本发明涉及电信线缆铺设(cabling)，并且特别是将用户连接外 部网络的所谓“最后一英里”连接所使用的线缆连接。本发明尤其是 与线缆铺设结构和接线的改进有关联。

考虑到通信技术的发展，对目前的遗留陆线通信网络的调查会得 出一些有趣的领悟。一方面，最新的远距离通信和当今所建设的信息 基础设施是以有着极大容量的光纤和编码技术为基础的。另一方面， 到最终用户的“最后一英里”本地引入线缆一般还是数十年前为提供 电话业务而安装的遗留铜线。因为在当初设计遗留铜线时对性能的考 虑并不能预期到今天的光纤容量，所以铜线最终用户不能利用现代的 远距离基础设施所能提供的高比特速率。用户受他到服务提供者的本 地接入线缆连接的限制。

审视一下当前服务提供者所寻求的通信系统体系，几乎全部都存 在着保持以服务为本的连接概念是潜在假设的问题。下文将讨论这两 个背景情况。

“最后一英里”

电信资源的使用已经远远超出了纯粹的电话交谈这一范围。这些 话音通信消息不再是流过世界通信网络的信息中处于支配地位的信 息类型。今天的电信用户把这些资源利用于许多其他类型的信息。计 算机数据和视频信息就是将来的一些例子。用户通向全球通信网络的 通讯链路应适应带宽的要求，换句话说，数字数据传输速率性能方面 应当应付自如。遗留链路和中央办公室(电话交换机)的体系结构及 其到用户的线缆不能给予为所有这类数据、视频和其他信息所期望的 信息容量。

需要有新的网络总体结构，它应当为用户提供能够同时满足当前 和将来要求的宽带宽通路。对于任何此类的新线缆系统，应该能够为 今天采用电而非光学的信号接口的最终用户提供适当的带宽，同时在 设备和最终用户的带宽利用均需要发展的时候追加较少的成本就能 够进行光信号的传送。对于当前和不久的将来，一般需要的最大用户 带宽(甚至是对于双向通讯而言)可能仍然被包含在一个提供在每秒 1千兆位以下的全通道传输容量的接口内。要求以比较短的跨距将新 网络的任何本地分布节点连起来。当然大多数这样的线缆敷设路径都 在这类线缆系统采用的称呼“最后一英里的”所指出的一英里距离以 下，并且大部分那些敷设路径(或者本地接入线缆)都将远低于半英 里。如此新网络的连接各节点的配线“干线”可以由连接着这种地区 网络所能展望的那些节点的双向光纤通道很好地完成。随着数字信号 传输技术的到来，这些本地接入线缆，或线缆系统的“最后一英里” 引线的性能要求提出了新的而且是与现有技术已经达到的目的非常 不同的目标。另外，也可能在采用一个有洞察力的电气设计之后，这 样的最后一英里线缆甚至可以适用于一些短程的节点间连接。

安装任何线缆系统(不是线缆本身)的成本对于用户个人来说都 是实实在在的一笔费用，它是到目前为止服务提供者所作的网络投资 中最大的一部分。非常合乎需要的要求(如果不是基本要求)是，任 何新安装的此类接入线缆都应当在容量上为将来的发展做准备。

网络总体结构的变迁范例

过去的通信网络几乎完全以“呼叫”或“消息”型的通信量为基 础，用户仅仅在“呼叫”或者是“被呼叫”的时候才暂时和网络相连 接。如此的基于连接的体系结构建立了在呼叫者和接收机之间暂时的 连接通路。在未来，通信将建立在“数据分组”的切换原理的基础上。 数据分组消息携带有地址信息，这样，发送器将消息送给接收机，反 之亦然。所有用户都可以连续地与如此的一个新网络连接。用户将选 择主动参与，并且仅仅当他们希望的时候产生信息“消息”。此类网 络里的多数活动将以数据流的形式存在，只在间或情况下才以不需要 用户的存在或积极参加的方式和用户进行较高频度的数据交换。对于 用户来说，这种功能不同于当前的呼叫或基于连接的通信功能，而是 更类似于电力的供应。不过，它们也有不同点，即这样的消息既可以 源自用户的设备，也可以从用户地点之外的不同源流向用户。这表明 通信进程有了新用途，该新用途包容了诸如网络“代理商”或“化身” 的功能，这些功能块独立工作，根据需要即时发送信息。同样地，可 以作为类似编程的结果，用户系统也能产生信息。“被动的”(即，没 有用户参与的点播)功能可能在非常近的将来成为网络所载运的信息 通信量的主要内容。

这种未来展望要求数据传输速率显著增加。例如，在1997年， 所有长途线路中的信息流总量是以低于1×1014比特/秒的速度传输 的。很可能在未来的几年内数以10亿计的用户可以经网络相连接， 此时全球信息速度可能达到1×1019-1×1020比特/秒！

尽管现在世界上正在使用的许多光纤还未起作用，但是数据传输 速率的增长将最终提出挑战。在光纤所采用的光载波中使用波分复用 (″WDM″)、以及采用光放大器和色散校正的做法，可以成百倍地增加 它们的容量。即使这样，也将需要大量的新光纤来支持更大而且更为 雄心勃勃的应用。这自然将进一步加重要求在网络系统的用户端带宽 显著增加的迫切性。满足这一要求的改进措施必须在发送和接收模式 中每秒传递好几百兆比特，优选以双工方式进行，即同时发送和接 收。

最后一英里线缆系统所特有的许多要求，明显地影响了最后一英 里设计方案的可行性，并且影响其成本，耐久性和可靠性。现在的通 信系统能够提供给用户的仅仅是有限的带宽，即便它们的长距离和大 多数本地交换通路中的干线采用了基于光纤的系统。目前的光纤通路 一般仅仅利用了如此光纤通路的信息带宽潜力的非常小的一部分。例 如如同上文所提起的那样，1997年的技术能够在单一光纤上发送许 多信号，并且使这些信号中每一个信号携带每秒10到20千兆位。

光纤目前已经安装到位；仅仅需要“终端”连接就可以达到这样 的结果。现在，一些“公用通信公司(carrier)”已经在其网络的远 距离部分安装了这种带宽扩大装置，以便能够处理它们当前日益突出 的工作量。在那些通路中还存在相当大的带宽容量；不过，现在还几 乎或者根本不存在在目前的通信网络的用户端给予充足的双向带宽 的可行技术。此外较为明显的是光纤使用的现状：现在所安装的光纤 中大部分未起作用(dark)。换句话说，它们安装就位，但不携带信 号。目前的带宽限制之处完全是在将现有和潜在的远距离带宽同时从 本地给予全部公众的手段方面。

本发明致力于设计制造新颖的线缆系统和有关的系统设备，以提 供链接用户和有线通信网络的线缆系统的最后引线，这种线缆系统能 够为任何用户提供比当前从公用通信公司所能获得的容量和通用性 大大增加的容量和通用性。在此所谈到的主题涉及把用户接在网络系 统上所必须使用的实际物理链路。

本发明考虑了将来的发展。如上所述，给个人用户安装任何最后 一英里线缆系统的成本都如此显著，以至于任何此类的新(第一次) 安装都应该为将来的拓展做准备。为了提供真正适于将来发展的选 择，有必要在如此的本地接入线缆中加入光纤。而且，光纤本身的成 本比较低，几乎不会增加总的初成本。

经过精心设计的线缆系统设计能够在混合结构中结合宽带宽的 电和光的信号通路，并在迅速发展的通信领域脱颖而出。如果全部本 地引入线缆都能如此构成，现在的需求将得到满足，并且在将来需要 的时候就可以简单地扩大到光学应用。由于具有本发明所带来的进 步，可以将这种新网络建设视为具有长期价值的基础设施投资，它能 提供和罗马大道同样坚固而且耐用的信息公路。

本发明通过实现具有适于当前和近期可预见的通信要求的宽带 宽的混合电/光信号传输线缆系统，满足了物理上和功能上的电信传 输条件，并能容纳将来的光纤。在本发明的线缆系统设计中，每个用 户到系统的连接可以有一些光纤。无论是几根还是可能的16根甚或 是更多的光纤都可能很容易地容纳进来，而不会干扰线缆系统的电信 号性能。电信号的预期频率工作范围在从DC到大约1千兆赫(GHz) 之间或更高。

这个新颖的线缆系统拥有两个独立的电通路，一个用于发送，另 一个用于接收。发送和接收信号通路具有相同的性能，并且在达到它 们相等的信号性能的同时不会彼此干扰。该新系统概念上的体系结构 强调保持“四线”连接，即发送和接收通路的分开。如此的体系结构 消除了使当前配线系统复杂化的许多有关回波、返回损耗和“振鸣” 的问题。这一新线缆系统意在为当前和将来的要求提供全面的服务。 例如，本发明可以接纳英特网用户，数字电视，高清晰度电视(HDTV)， 多通道视频点播，大容量数字信息交换，在家办公和远程办公通讯， 经“代理商”和“化身”进行的各种家庭和办公室业务，自动化制造 控制，视频“电话”，商用和专用视频会议，大容量图书馆文件传送 和搜索以及多个语音频率“电话”服务信道。现在所热衷的号码可移 植性(如便携式个人“电话号码”，用户无论到哪里均可携带它)成 为所披露最后一英里系统采用的同步数字层次/同步数字网 (SDH/SONET)信令基础特性的简单派生。

许多这类的应用要求在两个方向中都要有非常宽的带宽。混合线 缆系统设计可以服务于所有各类用户，从此时此地寻求宽的光学带宽 的少数用户，到当前要求较少带宽的巨大用户群。对于后者，具有吉 赫或更窄带宽(远远超过目前的电话线对的能力)的高质量电信号通 路将足以服役到它们在将来面临要求更宽带宽的应用的压力为止。

一个本发明结构的例子以图2表示，在该图中概括地表示了一个 本地节点-用户接口。参看该图，本地节点51具有来自双向光纤通 路53的输入端。这些可以方便地用SDH/SONET制式连接光学通路。 另外，通过波分复用的使用，单一的光纤通路可以完成成百上千的接 入。另一个输入端55适合于可能的普通老式电话业务(POTS)通路。 此外，电源57和本地节点相连接。它可以是该节点内或来自系统里 另一个地点的电池备份源。在本地节点51内，节点接口器件(″NID″) 59使发送和接收通道与光纤耦合在一起。NID的基本通道包括和接收 机光纤通路连接的光学接收机以及和发送器光纤通路连接的光学发 送机。这些光电元件中每一个都提供一些用户通道(典型值为16～ 32)。节点接口器件能接纳电模式61和光模式63。类似的用户接口 器件65连接在用户端。根据本发明的混合线缆连接在节点接口器件 63和用户接口器件65之间，在这里用标号67表示。用户接口器件 可以有到电话、电视、计算机的输出端，数据输入端等等。另外，还 可以提供为数众多的其他接入，它们简要表示以标号69。图2a显示 的是可以使用本发明的区域性环路结构。最初的连接从全局网络或干 线411开始，接至交换和转接点401。干线411典型地是光纤，但是 也可以使用电线缆连接。交换和转接点401连接至多个本地节点51。 一个典型的本地节点是51’。在图2b中，本地节点51连接到多个网 络。一个网络服务于商务区403。另一个网络服务于大型购物中心 405。另一个网络服务工业区409。又一个网络服务多个街道407。这 些网络的每个都可以经线缆413和本地节点51′连接起来。线缆413 可以使用本发明的线缆。在本地节点51’，显示有一个节点接口器件 415。在诸如工业区的网络，有一个用户接口器件417。上文的这些 接口器件将在下文作更详细的阐述。

不过应当注意的是，基于图2a的区域性环路结构可以采取许多 形式。例如，如果线缆413为单一住宅提供服务，那么在住宅入口可 以有一个交换和转接点，用来从线缆分发信号到多个房间或器件。如 果是前者，每个房间可以都备有为设备或器件提供服务的本地小节 点。要把器件从一个房间移动到别的房间可能仅需要将双列直插式开 关(dip switch)复位或移动跨接线缆。如同下文的详细说明所指出 的那样，节点或小节点可以由用户接口器件插入在信号标题中的地址 定位。特别是，为便于在住宅中使用，可以采用下文所阐述类型的线 缆，但是不太需要使用类似不锈钢编带的屏蔽和加强材料。按照这一 方式，线缆可以被做的更为紧凑，这对室内应用来说较为合乎需要。

从节点到用户的典型距离一般将少于2000英尺，而且在人口稠 密的城区通常比1000英尺还小。本发明的混合线缆系统设计甚至可 以在操作时允许其两对电导体被用于POTS线，POTS线的使用可以和 宽带的电操作同时进行。当然，光纤通道始终和任何电模式所使用的 方式无关。这些电线路还可以用于携带操作各种最后一英里在线信号 再生器和用户终端装备可能采用的网络器件所需的非常适度的功 率，而且可以在不会和POTS操作中的振铃和“电池”电压功能发生 干扰的情况下工作。POTS功能可以通过利用数字通路从而经用户接 口器件中的数字-话音接口“线路卡”提供一或多个“电话”线而 得到更好的服务。

上面的节点系统将最有可能使用目前在各局间以及远距离光学 网络所广泛使用的SONET或SDH标准的信号制式。因此这种新的线缆 系统向上及向下都是高度兼容的。这又一次提到了一个重要的成本/ 投资问题。现有的电话铜线网络(“外部设备”)占据了现有本地电话 网络系统的现有总投资的四分之三以上。

回顾前文对关于最后一英里线缆系统的目标和原则的技术性的 分析，使发明人把注意力集中到一种屏蔽四芯线组电导体结构和系统 部件的新形式，以及利用它的体系结构。这种新线缆还容易以新颖的 方法接纳一些各种类型的光纤。充分实现的四芯线组原理提供对于最 后一英里的本地接入是如此重要的双重(2)独立的无干扰的电信号 发送和接收通路。四芯线组的概念本身并不新；但是本说明书致力于 许多的其他因素，它通过改善其潜力的实现手段，拓展其结构的灵活 性，实现了包括光纤通路在内的最后一英里线缆系统所需要的所有其 它特性。

本发明还披露了新结构，这种新结构尤其是适于达到在为使目标 宽频带电性能频谱上串音(XTLK)很低而选择的四芯线缆结构中要求 的精度。本发明线缆系统结构提供了包含多种多样光纤的新颖方法。

本发明也披露了在本发明线缆系统内增强针对电磁干扰的保护 措施效果的新技术。

独特的性能优点来自于所披露的新颖平衡的电源和负载端接器 件，并且这种器件可以容易地加入在线数字信号再生器模块之中。

另外，还披露了新颖的环状导体结构，它增强了电信号的性能并 改进了EMIR性能。进一步披露了用于新的四芯线缆结构的新颖而且 经济的制造方法，它还实现了机械结构的异常准确度和稳定性。

本发明的一个以上实施例的细节被陈述在附图和下文的说明书 中。本发明的其他特征，目的和优点将由说明书和附图以及权利要求 书一目了然。

图1a是显示四芯线组环状导体中心支持件的简图，该支持件保 持了导体在线缆内和相对于外屏蔽层的位置的精确度。

图1b是包括光纤构件的一种混合线缆的简图。

图1c是图1b中的线缆壁一部分的横断面。

图1d是采用一个阻抗匹配外壳的根据本发明线缆的透视断面。

图2是在经采用双向全带宽电或光通路的新颖线缆设计方案为 多用户提供服务的本地节点的组织形式的框图。图中还显示了可能的 POTS服务的用途。

图2a是使用新颖线缆设计方案进行到最终用户的“最后一英 里”连接的区域性通信环路的组织图表。

图2b是光纤接口装置和节点接口装置的示意框图。

图2C是用户接口装置的示意框图。

图3是一种新颖联锁定位器形式的示意截面图。

图3a是图3的未锁定挤出件的视图。

图4是定位器更进一步的概括性细节。

图5是定位器的一个实施例的概括性分解图，它图解了分离的联 锁元件。

图6是可以被本发明采用的定位器的弹簧锁定部分的一种形式 的放大示意横断面图。

图7不被使用。

图8是四段挤压的定位器的完全圆形形状的简要横断面。

图9a是挤压机模具头和主体的概括截面图，它可以用于构成根 据本发明的实施例的定位器。

图9b是在图9a的用来构成定位器的挤压机中所要遵循的压力对 时间曲线图。

图9c是可以紧接挤压步骤之后使用的挤出物处理浴槽的简要安 排。

图10a是另一个可以用来形成本发明的定位器的替代模具的简 图。

图10b是在图10a的装置中使用来构成根据本发明的一个实施例 的定位器的压力对时间曲线图。

图10c是可以被使用于形成根据本发明实施例的定位器的过程 的流程图。

图11a表示的是一种新颖的环状导线的横断面，它表示的是新颖 的波导线和可用于光纤的中心纤芯。

图11b是在图11a的环状导线内一根电线的横断面。

图11c是单管环形导线(″UTAc″)的一种形式，该导线具有波导功 能并且有一个适于包含光纤和护层的中央纤芯。

图11d是图11c的单管环形导线的简要截面图。

图12是图11a所示环形导线组件内单根导线的截面的一种简要 形式。

图13是取得四芯线组线缆的平衡工作状态的一种可能的驱动和 端接装置的简要形状。

图14是取得四芯线组线缆的平衡工作状态的一种可能的驱动和 端接装置的替代实施例的简要形式。

图15是SONET或SDH传送时分复用的基本时间帧的简要形式。

图16是采用本发明实施例的双轴线缆。

图17是采用本发明实施例的双共轴线缆。

附图中的相同标号和符号表示的是相同的元件。

系统和接口

参看图2a，该图简要地表示了节点系统，其中光纤环路包括该 区域性系统的许多光纤。每个如此的光纤通路都应该遵循环状拓扑， 使得它在物理上对于每个节点都具有两个方向，最终和简要显示在图 2a中的区域性STP(交换转发点)401相连接。系统可以是双工通路 设计，这样，在该系统中始终有分离的传输和接收通路。在简要显示 的光纤束里至少有两个光纤将与任何特别的节点51接口。例如，如 在图2b中的细节所表示的那样，光纤接口装置(FID)60使其光学 接收器61和其光学发送器62和它们各自的接收和发送光纤53相耦 合。一个FID的这些元件是在一个节点内由这样的FID馈送的各通道 的共享资源。节点里任何一个FID都可以为16～64个双重数据通路 提供服务。节点可以包括和被服务的那些用户所需要的尽可能多的 FID。每个FID的用户数量取决于对所使用的SDH传送载波作多路复 用的水平。例如，STS-384(20Gbs)提供32个STS-12通道(622Mbs)。 如果其“最后一英里”游程从经济角度来看较短，那么单一节点可以 在其经济范围内服务3200个用户。

FID60和NID63单元可以在物理特性中是模块化的(modular)，并 且，节点外壳可以设计成能够承受看上去合乎需要的显著的容量增量。 另外，可以规定区域性光纤束环路游程，使其包含为进一步增加系统所 服务用户数量的补充性自由光纤。这样，通过连接环路的更多的光纤束到 所添加的FID和NID单元，单节点站点可以适应用户群的扩大。当然图 2b是一个仅仅显示了一个可能的FID的非限制情况，其中仅有一个典型 的用户通路NID和它连接。光/电串行接收接口61可以是仅具有有限灵 敏度的光纤SDH宽带的光学接收器，这是因为光缆游程一般来说在区域 性环路周围相当短。解复用单元和复用电路可以采用目前一般适用于 SDH的许多种芯片或芯片组。例如Vitesse半导体公司(Semiconductor Corp)的芯片组VS8021/8022是可以为高达OC-48的光纤数据传输速率 所采用的一个例子，而Triquint半导体公司(Semiconductor)能提 供在以10Gbs速率工作的多路复用器及多路解复用器芯片插件。

NID包括系统中那些负责使物理线缆和FID耦合，并且进而和总 的网络系统耦合的部件。这两个分离的通路表示在图2b之中，NID63 包括那些将来自解复用单元输出端的串行接收通路和线缆67的接收 对耦合在一起的部件以及那些将线缆67的传输对和多路复用器电路 的串行发送输入端耦合在一起的部件。

NID的接收机部分的驱动提升电路和发送通路的接收机孔径提升 电路由安装者调整，以便在安装系统的时候给出最清楚的“眼”图和 最优的BER(误码率)。发送和接收端上的端接电阻是为了把在这些 点处的反射减到最小的阻抗匹配装置。电流源驱动器对系统而言在全 部驱动状态(即比特高、比特低，和过渡阶段)呈无穷大阻抗。HPF 和LPF单元有助于使DC功率和有源信号隔离开。通过使电流源驱动 器和这些驱动器在相位上平衡，并且使平衡好的输入放大器对在相应 对处的任何共模信号高度抑制，可以使线缆平衡趋于完美。包含在“最 后一英里”线缆中的光纤并未在这些简图2b或2c中加以利用。它们 在这两个图中被表示为可供将来应用时使用的光纤端。

UID简要表示在图2c。在该图中线缆67表示和图2b相同的线缆 (相反的一端)67。为双重通路的每个通路所预想望的信号例如都是 类似SDH的622Mbs比特流。在线缆线对处处理的接收和发送通路以 和图2b电路功能相似的方式结束。那些单元进行同样的操作，直至 解复用单元和复用单元的缓冲器71，72为止。这些解复用单元/复用 单元以和图2b所表示的高速电路相似的方法操作，只是其操作速度 为较低的个人用户比特流——622Mbs。它们的作用是给系统设计所 赋予的功能分发SDH帧的适当单元。在许多可能的此类功能赋予中， 典型的选择被表示在图2c中。UID控制器可以是微处理器或计算机。 UID控制器还可以将软件标题置于被选路到和节点或小节点相连的各 种装置的信号上。同样地，标题可以由UID放到向上游送到NID和 FID的信号上，以指明这些信号应当送到哪个地方以及信号的种类。

对于用户来说有两个视频通路。二个通路中的每一个都可以作为 基带视频，或者适用于目前电视接收机的RF信号。这些输出可以经 BNC插座或通常从电视机上使用的TV RG-59线缆连接器连接。当然， 为了把数字UID接在模拟电视上需要采用视频接口81(图2c)，该接 口可以使用数字-模拟转换器82。转换器82可以将数字电视信号转 换为适于模拟电视的形式。转换器82可以是例如单独的线路卡。为 该功能指定数字数据传输速率的工作可以根据在何种水平上利用通 道容量的想法来进行；不过，对于该系统来说每个通道有大约100Mbs 可以说是最佳的，这允许甚高分辨率的视频得以传输。在如此系统中 的节目选择是以将关于所需节目及其来源的指令传输到网络的形式 完成的。另外，节目源也可以允许用户指定所想要的持续时间。如此 的指令将通过简单的小键盘输入系统在一个发送接口上发送。如果希 望仅仅接收“广播的”类型的视频传输，用户将仅仅输入所希望节目 的“信道”号。这可以象所谓的视频点播那样操作。图2a的STP是 系统中可以执行这些交换和选择功能的点。系统允许许多服务提供者 经该系统提供它们的服务。可能选择的数目和可能的地址数量一样 大。

可以提供两个因特网通路，每个通路具有数值可以为10Mbs、 45Mbs或更高的宽带容量，容量大小取决于用户要求和因特网服务提 供商提供数据速率的能力，但是这一选择是任意的。此带宽将仅仅使 用双622Mbs系统的可以利用容量的几个百分点，通常是当前最好的 电话调制解调器容量的400倍。

接口的机械连接可以是一种标准的计算机制式，比如1394串行 总线。数字通路可以通向任何和该系统相连的因特网服务提供者。这 种来源的范围被基于SDH的制式大大地扩展，所述制式能在全局网络 中的任何一点进行通讯，而不管距离有多远，因为数字制式不会因距 离而发生任何明显的性能弱化。

在图中，系统有经SDH信号通路和数字网络连接的6条电话线 路。“线路卡”元件提供接到标准电话的公用48伏DC电流环路，而 且还提供20Hz振铃功能和话音数字化接收和传输通路。线路卡输出 可以是RJ-11型的标准电话硬件。

信号考虑事项和性能要求

根据本发明的实施例，几个主要的性能条件对于网络的本地接入 电缆系统来说是重要的。光通路传输损耗即使对于最长的这种本地接 入线缆来说也是非常小的。也很少有其它能影响光学信号的因素，不 会有来自天气、水或似乎很喜欢以线缆作为咬噬对象的松鼠的物理损 害。不过，在电缆模式中对于宽频带的使用而言最明显的性能限制主 要在于线缆系统如何面对这三个主要的信号弱化因素：

1)线缆系统传输损耗和延迟时间特性，尤其在最高频率(HFTL)。

2)线缆系统的信号通路屏蔽层的电磁干扰抑制(EMIR)。

3)在发送和接收通路之间的串音(XTLK)。

在现有技术领域的工程成就中，电通信线缆系统的主要贡献在于 在尽可能宽的带宽上得到了低的传输损耗。非常低传输损耗的要求起 源于支配那些过去的信息传输方法的模拟形态。由于模拟信号在其行 程的每个几英里引线中失去能量之后被反复放大，信噪比下降了。游 程越长并且所经历的设备越多，则串音和干扰噪声进入信号的可能性 就更大。随着现代信息论的发展，数字传输的优点变得清楚了。这一 新的见解和正变得可能的数字误差编码技术一起发动了一场针对通 信系统设计理念的革命。其结果是所使用的硬件技术从根本上迅速地 发生了变化。例如，在1997年全部的通信信道都实质上采用了数字 技术，至少是在局间和它们通路的长距离部分里是如此。在模拟时 代，主要关注的是信噪比恶化和其它噪声(失真，和串音)随信号经 历距离的增加的情况。现代的数字系统即使在受到环绕世界的距离挑 战的时候，也不会那样发生本质上的弱化。在数字领域中，线缆系统 传输条件定义的规则发生急剧的变化。

信号的传输损耗和高频衰落(HFTL)不是由它们自己断定的，而 是和两个其它的因素有关系：

1)系统的内部噪声能量的大小，和

2)信号能量和其它两个弱化能量EMIR和XTLK的比率。

校正适度稳定或者校正仅仅慢慢随时间改变的即使比较显著的 损耗或高频衰落和延迟色散的工作是比较简单的。这些问题的一部分 可以被系统响应的自适应均衡克服。如此，即使是大的带宽都能经损 耗甚至相当严重的线缆系统传送。自适应均衡器，或者其他“匹配滤 波器”信号校正器都是最现代的信号终端设备的一部分，比如普遍存 在的使数据经电话线路传输成为可能的个人计算机调制解调器。由于 实际上在任何新系统中被传送的信息都将采取数字形式，对信号信息 的可靠处理将减少对设备在借助于信号探测器或鉴别器合理区分 “一”和“零”的能力方面的要求。信号电平的损耗或高频响应缺陷 进一步得到克服，条件是信号仅仅是被噪声、抖动、干扰和/或串音 适度破坏。二进制数字信号可以用如此的信号检测器彻底再生，由此 使信号的峰值功率在通路中进行了此种处理的位置处充分高于噪声 和串音值。这样信号噪声比(S/N)成为任何新的“最后一英里”线 缆系统技术指标中的第一位并且是最重要的部分。这个S/N特性主要 是线缆系统抑制干扰(EMIR)的能力的结果并且把在线缆系统的发送 和接收链路之间的串音(XTLK)减少到最小。本说明书的新颖四芯线 组结构满足了这些因素的要求，允许在需要采取如此的再生措施之前 信号有足够的游程长度。现代集成电路技术允许此类装置被做得相当 小，其成本也足够低使得它们能以几乎不大于线缆直径的小容器被装 入线缆之中。所披露的系统使用如此的技术，以便在性能上对于今天 网络所面临的各种各样噪声环境有显著的裕度。

信号功率

信号功率的实际大小并不可能成为严重的障碍，下文将予以证 明。为了评估在信令系统的电或模拟方面中所需要的信号功率大小， 要考虑的第一因素是系统可以具有的最小内部噪声。在接收器输入端 处超出不能削减热噪声的内部噪声能量设定了任一系统的噪声电平 的底限。这一尺度可以由“等效输入噪声温度图”以独立于系统的工 作带宽的形式表达。量化该参数的一种较好的方法是，首先测定当在 输入端馈以已知的热温度源时系统噪声能量输出，然后在第二次测量 时把那个输入端接在已知的冷得多的温度(电气上是等效的)电阻 上。把所得到的两个输出能量值的比值和在热与冷的电阻源中噪声功 率的已知比率比较，可以使得系统内部噪声所带来的影响能得到恰当 的考虑。在这两个试验电阻的每个电阻中的热噪声功率都和它们的绝 对温度成正比，热噪声功率是4kT，其中k是玻尔兹曼常数，而T是 开氏绝对温度。已知的热/冷源比功率比和在系统输出端测定的数值 之间的差是系统把多少噪声加到信号输入端上的极好且准确的测 定。从这个角度看，典型的宽频带电系统的“噪声本底”将不会高于 室温源电阻的噪声与10dB之和。

在真实世界的工作系统中，本地接入线缆系统设计应该仅仅允许 来自EMIR和XTLK的弱化能量大小只给系统噪声本底带来一点点变 化。例如，在EMIR和XTLK方面很好的线缆系统性能可以将此类信号 弱化保持在不高于值为+10dB的所建议系统噪声本底10dB的数值 上。然后通过定义工作带宽和最小系统S/N计算所需要的信号功 率：

1)所希望的S/N可以是例如50dB，它将为即便是点播最多的使 用提供非常低的误码率。

2)带宽可以是1千兆赫。

然后所需要的功率可以按下文计算：总的噪声功率是噪声图、 EMIR馈通与XTLK之和。被设想的典型值是高于热噪声20dB。周围热 噪声(4kT)大约是每赫兹带宽1.65E-20瓦特，这比+20dB的噪声假 定值增加了100倍，并进一步因系统带宽而增加，使得总的系统等效 输入噪声功率变为1.65×10-20×102×109＝1.65×10-9瓦特。对于 50dB的S/N，信号功率必须比这个值提高50dB(105倍＝1.65E-4瓦特 信号功率)。因此所需要的信号功率仅仅是非常适度的0.165毫瓦 (-7.8dBm)。

即使假设EMIR和XTLK有非常大的电平，比如比上文所述的实际 噪声本底大+30dB(而不仅仅是+10dB)，系统将仍然只需要数值较小 的信号功率，仅为+12dBm或大约16毫瓦。这一较大但仍然非常适度 的功率值将要求在本发明线缆例子的标称电传输阻抗(大约100欧 姆)两端仅需1.3伏信号。如此的数字表明每单位带宽的功率比在较 旧的模拟话音频率接入电路中所使用的信号功率值低得多，较早的接 入电路的系统功率效率非常低。如此的较早模拟系统通常采用在10 千赫带宽中-8dBm信号功率(大约0.16毫瓦)的工作标准。如果如 此的低功率功效在上述例子中被使用于1千兆赫带宽，那么信号功率 需求将飞跃至+42dBm，或者大约16瓦(每赫带宽16毫微瓦的功率密 度)。即便是噪声较大的数字系统例子(+30dB干扰)都可以数以千 计地更为有效地利用信号功率(仅仅16皮瓦/赫)。这些线缆系统例 子既没有考虑任何线缆系统里的损耗，也没有考虑任何高频响应衰 落。一些这样的损耗和衰落将会发生，可以通过提升在信号发送器的 电平和频率响应并用在接收系统响应中的类似提升纠正亏损额的平 衡而简单地进行补偿。如果正如一般情况那样，大部分的平坦损耗和 高频衰落也可以对弱化的EMIR和XTLK起作用，那么那些因素将不会 如此地过分影响S/N。这一方法已经在实际的系统中进行了合理的充 分实行。在前述例子中，所采用的是非常保守的50dB S/N，而没考 虑纠错编码将在产生充分低的信号弱化水平的过程中所扮演的极其 重要的角色。世界上大多数数字通讯系统采用的SONET或SDH系统所 特有的纠错编码技术将几乎不会要求如此高的S/N，能达到30dB即 足以应付大多数应用中微不足道的错误。在这种作为保留项目的增强 措施之外再采用数字信号再生技术，只是适度地使用再生器就可以将 性能设计定位在非常高的水平上。在任何好的系统设计中，抗噪性将 是主要的制约因素。这样，在这些例子中有较多的余地来满足任何真 正系统的需要。“最后一英里”线缆系统的较大的问题是作为一件好 设计所必须有效加以解决的EMIR和XTLK效应。正是根据那些信号弱 化，工厂外面的现有电话(“铜线对”线缆)显现了它们的致命缺陷， 导致上文提及的退化。由于来自XTLK和EMIR的过多问题，此类较早 的线缆系统不能为大量的用户提供足够宽带的信号。

能量损耗和HFTL

如果在线缆设计时所采用的绝缘材料是从供1GHz以下频段使用 的较好的现代塑料中选出来的，小直径线缆的HFTL主要受线缆导线 损耗控制，该损耗在高频主要是由导线中的“趋肤效应”引起的。

趋肤效应长期以来已为本领域的人员知悉。交变电流流过导线上 (或者其中)而出现的视电阻明显高于导线的直流电阻。描述方程式 表明在频率高于和如此导线的直径成反比的一个数值时，趋肤效应变 得很明显。随着所采用频率的增加，电流似乎越来越仅在导线表面很 浅处内流动。对于尺寸非常大的导线，如此的效应甚至在功率频率 (50Hz)处也很明显。自19世纪开始的最初期调查是由于在大的交 流功率传输线缆系统中发现了出乎意料的高损耗而引发的。在较小的 导线中，趋肤效应在兆赫段变得非常明显。在通常的导线材料(例如， 铜)中，大多数电流流动在比一英寸的千分之几要少的薄层(″表层″) 里。这一近似厚度和电流频率平方根的倒数成正比，这样在所使用的 频率增加一百倍的情况下相对表层深度减少到十分之一。“表层深 度”被认为是其电流为总电流值的1/e(大约37％)的深度。对于非 磁性的铜导线材料(相对磁导率＝1)，计算表层深度所通常使用的工 程公式是：

d＝2.6*(f)＾-0.5，这里d的单位为1/1000英寸(mil)，而f是 单位为兆赫(MHz)的频率。

               F                           d

            @1 MHz            2.6mil(密耳)；

            @10MHz            0.822mil；

            @100MHz           0.26mil；

            @1GHz             0.082mil；

趋肤效应已经以各种的方法进行了分析，但是，现有技术所作的 分析都存在一个重要且基本的缺陷。它们缺乏因果关系的基础，当考 虑AC电流迅速地从零电流条件开始这一情况的时候会失败。一些本 发明的方面所依赖的不同方案在开始之时把趋肤效应看成是由电磁 能量传播到导线的高传导性介质中的过程而引起的结果。初始电流必 须传播到导线中，以便于导通。

因此有必要把趋肤效应看成是由于波传播的需要而引起的过 程，而不是对于高频现象特别是线缆中的信号传播而言难以合理化的 准稳态概念。有关趋肤效应的一篇阅读参考文献是：(H.B.G.Casimir 和J.Ubbink在飞利浦技术评论(Philips Technical Review)，1967 年，卷28，第9，10和12期)的文章。

在通信电缆系统中，能量同样也流过线缆中的空隙，而仅仅在线 缆的空间边界和导线发生作用。从这一角度看，导线工作时更象镜 子，而不象是能量的导体。这一观点将在下文详细说明本发明的线缆 系统构造时充分地予以阐述。出于机械原因的必要性，线缆内的空隙 必须填充一些绝缘的物质。该物质也不可有消耗性阻抗或对电磁波流 动有任何扰动效应，否则它将产生能量的损耗或随时间的扩散。这样 的绝缘(介电)材料可能有高频损耗，许多材料也是如此。微波炉便 是依靠这种损耗来加热和烹调。现代的塑性材料可予以利用，它在这 里所关注的范围内(低于1GHz)不会有明显的损耗。这种可以利用 的热塑性塑料允许采用经济的制作方法，并且有足够低的介电损耗以 允许损耗大部分是通路中传导性元件的电阻性损耗造成的。

为了把趋肤效应电阻减少到最小，曾经采用了将电流再分配到许 多小的导线中的技术。通过使用大的总表面面积，当导通高频电流的 时候可以维持实际可行的损耗水平。为此所作的努力例如有“Litz” 电线的开发和其他类似的尝试，它们将许多彼此绝缘的小股电线捆在 一起，使之构成复合导线或线缆。在此类线缆的发展期间里起初人们 并未充分了解到，一股电线靠近另一股会导致每个电线的交流磁场在 相邻电线中感应“涡流”，因此使每个电线中的电流都偏离这些股的 紧邻区域。这一“接近效应”大大地增加了交流视在电阻，使得Litz 结构的优点在足够高的频率下被完全颠倒，变得比总直径可比拟的实 心导线还差。换句话说，一个给定的“Litz”结构可能在一定频率范 围上性能有所提高，但是在其性能得到改善的频率范围中心频率的仅 仅数倍处，标准的Litz线缆的性能将会变得比有着相同导线直流电 阻的单一实心电线还差。用分离的绝缘电线制成的环状(管状)导线 把导电材料在高频的损耗减少到最小，但是，构成该线缆的相邻导线 仍然显示出一定的接近效应。为了进一步解决这类的接近问题，已经 采用将电线换位的办法，使得各个电线采取遵循一定的凹角或编织图 案，从而阻断了彼此的接近度。这类方案在有限的频率范围上有一定 的价值。对于宽的波长范围需要有更好的方案。当频率达到数十或几 百兆赫频段的时候，一根导线向另一导线的靠近成为制约性因素。

提供低的XTLK一在单一线缆中

如果每个通路的屏蔽层都能足以避免互感，那么两个分离的线缆 可以被使用来减少发送和接收通路之间的XTLK。这又将XTLK负担放 回到屏蔽层上。屏蔽层决不能是完美的，并且，实际缺陷还在于如果 高屏蔽衰减是目标的话需要相当重而且坚硬的结构。如果采用两个线 缆，一对线缆中的每个线缆都需要满足这一要求。其结果是总成本和 重量急剧增加，并且机械柔韧性也降低了。本发明采取的方案是将这 两个电通路设置在同一个线缆系统内(在相同的屏蔽层内)，因而避 免了这一问题。这一新的解决方案使线缆系统屏蔽功能(EMIR)和 XTLK的提供统一起来，其办法是修改本发明的新颖四芯线组结构使 其对称性达到完美并且使周围的“类似屏蔽层”的结构扮演新的角 色。然后屏蔽层的角色是将EMIR的进入量保持在令人满意的数值， 所披露的系统正是得益于因四芯线组结构中两个通路的真实正交性 所借以产生的平衡而对进入能量的出色抑制。穿透场的均一性是由给 线缆所装的新颖护套而实现的。

S/N和数字信号的再生

上述内容已经证明了S/N，XTLK和EMIR可以由本说明书的新颖 线缆特征特别充分地加以管理，这一点在下文将详细解释。对于数字 信号，本领域所公知的又一个参数增强了系统性能。由于采用的是数 字信号，可以使信号在传输线缆下游的一定距离处再生该信号，这是 因为在该距离处信号弱化(不可靠)的影响不会明显成为对数据可靠 性的干扰。这对于简单的二进制或非归零(NRZ)数据来说尤其有利。 正如有关信号功率的讨论已经表明的那样，对于仅仅是适度的功率 值，该S/N可以是完全足够了。二进制或NRZ可以容忍适当大小的 噪声，很少产生数据误差。因此人们可以设置一个信号再生器，这样， 其阈值能够正确地读取所谓的信号“眼图”的中心。通过避免一长串 的零或一，被SDH/SONET系统采用的线路代码(比如B3ZS)容易允 许时钟信号在如此的检测器系统内加以恢复，这进一步增强了数字信 号检测的可靠性。将这样的一个再生器系统放置在线缆下游一定距离 的某点处可以再生已削弱的信号，从而恢复了大的信号噪声比。采用 这样的一个“崭新开始点”，使该点处具有比衰减信号大得多的能量， 将信号电平充分提高到系统噪声和串音(XTLK)之上。这样的一种再 生方案可以被采用，这是因为在实际的系统中对于大于20～30dB的 S/N，误差率变得可以忽略。这种能力在两个传输方向均可以得到利 用，从而在信号弱化程度处于可管理的低水平的线缆长度处，使任何 信号恶化成分的大部分有效地变为零，因为“清洁的”新再生信号所 需要的大小适度功率容易加以利用。

设计员可以选取进行这种恢复的点。集成电路为领域所知，并且 其性能适于所考虑的信号速度的集成电路也是可以得到的。这样的装 置包括差模阈值触发检测器(有一些有用的滞后现象)并在时钟控制 下对该决策阈值进行定位，以使其和所谓的“眼睛中心”同步。为两 个通路中的每个通路提供服务的双重再生器系统可以被制作在极小 的封装中，即使考虑到保护它免受静电和放电的影响的要求也可以如 此。这样的一种封装件可以被置入最后一英里线缆中的几乎不大于线 缆本身的小空间里。这种再生器系统所需要的直流功率可以简单地由 线缆中的导线传送，使得这一再生操作即使在冗长的线缆游程中也可 以反复进行。采用线缆的导线来传送其他系统要求(比如使用户接口 装置(UID)工作)的系统功率，被考虑作为最后一英里线缆系统设 计的功能的一部分。这一方案允许这种新颖的线缆的应用被延伸到能 够简单地满足典型的最后一英里要求的长度范围内，并且提供不依赖 于任何别的功率源而工作的系统，因为别的功率源可能不如网络所提 供的功率那样可靠。这一可靠性要求对于系统给予网络用户的高水平 的连续使用来说是非常重要的。

结构

本发明所提供的“最后一英里”连接线缆系统为网络化通信系统 的用户配备了具有相等宽频带性能的双向独立电通路，而且提供适应 现在和将来要求的光纤。四芯线组结构所以被选择是因为从根本上来 说两个电通路可以是完全没有互相作用的。它所需要的仅仅是非常好 的对称性。对称性这一属性在两个通路的正交性(XTLK抑制)以及 在每个通路抑制电磁干扰的能力方面扮演非常重要角色。

图1a和1b以截面表示这样的含四个导线的新颖四芯线组结构可 能具有的一般形状。在图1a中，四个导线71、73、75、77的每个导 线都应该达到基本准确的电气位置，并且如果周围的“屏蔽”导线79 居中，并且在周边其电磁性能是均匀的(在所关注的频率上)，那么， 这两对将精确地处于一对导线在另一对导线中的零感应点的相对状 态。由于所感兴趣的是每一对导线的电磁场，所以所达到的平衡度或 对称性可以通过测量从每个导线到屏蔽层的电容以及到每个其他导 线的电容来进行评估。匹配度是这一排列的电感性和电容性“平衡” 或对称性的一种度量。然后串音会变得难以察觉地小，两对导线中的 每一对都可以基本上独立于另一对地进行操作。这一点正是双向两通 路宽带系统吸引我们注意力的地方。借以达到这种对称性的方法包括 特别模制的定位器，下文将对此进行披露。

图1b用更多的细节显示了四芯线组环状复合型线缆的截面图。 四个导线71，73，75，和77如图1a所示。图中还表示了周围的屏 蔽导线79，它和四个导线对称。图1b表示的是缓冲通道81，83，85 和87，它们可以支撑一个或以上的光纤。定位器或环状导线支持绝 缘体89提供导线71，73，75和77从中通过的结构。下文对定位器 89的结构阐述。

可以使用填充凝胶91，使之包围每个缓冲通道81。可能合适的 填充物凝胶类型包括超吸收(superabsobent)化合物，比如石油基 的凝胶。如此的化合物有至少两个用途。其一是使其中所包含的玻璃 光纤免于被空气侵蚀。另一个目的是提供便于电线从线缆中抽出的润 滑油。

其他的优点产生于向四芯线组内部导线结构施加的扭曲，使得中 心绝缘和定位结构与导线的纵向线构成沿线缆的行程长度的螺旋，螺 旋度比方说为每一英尺的线缆长度一到两圈。这种结构的有益特性是 当恰当地从平衡源馈入并且终止于平衡的接收器中的时候，均匀穿透 到内部导线的任何场都将不会使净电流流入其中某一对中。双绞线的 使用为人所知。不过，本发明螺旋形结构的一个优点是本发明的EMIR 被增强的程度和其XTLK被减少的程度相同。这样，在本发明的线缆 系统中，减少XTLK的同时也会降低在普遍存在的电磁污染的现代环 境中不必要的噪声侵入。本发明结构里的“屏蔽”功能不仅使干扰能 量衰减，而且还通过将泄漏能量对称地分发给保持平衡的内部四芯线 组线缆结构，使进入场的电磁传输对称。

四芯线组的平衡极大地抑制了穿过其中的能量。因此发明者作出 如下定义：在此所使用的术语“屏蔽”是指周围结构的特性，而不是 仅仅意味着能量屏障的通常用法。如此的能障总是不够完美，总是有 一些能量透过它们。这种使屏蔽层对称从而增强EMIR的做法是克服 其数值目前不断增长且难以以别的方式处理的EMI的新颖方法。本发 明的精确结构所能达到的这种抑制度还没有被发明人所了解的现有 技术达到，现有技术即使在在他们的线缆设计中广泛使用了相当重的 屏蔽层之后仍然存在着明显的干扰抑制。

内部对称化设计

本发明使用包围四芯线组线缆的内部对称化装置。当然，本领域 的熟练技术人员会意识到四芯线组线缆不是必需的。包围线缆的披露 结构可以供双重的四芯线组线缆，同轴线缆等等使用。图1c表示的 是用于本地接入线缆系统的一个实施例的内部对称化器结构的截 面，该结构同样可以在全部其他的实例附图中予以利用。图1c的设 计在设法穿透到线缆内部的衰减电磁场中产生了高度的对称性，由此 取得了和此前由并不具有导线对称性的强力屏蔽层所能达到的程度 相比有着实质性增加的抑制。

例一

图1c表示通过线缆壁的位于图1b所示虚线区中的一部分所见到 的内部对称化器的示意断面。这些层从距离导线71，73，75和77 最近的层开始加以说明。这些层中每一层的功能都跟据这个简短的参 考表进行阐述。当然，下面的列表仅仅是示例。实际上，它是非常特 殊的，并且，这些材料的变型可以在不离开发明的精神和范围的情况 下予以采用。 层号 厚度 (单位：密耳)  101 在塑料载体上的两层铝箔，每层先敷设箔 侧，将1密耳的铝箔以半圈缠绕的方式锁定 在一起。 4  102 在柔软的氨基甲酸乙酯粘合剂中的胶质碳，在 一个充分剪切的混合塑化剂中碳量装载达 85％，并且以均匀薄层的形式挤压在层101上。 8  103 柔韧(pliant)氨基甲酸乙酯粘合剂中的纯 铁粉，如在层101中那样装填并充分混合至 体积占约90％(铁粉由OMG America， Research Triangle Park，NC供给) 16  104 在柔韧氨基甲酸乙酯粘合剂中的Ni-Zn铁氧体 粉末(98％的粉末粒子大小低于5微米)，象上 文那样混合在一起并且装填到体积占90％。 25  105 如层101那样的两层1mil锁定铝箔 4  106 不锈钢抗拉编织物。 16  107 (对于一些结构是可选的)波纹不锈钢防汽 层，2.5mil厚，用30mil深的脊在45mil 中心上起皱。缠绕，并且连续缝焊密封。缠 绕在抗拉编织物上方的一个软氨基甲酸乙酯 挤压物的10mil底层，以填充和紧夹脊。 35*  108 外部保护性的挤出外套。柔韧物 32

合成护套可能使基本的四芯线组外径增加大约0.210英寸(没有 可选择的外部起皱防汽层的情况下)。其结果是对于使用成品后直径 为0.042″、并不需要采用防汽层保护这些导线可能包括的光纤的管 状环形四芯线组导线的四芯线组线缆来说，总直径大约为5/8英寸。

下边进一步阐述各成份层。

铝箔材料101可以由适当的塑料载体加以支持，该载体可以是 “Mylar”或一些其它的在领域中为人所知的耐用材料，对工作温度 范围是适当的，并且优选基本上不吸湿。配对的箔包层应该是沿相反 方向缠绕，每一包层金属对金属地充分接触达大约半圈并在其自身上 交迭一圈。两个不同的成对层(101和105)的每一层都可以要求包 层呈稍微不同的螺旋形以实现适当的弯曲特性。层101和105当然可 以用替代形状的导电材料替换。

胶体碳或二次人工碳粉材料102可以从Asbury Graphite Mills 公司(位于Asbury，NJ)得到，其颗粒大小低于325目或更为精细， 这样的尺寸足以允许各材料和被选中的粘合剂在其被处理作为线缆 的覆盖物之前完全混合。凝固后粘合剂里的混合物表面直流电阻率应 该低于每平方500欧姆。可以为该层采用的其他材料包括具有类似传 导特性的材料。

适当的羰基铁粉材料103可以从OMG America公司(位于Research Triangle Park，North Carolina)得到。目前所提供的最纯且最好的 粒子大小是K291A，是适于作这种用途的。在全部的例子中，和粘合剂 进行均匀而且充分的搀和是必要的。柔软的氨基甲酸乙酯材料可以从各 种来源得到，例如由B.F Goodrich公司提供许许多多的种类。可以为 该层所使用的其他材料包括具有类似磁特性的材料。

高频Ni-Zn铁氧体材料104的制造办法是按数个步骤碾碎材料然 后对之球磨，以产生平均粒子，使得所产生粒子的重量的98％被归类 为尺寸在5微米以下。适当的材料可以具有对于100MHz-1000MHz 频率范围是适当的复磁导率。碾碎了的飞利浦铁氧体软磁性材料制成 的4型材料可以满足这一目的。重要的是考虑由范围为0.25-0.60 特斯拉的强磁化场所产生的高频材料介电常数的各向异性。可以为此 目的而采用的其他材料包括具有类似磁特性，例如剩磁、介电常数和 磁导率的材料。

不锈钢编织物106可以是从编厚4到6密耳的那些材料中选出来 的，这种材料显示了高的抗张强度，并且对于在户外悬挂的线缆用途 中典型的张力水平而言几乎没有滑动。可以为此目的而使用的其他材 料包括具有高抗张强度的材料。

外套层108可以是以32-40mil的典型厚度挤压出的硬聚氨基甲 酸酯材料。可以为该目的而使用的其他材料包括具有类似强度特性的 材料。

图1c的各层将穿透场分布在线缆内，使得它们在信号的通路上 产生平衡的效果。所述技术的该非限定性例子中采用层101有几个理 由。首先是作为四芯线组信号对的内部场的场反射镜。层101还作用 在外部穿透场上，其办法是对来自层102的穿透场呈现传导性场短 路，使得表面电流在离开102时得到更为均等的分布。层102和对来 自损耗较大的阻性材料层102的场产生大的扩散效应的层101的铝金 属表面相比较，有较高的电阻。电磁波在材料层102中的速度比较 高，并且，它正比于允许明显的场再分布的厚度。层102毗连它上面 的层区103，该层区有比较高的磁导率(在所关注的频段内5～50) 和适中的传导率但有着相当低的电磁波速度。和层102的汇合处产生 进一步的扩散效应。在该层上面，层104经选择在高频区(50-500 MHz)有比较高的磁导率，在这样的频段其电磁速度将相当低。因此， 它比层103稍厚。层104有在和层103的边界处明显的电磁速度差 异，这样场扩散被增强了。层105是一个高传导率的薄层，它产生象 “屏蔽层”一样的典型场电流短路，但是其主要的价值是出于所阐述 的利益而和分层进行的磁耦合，因为它对外部场仅有小的屏蔽效应。 抗拉层106起加强的作用，同时它还在编织物带中提供一定的电流俘 获。另外，作为代替，也可以使用层107(未显示)。不锈钢的防汽 层特性还提供屏蔽的效应和一些抗拉的优点。外套层108用于风化保 护和其他环境，以及操作保护。

前述各层都可以分别予以改变，或者采用另一种分层组合。在突 然接合处利用不同的电磁传播而改变电磁特性的原理实现了明显的 对称化效应，这正是所想得到的特征。本质上讲衰减不是所阐述构造 的主要目的。

为了评价可能的结构，可以制作一个上述类型的具有比较理想螺 旋形的四芯线组线路，然后使用它作为测试装置，比较在有和没有所 述类型的可能对称化的覆层的两种情况下对通过线缆的平衡信号传 输的贡献。其差异反映了“准直”或者对称化特性的相对优点。

阻抗匹配外壳

第二种形状的外覆层出于减少任何被放在典型的户外环境中的 导线都将展示的象天线一样的对电磁能量的有效聚集的目的，开发了 一些和古典屏蔽装置有点不同的特性。由于实际上无法实现不被电磁 场穿透的“屏蔽层”，发明者已经发现了另一个减少能抵抗这种电磁 干扰的弱点的方法。已经就发明主题的线缆系统设计的对称性和平衡 特征进行了讨论。第二种方案允许利用不同的因素。

空隙本身有描述电磁场传播特点的特性阻抗。这个辐射阻抗的阻 性分量是约377欧姆，这个值是根据空隙的介电常数和空隙的磁导率 (或者空隙的电感和电容)的比率确定的。如果线缆表面对传播电磁 场所显示的阻抗数值和空隙在未被占据的时候相同，那么线缆将产生 面积小得多的天线效应，由此吸收的能量和未匹配的与如此线缆同样 范围的良好导线相比要少得多。线缆作为天线的作用将明显变少，仅 仅由于能量流过只不过在光学上明显突出的区域时才予以聚集。在事 实上，它对于辐射电磁场而言几乎是看不见的。无论外套系统的内部 各层可能设计成何种式样，如果这一效应存在，那么其它此类内层的 屏蔽效应将得到大大增强。

根据本发明可以使用阻抗匹配的外壳来实现这种使表面或外部 的视在阻抗和空隙的辐射相匹配的设计。该外壳如图1d所示。该外 壳具有和空隙的辐射特性匹配的视在辐射阻抗，可以采取在聚氨基甲 酸酯护套材料中使用消耗性装填物的办法而应用于相当宽的频率范 围。装填人工石墨碳粒子(比如Asbury Graphite Mills(在上文引 用)A99材料(或者较细尺寸等级))和金属粉(诸如ASTM N02200 级雾化纯镍粉的OMG Americas(在上文引用)AN325(或者较细等级)) 的混合物能提供必要的辐射耗散特性。

参看图1d，线缆301具有四芯线组导线结构303。四芯线组导线 303的周围设有一个阻抗匹配外壳305。

在选择材料和结合方式以求达到和阻抗匹配外壳的表面特性的 间隙成消耗性阻性匹配的效果的过程中，应该考虑两个方面。第一， 有一种方法，可以评估材料和结构在将辐射电磁场在遭遇该材料时的 冲击减少到最小方面的性能。这是可以选取适当材料的一种方法。使 用为所关注频段的射频场而设计的消声室，可以将相对平面波射频场 发射在无反射壁上。然后可以配置一个指向性射频接收器，以便观察 从如此墙壁反射回来的能量大小。可以采用发射和检测脉冲，将返回 的杂散能量减少到最小。通过将和待评价线缆同样外形的金属导电物 放在相同的墙壁上，可以记录其反射。然后移去这一测试部件，并且 将其材料覆层有待评价的线缆放置在测试品曾经搁置的地方。然后重 复测量。所得到的值是对测试材料和空隙的匹配程度的相对测量量。 使用如此的方法或别的方法，可以尝试其它可能被采用形式的碳或类 似材料。例如一些自然或者开采得到的片状石墨和/或其与其他传导 性粒子或各种金属纤维，例如非常小的不锈钢粒子或纤维可以是充分 适当的。存在一些可以以这种方式起作用的材料，特别是非常接近和 空隙特性匹配从而使对所关注频段辐射电磁场的“拾取”减少到最小 的材料。

对一根线缆不将能量从外来场转移到其信号通路中的能力进行估价 的一种著名的测试方法是美国军用技术标准MIL-C-85485A分条4.7等 等所定义的“表面转移阻抗”测量法。不过，这种测试法在面对平衡好 的四芯线组结构的时候不能完成其(定义侵入效应的)目标。该测试法 即使在其共轴系统的主要领域中也不是能完全满足要求的。这一概念， 如果适当地应用于本发明结构，作为充分超出屏蔽层本身的能量衰减能 力的平衡抑制所作贡献的结果，将很可能显露出极低的能量转移。关于 该MIL指标的测试问题，以及其它有关线缆设计和测量的测试问题，参 看下列两份参考资料：Clayton R.Paul所著的“电磁兼容性介绍 (introduction to Electromagnetic Compatibility)″(1992年由 位于纽约的John Wiley&Sons公司出版)，第10章，第491-692页；″ 电磁兼容所采用的线缆屏蔽层(Cable Shielding for Electromagnetic Compatibility)″Anatoly Tsaliovich著(1995年，Van Nostrand Reinhold出版)，特别是第3章。

包围四芯线组结构的内屏蔽层还有另一个目的，即作为电磁镜限 制四芯线组导线的内部场，这样防止信号能量的损耗。进一步的好处 是，导线结构也通过其受到更多限制的传播减少信号能量损耗。回到 图1c，在电介质定位器的外表面89附近的传导层101经设计使如此 的损耗最小。这一表面经过最佳配合(料)，这样，它和四芯线组导 线之间的空隙和导线对的间隔相比是明显的，有助于保持精确对称 性，并把屏蔽层(“镜”)的影响减少到最小。这将是一个可能达到导 线对之间的空隙的两倍或比两倍还多的直径。(参看贝尔系统技术期 刊(Bell System Technical Journal)卷15，第2期，第248-283 页，Estel I.Green，F.A.Leibe和H.E.Curtis著述)

为了保持四芯线组固有的平衡，对于系统而言源和端接装置变得 和线缆的平衡结构一样的重要。对线缆在这些端部的固有平衡的任何 明显干扰都促进所进入的不必要能量的增加，另外增加导线对之间的 内部串音。新颖的平衡到不平衡耦合器(“baluns”)和线缆驱动电路 不平衡变压器的一些例子显示在图13和14中，它们构成图2系统图 表中所示的再生器，节点接口装置和用户接口装置的一个重要部分。 它们将在“良好平衡的驱动和端接”部分进一步讨论。

本发明对达到电磁结构性几何形状的精度的另一个贡献产生于 如图3所示的导线定位器结构。已经有证据表明挤压有四个导线在适 当位置的四芯线组的努力存在明显的可变性，即使在尽极大努力来控 制这一过程的时候也是如此。1968年6月25日授予Compagnie General d’Electricite公司(Paris，France)的Eyraud和Delorme 的加拿大专利No.788,603致力于产生良好的对称性，办法是将四个 螺旋形槽机械碾磨到由热可塑性电介质(大概经过挤压)构成、由玻 璃纤棒在中心加固的连续圆柱形“轴”中、然后将导线放入这四个经 过碾磨的槽中。该专利表明槽呈螺旋形以提供四芯线组取向的所希望 的螺旋形旋度。然后这样的组件用适当的补充性绝缘电介质遮盖，然 后进行屏蔽，并在外面加护套。塑性“轴”材料及其处理方法未被讨 论，也许将其挤压成适于机加工的形状。

在本领域众所周知的是，在以如此的方法形成的材料中通常存在 相当大的压力。机加工释放了这些压力，结果是明显的应变松弛。这 既在初始时影响了机加工所产生的“轴”的精度，而且随着时间的流 逝由于既有场内老化也有户外线缆系统所经历的日常温度循环所带 来的释放而增加了这一影响。Eyraud专利的方法，撇开其产生“轴 “的方法的任何局限性不谈，自然地引出了将其接线的“轴”置于一 些电介质和屏蔽层之中时所出现的一组不同的精度问题，因为这样做 所出现的任何误差也将转变为所产生的系统中的不平衡。完成这一最 后制作阶段的方式没被披露，该专利只是简单地提出了一些建议，比 如用带缠绕。

本发明避免所有这些问题的办法是提供一个精确绝缘和定位结 构(如图3所示)，它把导线组71，73，75和77锁定在电磁围住的 最终形状内的精确位置。在一种形式中，利用被披露在下文的“挤压 方法”一节的稳定性特别高的挤压处理工艺，将定位器89制成为四 个连接的纵向部分。这一工艺确保四个部件的如此制成的形状不仅在 制造期间而且在接着的长期使用期间以及在场的老化期间都保持相 同状态并且稳定。本发明方法释放了通常和在通用挤压方法中(甚至 在利用螺杆塑化装置进行混合的时候)出现的压力与温度梯度有关的 应力。本发明线缆系统的终生性能，无论是在室内还是户外，可以保 持到甚至100年以上。所选的现代材料和本发明的制作方法一起使这 一合乎需要的目标能够以经济可行的方式达到。

在几个优选的形式中，另外，这些新颖的绝缘和定位部件互锁在 也具有下文将进一步披露的特殊形状的精确环状信号导线周围。这四 个定位器部件的一般形状的一些实例进一步图解在图3，4，5，6和 8中。这些图图解了典型的一组联锁的凸出和凹槽是如何经过构造， 将用于四芯线组的四根导线的定位器结构的各元件捕获并固定在相 对位置处。参看图3，定位器89具有四个单独的部分。这些部分被 编号305，307，309和311。每个部分一般是L形的，包括和狭槽315 相配的凸出构件313。这些元件进一步表示在图3a中。图3a还表示 了允许这些部分方便地加以挤压的绞链点317。一旦形成象图3a那 样的挤出件，每个部分可以相对于其毗连部分旋转，以便形成一个完 整的定位器89’。

图4显示模压成(mold-in)绞链317的详细图。如同也许能见 到的那样，在四部分挤出件中，通常三个连接或绞链317b将是适当 的。

这些部分可以旋转以便形成完整的定位器89，或者可以在如此 的形成之前在绞接点分开。图5显示了它们被分开的实施例。图5也 表明了每个定位器的凸出构件313进入狭槽315时的状态。

这一情形用更多的细节表示在图6中。特别是，图6显示的是一 个可能的弹簧锁定结构例子。凸出构件313周围的一个环形圈装配到 开槽315的一个对应部分里，从而更牢固地固定定位器89′的各部 分。

其周界可以是任何方便的形状，图8中所示的是圆形。另外，图 8还显露了固定光纤或者其他导线的可选周界狭槽319。在该结构的 一个替代形式中，开槽319也许不存在，而是该周界仅仅是呈一定圆 对称的表面。在该结构例子中，除四芯线组的四根导线以外的任何光 纤或导线可以是完全在四芯线组线缆导线的内部。

回到图1b，在定位器的孔隙或缓冲物通道81，83，85和87中 有足够的空隙来安装光纤线路。此外，可以形成定位器形状89’，以 便接纳无论哪种渴望形状的线缆。不过，这四个区域的定位和电介质 特性必须保持四芯线组的内部电对称性。这四个区域必须在它们的电 特性上保持一致，即便是那个方面可能和它们作为光纤固定器的功能 没有关系。

发明者已经进一步发现了另一个在新四芯线组结构中包括光纤 的途径。如图3所示，四个环状导线71′、73′、75′和77′的芯部90 可以被用来按每种或任何一种组合包括光纤321，而不会扰乱电平 衡。例如，在四个环状导线的每一根的内部提供1到16根光纤，允 许电性能独立于光纤的电介质特性之外。这一优点是相当可观的，这 是因为四芯线组的所渴望的螺旋形扭曲(非限制性例子采用一英尺大 约2圈的螺旋度)还将为光纤的弹性凸纹提供明显的裕度，把它从热 膨胀运动中或将机械应变从线缆移动中解放出来。在例子中所建议的 螺旋度使线缆内的导线和光纤长度达到相当于其总外部线缆长度的 110％。

图11a是本发明环状导线的一种可能类型的截面图，它这里例示 为71’，该导线的中间区92允许光纤在制造期间进行安装，或者甚 至在线缆被安装之后吹入到位。可以在线缆被铺设之后安装光纤的一 种途径包括光纤吹入技术。在该技术中，蘑菇形状的装置被缚在光纤 的端部上，并且，光纤的尖端放置在线缆内。高压的空气源使蘑菇形 状的装置移动，将光纤从线缆中拽过。另外，也可以使用其他的技术， 比如在本领域中的公知技术。图11a表示此革新性设计的环状导线例 子的横断面。中心环状支撑护套94的厚度仅仅需要能够充分支撑编 织成的特殊电导线110即可。内光纤导管94的表面可以由类似一种 含氟聚合物的低摩擦材料制成。这允许在接纳光纤时可以采用广泛的 可能选择方案。在这个例子中可能采用的例如36根单线的每根线的 结构得自于把在编织带状的多线导线结构中发现的趋肤效应和靠近 损耗减少到最小的新方法。关于趋肤效应的讨论在上文名为“能量损 耗和HFTL”的一节中有介绍。在考虑电磁波传播到传导性介质的有 关特性的时候，进入材料中的实际物理能量的群速度基于对它是电场 效应的考虑，显著变少。那个速度仅仅是光在自由空间传播的速度的 非常微小的一部分。例如，在描述上述给定的铜的趋肤效应数据的条 件下，该群速度在1MHz下是47m/s而在100MHz仅仅增大到470m/s。 环状导线的空隙和形状可以进行选择，以便在不牺牲环状导线的质量 的情况下适合光纤的要求。随着时间的推移，光纤也许会由于水蒸气 的腐蚀而易受损害。可以使用超吸收性的化合物来填充在塑料被覆的 光纤周围的在携带这些光纤的中心区92里的空隙。这些材料吸收进 入在其它方面密封较好的防水线缆结构的极少量水，并将其固定不 动。如此线缆的外护套94也必须是水相对透不过的。

图11b表示把本发明结构利用于改进36股(在图中显示为端部) 其上被覆有铜、导电率50％的#39号磁性材料电线的性能的环状导 线，下文结合图12加以说明。这36股中每股电线都如同图11b所表 示的那样，用铜材料的第一导电层353被覆一个抗拉钢纤351。接下 来是有高介电常数各向异性的高频磁性材料基质355，下文将对此进 行描述，并进一步覆盖以含氟聚合物绝缘体357。为了形成环状导线， 这些电线被编织成2×18织布编带，填充外径.042英寸中空护套的周 围部分，该护套适于包括光纤或其他的导线。编带是将设计外部直径 紧紧保持在保持公称设计阻抗值所需要的数值的密织布。

另一种形式的环状导线，如图11c所示，本质上是防水蒸气的， 它借助坚固的金属管102为其包容的光纤提供更好的保护。在图 11c，显示了一个供光纤用的中心区96。包围该区的壁厚应该足够支 持一定的弯曲和所遭遇的磁场强度。该区域的周围是层98，该层由 管状磁性材料形成，用来为光纤提供环状的支撑护套。最后，在层98 上放置被覆层102。如图11d所表示的那样，被覆层102可以有3层。 第一个被覆层104由导电层形成。就这个例子来说，第一被覆层104 可以是厚度28微米的铜。第二层106由磁基质形成，它具有各向异 性的μ和ε。就这个例子来说，第二层106的厚度大约10-20微米。第 三层108可以由电介质被覆层构成，就这个例子来说厚度为4-8微 米。关于这些层的概括说明在图11d中表示。

环状导线

该说明书的环状导线有对这四个导线在本发明中实行的这些功 能进行补充的一些元件和结构。环状导线可以根据特定的准则而选 择。适当的环状导线可以实行这六个功能中的至少一些功能：

1.携带具有可接受高频色散的两个信号通路。

2.给在线再生器、UID外围设备，以及有关装置提供能量，并且 选择性地允许POTS信号流动。

3.保持在每对导线的宽频带特性传播阻抗方面的精度和平衡。

4.将信号损耗保持在可管理水平以下，特别是在高频。

5.当前和未来应用所需要的光纤的保护管道。

6.为四芯线组组件提供补充性的强度和稳定性，以便保持为达到 低XTLK和高EMIR所需的几何结构。

图12是上文结合图11b所讨论的如此一种单电线的截面图。其 设计在一些明显的解决途径上有别于现有技术，它可以利用一些不太 为人所知的波传播效应于导电介质内和其上。本发明的这些方面的目 的是改进载送信号元件的性能以及通过改变下面两个因素来抑制不 必要的外部电磁能量：

a)单导线的趋肤效应特性；以及

b)实质性地更改一根导线对相邻导线产生的靠近效应相互作 用。

对电磁信号能量传播到导线结构中的方式的修改是以不对称的 方式实现的，该方式鼓励沿导线长度的传播，并改进信号到导电元件 中的渗透。

这些导线有这些主要的特征：

1.它们采用强度相当高的铁磁性材料芯线351，它们是由在轴向 磁化的时候也有着明显剩磁的材料中选出的。

2.高传导率的金属被覆层353被施加到如此的芯线的表面上。在 图12所阐明的例子中，为覆盖着铜的制得电线所选的直流电阻是完 全用铜做成的相等直径的电导的50％。如果用铜作为传导性材料，仅 仅需要在铁磁性材料上覆盖相当薄的铜层。

3.该导线层还用特殊高频磁性材料的薄被覆层355覆盖，它有着 适度磁导率，还显示有下列的其它特性。该被覆层材料355是从各种 材料中选出并以成型方法制成，使得它被置于复合线材上的时候，其 磁导率(μr)和介电常数(εr)可以通过强度以及实际偏置磁场的方 向充分改变。当电线磁化的时候空间各向异性导致εr和μr。对于给定 的应用和所关注的频率范围，磁性材料更多地被选择，使得它具有在 该范围上随频率作适当期望变化的磁导率，以及有着期望的有限能量 耗散性损耗。

4.磁性被覆层355可以是非常细粒子材料(例如，甚至是纳米状 态)和基质粘合剂的混合物，基质粘合剂的选择是允许介电常数和磁 导率能够在复合电线的制造期间充分永久地定向和被磁场调整，使得 由此产生了在这两个参数(ε和μ)中的明显且期望的空间各向异性。 这在导线的圆周区域提供了和轴向明显不同的磁导率，而同样在圆周 和轴线的介电常数方面存在着相关的各向异性。这可以通过让磁性材 料和粘合剂在一些准流体或半固体形状中混合，混合物在制造过程期 间凝固，但仍然处于具有能够满足目标的足够比例的磁场的影响下。

磁性材料可以是一类高频铁氧体，比如飞利浦铁氧体软磁性材料 4型镍锌材料在烧制之后压碎，然后精细碾磨成粒子大小在5微米以 下的占98％的颗粒。

已经进一步发现合乎需要的是，可以施加偏置磁场，这样，场极 性以将导致各向异性沿电线长度连续出现的方式反转，但是，用铁磁 材料线芯的剩余磁化和磁分子的相关极化沿电线长度方向在空间上 周期性地反转。空间周期性是结合铁磁材料线芯里的退磁效应，而且 还结合拟在线缆系统中传输的最高频率频谱的波长和该频谱所希望 的传播特性而选出的。

该各向异性系统的结构和作用与现有技术根本不同。有为数众多的 例子是，利用磁性材料来如过去所作的努力那样简单地“装载”信号导 线，以增加线路的电感，由此提高了其传输阻抗，并且由此减少了信号 损耗以及纠正频率响应衰落。关于这一点的美国专利有：Elmen的 1,586,887″感应性装载信令导体(Inductively Loading Signaling Conductors)″；Fondiller的1,672,979  ″负载导体(Loaded Conductor)″；Prache的2,669,603″具有磁负载的传输线 (Transmission Line With Magnetic Loading)″；Raisbeck的 2,787,656；Josse的4,079,192″减少高频泄漏的导体(Conductor For Reducing Leakage At High Frequencies)″。并且，按效应不同的分 类有：Barlow的3,668,574″利用加重非对称双表面波的混合模式电传 输线(Hybrid Mode Electric Transmission Line Using Accentuated Asymmetrical Dual Surface Waves″)；Lorber等人的4,017,344″时 间延迟特性改进的磁增强同轴电缆(Magnetically Enhanced Coaxial Cable With Improved Time Delay Characteristics)″；Broomall等 人的5,574,260″高频信号传输特性改进的复合导体(Composite Conductor Having improved High Frequency Signal Transmission Characteristics)″。Elinen和Prache是在线路中电感加载和集总电 感线圈效应相等的例子。Prache是首批分析磁性材料对加载线缆阻抗的 电介质效应的人员之一。Raisbeck的美国专利2,787,656(1957年4月 2日)通过在分析中加入包括被Prache疏忽的介电损耗在内的全部损耗 而完成如此的分析。Raisbeck的分析在他于贝尔系统技术杂志(Bell System Technical Journal)1958年3月刊(第361-374页)上发表 的文章中有进一步的详述。此类工作的重点是把给定尺寸(主要是在共 轴类型的线路中)的传输损耗减少到最小。它们并不试图直接改变诸如 表面或靠近的效应。

Fondiller的较早美国专利1,672,979(1928年6月12日)以一种 挤压方法用磁性材料包裹电线，他还通过沿电线发送“强直流电流”将 该电线磁化。所阐述的被覆材料是在粘合剂里的铁粉。该专利解释道： 直流磁化的目的是提高被覆层的磁导率，因此增加每单位长度的电感， 遵循的是通过提高传输线阻抗水平来降低损耗的已定方案。并没有不对 称特性或其它磁或电介质效应的有关披露。

Josse用磁性材料包裹电线的主要目的是减少来自靠近电线中的涡 流，将该原理适用于Litz电线应用场合。他还对超导线缆和非常高电流 功率传输线频率应用采用该处理工艺，该应用的焦点似乎是涡流效应。

后面一组的三个专利(Barlow，Lorber等，以及Broomall等)是 截然不同的。它们全部描述了不易被古典传输线路和导线理论解释的实 验性结果。它们全部都引用显现出非经典特性的实验性数据。仅仅 Barlow发展了一个有关影响波传播的表面波特性的理论。Lorber在他 的结构中观察到异常低的时间延迟，但是建议提高与线缆的分路电容串 联的有效电感来对它进行解释。在他的说明书其他部分中，暗示了这个 观察特性应归因于一个“波导”效应。Lorber还引用Kehler和Coren 的1970论文(参看Kehler等人的文章“柱形膜的磁化系数及波纹研究 (Susceptibility&Ripple Studies in Cylindrical Films)，应用 物理期刊(Journal of Applied Physics)，卷41，3期，(1970年5 月1日)第1346、1347页)，该论文证实在被用作为共轴结构中的中心导 线的一小段薄磁性覆盖的电线里在110MHz存在着非经典的传播效应。

Broomall等人发展了他们的纯粹根据趋肤效应特性解释不规则传 播效应的理论。他们的结构和Lorber不同之处是采用了磁衬底作为它们 的基本结构，但是它们也建议了一个将磁性材料放在中间层中的三层结 构。他们所给的例子仅仅表明在损耗和延迟特性方面有适度的改善，而 没有对传播占支配地位的过程给出建议。他们的教导并没有清楚地说明 如何使他们的方法优化适用于其他的材料和尺寸。

如此说来，Barlow是这些例子中清楚地提出了对波传播过程的直接 效应的唯一一例。正如前文所作的讨论那样，趋肤效应可以更有效地被 看作是在所有这三个专利所采用各种手段的高传导性和/或可透过性介 质内的传播效应。Barlow在他的说明书中承认分析数学处理方法的缺 乏。他把他发现的一类实验论述为他称作是non-TEM模式的一种新颖传 播模式的示范。他采用电介质层开发新颖的模式，并且给出一个很宽的 厚度范围，拟使其覆盖1MHz到10GHz的频率范围。他的杂志论文和在 专利给出的曲线表明在衰减作为所加的电介质薄层的函数关系存在着明 显的改变。

很有可能这三个专利都能从改变能量传播的能量陷井特性中得到充 分理解。

这些所引用的现有技术都没有涉及本发明提出的传播效应，它们也 没有在连结点各向异性对介电常数和磁导率的影响和发展方面提供教 益。上文所讨论的铁氧体型材料仅仅是有显微结构特性的可能材料的一 个例子，该可能材料使得在适度值(1特斯拉以下)的磁场的影响下， 它们的电磁特性(电介质，并且磁性)相对于磁场的强度和方向有明显 的改变。其它的晶体、半晶体或者甚至有些无定型物质可以展示显现出 可比较的各向异性的内部排序特性。本发明在某种程度上利用这样的效 应来完成对产生于这些特性的不寻常空间分布的传播特性的增强。

5.复合电线可以被绝缘外层357进一步覆盖。然后绝缘结构将复 合电线各组分分离成在如图11所示的支持纤芯上的编织或者螺旋状 包缠的环状导线。

环形导线的选择性实施例

图11c是可以用于四芯线组线缆的环形导线的又一非限制性实 施例。首先参看图11d，这个空芯环形导线可以磁性材料单管98被 覆以导电(金属)层104，后加以磁基质薄层106，然后再在其上被 覆以非常薄的绝缘层108而构成。这一结构类似于前文所述单线的层 状结构。对于许多应用，这种单一的管状磁芯结构是较为有利的。例 如，它允许四个环形导线各自将光纤围在防汽管中，而不要求整根线 缆都完全进行水汽防护。这样一种管还有可能增加光纤和充分吸收的 保护性填充物可用的中心空间的直径。可磁化管中的剩磁、导电层的 尺寸确定、以及基质层的各向异性特性都可以加以调节，以使损耗足 够低并提供均匀的传播特性，从而导致其性能基本上和前文所述的金 属丝网相同，也许比其更好。这简化了线缆的结构并且降低了成本， 其结果是线缆更轻，尺寸上也略为减少。该线缆例子的抗张强度构件 可能是一个被置于线缆中刚好在外套覆层之下的抗蚀高强度编织 带。所述的外覆层应当采用EMI对称化器，而阻抗匹配的外壳层具有 阻性的空间阻抗设计，两者均如上所述。

这些环形导线至少具有下列独特且新颖的特性，它们在许多基本 点上均不同于发明人所了解的现有技术。

现有技术的磁“装填”结构和系统针对用于发射和传递电磁能量 的导线系统的损耗特性，一般着重于简单地提高传播电磁能量的传输 线的阻抗值。按照这一策略，这种导线损耗的电阻大小成为传输系统 阻抗的较小部分，因而减少了由于这一原因而损耗的那部分能量。这 些尝试本质上不会影响传播特性，它们也不会降低(特别是在高频 下)支配着导线交流电阻的趋肤效应电阻。这些方案的缺点是为降低 损耗牺牲了可用带宽。一些例外情况已经涉及了上文提到的涡流和接 近效应。该技术大多数是在采用了窄带或固定频率策略的电力传输应 用之中，而这一策略并不能应用到宽带信号能量传输之中，也不适合 于此(参看美国专利3,160,702，Lapsley；和3,594,492，Bader.)。

另一方面，本发明改变了导线中的趋肤效应，更改了能量沿传输 线通路传播的方式。这样的一个方案不必提高结构的阻抗来达到改进 的目的，而且带宽也未因此而受影响。

对导线结构的审慎选择要求除了使传输能量损耗适于任何给定 应用要求以外，还能够实现其它的目的。这种对各项选择所作的平衡 例如有先进的四芯线组结构的系统目标，该目标着重强调信噪比，因 而更强调在XTLK和EMIR特性方面的高性能。这些特性一起要求网络 性能能够满足最后一英里线缆系统的要求。

孤子传播

在一些条件下，在所研究的线缆中的传播表现出非常低的能量扩 散特性，其类型和在十九世纪中叶(1834年由J.S.Russell)首先 观测到的孤子传播特性有关，这是一种由拖轮在苏格兰的运河上航行 时产生的传播距离很远的不寻常水波。在Russell之后，其它人从数 学上探究了这一现象，Korteweg&deVries在1955年研究出这种水 系统的数学模型，但接下来的主要成就是在Zabusky&Kniskal将 分析进一步深入时取得的，他们杜撰了新的术语“孤子”用以解释这 些波现象的类似于相干群的特性。关于这一主题的大多数数学和实际 工作是在此后的30年内作出的。孤子传播已被应用于光纤系统，其 光模态取得了显著的改进。如今在应用中的光纤采用的即是孤子技 术。

根据本发明的电磁传播条件的新颖各向异性本性允许采用空间 传播非线性(即，相对突然而且空间周期性变化的μ和ε)，来发射和 接收此类孤子模式下的能量，其色散度非常低，因此有非常好的高速 波形逼真度。孤子传播的优点是较低的能量损耗，较长的行程，较大 的有效带宽，这是因为孤子群速度具有载运信号能量达一段可观距离 同时在时间和空间上保持其能量和形状的特征。

用以实现这一目标的信号源和负载耦合装置可以采用较为复杂 且成本较高的结构，但是在需要的时候应易于证明其是正确的。发明 人还未发现将此类方法采用于在基本为电的能量传输模式下亚光波 段内进行电磁波的孤子传播的现有技术。上文所引用的三份专利 (Barlow，Lorber，and Broomall)全都建议非传统的传播方式，但 它们既未解释也未教导能够达成此类适宜状态的方法。本发明的该实 施例预期了如上所述的这种各向异性结构安排，它将不仅展示数字信 号较高速分量的低色散性，还促进了信号传输的低损模式的发展。在 前面有关特殊环形导线结构的章节中所讨论的其它各向异性波传播 效应可以通过选择磁场而加以改变，并获得对于任何给定信号而言的 最佳值。

定位器制造实例

出于对四芯线组线缆所需对称性精确度的考虑，合乎需要的是不 论定位器的环境条件的预期(或通常)的改变带来什么样的变化，定 位器应能够保持基本不变的电磁功能性。通常的热塑性挤压形状包含 了显著的内应力，该应力导致在成形之后，特别是在室外使用过程的 老化期间发生形状和尺寸上的变化。为了从根本上克服这种问题，发 明人开发了种种技术来降低在成形处理期间这种应力的产生。

可以采用热塑性熔体、模壁和挤压机的振动来提高流率以及改进 成品质量。现有技术采用在0.7和20000Hz之间的振动频率来达到在 制备一些热塑性产品时的各种目标。

发明人采用了一种新颖的技术来处理热塑材料。发明人发现在挤 压处理期间频繁地重复进行急剧减压和受压会导致在所得到的挤出 物形状中产生平滑得多的流动和低得多的内应力。图9b和10b中所 示的这种从高到低再高的压力循环是快速的，足以使这一过程是绝热 的。

该循环从效果上看是一种抗锻造工艺，通过该工艺引入的扩展波 促使钩住和互锁的聚合物链开扣、解锁。本发明的一个重要特点是在 最终成形期间压力释放，变为大致相当于大气压的压力，以及在从略 高于玻璃态转变温度冷却到基本固化状态期间维持如此的低压。由于 不同瞬时材料和工艺的变化很小，可以利用模制材料的共同流动同时 形成定位器的各部分。

对于其玻璃态转变温度低到足以在低于600°F的溶化温度下提供 充分的可塑性的热塑材料来说，优选采用如下文实例A所示的过程。 对于其它热塑材料，比如聚四氟乙烯(PFTE)(它实际上并不完全熔 化而是需要有一个烧结处理，实例B这个实施例可能更为适当。下文 将对这些实例加以注解和说明，并将之图解于图9和10中。

实例A

这个处理过程的一个重要因素是在熔体成形和挤压处理期间压 力的释放以脉动形式快速而频繁地进行。这些热塑聚合物的分子构型 的特点是分子量和聚合物链长度都发生变化，这促使各链之间互锁， 导致非牛顿流动特性，从而由典型的高压形成方法产生牢固 (locked-in)的应力。

图9a表示的是和挤压机主体203相连的挤压模头201。一个挤 压螺杆205位于挤压机主体203之中。和活塞209一起使用的是一或 多个液压活塞组件207，它用于调节体积的变化并进而调节压力。使 压力明显降低所需的体积量变化可以较小。因而在最后的混合室周围 刚好位于挤出模之前的小液压活塞仅需运动一个非常短的冲程，即足 以允许产生快速的压力变化，而其惯性比努力使螺杆式塑化机或主压 力活塞运动时可能出现的惯性要小得多。发明人还发现挤压模沿镗孔 的形状应当为小的锥形，以免在接近最后成形孔的地方出现湍流式混 合。

对于这一处理过程，比较恰当的压力可以是从约0psi到 2000psi，而这一压力可以在大约1到10毫秒的时间内循环一次。循 环压力可以在热的挤出物冷却到比如从-50℃到+50℃起伏的玻璃态 转变温度时作用在其上。

脉动挤压阶段之后是在浴槽211中作受控制的缓慢冷却退火，其 用意在于防止在挤出物中形成明显的冷却梯度，以防引入应力。这种 冷却退火流程图表示在图9c中。图9c是在挤压之后挤出物立即进入 的挤出物(大约100℃-300℃)处理炉的简要结构安排。在步骤213， 热的挤出物从模头脱出。在步骤215，热的挤出物暴露在比挤出物温 度低20-50℃的温度下的第一浴槽，在下一步217，有点冷却的热挤 出物暴露在比步骤215温度低20-50℃的温度下的第二浴槽。在下 一步219，挤出物暴露在比步骤217温度低20-70℃的温度下的第三 浴槽。最后，在步骤221，挤出物暴露在温度保持在大约145-150°F 下的洁净浴槽。在洁净浴槽之后，进行温和的冲洗(步骤223)，清 洁挤出物，然后作温和的空气干燥。每个步骤的持续时间经设定能够 使挤出物在进入下一退火步骤之前保持温度平衡。每个步骤的时间因 挤出物的截面形状和尺寸而改变。

在检查这一脉动性释放压力的方法的成品结果时，完全冷却样品 和老化样品的整个挤出长度都浸入均匀加热的浴槽中，确定是否能观 察到任何变形。当采用和未采用实例A所略述的处理过程生产出的挤 出材料互相比较时，其差别是显而易见的，未经这种技术处理的部件 发生明显的变形。而经过处理的部件没有形状或尺寸上的变化，或几 乎不存在变化。所观察到的改进据信是由于互锁和加有应力的分子链 在脉冲的短暂低压部分期间解锁和释放而造成的。挤压的最后成形阶 段可以在低压条件下进行，在该条件下流动特性明显得到了改进。凝 固阶段应当在和将提供模具接触的压力一样低的压力下进行，通常在 1巴左右。

脉冲化的释压处理增强了挤出物的流动性。所采用的锥形根据要 产生的截面的形状和尺寸而定。从2到15度的锥度可以包括对于大 多数小的形状和类似聚乙烯、聚丙烯、高分子量聚乙烯和一些共聚混 合物的材料而言的最佳范围。进行锥度控制的一个重要参数是局部体 积缩减的比例，该局部的体积缩减会产生将挤出物排出的压力升高， 和绝热温度上升。所需要的锥度大小将因熔体特性(粘性和非牛顿特 性)而变化。角度的选择可以和局部体积有直接关系，而且在理想情 况下，它将因复杂形状下的局部厚度而变化。对于许多的熔体特性， 有效的缩减量可以在大约1到7个百分比的范围内。

挤出物的初始出口在进入第一个退火浴槽之前具有非常短的空 气冷却段。这个第一浴槽温度的选择可以由实验作出，只是为了以相 对于其形状、段厚度和出口体积速度而言最小的应力稳定这一特定材 料。考虑到在脱离模具时由于压力降总是有一定的绝热冷却，无论何 处这一温度可以比挤出物出口温度低20°F到100°F。发明人已经发现 三个阶段的连续浴槽温度降低也许足以完成应力的释放并使大多数 的模具稳定。挤出物和浴槽接合的长度以及它在其中所花费的时间是 由挤出物从浴槽中脱出时的温度的稳定性决定的。在最后的退火浴槽 之后，一个洁净浴槽将退火浴槽的任何残余物除去。对于高温热塑材 料，初始的浴槽可以含有适宜于工作温度的低酸性净化的矿物油之 一。洁净浴槽清除这类残余物和任何其它重要的表面杂质。

实例B

由于在10MHz到1GHz频段其具有较低的介质常数和极低的损耗 特性而极受欢迎的含氟聚合物有着困难得多的成形特性。这些材料不 能象在实例A中所讨论的热塑塑料那样熔化。以微粒形状开始的含氟 聚合物材料按照和粉末冶金类似的方式处理。将其压成一定形状，可 以采用粘合剂进行，使其成为“生坯”，然后烧结成最终的固态。发 明人发现，在这种生坯的压力成形期间，类似的脉冲压力释放对成形 之后的烧结处理过程的产物和均匀性有积极影响。图10a、b、c叙述 了一种应用于这种材料和形状的方法。在完全烧结和熟化处理PTFE 之后，例如在惰性气氛下和在产生1到3个百分比的快速高-低-高 容量变化的压力脉冲化成形模中对受热材料进行后处理，增强了最终 形状的稳定性和准确性。这一系列的改变压力的处理步骤构成了用于 这类材料的实例B。

参看图10a，图中表示的是一个惰性气氛室251，一个带状253 的烧结材料连续流馈入其中。在惰性气氛室251内有一个带状加热室 255对带253加热。锥形的成形模装置257接纳带253。脉动压力活 塞259对加热烧结带253施加退火压力波，由此减轻内应力并改进形 状的稳定性。脉动压力活塞259可以采用时间图案和图10b相似的脉 动波。压缩比由模挡板设定。

图10c的流程图中表示了这些步骤。具体地说，步骤261表示了 在引入惰性气氛腔251之前的热压缩FTPE带。步骤263表明该带以 低压进入烧结腔中。在步骤265，热烧结的带馈送到图10a所示的脉 动惰性气氛模装置中。步骤267是最后一步，在该步骤热带以低压送 入冷却腔中。

螺旋性扭曲

本发明四芯线组线缆的最后成形步骤包括对定位器作适当的扭 曲。所期望的螺旋扭曲是在这样一个处理过程中完成的，该过程仅仅 装配没有导线的中心定位器，然后在受热阶段通过被保持在低于玻璃 态过渡温度(Tg)的某温度下的一个成形模系统将所期望的螺旋性扭 曲加给该组件。冷却后的组件随后在下一阶段部分地打开，使导线得 以安装在它们的槽口中。接下来，组件在进入下一阶段的时候受压闭 合，由此内层的屏蔽(或镜)材料装配到线缆初级产品上。然后这一 组件可以作最后的被覆操作，覆盖以屏蔽层部分、抗拉构件和外套 层。

在挤压处理之后，定位器准备进行安装。用于定位器的合适热塑 材料可以是这样的：定位器材料的电阻率在105-1018欧姆-秒，其 介电常数在大约1.05到4.0之间，并且其低的介电损耗在目标频段， 一般高达或大于1GHz的频率上具有小于0.1的损耗正切值。

其它材料特性是，定位器材料应当具有老化和风化特性，使得对 于-50℃to+50℃的温度范围和0到100％的湿度范围，电磁功能性的 变化应当小于1％。供定位器用的塑性材料的可接受弯曲模量值在 0.07E+9Pascals的最小值(0.01E+6psi，软聚乙烯并且可能也是PTFE 的典型值)到6.89E+9Pascals(1.00E+6psi，PAEK的典型值)之间。 这些类型的材料可进行不同程度的模制，或需要加以“烧结”，使得 它们能够跨越上述类型范围。以玻璃填充的聚丙烯也可以是候选的一 种材料。这些材料的各种混合物也可以使用。

为取得良好平衡而驱动并端接

本说明书所预期的网络操作有三个感兴趣的频域：1)用于电源或 极低频信令的DC或低频段，正如POTS振铃电压在约20Hz；2)从约 375Hz到约3400Hz的低频或话音频段；3)达到1GHz左右的供数字数 据用的宽带高频段。

所预期的驱动装置和端接装置可以将这三个范围有效分开，从而 隔离它们之间的任何互作用。从现有的世界标准来看，最为合适的数 字数据制式是被接受为当前标准的SONET或SDH，目前世界范围内大 多数的光纤通讯正按此标准工作。这一时分复用方案的基帧或“时间 矩形波串”被设定为125微秒的持续时间，即每1/8000秒一组。这 两种制式的时隙结构都表示在图15中。每帧的组织由810个时隙或 “鸽笼”表示，它们以9行乘90列的矩阵283排列。每个时隙281 包含一个8比特的字或字节。对于每个125微秒帧，字节按序逐行流 动，自1开始并在810结束。这样每帧有6480比特，这在每秒8000 次的情况下基本比特率为每秒51.84兆比特。这仅仅是STS-1制式在 处于电形态时的基本或最小比特率。当用于为例如光纤通路产生光信 号的时候，这一制式被称为OC-1光载波。SONET和SDH标准包括采 用被称为B3ZS的8比特编码方案，这一方案的作用是通过以允许对 真实的源数据解码或恢复的方式修改数字数据来避免过长的一或零 的长串。这一方案当初的开发目的包括避免过多的低频能量将信号的 基线移动，如果基线发生移动，就会干扰数字信号的准确恢复。这样， 这一制式避免在51.84MHz信号中有过多的低频分量。

基本的STS-1帧用作为进一步分时的框架，办法是设置可达192 倍于该基本制式中的数据。即，每个125微秒帧将810单元的每一个 细分为192个字，每个字仅仅8比特长。这又使比特率增加了高达 192倍，结果得到目前最大的9.9456GHz数据比特率。在全世界所采 用的正在工作的通讯系统中，当前的标准通常采用基本速率的3、12、 24、48、96和192倍。对此处披露的某些类型最后一英里系统设定 的电信号模式通常是STS-3(155.52MHz)或STS-12(622.08MHz)。 在这些情况下，所需要的仅仅是在本发明所采用的平衡驱动或端接装 置的那部分具有非常有限的低频响应。

大多数信号处理电路拓扑图，特别是那些使用集成电路技术的拓扑 图是单端或非平衡的设计。必须采用一定的装置将平衡的四芯线组设计 耦合到此类非平衡单端电路中并从其中耦合出来，同时保留线缆的EMIR 和XTLK性能。为此目的，此前已经采用了性能类于变换器的巴伦器件。 C.L.Ruthroff在IRE会议文集1959年八月版第1337-42页发表了和这 一主题有关的经典文件。这种设计已经限制了共模抑制(CMR)和一些相 关的带宽局限性。采用多孔铁氧体芯的准传输线装置已经被利用于构成 巴伦器件，但是它们难以在较宽的带宽上取得好于25-30dB的CMR。两 个例子是授予Crowhurst的美国专利5,220,297，″传输线变换装置 (Transmission Line Transformer Device)″；和授予McCorkle的美 国专利5379006″宽带不平衡变换器(Wideband(DC到GHZ)Balun)″。

图13和14给出了本发明可以采用的驱动器和端接装置的细节。 在新颖的驱动器和平衡接收机系统中，端接阻抗基本上被“Δ”构型 的电阻控制。在这两种情况下，这些小的薄膜电阻阵列通过所示的高 通滤波器501和集成到每个Δ电阻阵列中的实际较小的电容将线路上 的DC和低频分量隔离。

图13所示的平衡驱动器包括驱动线缆的推挽式信号电流源503 和505，外加源和端接电阻阵列，由此使过渡阶段或“一”或“零” 状态中的阻抗变化最小。特别是，图13是进入高频提升电路507的 STS制式的数据流。高频提升电路507用于补偿损耗。高频提升电路 507采用接收机孔径提升电路509(图14)调节，以满足BER技术指 标。高频提升电路的输出被送往分相器508。分相器508的输出是两 个相位相差180度的信号。线511所表示的第一信号进入一个宽带电 流源驱动器505。一个平衡的高通滤波器501接收这两个信号。这些 信号通过电阻阵列515，进入四芯线组线缆517中。如图13所示， 还有从辅助低频装置接收输入信号的低通滤波器519，以及直流电 源。这些低频信号又被送入线缆517中，以提供图2的线路55和57。

图14所示的平衡线路的接收端结束于与推挽共发共基长尾输入 放大器相连的无源电阻阵列515’。这一阶段将信号耦合到系统或耦 合到在整个带宽上具有非常好CMR的时钟控制的数字比较器。图14 详细表示了平衡线缆接收机系统。线缆517的接收端被置于无源电阻 阵列515’中。信号的低频分量通过低通滤波器519’来提供辅助的低 频服务并提供直流功率。高频分量通过高通滤波器501’。高频分量 进入平衡的输入放大器521。平衡的输入放大器可以具有微分共发共 基长尾输入放大器对的构造。平衡输入放大器的CMR在带宽范围内可 以大于40dB。平衡输入放大器的输出端可以通过直流恢复电路同步 箝位系统523。箝位系统的输出被送到接收机孔径提升电路509。接 收机孔径提升电路509可以修整所谓的“眼图”，以达到BER技术指 标。接收机孔径提升电路509的输出是数据流。

这样的驱动器和接收器阶段显示了好于50dB CMR的性能。在完 全集成的设计中，这种水平的性能应当以较低的成本严格达到。这里 所讨论的这些类型的输入和输出阶段可以较容易地置入再生器模块 之中，供前文所披露的线缆系统使用。

在前文讨论的附图中还显示有暂态电压箝位装置，用来避免来自 各种可能源的高压脉冲。(例如静电放电，附近的闪电或EMP，或连 接或瞬时现象)。

将该四芯线组用于“火警线(FireWire)”的应用

最近供计算机外围设备使用的新的串行数据总线标准开始取得 广泛的应用。这一新的标准是IEEE 1394或其在国际IEC 1883中的 相近内容。名称“火警线”被广泛地运用来称呼这种新的总线线路和 系统。这些系统的物理互连线缆采用位于其总体屏蔽层之内的两根双 绞线和两根电源线。火警线的本意是指将各种附件和个人计算机相连 的较短长度。这些标准在范围和操作数据率方面均有增长，使得最初 的100兆每秒的界限现在扩大到400兆比特每秒，并经建议将进一步 增加到1200兆比特每秒。这样的线缆在经本发明修改之后可能完全 适合于一幢住宅或写字楼内的许多当前和未来类型的设备、信息装置 和附件连接起来。

本发明的线缆形状能够很容易地达到这一目标。该线缆可以简单地 加以修改，使其内部包含两个电源引线。尺寸缩减之后的款式当然可以 设计供室内环境下使用。这种形状的线缆的独特优点使其能够开发作此 种用途，并且对于这一更为有限的应用而言其成本的节约是显著的。

有趣的是，标准所选择的根总线周期仲裁采用的是和SDH与 SONETT协议相同的时间间隔-125微秒。考虑到所披露的全局通讯系 统的总是保持连接状态的有源用户接口以及火警线的高数据速率目 标，这些系统看起来配合得很好，其数据功能很容易和局部环境接 口。新颖线缆结构的这种火警线形状和其此类的应用均为本说明书所 包含。

制造方法实例

该例子利用了图8形状的定位器，但是在该定位器中省略了为光 纤所留的径向定位器空间。本例所选择的材料是PTFE。经过组装的 芯的直径是0.420英寸。它是通过上文所述的“生”挤压、烧结和最 终的煅烧过程而形成的。它经预组装，然后在惰性气氛的受热管道中 成形，得到一个每英尺1.8圈的螺旋性扭曲。这些单管状环形导线 (UTAc)中心相隔0.2000英寸，而正交的四芯线组居中于芯支柱的 0.420英寸直径中。

UTAc由0.0384英寸的OD管形材料制成，它由轴向可磁化到大 于0.6特斯拉的高镍铁合金(含18-30％Ni)经软退火而形成。管的 内径约为0.026英寸。该管以具有连续长度的经成形、碾轧和熔合的 材料的形式制造，得到的是内表面光滑的“无缝”构造。它经镀铜并 电镀抛光以达到一定的光滑、明亮的表面光洁度，其厚度为28微米。 该表面然后加上被覆层，办法是将包含如上所述的Ni-Zn铁氧体粉末 的尿烷瓷釉(urethane enamel)的磁基质在经过轴向磁化场的凝固 之后挤压成额外的11-14微米定形厚度。这可以在电镀制管之后以 一个连续的操作来进行。然后固化的组件在类似于用来将绝缘材料涂 敷在磁线上的多阶段浸渍和烘干处理过程中被涂以软的尿烷瓷釉材 料。可以很便利地对该层进行色编号，以标明制成后的线缆中四个 UTAc的每一个。由此便结束了单管环形导线的成形过程，在这一阶 段导线应当存放在直径最小为四英尺的卷轴上。

接下来的导线处理步骤是利用为计划中的已完成线缆的游程长 度(从例如4000英尺到可利用的最短长度，通常为400英尺)而选 择的适当长度，来把所需要数目的光纤拉入选定的管中。这些光纤是 单模的，以塑料包裹，并且进行色编号以供鉴别。它们和超吸收性化 合物一起沿一般平直的路径被细的钢丝导杆拽入管中，所述的超吸收 性化合物起纤维拽拉操作的润滑剂。根据应用的不同，光纤可以仅插 入一个UTAc中，也可以插入几个UTAc中。建议的最小含光纤量是在 两个电信号对的每对中每UTAc一根光纤。

四个长度适当选定的管接下来在PTFE的一连续分离和再组装过 程中组装起来。在该时刻，预先选定的芯线缆长度准备按照上文在“屏 蔽设计”一段概要说明的时间表进行屏蔽层装配。外覆盖层应当采用 EMI“对称化”第一屏蔽层(对称化器)和具有上文所述的阻性空间 阻抗设计的第二(最外面的)屏蔽层(阻抗匹配外壳)。这些屏蔽步 骤结束了线缆成品的组装。完成后的线缆应当存放在最小四英寸直径 的卷轴上。

在线缆制造之后，端部的端接在不同的环境下进行，其中线缆端 部回切至适当长度，以便根据光纤被一些支持性塑料缓冲管缓冲的合 适服务长度来剪裁光纤。这些光纤可以保留在这一状态下供未来使用 或端接至所选的连接器。同时，管状环形导线由收缩的套管接续器进 行电连接，以向源驱动器和接收器端接设备提供非常短的电连接。

本例中的线缆可以使用在Node系统中，其速率为STS-3或155 兆比特/秒，或对于数据传输而言为622兆比特/秒(STS-12)

上文描述了本发明的一些实施例。然而应当理解的是，可以在不 偏离本发明的精神和范畴的情况下作出各种修改。例如在同轴线缆中 可以有利地采用对称和阻抗匹配的外壳。这种外壳还可以采用在双轴 线缆(图16)中，其中两个同轴线缆1601和1603位于一个护套1609 中。在这个实施例中提供了双同心环形导线1605和1607。类似地， 参看图17，一些线缆制式比如Super VHS或Y/C采用的是两个同轴 线缆，这里回程不是同轴的。这一些可以类似地受益于阻抗匹配的外 壳1707。当然，任何一根线缆也可以进一步受益于一个对称层。

还应当注意的是，每根线缆(比如1701和1703)也可以是四芯 线组线缆。三轴线缆也在本发明的考虑范围之内。

因此，其它的实施例都在下列权利要求书的范畴之内。

本发明的开发没有得到任何美国联邦计划的支持，因此美国政府 对本发明不享有权利。

共同发明人：Mitchell A.Cotter和John A.Taylor