CN113924690B - 由多个介电波导制成的多缆线 - Google Patents
由多个介电波导制成的多缆线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113924690B CN113924690B CN202080036342.2A CN202080036342A CN113924690B CN 113924690 B CN113924690 B CN 113924690B CN 202080036342 A CN202080036342 A CN 202080036342A CN 113924690 B CN113924690 B CN 113924690B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric
- dielectric waveguide
- waveguide element
- cable
- polarization direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 61
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 19
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 7
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 7
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 5
- -1 Polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000004812 Fluorinated ethylene propylene Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 3
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229920009441 perflouroethylene propylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000295 expanded polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920003208 poly(ethylene sulfide) Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/16—Dielectric waveguides, i.e. without a longitudinal conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/16—Dielectric waveguides, i.e. without a longitudinal conductor
- H01P3/165—Non-radiating dielectric waveguides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
- H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
- H01P1/063—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with a limited angle of rotation
- H01P1/065—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with a limited angle of rotation the axis of rotation being parallel to the transmission path, e.g. stepped twist
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
- H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
- H01P11/006—Manufacturing dielectric waveguides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Waveguides (AREA)
Abstract
本发明涉及一种具有电介质的缆线。该电介质形成腔室，该腔室也可由电介质填充。缆线另外具有第一介电波导元件和第二介电波导元件。第一介电波导元件与第二介电波导元件相距一定距离布置，其中第一介电波导元件沿缆线的纵向方向延伸穿过由电介质形成的腔室，且第二介电波导元件沿缆线的纵向方向延伸穿过由电介质形成的腔室。第一介电波导元件的优选极化方向不同于第二介电波导元件的优选极化方向。本发明还涉及一种用于生产缆线的方法。
Description
本发明的各示例涉及用于传输高频电磁信号和与此相关的应用的技术方案，并且特别涉及一种缆线及用于制造该缆线的方法。
存在多种用于传输数据的选项。从对称和非对称传输形式开始，甚至空心波导和光纤也是常见的。另一选项是经由介电波导进行传输。介电波导在不共享传输介质中的导电成分的情况下操作。考虑到它们的传输原理，它们也应该靠近光纤布置。
在传输高频信号时，使用例如金属的导电性。在这种情况下，能量在介电绝缘材料内的两个金属导体表面之间传输。空心波导中的能量传输发生在尺寸与所需频率相协调的空心导电结构内。这里与空心波导的几何形状相协调的高频是必需的以产生能够传播的波模式。为此可使用高至较低GHz范围(例如，甚至高达25GHz)的对称和非对称线路。
在同轴结构中，最大工作频率范围受到所谓的“截止”频率的限制，高于该频率的其他模式会传播。对于更高的频率，空心波导相应地呈现了更合适的传输介质。
然而，所有上述传输原理都有缺点。传输的能量总是借助于金属导体来传输。此处，由于趋肤效应，电阻在高频时增加，导致传输损耗增加。在从几GHz到超过100GHz的频率范围内，损耗如此之大，以至于在应用中不再能够跨越足够长的距离。此外，空心波导不灵活且重量大。
另一种数据传输装置由光纤构成。在这种情况下，数据在由光芯和周围“包层”组成的结构中发送。这里使用的频率是如此之高，以至于它们在光的范围内(数百太赫兹)。这种传输形式的一个缺点是必须首先将电信号转换为光信号，并且传输中涉及的材料必须满足高光学要求(例如纯度、透明度和折射率)。
上述技术不太适合在几十GHz到几百GHz的频率范围内传输数据。这就是介电波导发挥作用之处。该线由非导电材料组成。这里重要的是提供不同介电常数的分层。被注入介电波导中的非常高频信号附着在高和低εr(＝相对介电常数)之间的边界层上，并在传播方向上以很小的损耗传输。
现有技术中存在介电波导，其是电路板的一部分，并适应由各个电路板预定的条件。一方面，这里使用的材料在柔韧性和机械安装方面不满足汽车要求，另一方面也不能制造成任何长度。
另一个限制在于以下事实：由于它们在具有大εr的内部区域外的显著场分布，波导容易与相邻系统发生串扰。例如，在波导系统中，两个介电波导，每个都具有高εr和圆形或至少近似圆形的横截面，在具有较低εr的塑料包套中彼此相邻布置。被注入这些介电波导之一的高频信号伴随着电磁场，电磁场也穿入(eindringen)相邻的介电波导(位于附近的第二波导)并在此产生信号，该信号覆盖被注入此(第二)介电波导的有用信号并影响该信号。
必须尽可能优化具有介电波导的缆线，以减少电磁耦合。尽管如此，还是希望形成具有小的空间扩展的缆线。
可能需要为具有介电波导的缆线提供技术思路，该介电波导经历较少的相互干扰并且同时不占用更多空间。
这样的要求可由权利要求的主题满足。
根据本发明的第一方面，提供了一种缆线。该缆线具有电介质。该电介质形成腔室。该腔室也可由该电介质填充。该缆线还具有第一介电波导元件。该缆线还具有第二介电波导元件。所述第一介电波导元件与所述第二介电波导元件隔开一定距离。所述第一介电波导元件沿着所述缆线的纵向方向延伸穿过由所述电介质形成的所述腔室。所述第二介电波导元件沿着所述缆线的纵向方向延伸穿过由所述电介质形成的所述腔室。所述第一介电波导元件的优选极化方向不同于所述第二介电波导元件的优选极化方向。
由于不同的优选极化方向，较少的电磁场从第一波导元件耦合到第二波导元件并且同时提供节省空间的缆线。
每个波导元件可与所述电介质一起形成波导。所述波导元件在此可用作传输介质。
所述第一和第二介电波导元件可沿着所述腔室或缆线平行延伸/布置。
每个所述第一和第二介电波导元件可设计为传输高频信号。例如，所述第一介电波导元件可被用作发射路径，且第二介电波导元件可被用作接收路径，反之亦然。第一和第二介电波导元件可以以与发射路径或接收路径相同的方式使用。
所述电介质可包围在所述腔室中延伸的所述第一和第二介电波导元件。所述电介质可在此处分别包围所述第一和第二介电波导元件，使得在所述缆线的端部件处，所述第一和第二介电波导元件可连接到缆线或插头的互补端部件。在所述腔室内，所述电介质可填充所述第一和第二波导元件之间的部分。
所述第一介电波导元件的优选极化方向可由所述第一介电波导元件的横截面预先确定。所述第二介电波导元件的优选极化方向可由所述第二介电波导元件的横截面预先确定。所述第一介电波导元件的优选极化方向可与所述第二介电波导元件的优选极化方向相差至少45°(或60°或75°或90°)的角度，特别是90°的角度。为此，所述第一和第二介电波导元件的横截面可相对于彼此扭转。这意味着所述第一和第二介电波导元件可以例如不是点对称和/或轴对称的。例如，由此形成的介电波导元件和波导不是光纤或空心波导。
所述第一和第二介电波导元件的横截面可至少基本相同。通过将它们相对于彼此扭转，可避免波不期望地穿透相应的另一个波导元件并能够在那里传播。
所述第一和/或第二介电波导元件的横截面可以是椭圆形或矩形。所述椭圆形横截面可具有主轴a和副轴b。所述矩形横截面可具有两个边长a和b。所述主轴a和边长a可大于所述副轴b和边长b。特别地，所述主轴a和边长a可以是所述副轴b和边长b的1.25倍(或1.5倍或2倍或3倍或4倍)。
a与b的比率可预先确定所述第一和第二介电波导元件的优选极化方向。如果所述第一和第二波导元件在缆线中相对于彼此扭转布置，则可由此减少到相应的另一介电波导元件的耦合，这是因为所述第一和第二介电波导元件的优选极化方向不同并且具有由几何形状预先确定的优选极化，这防止另一极化方向的电磁波能够链入。
所述第一和第二介电波导之间的间距可以是所述第一和/或第二介电波导元件的边长a或主轴a的四分之一(或三分之一或二分之一)。此外，所述第一和第二介电波导之间的间距可至少对应于所述第一和/或第二介电波导管元件的边长a或主轴a。
所述第一和第二介电波导元件的介电常数可至少基本相同。所述电介质可具有与所述第一和第二介电波导元件不同的介电常数。所述电介质的介电常数可低于所述第一和第二介电波导元件的介电常数中的至少一个。例如，所述第一和/或第二介电波导元件的介电常数可彼此偏差至多0.5％和5％之间。
所述缆线也可有护套。所述护套可包围腔室。这样可使所述缆线更耐候。所述护套同样可终止于所述缆线的端部。
所述护套可至少部分导电。由此可避免电磁耦合。额外地或替代地，所述护套可至少部分地不导电。例如，所述护套可被提供有金属护甲。
所述护套也可端部与所述电介质齐平。由此可避免水和氧气混入，从而使所述缆线更加耐用。
所述缆线还可具有第三介电波导元件。所述第三介电波导元件可与所述第一和第二介电波导元件间隔一定距离。所述第一介电波导元件的优选极化方向可对应于所述第三介电波导元件的优选极化方向。所述第一、第二和第三介电波导元件的优选极化方向可彼此相差60°的角。
所述缆线还可具有第四介电波导元件。所述第四介电波导元件可与所述第一、第二和第三介电波导元件间隔一定距离。所述第二介电波导元件的优选极化方向可对应于所述第四介电波导元件的优选极化方向。
使用由波导元件和电介质形成的多个波导可提供更大的传输速率和更大的吞吐量。在超过100GHz(无光)的频率下，同样可提供更高的带宽。
所述第一和第二波导元件、第二和第三波导元件、第三和第四波导元件以及第四和第一波导元件之间的相应距离可相同。这个距离可对应值A。
所述第一和第三波导元件之间的距离可对应于所述第二和第四波导元件之间的距离。这个距离可对应值B。
B可以是√2*A。即使所述第一和第三或所述第二和第四波导元件具有相同的优选极化方向，也可通过更大的距离(√2倍大)减少到相应的另一波导元件中的耦合。
可从在所述缆线的相同横截面平面中的波导元件的相应横截面的中心开始确定所述波导元件之间的相应距离。
所述腔室还可包括若干段。在这种情况下，所述电介质同样可被分成几个段。所述电介质的每个段可分别地(在腔室中)包封/包围(第一/第二/第三/第四)波导元件中的一个。各段可相互接触。每个段可接触所述护套。
根据本发明的第二方面，提供一种用于制造根据第一方面的缆线的方法。该方法包括提供第一和第二介电波导元件。所述第一和第二介电波导元件彼此隔开一定距离。所述第一介电波导元件与所述第二介电波导元件相比是扭转的，使得在所述缆线中所述第一介电波导元件的优选极化方向不同于所述第二介电波导元件的优选极化方向。该方法还可包括将所述第一和第二介电波导元件嵌入由电介质制成的腔室中。或者，所述嵌入可包括将所述第一和第二介电波导元件嵌入所述电介质的相应段中。所述腔室可通过将各段绞合而形成。
即使上面描述的一些方面是参考方法描述的，这些方面也可应用于缆线。以同样的方式，上述关于缆线的方面可以以相应的方式应用于该方法。
同样应理解，此处使用的术语仅用于描述各个实施例，且并不旨在被视为限制。除非另有定义，否则此处使用的所有技术和科学术语均具有对应于与本公开相关的专业领域的专家的一般理解的含义；对它们的解释既不能太宽泛也不能太狭窄。如果在此错误地使用了专业术语且因此不能表达本公开的技术思想，则应将其替换为向专家传达正确理解的专业术语。此处使用的一般术语应基于字典中的定义或根据上下文进行解释；在这种情况下应避免过于狭隘的解释。
在此应当理解，诸如例如“包括”或“具有”等表示所描述的特征、数字、操作、动作、组件、部件或其组合的存在，并且不排除存在或可能添加一个或多个其他特征、数字、操作、动作、组件、部件或它们的组合。
尽管可能使用诸如“第一”或“第二”等术语来描述各种部件，但是这些部件不应限于这些术语。使用上述术语仅用来将部件与其他部件区分开来。例如，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可将第一部件描述为第二部件；同样，第二部件可被称为第一部件。术语“和/或”包括彼此连接的多个对象的组合以及所述多个对象中的该多个对象的任何对象。
下面结合附图对本发明的优选实施例进行说明。相同类型的部件在此总是被提供有相同的附图标记。在本公开的描述中，如果已知连接的功能或结构与本公开的意义不必要地背离，则省略对已知连接功能或结构的详细解释；然而，这些功能和结构对于专家来说是可理解的。本公开的附图用于说明本公开而不应理解为限制。本公开的技术思想应该以这样的方式来解释：除了附图之外，它还包括所有这样的修改、改变和变型。
进一步的目标、特征、优点和应用可能性从以下示例性实施例的描述中并参考相关附图得出，示例性实施例的描述不应被理解为限制性的。此处描述和/或描绘的所有特征单独或以任何组合示出此处公开的主题，甚至独立于它们在权利要求或其参考文献中的分组。在这种情况下，图中所示部件的尺寸和比例不一定按比例；它们在要实现的实施例中可能与此处所示的不同。
图1显示了具有两个波导的缆线的示意图；
图2显示了在第一布置中具有四个波导的缆线的示意图。
图3显示了在第二布置中具有四个波导的缆线的示意图；
图4显示了用于制造缆线的方法的示意图；
图5a显示了根据图1的具有两个波导的缆线的S参数结果；
图5b显示了根据图2的具有四个波导的缆线的S参数结果；
图5c显示了根据图2的具有四个波导的缆线的S参数结果；
图5d显示了根据图2的具有四个波导的缆线的S参数结果；和
图6显示了具有四个波导元件的缆线的示意图，每个波导元件都被电介质的分别部分包封。
现在基于示例性实施例描述缆线和方法。
具体细节在下面阐述，以提供对本公开的完整理解，但不限于此。然而，对于专家来说清楚的是，本公开可被用于可偏离以下阐述的细节的其他示例性实施例中。
图1显示了具有两个波导的缆线100的示意图，该两个波导由介电波导元件110和120与电介质150一起形成的。电介质150形成腔室。腔室也可由电介质150填充。缆线100还具有第一介电波导元件110。缆线100还具有第二介电波导元件120。第一介电波导元件110与第二介电波导元件隔开一定距离。第一介电波导元件110沿着缆线的纵向方向延伸穿过由电介质形成的腔室。在图1中，纵向方向延伸进入绘图平面中。形成的腔室例如此处可只是缆线100的一部分，或在缆线100的整个长度上延伸。第二介电波导元件120也沿着缆线120的纵向方向延伸穿过由电介质150形成的腔室。第一介电波导元件110的优选极化方向不同于第二介电波导元件120的优选极化方向。在图1中，优选极化方向是在第一介电波导元件110的情况下为在y方向上，且在第二介电波导元件120的情况下为在x方向上。
由于不同的优选极化方向，较少的电磁场可从第一波导元件110耦合到第二波导元件120中，并且同时可提供节省空间的缆线100。
在图1的示例中，每个波导元件110、120与电介质150一起形成波导。在这种情况下，波导元件110、120可用作传输介质。
第一和第二介电波导元件110、120可沿着腔室或缆线100平行延伸/布置。根据图1的示例，第一和第二介电波导元件110、120平行延伸到绘图平面中。在此它们被电介质150包围。因此沿着缆线100形成两个波导。
可各自形成第一和第二介电波导元件110、120以传输高频信号。例如，第一介电波导元件110可被用作发射路径，且第二介电波导元件120可被用作接收路径，反之亦然。第一和第二介电波导元件110、120可以作为发射路径或接收路径使用。
在图1的示例中，电介质150包围在腔室中延伸的第一和第二介电波导元件110、120。电介质150在此可分别包围第一和第二介电波导元件110、120，使得第一和第二介电波导元件110、120可在缆线100的端部件处连接到缆线100的互补端部件或插头。在腔室内，电介质150可填充第一和第二波导元件之间的部分。
第一介电波导元件110的优选极化方向可由第一介电波导元件110的横截面预先确定。第二介电波导元件120的优选极化方向可由第二介电波导元件120的横截面预先确定。第一介电波导元件110的优选极化方向可与第二介电波导元件120的优选极化方向相差至少45°(或60°或75°或90°)的角度，特别是相差90°的角度。在图1的示例中，第一介电波导元件110和第二介电波导元件120的优选极化方向相差90°。为此，第一和第二介电波导元件110、120的横截面可相对于彼此扭转。在图1的示例中，第一和第二介电波导元件110、120的横截面相对于彼此扭转90°。由于相对于彼此的扭转，可避免波不希望地穿透到相应的另一波导元件110、120中并且能够在那里传播。这意味着第一和第二介电波导元件110、120可以是例如非点对称和/或轴对称。例如，介电波导元件110、120和由此形成的波导不是光纤或空心波导。
纯粹作为示例，图1中第一和第二介电波导元件110、120的横截面相同。
第一和/或第二介电波导元件110、120的横截面可以是椭圆形的，或者如图1中示例所示，是矩形的。椭圆形横截面可具有主轴a和副轴b。矩形横截面可具有两个边长a和b。主轴a或边长a可大于副轴b或边长b。特别地，主轴a或边长a可以是副轴b或边长b的1.25倍(或1.5倍或2倍或3倍或4倍)。
a与b的比率可确定第一和第二介电波导元件110、120的优选极化方向。如图1所示，如果第一和第二介电波导元件110、120在缆线中相对于彼此扭转布置，则由于第一和第二介电波导元件110、120的优选极化方向不同并且具有由防止另一个极化方向的电磁波可被链入的几何形状预先确定的优选极化方向，因此可减少分别在其他介电波导元件110、120中的干扰。
第一和第二介电波导110、120之间的距离可以是第一和/或第二介电波导元件110、120的边长a或主轴a的四分之一(或三分之一或二分之一)。此外，第一和第二介电波导110、120之间的距离可至少等于第一和/或第二介电波导元件110、120的边长a或主轴a。
第一和第二介电波导元件110、120的介电常数可基本相同。电介质150可具有与第一和第二介电波导元件110、120不同的介电常数。电介质150的介电常数可低于第一和第二介电波导元件110的介电常数中的至少一个。例如，第一和/或第二介电波导元件110、120的介电常数可彼此偏差至多介于0.5％和5％之间。
在图1的示例中，缆线100还具有护套160。护套160可包围腔室。由此可使缆线100更加耐候。护套160同样可终止于缆线100的端部件。
护套160同样可以是导电的。由此可避免电磁耦合。
护套160也可端部与电介质150齐平。由此可避免水和氧夹杂，从而使缆线100更加耐用。
在此命名的波导元件110、120可各自由具有高εr的材料组成。这可以是聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酯(PES)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或石英玻璃。
作为示例，图1中的每个波导元件110、120均具有矩形形状，但也可具有椭圆形状。这里的轴比(即高度与宽度)是例如至少1比1.4到4(因此宽度最多是高度的4倍)。该轴比可确定优选的极化。
相应的波导元件110、120可被具有较低εr的电介质150包围。该电介质150具有比相应波导元件110、120的εr低的εr，以形成波导。为此优选使用泡沫材料(即气体和塑料的混合物)。PE、PP、ETFE、FEP、PTFE或PES在这里可用作聚合物。塑料可在加工过程中发泡。由于化学或物理过程，发泡可在此发生。在这种情况下，气泡可小于缆线100的有用频率的波长的λ/4。电介质150的另一种选项是膨体聚四氟乙烯带。由此同样可实现比相应波导元件110、120的εr明显更低的εr。
在图1中为矩形的两个波导元件110、120(也称为载波元件或传输元件)在图1中定向不同。例如，如图1中的示例所示，两个载波元件110、120相对于彼此扭转90°角。这意味着详细地，一个元件的宽边指向另一个元件的窄边，反之亦然。这种取向可避免缆线中的两个波导元件110、120的相互干扰。可将极化波类型耦合到矩形(或椭圆形)波导元件110、120中。它们的特征在于它们只能在一个位置传播，例如在波导元件110、120之一的宽度方向上传播。虽然射入电介质150中的波在一定距离后也与另一个扭转90°的波导元件110、120相交，但它们不能在其中的长度上传播，这是因为波导元件110、120的高度与破坏性耦合的频率不匹配
结合以下描述的示例性实施例提及进一步的细节和方面。图1所示的示例性实施例可具有一个或多个可选的附加特征，这些特征对应于结合所提出的构思或下面描述的一个或多个示例性实施例(例如图2-6)提及的一个或多个方面.
图2显示了具有四个波导的缆线200的示意图，该四个波导由电介质150和四个波导元件110、120、130、140形成。除了图1的缆线100的元件和部件之外，缆线200还具有第三介电波导元件130。根据图1的示例，第三介电波导元件130与第一和第二介电波导元件110、120隔开一定距离。在图2的示例中，第一介电波导元件110的优选极化方向对应于第三介电波导元件130的优选极化方向。在只有三个波导元件110、120、130的情况下，第一、第二和第三介电波导元件110、120、130的优选极化方向可彼此相差60°的角度。
缆线200还具有第四介电波导元件140。根据图2的示例，第四介电波导元件140与第一、第二和第三介电波导元件110、120、130隔开一定距离。在图2的示例中，第二介电波导元件120的优选极化方向对应于第四介电波导元件140的优选极化方向。
使用由波导元件110、120、130和140以及电介质150形成的多个波导可提供更大的传输速率和更大的吞吐量。在超过100GHz(无光)的频率下，同样可提供更高的带宽。
第一和第二波导元件110、120及第二和第三波导元件120、130以及第三和第四波导元件130、140以及第四和第一波导元件140、110之间的距离在图2的示例中相同。此距离被称为值A。
在图2的示例中，第一和第三波导元件110、130之间的距离对应于第二和第四波导元件120、140之间的距离。该距离可被称为值B。
B可以是√2*A。即使第一和第三波导元件110、130以及第二和第四波导元件120、140具有相同的优选偏振方向，也可以通过更大距离(√2倍)减少对各其他波导元件的耦合。
可从在缆线200的相同横截面平面中的波导元件的相应横截面的中心开始确定波导元件之间的相应距离。
在缆线200内部具有四个波导110、120、130、140的缆线200(由四个波导元件和其周围的电介质150形成)的情况下，条件与具有两个波导元件的缆线200(由两个波导元件和周围的电介质150形成，见图1)的情况相当。直接相邻的波导元件可如图2所示被旋转90°，其中对角相对的波导元件具有相同的取向。然而，由于对角相对的波导元件具有√2倍大的间距，因此在此甚至串扰也被衰减。
结合上文或下文描述的示例性实施例提及进一步的细节和方面。图2中所示的示例性实施例可具有一个或多个可选的附加特征，其对应于一个或多个方面，这些方面结合所提出的构思或一个或多个上文(例如图1)或下文(例如图3-6)描述的示例性实施例而被提及。
图3显示了在类似于图2的第二布置中具有四个波导的缆线300的示意图，但是四个波导元件110、120、130、140具有另一种取向。此处电介质150可具有足够大的直径以保证有损护套材料中传播模式的场分量可忽略不计(如果使用护套)。图示中要识别的护套结构在此被用于防止环境影响(污垢、水和其他环境影响)。
结合上文或下文描述的示例性实施例提及进一步的细节和方面。图3中所示的示例性实施例可具有一个或多个可选的附加特征，其对应于一个或多个方面，这些方面是结合所提出的构思或一个或多个上文(例如图1-2)或下文(例如图4-6)描述的示例性实施例而被提及的。
图4显示了用于制造缆线的方法的示意图。该方法包括S410提供第一和第二介电波导元件。第一和第二介电波导元件彼此隔开一定距离。与第二介电波导元件相比，第一介电波导元件是扭转的，使得第一介电波导元件的优选极化方向不同于缆线中第二介电波导元件的优选极化方向。该方法还可包括S420将第一和第二介电波导元件嵌入由电介质制成的腔室中。
此外，该方法可包括将第一和第二(以及第三和第四)介电波导元件分别嵌入在电介质的各段中。此外，该方法可包括绞合以这种方式嵌入的第一和第二(以及第三和第四)介电波导元件以形成具有两个(四个)波导的波导。包套可作为将绞合元件连接在一起以形成缆线的单独步骤进行。
结合上文或下文描述的示例性实施例提及进一步的细节和方面。图4中所示的示例性实施例可具有对应于一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征，该一个或多个方面为结合所提出的构思或上文(例如图1-3)或下文(例如图5-6)描述的一个或多个示例性实施例所提出的。
图5a显示了具有两个波导的缆线的S参数结果。曲线5a1描述了插入损耗(IL)。曲线5a2描述了近端串扰(NEXT)。曲线5a3描述了远端串扰(FEXT)。
图5b显示了根据第一布置具有四个波导的缆线的S参数结果。在此在图5b中示出了三条FEXT曲线5b1、5b2和5b3，它们是在波导元件之一的供电期间通过测量产生的。
图5c显示了根据第一布置具有四个波导的缆线的S参数结果。在此在图5c中示出了三条NEXT曲线5c1、5c2和5c3，它们是在波导元件之一的供电期间通过测量得到的。
图5d显示了根据图2具有四个波导的缆线的S参数结果。插入损耗在图5d中由5d1提供。FEXT曲线5b1进一步对应于FEXT曲线5d3。NEXT曲线5c1还对应于NEXT曲线5d2。
图6显示了具有四个波导110、120、130、140的缆线600的示意图，每个波导110、120、130、140均被电介质150的分别部分包围。如上所述，图6的示例中的腔室包括电介质150的若干段。在这种情况下，电介质150被分成若干段。在图6的示例中，电介质150的每个段分别地(在腔室中)包封/包围(第一/第二/第三/第四)波导元件110、120、130、140中的一个。这些段可处于相互接触中。各段可同样地接触护套160。
如果大的机械负载作用在缆线600上，则绞合各波导(由电介质的相应段和相应的波导元件110、120、130、140形成)可能是有利的。在此，每个波导元件110、120、130、140可与电介质150一起被制造为缆线600的单独的(单个的)波导。然后可将缆线600的几个单个的波导相互绞合。在这种情况下可使用反向扭转绞合。从而保证了波导以及相应的波导元件110、120、130、140的取向不会彼此移位。
此外，可避免对传输特性产生负面影响的传输元件110、120、130、140的扭转。然而，在此并非绝对需要电介质150具有圆形的外轮廓。在此，大致矩形的轮廓在相互分配方面具有优势。这是因为圆形表面容易相对于彼此扭转，而各面相互支撑。延续包括单个部件的分段外部形式。
结合上述示例性实施例提及了进一步的细节和方面。图6中所示的示例性实施例可具有对应于一个或多个方面的一个或多个可选的附加特征，该一个或多个方面为结合所提出的构思或上述(例如图1-5)一个或多个示例性实施例而提及的。
根据前述方面中的一个或多个，针对串扰优化的缆线可在公共护套中被提供有两个或四个波导。缆线中包含的波导元件每个都可具有矩形或椭圆形横截面(高宽比在1:1.4到4之间)。缆线中使用的电介质150可以是一个部分(所有波导元件的公共元件)或多个部分。每个部分然后可分别包围相应的波导元件。围绕相应波导元件的部分然后可彼此绞合，例如在生产过程中反向扭转，以保持取向。这些单独的部件可具有矩形或分段的横截面。
上述缆线具有以下优点。介电波导可非常轻且柔韧。例如，即使在最大反向弯曲要求的情况下，它也不会断裂。此外，传输频率可能非常高，例如在100GHz至150GHz的范围内，或者也超过50GHz、超过70GHz、超过90GHz、超过100GHz、超过120GHz、超过130GHz或超过140GHz。由此可提供极大的数据带宽。此外，对于仅具有一个传输元件而不具有显著影响彼此的信道的结构，可利用所描述的结构将可传输的带宽加倍或四倍。
此外，这种缆线具有不承载电流的优点。由于不存在导体，因此也不可能有任何火花。由此可降低损坏风险并提高电磁兼容性。
与上面详细描述的一个或多个示例和附图一起提及和描述的各方面各和特征可进一步与一个或多个其他示例组合以替换其他示例的类似特征或额外将该特征引入另一个示例中。
本公开不以任何方式限于先前描述的实施例。相反，在不脱离所附权利要求中定义的本公开的基本思想的情况下，对其进行修改的许多机会对于普通专家来说是显而易见的。
Claims (16)
1.一种缆线(100；200；300；600)，具有：
形成腔室的电介质(150)；和
第一介电波导元件(110)、第二介电波导元件(120)和第三介电波导元件(130)，其彼此间隔开一定距离并且各自沿着所述缆线(100；200；300；600)的纵向方向延伸穿过所述腔室，
所述第一、第二和第三介电波导元件(110、120、130)的极化方向彼此相差60°的角度，其中所述腔室被分成若干段，并且所述段中的每一段分别地包封所述介电波导元件(110、120、130)中的一个，其中所述段中的每一段分别具有矩形或扇形横截面。
2.根据权利要求1的缆线(100；200；300；600)，所述第一介电波导元件(110)的极化方向由所述第一介电波导元件(110)的横截面确定，且所述第二介电波导元件(120)的极化方向由所述第二介电波导元件(120)的横截面确定。
3.根据权利要求1所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述第一介电波导元件(110)的介电常数和所述第二介电波导元件(120)的介电常数至少基本上相同。
4.根据权利要求1所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述电介质(150)的介电常数低于所述第一介电波导元件(110)的介电常数和所述第二介电波导元件(120)的介电常数中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的缆线(100；200；300；600)，还具有包围所述腔室的护套(160)。
6.根据权利要求5的缆线(100；200；300；600)，其中，所述护套(160)至少部分导电和/或不导电。
7.根据权利要求5或6所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述护套(160)端部与所述电介质(150)齐平。
8.一种缆线(100；200；300；600)，具有：
形成腔室的电介质(150)；和
第一介电波导元件(110)、第二介电波导元件(120)、第三介电波导元件(130)和第四介电波导元件(140)，其彼此间隔开一定距离并且各自沿着所述缆线(100；200；300；600)的纵向方向延伸穿过所述腔室，
所述第一介电波导元件(110)的极化方向与所述第二介电波导元件(120)的极化方向不同；和
所述第一介电波导元件(110)的极化方向对应于所述第三介电波导元件(130)的极化方向；以及
所述第二介电波导元件(120)的极化方向对应于所述第四介电波导元件(140)的极化方向，其中所述腔室被分成若干段，并且所述段中的每一段包封所述介电波导元件(110、120、130、140)中的一个，其中所述段中的每一段分别具有矩形或扇形横截面。
9.根据权利要求8的缆线(100；200；300；600)，所述第一介电波导元件(110)的极化方向由所述第一介电波导元件(110)的横截面确定，且所述第二介电波导元件(120)的极化方向由所述第二介电波导元件(120)的横截面确定。
10.根据权利要求8所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述第一介电波导元件(110)的介电常数和所述第二介电波导元件(120)的介电常数至少基本上相同。
11.根据权利要求8所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述电介质(150)的介电常数低于所述第一介电波导元件(110)的介电常数和所述第二介电波导元件(120)的介电常数中的至少一个。
12.根据权利要求8所述的缆线(100；200；300；600)，还具有包围所述腔室的护套(160)。
13.根据权利要求12的缆线(100；200；300；600)，其中，所述护套(160)至少部分导电和/或不导电。
14.根据权利要求12或13所述的缆线(100；200；300；600)，其中，所述护套(160)端部与所述电介质(150)齐平。
15.一种用于制造根据权利要求1所述的缆线的方法，所述方法包括以下步骤：
(S410)：提供彼此间隔一定距离的第一介电波导元件、第二介电波导元件和第三介电波导元件，且所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件和所述第三介电波导元件通过相互比较而是分别相对于彼此扭转的，使得各所述波导元件的极化分别相差60°；以及
(S420)：将所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件和所述第三介电波导元件嵌入到由电介质制成的腔室中，或
(S420)：将所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件和所述第三介电波导元件嵌入到通过段的绞合而形成所述腔室的所述电介质的相应的所述段中，其中所述腔室的每个所述段分别具有矩形或扇形横截面。
16.一种用于制造根据权利要求8所述的缆线的方法，所述方法包括以下步骤：
(S410)：提供彼此间隔一定距离的第一介电波导元件、第二介电波导元件、第三介电波导元件和第四介电波导元件，且所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件和所述第三介电波导元件通过相互比较而是分别相对于彼此扭转的，所述缆线中所述第一介电波导元件(110)的极化方向与所述第二介电波导元件(120)的极化方向不同，且
所述第一介电波导元件(110)的极化方向对应于所述第三介电波导元件(130)的极化方向，以及
所述第二介电波导元件(120)的极化方向对应于所述第四介电波导元件(140)的极化方向；以及
(S420)：将所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件、所述第三介电波导元件和所述第四介电波导元件嵌入到由电介质制成的腔室中，或
(S420)：将所述第一介电波导元件、所述第二介电波导元件、所述第三介电波导元件和所述第四介电波导元件嵌入到通过段的绞合而形成所述腔室的所述电介质的相应的所述段中，其中所述腔室的每个所述段分别具有矩形或扇形横截面。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019112926.5 | 2019-05-16 | ||
| DE102019112926.5A DE102019112926A1 (de) | 2019-05-16 | 2019-05-16 | Multikabel aus Mehrzahl von dielektrischen Wellenleitern |
| PCT/EP2020/062976 WO2020229382A1 (de) | 2019-05-16 | 2020-05-11 | Multikabel aus mehrzahl von dielektrischen wellenleitern |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113924690A CN113924690A (zh) | 2022-01-11 |
| CN113924690B true CN113924690B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=70680514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080036342.2A Active CN113924690B (zh) | 2019-05-16 | 2020-05-11 | 由多个介电波导制成的多缆线 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220209386A1 (zh) |
| CN (1) | CN113924690B (zh) |
| DE (1) | DE102019112926A1 (zh) |
| WO (1) | WO2020229382A1 (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106876849A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 泰科电子公司 | 介电波导组件 |
| CN108885925A (zh) * | 2016-03-15 | 2018-11-23 | 罗森伯格高频技术有限及两合公司 | 用于传输电信号的线缆 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5689578A (en) * | 1993-02-25 | 1997-11-18 | Fujikura Ltd. | Polarized wave holding optical fiber, production method therefor, connection method therefor, optical amplifier, laser oscillator and polarized wave holding optical fiber coupler |
| US9515366B2 (en) * | 2013-03-19 | 2016-12-06 | Texas Instruments Incorporated | Printed circuit board dielectric waveguide core and metallic waveguide end |
| US10622694B2 (en) * | 2015-02-12 | 2020-04-14 | Texas Instruments Incorporated | Dielectric waveguide radar signal distribution |
| US10205212B2 (en) * | 2016-12-06 | 2019-02-12 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Methods and apparatus for adjusting a phase of electromagnetic waves |
-
2019
- 2019-05-16 DE DE102019112926.5A patent/DE102019112926A1/de active Pending
-
2020
- 2020-05-11 CN CN202080036342.2A patent/CN113924690B/zh active Active
- 2020-05-11 US US17/609,909 patent/US20220209386A1/en active Pending
- 2020-05-11 WO PCT/EP2020/062976 patent/WO2020229382A1/de active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106876849A (zh) * | 2015-12-14 | 2017-06-20 | 泰科电子公司 | 介电波导组件 |
| CN108885925A (zh) * | 2016-03-15 | 2018-11-23 | 罗森伯格高频技术有限及两合公司 | 用于传输电信号的线缆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220209386A1 (en) | 2022-06-30 |
| WO2020229382A1 (de) | 2020-11-19 |
| CN113924690A (zh) | 2022-01-11 |
| DE102019112926A1 (de) | 2020-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100751600B1 (ko) | 변형 임피던스를 구비한 전송 라인 | |
| US9257215B2 (en) | Star quad cable with shield | |
| US6150612A (en) | High performance data cable | |
| US8575488B2 (en) | Differential signal transmission cable | |
| US7214884B2 (en) | Cable with offset filler | |
| US10347397B2 (en) | Cable for transmitting electrical signals | |
| US8653373B2 (en) | Differential signal transmission cable and method for fabricating the same | |
| US9117572B2 (en) | Foamed coaxial cable and multicore cable | |
| US20150034358A1 (en) | Data cable | |
| US8179213B2 (en) | Electromagnetic wave transmission medium comprising a flexible circular tube with a solid circle shaped ridge disposed therein | |
| KR20180022534A (ko) | 통신 케이블 | |
| KR20180088668A (ko) | 고속 데이터 송신들을 위한 데이터 케이블 | |
| CN113924690B (zh) | 由多个介电波导制成的多缆线 | |
| US20220227657A1 (en) | Quartz fibre with hydrogen barrier layer and method for the production thereof | |
| US20140048304A1 (en) | Leaky coaxial cable | |
| CN112768146A (zh) | 双轴线缆 | |
| US20160042840A1 (en) | High-speed data cable | |
| CN108091429B (zh) | 差分信号电缆 | |
| KR20150021181A (ko) | 비연속차폐테이프를 포함하는 통신케이블 및 비연속차폐테이프 | |
| CN113167973B (zh) | 波导组件、波导通道和波导组件的用途 | |
| US20220263211A1 (en) | Dielectric waveguide | |
| CN210349429U (zh) | 高速传输线 | |
| WO2020126717A1 (en) | Dielectric waveguide cable | |
| CN111048243A (zh) | 电缆 | |
| US20210375505A1 (en) | A twisted pair cable with a floating shield |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |