直径0.35mm的高密度聚乙烯制的介入绳配置在中心的状态下，以节距
14mm绞合(四芯绞合)4根绝缘电线，来形成外径2.13mm的四芯绞线。
[0049]
之后，准备厚度0.1mm的聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)来作为绕包，并对四芯绞线1/2重叠卷绕该pet胶带，以形成外径2.69mm的绕包。之后，准备将铝箔和聚对苯二甲酸乙二醇酯胶带(pet胶带)相贴合而得的金属胶带来作为第1屏蔽层，并将该金属胶带1/4重叠卷绕于绕包，以形成外径2.81mm的第1屏蔽层。之后，准备84根直径0.1mm的镀锡软铜线(ta)来作为第2屏蔽层，并对第1屏蔽层以32mm以下的节距横向卷绕该镀锡软铜线，来形成外径3.01mm的第2屏蔽层。最后，用管道方式将聚氯乙烯(pvc)挤压并覆盖于该第2屏蔽层，以制作外径3.81mm的通信电缆。
[0050]
(2)样本的评价(2.1)导体间距离dc和导体-屏蔽层间最短距离ds的计算分别计算样本11、21中的第1种线芯和第2种线芯的对线间的导体间距离dc、及该对线的导体和第1屏蔽层之间的最短距离ds。
[0051]
样本11中，dc、ds和dc/ds的值如下所述。dc＝(绝缘电线外径1.12mm－导体外径0.48mm) 介入绳直径0.45mm＝1.09mmds＝(绝缘电线外径1.12mm－导体外径0.48mm)
×
1/2＝0.32mmdc/ds值＝1.09/0.32＝3.41
[0052]
样本21中，dc、ds和dc/ds的值如下所述。dc＝(绝缘电线外径0.88mm－导体外径0.48mm) 介入绳直径0.35mm＝0.75mmds＝(绝缘电线外径0.88mm－导体外径0.48mm)
×
1/2 绕包1/2重叠卷绕0.28mm＝0.48mmdc/ds值＝0.75/0.48＝1.56
[0053]
(2.2)对内偏斜和插入损耗的测定将样本21裁减5m，对其测定对内偏斜和高频带中的插入损耗。对内偏斜为2.10ps/m和0.26ps/m。在图11a中示出插入损耗的测定结果。测定结果中，示出针对第1种线芯-第2种线芯、以及第3种线芯-第4种线芯的各对的结果。
[0054]
(3)总结样本21中，内部偏斜也在10ps/m以下且传输状态稳定，如图11a所示那样，在il通过6ghz前未观察到套接现象。如图11b所示，若将样本11与样本21进行比较，则样本21相对于样本11插入损耗更少。可知用绕包覆盖四芯绞线并将dc/ds值设定为2以下对于抑制高频带下的信号的衰减特别有用。工业上的实用性
[0055]
本技术发明涉及通信电缆及其制造方法，对于提供作为与高频数据传输相对应的通信电缆、且能实现电缆的内部结构的简化的通信电缆特别有用。标号说明
[0056]
1 通信电缆2 通信电缆10 四芯绞线10a～10d 第1～第4种线芯12 绝缘电线14 导体16 绝缘体20 介入绳25 绕包30 第1屏蔽层40 第2屏蔽层50 护套。