Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для передачи аудио, видео и цифровых сигналов, для подключения акустических систем к усилителям мощности, в радиотехнике, электротехнике и в других областях.

Известен двухпроводный кабель в экране, в котором есть два токоведущих провода, один из которых - сигнальный, а второй - нулевой. Провода помещены в общий экран из электропроводного материала. Экран со стороны входа вне кабеля может быть соединен с нулевым токопроводящим проводом кабеля или с корпусом источника сигнала. Силовые линии электрического поля сориентированы между сигнальным и нулевым проводами и между сигнальным проводом и экраном. Внепшее электрическое поле равно нулю. Благодаря наличию электрического поля, рассредоточенного вдоль всей длины кабеля, образуется рассредоточенная электрическая емкость между сигнальным и нулевым проводами и электрическая емкость между сигнальным проводом и экраном.

Известен также трехпроводный кабель в экране, в котором имеется три токопроводящие провода, два из которых - сигнальные противофазные и один - нулевой. Провода помещены в общий экран из электропроводного материала. Экран со стороны входа, вне кабеля может быть соединен с нулевым токопроводящим проводом кабеля или с корпусом источника сигнала. Силовые линии электрического поля сориентированы между сигнальными проводами, между сигнальными проводами и нулевым проводом, между сигнальными проводами и экраном. Внепшее электрическое поле равно нулю. Благодаря наличию электрического поля, рассредоточенного вдоль всей длины кабеля, образуется рассредоточенная электрическая емкость между сигнальным и нулевым проводами и электрическая емкость между сигнальным проводом и экраном [Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник/д.С. Бачелис, Н.И. Белоруссов, А. Е. Саакян: Под редакцией Н. И. Белоруссова.— 2 изд., перераб.— М. Л.: Госэнергоиздат, 1963. с.58-118].

В таких конструкциях кабелей, благодаря наличию рассредоточенных электрических емкостей между сигнальным и нулевым проводами и между сигнальным проводом и экраном в двухпроводном кабеле в экране, между сигнальными проводами, между сигнальными проводами и нулевым проводом и между сигнальными проводами и экраном в трехпроводном кабеле в экране, которые вступают во взаимодействие с током и напряжением сигнала по всей длине кабеля, взаимодействуют с выходными цепями источника сигнала, искажается амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики сигнала, искажается форма тока и форма напряжения сигнала, уменьшающего их амплитуду. Процесс перезарядки рассредоточенной погонной емкости при изменении полярности сигнала увеличивает диэлектрические потери энергии сигнала в диэлектрике, также внося искажение в сигнал, уменьшает скорость распространения и увеличивает групповое время запаздывания сигнала. Кроме того, к полезному сигналу добавляются шумы, генерируемые молекулами диэлектрических диполей, при изменении направления поляризации диэлектрика.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является типовой коаксиальный кабель в экране, имеющий два провода, размещенные коаксиально, и слой диэлектрика между ними. При этом внутренний провод меньшего диаметра имеет поперечное сечение в виде круга, а внешний провод большего диаметра имеет поперечное сечение в виде кольца. Внутренний провод является токоведущим сигнальным, а внешний - токоведущим нулевым [Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник/д.С. Бачелис, Н.И. Белоруссов, А. Е. Саакян: Под редакцией Н. И. Белоруссова.— 2 изд., перераб.— М. Л.: Госэнергоиздат, 1963. с.58-118].

При подаче на вход кабеля электрического сигнала, внутри него силовые линии электрического поля сориентированы радиально от внутреннего сигнального провода к внешнему нулевому проводу, вдоль всей длины кабеля. Внешнее электрическое поле равно нулю. Благодаря наличию электрического поля, рассредоточенного вдоль всей длины кабеля, образуется рассредоточенная электрическая емкость между сигнальным и нулевым проводами.

В данной конструкции кабеля, как и в предыдущих аналогах, благодаря наличию рассредоточенной электрической емкости между сигнальным и нулевым проводами, вступающими во взаимодействие с током и напряжением сигнала по всей длине кабеля, взаимодействующие с исходными кругами источника сигнала, искажается амплитудно- частотная и фазо-частотная характеристики сигнала, искажается форма тока и форма напряжения сигнала, уменьшая их амплитуду. Процесс перезарядки рассредоточенной погонной емкости, при изменении полярности сигнала, увеличивает диэлектрические потери энергии сигнала в диэлектрике, также внося искажение в сигнал, уменьшает скорость распространения и увеличивает групповое время запаздывания сигнала. Также к полезному сигналу добавляются шумы, генерируемые молекулами диэлектрических диполей при изменении направления поляризации диэлектрика. Все это снижает качество передачи электрических сигналов. В основу заявляемого изобретения поставлена задача создания электрического кабеля, который повысил бы качество передачи электрических сигналов, путем нейтрализации рассредоточенной емкости с подавлением паразитных электрических колебательных процессов.

Поставленная задача решается тем, что в электрическом кабеле, содержащем, как минимум, два токоведущих провода - сигнальный и нулевой со слоями диэлектрика между ними, согласно изобретению, токоведущие провода отделены друг от друга, как минимум, тремя слоями диэлектрика и, как минимум, двумя экранами из токопроводящего материала, размещенными между слоями диэлектрика чередуясь с ними, причем вдоль всей длины кабеля, от его входа к выходу, каждый экран охватьшает лишь один токоведущий провод, соединенный с ним со стороны входа.

Поставленная задача решается следующим образом, в электрическом кабеле, содержащем, как минимум, два токоведущих провода - сигнальный и нулевой со слоями диэлектрика между ними, согласно изобретению, токоведущие провода отделены друг от друга, как минимум, тремя слоями диэлектрика, и, как минимум, двумя экранами из токопроводящего материала, размещенными между слоями диэлектрика чередуясь с ними, каждый экран соединен с токоведущим проводом через резистор, а вдоль всей длины кабеля, от его входа к выходу, каждый экран охватьшает лишь один токоведущий провод, соединенный с ним со стороны входа.

Экраны создают препятствие на пути прохождения силовых линий электрического поля между токоведущими проводами и нейтрализуют электрическую емкость между ними благодаря тому, что каждая поверхность, образованная экраном, является электропроводной и находится под тем же напряжением, что и токоведущий провод, который отделяется этим экраном. Электрическая емкость между экранами не влияет на ток и напряжение сигнала на пути его распространения по токоведущим проводам, потому что она сосредоточена лишь на входе кабеля и ее влияние направлено только на источник сигнала. Как следствие, повышается качество передачи электрических сигналов.

Соединение экрана с токоведущим проводом через резистор способствует подавлению паразитных электрических колебательных процессов, которые могут возникать при взаимодействии выходных цепей источника сигнала и емкости между экранами, что тоже существенно повышает качество передачи электрических сигналов.

Шунтирование резистора конденсатором, расширяет полосу пропускания кабеля. В случае отсутствия конденсатора, полоса пропускания ограничивается RC фильтром, образованным резистором и емкостью образованной между экранами.

Изобретение поясняется схемами. На Фиг.1 изображен первый вариант выполнения коаксиального кабеля с экранированием сигнального и нулевого проводов;

на Фиг.2 - первый вариант выполнения двухпроводного кабеля;

на Фиг.З - первый вариант выполнения балансного кабеля с экранированием трех проводов;

на Фиг.4 - первый вариант выполнения балансного кабеля с экранированием двух сигнальных проводов;

на Фиг.5 - второй вариант выполнения коаксиального кабеля с экранированием сигнального и внешнего нулевого проводов с использованием резистора для подключения экрана сигнального провода;

на Фиг.6, Фиг.7 и Фиг.8 - вторые варианты выполнения двухпроводного кабеля с использованием резисторов для подключения экранов;

на Фиг.9 - второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием всех проводов и с использованием резисторов для подключения экранов сигнальных проводов;

на Фиг.10— второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием всех проводов и с использованием резисторов для подключения экранов всех проводов;

на Фиг.11 - второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием только двух сигнальных проводов и с использованием резисторов для подключения экранов сигнальных проводов.

на Фиг.12— второй вариант выполнения коаксиального кабеля с экранированием сигнального и внешнего нулевого проводов, с использованием резистора и конденсатора, для подключения экрана сигнального провода;

на Фиг.13, Фиг.14 и Фиг.15— вторые варианты выполнения двухпроводного, с использованием резистора и конденсатора, для подключения экранов;

на Фиг.16— второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием всех проводов, с использованием резистора и конденсатора, для подключения экранов сигнальных проводов;

на Фиг.17 - второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием всех проводов, с использованием резистора и конденсатора, для подключения экранов всех проводов;

на Фиг.18 - второй вариант выполнения трехпроводного балансного кабеля с экранированием только двух сигнальных проводов, с использованием резистора и конденсатора, для подключения экранов сигнальных проводов. Электрический кабель содержит сигнальный 1 токоведущий провод, цилиндрический экран 2, нулевой 3 токоведущий провод, диэлектрик 4, резистор 5, конденсатор 6.

На экран 2, например цилиндрический, каждого провода подается напряжение от источника сигнала, равное напряжению на соответствующем сигнальном 1 или нулевом 3 проводе, который отделяется этим экраном 2.

Нейтрализация рассредоточенной электрической емкости между нулевым 3 и сигнальным 1 проводами исключает процесс ее перезарядки при изменении полярности сигнала, который приводит к исключению диэлектрических потерь энергии сигнала, искажающих форму сигнала при его прохождении через кабель, увеличивает скорость распространения и уменьшает групповое время запаздьшания сигнала. Исключается также добавление к сигналу шумов, генерируемых молекулами диэлектрических диполей, при изменении направления поляризации диэлектрика.

Включение резистора 5, способствует подавлению паразитных электрических колебательных процессов, которые могут возникать при взаимодействии выходных цепей источника сигнала и емкости между экранами 2, что тоже существенно повышает качество передачи электрических сигналов.

Включение конденсатора 6, шунтирующего резистор 5, образует ускорящую RC цепь и способствует расширению частотного диапазона в область верхних частот.