DD290737A5

DD290737A5 - Hochfrequenz-vielfachleitung

Info

Publication number: DD290737A5
Application number: DD33604889A
Authority: DD
Inventors: Gerhard Bohm; Wolfgang Gabler
Original assignee: Veb Kabelwerk Adlershof Im Kombinat Veb Kwo "Wilhelm Pieck",De
Priority date: 1989-12-21
Filing date: 1989-12-21
Publication date: 1991-06-06
Also published as: DE4041374A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine HF-Vielfachleitung zur hochfrequenten parallelen Signaluebertragung, wie sie beispielsweise in der Computertechnik benutzt wird. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe durch eine Vielfachleitung geloest, bei der die Signalleiter in ein Dielektrikum mit hoher magnetischer Permeabilitaet und die Masseleiter in ein Dielektrikum mit geringer magnetischer Permeabilitaet eingebettet sind, wobei das Dielektrikum der Signalleiter weichmagnetische Ferromagnetika, die eine hohe magnetische Permeabilitaet aufweisen und deren Frequenzverhalten dem Frequenzbereich der zu uebertragenden elektrischen Signale entspricht, enthaelt. Mit der erfindungsgemaeszen Vielfachleitung werden das uebersprechen an Unstetigkeitsstellen und das laengenproportionale uebersprechen wesentlich vermindert. Als weiterer Vorteil entsteht eine Verringerung des induktiven Stoerpegels in der Umgebung.{Hochfrequenz; HF; Vielfachleitung, uebersprechen; Dielektrikum; Permeabilitaet (magnetische); Ferromagnetika (weichmagnetische); Frequenzverhalten; Stoerpegel (induktiver)}

Description

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei der Verwendung vieladriger Leiter oder Vielfachkabel zur parallelen Übertragung hochfrequenter elektrischer Signale ist die Forderung nach geringer gegenseitiger elektromagnetischer Beeinflussung der einzelnen Signalkanäle (geringom . Übersprechen) oft besor ders kritisch. Der dafür erforderliche erhöhte Materialeinsatz (Schirmung) oder Fertigungsaufwand (Verdrillen) führt oft zu Einschränkungen hinsichtlich der möglichen Kabellänge und der Zahl der parallelen Kanäle. Bei der gegenseitigen Störung muß unterschieden werden zwischen Übersprechen an Unstetigkeiten (Ein- und Auskoppelstellen, Abschlußnetzwerken, Steckverbindern, Fertigungsfehlern u. a.), das auch Reflo)! jnen in den erregenden Kanal selbst oder in Nachbarkanäle einschließt, und Übersprechen beim Durchlaufen einer homogenen stetigen Kabelstrecke, hier längenproportionales Übarsprechen genannt. Die bekannten Prinzipien zur Unterdrückung des Übersprechens haben verschiedene Wirkung auf unterschiedliche Arten des Übersprechen?

Wirksam gegen beide Arten sind folgende oft angewandte Maßnahmen:

a) Verwendung geschirmter Leiteradern (z. B. Vielfach-Koaxialleitung)

Nachteile: höherer Materialaufwand, komplizierte Herstellungs- und Beschaltungstechnologie

b) Paarweises Verdrillen der Adern bei Verwendung bipolarer Signale (twisterl-pair-Kabel) Nachteile: kompliziertere Herstellungstechnologie, Notwendigkeit bipolarer Aus-und Eingänge

c) Vergrößern der Entfernung zwischen parallelen Übertragungskanälen, beispielsweise durch Einbringen mehrerer Masseadern zwischen je zwei Signaladern bei Flachbandleitungen

Nachteil: im allgemeinen geringere Übertragungskapazität, als bei gloichem Materialeinsatz möglich wäre

d) Umgeben des Vielfachkabels mit gemeinsamer leitfähiger Abschirmung bzw. mit einem zweiten Dielektrikum mit größerem ε (vgl. Electronica 47 (1973) Juli 5, S.89-92).

Diese ebenfalls bekannte Gruppe von Maßnahmen beruht darauf, daß das längenproportionale Übersprechen im Idealfall eines im gesamten Querschnitt homogenen Dielektrikums im Grenzfall fehlender Verluste und vollständig ausgebildeten Skineffektes verschwindet.

Mathematischer Ausdruck hierfür ist die Bedingung

hierbei sind μ - magnetische Permeabilität ε - Dielektrizitätskonstante Lij.Cij - Induktivitäts-und Kapazitätsbelege,

definiert als Koeffizienten des Systems von 2 η Telegrafengleichungen, die ein η-adriges Kabel unendlicher Länge beschreiben. Während bei an Luft grenzendem Dielektrikum die Homogenitätsbedingung und damit die genannte Bedingung verletzt ist, bewirken Maßnahmen dieser Art eine Annäherung an den oben genannten Idealfall ohne längenproportionales Übersprechen. Nachteilig ist, daß die unter Druck d) genannten Maßnahmen einhorgehen mit einer Vergrößerung der Beiträge der Kapazitätsbelege, im Falle leitfähiger Abschirmung auch zugleich eine Verkleinerung der Induk'.ivitätsbelege. Beides führt im allgemeinen zu einem stärkeren Übersprechen an Diskontinuitäten, letzteres bedingt durch das Anwachsen der Beträge von Nebendiagonalgliedern der Leitwertmatrix des dem Vielfachleiter äquivalenten Netzwerks. Es ist weiterhin bekannt, daß mit einer Veränderung des Verhältnisses von induktiver zu kapazitiver Last im obigen Sinne der Leistungsbedarf der Signalübertragung wächst bzw. die Dämpfung zunimmt.

Ebenfalls bekannt sind Maßnahmen zur Verringerung des Leistungsbedarfs und der Dämpfung von beliebigen Kabeln durch zusätzliche Erhöhung der Induktivitätsbelege. Dazu wird gleichmäßig und unabhängig von der Betriebsart des Kabels für die Adern eine Einbettung in Dielektrika erhöhter magnetischer Permeabilität vorgenommen, beispielsweise nach DE-OS 2917156. Dies hat jedoch keine Auswirkung auf das erfindungsgemäß angestrebte Vermindern des Übersprechens.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den bei Vielfachleitungen zur Senkung sowohl des längonproportionalen Übersprechen als auch des Übersprechens an Unstetlgkeitestellen nötigen erhöhten Material- und Fertigungsaufwand zu vermelden. Gleichzeitig soll der Leistungsbedarf für die Signalübertragung erheblich gesenkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Übersprechen an Unstetigkeitsstellen, d· ι längenproportionale Übersprechen sowie den induktiven Störpogel in der Umgebung wesentlich zu senken. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausgehend von einer bestimmten festzulegenden Betriebsart der Vielfachleitung, d. h. einer Aufteilung der Leiter in Signaladern und Masseadern, die Signalleiter in ein Dielektrikum mit hoher magnetischer Permeabilität und die Masseloiter in ein Dielektrikum mit geringer magnetischer Permeabilität eingebettet sind, wobei das Dielektrikum der Signalleiter weichmagnetische Ferromagnetika, die eine hohe magnetische Permeabilität aufweisen und deren Frequenzverhalten dem Frequenzbereich der zu übertragenden elektrischen Signale entspricht, enthält.

Dadurch erfolgt eine kontrollierte Vergrößerung der Verhältnisse der Induktivitätsbelege der Signaladern in Bezug auf benachbarte Masseadern einerseits und in Bezug auf entsprechende Signaladern sowie entferntere Masseadern andererseits.

Dies ergibt die Möglichkeit die vorgenannte Bedingung zu erfüllen, wobei unter μ ε jetzt ein effektiver Mittelwert über den Leitungsquerschnitt zu verstehen ist.

Damit wird das längenproportionale Übersprechen verhindert oder wesentlich gemindert. Die Wirkung auf die Koeffizienten L₁₁, Ci) ist dabei jedoch so, daß die Induktivitätsbelege (ungleichmäßig) anwachsen, während die Kapazitätsbelege vom Prinzip her unverändert bleiben (soweit sich ε nicht verändert).

Das bedeutet, daß die unter Punkt d) genannten Nachteile des bekannten Standes der Technik entfallen und sich im Gegenteil erstens auch das Übersprechen an Diskontinuitäten verringert, da in der Leitwertmatrix des dem Vielfachleiter äquivalenten Netzwerkes entsprechende Nebendiagonalglieder sich rolativ verkleinern; und zweitens dor Loistungsbedarf für die Signalübertragung und die Dämpfung sinken.

Als weiterer Vorteil entsteht eine Verringerung des induktiven Störpegels in der Umgebung.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Beispiel näher erläutert werden. Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung werden die Signalleiter in ein Material hoher magnetischer Permeabilität und die Masseleiter in ein unverändertes Dielektrikum gebettet.

Danach erfolgt die Verbindung zum endgültigen Leitungsverbund.

Die Herstellung des genannten Materials hoher magnetischer Permeabilität erfolgt nach an sich bekannten Verfahren durch Zumischen weicher ferromagnetischer Stoffe zum Dielektrikum.

Dabei werden solche Zuschlagstoffe ausgewählt, deren Frequenzverhalten den Frequenzen der zu übertragenden elektrischen Signale entspricht.

Zur näherungsweisen Erfüllung der genannten Bedingung in der Charakteristik des bekannten Standes der Technik werden die relevanten Leiterparameter (L₁₁, C₁,) berechnet oder am Modeil und gegebenenfalls durch Verändern des Dielektrikums (Abmessungen und Werte von ε, μ) sowie der Leiterabmessungen und -abstände verändert.

Zweckmäßigerweise erfolgt eine farbliche Kennzeichnung der Signaladern, um den richtigen Einsatz der Vielfachleitung zu erleichtern.

Claims

HF-Vielfachleitung zur hochfrequenten parallelen Signalübertragung, bestehend aus Signal- und Masseleitern, die in Dielektrika mit beigemischten ferromagneiischen Stoffen eingebettet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Signalleiter in ein Dielektrikum mit hoher magnetischer Permeabilität und die Masseleiter in ein Dielektrikum mit geringer magnetischer Permeabilität eingebettet sind, wobei das Dielektrikum der Signalleiter weichmagnetische Ferromagnetika, die eine hohe magnetische Permeabilität aufweisen und deren Frequenzverhalten dem Frequenzbereich der zu übertragenden elektrischen Signale entspricht, enthält.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine HF-Vielfachleitung zur hochfrequenten parallelen Signalübertragung, wie sie beispielsweise in der Computertechnik benutzt wird.