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Kapazitätsarmes Hochfrequenzkabel Kapazitätsarme Hochfrequenzkabel zeichnen sich durch einen verhältnismässig grossen Abstand zwischen Innen-undAussenleiter aus. Bekannt sind Koaxialkabel dieser Art, die eine Luftraumisolierung besitzen, und deren Innenleiter aus einem verhältnismässig sehr dünnen Draht, z. B. aus Kupfer, Stahl, Stahlkupfer oder Silber besteht. Aus Gründen der Festigkeit lässt sich dieser sehr dünne Innenleiter hinsichtlich seines Durchmessers nicht beliebig schwächen. Wenn eine sehr geringe Kapazität zwischen Innen-und Aussenleiter aufrecht erhalten werden soll, so ist man daher gezwungen, den wirksamen Durchmesser des Aussenleiters zu vergrössern, wodurch das Kabel aber dicker und auch steifer wird.
Wenn man gezwungen ist, diese Möglichkeit zu vermeiden, so lassen sich die elektrischen Werte nur dann beibehalten, wenn man die Dielektrizitätskonstante verringert. Dies gilt umso mehr, wenn man aus irgendwelchen Gründen gezwungen ist, sowohl den Innenleiterdurchmesser etwas zu vergrössern, z. B. um ihn zugfester zu machen, oder möglicherweise gezwungen ist, den Aussenleiterdurchmesser zu verkleinern, z. B. aus Raumgründen, oder auch die Aufgabe besteht, beide Massnahmen gleichzeitig durchzuführen.
Da der Innenleiter zentral zum Aussenleiter möglichst lagesicher geführt werden muss, so sind für ihn Stützkonstruktionen erforderlich. Durch derartige an sich bekannte Stützkonstruktionen wird die Dielektrizitätskonstante verschlechtert. Man ist also nicht in der Lage, in dem Raum zwischen Innen-und Aussen- leiter die Dielektrizitätskonstante 1 zu erzielen, sondern sie wird immer über 1 liegen müssen. Bei
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geworden, deren Dielektrizitätskonstante sich dem Wert 1 bereits erheblich nähert.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. 912109 ist ein Hochfrequenzenergiekabel bekannt, dessen Innenleiter durch eine fünfschichtige Luftraumisolierung, die aus den Abstandhaltern und den über jeder Abstandhalterlage liegenden geschlossenen Isolierstoffbandwicklungen besteht, vom Aussenleiter getrennt ist. Die zwischen dem Innenleiter und dem Aussenleiter liegenden Isolierelemente bestehen vorteilhaft aus einem dielektrischen hochwertigen Kunststoff, z. B. aus Polystyrol oder Polyäthylen. Will man jedoch aus bestimmten Gründen deninnendurchmesser verstärken oder den Aussendurchmesser verkleinern, oder auch beides gleichzeitig tun, so muss die Stützkonstruktion für den Innenleiter ebenfalls mit entsprechend mehr Isolierstoff behaftet sein, und der Wert der Dielektrizitätskonstante wird sich dann sehr erheblich von dem Idealwert 1 entfernen. Dies gilt z.
B. auch bei kapazitätsarmen Hochfrequenzkabeln mit einem Wellenwiderstand von 150 Ohm in koaxialer Ausführung entsprechend der deutschen Industrienorm DIN 47260.
Kabel dieser Art sollen eine maximale Kapazität von 27 pF/m besitzen. Gemäss der deutschen Industrienorm DIN 47268 werden diese Kabel aber nach verschiedenen Durchmessern gruppiert. Bei der Durchmessergruppe 6, 6 mm soll der Innendurchmesser des Aussenleiters im Bereich von 6, 1 bis 6, 6 mm liegen, und in der Durchmessergruppe 10 mm soll der Innendurchmesser des Aussenleiters im Bereich von 9, 5 bis 10, 0 mm liegen.
Bei vorgegebenem Dielektrikum und einem festliegenden Innendurchmesser des Aussenleiters ist die
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Dicke des Innenleiters bestimmt durch die Gleichung :
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Für dieDurchmessergruppe 6, 6 ergibt sich demnach ein Innenleiterdurchmesser von 0, 3 mm, und für dieDurchmessergruppe 10 ergibt sich dann einlnnenleiterdurchmesser von0, 45 mm. Hiebei wurde die Dielektrizitätskonstante für Polyäthylen-Schaumstoff mit 1, 45 bis l, 50 angenommen.
Diese Zahlen lassen erkennen, dass man in der Dimensionierung des Innenleiters bei dem üblicherweise verwendeten Kupfermaterial bereits bis an die untere Grenze des mechanisch Zulässigen herangegangen ist. Bereits bei diesen geringen aber noch zulässigen Drahtstärken ergeben sich Schwierigkeiten bei der Fertigung und bei der Montage durch Zerreissen dieser Drähte. Wenn es nun gelingt, die Dielektrizitätskonstante zu verringern, so kann man bei Aufrechterhaltung des Aussendurchmessers des Kabels die Dicke des Innenleiters vergrössern und damit dessen Festigkeit verbessern. Da sich der Durchmesser des Kabels nicht ändert, so bleibt die gleiche Durchmessergruppe erhalten. Anderseits kann man aber auch bei unverändertem Durchmesser des Innenleiters den Aussendurchmesser des Kabels verkleinern.
Hiebei erzielt man den Vorteil der grösseren Biegsamkeit des Kabels und des geringeren Materialaufwandes, wodurch das Kabel billiger herzustellen ist. Wenn erforderlich, kann man aber auch die Dimensionsänderun- gen miteinander kombinieren.
Es soll nun ein derartiges Kabel, bei dem diese beiden Dimensionsänderungen kombiniert worden sind, an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
Das Kabel, das die Bezeichnung : 0, 5/8/11 besitzt, hat folgenden Aufbau :
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<tb> Innenleiter <SEP> : <SEP> Kupfer, <SEP> massiv <SEP> lang <SEP> Durchmesser <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> mm
<tb> Isolierung <SEP> : <SEP> Kunststoffkordel <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Steigung <SEP> von <SEP> 6 <SEP> bis <SEP> 12 <SEP> mm
<tb> und <SEP> einem <SEP> Durchmesser <SEP> von <SEP> ungefähr <SEP> 0. <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> 1. <SEP> 5 <SEP> mm <SEP> Durchmesser <SEP> etwa <SEP> 2, <SEP> Obis <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> mm <SEP>
<tb> Kunststoffolie <SEP> und <SEP> Schlauch <SEP> aus <SEP> PolyäthylenSchaumstoff <SEP> Durchmesser <SEP> etwa <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> mm
<tb> Aussenleiter <SEP> : <SEP> Kupferdrahtgeflecht <SEP> Durchmesser <SEP> etwa <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> mm
<tb> Schutzmantel <SEP> :
<SEP> Polyvinylchlorid <SEP> Durchmesser <SEP> etwa <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP> mm
<tb>
Ein Kabel dieser Art ist in der Zeichnung dargestellt. Der Innenleiter 1 aus Kupfer ist von der Kunststoffkordel umgeben, die aus einem Schaumstoffstrang 2 allein oder mechanisch durch einen Isolierstoffstrang 3 unterstützt aufgebaut ist. Die den Innenleiter wendelförmig umschlingende Kordel ist durch dieKunststoffolie 4 umhüllt. Der übrige Teil des zwischeninnen-und Aussenleiter liegenden Raumes ist durch einen Isolierstoffschaum 5 vollständig ausgefüllt. Darüber liegt der Aussenleiter 6, der die Form eines Kupfergeflechtes oder Kupferbandes haben kann und der nach aussen einen Schutzmantel 7, z. B. aus Polyvinylchlorid besitzt.
Diese Kabelkonstruktion weist also in der Nähe des Innenleiters eine Stützanordnung aus Isolierstoffen auf, die eine. noch kleinere Dielektrizitätskonstante als Schaumstoff besitzt. Erst in der äusseren Schicht dieses Luftraumes ist eine Schaumstoffisolierung angeordnet. T) a diese Schaumstoffmasse bei der fortlaufenden Fertigung durch Aufschäumen entsteht, so übernimmt die Kunststoffolie, die um die Kunststoffkordel gewickelt ist, auch die Aufgabe, den Aufschäumungsvorgang von dem Raum der gewendelten Kordel fernzuhalten.
Diese Kordel kann nun zunächst als massiver Strang aus Polyäthylen mit einem Durchmesser von etwa 0, 8 bis 1, 2 mm ausgebildet sein. Die Steigung dieser Kordel beträgt etwa 6 - 8 mm. Mit diesem Kordelaufbau erreicht man zusammen mit dem Schaumstoffschlauch eine Dielektrizitätskonstante von 1, 35.
Die Kordel kann aber auch aus Polyäthylen -Schaumstoff aufgebaut sein. Hiedurch wird dieDielektrizitätskonstante weiter herabgesetzt. Um aber die notwendige Zugfestigkeit bei dieser Schaumstoffkordel zu erreichen, erhält diese einen Träger eingelagert, der als massiver Strang eine erheblich grössere Zug-
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B.von 9 bis 12 mm ein Durchmesser von etwa 1, 0 bis 1, 5 mm bewährt. Bei diesem Aufbau der Isolierung zwischen Innen- und Aussenleiter einschliesslich der Schaumstoff-Schlauchisolierung wird eine Dielektrizitätskonstante von 1, 25 bis 1, 30 erreicht.
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Der Vorteil eines solchen Aufbaues der Isolierung zwischen Innen- und Aussenleiter gegenüber den bekannten Kabeltypen von 150 Ohm Wellenwiderstand ergibt sich aus der ausserordentlich niedrigen Dielektrizitätskonstante. Die Einhaltung bestimmter dielektrischer Werte wie 150 Ohm Wellenwiderstand und höchstens 27 pF/m Kapazität lässt bei diesem Kabelaufbau also sogar eine Verkleinerung des Aussendurchmessers oder eine Verstärkung des Innenleiters oder auch beide Massnahmen gleichzeitig
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Ein weiterer Vorteil eines solchen Kabels ist es, dass es sich in nur zwei Arbeitsgängen anfertigen lässt. Bei den bekanntenkapazitätsarmen Hochfrequenz-Koaxialkabeln liegt nicht nur die Dielektrizitäts- konstante höher, sondern es sind zur Anfertigung der Isolierung zwischen den Leitern drei und noch mehr Arbeitsgänge erforderlich.
Zur Beseitigung der erörterten Mängel an bekannten Kabeln und Herbeiführung der besprochenen
Vorteile wird erfindungsgemäss einkapazitätsarmes und leichtes luftraumisoliertes Hochfrequenz-Koaxial- kabel angegeben, das sich besonders dadurch auszeichnen soll, dass die aus einem Schaumstoffstrang be- stehende dünne Isolierstoffkordel eine vorzugsweise zentrisch angeordnete fadenförmige Einlage mit hoher Zugfestigkeit enthält und diese Schaumisolierstoffwendel eine den Kordelraum zylindrisch abdeckende tragfähige Hülle aus einer Isolierstoffolie trägt, auf der der äussere Isolierstoffschlauch aus Schaumstoff, sich auf der Isolierstoffolie abstützend, angeordnet ist.
Wird entsprechend der oben genannten koaxialen Isolierung ein Kabel der Durchmessergruppe 10 gemäss der deutschen Industrienorm DIN 47268 mit einem Innenleiter von 0, 45 mm hergestellt, so benö- tigt man anstatt 10 mm für den Innendurchmesser des Aussenleiters nur noch 6, 5 mm, wobei ein solches
Kabel aber in die nächst niedrige Durchmessergruppe mit der Dielektrizitätskonstante 1, 3 fallen wür- de. Wenn man aber mit der oben aufgeführten Isolierungskonstruktion einen Innenleiterdurchmesser von
0, 3 mm vorsieht und damit in die bisherige Durchmessergruppe 6, 6 fällt, so können die elektrischen
Werte bereits bei einem Innendurchmesser des Aussenleiters von 4, 3 mm erzielt werden.
Das hat zur Fol- ge, dass man kapazitätsarme Hochfrequenzkabel mit einem Wellenwiderstand von 150 Ohm nun in we- sentlich kleineren Durchmessern herstellen kann, die einen entsprechend kleineren Materialverbrauch er- fordern.
Der erfindungsgemässe Aufbau der Isolierung zwischen Innen- und Aussenleiter bringt natürlich auch für andere Koaxialkabel-Isolierungen wie z. B. solche bei 60 oder 75 Ohm Kabeln, Vorteile mit sich. Dies gilt besonders dann, wenn das Kabel eine etwas dickere Isolierung zwischen Innen- und Aussen- leiter besitzt und die z. B. gleich oder grösser als 3 mm sein kann. Dieser Vorteil macht sich also gerade bei dickeren Kabeln mit niedrigerem Wellenwiderstand bzw. bei kapazitätsarmen Kabeln bemerkbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Leichtes druckfestes luftraumisoliertes Hochfrequenz-Koaxialkabel mit extrem kleiner Dielektri- zitätskonstante, dessen zwischen Innen- und Aussenleiter liegender Raum aus zwei koaxial ineinander an- geordneten Schichten besteht, deren innere im Bereich hoher Felddichte durch eine um den Innenleiter wendelförmig herumgewickelte Isolierstoffkordel bestimmt ist, und deren äussere aus einem Isolierstoff-
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dünne Isolierstoffkordel eine vorzugsweise zentrisch angeordnete fadenförmige Einlage mit hoher Zugfestigkeit enthält und diese Schaumisolierstoffwendel eine den Kordelraum zylindrisch abdeckende tragfähige Hülle aus einer Isolierstoffolie trägt, auf der der äussere Isolierstoffschlauch aus Schaumstoff, sich auf der Isolierstoffolie abstützend, angeordnet ist.
2. Hochfrequenz-I,, oaxialkabelnachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, dassdieisoller- stoffkordel aus Polyäthylen besteht.