CH653486A5

CH653486A5 - Abstrahlendes koaxiales hochfrequenz-kabel.

Info

Publication number: CH653486A5
Application number: CH62/81A
Authority: CH
Inventors: Udo Dipl-Ing Bode; Paul Dipl-Ing Thiele; Guenter Dipl-Ing Moehring; Helmut Hildebrand
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1981-01-07
Publication date: 1985-12-31
Also published as: DE3004882C2; DE3004882A1; US4366457A; FR2475808A1; BR8100758A; FR2475808B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel, mit einem Innenleiter, einem zu diesem konzentrischen Aussenleiter und einer zwischen beiden Leitern liegenden Isolierung als Dielektrikum, bei welchem im Aussenleiter über die gesamte Kabellänge verteilt im Abstand zueinander Öffnungen angebracht sind.

Zur Übertragung von Hochfrequenz (HF)-Signalen von ortsfesten Sendeeinrichtungen zu beweglichen Empfängern oder umgekehrt, insbesondere zur Funkübertragung in Tunnels zwischen Stationen und Empfangsgeräten in Schienenfahrzeugen, werden Hochfrequenz-Kabel benutzt, bei denen an jeder Stelle in Längsrichtung des Kabels mittels einer geeigneten Antenne HF-Energie empfangen werden kann. Diese Kabel werden beispielsweise im Bereich von Schienenanlagen von Fahrzeugen verlegt, und zwar auf den Schwellen der Schienenanlagen oder neben dem Gleis auf Stützen oder bei Tunnelstrecken an der Tunnelwandung.

Durch die DE-AS 10 44 199 ist ein abstrahlendes koaxiales HF-Kabel bekanntgeworden, bei welchem der Aussenleiter einen achsparallel durchgehenden Schlitz aufweist und daher die Isolierung des Innenleiters nur über einen Teil des Umfangs umgibt. Die Abstrahlung erfolgt also durch den im Aussenleiter vorhandenen Schlitz. Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist darin zu sehen, dass die durch den Schlitz gegebene Öffnung des Aussenleiters sehr gross ist. Bei bekannten Ausführungsformen dieses HF-Kabels beträgt der Öffnungswinkel beispielsweise 100 bis 120 Grad. Eine derart grosse Öffnung führt zu einer unerwünschten Dämpfungserhöhung, wenn das Kabel auf einem verlustbehafteten Untergrund, z.B. auf feuchtem Beton, verlegt ist. Ausserdem kann durch die grosse Öffnung Feuchtigkeit leicht in die Kabelseele eindringen, wodurch die Dämpfung ebenfalls vergrös-sert wird.

Aus der DE-AS 16 90 138 geht ausserdem ein abstrahlendes Hochfrequenz-Kabel mit einem rohrförmigen Aussenleiter hervor, der in Abständen mit Schlitzen versehen ist, durch welche das elektromagnetische Feld austreten kann. Die Richtung der schräg zur Kabelachse verlaufenden Schlitze ändert sich dauernd, so dass sich eine unterbrochene Zick-Zack-Linie ergibt. Durch diesen Verlauf der Schlitze sollen die axiale Komponente des elektromagnetischen Feldes bezüglich der Abstrahlung unterdrückt und die radiale Komponente verstärkt und dadurch eine Vergleichsmässigung der'

Empfangsfeldstärke erreicht werden. Auch bei diesem HF-Kabel ist die durch die Summe aller Öffnungen gegebene Fläche verhältnismässig gross. Es besteht somit auch hier die Gefahr der Dämpfungserhöhung durch Rückwirkung der Umgebung und durch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele.

Durch die DE-OS 2811904ist weiterhin eine Anordnung zur Übertragung von HF-Signalen bekanntgeworden, bei welcher ein übliches koaxiales HF-Kabel mit geschlossenem Aussenleiter verwendet wird. In dieses Kabel werden in grösseren Abständen koaxiale Bauteile eingeschaltet, die an einer Stelle eine Öffnung im Aussenleiter haben. Bei dieser bekannten Anordnung wird von der Erkenntnis ausgegangen, dass an der Stelle, an welcher ein koaxiales Kabel mit «offenem» Aussenleiter an ein koaxiales Kabel mit geschlossenem Aussenleiter angeschlossen wird, eine vom Aussenleiter geführte Drahtwelle angeregt wird. Diese Drahtwelle wird durch die Öffnung im Aussenleiter des koaxialen Abschnitts erzeugt und vom Aussenleiter des angeschlossenen koaxialen Kabels, der selbst keine Öffnung aufweist, geführt. Sie kann von einer Antenne eines Empfangsgeräts empfangen werden. Eine Schwierigkeit bei dieser bekannten Anordnung besteht darin, dass der koaxiale Abschnitt zur Vermeidung von Reflexionen an der Übergangsstelle den gleichen Wellenwiderstand wie das HF-Kabel haben muss und ausserdem nur von qualifizierten Fachkräften montiert werden kann.

Die DE-OS 24 03 646 zeigt ein abstrahlendes HF-Kabel, wie es eingangs beschrieben ist. Bei diesem bekannten HF-Kabel weist der Aussenleiter in gleichmässigen, relativ kurzen Abständen Öffnungen auf. Der Abstand dieser Öffnungen voneinander entspricht etwa dem Durchmesser des Aussenleiters und ist somit wesentlich kleiner als die Betriebswellenlänge. Auch bei einem derartigen HF-Kabel ist die durch die Summe aller Öffnungen gebildete offene Fläche gross, so dass auch dieses Kabel die oben beschriebenen Nachteile aufweist.

Die Erfindung bezweckt ein abstrahlendes HF-Kabel zu schaffen, das bei einfacher, wirtschaftlicher Herstellung von witterungs- bzw. umgebungsbedingten Einflüssen weitgehend unabhängig ist und dadurch niedrige dielektrische Verluste und eine niedrige Dämpfung aufweist.

Das erfindungsgemässe Hochfrequenz-Kabel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Öffnungen voneinander grösser als die Betriebswellenlänge und unabhängig von derselben ist.

Ein abstrahlendes koaxiales HF-Kabel nach der Erfindung lässt sich mit einfachsten Mitteln fertigen, da im wesentlichen die für die Herstellung koaxialer HF-Kabel erforderlichen Einrichtungen eingesetzt werden können. Die im grossen Abstand im Aussenleiter anzubringenden Öffnungen können mit entsprechenden Werkzeugen während der Kabelherstellung oder in einer Vorfertigung in das für den Aussenleiter bestimmte Blech eingestanzt werden. Der Abstand zwischen den Öffnungen soll vorzugsweise wesentlich grösser als die Betriebswellenlänge des HF-Kabels sein, die beispielsweise bei einer Frequenz von 100 MHz etwa bei 2,3 m liegt. So soll der Abstand zwischen den Öffnungen mindestens 10 m jedoch nicht mehr als 50 m betragen.

Von den mit diesem grossen Abstand angebrachten Öffnungen werden elektromagnetische Wellen erzeugt, die nicht nur in den Aussenraum abgestrahlt, sondern als Drahtwellen auch auf dem Aussenleiter weitergeführt werden und dann an jeder Stelle des HF-Kabels empfangen werden können. Da der Abstand zwischen den Öffnungen sehr gross ist, ergibt sich im Aussenleiter eine im Verhältnis zur Gesamtfläche des Kabels nur kleine offene Fläche. Es tritt daher eine nur geringe Rückwirkung der Umgebung ein, und der Einfluss von in die Kabelseele eindringender Feuchtigkeit kann ver5

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nachlässigt werden. Die obere Grenze für den Abstand zwischen den Öffnungen ist dadurch gegeben, dass unter Berücksichtigung der Dämpfung des HF-Kabels und der Dämpfung der sich auf dem Aussenleiter ausbreitenden Wellen immer noch ein ausreichend starkes Signal zu empfangen sein muss.

Die Abstände zwischen den einzelnen Öffnungen können unterschiedlich sein, da diese Abstände nicht von der Betriebswellenlänge abhängen. Es lassen sich durch derartig veränderte Abstände Reflexionsspitzen vermeiden, die sonst bei bestimmten Frequenzen auftreten würden.

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematisch dargestellte Übertragungsstrecke,

Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines erfindungsgemässen HF-Kabels, und

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2.

Mit 1 ist ein Sender bezeichnet, von welchem HF-Energie entlang einer vorgegebenen Strecke übertragen werden soll. An den Ausgang 2 dieses Senders ist ein koaxiales Hochfrequenz-Kabel 3 angeschlossen, das an seinem Ende mit einem Abschluss 4 reflexionsfrei abgeschlossen sein kann. Das HF-Kabel 3 ist entlang einer vorgegebenen Strecke, beispielsweise einer Gleisanlage, verlegt, auf welcher ein Fahrzeug bewegt werden kann. Dieses Fahrzeug ist mit einem Empfangsgerät und einer schematisch angedeuteten Antenne 5 ausgerüstet, die dementsprechend in gleichbleibendem Abstand parallel zum HF-Kabel 3 geführt wird.

Das HF-Kabel 3 besteht entsprechend den Fig. 2 und 3 aus einem Innenleiter 6, der Isolierung 7 als Dielektrikum und einem Aussenleiter 8. Der Innenleiter 6 kann als Draht oder Rohr ausgebildet sein und besteht vorzugsweise aus Kupfer. Die Isolierung 7 besteht vorzugsweise aus einem massiven oder geschäumten Kunststoff, wie beispielsweise Polyäthylen. Es ist jedoch auch möglich, für die Isolierung im

Abstand zueinander auf den Innenleiter aufgebrachte Scheiben oder eine um den Innenleiter gewickelte Wendel zu verwenden.

Der Aussenleiter 8 wird vorzugsgweise als längslaufendes 5 Band aus Kupfer oder Aluminium um die Isolierung 7 zum Rohr herum geformt. Sie stumpf aneinander stossenden Kanten dieses Rohres werden mittels einer Längsnaht ver-schweisst, und das so geschlossene Rohr wird anschliessend bis zur Auflage auf der Isolierung 7 heruntergezogen. Für die io Abstrahlung der HF-Energie weist der Aussenleiter 8 Öffnungen 9 auf, deren Abstand A voneinander grösser, vorzugsweise wesentlich grösser, als die Betriebswellenlänge ist.

Diese Wellenlänge beträgt bei einem Kabel mit einer Isolierung aus massivem Polyäthylen bei einer Frequenz von 15 100 MHz 2,0 m und bei einer Frequenz von 450 MHz 0,44 m. Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 soll mindestens 10 m und höchstens 50 m, d.h. also ein Vielfaches der Betriebswellenlänge, betragen.

Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 wird aus ferti-20 gungstechnischen Gründen vorzugsweise über die gesamte Kabellänge konstant bleiben. Es ist jedoch auch möglich, den Abstand A zu variieren. Reflexionsspitzen, die sich bei bestimmten Wellenlängen infolge gleichbleibender Abstände der Öffnungen durch phasengleiche Aufsummierung am 25 Kabelanfang ergeben könnten, werden dann vermieden.

An jeder Stelle, an der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Öffnung 9 eingezeichnet ist, können prinzipiell auch mehrere, über den Umfang des HF-Kabels 3 verteilte Löcher angebracht werden, wodurch die Abstrahlungsver-30 hältnisse unabhängig von der Umgebung des HF-Kabels und der Art seiner Anbringung in allen Richtungen vergleichmäs-sigt werden können. In den Zeichnungen sind die Öffnungen 9 als kreisrunde Löcher dargestellt. Selbstverständlich können die Öffnungen auch jede andere geeignete geometrische Form 35 haben und insbesondere auch als Schlitze ausgebildet sein.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel mit einem Innenleiter (6), einem zu diesem konzentrischen Aussenleiter (8) und einer zwischen beiden Leitern liegenden Isolierung (7) als Dielektrikum, bei welchem im Aussenleiter (8) über die gesamte Kabellänge verteilt im Abstand zueinander Öffnungen (9) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) der Öffnungen (9) voneinander grösser als die Betriebswellenlänge und unabhängig von derselben ist.

2. Kabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) der Öffnungen (9) voneinander zwischen 10 m und 50 m liegt.

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PATENTANSPRÜCHE .

3. Kabel nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen den Öffnungen (9) über die gesamte Kabellänge gleichbleibend ist.

4. Kabel nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen den Öffnungen (9) variabel ist.

5. Kabel nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Öffnung (9) aus mehreren, über den Umfang des Kabels (3) verteilten Löchern besteht.