Brevet FR2771546A1 — publié le 19990528

La présente invention concerne un câble de transmission de données. Elle concerne plus particulièrement un tel câble destiné à être utilisé dans le domaine informatique ou dans le domaine de la téléphonie. Le brevet européen EP-B-0.599.672 décrit un câble de transmission de signaux haute fréquence, comprenant au moins une unité de conducteurs, chaque unité comportant au moins deux ensembles de conducteurs, tel qu'une quarte de conducteurs torsadés, chaque conducteur étant isolé par une première gaine isolante, ladite unité, ou plusieurs desdites unités, étant entourée d'une deuxième gaine constituée d'une mince enveloppe 1o extrudée en matériau isolant, située en contact avec les conducteurs de l'ensemble de conducteurs sans que ces derniers soient noyés dans la gaine qu'elle constitue, ledit matériau isolant présentant à la fois une rigidité suffisante pour maintenir lesdits conducteurs dans une position déterminée au cours des manipulations dudit câble et une élasticité suffisante pour autoriser ces manipulations. Or, pour obtenir un niveau de diaphonie compatible avec une bonne transmission dans un câble comprenant au moins une unité d'au moins quatre conducteurs torsadés sous forme d'ensembles de conducteurs qui sont des paires ou des quartes, les pas de torsades desdits ensembles de conducteurs sont différents. Le problème pour la transmission de données est donc que, chaque ensemble de conducteurs ayant une longueur électrique différente, les signaux émis simultanément à une extrémité du câble dans chacun desdits ensembles de conducteurs arrivent à l'autre extrémité du câble avec un décalage dans le temps. Le problème est d'autant plus gênant que les débits de transmission de données sont élevés. Actuellement cette différence est compensée par des équipements actifs associés à des équipements passifs de mémoires-tampons dites "buffer". Ces mémoires sont coûteuses et devront avoir une capacité de stockage de plus en plus grande. Ainsi le problème qui se pose est de pallier à la différence de temps de transmission entre les conducteurs d'un même ensemble de conducteurs et les conducteurs d'un autre ensemble de conducteurs, lesdits ensembles de conducteurs étant situés dans une unité de câble de transmission de données. Le but de la présente invention est de réaliser un câble de transmission de données qui résout le problème posé, en ce qu'il permet de diminuer notablement la différence de temps de propagation entre les conducteurs desdits ensembles de conducteurs, c'est-à-dire d'obtenir généralement une telle différence de temps de propagation inférieure à 2 ns / 100m. La présente invention propose à cet effet un câble de transmission de données comprenant au moins une unité d'au moins quatre conducteurs torsadés en ensembles de conducteurs, qui sont des quartes ou des paires, chaque ensemble de conducteur étant torsadé avec un pas différent de tout autre ensemble de conducteurs et chaque conducteur étant isolé au moyen d'une gaine isolante, ladite unité étant enveloppée par au moins un moyen d'assemblage, ledit câble étant caractérisé en ce que le matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un ensemble de conducteurs donné présente une constante diélectrique relative différente du matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un autre ensemble de conducteurs, de façon à ce que la différence de temps de propagation entre les conducteurs dudit ensemble de conducteurs et les conducteurs de l'autre ensemble de conducteurs soit inférieure à 2ns / 100m. Un mode de réalisation préféré est tel que ladite unité comprend huit conducteurs, sous forme de deux quartes ou de quatre paires. Ledit câble selon l'invention est avantageusement tel que ledit moyen d'assemblage comprend au moins une gaine dite gaine d'unité située en contact avec les conducteurs des ensembles de conducteurs. Ainsi, dans le cas o l'unité se présente sous la forme de deux quartes de conducteurs torsadés, le matériau utilisé pour la gaine isolante de chaque conducteur de la première quarte a une constante diélectrique relative différente du matériau utilisé pour la gaine isolante de chaque conducteur de la seconde quarte. Ainsi, dans le cas o l'unité se présente sous la forme de quatre paires (respectivement de deux paires) de conducteurs torsadés, le matériau utilisé pour la gaine isolante de chaque conducteur de la première paire a une constante dielectrique relative différente du matériau utilisé pour la gaine isolante de chaque conducteur de chacune des trois autres paires (respectivement de l'autre paire). Avantageusement, le matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un ensemble de conducteurs d'une unité de câble selon l'invention, choisi parmi les matériaux possédant une constante diélectrique relative adéquate pour la réalisation du câble selon l'invention, a une mobilité moléculaire en son sein peu élevée. Cette mobilité moléculaire due à une polarité plus ou moins élevée des dipôles au sein du matériau selon la nature d'un matériau donné est une donnée connue, et elle est représentée par o10 la valeur de tangente 6. Typiquement cette valeur est inférieure a environ 5.104 à kHz pour un matériau utilisé pour la gaine isolante d'un conducteur d'un ensemble de conducteurs présent dans une unité de câble selon l'invention. Pour obtenir un câble selon l'invention, il est nécessaire de disposer de matériaux possédant différentes constantes diélectriques relatives, afin de réaliser la gaine isolante de tous les conducteurs d'un même ensemble de conducteurs dans un même matériau donné, la gaine isolante des conducteurs de tout autre ensemble de conducteurs éetant réalisée dans un autre matériau. La gaine isolante de tout conducteur d'un ensemble de conducteurs donné est donc réalisée dans un matériau donné, différent des matériaux d'isolation utilisés pour les gaines isolantes des conducteurs des autres ensembles de conducteurs: à chaque ensemble de conducteurs torsadé selon un pas donné est associé un et un seul matériau de gaine isolante de façon unique. Les matériaux réalisant chacun la gaine isolante de toutes les gaines isolantes des conducteurs d'un ensemble de conducteurs donné sont soit des matériaux différents, choisis pour leurs constantes diélectriques différentes, soit des matériaux de même nature mais possédant une constante diélectrique relative différente. A titre d'exemple on peut citer ainsi les différents types de matériaux polyéthylènes, qui permettent de disposer actuellement d'une fourchette de constantes diélectriques relatives approximativement de 1,6 à 2,3, le polyéthylène de plus haute densité ayant une constante diélectrique d'environ 2,3 et les matériaux expansés tel que le polyéthylène expansé ou le polypropylene expansé ayant une constante diélectrique relative de l'ordre d'environ 1,6. D'autre part, la tangente ô de ce type de matériau est typiquement de l'ordre de 107 à 10-6 à 100 kHz. On peut aussi citer les matériaux expansés, synthétisés de façon connue de l'homme du métier par la technique du "foam skin". Lesdits matériaux expansés possèdent un matériau d'isolation cellulaire à très faible constante diélectrique, de l'ordre de 1,3 à 1,4 environ, tel que le polyéthylène cellulaire, ledit matériau d'isolation cellulaire étant entouré d'une couche ou "peau" de protection en polyéthylène plein de constante diélectrique plus élevée, de l'ordre de 2,0 environ, et d'une épaisseur de ladite couche typiquement de l'ordre de 50 pm. Enfin, on ]0 peut aussi citer à titre d'exemples différents polymères fluorés tels que le PTFE (polytétrafluoroéthylene), le PCTFE (polychlorotrifluoroéthylène), le PVDF (polyfluorure de vinylidène), le PEP (poly(éthylène - propylène) perfluoré), I'E.CTFE (éthylène. trichlorofluoroéthylene) ou I'ETFE (copolymère éthylène PTFE), qui possèdent des constantes dielectriques relatives de l'ordre d'environ 2 à 2,6 et en moyenne des valeurs de tangente ô inférieures à environ 5.10-4 à 100 kHz. Ainsi qu'il est connu de l'homme du métier, les ensembles de conducteurs présents dans l'unité du câble selon l'invention, possédant la propriété d'avoir une constante diélectrique différente pour la gaine de chaque conducteur d'un ensemble de conducteurs donné par rapport à tout conducteur d'un autre ensemble de conducteurs, doivent pratiquement posséder la même impédance pour pouvoir utiliser toute paire dudit câble (seule ou issue d'une quarte) dans une même application ultérieure. C'est pourquoi une conséquence logique de la propriété précédente est que le diamètre de la gaine isolante de chaque fil de conducteur d'un ensemble de conducteurs de l'unité du câble selon l'invention est différent du diamètre de la gaine isolante de chaque fil de conducteur de tout autre ensemble de conducteurs de ladite unité. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, le câble selon l'invention comporte une unité de deux quartes de conducteurs, ces quartes étant regroupées à l'intérieur d'une gaine d'unité entourée d'un écran métallique, une enveloppe extérieure étant disposée autour de ladite unité de deux quartes mises côte à côte. Un fil de continuité d'écran peut être installé parallèlement aux conducteurs entre la gaine d'unité et l'écran. Dans une variante de ce mode de réalisation, les quartes sont simplement regroupées à l'intérieur d'une enveloppe disposée autour de ladite unité de deux quartes mises côte à côte, généralement constituée d'un ruban qui joue le rôle d'écran. Dans le cadre de cette variante ni gaine d'unité ni fil de continuité ne sont utilisés. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le câble selon l'invention comporte une unité de quatre paires de conducteurs, ces paires étant regroupées à l'intérieur d'une gaine d'unité entourée d'un écran métallique, une enveloppe extérieure étant disposée autour de ladite unité de quatre paires mises côte à côte ainsi qu'il est connu de l'homme du métier. Un fil de continuité d'écran peut être installé parallèlement aux conducteurs entre la gaine d'unité et l'écran. Dans une variante de ce mode de réalisation, les quatre paires sont simplement regroupées à l'intérieur d'une enveloppe disposée autour de ladite unité de quatre paires mises côte à côte. généralement constituée d'un ruban qui joue le rôle d'écran. Dans le cadre de cette variante ni gaine d'unité ni fil de continuité ne sont utilisés. Selon un troisième mode de réalisation de l'invention, le câble selon l'invention comporte une unité de deux paires de conducteurs, ces paires étant regroupées à l'intérieur d'une gaine d'unité entourée d'un écran métallique, une enveloppe extérieure étant disposée autour de ladite unité de deux paires mises côte à côte. Un fil de continuité d'écran peut être installé parallèlement aux conducteurs entre la gaine d'unité et l'écran. Dans une variante de ce mode de réalisation, les deux paires sont simplement regroupées à l'intérieur d'une enveloppe disposée autour de ladite unité de deux paires mises côte à côte, généralement constituée d'un ruban qui joue le rôle d'écran. Dans le cadre de cette variante ni gaine d'unité ni fil de continuité ne sont utilisés. Selon un autre mode de réalisation possible, dans le cas de la présence d'une gaine d'unité isolante, le câble comporte, outre la (ou les) unité(s) d'ensembles de conducteurs (par exemple des quartes), entourée(s) de la gaine d'unité isolante sous forme de mince enveloppe, d'autres éléments, isolants ou non, tous disposés à l'intérieur d'une enveloppe extérieure de protection, éventuellement précédée d'un écran métallique. Par ailleurs, pour faciliter le dégainage des conducteurs, la gaine d'unité éventuelle peut être fendue longitudinalement sur tout ou partie de sa longueur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre illustratif et nullement limitatif. Dans les figures suivantes: - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachements partiels d'un câble selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe dudit câble de la figure 1. Dans ces figures, les éléments communs portent les mêmes numéros de référence. On voit en figures 1 et 2 un câble plat 1 selon l'invention. Le câble 1 comporte deux quartes 2 et 2'. La quarte 2, respectivement 2', est constituée d'une torsade de quatre conducteurs massifs en cuivre 3, les conducteurs étant isolés chacun par une première gaine isolante 4, respectivement 4'. Pour la quarte 2, le diamètre des conducteurs massifs 3 est de 0,51 mm (+ 3 Prm), et le diamètre des conducteurs 3 isolés au moyen des gaines 4 est de 1,2 mm. La gaine 4 est en polyéthylène massif de constante diélectrique relative 2,28 et de tangente ô égale à environ 2.10'4 à 100 kHz. Le pas de quartage est de 41,8 mm. Pour la quarte 2', le diamètre des conducteurs massifs 3 est de 0,51 mm (+ 3 pm), et le diamètre des conducteurs 3 isolés au moyen des gaines 4' est de 1,15 mm. La gaine 4' est en polyéthylène expansé de constante diélectrique relative 2,26 et de tangente 8 égale à environ 2.104 à 100 kHz. Le pas de quartage est de 33,0 mm. Les quartes 2 et 2', disposées côte à côte, sont regroupées en une unité de deux quartes, référencée 5. L'unité 5 est entourée d'une gaine d'unité isolante 6, située directement au contact des conducteurs isolés (3, 4; 3, 4'). La gaine 6, classique, est constituée d'une mince enveloppe d'une épaisseur de 0,25 à 1 mm en polyéthylène. Elle peut être rubanee ou extrudée. Un écran 7, sous forme de mince feuille métallique, par exemple de ruban aluminium- polyester en long, est disposé, de manière facultative, autour de la gaine 6. Cet écran sert de blindage pour éviter les perturbations des signaux transportés par le câble par des rayonnements électromagnétiques extérieurs. Un fil de continuité d'écran 8 est disposé entre la gaine 6 et l'écran 7, parallèlement aux o quartes 4 et4'. Enfin, I'unité 5 des deux quartes isolées et blindées est enveloppée dans une enveloppe extérieure de maintien et de protection 9 en PVC, extrudée autour de l'ensemble. L'enveloppe 9 confère au câble 1 une structure oblongue de dimensions, environ égales à4,3x6,5mm2. Afin de faciliter le degainage des conducteurs 3 du câble 1, notamment en vue du raccordement de ce dernier à un autre câble ou à un dispositif quelconque, la gaine 6 peut être incisée longitudinalement (voir figure 2), ainsi que représenté en 10. De plus, le matériau constituant la gaine 6 est choisi de manière à ne pas adhérer au matériau constituant les gaines 4 et 4' des conducteurs 3, toujours afin de faciliter le dégainage de ces derniers. Le câble 1 selon l'invention peut notamment être utilisé dans les réseaux locaux informatiques, par exemple pour relier le répartiteur d'étage et la prise de l'utilisateur. Exemple Un câble selon l'invention tel que décrit précédemment et représenté dans les figures 1 et 2, possédant: * une première quarte de quatre conducteurs massifs identiques en cuivre de 0,51 mm chacun isolé à 1,2 mm en polyéthylène massif de constante dielectrique relative 2,28, de pas de quartage de 41,8 mm, et * une seconde quarte de quatre conducteurs massifs identiques en cuivre de 0,51 mm chacun isolé a 1,15 mm en polyéthylène cellulaire de constante diélectrique relative 2,26, de pas de quartage de 33,0 mm, les deux quartes étant réunies en parallèle sous une petite gaine de maintien en polyéthylène, ledit câble possédant en outre un écran qui est un ruban aluminium - polyester en long, et une gaine extérieure oblongue d'environ 4,3 x 6,5 mm2. Le câble ainsi obtenu selon l'invention possède une différence de temps de propagation ]0 inférieure à 1 ns / lOO1m. A titre comparatif, un câble selon l'art antérieur, de structure proche de celle dudit câble selon l'invention mais d'épaisseur d'isolation des conducteurs différente par rapport au câble représenté sur les figures 1 et 2, possède: * une première quarte de quatre conducteurs massifs identiques en cuivre de 0,51 mm chacun isolé à 1,1 mm en polyéthylène cellulaire de constante diélectrique 1,77, de pas de quartage de 41,8 mm, et * une seconde quarte de quatre conducteurs massifs identiques en cuivre de 0,51 mm chacun isolé à 1,1 mm en polyéthylène cellulaire de constante diélectrique 1,77, de pas de quartage de 33,0 mm, les deux quartes étant réunies en parallèle sous une petite gaine de maintien en polyéthylène, ledit câble possédant en outre un écran qui est un ruban aluminium polyester en long, et une gaine extérieure oblongue d'environ 4,3 x 6,5 mm2. Le câble comparatif possède une différence de temps de propagation de l'ordre de ns / 100m. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. Ainsi, le câble réalisé selon l'invention peut être un câble comprenant au moins une unité de quatre paires disposées aux sommets d'un carré, chaque paire étant torsadée et l'ensemble des quatre paires étant retorsadé ainsi qu'il est connu de l'homme du métier. Cette réalisation comporte donc cinq pas de torsade différents, mais bien évidemment seulement quatre pas, soit quatre matériaux de gaine d'isolation de conducteur différents, sont nécessaires pour réaliser la diminution notable de différence de temps de propagation selon l'invention. D'autre part, le câble réalisé selon l'invention peut être un câble comprenant au moins une unité de deux paires l'une a côté de l'autre, chaque paire étant torsadée et l'ensemble des deux paires étant retorsadé ainsi qu'il est connu de l'homme du métier. Cette réalisation comporte donc trois pas de torsade différents, mais bien évidemment o seulement deux pas, soit deux matériaux de gaine d'isolation de conducteur différents, sont nécessaires pour réaliser la diminution notable de différence de temps de propagation selon l'invention. Selon un autre mode de réalisation, dans le cas de la présence d'une gaine d'unité isolante, éventuellement précédée d'un écran métallique, un câble selon l'invention peut comporter, outre la (ou les) unité(s) de conducteurs entourée(s) de la gaine d'unité isolante selon l'invention (mince enveloppe), d'autres éléments, isolants ou non (comme par exemple des conducteurs massifs), tous disposés à l'intérieur d'une enveloppe de protection. L'écran et l'enveloppe de protection extérieure ne sont par conséquent pas nécessairement disposés directement en contact avec la gaine d'unité isolante selon l'invention, dans le cas de la présence d'une telle gaine d'unité isolante, et il est possible qu'un câble selon l'invention ne comprenne pas d'écran et/ou pas d'enveloppe extérieure de protection. Selon une variante, il n'y a pas de gaine d'unité telle que décrite cidessus et c'est l'écran qui sert de gaine pour les ensembles de conducteurs de ladite unité. Un câble selon l'invention peut aussi avoir une structure duale (c'est-àdire une structure divisée en deux unités), typiquement de forme plate ou aplatie. Le câble selon l'invention n'est pas obligatoirement destiné à être utilisé dans le domaine informatique. Il peut être par exemple utilisé en téléphonie. 11. REVENDICATIONS 1./ Câble de transmission de données comprenant au moins une unité d'au moins quatre conducteurs torsadés en ensembles de conducteurs, qui sont des quartes ou des paires, chaque ensemble de conducteur étant torsadé avec un pas différent de tout autre ensemble de conducteurs et chaque conducteur étant isolé au moyen d'une gaine isolante, ladite unité étant étant enveloppée par au moins un moyen d'assemblage, ledit câble étant caractérisé en ce que le matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un ensemble de conducteurs donné présente une constante diélectrique relative différente du matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un autre ensemble de conducteurs, de façon à ce que la différence de temps de propagation entre les conducteurs dudit ensemble de conducteurs et les conducteurs de l'autre ensemble de conducteurs soit inférieure a 2ns / 100m. 2./ Câble selon la revendication 1 tel que ledit moyen d'assemblage comprend au moins une gaine dite gaine d'unité située en contact avec les conducteurs des ensembles de conducteurs de l'unité. 3./ Câble selon l'une des revendications 1 ou 2 tel que l'unité se présente sous la forme de deux paires de conducteurs torsadés. 4./ Câble selon l'une des revendications 1 ou 2 tel que l'unité se présente sous la forme de deux quartes de conducteurs torsadés. 5./ Câble selon l'une des revendications 1 ou 2 tel que l'unité se présente sous la forme de quatre paires de conducteurs torsadés. 6./ Câble selon l'une des revendications 1 à 5 tel que le matériau utilisé pour la gaine isolante de tout conducteur d'un ensemble de conducteurs de l'unité dudit câble a une mobilité moléculaire, représentée par la valeur de tangente 8, inférieure à 5.104 à kHz. 7.J Câble selon l'une des revendications 1 a 6 tel que les matériaux réalisant chacun la gaine isolante de tous les conducteurs d'un ensemble de conducteurs donné sont des matériaux différents. 8.J Câble selon l'une des revendications 1 à 6 tel que les matériaux réalisant chacun la gaine isolante de tous les conducteurs d'un ensemble de conducteurs donné sont des matériaux de même nature mais possédant une constante diélectrique relative différente. 9./ Câble selon l'une des revendications 7 ou 8 tel que lesdits matériaux sont des matériaux polyéthylènes. o0 10./ Câble selon l'une des revendications 7 ou 8 tel que lesdits matériaux sont des matériaux polymères fluorés. 11./ Câble selon l'une des revendications I à 10 tel que le diamètre de la gaine isolante de chaque fil de conducteur d'un ensemble de conducteurs de l'unité dudit câble est différent du diamètre de la gaine isolante de chaque fil de conducteur de tout autre ensemble de conducteurs de ladite unité.