全文摘要
本实用新型涉及一种电缆和电缆组件。该电缆包括多个差分导体和多个漏电导体。差分导体和漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径。电缆包括被形成在多个差分导体和多个漏电导体周围的本体。
主设计要求
1.一种电缆，其特征在于，包括：多个差分导体；多个漏电导体，其中所述差分导体和所述漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径；以及本体，被形成在所述多个差分导体和所述多个漏电导体周围。
设计方案
1.一种电缆，其特征在于，包括：
多个差分导体；
多个漏电导体，其中所述差分导体和所述漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径；以及
本体，被形成在所述多个差分导体和所述多个漏电导体周围。
2.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述一对漏电导体位于所述一对差分导体旁边，并且与所述一对差分导体一起被封闭在屏蔽层内，所述屏蔽层缠绕在所述一对漏电导体和所述一对差分导体周围。
3.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述漏电导体和所述差分导体彼此共线。
4.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述漏电导体和所述差分导体由可重复的间距而被分隔开。
5.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中多个导体中的每对相邻设置的导体之间的距离相等。
6.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，还包括设置在所述本体的近端上的第一连接器和设置在所述本体的远端上的第二连接器，所述第一连接器被连接到所述差分导体和\/或所述漏电导体，所述第二连接器被连接到所述差分导体和\/或所述漏电导体。
7.根据权利要求6所述的电缆，其特征在于，其中所述第一连接器和所述第二连接器具有设置在其自身中的多个引脚。
8.根据权利要求6所述的电缆，其特征在于，其中所述第一连接器和所述第二连接器具有多个条带、垫或插座。
9.根据权利要求7所述的电缆，其特征在于，其中所述多个引脚具有V形形状或开口三角形形状。
10.根据权利要求7所述的电缆，其特征在于，其中一个或多个引脚被连接到接地导体，并且一个或多个引脚被连接到能够承载高速数据通信的导体。
11.根据权利要求6所述的电缆，其特征在于，其中所述连接器包括：被连接到用于数据传输的导体的引脚、被连接到用于功率传输的导体的引脚、和被连接到用作辅助总线的导体的引脚。
12.根据权利要求2所述的电缆，其特征在于，其中所述屏蔽层是铝和聚酯膜。
13.根据权利要求12所述的电缆，其特征在于，其中所述屏蔽层被形成为铝-聚酯膜-铝的叠层。
14.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述通信路径能够在两个方向上传送信号。
15.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述本体的厚度在0.1毫米到10厘米的范围内。
16.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述差分导体和\/或所述漏电导体的阻抗在40欧姆和50欧姆之间。
17.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述差分导体和\/或所述漏电导体的阻抗在80欧姆和90欧姆之间。
18.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述本体是电介质。
19.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述本体由热塑性聚合物制成。
20.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述本体由金属制成。
21.根据权利要求1所述的电缆，其特征在于，其中所述本体通过层压工艺形成。
22.一种电缆组件，其特征在于，包括：
顶层，包括多个差分导体和多个漏电导体，其中所述差分导体和所述漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径；
底层，包括多个功率导体和多个接地导体；以及
本体，被形成在所述多个差分导体和所述多个漏电导体周围。
23.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述顶层被封闭在第一外护套中，并且所述底层被封闭在第二外护套中。
24.根据权利要求23所述的电缆组件，其特征在于，其中所述第一外护套被置于所述第二外护套上。
25.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述一对漏电导体位于所述一对差分导体旁边，并且与所述一对差分导体一起被封闭在屏蔽层内，所述屏蔽层被缠绕在所述一对漏电导体和所述一对差分导体周围。
26.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述漏电导体和所述差分导体彼此共线。
27.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述漏电导体和所述差分导体由可重复的间距而被分隔开。
28.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中多个导体中的每对相邻设置的导体之间的距离相等。
29.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，还包括设置在所述本体的近端上的第一连接器和设置在所述本体的远端上的第二连接器，所述第一连接器被连接到所述差分导体和\/或所述漏电导体，所述第二连接器被连接到所述差分导体和\/或所述漏电导体。
30.根据权利要求29所述的电缆组件，其特征在于，其中所述第一连接器和所述第二连接器具有设置在其自身中的多个引脚。
31.根据权利要求29所述的电缆组件，其特征在于，其中所述第一连接器和所述第二连接器具有多个条带、垫或插座。
32.根据权利要求30所述的电缆组件，其特征在于，其中所述多个引脚具有V形形状或开口三角形形状。
33.根据权利要求30所述的电缆组件，其特征在于，其中一个或多个引脚被连接到接地导体，并且一个或多个引脚被连接到能够承载高速数据通信的导体。
34.根据权利要求29所述的电缆组件，其特征在于，其中所述连接器包括：被连接到用于数据传输的导体的引脚、被连接到用于功率传输的导体的引脚、和被连接到用作辅助总线的导体的引脚。
35.根据权利要求25所述的电缆组件，其特征在于，其中所述屏蔽层是铝和聚酯膜。
36.根据权利要求35所述的电缆组件，其特征在于，其中所述屏蔽层被形成为铝-聚酯膜-铝的叠层。
37.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述通信路径能够在两个方向上传送信号。
38.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述本体的厚度在0.1毫米到10厘米的范围内。
39.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述差分导体和\/或所述漏电导体的阻抗在40欧姆和50欧姆之间。
40.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述差分导体和\/或所述漏电导体的阻抗在80欧姆和90欧姆之间。
41.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述本体是电介质。
42.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述本体由热塑性聚合物制成。
43.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述本体由金属制成。
44.根据权利要求22所述的电缆组件，其特征在于，其中所述本体通过层压工艺形成。
设计说明书
相关申请的交叉引用<\/u>
本实用新型专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年1月5 日提交的、标题为“Title”的美国临时申请No.62\/614,110的优先权，该临时申请的全部内容通过引用并入本文并且出于所有目的构成本实用新型专利申请的一部分。
技术领域
本公开涉及一种电缆和电缆组件。更具体地，本公开涉及一种电缆组件，其包含被分组在一起的多个共线导线或导体，以提供用于特别是以高数据速率在车辆内部的各种电气部件之间传送信号的通信路径。
背景技术
用于车辆的传统汽车配线包括用于从一端到另一端传送功率信号或数据信号的多个电缆。这样的电缆可以用于车辆内部的高速通信，以用于传递音频、视频或安全信息、以及可以被用来为传感器或其他设备供电的传输功率。由于控制的进步和安装在车辆中的传感器，数据传输速率已经超过简单的绞合电缆(或同轴电缆)的容量。诸如摄像机或雷达传感器的高数据速率设备可以被部署在车辆的外部，而它们产生的高速数据需要被发送到车辆中的其他地方以用于处理或显示。传统的电缆设计无法满足对车辆内部的数据使用和高速通信的增长的需求，并且一直需要改进电缆的设计以处理高数据速率，例如，高达每秒几千兆位(Gbps)。而且，传统电缆仅包含足以允许沿着单个路径的信号传输的导体。此外，随着电子模块的数目增加，与电缆相关联的复杂性和成本变得过高。另外，大型电缆组件的导线或导体中的故障可能难以被隔离，并且修理成本高昂。
因此，需要一种能够克服上述缺点的电缆。
实用新型内容
在本公开的一个方面，提供一种电缆。电缆包括：多个差分导体；多个漏电导体，其中差分导体和漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径；以及本体，被形成在多个差分导体和多个漏电导体周围。
在本公开的另一方面，提供一种电缆组件。电缆组件包括：顶层，包括多个差分导体和多个漏电导体，其中差分导体和漏电导体以组的形式被布置，使得每个组包括一对差分导体和一对漏电导体，并且限定用于传送信号的通信路径；底层，包括多个功率导体和多个接地导体；以及本体，被形成在多个差分导体和多个漏电导体周围。
附图说明
图1A示出了根据本公开的某些实施例的电缆的透视截面图，其示出了具有多个导体的本体。
图1B示出了根据本公开的某些实施例的电缆的透视截面图，其示出了具有多个导体的本体。
图2A示出了根据本公开的某些实施例的电缆组件的横截面视图，其示出了多组导体。
图2B示出了根据本公开的某些实施例的电缆组件的透视截面图，其示出了多组导体。
图3示出了根据本公开的某些实施例的电缆，其示出了设置在电缆的端部处的一对连接器，并且示出了设置在每个连接器内的多个引脚。
图4A是根据本公开的某些实施例的在电缆的端部处的连接器的横截面示意图。
图4B是根据本公开的某些实施例的在电缆的端部处的连接器的横截面示意图。
图5示出了根据本公开的某些实施例的电缆连接汽车中的传感器部件的示例性使用。
图6A是根据本公开的某些实施例的高速导体对所经历的最大插入损耗的曲线图，其中参考被归一化为90欧姆差分。
图6B是根据本公开的某些实施例的高速导体对所经历的最大插入损耗的曲线图，其中参考被归一化为90欧姆差分。
图7是根据本公开的某些实施例的高速导体对所经历的最大回波损耗的曲线图，其中参考被归一化为90欧姆差分。
图8是根据本公开的某些实施例的高速导体对所经历的最大远端串扰的曲线图，其中参考被归一化为90欧姆差分。
图9是根据本公开的某些实施例的高速导体对所经历的最大近端串扰的曲线图，其中参考被归一化为90欧姆差分。
图10是示出根据本公开的某些实施例的模式转换的曲线图。
图11是根据本公开的某些实施例的PWR与SBUx(x＝1和2)之间的最大串扰的曲线图。
通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识在一个或多个附图中示出的相同元件，其中的附图标记是用于说明本公开的实施例的目的而不是为了限制本公开的实施例。
具体实施方式
本公开涉及一种被配置为传输高速数据和功率的电缆。它特别适用于空间有限并且需要较少部件的车辆，因为较少的部件可以降低成本。更特别地，本公开涉及一种电缆，其包含可以提供用于在各种部件之间传送信号的多个通信路径的被分组在一起的多个共线导线或导体。通常地，多个导线或导体(或多个导线束或导体束)将以共线取向形成或者以其他方式将端部扇形展开成共线取向(即，导线或导体可以在整个电缆束中以不同的取向存在，但是端部是共线的)。
根据本公开的电缆允许信号通过电缆从一端到另一端的高速通信。该电缆支持高达几Gbps的高数据速率。此外，电缆可以被用于在两个相反方向上传输信号。例如，当在环路中连接传感器时，可以通过在相反方向上所传输的通信和功率来创建冗余信号路径。因此，当发生故障时，诸如电缆中断或传感器故障，冗余路径仍然允许信号和功率传输至故障。
现在将详细参考具体方面或特征，其示例在附图中示出。只要有可能，在整个附图中将使用相应或相似的附图标记来表示相同或相应的部分。
图1A示出了电缆100的透视截面图。如图所示，电缆100在电缆100的顶层中具有8个共线导线或导体102a-h，并且在电缆100的底层中具有8个共线导线或导体102i-p。但是，在其他实施例中，在顶层和\/或底层中可以有少于或多于8个导线\/导体，并且导线\/导体102a-h、102i-p不需要是共线的。尽管如此，希望将导线\/导体的几何形状设置成便于端部连接器的附接(如下所述)。此外，电缆100可以包含设置在一起的多个导线\/导体(例如，绞合线\/导体对)，而不是在指示位置处的单个导线\/导体。在其他实施例中，多个导线\/导体(例如，一对导线\/导体)可以被同轴地缠绕。在其他实施例中，多个导线或导体102a-h、102i-p可以在电缆100的长度上被扭绞在一起，其中端部扇形展开成共线取向(即，导线\/导体102a-h、102i-p可以在整个电缆束中以不同的取向存在，但是端部是共线的)。
根据本公开的实施例，电缆100的导线102a-h、102i-p可以包括被配置用于功率传输中的导线\/导体，和\/或被配置用于数据传输中的导线\/导体。在特定实施例中，导线\/导体102a-h、102i-p中的一个或多个的阻抗在40欧姆和50欧姆之间，诸如45欧姆。
此外，如图1A所示，每层中的这些导线\/导体102a-h、102i-p被布置为平坦(和共线)的配置。虽然这样的共线配置不是必需的，但是希望将导线\/导体布置成设定的几何形状，以便有助于例如连接器到电缆100的添加的自动化。图1A示出了该设定的几何形状的示例，其中8个导线\/导体102a-h、102i-p中的每个共线并且通过每对相邻定位的导线\/导体之间的距离“d”而被分隔开。例如，导线\/导体102a-102b 的距离“d”和导线\/导体102b-102c的距离“d”是相等的。然而，在其他实施例中，导线到导线的距离可以不同。
具有已知的几何形状并且导线\/导体以已知尺寸(并且优选地共线)被分隔开的这样的电缆配置的优点在于，将扁平导线\/导体102a-h、 102i-p连接到连接器的过程可以通过例如压接、传统焊接或激光焊接来自动地进行。在特定实现方式中，包覆导线被保持在平板输送机上或用机械臂保持，并且该导线使用剥离附件被剥离，以便保持导线间距。然后，机械臂(或另一机械臂)可以拾取连接器并且通过向下按压(或使用适当的工具)将连接器压接到导线上。备选地，导线102a-h、 102i-p的已知恒定间隔可以被用来将导线可靠地焊接到连接器，其中导线连接到连接器中的引脚。此外，导线\/导体102a-h、102i-p之间和 \/或引脚之间的间距“d”(即，引脚间距)可以在不同电缆之间以及在同一电缆内变化。例如，可以改变导线\/导体102a-h、102i-p和\/或连接器内的引脚之间的间隔，以优化高频载波上的信号完整性并且最小化功率和低频引脚上的空间。它还可以被用来控制阻抗，以便移除或减少电缆100外部的电路(例如，在连接到插座的印刷电路板上)。引脚可以具有V形形状或开口三角形形状。在某些实施例中，代替引脚，条带(即，金属指状物)、垫、导线\/导体本身、插座或其他连接方法可以被用来将电缆100连接到连接器或另一部件。
此外，电缆100包括本体104，本体104被形成在导线\/导体102a-h、 102i-p周围，如图1A所示。本体104可以具有不同的几何形状，包括扁平的几何形状或椭圆形的几何形状。这些和其他横截面可以被用来产生导线\/导体102a-h、102i-p的非均匀信号完整性特性(包括阻抗)。
在某些实施例中，本体104的结构完整性可以沿着长度、或在任何其他维度上变化。在某些实施例中，可以使用UV光、热处理或其他技术来改变本体104的结构。例如，UV光可以聚合、进一步聚合、交联、进一步交联或以其他方式增加某些区域的本体104的结构完整性。在其他实施例中，可以使用UV光、臭氧、热处理、陈化或其他技术来沿着整个长度、或在选择区域中降解本体104。这在本体104 的结构完整性需要改变(例如，在其已经被连接在汽车中之后的移除期间)或者需要帮助将电缆布线在必须放置在附近的结构周围的情况下可能是有利的。
本体104优选地由非导电材料制成，并且可以是电介质。例如，本体104可以由介电热塑性聚合物(诸如聚偏二氟乙烯(PVDF))介电热塑性弹性体(TPE)(诸如聚氨酯(PUR)、乙丙橡胶(EPR))或其他合适的聚合物或材料制成。本体104也可以由单体(或短链聚合物)形成，这些单体可以在电缆形成期间或在电缆形成之后被处理，以改变本体104的性质。例如，紫外线、热处理或溶剂的应用可以在本体104的某些区域引起另外的聚合，以改变本体104的性质，诸如刚度、屈服强度、疏水性或其他性质。本体104可以通过挤压工艺来形成。本体104也可以通过层压工艺来形成。在层压期间，可以将导线\/导体102a-h、102i-p以及本体104的一层或多层非导电的外部材料添加为层，然后热压以形成电缆100。
在本公开的某些实施例中，本体104的厚度可以在0.1毫米到10 厘米的范围内。例如，本体104的厚度可以是0.5毫米。在另一示例中，本体104的厚度可以是2毫米。电缆100的总宽度可以小于12 毫米。本体104可以被挤压成使得本体104的横截面在整个长度上变化以影响到本体104的不同结构性质，包括变化的刚度和拉伸强度。例如，本体104可以是变化的圆形直径，直径变化赋予电缆100不同的刚度或其他性质。
图1B示出了根据本公开的某些实施例的电缆100的透视截面图。电缆100包括第一层中的导体106和第二层中的导体108。第一层设置在第二层之上。两组导体106、108被配置为承载与电缆100上的功率和\/或数据传送有关的信号。如图所示，第一层中的导体106包括四束导体(每束具有4个导体)以及设置在4个束的两侧的2个额外导体，并且第二层中的导体108包括12个导体。如图1B所示，每层中的导体106、108被布置为平坦(和共线)的配置。虽然这样的共线配置不是必需的，但是希望将导线\/导体布置成设定的几何形状，以便有助于例如连接器到电缆100的添加的自动化。此外，导体106、 108可以包括根据它们携带的信号类型而具有不同厚度的导体。
图2A示出了根据本公开的某些实施例的电缆组件200的横截面视图，其示出了多组导体。电缆组件200包括顶层202和底层212，顶层202和底层212被布置成使得封闭顶层202的外护套220位于封闭底层212的另一外护套222上，使得它们成为两个松散耦合的单独的电缆。电缆组件200的顶层202包括四组导体204、206、208和210。电缆组件200的底层212包括功率导体214、接地导体216和辅助总线导体218。
顶层202中的第一组导体204包括2个漏电导体224和2个差分导体226(对应于差分对的正负信号)。差分导体226用于高速通信。第一组导体204使用屏蔽层228来缠绕，屏蔽层228优选为具有铝- 聚酯膜-铝叠层的双面铝和聚酯膜。在其他实施例中，屏蔽层228可以是单个铝层。在铝-聚酯膜-铝的实施例中，屏蔽层228可以通过缠绕膜来形成，使得面朝外的铝表面在每匝都接触面朝内的铝表面，以在整个电缆束中形成无间隙的导电外壳。铝层厚度和相邻匝的重叠比可以匹配共模发射的目标。漏电导体224将外来电噪声携带到地。漏电导体224可以与屏蔽层228构成电路，从而将与屏蔽层228耦合的外来电噪声携带到地。
参考底层212，功率导体214被设置在左最外侧和右最外侧位置处，形成在空间上分开并且电隔离的两个功率域。接地导体216和辅助总线导体218被设置在左侧的两个功率导体与右侧的两个功率导体之间。这充当两个功率域之间的物理缓冲器，并且一个功率域中的故障条件不太可能影响另一功率域。
辅助总线导体218可以被差分地用于低速通信。在这样的用途中，辅助总线导体218的正导体和负导体应当差分地相互参考，并且它们的AC共模分量应当在接地导体216上被传导。
图2B示出了根据本公开的某些实施例的电缆组件200的另一横截面图，其示出了多组导体。在该实施例中，除了四组导体204、206、 208和210之外，电缆组件200的顶层202还包括漏电导体230、232。电缆组件的底层212包括与图2A所示的配置相比不同配置的功率导体214、接地导体216和辅助总线导体218。具体地，在图2B的配置中，辅助总线导体218被设置在功率导体214的两侧。
在某些实施例中，电缆组件包含尺寸适合于其各自长度的导体。例如，电缆的短长度分段具有较细线规的导体，并且较长分段具有较粗线规的导体。如下所示，表1和表2列出了根据本公开的某些实施例的基于双轴电缆的高速电缆的参考构造，并且表3和表4示出了根据本公开的某些实施例的基于屏蔽双绞线(STP)的高速电缆的参考构造。
表1
申请码:申请号:CN201920010554.8 申请日:2019-01-04 公开号:公开日:国家:US 国家/省市:US(美国) 授权编号:CN209766117U 授权时间:20191210 主分类号:H01B11/10 专利分类号:H01B11/10;H01B7/08;H01R31/06;H01R13/02 范畴分类:38A; 申请人:特斯拉公司 第一申请人:特斯拉公司 申请人地址:美国加利福尼亚州 发明人:郑仁在;A·埃斯迈尔;L·J·潘考;L·贾因;B·特里帕蒂 第一发明人:郑仁在 当前权利人:特斯拉公司 代理人:王茂华;张虓 代理机构:11256 代理机构编号:北京市金杜律师事务所 11256 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计 标签：屏蔽电缆论文; 
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