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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden
eines ersten HF-Koaxialkabels mit einem zweiten HF-Koaxialkabel,
von denen das erste Koaxialkabel einen hohlen Innenleiter sowie
einen durch ein Dielektrikum zum hohlen Innenleiter radial beabstandeten
Außenleiter
vorsieht und von denen das zweite Koaxialkabel einen Innenleiter
mit einem Innenleiteraußendurchmesser,
der kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des ersten hohlen Innenleiters
ist, und einen durch ein Dielektrikum zum Innenleiter beabstandeten
Außenleiter vorsieht, der
einen Außenleiterdurchmesser
aufweist, der kleiner dem Außenleiterdurchmesser
des Außenleiters
des ersten Koaxialkabels ist.
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Stand der Technik
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Zum
Verbinden zweier HF-Koaxialkabel dienen in an sich bekannter Weise
geeignet konfektionierte Stecker-Buchseneinheiten, die jeweils elektrisch
leitend mit den Enden der HF-Koaxialkabel verbunden werden, d. h.
der jeweilige Außen-
und Innenleiter eines HF-Koaxialkabels wird unter Beachtung gegenseitiger
elektrischer Isolation an steckerseitig bzw. buchsenseitig entsprechend
vorgesehenen Leitungsstrukturen im Wege einer Klemm-, Löt-, Kleb-
oder Schweißverbindung
gefügt.
Derartige Steckverbindungen werfen jedoch sowohl einen materiellen
sowie auch arbeitsintensiven und letztlich auch kostenintensiven
Aufwand auf, den es für
die Herstellung einer dauerhaften Verbindung zwischen den wenigstens
zwei HF-Koaxialkabeln
zu vermeiden gilt.
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Zu
diesem Zwecke ist in der
DE-OS
1 940 908 eine stecker- bzw. buchsenlose Verbindungstechnik
zwischen zwei HF-Koaxialkabeln vorgeschlagen worden, bei der die
jeweils hohl ausgebildeten Innenleiter beider Koaxialkabel über eine
Innenleiterhülse
bündig
zusammengefügt
und miteinander verlötet
oder geschweißt
werden. Die Außenleiter
beider jeweils zu verbindenden Koaxialkabel werden im Verbindungsbereich
zurückgesetzt
und mittels zweier zusammensetzbarer, elektrisch leitender Halbschalen
von außen
gefasst und letztlich durch Löten
oder Schweißen
fest gefügt.
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In
der
DE-AS 2 222 440 wird
ein Verfahren zur gasdrucksicheren Verbindung zweier koaxialer Hochfrequenzkabel
beschrieben, bei dem die jeweils ringgewellten Innenleiter der sich
axial gegenüberliegenden
Koaxialkabel in gegenseitige Überlappung gebracht
und mittels Hartlöten
miteinander verbunden werden. Die Außenleiter der jeweiligen Koaxialkabel
sind im Verbindungsbereich entsprechend verkürzt worden und weisen parallel
zueinander verlaufende Bördelränder auf,
zwischen die eine ringförmige
Abdeckung eingebracht wird, die mittels einer geeignet ausgebildeten
Schraubenmutterkonstruktion gasdicht mit den Bördelrändern verpresst wird.
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Die
DE 23 03 564 B2 offenbart
eine Kabelmuffe zur Verbindung zweier Koaxialkabel. Zur Herstellung
der Verbindung werden insbesondere eine Metallhülse zur Kontaktierung der Innenleiter,
ein speziell ausgestaltetes dielektrisches Übergangsstück, mindestens zwei Außenleiterschalen
aus einem elektrisch leiffähigem
Material zur Verbindung der Außenleiter
der Koaxialkabel sowie Klemmmittel zur Befestigung der Halbschalen
benötigt.
Die Außenleiterschalen
weisen an den axialen Enden innen liegende Querrippen auf, die einen
sicheren elektrische Kontakt beim Klemmen an die Außenleiter
der zu verbindenden Koaxialkabel sowie eine Zugentlastung gewährleisten
sollen.
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Die
DE 38 04 870 A1 bezieht
sich auf ein Verfahren zur Kontaktierung einer ring- oder spiralförmig gewellten
Mantelfläche
von Körpern,
vorzugsweise von Außenleitern
von Koaxialkabeln. Die
1 zeigt ein Koaxialkabel, dessen
Dielektrikum und Außenleiter
so abgelängt
sind, dass der Innenleiter übersteht. Auf
den Außenleiter
wird eine Kontakthülse
aufgeschoben, die dann an die gewellte Mantelfläche angeformt wird, so dass
die Kontakthülse
mit dem gewellten Außenleiter
eine elektrisch leitende Verbindung eingeht. Günstigerweise besteht die Kontakthülse aus
weichem Messing bzw. aus an definierten Stellen durch Eindrehungen
geschwächtem
Material, damit das Anformen durch möglichst geringe Kräfte erfolgen
kann und dementsprechend möglichst
geringe Deformationen des Kabels auftreten.
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Den
bekannten steckerlosen, dauerhaft ausgebildeten Verbindungen zwischen
zwei HF-Koaxialkabeln haftet der Nachteil an, dass speziell ausgebildete
und somit Verbindungskomponenten zu bevorraten sind, die zur Realisierung
der Kabelverbindung in geeigneter Weise als Verbindungs- oder Zwischenstücke zwischen
den sich stirnseitig gegenüberliegenden
Kabelenden integriert werden müssen.
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Darstellung der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum dauerhaften
Verbinden eines ersten HF-Koaxialkabels mit einem zweiten HF-Koaxialkabel
derart weiterzubilden, dass zur Realisierung einer dauerhaften Kabelverbindung
keinerlei zusätzliche oder
lediglich nur geringfügige
Komponenten, die allerdings in ihrer Ausgestaltung einfach und kostengünstig sind,
erforderlich sind. So gilt es möglichst schnell,
kostengünstig
und in technisch zuverlässiger Weise
zwei HF-Koaxialkabel mit jeweils unterschiedlichem Kabeldurchmesser
dauerhaft miteinander zu verbinden. Insbesondere soll es möglich sein
die Kabelverbindung unter schwierigen Bedingungen, beispielsweise
auf Baustellen, einfach und sicher durchzuführen.
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Lösungen zu
der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe sind in den Ansprüchen 1,
17 und 26 angegeben. Die lösungsgemäßen Verfahren
vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie
der weiteren Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die
Ausführungsbeispiele
zu entnehmen.
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Lösungsgemäß zeichnet
sich ein Verfahren zum dauerhaften Verbinden eines ersten HF-Koaxialkabels
mit einem zweiten HF-Koaxialkabel, von denen das erste Koaxialkabel
einen hohlen Innenleiter sowie einen durch ein Dielektrikum zum
hohlen Innenleiter radial beabstandeten Außenleiter vorsieht und von
denen das zweite Koaxialkabel einen Innenleiter mit einem Innenleiteraußendurchmesser,
der kleiner oder gleich dem Innendurchmesser des ersten hohlen Innenleiters
ist, und einem durch ein Dielektrikum zum Innenleiter beabstandeten
Außenleiter vorsieht,
der einen Außenleiterdurchmesser
aufweist, der kleiner dem Außenleiterdurchmesser
des Außenleiters
des ersten Koaxialkabels ist, durch die folgende Verfahrensschritte
aus:
In einem ersten Schritt gilt es an den zwei miteinander
zu verbindenden HF-Koaxialkabeln
jeweils eine frei zugängliche
Querschnittsfläche
zu schaffen, bspw. durch Auftrennen der jeweiligen Kabel durch einen
einfachen Schnitt, wodurch jeweils der Innenleiter, das Dielektrikum
sowie auch der Außenleiter des
Kabels gemeinsam an der Schnittfläche, die der frei zugänglichen
Querschnittsfläche
durch das HF-Kabel entspricht, enden. Zur Herstellung der jeweils
stirnseitig frei endenden, Querschnittsfläche bietet es sich an, an sich
bekannte Schneid-, Quetsch- oder Sägewerkzeuge einzusetzen, die möglichst
bedienerfreundlich zu handhaben sind.
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Im
Weiteren sind die einzelnen unterschiedlich groß dimensionierten, jeweils
längs einer
Querschnittsfläche
aufgetrennten HF-Koaxialkabeln in der folgenden Weise für ein dauerhaftes
In- bzw. Aneinanderfügen
vorzubereiten:
Das im Querschnitt kleiner dimensionierte HF-Koaxialkabel,
das gemäß der vorstehenden
Beschreibungskonvention dem zweiten Koaxialkabel entspricht, wird
in Bezug auf dessen Außenleiter
sowie des den Innenleiter umgebenden Dielektrikums ein erstes Stück weit
abgelängt,
so dass der ungekürzte Innenleiter
den Außenleiter
als auch das Dielektrikum axialwärts überragt.
Für diesen
Vorgang bietet es sich in vorteilhafter Weise an, den Außenleiter
sowie das Dielektrikum durch einen längs des Umfangsrandes des zweiten
HF-Koaxialkabels geführten
Schnitt mit einer bis zum Innenleiter reichenden Schnitttiefe vom übrigen Koaxialkabel
abzutrennen und das abgetrennte Schnittgut axialwärts längs des verbleibenden
Innenleiters zu entfernen. Im Anschluss daran gilt es das relativ
zum Innenleiter zurückversetzte
Dielektrikum selektiv ohne den Innen- und den verbleibenden Außenleiter
zu beeinträchtigen
um ein weiteres Stück
axialwärts
abzulängen bzw.
abzutragen, wodurch sich ein gegenüber dem Dielektrikum axialer Überstand
des Außenleiters ausbildet.
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Der
selektiv vorzunehmende zusätzliche
Materialabtrag des Dielektrikums erfolgt vorzugsweise im Wege eines
Schälvorganges,
denkbar ist jedoch auch der Einsatz eines Heizmittels, das das zumeist aus
thermoplastischem Material bestehende Dielektrikum in einen plastisch
fließfähigen Zustand überführt, in
dem das Dielektrikum in geeigneter Weise entfernt werden kann. Selbstverständlich stehen
dem Fachmarkt weitere ihm bekannte Materialabtragetechniken zur
Verfügung,
um die vorstehend skizzierte Kabelvorkonfektionierung durchzuführen.
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Im
Weiteren gilt es das im Kabeldurchmesser größer dimensionierte HF-Koaxialkabel, das
gemäß der eingeführten Formulierungskonvention
dem ersten Koaxialkabel entspricht, gleichfalls vorzukonfektionieren,
wobei ausgehend von der bereits hergestellten frei zugänglichen
Querschnittsfläche,
an der jeweils der hohle Innenleiter, das Dielektrikum und der Außenleiter
gemeinsam enden, der hohle Innenleiter und das Dielektrikum gemeinsam
um den gleichen Längenbetrag
relativ zum Außenleiter
abgelängt
werden, so dass relativ zum zurückversetzen Dielektrikum
und hohlen Innenleiter ein axialer Überstand des Außenleiters
entsteht. Dieser Ablängvorgang
kann beispielsweise im Wege eines abrasiven oder spanabhebenden
Materialabtrages erfolgen, zumal der hohle Innenleiter aus einem
Metall, vorzugsweise Aluminium oder Kupfer besteht. Grundsätzlich stehen
hierzu dem Fachmann auch andere ihm bekannte Materialabtrageverfahren
zur Verfügung.
Ziel ist es das erste HF-Koaxialkabel mit einem gegenüber dem
hohlen Innenleiter und dem Dielektrikum axial überstehenden Außenleiter
auszubilden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, dass nach dem Ablängen der
hohle Innenleiter und das Dielektrikum eine einheitliche, vom Außenleiter
umgebende innere, axial frei zugängliche,
ringförmige
Anschlagfläche bilden,
die mit einer Querschnittsebene durch das HF-Koaxialkabel zusammenfällt.
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Würden beide
in der vorstehend beschriebenen Weise vorkonfektionierten HF-Koaxialkabel durch
koaxiales Zusammenfügen
in einer Weise verbunden werden, bei der der Innenleiter des zweiten HF-Koaxialkabels
in den hohlen Innenleiter des ersten HF-Koaxialkabels eingeführt wird,
wobei hierdurch ein elektrischer Kontakt zwischen beiden Innenleitern
hergestellt wird, so würden
zwar die Außenleiter
in axiale Überlagerung
und nach entsprechender radialer Deformation in elektrischen Kontakt miteinander
geraten, gleichwohl blieben die im Inneren der jeweiligen Koaxialkabel
durch entsprechende Ablängung
vorgesehenen ringförmig
ausgebildeten Schnittflächen
der Dielektrika axial voneinander beabstandet. Eben diesen, zwischen
beiden Schnittflächen
der Dielektrika beider HF-Koaxialkabel begrenzten Zwischenraum gilt
es mit einem dielektrischen Übergangsstück, vorzugsweise
vollständig auszufüllen, so
dass das Übergangsstück in beidseitigem
körperlichen
Kontakt mit den sich jeweils stirnseitig gegenüberstehenden Dielektrika beider HF-Kabel
gelangt. Die Wahl von Form und Anordnung des dielektrischen Übergangsstückes ist
unter dem Aspekt der Herstellung eines weitgehend unveränderlichen
Wellenwiderstandes längs
des Verbindungsbereiches zwischen beiden HF-Koaxialkabeln vorzunehmen.
Hierzu gilt es zum einen, einen möglichst ganzflächigen,
innigen Kontakt zwischen der ringförmig ausgebildeten Stirnfläche des
Dielektrikums innerhalb des zweiten Koaxialkabels mit dem dielektrischen Übergangsstück herzustellen,
zum anderen gilt es gleichwohl auch einen möglichst ganzflächigen innigen
Körperkontakt
zwischen dem dielektrischen Übergangsstück und dem
gleichfalls ringförmig
ausgebildeten Stirnflächenbereich
des Dielektrikums innerhalb des ersten Koaxialkabels herzustellen.
Da die jeweiligen ringförmig
ausgebildeten Stirnflächen
der Dielektrika beider HF-Kabel unterschiedliche Ringdurchmesser
besitzen, bietet es sich an, das dielektrische Übergangsstück konisch bzw. kegelstumpfartig
auszubilden, und dies jeweils mit zwei sich axial gegenüberliegenden
unterschiedlich groß dimensionierten,
ringförmig
ausgebildeten Kegelstumpfflächen,
die weitgehend in Form und Größe möglichst
passgenau an die jeweiligen Stirnflächen der Dielektrika innerhalb
der miteinander zu verbindenden HF-Kabel ausgebildet sind.
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Das
dielektrische Übergangsstück ist vorzugsweise
aus dem gleichen dielektrischen Material zu fertigen, aus dem auch
das Dielektrikum innerhalb der HF-Koaxialkabel besteht. Denkbar
wäre es,
das dielektrische Übergangsstück aus jenen
Materialanteilen vor Ort zu fertigen, die im Wege der vorstehend beschriebenen
Kabelablängungen
bezüglich
der stückweisen
Entfernung des kabelseitigen Dielektrikums gewonnen werden. Da das
Dielektrikum zumeist aus einem formbaren Kunststoff besteht, kann dieser
eventuell durch zusätzliche
Wärmebehandlung
vor Ort formgebend behandelt werden.
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Zumeist
handelt es sich, was die Form, Größe sowie auch die Kabelmaterialien
anbetrifft, um standardisierte HF-Koaxialkabel, zu deren lösungsgemäßen Verbindung
entsprechend vorkonfektionierte dielektrische Übergangsstücke bevorratet werden können. Ein
entsprechend dimensioniertes Übergangsstück wird
vor dem gegenseitigen axialen Fügen
beider vorkonfektionierter HF-Koaxialkabel endseitig auf den Innenleiter
des zweiten Koaxialkabels aufgesetzt und lagerichtig gegen das Dielektrikum
geschoben. Anschließend
werden beide Kabel axial ineinander geschoben, bis das dielektrische Übergangsstück den vorstehend
beschriebenen Kontakt zu den Dielektrika beider HF-Koaxialkabel herstellt,
d. h. das dielektrische Übergangsstück berührt beidseitig
die Dielektrikas beider Koaxialkabel innig. Schließlich gilt
es die überstehenden
Außenleiter
beider Koaxialkabel derart zu deformieren bzw. zu formen, so dass
sie in gegenseitige Überlappung
und gleichfalls in innige Berührung
kommen. Da, wie eingangs erwähnt,
die miteinander zu verbindenden HF-Koaxialkabel über unterschiedlich dimensionierte Kabeldurchmesser
verfügen,
gilt es den Außenleiter des
kleiner dimensionierten zweiten Koaxialkabels trichterförmig radial
aufzuweiten, wohingegen der überstehende
Außenleiter
des größer dimensionierten
HF-Koxialkabel trichterförmig
radial nach innen einzuengen ist, so dass sich beide Außenleiter
innig berühren.
Die Vorgänge
sowohl das Deformieren als auch das gegenseitige Fügen der
Außenleiter
beider HF-Koaxialkabel betreffend, wird zudem durch die kegelstumpfförmig ausgebildete
Mantelfläche
des innenliegenden dielektrischen Übergangsstückes vorteilhaft unterstützt, indem
die zumeist aus ringgewelltem Metallrohr bestehenden Außenleiter
fest gegen die äußere Kontur
des dielektrischen Übergangstückes verpresst
werden können.
Zusätzlich
bzw. abschließend
werden die in Überlappung
gebrachten Außenleiter
im Wege eines Schweiß-
oder Lötvorganges
dauerhaft fest miteinander verbunden, wodurch gleichfalls auch die
Verbindungsstelle eine Art gasdichte Versiegelung erfährt. Zum
weiteren Schutz gegen äußere Einflüsse kann
der Verbindungsbereich zusätzlich
mit einer Schutzummantelung, beispielsweise in Form eines aus thermosplastischem Material
bestehenden Schrumpfschlauches versehen werden.
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Weichen
die miteinander zu verbindenden HF-Koaxialkabel bezüglich ihrer
Durchmesser zu stark voneinander ab, so kann zumindest nicht sichergestellt
werden, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Innenleitern
beider Koaxialkabel durch bloßes
Ineinanderfügen,
wie vorstehend beschrieben, zustande kommt. In diesem Fall wird
vor dem Fügevorgang
auf das freie Ende des Innenleiters des zweiten Koaxialkabels ein
elektrisches Kontaktmittel in Form eines metallisch ausgebildeten
Spreizelementes aufgesetzt, das sich nach Einfügen des Innenleiters des zweiten
Koaxialkabels in den hohlen Innenleiter des ersten Koaxialkabels
zur Ausbildung des elektrischen Kontaktes innwandig an den hohlen Innenleiter
gleichförmig
anschmiegt und somit den erwünschten
dauerhaften elektrischen Kontakt zwischen beiden Innenleitern herstellt.
Das Bereitstellen sowie auch der Montageaufwand für das elektrische Kontaktmittel
stellen einen lediglich vernachlässigbaren
zusätzlichen
Aufwand dar, so dass mit Hilfe des lösungsgemäßen Verfahrens eine preisgünstige und insbesondere
ohne weitere technische Hilfsmittel durchführbare Verbindungstechnik für zwei HF-Koaxialkabel
zur Verfügung
steht.
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Die
vorstehenden Ausführungen
sehen den weitgehenden Verzicht auf zusätzliche Komponenten für die Herstellung
einer Verbindung zweier unterschiedlich dimensionierter HF-Koaxialkabel
vor. Eine weitere alternative, lösungsgemäße Verbindungsweise
zweier HF-Koaxialkabel sieht hingegen eine zusätzliche Bereitstellung einer
so genannten Außenleiterhülse vor,
durch die die zueinander axial beabstandeten Außenleiter beider HF-Koaxialkabel
jeweils an ihrem Außenumfang
umfassend miteinander in elektrischen Kontakt bringbar sind. Die
vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder aus einem anderen elektrisch
gut leitenden Material bestehende Außenleiterhülse ist in geeigneter Form
unter Berücksichtigung
der unterschiedlichen Durchmesser beider miteinander zu verbindender
HF-Koaxialkabel vorzukonfektionieren. Eine derartige Außenleiterhülse weist
typischerweise zwei durch einen konisch oder gestuft ausgebildeten Übergangsbereich
axial voneinander beabstandete Hülsenendabschnitte
auf, deren Hülseninnenquerschnitte
jeweils an die Außendimensionen
der miteinander zu verbindenden Koaxialkabel angepasst sind. Durch
die Verwendung einer derart vorkonfektionierten Außenleiterhülse sind
die gesondert vorzunehmenden Materialablängungen zur Herstellung axial überstehender
Außenleiterbereiche,
wie vorstehend beschrieben, nicht erforderlich. Zum Verbinden zweier
HF-Kabel gilt es lediglich, beispielsweise im Wege eines Schneide-, Quetsch-
oder Sägevorganges,
jeweils eine stirnseitig frei zugängliche Querschnittsfläche an den
miteinander zu verbindenden HF-Koaxialkabeln herzustellen, wobei
es nach wie vor erforderlich ist, zur elektrischen Kontaktierung
der Innenleiter gleichsam im vorstehend geschilderten Fall beim
jeweils kleiner dimensionierten HF-Kabel, d. h. beim zweiten Koaxialkabel,
den Außenleiter
und das Dielektrikum gemeinsam abzulängen, um einen stirnseitig überstehenden Innenleiterabschnitt
zu erhalten, der durch axiales Fügen
in den hohl ausgebildeten Innenleiter des ersten Koaxialkabels zu
Zwecken der elektrischen Kontaktierung eingeschoben werden kann.
Die sich im gefügten
Zustand axial nicht überlappenden
Außenleiter
beider Koaxialkabel, die zudem aufgrund des zwischen beiden HF-Koaxialkabel
bestehenden Querschnittssprung auch radial voneinander beabstandet
sind, werden durch die vorstehend bezeichnete, zusätzlich vorgesehene
Außenleiterhülse elektrisch
kontaktiert und miteinander verbunden. Die zwischen der Außenleiterhülse und
den jeweiligen Außenleiterbereichen
bestehenden Kontaktflächen werden
zur Herstellung einer dauerhaften Verbindung mittels Schweiß- oder
Löttechnik
zusätzlich
verfügt.
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Gleichfalls
bietet es sich an, ein dielektrisches Übergangsstück zwischen beiden Koaxialkabeln
vorzusehen, das gleichsam von der Außenleiterhülse im gefügten Zustand radial umfasst
wird. Das dielektrische Übergangsstück kann
in der gleichen Weise ausgebildet sein, wie im vorstehend geschilderten
Verfahrensfall, alternativ ist es jedoch auch möglich, das dielektrische Übergangsstück in Form einer
Lochscheibe auszubilden, die stirnseitig auf das Dielektrikum des
zweiten HF-Koaxialkabels
aufgeschoben wird und im gefügten
Zustand das Dielektrikum des ersten HF-Koaxialkabels kontaktiert.
Der Übergangsbereich
der Außenleiterhülse ist
in diesem Fall vorzugsweise gestuft ausgebildet, so dass sich die
Außenleiterhülse bündig an
die äußere Kontur der
Lochscheibe anschmiegt. Weitere Einzelheiten hierzu können den
diesbezüglichen
Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die im Weiteren dargestellten Figuren entnommen
werden.
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Schließlich haben
Untersuchungen ergeben, dass eine dauerhafte Verbindung zwischen
zwei unterschiedlich dimensionierten HF-Koaxialkabeln mit durchaus
akzeptablen elektrischen Übergangseigenschaften
realisierbar ist, wenn zum einen die Innenleiter in der vorstehend
beschriebenen Weise miteinander in Kontakt gebracht werden, zum
anderen die sich stirnseitig gegenüber stehenden Dielektrika beider
Koaxialkabel jedoch ohne jegliches dielektrisches Übergangsstückes zumindest
stellenweise unmittelbar berühren
und letztlich eine elektrische Verbindung zwischen den Außenleitern
beider HF-Koaxialkabeln durch entsprechende Konfektionierung ihrer
Außenleiter
dergestalt vorgenommen wird, dass sie nach dem Verfügen einen
gegenseitigen axialen Überlappungsbereich
aufweisen, längs
dem die Außenleiter
im Wege einer Löt-
oder Schweißverbindung
fest miteinander verbunden werden können. Um bei dieser Verbindungstechnik
einen angepassten Wellenwiderstand für eine möglichst dämpfungsarme bzw. dämpfungsfreie
HF-Signalübertragung längs des
Verbindungsbereiches zu erreichen, gilt es den oder die Außenleiter
in dem Übergangsbereich zwischen
beiden HF-Koaxialkabeln in geeigneter Weise zu formen. Vorzugsweise
wird zur diesbezüglichen
Impedanzanpassung ein entsprechend großer Zwischenraum zwischen dem
Außenleiter
im Übergangsbereich
und der stirnseitigen Endfläche
des Dielektrikums des jeweils größer dimensionierten HF-Kabels,
eingeschlossen.
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Die
weitere Beschreibung, die Bezug nimmt auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispielen,
soll mögliche
Verbindungsvarianten aufzeigen, die allesamt unter das einheitliche
Lösungskonzept,
wie vorstehend beschrieben, subsummierbar sind.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die
Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es
zeigen:
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1a bis 1d Längsschnittdarstellungen durch
miteinander verbundene Koaxialkabel nach dem lösungsgemäßen Verfahren,
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2a, 2b Längsschnittdarstellungen
durch miteinander verbundene Koaxialkabel mittels Außenleiterhülse und
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3 Längsschnittdarstellungen
durch miteinander verbundene Koaxialkabel mittels bloßes Verbinden
der Außenleiter.
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Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
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In
den schematisierten Längsschnittbildern gemäß der 1a bis 1d ist
jeweils der Verbindungsbereich zwischen zwei Koaxialkabel 1, 2 dargestellt, die
mit dem lösungsgemäßen Verfahren
verbunden worden sind. In allen gezeigten Längsschnittdarstellungen verweisen
die eingeführten
Bezugszeichen jeweils auf gleiche Komponenten, so dass, um Wiederholungen
zu vermeiden, die Längsschnittdarstellung
gemäß 1a ausführlich beschrieben
wird, auf die zur weiteren Interpretation der Längsschnittdarstellungen gemäß der 1b bis 1d Bezug
genommen werden kann.
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In 1a ist
der Verbindungsbereich zwischen zwei im Durchmesser unterschiedlich
dimensionierter HF-Koaxialkabel 1, 2 dargestellt.
Es sei angenommen, dass sich das im Querschnitt größer dimensionierte
HF-Koaxialkabel 1 zur linken Seite erstreckt, wohingegen
das im Querschnitt kleiner dimensionierte HF-Koaxialkabel 2 zur
rechten Seite der Bilddarstellung erstreckt. Beide HF-Koaxialkabel weisen
typischerweise jeweils einen metallischen Außenleiter 11, 21 auf,
der im gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils ringförmig
gewellt ausgebildet ist. Innen liegend sehen die HF-Koaxialkabel 1, 2 jeweils
ein Dielektrikum 13, 23 vor, das jeweils einen
innen liegenden Innenleiter 12, 22 umschließt. Im Falle des
größer dimensionierten
HF-Koaxialkabels 1 ist der
Innenleiter als hohler Innenleiter 12 ausgebildet, wohingegen
der Innenleiter 22 des kleiner dimensionierten HF-Koaxialkabels 2 massiv
ausgebildet sein kann. Beide HF-Koaxialkabel 1, 2 können zusätzlich mit
einer nicht weiter dargestellten Ummantelung zum Schutz gegen äußere Einflüsse umgeben
sein, die es zur Herstellung der Verbindung zwischen den beiden
HF-Koaxialkabeln zumindest endseitig an jedem Kabel zu entfernen
gilt.
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Zur
Herstellung der in 1a dargestellten Verbindung
zwischen den beiden HF-Koaxialkabeln 1, 2 gilt
es, diese an ihren miteinander zu verbindenden Stirnseiten entsprechend
vorzukonfektionieren. Im einfachsten Fall wird zur Herstellung der
für die Verbindung
erforderlichen freien Kabelenden die HF-Koaxialkabel mit einer Schneidklinge
oder einem entsprechend äquivalenten
Schneid- oder Trennwerkzeug durchtrennt, so dass jeweils eine freie Querschnittsfläche durch
das Kabel erhalten wird, an der der Außenleiter, das Dielektrikum
sowie der Innenleiter bündig
enden.
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Zur
weiteren Vorbehandlung des ersten Koaxialkabels 1 gilt
es, das freie Kabelende derart zu bearbeiten, so dass der hohle
Innenleiter 12 sowie auch das Dielektrikum 13 gegenüber dem
stirnseitig endenden Außenleiter 11 ein
Stück weit
axialwärts
abgelängt,
d. h. verkürzt
werden. Das geometrische Maß,
mit dem die Ablängung
vorgenommen wird, hängt
grundsätzlich
von den Größenverhältnissen des
HF-Koaxialkabels 1 ab,
typischerweise werden das Dielektrikum 13 sowie der hohle
Innenleiter 12 gegenüber
dem Außenleiter 11 um
mehrere Millimeter bis hin zu einigen wenigen Zentimetern zurückversetzt.
Aus der Längsschnittdarstellung
gemäß 1 kann
ersehen werden, dass nach erfolgter Ablängung das Dielektrikum 13 sowie
der hohle Innenleiter 12 an einer gemeinsamen Querschnittsebene
durch das HF-Koaxialkabel 1 enden, d. h. das Dielektrikum 13 weist
eine ebene, ringförmig
ausgebildete Stirnfläche 131 auf,
an der gleichfalls auch der hohle Innenleiter 12 endseitig
mündet.
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Im
Unterschied zur Vorkonfektionierung des Kabelendes am ersten HF-Koaxialkabel 1 wird
das zweite HF-Koaxialkabel 2, ausgehend von einer senkrecht
zur Längsachse
des Kabels verlaufenden gemeinsamen Schnittfläche, in der der Außenleiter 21,
das Dielektrikum 23 sowie der Innenleiter 22 stirnseitig
gemeinsam münden,
zunächst
hinsichtlich des Außenleiters 21 sowie
des Dielektrikums 23 abgelängt, um auf diese Weise einen
das HF-Koaxialkabel 2 axial überragenden Innenleiter 22 zu
erhalten. In einem anschließenden
Schritt wird das Dielektrikum 23 gegenüber dem Außenleiter 21 ein Stück weit
abgelängt,
so dass der Außenleiter 21 das
Dielektrikum 23 axialwärts überragt.
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Um
nun die in der vorstehenden Weise vorkonfektionierten Kabelenden
der HF-Koaxialkabel 1, 2 sowohl
in elektrischer als auch in mechanisch dauerhafter Weise miteinander
zu verbinden, wobei die Verbindung eine möglichst vernachlässigbare
Dämpfung
auf eine durch die HF-Koaxialkabel geführte HF-Welle haben soll, gilt
es, den Wellenwiderstand des Übergangsbereiches
an jenen der HF-Koaxialkabel anzupassen. Hierzu gilt es, die in
der Querschnittsfläche
unterschiedlich dimensionierten Stirnflächen 131 und 231 der
Dielektrika 13, 23 in einen innigen gegenseitigen
körperlichen
Kontakt zu bringen. Gemäß Bilddarstellung
in 1a ist zwischen den Stirnflächen 131 und 231 ein
dielektrisches Übergangsstück 3 vorgesehen,
das vorzugsweise aus dem gleichen dielektrischen Material gefertigt
ist, aus dem auch die Dielektrika 13, 23 der HF-Koaxialkabel 1, 2 bestehen.
Das dielektrische Übergangsstück 3 ist
kegelstumpfartig ausgebildet und weist eine nach Form und Größe der Stirnfläche 231 nachgebildete
Kegelstumpfringfläche 31 sowie
eine der ringförmig
ausgebildeten Stirnfläche 131 weitgehend nachgebildete
ringförmige
Kegelstumpffläche 32 auf. Zudem
verfügt
das Übergangsstück 3 über eine
konisch ausgebildete Mantelfläche 33,
die, wie im Weiteren beschrieben wird, als Abstützfläche für die miteinander zu verbindenden
Außenleiter 11, 21 dient.
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Bevor
die vorbezeichneten, vorkonfektionierten HF-Koaxialkabelenden ineinander
gefügt
werden, gilt es das dielektrische Übergangsstück 3, das über eine
mittige Ausnehmung verfügt,
die passgenau an den Querschnitt des Innenleiters 22 angepasst
ist, längs
des Innenleiters 22 in die in 1a dargestellten
Position zu schieben, in der die Kegelstumpfringfläche 31 an
die ringförmig
ausgebildete Stirnfläche 231 des
Dielektrikums 23 unmittelbar angrenzt. Ferner wird ein
als Spreizelement ausgebildetes elektrisches Kontaktmittel 4 auf
das freie Ende des Innenleiters 22 aufgesetzt, das für einen
sicheren Kontakt zu dem hohl ausgebildeten Innenleiter 12 sorgt.
Nun erst erfolgt das Ineinanderfügen
der beiden stirnseitig konfektionierten Kabelenden der HF-Koaxialkabel 1, 2 derart,
dass der Innenleiter 22 in das Innere des hohlen Innenleiters 12 einmündet, wobei
sich das elektrische Kontaktmittel 4 federkraftbeaufschlagt
an die Innenwand des hohlen Innenleiters 12 anschmiegt.
Ferner kommt es zu einem innigen körperlichen Kontakt des dielektrischen Übergangsstückes mit
der Stirnfläche 131 des
Dielektrikums 13, so dass ein stofflich weitgehend kontinuierlicher Übergang
zwischen dem Dielektrikum 23 über das dielektrische Übergangsstück 3 zum
Dielektrikum 13 geschaffen ist.
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Die
jeweils überragenden
Enden der Außenleiter 11, 21 werden
in der in 1a dargestellten Weise deformiert
und längs
der Mantelfläche 33 des dielektrischen Übergangsstückes 3 in
gegenseitigen Kontakt gebracht. Hierzu wird der seitens des HF-Koaxialkabels 1 überragende
Außenleiter 11 ringförmig radial
nach innen geformt, wohingegen der entsprechende überragende
Außenleiter
des HF-Koaxialkabels 2 ringförmig radial
aufgeweitet wird. Im Fall der in 1a dargestellten
Ausführungsform
stoßen
beide Außenleiter 11, 21 stirnseitig
längs der
Mantelfläche 33 ohne
gegenseitige Überlappung
aneinander. Zur sicheren und festen Verbindung beider Außenleiter 11, 21 wird
die Fügenaht
entsprechend geschweißt,
um eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen beiden Außenleitern 11, 21 herzustellen. Überdies
stellt die Schweißnaht
auch eine gasdichte Verbindungsform dar, die das Innere der Kabelverbindung
vor äußeren Einflüssen zu
schützen
vermag.
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Letztlich
wird eine Schutzummantelung 5 um den Verbindungsbereich
angelegt, beispielsweise in Form eines an sich bekannten, aus thermoplastischem
Material bestehenden Schrumpfschlauches.
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Die
weiteren Ausführungsbeispiele
gemäß der 1b bis 1d unterscheiden sich von der in 1a beschriebenen
Verbindungsstelle durch die jeweils unterschiedlich ausgebildete
Form und Verbindung der längs
der Mantelfläche 33 des
dielektrischen Übergangsstückes 3 in
Kontakt kommenden Außenleiter 11, 21.
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So
werden gemäß der Ausführungsform
in 1b die aneinander grenzenden Stirnseiten der Außenleiter 11, 21 unter
Ausbildung jeweils einer Bördelkante 6 deformiert
und in gegenseitige Anlage gebracht. Zur dauerhaften Verbindung
werden die Bördelkanten
beider Außenleiter 11, 21 gleichfalls wie
im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
gemäß 1a geschweißt.
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Gemäß der Längsschnittdarstellung
in 1c erfahren die stirnseitigen Enden der Außenleiter 11, 21 längs der
Mantelfläche 33 des
dielektrischen Übergangsstückes 3 eine
ineinander greifende Falzung 7, die zur Ausbildung einer
dauerhaften Verbindung weich verlötet werden.
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In 1d gelangen die Enden der Außenleiter 11, 21 längs der
Mantelfläche 33 des
dielektrischen Übergangsstückes 3 geringfügig in gegenseitige Überlappung
und werden zudem weich verlötet.
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Auch
die weitere Beschreibung unter Bezugnahme auf die 2a und b nimmt Bezug auf bereits eingeführte Bezugszeichen,
die jeweils Komponenten bezeichnen, deren bereits beschriebene Funktion,
um Wiederholungen zu vermeiden, nicht erneut erklärt werden.
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So
stellen die Längsschnittdarstellungen
gemäß der 2a und 2b jeweils
den Verbindungsbereich zwischen den beiden miteinander verfügten Koaxialkabeln 1 und 2 dar.
In 2a ist das erste Koaxialkabel 1 an
seiner Stirnseite glatt abgeschnitten, d. h. der Außenleiter 1,
das Dielektrikum 13 sowie auch der hohle Innenleiter 12 enden
stirnseitig in einer gemeinsamen Querschnittsebene. Demgegenüber sieht
das zweite Koaxialkabel 2 eine gemeinsame, stirnseitige
Querschnittsfläche
vor, an der das Dielektrikum 23 sowie der Außenleiter 21 gemeinsam
enden. Gegenüber
dieser Querschnittsebene überragt der
Innenleiter 22 vergleichbar den Ausgestaltungsformen der
zuvor beschriebenen Verbindungsmöglichkeiten
und mündet
in das Innere des hohlen Innenleiters 12 des ersten Koaxialkabels.
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Für einen
möglichst
großflächigen körperlichen
Kontakt zwischen den Dielektrika 13, 23 beider Koaxialkabel
ist ein bereits beschriebenes dielektrisches Übergangsstück 3, wie vorstehend
beschrieben, vorgesehen. Im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen
kontaktiert eine Außenleiterhülse 8 beide
axial und radial voneinander beabstandeten Außenleiter 11, 21.
Hierzu umschließt
die Außenleiterhülse 8 die
mit jeweils unterschiedlichen Durchmessern ausgebildeten Außenleiter 11, 21 beider
HF-Koaxialkabel 1, 2. Im dazwischen liegenden Übergangsbereich
weist die Außenleiterhülse 8 einen
konisch geformten Übergangsbereich
auf, der möglichst
bündig
an der gleichfalls konisch ausgebildeten Seitenflanke 33 des Übergangsstückes 3 anliegt.
Die Außenleiterhülse 8 ist
aus einem elektrisch gut leitenden, metallischen Material gefertigt,
vorzugsweise Kupfer oder Aluminium und zur Ausbildung einer dauerhaften Verbindung
zwischen beiden HF-Koaxialkabeln mit den jeweiligen Außenleiterbereichen
der HF-Koaxialkabel verlötet
oder verschweißt.
Zusätzlich
ist die Verbindungsstelle samt Außenleiterhülse 8 von einer Schutzummantelung 5 umgeben,
beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauches.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 2b weist die Außenleiterhülse 8 einen gestuft
geformten Übergangsbereich
auf und ist im übrigen
gleichsam dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel mit ihren Hülsenendabschnitten
mit beiden Außenleiterbereichen
fest verfügt,
beispielsweise im Wege einer Löt-
oder Schweißverbindung.
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Im
Unterschied zum Ausführungsbeispiel
gemäß 2a ist die Außenleiterhülse 8 im Übergangsbereich
zwischen den abgeschnittenen Stirnseiten beider HF-Koaxialkabel 1, 2 gestuft
ausgebildet. Ferner stoßen
die sich axial gegenüberliegenden Stirnseiten
der Dielektrika 131, 231 beider HF-Koaxialkabel 1, 2 mit
einem zumindest minimalen radialen Überlapp 10 unmittelbar
zusammen ohne Vorsehen eines dielektrischen Übergangsstückes. Die abgestufte Kontur
der Außenleiterhülse 8 schließt mit den Dielektrika
beider HF-Koaxialkabel 1, 2 ein definiertes Volumen 9 ein,
das unter Maßgabe
möglichst günstiger
induktiver und kapazitiver elektrischer Verhältnisse dimensioniert und geformt
ist, d. h. durch die abgestufte Formgebung der Außenleiterhülse 8 können Übergangsimpedanzverhältnisse
geschaffen werden, die für
eine möglichst
verlustarme oder gar verlustfreie Signalübertragung längs des Übergangsbereiches
sorgen. Alle übrigen
Maßnahmen
sind mit denen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels identisch und
bedürfen
daher keiner Wiederholung.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 3 stoßen die
Stirnseiten der Dielektrika 131 und 231 beider
HF-Koaxialkabel 1, 2 gleichfalls wie bei dem zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispiels
gem. 2 b mit einem minimalen radialen Überlapp 10 unmittelbar
zusammen. Jedoch ist im Fall der 3 keine Außenleiterhülse vorgesehen.
Vielmehr überragt
in diesem Fall der Außenleiter 11 des
ersten HF-Koaxialkabels 1 die
stirnseitig abgelängten
Bereiche des Dielektrikums 13 sowie des hohlen Innenleiters 12 derart,
so dass der überhängende Teil
des Außenleiters 11 nach
Fügen beider
HF-Koaxialkabel den Außenleiter 21 des
zweiten Koaxialkabels axial überlappt.
Somit können
beide Außenleiter 11, 21 in
direkten Kontakt miteinander gebracht und verlötet bzw. verschweißt werden,
um eine innige, dauerhafte Verbindung herzustellen.
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Bei
der Verformung des überstehenden
Teils des Außenleiters 11 des
ersten Koaxialkabels 1 gilt es insbesondere darauf zu achten,
dass elektrische, d. h. kapazitive und induktive Verhältnisse
geschaffen werden, so dass eine nahezu verlustfreie HF-Signalübertragung
zwischen beiden miteinander kontaktierten Koaxialkabeln möglich wird.
Um dies zu gewährleisten
wird eine Art Lochscheibe 14 aus dielektrischem Material
stirnseitig über
das Ende des Dielektrikums 23 des zweiten HF-Koaxialkabels 2 geschoben,
das einerseits für
einen großflächigen körperlichen
Kontakt zwischen beiden Dielektrika 13 , 23 sorgt
und zudem eine Unterstützungsfläche für den zu
deformierenden Außenleiter 11 bietet,
der sich von Außen
an die äußere Kontur
der Lochscheibe 14 anschmiegt. Hilfreich für das stirnseitige
Aufschieben der Lochscheibe 14 auf das Dielektrikum 23 des zweiten
HF-Koaxialkabels 2 ist es, wenn der Außenleiter 21 des zweiten
HF-Koaxialkabels 2 etwas stirnseitig abgelängt wird.
-
- 1,
2
- HF-Koaxialkabel
- 11,
21
- Außenleiter
- 12
- Hohler
Innenleiter
- 22
- Innenleiter
- 13,
23
- Dielektrikum
- 131,
231
- Ringförmige Stirnfläche des
Dielektrikums
- 3
- Dielektrisches Übergangsstück
- 31,
32
- Ringförmige Kegelstumpffläche
- 33
- Mantelfläche
- 4
- Elektrisches
Kontaktmittel
- 5
- Schutzummantelung
- 6
- Bördelkante
- 7
- Falzung
- 8
- Außenleiterhülse
- 9
- Volumen
- 10
- Radialer Überlapp
- 14
- Lochscheibe