專利名稱：通信電纜及制造通信電纜的方法
通信電纜及制造通信電纜的方法相關(guān)申請的交叉引用本申請是2007年1月沈日提交的美國臨時(shí)申請No. 60/886，905和2008年1月 28日提交的名稱為“網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和分段可尋址的通信組件盒、電纜和控制器”的美國非臨時(shí)專利申請No. 12/021,076的部分繼續(xù)申請，并要求所述專利申請的優(yōu)先權(quán)，這兩件所述申請?jiān)诖艘詤⒖嫉姆绞饺牟⑷搿?br> 背景技術(shù)：
光纖(fiber optic)電纜通常存在兩種主要類型，也就是說單模和多模。單模通常用于較長的連續(xù)電纜主干(諸如城市外部網(wǎng)絡(luò)和長途廣域網(wǎng))，其中多模用于諸如在建筑物內(nèi)的較短的距離。多模光纖電纜由于結(jié)構(gòu)火災(zāi)而通常形成大得多的損壞威脅并需要承受明顯較高的溫度。由于通過衰減或擾動而使光信號退化至無法使用的狀態(tài)的光承載特性(其導(dǎo)致在3000英尺之后無法使用的信號)，所以利用多模光纖的光纖電纜通常具有距離限制。諸如上述類型的用于建筑物內(nèi)的光纖電纜在用于商業(yè)建筑時(shí)通常支持壓力通風(fēng)系統(tǒng)(Plenum)或直立(Riser)等級，意味著它們必須能夠經(jīng)得起至少90攝氏度QOO華氏度)的溫度。同樣地，它們的外護(hù)套材料當(dāng)在垂直的直立條件下或在水平空氣壓力通風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)造中經(jīng)受火焰時(shí)需要不得維持或允許任何火的遷移。沒有該火焰阻燃添加劑的電纜通常可引起火遷移，并通常被地區(qū)和國家建筑規(guī)范視作非法。被定義為壓力通風(fēng)系統(tǒng)或直立標(biāo)準(zhǔn)的光纖電纜通常使用添加至PVC (聚氯乙烯) 或聚四氟乙烯型TEP (熱增強(qiáng)塑料)的火勢阻燃材料，所述壓力通風(fēng)系統(tǒng)或直立標(biāo)準(zhǔn)由任何相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組織(諸如在許多國家注冊或認(rèn)可的(UL)保險(xiǎn)商實(shí)驗(yàn)室(USA)或(CSA)加拿大標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會或其他標(biāo)準(zhǔn)組織)準(zhǔn)予。PVC型塑料在近似400華氏度的溫度時(shí)通常燃燒或熔化。聚四氟乙烯型護(hù)套通常在600華氏度開始燃燒或熔化。光纖電纜通常使用包覆(wrap)或半編織(semi woven)單層的多股芳香族聚酰胺或凱夫拉爾""型纖維。在保持光纖的1/16英寸直徑的芯緩沖管上的該編織或包覆用作沿縱向方向提供100+尺磅的應(yīng)變消除的應(yīng)變消除系統(tǒng)，以將載荷從包含在緩沖管內(nèi)的脆性纖維上卸除。該應(yīng)變消除機(jī)理考慮了(allow for)光纜通過導(dǎo)管系統(tǒng)的牽引而無需擔(dān)心由于向光纖施加過度的縱向應(yīng)變而損壞光纖。通常，雙芯多模光纖電纜使用1/16英寸直徑的緩沖管，以將玻璃光纖包含在內(nèi)， 并且該管通常由特氟隆 或類似的透明塑料制成。該管的直徑是最小的，但是足夠包含雙芯色鍵纖維，并可包含多達(dá)4根的離散纖維。典型的雙芯多?；騿文９饫w電纜在直徑分別為50 μ m和62. 5 μ m或9 μ m的纖維上使用彩色護(hù)套。該彩色護(hù)套繼而覆蓋有類似分級至200下或90°C的最高有效工作溫度的透明涂層的聚酰亞胺覆蓋層。然后涂覆該基本玻璃直徑，以不管芯玻璃纖維為50 μ m還是 62. 5μπι的直徑，使每股光學(xué)玻璃的總直徑達(dá)到125 μ m的總直徑。這導(dǎo)致用于50 μ m的多模光纖的玻璃上有12. 5/2 μ m = 6. 25 μ m的附加增強(qiáng)。比較起來，單模光纖減小的總直徑
3在直徑上僅為9 μ m,并因此明顯更易受物理損壞。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法提供一種高溫雙芯光纖系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)成在比當(dāng)前90°c或200下的壓力通風(fēng)系統(tǒng)/直立等級的電纜高得多的溫度范圍內(nèi)工作。結(jié)合在本通信電纜及用于制造該通信電纜內(nèi)的實(shí)施例提供雙芯 50 μ mX 125 μ m多模光纖電纜，其在較高的溫度時(shí)能夠經(jīng)得起比傳統(tǒng)的62. 5 μ m纖維更大的機(jī)械力和明顯超過單模9 μ m纖維的機(jī)械力。該光纖電纜分階段的制造允許芯緩沖管設(shè)計(jì)有利于只有簡單的緩沖管的產(chǎn)品，以在無強(qiáng)度要求時(shí)使空間最小。在另一實(shí)施例中，本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法為簡單的雙芯光纖護(hù)套電纜提供凱夫拉爾 /芳香族聚酰胺雙偏置織物(aramid dual bias weave)，并替代性地提供單獨(dú)的緩沖管的M對或更多對的多通道電纜，所述多通道電纜全部具有帶凱夫拉爾 /芳香族聚酰胺全面增強(qiáng)的相同基本緩沖管部件。在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，由多模光纖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供對較高溫度的恢復(fù)力和較高的機(jī)械損傷恢復(fù)力。該通常受限的長度分布系統(tǒng)通過后面經(jīng)媒介轉(zhuǎn)換器的、長度最高達(dá)3000英尺的光纖段的接合而被大大克服，從而允許獲得無限制的或無限的長度。在本通信電纜及用于制造該通信電纜的另一實(shí)施例中，單根光纖包括高溫硅基玻璃，該高溫硅基玻璃在不明顯減損光傳輸能力的情況下經(jīng)得起較小直徑的半徑彎曲。彎曲半徑減小的恢復(fù)力比先前通過任何其他光纖中相同的損失額獲得的小直徑彎曲的正常數(shù)量多5至10倍的大?。贿@再一次明顯提高電纜的效率，并且甚至可能挑戰(zhàn)多模電纜的任何英尺長度極限的歷史記錄(通常為3000英尺)。在此描述的本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的各種實(shí)施例源自于申請人在被稱為壓力通風(fēng)系統(tǒng)或直立等級的電纜的傳統(tǒng)商業(yè)電纜的多次歷史故障方面的經(jīng)歷。 電纜熱評級的該過時(shí)分類已被不斷證明當(dāng)火災(zāi)威脅任何區(qū)域時(shí)(從而切斷由這些類型的電纜所提供的任何通信路徑)，其在建筑物通信系統(tǒng)中是無效的。這在歷史上使光纖電纜比它們的銅對應(yīng)物易受損得多。通信挽救生命，并且在如同火災(zāi)之類的危險(xiǎn)事件期間，任何時(shí)候能維持那些通信，就更可能減少生命損失。申請人認(rèn)識到的是，解決方案從用于這些電纜的玻璃開始，并且眾所周知的是，這類高溫玻璃及相關(guān)的高成本使得正常的解決方案幾乎承擔(dān)不起或者難以獲得。因此，申請人已形成新的和獨(dú)特的硅玻璃與外側(cè)硅橡膠護(hù)套方式的融合，并將基本產(chǎn)品直徑減小至優(yōu)選的50 μ m內(nèi)徑的玻璃纖維。與較小的直徑然而較厚的外涂層結(jié)合的該新的高溫玻璃在仍然比得上優(yōu)選的125 μ m的多模光纖的準(zhǔn)予直徑的同時(shí)，為這些類型的纖維提供增加的拉伸和對機(jī)械損傷的側(cè)面抗沖擊性。然后，優(yōu)選地將這兩根纖維或成對光纖包含在具有250 μ m厚壁的1. 5mm直徑的耐熱硅樹脂管內(nèi)。于是，該優(yōu)選的構(gòu)造變成在經(jīng)受較高的溫度的小的有限空間(其中不需要機(jī)械保護(hù))中僅有緩沖管的“微型多模光纖”設(shè)計(jì)。在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的另一實(shí)施例中，代替利用單層十字形編織芳香族聚酰胺或凱夫拉爾 型纖維，選擇沿相反方向的雙層，以提高被保護(hù)的光纖對和硅橡膠緩沖管的縱向力或抗張強(qiáng)度。在該實(shí)施例中，這些芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 材料的雙反向?qū)涌扇缭陔p芯設(shè)計(jì)中那樣單獨(dú)地應(yīng)用于單個(gè)硅橡膠緩沖管，或者如在此描述的設(shè)計(jì)中的對對的情形(但不局限于此)那樣，圍繞多個(gè)硅橡膠緩沖管成束。在這樣的24 對設(shè)計(jì)的情況下，在電纜芯處另外包含芳香族聚酰胺/凱夫拉爾""束狀芯明顯增強(qiáng)該多對電纜設(shè)計(jì)的縱向力處理能力。在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，最終的熱和機(jī)械防護(hù)層為電纜的外護(hù)套上的硅橡膠的獨(dú)特應(yīng)用。該外護(hù)套厚度近似為1mm，具有3. 2mm的總外徑。護(hù)套形成并以這樣的方式應(yīng)用，使得在芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 纖維上提供緊配合， 從而排除任何空氣袋的形成，這種形成在高熱量情形下可能促進(jìn)燃燒或空氣循環(huán)。在此公開的實(shí)施例在提供通常與纖維光纖相關(guān)的抗熱損傷性的明顯增強(qiáng)的同時(shí)， 克服了當(dāng)前的光纖電纜的限制和成本。另外，本發(fā)明的實(shí)施例提出新的、非顯而易見的電纜護(hù)套、縱向強(qiáng)度構(gòu)件、緩沖管部件增強(qiáng)的溫度處理能力和改善的高溫光學(xué)玻璃。申請人:提供作為各種標(biāo)準(zhǔn)塑料、熱增強(qiáng)塑料和特氟隆 的替代物的硅橡膠材料的使用，其明顯增強(qiáng)通信電纜的熱生存能力。另外，申請人提供增強(qiáng)的硅石/硅樹脂混合物的使用，其明顯增強(qiáng)高溫下的抗熱損傷性。


以下參考在此以參考的方式并入的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的說明性實(shí)施例，并且其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通信電纜的橫截面的例圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的通信電纜的橫截面的例圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例的通信電纜的橫截面的例圖；圖4是用于本發(fā)明的實(shí)施例的多纖維熔接盤的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種高溫光學(xué)玻璃，其能夠經(jīng)得起超過800華氏度范圍的溫度。優(yōu)選地，2-50 μ mX 125 μ m多模光纖同時(shí)被涂覆彩色層并且借助相似的高溫聚酰亞胺塑料進(jìn)行機(jī)械保護(hù)，這使總直徑為125 μ m并使緩沖色為自然色和藍(lán)色，以用于容易的極性識別。在四芯設(shè)計(jì)編組中，附加的黃色和紅色用于更容易的識別。如圖1-3所示，在第一步驟中，優(yōu)選地將二根并且最多為四根的光纖放置在高溫保護(hù)硅橡膠緩沖管內(nèi)，以提高它們的熱處理特性。如圖1所示，該硅橡膠緩沖管優(yōu)選地外徑近似為1毫米。在圖1中，在該階段的增強(qiáng)了熱和機(jī)械性能的產(chǎn)品的性質(zhì)現(xiàn)在可用于稱為微型MM 雙芯或四芯光纖設(shè)計(jì)的獨(dú)立產(chǎn)品的定義，適于在溫度可能提高但機(jī)械損傷明顯減少的裝備內(nèi)使用。在第二步驟中，應(yīng)用雙層相反方向的編織芳香族聚酰胺或凱夫拉爾"^型材料，以提供避開否則可能損壞在內(nèi)的精細(xì)玻璃纖維的力的增強(qiáng)的抗張強(qiáng)度。這些編織股的單獨(dú)的多股性質(zhì)增強(qiáng)了明顯的縱向力處理能力。如圖2所示，如果只有單個(gè)緩沖管被編組，則其肯定為雙芯或四芯電纜設(shè)計(jì)。
如圖3所示，如果需要將單一雙芯微型緩沖管在相同的總電纜設(shè)計(jì)內(nèi)編組成多通道，則可將芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 雙反向編織層放置在緩沖雙芯光纖線的整個(gè)組上。在單一外保護(hù)罩內(nèi)對雙芯線作這種單獨(dú)的編組的原因是有利于容易地用連接器連接 (connectorizing)單獨(dú)的對。類似地，如圖4所示，如果需要拼接或耦聯(lián)多通道，則可將共族型(common race type)熔接盤用于熱結(jié)合。如圖2-3所示，在第三步驟中，在芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 保護(hù)的抗張強(qiáng)度構(gòu)件上應(yīng)用如在此所描述的外保護(hù)護(hù)套，其提供高溫耐熱硅橡膠的又一較重的護(hù)套。在優(yōu)選實(shí)施例中，具有雙層芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 編織紗的電纜的標(biāo)稱最大拉伸載荷在安裝期間額定為450N，并在使用中具有實(shí)際200N的等級，以支持長的懸置應(yīng)用。如圖3所示，在另一實(shí)施例中，將附加的3. 5mm的芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 繩索放置在多對電纜的中心內(nèi)，以便為甚至更大的負(fù)荷承載能力提供大得多的抗張強(qiáng)度能力。 可在每根電纜端處固定該中心增強(qiáng)的繩索，從而傳遞向電纜施加的任何縱向應(yīng)力，以免影響在內(nèi)的精細(xì)的玻璃纖維。在應(yīng)變釋放系統(tǒng)(SRS)內(nèi)使用的芳香族聚酰胺/凱夫拉爾 材料還具有比正常高的耐熱性質(zhì)，以在將來確保在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法內(nèi)沒有單一的組分降低整個(gè)電纜的生存能力。在本通信電纜及用于制造該通信電纜的方法的實(shí)施例中，圖2所示的完全組裝的通信電纜的標(biāo)稱直徑近似為3mm。在圖3所示的實(shí)施例中，完全組裝的通信電纜的總直徑類似地為9mm。多對電纜內(nèi)或多或少的對成比例地改變電纜的直徑。在圖1所示的實(shí)施例中，如果每根雙芯緩沖管內(nèi)的配對從現(xiàn)有的2根光纖增加至 4根光纖，則多對Telco型電纜的總直徑不會改變。圖1-3所示的通信電纜的最小彎曲半徑額定為在安裝或裝載期間是15X任一電纜包裝的標(biāo)稱直徑，和在使用時(shí)的IOX任一電纜的標(biāo)稱直徑。包裝的高溫光學(xué)玻璃和折射涂層構(gòu)造優(yōu)選地在大約4mm的減小的芯(100圈時(shí)) 的情形下具有不超過1. 5dB的標(biāo)準(zhǔn)損失率。圖1-3所示的實(shí)施例中的成品的工作溫度可為-65 0C (-85 °F )至 +2500C (+482 0F )，而存儲器的非工作溫度可為 _40°C (-40 0F )至 +70°C (+158 0F )。一旦施加最高包括1200華氏度的溫度的熱量，只要沒有向光纜施加的運(yùn)動，纖維的非物理應(yīng)力高溫等級就在操作中保持。玻璃和相關(guān)的折射涂層的光學(xué)性質(zhì)在1300nm的標(biāo)稱工作頻率處優(yōu)選地提供為不超過 1. 5dB/km。早先的詳細(xì)說明是關(guān)于用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的少量實(shí)施例的，并且不用于在范圍方面作限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員立即設(shè)想用于在不同于所詳細(xì)描述的其他領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和變體。下列權(quán)利要求闡釋通過更多細(xì)節(jié)公開的本發(fā)明的許多實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種為窄帶和寬帶通信提供容錯(cuò)通信路徑的通信系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)自己供電的衛(wèi)星單元，每個(gè)衛(wèi)星單元通過分段電纜組件系統(tǒng)向至少一指令控制臺提供信號信息；中心站，其從所述至少一個(gè)指令控制臺接收信號信息，并無線地和經(jīng)由所述分段電纜組件系統(tǒng)將信號信息轉(zhuǎn)發(fā)回所述指令控制臺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中所述分段電纜組件系統(tǒng)由配備有收發(fā)器和外部高增益天線的控制器供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中所述分段電纜組件系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)發(fā)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信系統(tǒng)，其中所述分段電纜組件系統(tǒng)包括UWB無線電和天線。
5.一種電纜組件，包括一個(gè)或多個(gè)固定長度的電纜段，每段連接至具有轉(zhuǎn)發(fā)器系統(tǒng)的接線盒，以擴(kuò)展信號通信范圍至明顯遠(yuǎn)超3000英尺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述每段包括金屬殼和用氣凝膠材料包覆的-H-—br心束。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中每段包括應(yīng)力釋放系統(tǒng)，每段均構(gòu)造成用于沈00磅的縱向力。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中每段將重播選自由UWB、WiFi和RF組成的組的信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述電纜組件沒有垂直或水平的約束。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中每段將經(jīng)受超過當(dāng)前的壓力通風(fēng)系統(tǒng)和直立布線標(biāo)準(zhǔn)的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述接線盒具有插入式電路板。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述接線盒包括通道系統(tǒng)，以將用于直接插座的接合光纖通道弓I至一個(gè)或多個(gè)電路板媒介轉(zhuǎn)換器。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述接線盒包括能與機(jī)載(on-boarcOCPU— 起工作的熱冷卻系統(tǒng)，以防止過熱和故障。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電纜組件，其中所述接線盒由單獨(dú)的控制器控制。
15.一種電纜組件，包括一個(gè)或多個(gè)固定長度電纜段，每段能夠經(jīng)得起超過當(dāng)前壓力通風(fēng)系統(tǒng)與直立布線標(biāo)準(zhǔn)的溫度，其中每段包括高規(guī)格金屬殼和用耐熱氣凝膠材料包覆的芯束。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電纜組件，其中所述芯束包括一根或多根電源線、一根或多根多模光纖數(shù)據(jù)通道、同軸電纜和高應(yīng)力電纜。
全文摘要
通信電纜和用于制造該通信電纜的方法，其中通信電纜能夠經(jīng)得起明顯比傳統(tǒng)光纖高的熱溫度，不管該傳統(tǒng)光纖是通用的，還是評級為壓力通風(fēng)系統(tǒng)/直立等級的，或乃至MIL Spec型電纜。具有至少800華氏度工作能力的芯纖維玻璃材料允許通信電纜在高熱或應(yīng)力狀態(tài)下繼續(xù)存在。纖維外部的聚酰亞胺涂層為高溫材料，并導(dǎo)致該高的工作溫度能力。通過在直徑1mm的硅橡膠緩沖管內(nèi)包含并保護(hù)這些光纖的光學(xué)對或乃至達(dá)到4根的玻璃纖維，增強(qiáng)在內(nèi)的高溫玻璃的熱保護(hù)。作為裝備內(nèi)的光纖需求的微型解決方案的單一緩沖管類型的產(chǎn)品和市場或我們單獨(dú)地或按組的方式，通過機(jī)械方式保護(hù)這些緩沖管。應(yīng)用2層反向編織芳香族聚酰胺/凱夫拉爾TM纖維的選擇和決定現(xiàn)在開始應(yīng)用增強(qiáng)的抗張強(qiáng)度能力，以導(dǎo)致現(xiàn)在可用的光纖電纜明顯的增強(qiáng)。一旦應(yīng)用該機(jī)械保護(hù)層，就應(yīng)用第二但更厚的硅橡膠層作為在單一成對的雙芯電纜或24對或更大的電纜設(shè)計(jì)上的外保護(hù)套。
文檔編號H02G3/03GK102246077SQ200980149029
公開日2011年11月16日 申請日期2009年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月6日
發(fā)明者加爾文·H·伍斯蘭 申請人:加爾文·H·伍斯蘭