[发明专利]使用二氧化钛降低数据通信线缆中时滞的氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)改性

说明书

相关申请 

本申请为2010年7月30日递交的同时待审的美国专利申请No.12/846,880的部分继续申请，将上述申请全部引入本文作为参考。 

技术领域

本发明涉及通信线缆(cable)。更具体地，本发明涉及使用改性绝缘层(modified insulation)的数据通信线缆。 

背景技术

在通信工业中，常见通信线缆的一种类型是由四对导体形成的LAN(Local Area Network，局域网络)线缆。所述导体对由两根彼此缠绞的电线制成，常常称为双绞线(twisted pair)。典型的高速通信线缆可以包括大量的由外层护套(jacket)包封住的屏蔽双绞线或非屏蔽双绞线。 

这种线缆的结构通常遭遇的一个问题是会在线缆内的双绞线之间发生信号干扰或串音(crosstalk)，以及受到线缆外部的其他信号源、特别是邻近线缆中运行的非屏蔽双绞线的干扰。为了减少串音的发生率，在非屏蔽数据通信线缆中的双绞线具有彼此不同的缠距(twist rate)，使得通常4对LAN线缆具有缠距彼此不同的4对。 

然而，由于为了解决串音问题的不同缠距，产生了另一个线缆结构障碍，称为时滞(skew)。例如，对于任何给定长度的线缆，沿着缠距不同的两个相邻双绞线所发出的相同信号会在不同的时间达到线缆末端。这种现象的发生是由于在同一线缆中比起另外一对，捻距(lay length)较短(缠距较长)的一对的缠绞必然会导致在捻距较短的双绞线中的物理导体途径长于捻距较长(缠距较短)的一(或多)对双绞线的导体途径(conductor path)。所产生的时间差已知为“时滞”。 

例如，在1000’线缆中，该双绞线中的每一对由于它们为缠绞形式所以 会超过1000英尺的长度。假设对于LAN线缆使用正常尺寸的铜导体/绝缘层，所述典型长度的电绞线会导致在最快(最长捻距)的双绞线中的各电线需要约1010英尺的电线，在最慢的(最短捻距)的双绞线中的各电线需要约1030英尺的电线，其他双绞线需要上述之间的量。 

因此，沿着捻距最长的双绞线传播的信号会比沿捻距最短的双绞线传播的信号更早到达约2%。根据最常用的测试标准，对于100米长的线缆10存在以下要求，即，在任意两对之间信号从线缆10的一端传播到另一端所花费的时间差不能超过45纳秒。 

时滞性质和相关的信号/时间差不仅仅受到各种双绞线中的导体的物理长度的影响。在双绞线中所使用的绝缘层由于(一或多个)绝缘层所产生的介电特性也作用于信号传播速度。该作用是通信信号部分地通过导体对上的绝缘层而降低了传播速度的结果。因此，在较长的(较短捻距)的双绞线中，信号至绝缘层的介电耦合降低了传播速度。 

此外，用于绝缘的各聚合物具有其自身的介电常数。一些聚合物具有低的介电常数以及相应的对信号速度更小的作用。这种聚合物的一个实例为FEP(氟化乙烯丙烯共聚物)。其他聚合物如聚丙烯具有更高的介电常数，并因此显示出对信号速度更大的副作用。这进一步加剧了时滞问题。许多LAN线缆在同一线缆内的不同双绞线上使用两种或更多类型的绝缘层。 

已经解决时滞问题的现有技术中的一个途径为通过在较慢的各双绞线中使绝缘层发泡(foaming)增加这些双绞线中的相对信号传播速度。通过泡沫化所述绝缘层，降低了介电常数，从而实现了较慢的双绞线(捻距较短的双绞线)中的信号快于较快的双绞线(捻距最长的双绞线)中的信号，从而降低了线缆双绞线中的整体信号速率差，并因此减少了时滞。 

然而，起泡方法具有很多缺点，昂贵，导致生产线速度降低(挤出更慢)，难以控制，最终产生很高的废品率。此外，发泡的绝缘层容易被压碎，并因此可能引起线缆/双绞线不能通过必要的耐压碎测试。实施上，发泡的绝缘层甚至可能在(将导体)缠绕(成对)期间过度地挤压/压碎。因此，必须加大发泡双绞线上的绝缘层尺寸以进行弥补。这增加了线缆的总尺寸，而由于终端用户通常优选的是直径较小的线缆，这给终端用户带来了问题。 

克服上述缺点的一个方式为操纵双绞线中的导体绝缘层的电学性质，通过将添加剂混合到聚合物中并将这些混合物挤出成电线作为增压线缆 (plenum cable)双绞线的主要包覆物(coating)，从而在线缆的各双绞线之间获得规律化的电学性能。就此而言，代替现有技术的情况，即加速线缆中慢速双绞线中的信号传播以减少时滞，而是将添加剂引入快速双绞线(捻距最长)的绝缘层中以降低信号传播速度，甚至降低至典型LAN线缆的四对之间的传播速度，由此减少了时滞。