DE1030905B

DE1030905B - Hochfrequenzschichtenleiter mit koaxialem Aufbau, bei welchem der innere und aeussere Leiterteil aus abwechselnd uebereinander angeordneten duennen Metall- und Isolierstoffschichten besteht und beide Leiterteile durch eine verhaeltnismaessig dicke Isolierschicht voneinander getrennt sind

Info

Publication number: DE1030905B
Application number: DES30331A
Authority: DE
Inventors: Ernst Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-09-20
Filing date: 1952-09-20
Publication date: 1958-05-29
Also published as: GB734163A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenzschichtenleiter mit koaxialem Aufbau, bei welchem der innere und äußere Leiterteil aus abwechselnd übereinander angeordneten dünnen Metall- und Isolierstoffschichten besteht und beide Leiterteile durch eine verhältnismäßig dicke Isolierschicht (Trennschicht) voneinander getrennt sind. Bei den bekannten Ausführungen dieser Art wird es als unbedingt notwendig angesehen, daß sowohl der innere als auch der äußere Leiterteil aus einer möglichst großen Zahl von Metall- und Isolierstoffschichten aufgebaut ist. Es ist beispielsweise ein Schichtenleiter mit koaxialem Aufbau bekannt, bei welchem sowohl der innere als auch der äußere Leiterteil aus jeweils 50 Metall- und Isolierstoffschichten besteht. Da es für die Wirksamkeit eines Schichtenleiters unbedingt erforderlich ist, daß die Metallschichten sehr dünn, zumindest kleiner als die äquivalente Leitschichtdicke sind, stößt die Herstellung von Schichtleitern der bekannten Art auf erhebliche fertigungstechnische Schwierigkeiten.

Durch die Erfindung sind diese Fertigungsschwierigkeiten in einem beträchtlichen Umfang herabgesetzt. Die Erfindung besteht darin, daß der innere und der äußere Leiterteil jeweils aus zwei bis fünf Metall- und Isolierstoffschichten besteht. Hierfür ist die Erkenntnis wesentlich, daß durch die Anordnung von nur wenigen Metall- und Isolierschichten der für den Schichtenleiter maßgebende Effekt, nämlich die Herabsetzung der Dämpfungsverluste durch den Skineffekt gegenüber den metallischen Leitern, nur wesentlich beeinträchtigt wird und daß damit sein Vorteil der Dämpfungsverminderung gegenüber den herkömmlichen koaxialen Leitern aus metallischem Innen- und Außenleiter erhalten bleibt. Bei dem neuen Schichtenleiter wird der innere Leiterteil zweckmäßig auf einen gut leitenden Kern, vorzugsweise aus Kupfer, aufgebaut. Dabei empfiehlt es sich, die Metall- und Iijolierstoffschichten mit dem Kern fest zu verbinden. Eine diesbezügliche Ausführungsform besteht darin, den leitenden Kern mit einer Längsnut zu versehen, in die die Seitenränder der in Längsrichtung verlaufenden, in Form von Folien ausgebildeten Metall- und Isolierstoffschichten eingreifen und in der die Seitenränder der Folien durch einen Kalibrierungsprozeß oder durch Verkleben festgelegt werden. Ferner kann der leitende Kern aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus zwei halbschalenförmigen, gut leitenden Bändern hergestellt und dabei die außerhalb des Kernes liegenden Metall- und Isolierstoffschichten mit dem Band bzw. den Bändern verbunden werden. Vorzugsweise soll die äußere Schicht des inneren Leiterteiles eine Isolierstoffschicht sein, damit etwaige von den Metallschichten herrührende Metallflitter nicht in das Hochfrequenzschichtenleiter

mit koaxialem Aufbau,

bei welchem der innere und äußere

Leiterteil aus abwechselnd übereinander

angeordneten dünnen Metall- und

Isolierstoffschichten besteht

und beide Leiterteile durch eine

verhältnismäßig dicke Isolierschicht

voneinander getrennt sind

Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Ernst Fischer, Berlin-Lichterfelde,
ist als Erfinder genannt worden

Dielektrikum gelangen hönnen. Eine weitere günstige Ausführungsform für den inneren Leiterteil besteht darin, diesen durch eine' oder mehrere in Längsrichtung oder mit langem Schlag angeordnete, spiralig um den Kern verlaufende Folien zu bilden.

Der äußere Leiterteil ist zweckmäßig mit einer außenliegenden Stützschicht zu versehen, wobei es vorteilhaft ist, diese Stützschicht aus einem gut leitenden Metall, vorzugsweise aus Kupfer, herzustellen. Die Stützschicht besteht zweckmäßig aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus zwei halbschalenförmigen Bändern. Der äußere Leiterteil kann dabei mit dem Stützband bzw. Stützbändern verbunden werden, z. B. durch Verkleben. Ferner kann er mit dem Band bzw. den Bändern durch eingedrückte Querrillen, die alle Schichten durchdringen, verbunden werden. Die Seitenränder des Stützbandes bzw. der Stützbänder werden vorteilhaft durch besondere Maßnahmen gegen gegenseitiges Übereinanderschieben gesichert, beispielsweise durch eine Wellung der Seitenränder oder durch an den Seitenrändern angebrachten Zungen, die jeweils den anderen Seitenrand übergreifen. Für den Fall, daß die Metall- und Isolierstoffschichten der Leiterteile in Form eines einzigen Mehrschichtenbandes oder in Form von zwei

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halbschalenförmigen Mehrschichtenbändern ausgebildet sind, können auch diese an den Seitenrändern besonders gefaltet sein, um ein seitliches Übereinanderschieben der Seitenränder zu vermeiden.

Zwecks Einsparung von Isoliermaterial und zur Herabsetzung der dielektrischen Verluste empfiehlt es sich, die den äußeren und inneren Leiterteil voneinander trennende Trennschicht als Luftraumisolierung auszubilden. Die Luftraumisolierung kann in gleicher bzw. ähnlicher Weise wie bei den bekannten koaxialen Hochfrequenzkabeln ausgebildet werden, d. h. unter Verwendung von fortlaufenden Abstandhaltern oder von in Abständen angeordneten Distanzscheiben, vorzugsweise aus Schaumstoff

sind. Bei einer derartigen Ausführung wird durch die Vergrößerung des Verhältnisses D : d eine weitere Verminderung der Wandstärke und damit der Anzahl der Metall- und Isolierstoffschichten des äußeren Leiterteiles erreicht.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 5 besteht auch der innere Leiterteil aus zwei halbschalenförmigen Teilschichtenleitern, die mit 25 und 25' bezeichnet sind und die in Abständen mit den Querrillen 26 und 26' versehen sind. Die Trennschicht besteht aus der geschlossenen Isolierstoffbandwicklung 18, der Schaumstoffisolierung 27 und der geschlossenen Isolierschicht 28.

Zur Herstellung der halbschalenförmigen Schicht-

od. dgl. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, 15 bänder 23/23' und 25/25' gemäß den Fig. 4 und 5

die Luftraumisolierung aus einer oder mehreren Schaumstoffschichten herzustellen. Insbesondere bei Ausbildung der Trennschicht als Luftraumisolierung kann das Verhältnis zwischen dem Außen- und Innendurchmesser der Isolierung bis zu etwa 4,0 und darüber betragen.

In den Fig. 1 bis 6 sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, bei denen die inneren und äußeren Leiterteile aus nur wenigen Metall- und Isolierstoffschichten aufgebaut sind.

Gemäß der Fig. 1 besteht der Schichtenleiter aus dem inneren Leiterteil 10, dem äußeren Leiterteil 11 und einer Trennschicht 12, die die beiden Leiterteile 10 und 11 voneinander isoliert. Der innere und äußere Leiterteil 10 und 11 sind aus jeweils zwei bis fünf Metall- und Isolierstoffschichten aufgebaut. Die Metall- und Isolierstoffschichten der Leiterteile 10 und 11 werden vorteilhaft durch dünne Folien gewerden vorteilhaft zunächst mehrere bandförmige Metall- und Isolierstoffschichten zu einem Schichtenleiter mit rechteckigem oder trapezförmigem Querschnitt zusammengefaßt. Aus einem derartigen flachen Schichtenleiter kann ein halbschalenförmiges Band einschließlich der Querrillen geformt werden, wie es zur Herstellung von halbschalenförmigen Kupferbändern für den Außenleiter von koaxialen Hochfrequenzkabeln bereits bekannt ist. Es empfiehlt sich, die Metallschichten durch solche Isolierstoffschichten miteinander zu vereinigen, daß der halbschalenförmige Schichtenleiter eine erhöhte Festigkeit erhält. Beispielsweise können die Metallschichten durch einen erhärtenden Klebstoff miteinander verklebt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind auf einen zentralen Kupferkern 29, der mit einer Längsnut 29' versehen ist, aufeinanderfolgend in Form von längs verlaufenden Folien eine Isolierstoffschicht 30, eine Metallschicht 31, eine weitere Isolier stoff schicht

bildet. Dabei ist es möglich, schmale Folien, deren
Breite weniger als der Umfang der Folienlagen be- 35 32 und eine weitere Metallschicht 33 aufgebracht, woträgt, in Längsrichtung oder mit großem Schlag in bei die Seitenränder sämtlicher Folien in die Längsgetrennten konzentrischen Schichten auf einen Kern nut des Kernes 29 eingreifen. Über der äußeren 13 aufzubringen. Ferner können breite Folien, deren Metallschicht 33 ist eine geschlossene Isolierfolien-Breite ein Vielfaches des Umfanges der einzelnen wicklung 34 angeordnet. Die Trennschicht in Form Folienlagen beträgt, in Längsrichtung oder mit 40 einer Luftraumisolierung wird durch die in Abständen großem Schlag verlaufend, spiralig um den Kern ge- angeordnete Distanzscheibe 35 gebildet, über die zunächst eine geschlossene Isolierstoffolienwicklung· 36 aufgebracht ist. Hierüber folgen der Reihe nach in Form von längs verlaufenden Folien die Metallschicht

legt werden. Über dem äußeren Leiterteil 11 ist eine vorzugsweise aus einem Isolierstoff bestehende Haltebandwicklung 14 angeordnet. Hierüber

Isolierstoffschicht 15 und ein wasserdichter Mantel 45 37, die Isolierstoffschicht 38, die Metallschicht 39 und

16. Im dargestellten Beispiel beträgt das Verhältnis zwischen dem äußeren Durchmesser D und dem inneren Durchmesser d der Trennschicht 2,0. Die beiden Leiterteile 10 und 11 können zur Bildung zusätzlicher Stromkreise verwendet werden.

In der Fig. 2 wird ein Schichtenleiter gezeigt, bei dem die Trennschicht durch geschlossene Isolierstoffbandwicklungen 18 und 19 und durch zwischen diesen beiden Schichten in offenen Windungen angeordneten Abstandhaltern 20 gebildet wird.

Abweichend von dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 sind gemäß der Fig. 3 die fortlaufenden Abstandhalter 20 durch die in Abständen angeordneten Distanzscheiben 21 ersetzt.

Die Fig. 4 und 6 zeigen Ausführungen, die insbesondere für Schichtenleiter mit größerem Durchmesser in Frage kommen.

Nach der Fig. 4 wird die Trennschicht durch in Abständen angeordnete Distanzscheiben 22 gebildet, die so bemessen sind, daß das Verhältnis D : d etwa 3,6 beträgt. Zum Unterschied von den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 besteht der äußere Leiterteil aus zwei halbschalenförmigen Teilschichtenleitern 23 und 23', in die zu Erhöhung der Biegsamkeit in Abständen die Querrillen 24 und 24' eingedrückt die Tsolierstoffschicht 40. Als Stützschicht dient das rohrförmig gebogene Kupferband 41, dessen Seitenränder stumpf gegeneinanderstoßen und durch zusätzliche Maßnahmen gegen seitliches Übereinanderschieben gesichert sind. Die darüberliegende Haltebandwicklung 42 besteht vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material, so daß sie gleichzeitig als Schirmschicht wirksam ist.

Für die bei der Trennschicht verwendeten Isolierstoffe werden vorteilhaft solche mit einer kleinen Dielektrizitätskonstante und kleinen dielektrischen Verlusten verwendet, z. B. Polystyrol, Polyäthylen, Polytetrafluoräthylen, Polytrifluorcliloräthylen od. dgl., gegebenenfalls in Mischung mit anderen Isolierstoffen. Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können an Stelle der dargestellten Luftraumisolierungen für die Trennschicht andere, an sich bekannte Luftraumisolierungen treten.

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfreqenzschichtenleiter mit koaxialem Aufbau, bei welchem der innere und äußere Leiterteil aus abwechselnd übereinander angeordneten dünnen Metall- und Isolierstoffschichten besteht

und beide Leiterteile durch eine verhältnismäßig dicke Isolierschicht (Trennschicht) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und äußere Leiterteil jeweils aus zwei bis fünf Metall- und Isolierstoffschichten besteht.

2. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Leiterteil auf einem gut leitenden Kern, vorzugsweise aus Kupfer, aufgebracht ist.

3. Schichtenleiter nach Anspruch 2, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß der innere Leiterteil mit dem leitenden Kern fest verbunden ist.

4. Schichtenleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Kern mit einer Längsnut versehen ist, in die die Seitenränder der in Längsrichtung verlaufenden, in Form von Folien ausgebildeten Metall- und Isolierstoffschichten eingreifen und in der die Seitenränder der Folien durch einen Kalibrierungsprozeß oder durch Verkleben festgelegt sind.

5. Schichtenleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Kern aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus zwei halbschalenförmigen, gut leitenden Bändern besteht und die außerhalb des Kernes liegenden Metall- und Isolierstoffschichten des inneren Leiterteiles mit dem Band bzw. den Bändern verbunden sind.

6. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Schicht des inneren Leiterteiles eine Isolierstoffschicht, vorzugsweise in Form einer Isolierstoffolienwicklumg ist.

7. Schichtenleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metall- und Isolierstoffschichten des inneren Leiterteiles in Form von einer oder mehreren längs verlaufenden oder mit großem Schlag angeordneten Folien spiralig auf dem Kern aufgebracht sind.

8. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiterteil aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Mehrschichtenband oder aus zwei halbschalenförmigen Mehrschichtenbändern besteht, wobei die Seitenränder des Bandes bzw. der Bänder vorteilhaft stumpf gegeneinanderstoßen.

9. Schichtenleiter nach Anspruch 8, bei dem der äußere Leiterteil aus zwei halbschalenförmigen Mehrschichtenbändern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrschichtenbänder in Abständen mit Querrillen versehen sind.

10. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiterteil mit einer außenliegenden Stützschicht versehen ist.

11. Schichtenleiter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschicht aus einem gut leitenden Material, vorzugsweise aus Kupfer, besteht.

12. Schichtenleiter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützschicht aus einem einzigen rohrförmig gebogenen Band oder aus zwei halbschalenförmigen Bändern besteht und der äußere Leiterteil mit dem Band bzw. den Bändern verbunden ist, z. B. durch Verkleben.

13. Schichtenleiter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Leiterteil mit dem Band bzw. den Bändern durch eingedrückte Querrillen, die alle Schichten durchdringen, verbunden ist.

14. Schichtenleiter nach Anspruch 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenränder des Mehrschichtenbandes bzw. der Mehrschichtenbänder und/oder des Stützbandes bzw. der Stützbänder durch besondere Maßnahmen gegen seitliches Übereinanderschieben gesichert sind.

15. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht des äußeren Leiterteiles eine Isolierschicht ist.

16. Schichtenleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennschicht als Luftraumisolierung ausgebildet ist.

17. Schichtenleiter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftraumisolierung durch fortlaufende Abstandhalter oder durch in Abständen angeordnete Distanzscheiben od. dgl. gebildet ist.

18. Schichtenleiter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftraumisolierung durch eine oder mehrere Schaumstoffschichten gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 875 054;

Aufsatz: »Reduction of Skin Effekt Losses by the Use of Laminated Conductors« von A. M. Clogston in »The Bell System Technical Journal«, JuIi 1951, Nr. 3, S. 491 ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen