CN110520941B - 辐射电缆及辐射电缆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于辐射电磁能量的辐射电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，包括内部导体(110)、径向安排在所述内部导体(110)外部的外部导体(120)以及径向安排在所述内部导体(110)与所述外部导体(120)之间的隔离层(130)，其中所述外部导体(120)包括一个或多个第一开口(1202)，并且其中所述内部导体(110)包括中空波导(1100)。
Description
技术领域
本公开内容涉及一种用于辐射电磁能量的辐射电缆，并且涉及一种提供用于辐射电磁能量的辐射电缆的方法。
背景技术
传统的辐射电缆是例如所谓的泄漏同轴电缆(LCX)类型的同轴电缆，其被认为对于特定频率范围内的信号适合于实现室内环境(比如隧道、矿井等等)中的通信。由于具有更高信号频率的所传输信号的衰减增加，这样的传统LCX对于所述更高的信号频率并不适合，因此如果将要传输不同频带内的不同信号，则必须提供分开的辐射电缆。这就导致更高的成本、更少的空间以及更多的安装工作量。
发明内容
各个实施例提供一种改进的辐射电缆以及一种提供辐射电缆的改进方法，从而避免了现有技术的缺点。一些实施例的特征在于一种用于辐射电磁能量的辐射电缆，包括内部导体、径向安排在所述内部导体外部的外部导体以及径向安排在所述内部导体与所述外部导体之间的隔离层，其中所述外部导体包括一个或多个第一开口，并且其中所述内部导体包括中空波导。有利的是，根据同轴传输线或同轴电缆的原理，可以分别使用内部导体与外部导体相组合的安排来传输第一信号。此外，可以在所述空中波导内传输第二信号，甚至是与第一信号的传输同时进行传输。这有利地允许提供一种促进具有不同频率的信号的彼此独立的(同时)传输的辐射电缆。换句话说，中空波导的外部(例如包括径向外表面)对于包括所述内部导体和所述外部导体的同轴导体安排作为内部导体来操作，中空波导的径向内表面(在某种程度上还有所述波导的壁面材料，这取决于表皮深度)则充当用于在所述波导内传输电磁(EM)波的附加波导。有鉴于此，根据所述实施例的辐射电缆也可以被称作“辐射混合电缆(RHC)”。
根据一个实施例，外部导体包括基本上圆柱形的剖面。根据一些实施例，外部导体与所述内部导体一起分别形成同轴传输线或同轴电缆。
根据一个实施例，隔离层可以包括电隔离材料，比如泡沫材料和/或空气和/或其他类型的电介质材料。根据一个优选实施例，至少对于所述辐射电缆的长度的某些部分，隔离层可以被配置来机械地支撑内部导体关于所述外部导体处在基本上同轴的位置。为此目的，特别可以提供泡沫材料或电介质间隔物等等。有利的是，隔离层提供内部导体与外部导体之间的电隔离，特别是用于这些导体之间的电分离。
根据一个实施例，所述电缆被配置来传输大约30MHz到大约3GHz之间的VHF和/或UHF频率范围内的第一电磁信号，并且传输大约3GHz到大约3THz之间的SHF和/或EHF和/或THF频率范围内的第二电磁信号。VHF频率范围或频带分别包括30MHz(兆赫兹)与300MHz之间的频率，UHF频率范围包括300MHz与3GHz(吉赫兹)之间的频率，SHF频率范围包括3GHz与30GHz之间的频率，EHF频率范围包括30GHz与300GHz之间的频率，并且THF频率范围包括300GHz与3THz(太赫兹)之间的频率。作为一个实例，具有VHF和/或UHF频率范围内的频率的信号可以有利地通过内部导体和外部导体的同轴导体安排来传输，具有例如SHF和/或EHF频带或THF频带的更高频率的信号则可以有利地使用所述内部导体的中空波导来传输。
根据一个优选实施例，内部导体构成中空波导，这代表一种特别简单的构造。在这种配置中，内部导体的径向外表面与外部导体的径向相对的径向内表面协作来传送在所述同轴导体安排内行进的相关联的信号的电磁波。由于叠加原理，在内部导体与外部导体之间传输的信号不会与在所述中空波导内传输的另外的信号发生干扰。
根据另外的实施例，内部导体可以包括除了中空波导之外的另外的元件。
根据一个实施例，所述波导包括具有基本上椭圆形的剖面的径向外表面，所述径向外表面的所述基本上椭圆形的剖面包括长轴和短轴。根据一些实施例，所述长轴和所述短轴可以包括不同的长度。根据其他实施例，所述长轴和所述短轴可以包括基本上完全相同的长度，从而实现波导的所述径向外表面的基本上圆形的剖面。
根据另外的实施例，所述波导包括具有基本上椭圆形的剖面的径向内表面，所述径向内表面的所述基本上椭圆形的剖面包括长轴和短轴。根据一些实施例，所述长轴和所述短轴可以包括不同的长度。根据其他实施例，所述长轴和所述短轴可以包括基本上完全相同的长度，从而实现波导的所述径向内表面的基本上圆形的剖面。
根据一些实施例，波导可以包括具有圆形剖面的径向外表面和具有圆形剖面的径向内表面。
根据另外的实施例，波导可以包括具有圆形剖面的径向外表面和具有椭圆形剖面的径向内表面，其中径向内表面的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴。
根据另外的实施例，波导可以包括具有椭圆形剖面的径向外表面和具有椭圆形剖面的径向内表面，其中径向外表面的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴，径向内表面的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴，并且对于外表面和内表面，例如长轴长度与短轴长度的比值之类的椭圆形状属性可以是完全相同或者是不同的。
根据另外的实施例，波导可以包括具有椭圆形剖面的径向外表面和具有圆形剖面的径向内表面，其中径向外表面的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴。
根据另一个实施例，以下组件的至少其中之一包括至少一个具有波纹(corrugation)的长度节段：内部导体，外部导体，隔离层，中空波导。作为一个实例，对于其中内部导体构成中空波导的实施例，所述中空波导可以具有波纹。一般来说，波纹增加了对应的(一或多个)组件的机械灵活性，从而促进辐射电缆在现场的部署。根据另外的实施例，前述组件的其中两个或更多可以包括波纹，特别是在至少部分地重叠的长度节段中。
根据一个实施例，所述至少一个第一开口充当天线孔径，其允许从所述辐射电缆的内部到周围体积的辐射的高效泄漏或传输并且/或者反之亦然。根据另一个实施例，可以通过修改所述第一开口的尺寸和/或形状来控制穿过所述第一开口的所述电磁辐射的辐射强度。
根据另一个实施例，所述外部导体的至少其中一个所述第一开口包括基本上矩形的几何结构。
根据一个优选实施例，所述矩形几何结构包括两个长边和两个短边，其中所述短边基本上被安排成平行于所述电缆的纵轴，并且其中所述长边基本上被安排成垂直于电缆的所述纵轴。换句话说，所述至少一个第一开口的矩形几何结构的长边基本上沿着所述外部导体的圆周方向延伸。这就允许从所述辐射电缆的内部到周围体积的辐射的特别高效的泄漏或传输并且反之亦然。
根据另外的实施例，所述至少一个第一开口的矩形几何结构的长边还可以基本上平行于所述电缆的纵轴对准，其中所述矩形几何结构的短边基本上沿着所述圆周方向延伸。
根据另外的实施例，用于所述外部导体的至少其中一个所述第一开口的不同形状也是可能的，比如圆形或椭圆形或者一般的多边形。
根据另一个实施例，所述内部导体包括一个或多个第二开口。这样，在所述中空波导内传输的信号的一部分可以以电磁波的形式离开波导，经过所述隔离层以及其中一个或多个所述第一开口径向向外行进。根据申请人的分析，所辐射的EM波传播经过所述隔离层并且可以经过所述外部导体内的所述(一或多个)第一开口扩散，从而也从所述辐射电缆辐射，这类似于源自所述内部和外部导体对并且经过所述(一或多个)第一开口辐射的EM波。
根据一个优选实施例，可以沿着所述内部导体的纵轴提供所述内部导体内的两个或更多第二开口，其中邻近的第二开口之间的间距优选的是恒定的。其他实施例也是可能的，其中对于邻近的第二开口之间的间距提供不同的数值。
根据另一个实施例，至少一个第二开口被安排在所述内部导体的一定角度位置，其对应于所述波导的径向内表面的椭圆形剖面的短轴。换句话说，至少其中一个所述第二开口被安排在所述内部导体的一定角度位置，其中所述短轴与内部导体的所述内表面相交，从而实现从中空波导内部经过所述至少一个第二开口径向向外发出的EM波的特别高的辐射强度。
但是根据另外的实施例，对应于至少其中一个所述第二开口的其他角度位置也是可能的。这特别允许控制与经过所述第二开口发出的EM波有关的辐射的强度。
根据另外的实施例，可以通过修改对应的(一或多个)第二开口的尺寸和/或形状或者几何结构来控制经过所述第二开口发出的EM波的辐射强度。
根据另一个实施例，所述内部导体的至少其中一个所述第二开口包括基本上矩形的几何结构。
根据一个优选实施例，所述第二开口的所述矩形几何结构包括两个长边和两个短边，其中所述短边基本上被安排成平行于所述电缆的所述纵轴，其中所述长边基本上被安排成垂直于所述电缆的所述纵轴。换句话说，所述至少一个第二开口的矩形几何结构的长边基本上沿着所述内部导体的圆周方向延伸。这就允许从所述中空波导的内部到周围体积的辐射的特别高效的泄漏或传输并且反之亦然。
根据另外的实施例，所述至少一个第二开口的矩形几何结构的长边还可以基本上平行于所述电缆的纵轴对准，其中所述矩形几何结构的短边基本上沿着所述圆周方向延伸。
根据另一个实施例，所述至少一个第二开口基本上包括正方形形状。
根据另一个实施例，至少其中一个所述第二开口与特定的其中一个所述第一开口相关联，例如关于所述特定的其中一个所述第一开口被安排成使得经过所述第二开口和所述特定的第一开口都可以辐射EM能量。作为一个实例，所述第二开口和所述特定第一开口可以被放置在所述电缆内的相似或完全相同的长度坐标和/或角度位置处。
根据另一个实施例，至少其中一个所述第二开口被安排在所述电缆的一定纵坐标处(并且/或者被安排在对应的角度位置处)，从而使其与至少其中一个所述第一开口至少部分地重叠，从而在所述纵坐标处给出所述中空波导的内部与围绕所述辐射电缆的体积之间的特别高效的耦合。这有利地确保可以把充足数量的EM波或相应数量的EM辐射能量从所述中空波导传输到所述周围体积并且/或者反之亦然。
根据另一个实施例，不同的第一开口和/或不同的第二开口被安排在不同的角度位置处，从而允许影响在所述电缆内传送的电磁能量的某些部分从所述电缆内辐射到周围体积的辐射方向。
一些实施例的特征在于一种制造用于辐射电磁能量的辐射电缆的方法，所述方法提供以下步骤：提供内部导体，提供径向安排在所述内部导体外部的外部导体，提供径向安排在所述内部导体与所述外部导体之间的隔离层，其中所述外部导体包括一个或多个第一开口，并且其中所述内部导体包括中空波导。
附图说明
在后面参照附图的详细描述中给出了本发明的另外的特征、方面和优点，其中：
图1示意性地描绘出根据第一实施例的辐射电缆的透视图；
图2示意性地描绘出根据图1的电缆的剖面图；
图3示意性地描绘出根据图1的电缆的侧视图；
图4A示意性地描绘出根据一个实施例的与中空波导有关的耦合损耗；
图4B示意性地描绘出根据一个实施例的与中空波导有关的纵向损耗；
图4C示意性地描绘出根据一个实施例的与同轴导体安排有关的耦合损耗；
图4D示意性地描绘出根据一个实施例的与同轴导体安排有关的纵向损耗；
图5A示意性地描绘出根据第二实施例的辐射电缆的透视图；
图5B示意性地描绘出图5A的辐射电缆的剖面图；
图5C示意性地描绘出图5A的辐射电缆的侧视图；
图6A示意性地描绘出根据第三实施例的辐射电缆的透视图；
图6B示意性地描绘出图6A的辐射电缆的剖面图；
图6C示意性地描绘出图6A的辐射电缆的侧视图；
图7A示意性地描绘出根据第四实施例的辐射电缆的透视图；
图7B示意性地描绘出图7A的辐射电缆的剖面图；
图7C示意性地描绘出图7A的辐射电缆的侧视图；
图8A示意性地描绘出根据第五实施例的辐射电缆的透视图；
图8B示意性地描绘出图8A的辐射电缆的剖面图；
图8C示意性地描绘出图8A的辐射电缆的侧视图；
图9A示意性地描绘出根据第六实施例的辐射电缆的透视图；
图9B示意性地描绘出图9A的辐射电缆的剖面图；
图9C示意性地描绘出图9A的辐射电缆的侧视图；以及
图10示意性地描绘出根据一个实施例的方法的简化流程图。
具体实施方式
图1示意性地描绘出根据第一实施例的辐射电缆100的透视图。电缆100包括内部导体110、径向安排在所述内部导体110外部的外部导体120以及径向安排在所述内部导体110与所述外部导体120之间的隔离层130。
根据一个实施例，导体110、120例如可以包括比如铜之类的金属材料。
根据一个实施例，隔离层130可以包括电隔离材料，比如泡沫材料和/或空气和/或其他类型的电介质材料。根据一个优选实施例，至少对于所述辐射电缆100的长度的某些部分，隔离层130可以被配置来机械地支撑内部导体110关于所述外部导体120处在基本上同轴的位置。为此目的，特别可以提供泡沫材料或电介质间隔物(未示出)等等。有利的是，隔离层130提供内部导体110与外部导体120之间的电隔离，特别是这些导体110、120之间的电分离。
根据另一个实施例，所述电缆100可以包括外部护套(未示出)，其例如包括用于隔离电缆100并且/或者用于保护外部导体120和/或所述电缆100的另外的组件免受外部影响的电隔离材料。
图2示意性地描绘出电缆100的剖面图。可以看到，所述内部导体110和所述外部导体120形成同轴传输线意义上的同轴导体安排，其可以被用来沿着基本上垂直于图2的绘图平面的第一传播方向在所述电缆100内传输第一信号。
外部导体120包括第一开口1202，同样参照图1，其允许把与所述第一信号相关联的电磁能量的至少一部分辐射到围绕电缆100的体积V。类似地，源自电缆100的周围环境的电磁波也可以经过所述第一开口1202进入电缆100，并且可以按照已知的方式在所述电缆100内进一步传输。
根据所述实施例的原理，所述内部导体110包括中空波导1100。因此，有利的是，根据同轴传输线或同轴电缆的原理，可以分别使用内部导体110与外部导体120相组合的安排来传输所述第一信号。此外，可以在所述空中波导1100内传输第二信号，甚至是与第一信号的传输同时进行传输(并且也是基本上沿着与图2的绘图平面基本上垂直的所述第一传播方向)。这有利地允许提供一种促进特别是具有不同频率的不同的第一和第二信号的彼此独立的(同时)传输的辐射电缆100。换句话说，中空波导1100的外部(例如包括径向外表面1102(图2))对于包括所述内部导体110和所述外部导体120的同轴导体安排作为内部导体来操作，中空波导1100的径向内表面1102b则充当用于传输与所述第二信号相关联的电磁(EM)波的附加波导。有鉴于此，根据所述实施例的辐射电缆100也可以被称作“辐射混合电缆(RHC)”。
根据一个实施例，外部导体120包括如图2所描绘出的基本上圆柱形的剖面。根据一些实施例，外部导体120与所述内部导体110一起分别形成前面所提到的同轴传输线或同轴电缆。
根据一个实施例，所述电缆100被配置来传输大约30MHz到大约3GHz之间的VHF和/或UHF频率范围内的第一电磁信号，并且传输大约3GHz到大约3THz之间的SHF和/或EHF和/或THF频率范围内的第二电磁信号。特别优选的实施例例如被配置来在所述波导内传输具有大约10GHz或以上的频率的第二信号。VHF频率范围或频带分别包括30MHz(兆赫兹)与300MHz之间的频率，UHF频率范围包括300MHz与3GHz(吉赫兹)之间的频率，SHF频率范围包括3GHz与30GHz之间的频率，EHF频率范围包括30GHz与300GHz之间的频率，并且THF频率范围包括300GHz与3THz(太赫兹)之间的频率。作为一个实例，具有VHF和/或UHF频率范围内的频率的信号可以有利地通过内部导体110和外部导体120的同轴导体安排来传输，具有例如SHF和/或EHF频带或THF频带的更高频率的信号则可以有利地使用所述内部导体110的中空波导1100来传输。
根据一个优选实施例，内部导体110构成中空波导110，这代表一种特别简单的构造。在这种配置中，内部导体110的径向外表面1102a与外部导体120的径向相对的径向内表面120a协作来传送在所述同轴导体安排110、120内行进的相关联的第一信号的电磁波。由于叠加原理，在内部导体110与外部导体120之间传输的第一信号不会与在所述中空波导1100内传输的所述第二信号发生干扰。
根据另外的实施例，内部导体110可以包括除了中空波导1100之外的另外的元件。在这种情况下，所述中空波导1100与所述另外的元件一起形成所述内部导体110。
根据一个实施例，所述波导1100包括具有基本上椭圆形的剖面的径向外表面1102a，所述径向外表面1102a的所述基本上椭圆形的剖面包括长轴和短轴。根据一些实施例，所述长轴和所述短轴可以包括不同的长度。根据其他实施例，所述长轴和所述短轴可以包括基本上完全相同的长度，从而实现波导的所述径向外表面1102a的基本上圆形的剖面。通过图2描绘出这种配置。
根据另外的实施例，所述波导1100包括具有基本上椭圆形的剖面的径向内表面1102b，所述径向内表面1102b的所述基本上椭圆形的剖面包括长轴b和短轴a。根据一些实施例，所述长轴b和所述短轴a可以包括不同的长度，正如通过图2所描绘出的那样。根据其他实施例，所述长轴b和所述短轴a可以包括基本上完全相同的长度(图2中未示出)，从而实现波导的所述径向内表面1102b的基本上圆形的剖面。
根据图2的实施例，波导1100包括具有圆形剖面(其具有半径ri)的径向外表面1102a和具有椭圆形剖面的径向内表面1102b，其中径向内表面的椭圆形剖面具有不同长度的长轴b和短轴a。其他配置也是可能的，并且将在后面参照图5A到9C进一步解释。在这里，外部导体120包括具有半径ro的圆形剖面。
根据另一个实施例，以下组件的至少其中之一包括至少一个具有波纹的长度节段：内部导体110，外部导体120，隔离层130，中空波导1100。作为一个实例，对于其中内部导体110构成中空波导1100的实施例，所述中空波导可以具有波纹。一般来说，波纹增加了对应的(一或多个)组件的机械灵活性，从而促进辐射电缆在现场的部署。根据另外的实施例，前述组件的其中两个或更多可以包括波纹，特别是在至少部分地重叠的长度节段中。
图3示意性地描绘出电缆100的侧视图。可以看到，多个第一开口1202存在于外部导体120中，其中为了清楚起见，只有其中一个所述第一开口提供了附图标记。在这里，所述第一开口1202被分组在分别具有六个第一开口1202的群组G内。邻近的群组G之间的间距由附图标记Po标示。
根据另一个实施例，所述至少一个第一开口1202充当天线孔径，其允许从所述辐射电缆100的内部到周围体积V(图1)的辐射的高效泄漏或传输并且反之亦然。根据另一个实施例，可以通过修改所述(一或多个)第一开口1202的尺寸和/或形状来控制穿过所述(一或多个)第一开口1202的所述电磁辐射的辐射强度。
根据另一个实施例，参照图3，所述外部导体120的至少其中一个所述第一开口1202包括基本上矩形的几何结构。
根据一个优选实施例，所述矩形几何结构包括两个长边和两个短边，其中所述短边基本上被安排成平行于所述电缆100的纵轴(参照长度维度l)，并且其中所述长边基本上被安排成垂直于电缆100的所述纵轴l。换句话说，所述至少一个第一开口1202的矩形几何结构的长边基本上沿着所述外部导体120的圆周方向延伸。这就允许从所述辐射电缆100的内部到周围体积的辐射的特别高效的泄漏或传输并且反之亦然。在这里，在图3中，第一开口的其中一个长边由附图标记lso标示，并且其中一个短边由附图标记wso标示。
根据另外的实施例，参照后面进一步解释的图7A、7C，所述至少一个第一开口1202的矩形几何结构的长边还可以基本上平行于所述电缆的纵轴对准，其中所述矩形几何结构的短边基本上沿着所述圆周方向延伸。
根据另外的实施例，用于所述外部导体120的至少其中一个所述第一开口1202(图3)的不同形状也是可能的，比如圆形或椭圆形或者一般的多边形。
根据另一个实施例，所述内部导体110(也就是参照图2的中空波导1100)包括一个或多个第二开口1106。这样，在所述中空波导1100内传输的信号的一部分可以以电磁波的形式离开波导，经过所述隔离层130径向向外行进。根据申请人的分析，所辐射的EM波传播经过所述隔离层130并且可以经过所述外部导体120内的所述(一或多个)第一开口1202扩散，从而也从所述辐射电缆100辐射，这类似于源自所述内部和外部导体110、120对并且经过所述(一或多个)第一开口1202辐射的EM波。
根据一个优选实施例，可以沿着所述内部导体110的纵轴l提供所述内部导体110内的两个或更多第二开口1106a、1106b、1106c(图3)，其中邻近的第二开口之间的间距Pi优选的是恒定的。其他实施例也是可能的，其中对于邻近的第二开口之间的间距提供不同的数值。
根据另一个实施例，参照图2，至少一个第二开口1106被安排在所述内部导体110的对应于其短轴a的角度位置。换句话说，至少其中一个所述第二开口1106被安排在所述内部导体110的一定角度位置，其中所述短轴a与内部导体110的所述内表面1102b相交，从而实现从中空波导1100内部经过所述至少一个第二开口1106径向向外发出的EM波的特别高的辐射强度。
但是根据另外的实施例，对应于至少其中一个所述第二开口的其他角度位置也是可能的。这特别允许控制与经过所述第二开口发出的EM波有关的辐射的强度。
根据另外的实施例，可以通过修改对应的(一或多个)第二开口1106的尺寸和/或形状或者几何结构来控制经过所述第二开口1106发出的EM波的辐射强度。
根据另一个实施例，所述内部导体110的至少其中一个所述第二开口1106包括基本上矩形的几何结构，并且具有参照图3的长度lsi和宽度wsi。
根据另一个实施例，所述第二开口的所述矩形几何结构包括两个长边和两个短边(图3中未示出)，其中所述短边基本上被安排成平行于所述电缆的所述纵轴，其中所述长边基本上被安排成垂直于所述电缆的所述纵轴。换句话说，所述至少一个第二开口的矩形几何结构的长边基本上沿着所述内部导体的圆周方向延伸。这就允许从所述中空波导的内部到周围体积的辐射的特别高效的泄漏或传输并且反之亦然。
根据另外的实施例，所述至少一个第二开口的矩形几何结构的长边还可以基本上平行于所述电缆的纵轴对准，其中所述矩形几何结构的短边基本上沿着所述圆周方向延伸。
根据另一个实施例，至少其中一个所述第二开口1106a(图3)与特定的第一开口1202相关联。
根据另一个实施例，至少其中一个所述第二开口1106a被安排在所述电缆100的纵坐标l1处，从而使其与至少其中一个所述第一开口1202至少部分地重叠，从而在所述纵坐标l1处给出所述中空波导1100的壁面1102的内部1104(图2)与围绕所述辐射电缆100的体积V(图1)之间的特别高效的耦合。这有利地确保可以把充足数量的EM波或相应数量的EM辐射能量从所述中空波导1100传输到所述周围体积并且反之亦然。在图2中，另一个第二开口1106c也与相关联的第一开口重叠，其他的第二开口1106b则不与第一开口重叠。
对于前面参照图1到3解释的电缆100的配置进行了电磁场仿真，并且在后面的图4A到4D中给出了结果，其中图4A示出了以具有全部三种极化(参照曲线C1的“径向”，参照曲线C2的“平行”，以及参照曲线C3的“正交”)的根据IEC 61196-4的耦合损耗(cl)图(耦合损耗cl对频率f)的形式给出的椭圆形波导1100(图2)的辐射特性，其中“径向”具有平行于z轴的E场矢量(图2)，“平行”具有平行于y轴的E场矢量，并且“正交”具有平行于x轴的E场矢量。参照曲线C1，径向辐射以大约95dB的数值居于主导地位。
根据本例，利用下面的几何参数来设计波导1100(图2)，其中实现具有17到20GHz的频率的第一模式下的操作：短轴a＝4mm(毫米)，长轴b＝8.3mm，外部导体120的半径ro＝21.65mm，lsi＝3mm(第二开口1106的长度)，wsi＝3mm(第二开口1106的宽度)，lso＝15mm(第一开口1202的长度)，以及wso＝3mm(第一开口1202的宽度)。
图4B示出了波导1100的所谓的纵向损耗ll(对频率f)。作为一个实例，波导1100允许在17GHz到20GHz的范围内以大约17.5dB每100m的衰减进行传输。
图4C示出了通过图1的导体安排110、120实施的“泄漏同轴电缆”的耦合损耗cl’(对频率f’)，其中所述(一或多个)第一开口1202的示例性孔径尺寸为lso＝15mm和wso＝3mm。参照曲线C4，径向指向在500MHz到2700MHz的频率范围内以大约62dB的数值居于主导地位。
图4D示出了通过图1的导体安排110、120实施的“泄漏同轴电缆”的纵向损耗ll’(对频率f’)。除了1.3GHz-1.4GHz和2.65GHz-2.75GHz处的阻带SB1、SB2之外，电缆100以低于13dB/100m的衰减传输第一信号，这可以通过外部导体120上的所述第一开口1202的开槽群组G的周期性来进行调节。
图5A、5B、5C示意性地描绘出根据第二实施例的辐射电缆100a，其中代表内部导体110的波导1100包括具有圆形剖面的径向外表面1102a和同样具有圆形剖面的径向内表面1102b。
图6A、6B、6C示意性地描绘出根据第三实施例的辐射电缆100b，其中波导1100包括具有椭圆形剖面的径向外表面1102a和具有椭圆形剖面的径向内表面1102b，其中径向外表面1102a的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴，并且径向内表面1102b的椭圆形剖面具有不同长度的长轴和短轴。
图7A、7B、7C示意性地描绘出根据第四实施例的辐射电缆100c，其中波导1100包括类似于图2的形状。从图7A、7B可以看到，第一开口1202’大于图1、2的第一开口，其中电缆100c的第一开口1202’包括沿着电缆100c(图7B)的纵轴l(图3)的“宽度”wso’大于其垂直于所述纵轴测量的“长度”lso。在这里，三个第二开口1106与特定的第一开口1202’相关联(并且至少部分地重叠)。
图8A、8B、8C示意性地描绘出根据第五实施例的辐射电缆100d，其中波导1100包括类似于图2的形状。在这里，不同的第一开口1202_1、1202_2(图8B)被安排在不同的角度位置AP1、AP2，从而允许影响在所述电缆100d内传送的电磁能量的某些部分从所述电缆内辐射到周围体积的辐射方向。在这里，第一数目的第一开口1202_1被安排在对应于中空波导1100的内部椭圆形状的短轴a的方向的角度位置AP1，第二数目的第一开口1202_2则被安排在对应于中空波导1100的内部椭圆形状的长轴b的方向的不同角度位置AP2。
图9A、9B、9C示意性地描绘出根据第六实施例的辐射电缆100e，其中波导1100包括具有椭圆形剖面的外表面1102a和内表面1102b的椭圆形状。此外，外部导体120在该实施例中具有椭圆形状。根据该实施例，例如SHF频带的第二信号可以在所述中空波导1100内传输，例如VHF频带的第一信号则在由于外部导体120的椭圆形式而具备条件的所谓“虚拟TEM模”中在所述“同轴”导体安排110内传输。
图10示意性地描绘出根据一个实施例的方法的简化流程图。所述方法包括以下步骤：提供200内部导体110(图1)，提供210(图10)径向安排在所述内部导体110外部的外部导体120，提供220径向安排在所述内部导体110与所述外部导体120之间的隔离层130，其中所述外部导体120包括一个或多个第一开口1202(图1)，并且其中所述内部导体110包括中空波导1100。根据另外的实施例，步骤200、210、220的序列也可以改动，或者至少其中一些步骤可以至少部分地同时实施。
根据另一个实施例，在电缆100(图1)的开头(和/或末端)，可以应用两个馈送机制。可以把第一信号提供到所述电缆100，以便通过同轴连接器(未示出)经由所述同轴导体安排110、120进行传输。有利的是，第一信号的这一馈送独立于第二信号到波导1100的任何馈送。
作为一个实例，通过所述同轴连接器被馈送到所述电缆100的第一信号可以导致TEM波在同轴导体安排110、120内传播。作为另一个实例，这样的第一信号可以包括从20MHz到2700MHz的范围内的频率。
根据另一个实施例，第二连接器(未示出)可以被提供在电缆100处，其允许例如在15GHz与20GHz之间的频率范围为波导1100馈送第二信号。
第一和第二连接器还可以被放置在所述电缆的不同长度坐标l处(并且根据一些实施例，甚至不一定被放置在电缆的末端)。
根据所述实施例的概念允许同时高效地传输比如VHF和SHF的不同频带的不同信号，并且根据所述实施例只需要单一辐射电缆100、100a、110b、100c、100d、100e。根据另外的实施例，通过修改导体110、120和波导1100的几何结构，有可能允许例如VHF和EHF或者SHF和EHF信号的同时通信/传输。
根据所述实施例的原理给出了许多好处，比如：-允许利用一个元件100进行多个频带的宽带通信：所给出的电缆100例如允许同时进行比如VHF和SHF/EHF的不同范围处的几个频率的宽带室内通信。-节省成本：取代使用两条分开的传统电缆来提供VHF和SHF/EHF处的通信，根据所述实施例的一条电缆将节省许多生产成本。-节省空间：通过安装根据所述实施例的一条电缆100而不是两条传统电缆，将会节省空间，这特别在比如隧道、过道等狭窄的地方是很大的需求。-更少的安装工作：如果没有所提出的解决方案100，为了应对两条分开的传统电缆将需要更多的安装工作量。因此，所提出的电缆100节省了安装的工作量。
这里的描述和附图仅仅说明本发明的原理。因此应当认识到，本领域技术人员将能够设想出各种安排，其虽然没有在这里被明确地描述或示出，但是具体实现了本发明的原理并且被包括在其精神和范围内。此外，这里所引述的所有实例主要意图是明确地仅用于教育目的，以便帮助读者理解本发明的原理和(多位)发明人对于推进本领域所贡献的概念，并且应当被解释成不受限于这样的具体引述的实例和条件。此外，这里引述本发明的原理、方面和实施例及其具体实例的所有声明意图涵盖其等效方案。
本领域技术人员应当认识到，本文中的任何方块图表示具体实现本发明的原理的说明性电路的概念视图。类似地将会认识到，任何流程图、程序图、状态转换图、伪代码等等表示可以基本上被表示在计算机可读介质中并且因此由计算机或处理器执行的各种进程，而不管这样的计算机或处理器是否被明确地示出。
本领域技术人员将很容易认识到，可以通过已编程计算机和/或自动化生产系统来实施前面描述的各种方法的各个步骤。在这里，一些实施例还意图涵盖例如数字数据存储介质之类的程序存储设备，其是机器或计算机可读的并且编码机器可执行或计算机可执行的指令程序，其中所述指令实施前面所描述的方法的其中一些或所有步骤。所述程序存储设备例如可以是数字存储器、例如磁盘和磁带之类的磁性存储介质、硬盘驱动器或者光学可读数字数据存储介质。所述实施例还意图涵盖被编程来实施前面所描述的方法的所述步骤的计算机。
本领域技术人员应当认识到，本文中的任何方块图表示具体实现本发明的原理的说明性电路的概念视图。类似地将会认识到，任何流程图、程序图、状态转换图、伪代码等等表示可以基本上被表示在计算机可读介质中并且因此由计算机或处理器执行的各种进程，而不管这样的计算机或处理器是否被明确地示出。
Claims (11)
1.用于辐射电磁能量的辐射电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，包括内部导体(110)、径向安排在所述内部导体(110)外部的外部导体(120)以及径向安排在所述内部导体(110)与所述外部导体(120)之间的隔离层(130)，其中所述外部导体(120)包括一个或多个第一开口(1202)，并且其中所述内部导体(110)包括中空波导(1100)，其中，所述内部导体(110)包括一个或多个第二开口(1106)。
2.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，所述电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)被配置来传输30MHz到3GHz之间的VHF和/或UHF频率范围内的第一电磁信号，并且传输3GHz到3THz之间的SHF和/或EHF和/或THF频率范围内的第二电磁信号。
3.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，所述波导(1100)包括具有基本上椭圆形的剖面的径向外表面(1102a)。
4.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，所述波导(1100)包括具有基本上椭圆形的剖面的径向内表面(1102b)。
5.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，以下组件的至少其中之一包括至少一个具有波纹的长度节段：内部导体(110)，外部导体(120)，隔离层(130)，中空波导(1100)。
6.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，至少其中一个所述第一开口(1202)包括基本上矩形的几何结构。
7.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，至少其中一个所述第二开口(1106)包括基本上矩形的几何结构。
8.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，至少其中一个所述第二开口(1106a)相对其中一个特定的所述第一开口(1202)布置，从而电磁能量经过所述第二开口(1106a)和所述特定第一开口(1202)来进行辐射。
9.根据权利要求1所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，至少其中一个所述第二开口(1106a)被安排沿着所述电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)的纵轴，从而使其与至少其中一个所述第一开口(1202)至少部分地重叠。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)，其中，不同的第一开口(1202_1，1202_2)和/或不同的第二开口被安排在不同的角度位置处，从而允许影响在所述电缆内传送的电磁能量的部分从所述电缆内辐射到周围体积的辐射方向。
11.制造用于辐射电磁能量的辐射电缆(100；100a；100b；100c；100d；100e)的方法，所述方法提供以下步骤：提供(200)内部导体(110)，提供(210)径向安排在所述内部导体(110)外部的外部导体(120)，提供(220)径向安排在所述内部导体(110)与所述外部导体(120)之间的隔离层(130)，其中所述外部导体(120)包括一个或多个第一开口(1202)，并且其中所述内部导体(110)包括中空波导(1100)，其中，所述内部导体(110)包括一个或多个第二开口(1106)。
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