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Symmetrische Hochfrequenz-Doppelleitung
Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Doppelleitung, die insbesonders für die Verbindungen zwischen Antenne und Fernseh-Empfänger bestimmt ist.
Für UKW-Antennen verwendet man als AbleitUng derzeit koaxiale Kabelleitungen oder symmetrische ungeschirmte oder geschirmte Doppelleitungen. Die ungeschirmten Doppelleiter werden in Bandform oder in Form von in der USA-Patentschrift Nr. 2, 543, 696 und in der brit. Patentschrift Nr. 668,206 beschriebene Doppelleitung ausgeführt ; die geschirmten Doppelleiter sind beispielsweise nach der italienischen
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hergestellt.
Die Vorteile der ungeschirmten symmetrischen Doppelleitung liegen darin, dass ihre Herstellung verhältnismässig einfach ist, und dass sie im Vergleich mit koaxialen Kabeln gleicher Dimensionen einekleinere Dämpfung aufweisen. Gleichzeitig aber besitzen diese ungeschirmten, symmetrischen Kabel gewisse
Nachteile. So muss beispielsweise die einfachste bandförmige Doppelleitung, die eine volle, aus einem Hoch- frequenz-Material hergestellte Isolation aufweist, in einer bestimmten und unveränderlichen Entfernung hinsichtlich der benachbarten Gegenstände montiert werden, wobei diese Entfernung wenigstens dem zehnfachen Abstand zwischen den beiden Leitern der Doppelleitung entsprechen soll.
Trotzdem die Doppelleitung einen symmetrischen Querschnitt besitzt, nimmt sie sehr leicht Störungen auf, insbeson- ders dann, wenn sie in bezug auf die Wände, auf denen sie montiert ist, oder in bezug auf ihre nächste Umgebung bzw. auf naheliegende Störungs-Quellen unsymmetrisch installiert ist. Dieses einfache Kabel ist ausserdem unstabil, d. h. seine Impedanz ist durch die Umgebung beeinflussbar und auch die Dämpfung steigt unter Umständen rasch an, insbesondere bei ungünstigen Wetter-Verhältnissen, wie Regen- und Schneefall, als auch nach längerer Einwirkung von Russ und anderen Unreinigkei'en, welche sich an der Leitung absetzen und einzelne leitende Wege an der Oberfläche bilden.
Die nach den vorgenannten Patentschriften ausgeführten ungeschirmten Doppelleitungen beseitigen nur teilweise den letztgenannten Nachteil. Diese geschirmten Doppelleitungen besitzen aber wieder andere Nachteile, namentlich hinsichtlich ihrer Herstellung. Deshalb sind mehrere patentierte Konstruktionen praktisch nicht ausgeführt worden. Bei diesen Konstruktionen wird nämlich die Verminderung der dielektrischen Konstante durch Erhöhung des Luftdielektrikum-Anteiles erzielt, wobei aber die mechanischen Eigenschaften des Leiters dadurch verschlechtert werden, dass die Adern in dem Rohre unter Anwendung von Isolierstoffstegen oder von Isolierstoffquerwänden gehalten sind.
Bei der Anordnung mit zwei Adern nach der erwähnten brit. Patentschrift Nr. 665, 239 entsteht im Falle einerBiegung (KrUmmung) des Leiters nicht nur eine Deformation der am Umfang liegenden Partien, sondern auch eine Deformation der Stege, wodurch die Entfernung zwischen den Leitern geändert wird. Die Deformationen überlagern einander, wodurch eine bedeutende Unhomogenität der elektrischen Eigenschaften verursacht wird. Bei einer andern älteren Konstruktion, beispielsweise gemäss der österr. Patentschrift Nr. 148055 treten diese Nach- teile noch mehr hervor.
Bei der dort beschriebenen Leitung ist es ausserdem nicht möglich, den wesentlichen (inneren) Teil der Leitung in einem einzigen A rbeitsg4ng herzustellen. Die einzelnen Konstruktionselemente (Hohlleiter, Abstandhalter, Bänder) müssen erst stufenweise verbunden werden, woraus sich im Hinblick auf die Forderung nach raumsparendenAbmessungen der fertigen Leitung bei der Grösse und Verschiedenartigkeit der anzuwendenden Elemente praktisch die Unmöglichkeit ergibt, bei der Fertigung die
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nötigen Toleranzen einzuhalten.
Infolgedessen entsprechen die elektrischen Eigenschaften einer solchen Letting wedel den theoretischen Voraussetzungen noch den anspruchsvollen Betriebsbedingungen, bei welchen diese Leitungen gleichzeitig auch verschiedenen mechanischen Beanspruchungen unterworfen sind.
Eine mechanisch vorteilhafteste Konstruktion ist theoretisch in der österr. Patentschrift Nr. 138689 angedeutet. Bei dieser Konstruktion sind die Adern in der grösseren Symmetrieebene des flachen Rohres mittels Stege gehalten und das Rohr ist mittels weiterer-in verschiedenen Richtungen liegenden - Stegen versteift. Die Stege sollen gleichzeitig das Eindringen von Feuchtigkeit gegen die Mitte des ganzen Leiters verhindern, u. zw. dadurch, dass mehrere Hohlräume durch die Stegen gebildet sind. Der Nachteil dieser Konstruktion beruht in dem schwer beherrscbbaren Herstellungsverfahren, u. zw. wegen der grossem Anzahl von Stegen und Hohlräumen.
Ausserdem sind die Lagen der Stege-ohne Berücksichtigungen dee elektri- schen Feldes des Leiters - beliebig gewählt, so dass keine günstigeren Eigenschaften als die eines ein- fachen Doppelleiters erzielt werden können.
Gegenstand der Erfindung ist eine Doppelleitung, durch die alle obengsnannten Nachteile beseitigt sind. Die Doppelleitung besitzt eine minimale Menge an Isolationsmaterial, so dass dort, wo das intensivste elektrische Feld auftritt, die Luftisolation überwiegt. Dabei sind aber die Leiter fest an vorbestimmten Stellen gehalten, auch bei Biegungen (Krümmungen) des Leiters, welche zufälligerweise oder durch die Installation entstehen. Trotz der kleinen Menge festen Isolationsmaterials ist der Querscnnitt der Doppelleitung (durch geeignete Verteilung der Isolation) gut versteift und auch gegen Deformation beim Biegen gesichert ; die Bedingung einer einfachen Herstellung ist dabei gleichzeitig erfüllt.
Die Erfindung stützt sich auf ein eingehendes theoretisches Studium und auf durch Messungen bestätigte Berechnungen. Die erfindungsgemässe Leitung weist auch eine vorteilhafte Verteilung des Dielektrikums auf, welches im wesentlichen durch Luft gebildet ist, so dass auch beim Umschliessen des Feldes durch einen metallischen Abschirm-Mantel unter Beibehaltung der Mindestmasse (der kleinstmöglichen Grösse) eine angemessene Impedanz (z. B. 240 Ohm) und Dämpfung erzielbar sind.
Erreicht werden diese Vorteile dadurch, dass bei einer symmetrischen Hochfrequenz-Doppelleitung zum Anschluss an UKW-Antennen, mit einer kombinierten, aus Isolierstoff und Luft'bestehenden Isolation, deren fester Anteil als Ganzes durch ein flaches oder zylindrisches Rohr mit ins Innere ragenden Stegen gebildet ist, welche an ihren freien Enden den elektrischen Leiter umhüllen bzw. tragen, erfindungsgemäss die beiden Stege hinsichtlich der Ebene der kürzesten Kraftlinien senkrecht verlaufen und entweder nur wenig über diese Ebene hinausragen, oder einander gegenüberliegende Teile der Rohrwand verbinden, oder dass drittens die leichten Stege in der Ebene der kürzesten Kraftlinien liegen und die Leiter von der Wand des Rohres in einen Abstand halten, der ungefähr einem Viertel des Rohrdurchmessers bzw.
(bei Flachrohren) der längeren Querschnittsachse des Rohres gleich ist.
Weitere Erfindungsmerkmale können der nachstehenden Beschreibung entnommen werden, welche an Hand der Fig. 1 bis 6 der Zeichnung die Erfindung sowie Ausfühmngsbeispiele erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen im Querschnitt die prinzipielle Anordnung der erfindungsgemässen Doppelleitung. Die Fig. 3 und 4 entsprechen den zweckmässigsten Ausführungsformen der Erfindung und in den Fig. 5 und 6 sind Konstruktionen für ein Rohr mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die Grundanordnung. Der feste Teil der Isolation besitzt die Form eines flachen, annähernd elliptischen Rohres 2, wobei zwei Isolationsstege 3 von der Innenwand in den vom Rohr umschlossenen Luftraum rägen, u. zw. entweder in senkrechter Richtung hinsichtlich der Ebene der kürzesten Kraftlinien (Fig. 2), oder in und parallel zu dieser Ebene (Fig. 1). Die Isolationsstege stehen entweder parallel oder schief zueinander ; an ihren freien Enden umhüllen bzw. tragen sie die Leiter l. Diese Leiter sind so angeordnet, dass sie sich in der Symmetrie-Ebene befinden und ihre gegenseitige Entfernung (im Luftraume 6) ungefähr gleich der Hälfte der grösseren Achse der Abschirmung ist.
Bei der Anordnung nach Fig. 1 sind die Isolationsstege so angeordnet, dass sie beiderseits der Symmetrie-Achse der Doppelleitung in der Richtung der kürzesten Kraftlinie liegen. Bei der Anordnung nach Fig. 2 reichen die Isolationsstege nur wenig über die Symmetrie-Achse u. zw. nur um diejenige Länge, welche der Summe des halben Durchmessers des Leiters und die Dicke des Isolierstoffmantels des Leiters entspricht. Wei- tereKonstruktions-Elemente sind die-vorteilhaft aus Aluminium-Folie hergestellte-Abschirmung 4 und der äussere Mantel 5.
Die Fig. 3 und 4 stellen die praktisch vorteilhafteste Konstruktion dar, wobei Fig. 3 im wesentlichen der Fig. 1 entspricht, nur mit dem Unterschiede, dass die Doppelleitung mittels der Querwand 7 versteift ist, welche Querwand mit der festen, gespritzten Isolation ein Ganzes bildet. Die Querwand 7 befindet sich am Orte eines schwachen elektrischen Feldes, so dass sie'die dielektrische Konstante der Doppelleitung nur unwesentlich erhöht ; dabei versteift sie die Doppelleitung bei Biegungen. Die Fig. 4
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entspricht im wesentlichen der Fig. 2, u. zw. nur mit dem Unterschiede, dass die Isolationsstege gegen- überliegende Teile der Wand des Isolierstoff-Rohres miteinander verbinden, wodurch eine Versteifung des Rohres gebildet ist. Die Fig. 5 und 6 sind analoge Konstruktionen mit einem Isolierstoffrohr, das einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.
Die erfindungsgemässe Doppelleitung weist mehrere vorteilhafte elektrische und mechanische Eigen-
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Isolator"erreichtEigenschaften, wobei die Isolationsstege nur aus einem kleinen Teil des Isolations-Materials gebildet sind.
Diese Isolationsstege verlaufen im wesentlichen dort, wo das elektrische Feld schwächer ist ; an den Stel- len, wo das elektrische Feld stärker ist, überwiegt die Luft-Isolation. Dadurch kann man eine niedrige
Dielektrizitätskonstante und auch eine wenig veränderbare Impendanz erzielen. Im Vergleich mit den bekannten symmetrischen Doppelleitungen ergibt sich bei der erfindungsgemässen Doppelleitung ein klei- nerer Verlust-Faktor, wobei die Herstellung der Doppelleitung einfach ist, u. zw. deswegen, weil der feste
Teil der Isolation 2 mittels eines Spritz-Verfahrens hergestellt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der Doppelleitung nach der Erfindung ist dadurch gegeben, dass bei der prakti- schen Anwendung die vorteilhaften Grenzfälle erreichbar sind, bei denen die dielektrische Konstante für eine zweckmässige charakteristische Impendanz noch klein genug ist und gleichzeitig der Leiter so ver- steift ist, dass er bei der Biegung keine die elektrischen Eigenschaften wesentlich beeinflussende Defor- mation erfährt. Auf der Isolation 2 ist eine metallische Abschirmung 4 angebracht, die eine solche Dicke und einen solchen spezifischen Widerstand aufweist, dass eine wesentliche Stabilisations-Wirkung des
Innen-Feldes erreicht wird, wobei die-durch die Abschirmung verursachte Dämpfungs-Vergrösserung minimal ist. Für die Abschirmung ist mit Vorteil eine dünne Aluminium-Folie zu verwenden.
Auf der Abschirmung ist ein Schutzmantel 5 angeordnet, der-mit der Abschirmung zusammen-die innere Isolation gegen Sonnenlicht, d. h. gegen dasklimatische Altern schützt. Deshalb ist es nicht nötig, die innere Isolation gegen das Altern zu schätzen.
Um das Eindringen von Wasser in den Doppelleiter zu verhindern, wird das der Feuchtigkeit oder dem atmosphärischen Wasser zugängliche Ende des Doppelleiters verschlossen, beispielsweise dadurch, dass die Isolation beim Ende angewärmt und zusammengeklebt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Symmetrische Hochfrequenz-Doppelleitung zum Anschluss an UKW-Antennen, mit einer kombinierten, aus festem Isolierstoff und Luft bestehenden Isolation, deren fester Anteil als Ganzes durch ein flaches oder zylindrisches Rohr mit ins Innere ragenden Stegen gebildet ist, welche an ihren freien Enden elektrische Leiter umhüllen bzw. tragen, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stege (3) hinsichtlich der Ebene der kürzesten Kraftlinien senkrecht verlaufen und entweder nur wenig über diese Ebene hinausragen, oder einander gegenüberliegende Teile der Rohrwand verbinden, oder dass drittens die leichten Stege in der Ebene der kürzesten Kraftlinien liegen und die Leiter (1) von der Wand des Rohres in einen Abstand halten, der ungefähr einem Viertel des Rohrdurchmessers bzw.
(bei Flachrohren) der längeren Querschnittsachse des Rohres (2) gleich ist.