用于电传输数据的电缆

本发明涉及一种用于电传输数据的电缆。

用于电传输数据的电缆的一个示例是双轴电缆(Twinax-Kabel)。双轴电缆通常具有一对相互绞合的内导体、内电介质、屏蔽件(Schirmung)或/和外导体。电缆护套将上述组件包裹起来，最终使电缆免受环境影响。为了区分，内导体是裸露的或镀锡的。由于内导体的不同表面电导率，因此朝着更高频率获得阻尼差异。例如，一个可能的应用领域是计算机或通信技术中对称信号的低损耗传输。由于内导体和内电介质之间没有隔离薄膜(Trennfolie)的结构，电缆芯线(Adern)和内电介质会发生“粘附”。然而，没有隔离薄膜的压配合(Haftsitz)只能在非常大的泄漏的情况下建立，压配合表示在中间护套和芯线的区域中(即在两个绝缘层的区域中)使得薄膜脱离所需的力。因此，这种结构在汽车行业，特别是在支撑压接区域是不利的。

从文献WO2019/058 437A1已知通信电缆的另一个示例。该文献描述了一种具有一对绞合导体的通信电缆，其中每个导体具有内导体和绝缘套管。绞合导体被具有细编织金属线和薄膜的屏蔽件包围，由此薄膜被布置在金属线的外表面上。

在这样的电缆中，内导体通常以预定的绞合节距

因此，需要一种用于电传输数据和用于汽车行业的改进的电缆。因此，本发明的目的是提供一种改进的电缆。具体地，本发明的目的是提供一种电缆，其允许提高的截止频率，或在增大的频率范围内无干扰的传输/改进的传输的特性，同时具有足够的机械稳定性。

根据第一方面，提供了一种用于电传输数据的电缆。所述电缆有两根绝缘芯线(Leitungsadern)，每根芯线都具有内导体，且这两根芯线相互绞合形成线对。所述电缆还具有至少部分地围绕两条芯线的第一电介质，其中第一电介质部分地布置在绝缘芯线的外表面上。一个至少部分地被第一电介质包围的内部空间被绞合线对部分地填充。所述电缆还具有至少部分围绕第一电介质的第二电介质、和至少部分围绕第二电介质的屏蔽件。第一电介质与屏蔽件相距至少预定距离A。

电缆的机械方面(其在汽车行业中是特别期望的)被所述绞合改进。如果芯线未被绞合，它们在移动的情况下更容易移动，这反过来又会导致传输特性降低等问题。通过提供第二电介质，与芯线和第二电介质之间的耦合相关联的芯线之间直接耦合增加了。这样，在屏蔽件不参与的情况下，更多的场线闭合，内部空间中未被芯线填充的部分的场强增加。通过提供第一电介质和提供至少部分地封闭的内部空间，实现了改进的模式转换。通过所提出的构造，第二电介质允许产生差分耦合。因此呈现该线路(Leitung)中的对称/该对称。耦合重新定位在芯线之间而不是在屏蔽件与芯线之间，这导致/有助于所述应用的改进的对称性。

内部空间应理解为被第一电介质包围的空间体积。因为电缆具有两个端点(在端点处，电缆与例如相应的插头连接器连接)，所以内部空间可以由第一电介质与相应插头连接器的形状配合的(formschlüssige)连接来形成。替代地，第一电介质可以以并非形状配合的方式连接，内部空间和电缆周围环境之间因此可以进行气体交换。这在电缆于一端被简单地切断时也是如此。内部空间是沿电缆纵轴延伸、并由两个相对平面界定的空间。这两个平面由第一电介质的端部的边缘限定。

内部空间进一步可具有至少部分空间被气体填充。所述气体可以是空气。内部空间可以基本上由绞合线对和充气空间组成。

每一根芯线可以由利兹线(Litze)或实心导体形成。芯线也可称为导体芯线。

第二电介质可以沿径向完全围绕或包裹第一电介质。如果在横向于电缆纵轴延伸的平面中观察两个绝缘芯线的接触点，则径向可以理解为从该中心向外引导的任何半直线。第一电介质具有面对两根绝缘芯线的内表面(内轮廓)，还具有外表面(外轮廓)，其中第一电介质的外表面面对第二电介质的内表面(内轮廓)。第二电介质的内表面可以与第一电介质的外表面直接接触和/或粘附到其上。第一电介质围绕或包裹第二电介质应理解为，第二电介质的一个部分被布置为在径向方向上与第一电介质的一个部分相对。具体地，第一电介质和第二电介质可以以相互叠置的层的形式构成。除非另有说明，否则这个与围绕或包裹有关的定义也适用于电缆其他元件的上述或下述实现。

第一电介质可以具有椭圆形横截面形状，其中椭圆形横截面形状在基本上垂直于电缆纵轴延伸的平面内延伸。当沿电缆纵轴观察时，椭圆形横截面形状由于芯线的绞合而共同旋转。此外，第二电介质的内轮廓可以以与第一电介质的外轮廓形状配合的方式形成，并因此保持第一电介质的横截面形状。第二电介质的外轮廓因此是圆形的，以便改进装配。

每根芯线可以具有带几何中心的圆形横截面形状，其中所述圆形横截面形状在基本上垂直于电缆纵轴延伸的平面内延伸。由于芯线的绞合，可能导致圆形横截面形状相对于电缆纵轴倾斜。换言之，圆形横截面形状不再垂直于电缆纵轴，因为圆形横截面形状的法向量(Normalenvektor)在这种情况下相对于电缆纵轴倾斜。圆形横截面形状可以在与椭圆形横截面形状相同的平面中延伸。芯线的几何中心可以布置在椭圆形横截面形状的长轴上，并且相对于椭圆形横截面形状的短轴而言对称地布置。

椭圆形横截面形状可以沿长轴和短轴中的每一个具有两个相对顶点，其中长轴的两个顶点形成具有第一预定长度的路径，且短轴的两个顶点形成具有第二预定长度的路径。第一预定长度与第二预定长度之比为至少1.4比1，例如1.7:1，特别是2:1。

椭圆形横截面形状导致，所述场在第一电介质与至少部分地填充的内部空间的自由空间之间被特别好地引导、并且在最短路径上没有损耗。

备选地，第一电介质可以通过彼此平行布置的两个侧部、以及两个半圆部，在垂直于电缆纵轴延伸的平面中形成内部空间。各个半圆部至少部分地沿着其中一个绝缘芯线的外表面布置。两个彼此平行布置的侧部位于两个半圆部之间，并在那里终止，从而形成内部空间。

结果，形成了类似于椭圆形横截面形状的形状，其同样特别好地引导所述场、并且在最短路径上。椭圆形横截面形状的上述实施方案，以及所提到的几何比或长度比，也适用于与椭圆形横截面形状类似的形状。

第一电介质的绞合节距可以对应于绝缘芯线的绞合节距的0.4到0.9，例如0.7，或者基本上对应于绝缘芯线的绞合节距。例如，第一电介质的绞合节距可以对应于绝缘芯线的绞合节距的0.43。换言之，第一电介质的(薄膜)螺距可以对应于绝缘芯线的绞合节距的0.4到0.9，例如0.7，或基本上对应于绝缘芯线的绞合节距。例如，第一电介质的(薄膜)螺距可以对应于绝缘芯线的绞合节距的0.43(例如，在(薄膜)螺距为13mm的情况下，芯线的绞合节距为30mm)。故第一电介质可以是条带(Bands)或绝缘膜的形式。因此，第一电介质可以基于绝缘芯线的绞合方向以绞合方向的反方向(im Gegenschlag)缠绕。通过以绞合方向的反方向缠绕而实现了在重叠区中，第一电介质不会“落入”内部空间，并且第一电介质的两个相邻层在重叠区中接触。这也归因于芯线上第一电介质的支撑点。绞合方向的反方向在此理解为第一电介质的绞合方向与芯线的绞合方向不重合，而是在相反的方向上。条带或绝缘膜可以缠绕在绝缘芯线周围，使得条带或绝缘膜沿条带/绝缘膜的延伸方向延伸，并且具有垂直于该条带/绝缘膜延伸方向延伸的宽度，其中第一电介质的宽度对应于芯线的绞合节距的0.2到0.7，例如0.3到0.65。第一电介质的各个绕组可以分别具有5至50％的重叠区。

在本文中，术语(绞合)节距具有电缆技术领域中的常规含义，是在绕纵轴一整圈的情形中，平行于电缆纵轴测量的芯线的行程。(薄膜)螺距是平行于电缆纵轴观察时每整圈的产品进给量。因此，至少在一些示例性实施方案中，术语绞合节距和(薄膜)螺距可以理解为含义相同。此外，此处的表述(径向)内/外以及内侧/表面和外侧/表面总是与电缆纵轴相关，除非另有说明。本文所述所有绞合方向还与沿电缆的相同延伸方向有关。换言之，术语绞合方向是指，当沿着电缆纵轴从同一视角观察电缆时的绞合方向。

每条芯线可以至少部分地被第三电介质包围，以使这些芯线彼此绝缘。借助于第三电介质，每一芯线被绝缘，或形成绝缘芯线。表述“绝缘芯线”中的“绝缘”一词是指，芯线通过元件或涂层绝缘，这里通过第三电介质绝缘。换言之，各芯线具有内导体和至少部分地围绕该内导体的第三电介质。第三电介质可以具有从1.2到2.5(例如从1.4到2.3)的相对电容率

介质的相对电容率ε

具体地，第三电介质可以具有与第二电介质的相对电容率对应的相对电容率。第一电介质因此可以具有与第三电介质相同的材料。尽管电容率相同或材料相同，但第一和第三电介质实现了差模(Gegentakt)和共模(Gleichtakt之间不同的传输时间。

第一电介质可以具有从1.8到3.5(例如从2.0到3.3)的相对电容率。

预定距离可以是至少0.15mm，例如从0.3到0.6mm。预定距离的选择对于绝缘芯线之间的电容

第二电介质可以具有从1.3到2.8(例如从1.5到2.5)的相对电容率。替代地或附加地，第二电介质可以通过挤出形成。

屏蔽件可以具有塑料薄膜，该塑料薄膜具有金属包覆的内侧和/或外侧，其形成在第二电介质的外表面上。替代地或附加地，屏蔽件还可以具有编织屏蔽件，该编织屏蔽件设置在金属包覆的外侧或无金属包覆的塑料薄膜的外表面上。编织屏蔽件覆盖塑料薄膜的外侧的至少50％至92％，例如75％至89％。换言之，屏蔽件可以由金属涂覆的薄膜组成，该薄膜的外侧上具有金属层，从而还可将一个编织屏蔽件布置在该金属层上。屏蔽件通常可以是屏蔽薄膜的形式。屏蔽薄膜可以是金属包覆的薄膜，例如铝包覆的薄膜。

有了这些覆盖值，就可以实现电缆的最大抗拉强度，同时该电缆具有良好的挠曲性。产生的共振可以通过芯线的数量和编织的螺距(第一电介质的绞合节距相比于芯线的绞合节距的比率，或者相反，芯线的绞合节距相比于第一电介质的绞合节距的比率)来控制。例如，编织结构的重叠/覆盖对此很重要。屏蔽覆盖率表示屏蔽效果有多高。

屏蔽件可以具有通过挤出形成的层，该层至少部分地围绕至少塑料薄膜、或塑料薄膜和编织屏蔽件。屏蔽件可以是导电的/电导体的。屏蔽件可以保护在电缆的径向方向上看到/位于其内/在其中的元件免受电磁影响(部分导电的屏蔽件和/或部分导电的护套)。

塑料薄膜可以由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二酯组成。

编织屏蔽件可以由相互平行的铜线组成。根据所需的温度范围，铜线可以被锡层钝化。特别是在连续工作温度为100℃以上时，铜线可以通过锡涂覆钝化，或通过锡层钝化。

第二电介质可以由聚丙烯组成。

第一、第二和/或第三电介质可以构造为绝缘膜或绝缘箔。

第一电介质可以由适合高频(HF)的材料组成。合适材料可以包括聚丙烯。聚丙烯的使用可以实现改进的粘合稳定性和改进的电缆对称性。聚丙烯的电容率与第一电介质的电容率相似，并导致降低了干扰。聚丙烯的损耗系数与第一电介质的损耗系数相似，导致降低了干扰。

两根绝缘芯线/导线可以在绞合方向上以绞合节距相互绞合，其中第一电介质以绞合方向或以绞合方向的反方向围绕两根绝缘芯线/导线缠绕。

通过沿绞合方向或绞合方向的反方向的缠绕，能够以简单的方式形成被部分填充的内部空间。具体地，椭圆形横截面形状或类似于椭圆形横截面形状的横截面形状能够因此以简单的方式实现。通过沿绞合方向卷绕，与沿绞合方向的反方向卷绕相比，内部空间未被填充的比例可以减少并且更小。

对于本领域技术人员而言，进一步的特征、特性、优点和可能的修改将从以下参考附图的描述中变得明显。在这里，附图以示意图的形式举例式地示出了用于电传输数据的电缆。附图中描述和/或描绘的所有特征单独或以任何期望的组合示出了所公开的主题。图中所示部件的尺寸和比例不是按比例绘制的。

图1示出了根据第一示例性实施例的用于电传输数据的电缆的横截面图，和

图2示出了根据第二示例性实施例的用于电传输数据的电缆的横截面。

同类的或相同的、且有同一作用的部件和特征在图中都以同一附图标记提供。

图1以电缆100的横截面的形式示意性地示出了用于电传输数据的电缆100的第一示例性实施例。电缆100的横截面在垂直于电缆100的电缆纵轴而延伸的平面内延伸。

电缆100具有两根绝缘芯线110、111，它们彼此绞合并形成绞合线对。两根绝缘芯线110、111被第一电介质130包围或包绕。第一电介质130具有基本恒定的壁厚。如果第一电介质130围绕芯线110、111缠绕，如下文所述，则第一电介质130在重叠区中可以具有两倍的壁厚。各个绕组因此可以部分地重叠，其应理解为重叠区。壁厚是在附图平面内或在上面定义的平面内延伸的长度，它指示第一电介质130的内和外侧/表面的两个相对部分之间的距离。壁厚是从内侧到外侧的最短连接。第一电介质130形成/界定一个内部空间，在该空间中布置有两根绝缘芯线110、111。如图1所示，两根绝缘芯线110、111仅占据部分内部空间，在绝缘芯线110、111与第一电介质130之间留有自由空间140。自由空间140可以填充气体，例如填充空气。信号通过绝缘芯线110、111传导。这些信号产生一个或多个场。

图1所示的第一电介质130具有类似于椭圆的横截面形状。该横截面形状由此在垂直于电缆纵轴延伸的平面中延伸。第一电介质130的横截面形状有两个大致平行排列的侧部和两个大致半圆形的部分。两个平行的侧部彼此相对布置、并且以一个距离电缆的电缆中心预定的距离彼此间隔开。此外，在每种情况下，两个半圆部之一至少部分地沿着两个芯线之一的外表面布置。半圆部的半径由此基本上对应于绝缘芯线110、111的圆形横截面的半径、或仅略大于该半径，使得半圆部至少部分地靠在绝缘芯线110、111的外表面上、或包绕或包围所述绝缘芯线。两个平行的侧部布置在两个半圆部之间，并连接半圆部的相应端部，从而为两根芯线110、111形成连续的护套。第一电介质130的内部空间由此在横截面中形成。

电缆100还具有中间护套形式的第二电介质150，其至少部分地围绕第一电介质130。第一电介质130具有面向两个绝缘芯线110、111的内表面，以及外表面。第一电介质130的外表面面对第二电介质150的内表面。根据图1所示的横截面，第二电介质150完全包围第一电介质130。第二电介质150具有大致圆形的横截面或大致圆形的外轮廓，其中第一电介质130与绝缘芯线110、111一起布置在第二电介质150的大致中央位置。由于第一电介质130的类似椭圆，即类似于椭圆形的横截面形状，第二电介质150具有变化的壁厚以形成圆形横截面。

电缆100还具有至少部分围绕或包围第二电介质150的屏蔽件160、170、180。根据图1所示的横截面，屏蔽件160、170、180完全围绕第二电介质150。第二电介质150的外表面面向屏蔽件160、170、180的内表面。具体地，屏蔽件具有塑料薄膜160，其至少部分地包围第二电介质150的外表面。塑料薄膜160导致电缆100的稳定性提高。塑料薄膜160具有金属包覆的内和/或外侧或表面。

通过提供第二电介质150，芯线110、111之间的直接耦合相比于芯线110、111和第二电介质150之间的耦合是增加了。因此，更多的场线闭合而不涉及屏蔽件160、170、180，并且内部空间中未被芯线110、111填充的部分中的场强增加。

屏蔽件还具有编织屏蔽件170，其被布置在塑料薄膜160的外表面、并且至少部分地围绕或包围它。编织屏蔽件170由此覆盖塑料薄膜160的外侧/外表面的至少50％至92％，例如75％至89％。屏蔽件还具有通过挤出形成的层180，其形成电缆100的最外层。层180至少部分地围绕塑料薄膜160。根据图1，层180围绕编织屏蔽件170的外表面，其中编织屏蔽件170的内表面面向塑料薄膜160的外表面。故，编织屏蔽件170布置在塑料薄膜160和层180之间。塑料薄膜160可以由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二酯组成。编织屏蔽件170可以由相互平行延伸的铜线组成。相互平行延伸的铜线可以进一步相互编织以形成编织屏蔽件170。

如图1所示，第一电介质130与塑料薄膜160相距预定距离A。该预定距离A大于零。换言之，第二电介质150的最小壁厚对应于预定距离A。根据图1，芯线110、111的两个中心布置在平行于第一电介质130的两个平行部而延伸、且位于这两个平行部之间的路径上。为了实现第二电介质150的圆形横截面形状，沿该路径的壁厚对应于预定距离A。第二电介质150的壁厚在沿着与该路径垂直、并延伸通过电缆100中心的路径上最大。预定距离A至少为0.15mm，例如从0.3到0.6mm。通过将塑料薄膜160与第一电介质130隔开预定距离A，借助屏蔽件160、170、180(其用作电参考)实现两个芯线110、111的电容性去耦合增强。上述尺寸，特别是壁厚，与图中所示的横截面相关，图中未显示单个电介质或屏蔽件的任何重叠。本领域技术人员将理解，在重叠区中壁厚可以加倍。

芯线110、111还分别具有内导体110-1、111-1和第三电介质110-2、111-2。在每条芯线110、111中，第三电介质110-2、111-2至少部分地包围或包绕内导体110-1、111-1。第三电介质110-2、111-2可以是绝缘护套的形式。借助第三电介质110-2、111-2，两个内导体110-1、111-1以及因此两个芯线110、111彼此绝缘。

图2示出了电缆200，其中，与图1的电缆100不同，第一电介质230具有大致椭圆形的横截面形状。该椭圆形的横截面形状在垂直于电缆纵轴的平面中延伸。类似于图1中电缆100的第一电介质130，电缆200的第一电介质230具有两根芯线110、111和自由空间240。椭圆形横截面形状具有长轴和短轴，它们相互垂直。椭圆通常具有四个顶点，其中在每种情况下两个顶点布置在长轴上、两个顶点布置在短轴上。根据图2，长轴的两个顶点比椭圆形横截面形状在短轴上的两个顶点相距椭圆形横截面形状的原点或中心的距离更远。芯线110、111或内导体110-1、111-1的几何中心布置在长轴上、并且距椭圆形横截面形状的中心的距离相同。因此，芯线110、111的中心相对于短轴对称地布置。连接长轴上的两个顶点的第一路径具有第一预定长度，且连接短轴上的两个顶点的第二路径具有第二预定长度。椭圆形横截面形状的一种具体形式具有至少1.4比1，例如1.7比1，特别是2比1的第一预定长度比第二预定长度之比。有了这样的椭圆形横截面形状，由芯线110、111中的信号产生的场实际上在最短路径上被几乎无损地引导。

本发明的以下方面可以应用于图1的电缆100和图2的电缆200。

电缆100、200的芯线110、111可以以预定的绞合节距和绞合方向彼此绞合。第一电介质130、230的绞合节距可以对应于芯线110、111的绞合节距的0.4到0.9，例如0.7。例如，第一电介质130、230的绞合节距可以对应于绝缘芯线110、111的绞合节距的0.43。换言之，第一电介质130、230的(薄膜)螺距可以对应于绝缘芯线110、111的绞合节距的0.4到0.9(例如0.7)或基本上等于绝缘芯线110、111的绞合节距。例如，第一电介质130、230的螺距可以对应于绝缘芯线110、111的绞合节距的0.43。借助这样的绞合节距比例，在制造过程中以特别简单的方式实现了第一电介质130、230的横截面的类似于椭圆的横截面形状或椭圆形的横截面形状。第一电介质130、230可以以绞合方向或绞合方向的反方向缠绕在两根绝缘芯线110、111周围。

第一电介质130、230可以是绝缘膜，其具有条带/绝缘膜延伸方向和垂直于该方向延伸的宽度。在垂直于所述宽度和条带/绝缘膜延伸方向的方向上，绝缘膜具有恒定的厚度，然而，该厚度小于沿着条带/绝缘膜延伸方向的长度和宽度。所述宽度可对应于芯线110、111的绞合节距的0.2至0.7，例如0.3至0.65。有了这些参数，第一电介质130、230至少部分地包围芯线110、111的外表面、并因此实质上被支撑在该部分表面上。第一电介质130可以缠绕在芯线110、111周围，使得第一电介质130的重叠区形成在第一电介质130的各个匝(Wicklungen)之间，从而由此形成内部空间140、240，其从横截面查看时是闭合的。

第三电介质111-2、111-2可以具有从1.2到2.5(例如从1.4到2.3)的相对电容率，或/和5x10

第三电介质110-2、111-2可以具有与第二电介质150的相对电容率对应的相对电容率。此外，预定距离A和相对电容率对于芯线110、111之间的电容很重要，低数值是要争取的。这样的低电容值尤其在预定距离A为0.15mm(例如从0.3到0.6mm)的组合中可实现。

第一电介质130、230可以具有从1.8到3.5(例如从2.0到3.3)的相对电容率。

第二电介质150可以具有从1.3到2.8(特别是从1.5到2.5)的相对电容率。替代地或附加地，第二电介质150可以通过挤出形成。附加地或替代地，第二电介质150可以由聚丙烯构成。

第一、第二或/和第三电介质130、230、150、110-2、111-2可以是绝缘膜。

应当理解，本文上述实施例并不是封闭的，它们不限制所公开的主题。尤其是，本领域技术人员很清楚，他可以根据需要将所述特征相互组合和/或可以省略不同特征而不背离所公开的主题。