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STAND DER TECHNIK
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Kabel werden für verschiedene Anwendungen verwendet. Zum Beispiel wurden einige Kabel, wie z. B. Zwillings-Axialkabel, für die Telekommunikation verwendet. Herkömmliche Zwillings-Axial Konstruktionen (wie in 1 gezeigt) weisen die ”Primärkabel”, eine Folienabschirmung, einen Ableitungsdraht (Drain) und ein äußeres Klebeband auf. Der Ableitungsdraht kann sich innerhalb oder außerhalb der Folienabschirmung befinden. Der Ableitungsdraht kann rund oder flach sein. Es können ein oder zwei Ableitungsdrähte vorhanden sein.
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Der Mitte-zur-Mitte Abstand und die Distanz vom Signalleiter zur Folienabschirmung weisen eine feste Distanz auf. Diese Struktur weist alleine die Fähigkeit auf, um entweder Gegentakt- oder Gleichtaktimpedanz einzustellen, aber nicht beide. Typischerweise ist die Gegentaktimpedanz auf 100 Ohm eingestellt und die Gleichtaktimpedanz ist nicht einstellbar.
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Der Durchmesser der ”Primärkabel”-Isolierung ist eine Funktion der dielektrischen Eigenschaften der Isoliermaterialien und der gewünschten Gegentaktimpedanz. Der Durchmesser wird verringert, um die Gegentaktimpedanz zu reduzieren, und erhöht, um die Gegentaktimpedanz zu erhöhen. Die Gleichtaktimpedanz ist verknüpft, aber nicht unabhängig einstellbar.
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Ein weiteres Verfahren zur Steuerung der Mitte-zur-Mitte Distanz zwischen zwei Drähten besteht darin, beide Drähte innerhalb einer extrudierten Isolierung einzuschließen. Dies würde auch erlauben, dass die Gegentakt- oder Gleichtaktimpedanz unabhängig voneinander sind und dies führt somit zu einer Struktur, bei der die prozentuale Kopplung eingestellt werden kann. Jedoch gibt es diesbezüglich Bedenken bei der Herstellung. Zum Beispiel die Fähigkeit, den Abstand unter einem Extrusionskopfdruck akkurat zu steuern. Darüber hinaus kann die Ausdem-Regal automatisierte Ausrüstung zur Steuerung der Kapazität der Primärkabel nicht verwendet werden. Zwei Drähte in einer einzigen Isolierung zu tragen, existiert derzeit nicht.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin ist eine Zwillings-Axialkabel-Konstruktion offenbart, die eine geringere Einfügedämpfung und die Fähigkeit zur Verringerung des Mitte-zur-Mitte-Abstand, Distanz, der beiden Signaldrähte bereitstellt.
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In einem Ausführungsbeispiel weist (1) ein Zwillings-Axialkabel ein erstes Primärkabel mit einem ersten Signalleiter auf, das von einem Dielektrikum umgeben ist und (2) ein zweites Primärkabel mit einem zweiten Signalleiter, das von einem Dielektrikum umgeben ist. Das Zwillings-Axialkabel weist zudem ein anderes Dielektrikum auf, das um das Äußere sowohl des ersten als auch des zweiten Primärkabels gewickelt ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Zwillings-Axialkabel ein erstes Kabel aufweisen, mit: einem ersten Leiter; einem ersten Dielektrikum, das den ersten Leiter umgibt; einem zweiten Kabel, das mit dem ersten Kabel ausgerichtet ist und mit: einem zweiten Leiter; einem zweiten Dielektrikum, das den zweiten Leiter umgibt; einem dritten Dielektrikum, welches das erste und das zweite Kabel komplett umschließt, so dass das dritte Dielektrikum nicht zwischen dem ersten und dem zweiten Kabel angeordnet ist; und einer Abschirmung, die um das dritte Dielektrikum herum angeordnet ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Zwillings-Axialkabel einen ersten Leiter aufweisen, der von einem ersten Dielektrikum umgeben ist; einen zweiten Leiter, der von einem zweiten Dielektrikum umgeben ist und mit dem ersten Leiter axial ausgerichtet ist, so dass das erste Dielektrikum das zweite Dielektrikum entlang einer axialen Länge direkt kontaktiert; ein drittes Dielektrikum, welches das erste und das zweite Kabel umschließt, aber nicht angeordnet ist, um eine Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter zu erhöhen; und eine Abschirmung, die um das dritte Dielektrikum herum angeordnet ist.
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In einem anderen Ausführungsbeispiel, weist ein Herstellverfahren für ein Zwillings-Axialkabel die Schritte auf: Umgeben eines ersten Leiters mit einem ersten Dielektrikum; Umgeben eines zweiten Leiters mit einem zweiten Dielektrikum; Axiales Ausrichten des ersten und zweiten Leiters, so dass das erste Dielektrikum das zweite Dielektrikum entlang einer axialen Länge direkt kontaktiert. Umschließen des ersten und zweiten Kabels mit einem dritten Dielektrikum, so dass dritten Dielektrikum nicht dort dazwischen angeordnet ist, um nicht eine Distanz zwischen dem ersten und dem zweiten Leiter zu erhöhen; und Anordnen einer Abschirmung um das dritte Dielektrikum herum.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Exemplarische Ausführungsbeispiele werden hier mit Bezug auf die nachfolgenden Figuren beschrieben, wobei:
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1 eine herkömmliche Zwillings-Axialkabel-Konstruktion veranschaulicht.
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2 und 3 eine Zwillings-Axialkabel-Konstruktion gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen.
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4 einen Graphen der Kabeldämpfungs-Messung eines exemplarischen Kabels der vorliegenden Erfindung und ein herkömmliches Kabel veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die nachfolgenden exemplarischen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Erkennung und/oder Abgabe von Flüssigkeit in einem Spender und einem abnehmbaren Behältersystem durch Verwendung von Hall-Effekt-Sensoren. Es versteht sich, dass, obwohl die exemplarischen Ausführungsbeispiele gemäß dieser Erfindung auf spezifische Anwendungen anwendbar sind, die bei dieser Erfindung gezeigten Darstellungen und Beschreibungen nicht auf irgendeine spezifische Anwendung beschränkt sein sollen. Beispielsweise sind die exemplarischen Ausführungsbeispiele nicht auf eine bestimmte Umgebung oder Verwendung beschränkt und können zur Abgabe von Flüssigkeiten in gekühlter Lagerung, nicht gekühlter Lagerung, kühlfrischer Lagerung, geheizter Lagerung oder Lagerung bei Umgebungsbedingungen verwendet werden. Eine Vielzahl von Flüssigkeiten können unter diesen Bedingungen verwendet werden, wie z. B. Kaffee, alkoholfreie Getränke und Wasser. Dementsprechend wird jegliches System und Verfahren, das vorteilhaft einen Spender und einen abnehmbaren Behälter umfassen kann, wie in einer exemplarischen Weise bei dieser Erfindung beschrieben, in Betracht gezogen.
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Mit Bezug auf die 1 und 2 weisen herkömmliche Zwillings-Axialkabel 100 ein Paar von Leitern 101 auf, zum Beispiel solche, die aus Kupferdraht hergestellt sind, mit einem Isolator 102, der jeden Leiter umgibt und die Leiter durch eine Mitte-zur-Mitte Distanz von 2 dA voneinander trennt. Eine Abschirmung 108 (z. B. ein metallischer Folienschirm) kann zumindest um die zwei Leiter und deren jeweiligen Isolatoren, die typischerweise in Extrusionslinien hergestellt werden, herum angeordnet sein. In einigen Fällen können auch ein oder mehrere Ableitungen oder Erdungsdrähte 30 in Kontakt mit der Abschirmung 108 platziert werden. Der Durchmesser von jedem Isolator, mit dA bezeichnet, definiert zusammen eine Gesamtdistanz (2 dA) zwischen den beiden Leitern, die ein Parameter ist, der die Impedanz und den Signalverlust des gegebenen Kabels 5 beeinflusst. Insbesondere können irgendwelche Änderungen in der Distanz, wenn sich das Signalpaar über die Länge des Kabels 5 ausbreitet, eine Erhöhung des erfassten Rauschens verursachen und die Signalübertragungswirksamkeit reduzieren.
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Zusätzlich zu den dimensionalen Aspekten des Kabels 5 wirkt sich die Materialauswahl auch auf die Signalqualität aus. Zum Beispiel sollte das Material, das verwendet wird, um den Isolator ideal zu gestalten, bei hohen Frequenzen eine minimale Auswirkung auf die Übertragungswirksamkeit des Signals haben, das sich durch den Leiter ausbreitet. Die Übertragungswirksamkeit des Signals kann zum Beispiel beeinflusst werden, wenn die Energie des Signals als Wärme aufgrund der Resonanz auf molekularer Ebene abgeführt wird. Bei herkömmlichen Kabeln 5 wird typischerweise Polyethylen (PE) als Isolator 20, 25 gewählt, da es aufgrund seiner niedrigen Dielektrizitätskonstante K (K von etwa 2,5) und des niedrigen Verlustfaktors gute Hochfrequenz-Eigenschaften aufweist und zum Ausbilden des Kabels gemäß herkömmlichen Herstellungsverfahren extrudiert werden kann. Andere Materialien, wie Polytetrafluorethylen (PTFE), können zur Verwendung als Isolator aufgrund einer niedrigen Dielektrizitätskonstante K (K von etwa 2,2 für PTFE) und einem niedrigen Verlustfaktor wünschenswert sein. Im Falle von PTFE ist dieses Material jedoch schwieriger zu extrudieren als zum Beispiel PE und ist daher schwerer herzustellen. Darüber hinaus sind Materialien, die noch niedrigere Dielektrizitätskonstante K aufweisen, so wie geschäumtes PE (ePE), das durch Einsetzen von Wärme, Druck und einem Treibmittel auf das PE in der Extrusionsschmelzphase erzeugt wird, um Hohlräume in dem Material zu erzeugen, und eine Dielektrizitätskonstante K von etwa 1,5 aufweist, und geschäumtes PTFE (ePTFE), das durch Einsetzen von Wärme und schnellem Ziehen des Materials erzeugt wird, um Hohlräumen zu erzeugen, und eine Dielektrizitätskonstante K von etwa 1,3 aufweist, noch schwieriger, wenn nicht unmöglich, für die Herstellung eines Kabel gemäß herkömmlichen Verfahren zu verwenden.
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Gemäß einem Aspekt weist das Zwillings-Axialkabel 5 Signalleiter 101 und zwei verschiedene Dielektrika 102, 104 auf. Wie in 2 gezeigt, befindet sich direkt auf jedem der Signalleiter 101 ein erstes Dielektrikum 102 (mit einer Dicke dA).
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Die Kombination eines Signalleiters und seines Dielektrikums wird üblicherweise als das ”Primär(kabel)” bezeichnet. In Zwillings-Achsen kann das ”Primärkabel” durch Extrusion erzeugt werden, aber es kann auch durch andere Prozesse erzeugt werden, wie durch Umwicklung eines dielektrischen Bandes um das ”Primärkabel”.
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In Bezug zurück auf 2 wird ein sekundäres Dielektrikum 104 über die beiden ”Primärkabel” hinzugefügt. Dieses sekundäre Dielektrikum wird als ein Band 106 hinzugefügt, das um die beiden ”Primärkabel” gewickelt wird. Die Dicke der ersten und der sekundären Dielektrika wird als dB (d. h. dA + Dicke des sekundären Dielektrikums) bezeichnet, während der gleiche Abstand (2 dA) zwischen den Leitern aufrechterhalten wird, wenn das sekundäre Dielektrikum nicht im Kabel 5 ist. Das sekundäre Dielektrikum umgibt beide Kabel 100 vollständig, so dass das sekundäre Dielektrikum nicht zwischen diesen Kabeln 100 angeordnet ist. Mit anderen Worten, kann das sekundäre Dielektrikum beide Kabel 100 vollständig umschließen und direkt einen Abschnitt jeder der Primärkabel jedes Kabels 5 kontaktieren.
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Das sekundäre Dielektrikum liefert den geringeren Verlust durch Kombination von drei Elementen. Zuerst erhöht das sekundäre Dielektrikum die Signal-zu-Signal-Kopplung um 8% bis 17% gegenüber herkömmlichem Zwillings-Axialkabeln. Zweitens erhöht es den Oberflächenbereich der Abschirmung 108, welche die Abschirmungs-Leiterverluste reduziert. Abschließend kann der Signaldrahtdurchmesser erhöht werden, wodurch die Leitungsverluste in dem Signaldraht verringert werden.
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Bei den Grundfrequenzen, die mit 25 und 28 Gbit/s Anwendungen assoziiert werden, können Leitungsverluste in einer Kabelanordnung mehr als 80% der Gesamtverluste in einem Zwillings-Axialkabel ausmachen. Die Leiter, die zu diesen Verlusten beitragen, sind die beiden Signaldrähte und die Folienabschirmung, die für die Erdung verwendet wird. Die beiden Signalleiter tragen typischerweise mehr als 65% der Gesamtverluste bei und die Folienabschirmung trägt mehr als 15% der Gesamtverluste bei. Deren Leitfähigkeitsverlust ist eine Funktion der Metallleitfähigkeit einschließlich ihrer Oberflächenrauigkeit, aber primär ihrer Oberflächenbereiche des Metalls. Je größer der Oberflächenbereich ist, desto geringer sind die Leitfähigkeitsverluste.
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Somit kann eine Struktur, bei welcher der Oberflächenbereich entweder des Signalleiters oder der Abschirmung erhöht werden, während der Mitte-zur-Mitte-Abstand aufrechterhalten wird.
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Die prozentuale Kopplung wird aus der Gegentakt- und Gleichtaktimpedanz berechnet. Eine höhere prozentuale Kopplung zeigt eine stärkere Kopplung zwischen den beiden Signaldrähten und weniger zu der Abschirmung an. Umgekehrt zeigt eine geringere prozentuale Kopplung eine stärkere Kopplung zu der Abschirmung und weniger zwischen den Signaldrähten an. Die prozentuale Kopplung wird unter der Verwendung eines Verhältnisses berechnet. Mit der Differenz zwischen der gerad- und der ungeradzahligen Impedanz im Zähler und der Summe der gerad- und der ungeradzahligen Impedanz im Nenner. Die geradzahlige Impedanz ist eine Funktion der Gleichtaktimpedanz, zweimal der Gleichtaktimpedanz. Die ungeradzahlige Impedanz ist eine Funktion der Gegentaktimpedanz, Hälfte der Gegentaktimpedanz. Herkömmliche Zwillings-Axialkabel weisen eine Gleichtaktimpedanz von ungefähr 28 Ohm auf, was eine prozentuale Kopplung von 6% ergibt. Diese Zwillings-Axial-Konstruktion weist eine Gleichtaktimpedanz auf, die eingestellt werden kann, um eine gewünschte prozentuale Kopplung zu ergeben. Typischerweise wird die Gleichtaktimpedanz von 33 bis 40 Ohm eingestellt, was einen prozentualen Kopplungsbereich von 14 bis 23% ergibt.
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Die Kopplung von zwei Drähten, ”Gegentakt”, kann die Gegentakt-Einfügedämpfung verringern. Es wird weniger sein als das von denselben zwei Drähten, wenn diese entkoppelt werden, ”single-ended”. Daher ist eine engere Kopplung von Drähten wünschenswert.
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Der Drahtdurchmesser wird typischerweise erhöht (Drahtstärke verringert), um Einfügedämpfungen zu reduzieren. Jedoch führte dies bei der vorliegenden Erfindung zu einem erhöhten Drahtabstand, Mitte-zur-Mitte-Abstand, um die gewünschte Gegentaktimpedanz aufrechtzuerhalten. Mit dieser Erfindung kann, wie in 3 gezeigt, der Signaldrahtdurchmesser erhöht werden, während der Mitte-zur-Mitte-Abstand aufrechterhalten wird. Somit kann ein geringerer-Verlust 28 awg Kabel in einer Anwendung verwendet werden, die für ein 30 awg Kabel Mitte-zu-Mitte-Abstand bestimmt ist. Dies würde normalerweise die Gegentaktimpedanz, auf ein niedriges Niveau als die gewünschten Werte reduzieren. Bei dieser Erfindung kann die Gegentaktimpedanz aufrechterhalten werden, indem die Abschirmung weiter hinaus versetzt wird. Das Ergebnis wäre nur eine Erhöhung der Gleichtaktimpedanz.
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Merkmale und Vorteile
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- Geringere Gegentaktimpedanz-Einfügedämpfung
- Engerer und variabler Mitte-zu-Mitte-Abstand der Signalleiter
- Fähigkeit zur unabhängigen Einstellung der Gegentakt- und Gleichtaktimpedanz (% Kopplung)
- Erhöhte Gleichtaktimpedanz-Einfügedämpfung (unerwünschter Takt)
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Alternative Ausführungsbeispiele
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Das zuvor diskutierte Ausführungsbeispiel (”das zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel”) ist ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel und es gibt alternative/abgewandelte Ausführungsbeispiele, von denen einige im Folgenden offenbart sind.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann bei dem zuvor beschriebenen Konstruktions-Ausführungsbeispiel der Ableitungs- oder Erdungsdraht 30 radial innerhalb der Abschirmung 108 oder der äußeren Folie angeordnet sein, liegt jedoch radial außerhalb des sekundären Dielektrikums 104.
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In einem anderen weiteren Ausführungsbeispiel kann bei dem zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel der Ableitungs- oder Erdungsdraht 30 radial innerhalb des sekundären Dielektrikums 104 angeordnet sein.
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In noch einem anderen weiteren Ausführungsbeispiel kann das zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel ein flaches Ableitungs- oder Erdungsdraht 30 aufweisen.
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In einem anderen weiteren Ausführungsbeispiel kann das zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel zwei Ableitungs- oder Erdungsdrähte 30 aufweisen. Diese Ableitungsdrähte wären symmetrisch in Bezug auf die Signaldrähte angeordnet: beide in dem oberen und unteren Zwischenräumen von links und rechts. Diese Ableitungs- oder Erdungsdrähte 30 können dazwischen runde-, flache oder irgendeine Form aufweisen.
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In einem anderen weiteren Ausführungsbeispiel kann das zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel eine ”Haut-Schaum-Haut” für die ”Primärkabel”-Isolierung verwenden. In einem Ausführungsbeispiel ist die Haut-Schaum-Haut eine Isolierung, die aus drei miteinander extrudierten Schichten besteht, wobei die erste Schicht ein festes Material ist, die zweite Schicht ein geschäumtes Material ist und die äußere Schicht wiederum ein festes Material ist.
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In einem anderen weiteren Ausführungsbeispiel kann das zuvor beschriebene Konstruktions-Ausführungsbeispiel stattdessen auf 85 Ohm differentiell eingestellt werden und mit einer prozentualen Kopplung immer noch zwischen 14 und 23%. In diesem Ausführungsbeispiel wäre die Gleichtaktimpedanz zwischen 28 und 34 Ohm.
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Es sei angemerkt, dass die dielektrischen Materialien für die Primärkabel Polyethylen mit niedriger oder hoher Dichte (LDPE/HDPE), eine Mischung aus beiden LDPE & HDPE, oder fluoriertes Ethylenpropylen FEP gemäß einigen Ausführungsbeispielen sein können. In anderen Ausführungsbeispielen können die dielektrischen Materialien Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Perfluoralkoxy (PFA) sein.
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Das dielektrische Material für das äußere-Band-Dielektrikum könnten auch die gleichen Materialien wie die dielektrischen Materialien für die Primärkabel sein.
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In einem Ausführungsbeispiel könnte Polyethylen für das Primärkabel und geschäumtes PTFE (ePTFE) für das Band verwendet werden.
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4 stellt einen Graphen der Kabeldämpfung-Messung eines exemplarischen Kabels der vorliegenden Erfindung und ein herkömmliches Kabel dar. Die Kabeldämpfung ist in 4 bei zwei bestimmten Frequenzen angegeben: 12.89 GHz und 14.0 GHz. Bei 12,89 GHz und 14,0 GHz betragen die Kabeldämpfungen jeweils –3,8 dB und –4 dB für ein Kabel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Anmeldung im Vergleich zu jeweils –5,3 dB und –5,5 dB für ein herkömmliches Kabel. Dementsprechend übertrifft die Performance des Kabels der vorliegenden Erfindung, dass die zuvor diskutierten Merkmale aufweist, herkömmliche Kabel ohne diese Merkmale.
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Es sollte anerkannt werden, dass verschiedene zuvor offenbarte Merkmale und andere Merkmale und Funktionen oder Alternativen davon wünschenswerterweise innerhalb vieler anderer Vorrichtungen kombiniert werden können. Auch können verschiedene Alternativen, Abwandlungen, Variationen oder Verbesserungen darin nachträglich von Fachmännern vorgenommen werden, die ebenfalls durch diese Offenbarung erfasst werden sollen
