本發(fā)明涉及一種具有至少兩個線對的線纜，其中線對被構(gòu)造成用于傳輸差分數(shù)據(jù)信號。特別地，本發(fā)明涉及一種例如usb3.0線纜或usb3.1線纜的usb線纜。

背景技術(shù)：

usb信號的傳輸對于極其廣泛的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域是必要的。例如，為了允許插接usb設(shè)備，在車輛的后部可能需要usb插座，這意味著需要將usb線纜從前部穿過車輛引到后部。在不同場所(辦公室、公共機構(gòu)、交通工具等)也可能需要用于連接usb設(shè)備的usb插座或usb連接，由此，為了該目的需要在這些場所設(shè)置usb線纜。

傳統(tǒng)的usb2接口(例如usb2.0接口)僅具有一個信號線對(d+和d-)和用于供電的線對(gnd、vbus)。數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)由信號線對對稱地進行，數(shù)據(jù)信號(“信號部”)通過信號線對中的一根線傳輸、相應(yīng)的反向數(shù)據(jù)信號(“參照部”)通過另一根線傳輸。為此，為了使傳輸干擾最小化，用于傳輸usb2信號的線纜使用兩根捻合的和被遮蔽的線作為信號導(dǎo)體對。信號接收器決定了經(jīng)由信號線對差分傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號的差分電壓，使得作用在信號線對的兩根線上的相同程度的信號干擾被消除。

幾年前引入了usb3標準。除了上述連接(d+、d-、gnd、vbus)之外，usb3接口(例如usb3.0接口)具有至少另外兩個信號線對(sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-)。差分數(shù)據(jù)信號經(jīng)由這兩個信號線對中的各個信號線對傳輸。總體而言，這允許實現(xiàn)比傳統(tǒng)的usb2標準更高的數(shù)據(jù)速率。

圖2示出了傳統(tǒng)的usb3.0線纜。圖2示出了三個捻合線對(捻合對112、114、116)，其中各個捻合線對均構(gòu)造用于傳輸差分數(shù)據(jù)信號。漏極引線115形式的接地導(dǎo)體能夠設(shè)置成鄰近捻合線對。除此之外，設(shè)置兩根(未加捻)的線122、124用于供電。單獨的線對被箔屏蔽件包圍，并且所有的線都被共用屏蔽件130和保護鞘150包圍。此外，為了保證線纜截面為圓形，可以設(shè)置填料元件140。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這種傳統(tǒng)的線配置中，取決于線纜中的線對的路徑和線對之間的距離，各單獨線對之間可能發(fā)生不同強度的串?dāng)_。另外，傳統(tǒng)的usb3.0線纜相對較厚，使得簡單且節(jié)省空間的安裝變得困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是使上述類型的線纜更加緊湊并且同時保證抵抗外部干擾和由相鄰的線對引起的干擾的滿意的保護。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過根據(jù)方案1的線纜得以解決。本發(fā)明的有利的進一步發(fā)展描述在從屬方案中。在根據(jù)本發(fā)明的線纜中，至少兩個線對圍繞共同的絞合中心呈螺旋線形狀沿著線纜的縱向延伸。

換言之，線對的各根線并非總是捻合在一起；而是線對圍繞共同的絞合中心絞合在一起。另外，由于根據(jù)本發(fā)明的絞合，各線對的相互路徑(mutualpath)和沿著線纜與相鄰線對的距離都是預(yù)定的，使得能夠預(yù)期每線纜單元長度的可預(yù)測的、恒定的串?dāng)_水平。此外，由于圍繞絞合中心的各線對的有序的路徑，能夠使線纜更緊湊并因此比傳統(tǒng)線纜更薄且更省空間，因此能夠降低投入安裝的努力和降低運輸成本。

與如圖2所示的例如usb3.x線纜的具有可比較的內(nèi)導(dǎo)體或線截面的傳統(tǒng)線纜比較，根據(jù)本發(fā)明的線對配置使線纜直徑降低約20％至約40％、特別地降低約30％。例如，具有可比較的線截面的傳統(tǒng)usb3線纜的線纜直徑在7mm至8mm之間。相比之下，根據(jù)本發(fā)明的usb3線纜具有5mm至6mm之間的線纜直徑，特別地具有約5.5mm的線纜直徑。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的線纜具有圍繞共同的絞合中心呈螺旋線形狀延伸的正好三個線對。如果線纜是usb3.x線纜，則三個線對代表上述的導(dǎo)體對sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-；d+和d-?？蛇x地，也能夠構(gòu)造用于差分信號傳輸?shù)乃膫€和更多個線對。

為了實現(xiàn)線纜的特別緊湊的設(shè)計，已經(jīng)證實有利的是：共同的絞合中心包括一根附加的線，該附加的線優(yōu)選地在線纜的中央延伸，該附加的線特別是usb線纜的載流線(vbus)。通過具有沿線纜中央延伸的附加線的形式的絞合中心，其中線對圍繞該絞合中心呈螺旋線形狀延伸，也能夠通過簡單的方式，在不需要大量的填料元件的情況下，保證線纜的期望的圓度。

優(yōu)選地，附加線具有截面面積比差分線對的導(dǎo)體的截面面積大的導(dǎo)體。一方面，這能夠有助于圍繞附加線的絞合的制造。例如，附加線的截面面積能夠根據(jù)待圍繞附加線絞合的線對的數(shù)量增加。此外，更高的電流強度或更高的電功率能夠經(jīng)由具有更大導(dǎo)體截面的線來傳導(dǎo)。線對中各線的導(dǎo)體直徑優(yōu)選地小于附加線的導(dǎo)體直徑的一半。

為了允許例如通過usb接口的移動設(shè)備的快速充電所需的可能必要的2a或者更高的高電流強度，已經(jīng)證實有效的是：附加線的導(dǎo)體的截面面積是大于0.5mm²且小于1.5mm²、特別地大約為0.75mm²。特別是根據(jù)本發(fā)明的線纜用于汽車應(yīng)用中時，由于已經(jīng)能夠經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的線纜傳導(dǎo)高電功率，所以在這種情況下可以免去除usb線纜之外的附加電纜的鋪設(shè)。

優(yōu)選地，附加線的導(dǎo)體包括十根或更多的、特別地15根或更多的銅線，銅線具有小于0.5mm、特別地小于0.25mm的直徑。在hf技術(shù)方面，附加線的絕緣材料能夠由“差”的材料、也就是說具有高耗散因子或高衰減的材料構(gòu)成。例如，附加線的絕緣是聚氯乙烯(pvc)絕緣。這樣，能夠抑制線纜內(nèi)的能夠例如導(dǎo)致sstx/ssrx-線對之間的耦合增加的干擾的傳播。

usb線纜通常具有屏蔽件，該屏蔽件為例如編織屏蔽件的形式。優(yōu)選地，這種包圍所有線對的共用屏蔽件也設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的線纜中。該屏蔽件優(yōu)選地接地并且特別優(yōu)選地形成線纜的接地導(dǎo)體(gnd)。這意味著能夠在線纜中去除以附加線形式出現(xiàn)在傳統(tǒng)usb線纜中的接地導(dǎo)體(圖2中的附圖標記124)。換言之，存在的屏蔽件形成接地導(dǎo)體，因此能夠進一步提高線纜的緊湊性，同時保持屏蔽效果。特別地，在這種情況下能夠以單線即usb線纜的載流線的形式設(shè)計絞合中心，因為不存在其它產(chǎn)生干擾的線，所以這使得絞合線纜的制造變得更加簡單。

為了實現(xiàn)對于外部干擾的有效抑制，已經(jīng)證實有效的是：各線對的螺旋線形狀的節(jié)距大于40mm且小于120mm，優(yōu)選地大于60mm且小于100mm，特別地為約80mm。節(jié)距是為了繞絞合中心纏繞360°，線對所需要的沿線纜的縱向的距離的長度。

與此同時，優(yōu)選地在貫穿線纜的(所有)截面平面中，線對中的線之間的距離小于相鄰線對之間的距離。特別地，至少兩個線對中的兩根線彼此直接相鄰，同時它們與相鄰最近的線對保持一定距離。為此，能夠在各線對之間設(shè)置分隔元件，其中分隔元件能夠與線對一起圍繞共同的絞合中心絞合。因此，各線對以特別有序和緊湊的排列方式貫穿所述線纜。

在本發(fā)明的可選的實施方式中，至少兩個線對中的兩根線設(shè)置為彼此相鄰，同時至少第三線對中的兩根線設(shè)置為彼此間隔開一定距離。例如，第三線對中的兩根線配置在絞合中心的相反兩側(cè)和/或相對于另外兩個線對偏移約90°。優(yōu)選地第三線對是usb線纜的高速線對(d+和d-)，其它兩個線對是usb線纜的超高速線對(sstx+和sstx-；ssrx+和ssrx-)。重要的是至少一個第三線對的線也圍繞共同的絞合中心絞合。優(yōu)選地，至少兩個線對具有獨立的屏蔽件，該屏蔽件優(yōu)選地為包住線對的箔屏蔽件的形式。為了實現(xiàn)緊湊的配置，各線對的箔屏蔽件由此能夠相切地抵靠著形成絞合中心的附加線。

在本發(fā)明的第一個可能的實施方式中，線纜的所有線對，在usb3線纜的情形中所有的三個線對，都具有獨立的屏蔽件。在本發(fā)明的第二個可能的實施方式中，線纜的至少兩個線對，在usb3線纜的情形中兩個超高速對，都具有獨立的屏蔽件，但至少線纜的第三線對，在usb3線纜的情形中高速對d+、d-，不具有獨立的屏蔽件。在后者的情形中有利的是：第三線對的線以距離彼此適當(dāng)距離的方式、優(yōu)選地位于絞合中心的相反兩側(cè)地配置在線纜中。特別地，在后者的情形中有利的是：第三線對的兩根線配置成與包圍所有線對的共用屏蔽件相鄰，使得保證了這些線與接地的“共用屏蔽件”的最大耦合。在這種情況下，由于從第三線對的線產(chǎn)生的電場被導(dǎo)向附近的共用屏蔽件，而非導(dǎo)向載流線延伸的線纜中心的方向，隨著從沿著線纜中心向下延伸的載流線中良好去耦，可以說成是經(jīng)由第三線對的“準接地參考傳輸”。

在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方式中，例如箔屏蔽件的包圍線對的屏蔽件與線纜的前述包圍所有線對的集體屏蔽件(“共用屏蔽件”)發(fā)生電接觸。如果共用屏蔽件接地，就意味著各線對的屏蔽件也接地或處于共同的電平。由此證明有效的是：由制造工藝造成的箔屏蔽件的間隙放射狀地向外指向并因此面向共用屏蔽件。此外，在這種情況下例如漏極引線的接地導(dǎo)體可以被除去，而在傳統(tǒng)線纜中，除了線對中的兩根線外，接地導(dǎo)體通常設(shè)置在箔屏蔽件內(nèi)。

還證明有效的是：在貫穿線纜的(所有)截面平面中，線對的單獨的線均設(shè)置在距離絞合中心大致相同的距離處。換言之，線對的各線的中心均落在圍繞絞合中心的圓上。

由于在貫穿線纜的(所有)截面平面中，線對相對絞合中心以大致旋轉(zhuǎn)對稱的方式布置，因此線纜的緊湊性能夠得到進一步提升。特別優(yōu)選地，線對(或者線對的線的中心)大致落在包圍絞合中心的等邊三角形或正方形的邊上。在等邊三角形的情況中，設(shè)置最多三個線對——三角形的每條邊上各有一個線對——在正方形的情況中設(shè)置最多四個線對——正方形的每條邊上各有一個線對。

通過在線纜的縱向上以繩索狀的方式延伸的填料元件能夠確保各線對之間的特定的距離，其中填料元件能夠與線對一起圍繞共同的絞合中心呈螺旋線形狀延伸?？蛇x地或額外地，填料元件能夠配置在線纜內(nèi)，使得整體上產(chǎn)生大致圓形的線纜截面?？蛇x地或額外地，能夠設(shè)置具有與線對的線的截面大致相對應(yīng)的截面的填料元件，使得不僅線對、還有填料元件對均能夠圍繞絞合中心呈螺旋線形狀延伸并且形成整體上旋轉(zhuǎn)對稱的配置。例如，在通過線纜的截面平面中，三個線對和一對填料元件位于正方形的四條邊并且圍繞共同的絞合中心絞合。

在優(yōu)選的實施方式中，除了線對和布置在中心的附加線外，附加的導(dǎo)體在線纜中延伸。這些附加的導(dǎo)體可以根據(jù)要求設(shè)置用于數(shù)據(jù)信號、控制信號、電流或類似項的傳輸。附加的導(dǎo)體不必圍繞共同絞合中心呈螺旋線形狀延伸；如果必要這些導(dǎo)體也能采用一條直線路徑?？蛇x地或附加地，附加的導(dǎo)體可以設(shè)置成取代前述繩索狀的填料元件并填補它們在線纜中的位置。

優(yōu)選地，在線纜的每一個截面平面中，每一個線對可以分派一條直線，該直線通過絞合中心且在線對中的線之間而不與線對中的線相交。

在優(yōu)選的實施方式中，填料元件沿線纜的縱向以繩索狀的方式延伸，填料元件和線對一起圍繞共同的絞合中心呈螺旋線形狀延伸，這保證了線對之間的特定的距離并且填料元件被模制于絞合中心。這使得能夠去除諸如獨立填料元件的獨立部件形式的填料元件，并且通過這種方式簡化線纜的制造和與線纜的制造相關(guān)的后勤。模制的填料元件能夠由用于包覆絞合中心的線的絕緣的材料形成。這意味著絞合中心能夠與完整模制填料元件形成單件式并形成線纜和/或線對能夠部分嵌入的溝槽或凹部。

在優(yōu)選的實施方式中，線對的兩個電導(dǎo)體被共同的電絕緣的鞘包覆。這簡化了這種線對的制造。

在優(yōu)選的實施方式中，單獨的線的電導(dǎo)體被橢圓截面的電絕緣的鞘包覆。單獨的線可以是附加線對的兩根線中的一根線。這也使得能夠去除填料元件并因此簡化線纜的制造。

附圖說明

下文參照附圖描述本發(fā)明，附圖示出了對于本發(fā)明重要的和在描述中未詳細解釋的本發(fā)明的細節(jié)，其中：

圖1a示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的第一實施方式的截面圖(左)和側(cè)視圖(右)，

圖1b示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的第二實施方式的截面圖(左)和側(cè)視圖(右)，

圖2示出了傳統(tǒng)的usb3.0線纜的截面圖，

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的第三實施方式的截面圖，

圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的第四實施方式的截面圖，

圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的線對的另一實施方式的截面圖，以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的線纜的第五實施方式的截面圖。

具體實施方式

在圖1a中，左側(cè)示出了本發(fā)明的第一實施方式的截面圖，右側(cè)的部分省略的側(cè)視圖示出了這個實施方式的縱向視圖。示出了具有總共三個均被構(gòu)造用于差分數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)木€對12、14、16的usb3.x線纜10。各個線對均具有兩根彼此緊鄰延伸的相鄰的線13并且被例如箔屏蔽件的單獨的屏蔽件15包圍。

由鍍錫的銅線構(gòu)成的單獨的線13具有在0.05mm²至0.2mm²之間的導(dǎo)體截面和聚丙烯(pp)絕緣材料。

線對圍繞共同的絞合中心20呈螺旋線形狀地沿線纜10的縱向l延伸，其中絞合中心由在線纜的中心延伸的、具有大的導(dǎo)體直徑x的附加線22形成。換言之，各線對的線并未捻合在一起；而是線對絞合在一起形成了單股，這導(dǎo)致了特別緊湊和穩(wěn)定的線纜。絞合的節(jié)距為大約80mm，其中根據(jù)要求、根據(jù)線對的數(shù)量和絞合中心20的直徑，其它的節(jié)距也是可能的。線纜的總直徑在5mm和6mm之間?？杀鹊膫鹘y(tǒng)usb線纜具有大約大20％到40％的總直徑。

附加線22的導(dǎo)體24的截面面積為大約0.75mm²，同時線對12、14、16的導(dǎo)體25的截面面積為大約0.14mm²。這意味著線對的導(dǎo)體25的直徑y(tǒng)小于導(dǎo)體24的直徑x的一半。中央的附加線22被構(gòu)造用于大于2a的大電流的傳輸。附加線22形成了usb線纜的載流線。

線纜10還包括由鍍錫銅線制成的編織物形式的、包圍所有線的共用屏蔽件30，共用屏蔽件30形成usb線纜的接地導(dǎo)體。因此能夠省略在線纜內(nèi)部延伸的附加的接地線。各線對的箔屏蔽件15與共用屏蔽件30發(fā)生電接觸。因此不必需要在箔屏蔽件15內(nèi)延伸的附加的漏極引線(drainwire)。

如能夠在左側(cè)示出的截面圖中清楚地看見的，三個線對12、14、16以大體上旋轉(zhuǎn)對稱的方式、三重旋轉(zhuǎn)對稱地圍繞附加線22配置。換言之，各個線對在它們之間圍成相對于絞合中心20的約120度角。該旋轉(zhuǎn)對稱的配置借助于填料元件41來保證，填料元件41配置在線對12、14、16之間并且也圍繞絞合中心20絞合。

線纜10被能夠由例如聚氯乙烯(pvc)形成的保護鞘50包圍。

在圖1b中，左側(cè)示出了本發(fā)明的第二實施方式的截面圖，右側(cè)的部分省略的側(cè)視圖示出了這個實施方式的縱向視圖。該線纜10’也是具有總共三個均用于差分數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)木€對12、14、16的usb線纜(usb3.x線纜)。除了具有下面描述的特征之外，根據(jù)第二實施方式的線纜10’與根據(jù)第一實施方式的線纜10一致，因而可以參照上述闡釋。

三個線對12、14、16還圍繞由載流線22形成的共同的絞合中心20以螺旋線形狀、在截面中大致旋轉(zhuǎn)對稱排列的方式延伸。然而，與在第一實施方式中不同，在該情況中的旋轉(zhuǎn)對稱是四重的，其中一對填料元件40占據(jù)了(不存在的)第四線對的空間。換言之，在每個截面平面中，三個線對12、14、16和填料元件對40各位于包圍絞合中心20的正方形的一條邊上。因此，填料元件40的直徑大體上與線對12、14、16的線13的直徑一致。

線對相對于絞合中心20在它們之間圍成約90°角。

根據(jù)需要，為了保證線對12、14、16的特定的共同排列和/或為了在沒有任何凹陷等的情況下產(chǎn)生圓形線纜整體，可以設(shè)置另外的填料元件40、41。能夠在用于傳輸數(shù)據(jù)、信號、電流等的線纜內(nèi)設(shè)置附加的導(dǎo)體來代替(非導(dǎo)電性的)填料元件40、41。可選地或附加地，能夠在線纜內(nèi)設(shè)置例如線性附加導(dǎo)體的非絞合導(dǎo)體。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的usb3.x線纜10”的第三實施方式的截面圖。該線纜10”具有兩個線對112、114(usb線纜的兩個超高速對)，線對112、114均被與共用屏蔽件30發(fā)生電接觸的單獨的箔屏蔽件15包圍。這兩個線對112、114配置在中央載流線22的相反兩側(cè)并圍繞由線22形成的共同絞合中心20呈螺旋線形狀延伸。第三線對116(高速對d+、d-)的兩根線彼此間隔開一定距離地配置在線纜內(nèi)、在中央載流線22的相反兩側(cè)，并且均相對于兩個線對112、114偏移約90°。第三線對116的線也圍繞絞合中心20絞合，使得除了圍繞絞合中心20旋轉(zhuǎn)，線纜在任意截面平面都具有相同的配置。因此，第三線對116的兩根線布置成與接地的共用屏蔽件30直接相鄰，使得在中央載流線22的方向上幾乎沒有任何耦合地發(fā)生準接地參考傳輸(quasiground-referencedtransmission)。

總體而言，圍繞絞合中心20的線的大體上四重旋轉(zhuǎn)對稱的布置產(chǎn)生了：其中一方面兩個線對112、114在線纜10”內(nèi)彼此相對地放置，另一方面第三線對116的兩根單獨的線在線纜10”內(nèi)彼此相對地放置。

圖3還示出了在該實施方式中四個填料元件40配置在絞合中心20和兩個線對112、114以及第三線對116之間。

還應(yīng)注意共用屏蔽件30包括導(dǎo)電絲和/或?qū)щ娋€和/或?qū)щ姴木幙椢铩?/p>

另外，參照上述本發(fā)明的第一實施方式和第二實施方式的特征也能夠設(shè)置于第三實施方式。

圖4a示出了根據(jù)本發(fā)明的usb3.x線纜10”’的第四實施方式的截面圖，其與第三實施方式的不同在于：絞合中心20模制有填料元件40a。本實施方式中的模制的填料元件40a由包覆線22的絕緣材料形成。因此，在第四實施方式中，絞合中心20與模制于其上的填料元件40a形成為單件。具有模制的填料元件40a的絞合中心20還形成有供兩個線對112、114和第三線對116至少部分嵌入的溝槽或凹部。

另外，參照上述本發(fā)明的第一實施方式、第二實施方式和第三實施方式的特征也能夠設(shè)置于第四實施方式。

圖4b示出了兩個線對112、114的另一實施方式，其與第三實施方式的不同在于：兩個線對112、114的兩個電導(dǎo)體被共同的電絕緣的鞘200包圍。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的usb3.x線纜10””的第五實施方式的截面圖，其與第四實施方式的不同在于：包圍第三線對116的兩個電導(dǎo)體的兩個鞘202a、202b的截面是橢圓的。

在本實施方式中，絞合中心20能夠具有如圖3所示的第三實施方式中的圓形截面。然而可選地，絞合中心20還能夠具有類似第四實施方式的模制于絞合中心20上的填料元件40a。此外，本第五實施方式能夠具有圖3和圖4a所示的兩個線對112、114的實施方式或圖4b所示的兩個線對112、114的實施方式。

本發(fā)明不限于所述的實施方式。特別地，根據(jù)本發(fā)明的線纜不必是usb線纜。此外，根據(jù)本發(fā)明的線纜也能夠包含僅僅兩個或多于三個絞合線對。為了保證旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)，多于一個的線對能夠被一對填料元件取代。根據(jù)本發(fā)明特別重要的是圍繞共同絞合中心的線對的絞合，其中絞合中心優(yōu)選地由usb線纜的配置在中央的載流線形成。