DE1044199B - Leitung oder Kabel mit Durchtrittsoeffnungen fuer elektromagnetische Felder - Google Patents

Description

• Leitung oder Kabel mit Durchtrittsöffnungen für elektromagnetische Felder Die Erfindung betrifft Leitungen oder Kabel mit Durchtrittsöffnungen für elektromagnetische Felder in bestimmten Vorzugsrichtungen quer zur Längsachse. Solche Leitungen oder Kabel können z. B. zur Lenkung von Fahrzeugen längs einer »elektrischen Schiene« verwendet werden. Es ist bekannt, für diesen Zweck die Zuführung der Hochfrequenz über einen einfachen, auf der Bahn liegenden Draht vorzunehmen, der die Energie nach allen Richtungen hin abstrahlt und die elektrische Lenkung des Fahrzeuges übernimmt. Dieser z. B. auf Autobahnen oder in Kanälen über lange Entfernungen ausgelegte Leiter verschwendet infolge seiner richtungslosen Abstrahlung sehr viel Energie, was einen erhöhten Aufwand hinsichtlich der Energiequellen an den Speisepunkten bedingt. Da fernerhin von einer »elektrischen Schiene« verlangt wird, daß ihr magnetisches Feld längs der ganzen, an mehreren Punkten gespeisten Leitung konstant bleibt, ist jeder unnütze, d. h. nicht zur Steuerung benötigte Energieverlust mit einem zusätzlichen Aufwand an Stabilisierungseinrichtungen verbunden. Außerdem ist ein Leiter dieser Art in höchstem Maße störungsanfällig, da z. B. alle in seiner Nähe auftretenden elektrischen Fremdfelder beliebig hohe Spannungen in ihm induzieren können oder z. B. in seiner Umgebung vorhandene, das eigene abgestrahlte elektromagnetische Feld absorbierende oder reflektierende Stoffe eine die geforderte Konstanz des magnetischen Feldes um den Leiter gefährdende Rückwirkung haben können.
• Es ist ein dielektrisches Ultrakurzwellenkabel bekannt, das zur Erhöhung der Biegsamkeit seiner Metallhüllen mit Schlitzen versehen ist, die quer zur Kabellängsrichtung angeordnet sind, jedoch so, daß die elektrische Zirkularkomponente nicht unterbrochen wird. Bei diesem Kabel werden Hohlleiterwellen benutzt, deren Feldaufbau so gestaltet ist, daß durch die Schlitze kein elektromagnetischles Feld nach außen dringt. Es ist ferner eine Anordnung zum Senden und/oder Empfangen von ultrahochfrequenten elektrischen Schwingungen bekannt, bei der eine rohrförmige Energieleitung mit einem Raum gekoppelt ist, der von einem axial- bzw. rotationssymmetrischen Hohlkörper begrenzt ist und für einen vorgeschriebenen Schwingungstyp abgestimmt ist. Der rohrförmige Leiter besitzt einen Ausschnitt, der relativ lang ist und einen Öffnungswinkel von etwa 1800 aufweist. Diese bekannten Anordnungen sind an einem Energieleitungsstück vorgesehen, welches nach den Gesetzen der Abstrahlung durch einen Ausschnitt abgestuft ausgebildet ist. Diese Anordnung ist so aufgebaut, daß die gesamte eingespeiste Energie längs eines Leitungselementes von höchstens einigen Wellen längen Länge abgestrahlt wird.
• Die Erfindung geht nun von dem allgemeinen Gedanken aus, alle diese Nachteile dadurch zu vermeiden, daß die vom Leiter abgestrahlte Energie nur in der Richtung vorhanden ist, wo sie z. B. zur elektrischen Steuerung benötigt wird, während alle außerhalb dieses Nutzungsbereiebs liegenden Räume feldfrei bleiben. Das gleiche Prinzip läßt sich natürlich auch auf den Fall anwenden, wo ein zur Aufnahme von abgestrahlter elektromagnetischer Energie bestimmter Leiter vorhanden ist. Als Beispiel sei hierzu an einen Leiter gedacht, der sich oberhalb oder unterhalb oder neben der Fahrbahn in Längsrichtung verlaufend befindet und zur Aufnahme von Nachrichten, die von Fahrzeugen abgestrahlt werden, bestimmt und so ausgebildet ist, daß er nur die abgestrahlte Energie aus dem Bereich der Fahrbahn aufnehmen kann, während er gegen alle elektrischen Einflüsse, die z. B. vom Nutzungsbereich um 1800 entfernt liegen, abgeschirmt ist.
• Diese Aufgabe wird mit Leitungen oder Kabeln mit Durchtrittsöffnungen für elektromagnetische Felder gelöst, bei denen erfindungsgemäß die Durchtrittsorte sich kontinuierlich über eine im Vergleich zur Wellenlänge der verwendeten Energie großen Ausdehnung in Richtung der Kabellängsachse erstrecken, z. B. nach Art einer elektrischen Schiene. Dies kann z. B. eine Koaxialleitung sein, deren Außenleiter nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit Längsschlitzen oder einem durchgehenden Längsschlitz versehen ist, wobei die Breiten der Längsschlitze dem gewünschten Feldbereich angepaßt sind. Wie ohne weiteres einzusehen ist, ist mit zunehmender Schlitzbreite, z. B. im Außenleiter einer Koaxialleitung, der überstrichene Feldbereich bei der Abstrahlung oder Aufnahme elektromagnetischer Energie größer. Die Anordnung mehrerer Längsschlitze, z. B. zweier um 180° versetzter Längsschlitze, schafft eine entsprechende Wirksamkeit des Leiters in zwei Feldbereichen usw. Für Kabel und Leitungen gemäß der Erfindung, die z. B. auch als Luftkabel an Stahlseilen aufgehängt sein können und bei Wind eine gewisse Ablenkung aus ihrer örtlichen Lage erfahren, ist es nun in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgesehen, die Schlitzbreiten im Leiter als Funktionen des Ortes auszubilden, derart, daß an Orten mit zu erwartenden größeren Abweichungen in der Abstrahlung oder im Empfang elektromagnetischer Felder die Schlitzbreiten größer gewählt sind. Bei verlegten Leitungen und Kabeln, die keiner Ortsveränderung unterliegen, z. B. bei der Montage an einer Kanalwand, können die Schlitzbreiten konstant gewählt werden. An denjenigen Punkten der »elektrischen Schiene«, wo z. B. eine Abstrahlung aus bestimmten Gründen nicht erforderlich ist, z. B. an Parkplätzen, Kreuzungsstellen, Obergängen od. dgl., werden die Längs schlitze unterbrochen, d. h., das Kabel oder die Leitung läuft an diesen Stellen z. B. als normale Koaxialleitung weiter.
• An Stelle der Längsschlitze können nun entsprechend einer Fortbildung des Erfindungsgedankens auch in Richtung der Kabellängsachse angeordnete Bohrungen vorhanden sein, deren Durchmesser, Anzahl und Abstand voneinander den Erfordernissen angepaßt gewählt sind. Neben der normalen Koaxialleitung mit Längsschlitz oder Bohrungen sind auch Leiteranordnungen möglich, bei denen der Außenleiter U-förmig ausgestaltet ist, so daß das elektromagnetische Feld an der offenen Seite durchtreten kann. Um alle derartigen Leitungen und Kabel nach der Erfindung z. B. bei der Verlegung im Freien gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu schützen, kann man sie mit einem verlustarmen Dielektrikum umhüllen, z. B. mit einem Oppanol-Mantel od. dgl.
• In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind über den Durchbrüchen im Leiter, z. B. über den Bohrungen im Außenleiter eines koaxialen Kabels, nasenförmige dielektrische Strahler angeordnet, deren Dielektrizitätskonstante so hoch wie möglich gewählt wird, um kleine räumliche Abmessungen der Strahler zu erzielen. Hierfür sind entsprechend den Maßnahmen bei bekannten Stielstrahlern möglichst Dielektrika mit einem tg 6 kleiner als 50 104 zu verwenden, um den Wirkungsgrad der Strahler nicht zu verschlechtern. Mit den bekannten keramischen Dielektriken und bestimmten Oxyden lassen sich Dielektrizitätskonstanten in der Größenordnung von 1000 erreichen, so daß sich die Abmessungen derartiger gemäß der Erfindung über den Bohrungen im Außenleiter eines Koaxialkabels angeordneten dielektrischen Strahlern in technisch tragbaren Größenordnungen bewegen. Mit derartigen aufgesetzten dielektrischen Strahlern läßt sich zugleich der feuchtigkeitsdichte Abschluß der Durchbruchstelle im Außenleiter erreichen. Der Abstand dieser aufgesetzten nasenförmigen Strahler wird so gewählt, daß die zwischen ihnen vorhandene Feldstärke einen geforderten Mittelwert nicht unterschreitet. re nach dem Abschluß der Leitungen oder Kabel nach der Erfindung, der in der Regel reflexions- frei gewählt wird, lassen sich aber z. B. bei einem Fehlabschluß an dem von der Energiespeisestelle entfernten Ende der Kabel die dielektrischen Strahler z. B. im Spannungsbauch der dann auf dem Kabel vorhandenen stehenden W;elle anordnen, wobei die benachbarten Strahler z. B. im Abstand einer Wellenlänge oder eines Vielfachen daran angeordnet werden können, jedoch so, daß die zwischen ihnen vorhandene Feldstärke einen geforderten Mittelwert nicht unterschreitet.
• Voraussetzung für die einwandfreie Funktion der Leitungen oder Kabel nach der Erfindung ist die Aufrechterhaltung der Lage entsprechend der Vorzugsrichtung für den Durchtritt der elektromagnetischen Felder angebrachten Öffnungen im Leiter, d. h., es besteht die Forderung, daß sich der rerlegte Leiter z. B. nicht verdrehen darf. Aus diesem Grund sind in einer Ausgestaltung der Erfindung Vorrichtungen angebracht, die eine Verdrehung nach der Montage verhindern, dies kann z. B. ein am Kabelmantel in Längsrichtung verlaufender Falz sein, der in bestimmten Abständen in festmontierten Schellen eingeklemmt wird. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung können Leitungen oder Kabel nach der Erfindung auch als Hohlkabel mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt mit oder ohne Dielektrikum ausgeführt sein, die in Längsrichtung verlaufende Schlitze konstanterer Breite besitzen.
• Alle derartigen Leitungen oder Kabel nach der Erfindung können zur energiesparenden Lenkung von Land-, See- und Luftfahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn verwendet werden.
• In der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele von Leitungen oder Kabeln nach der Erfindung angegeben.
• Die Figuren der Zeichnung haben folgende Bedeutung: Fig. 1 zeigt ein Koaxialkabel mit Längsschlitz im Querschnitt gezeichnet, Fig. 2 ein Kabel mit U-förmigem Außenleiter im Querschnitt, Fig. 3 ein Koaxialkabel mit Durchbruch im Außenleiter und aufgesetzten nasenförmigen dielektrischen Strahlern im Querschnitt dargestellt, Fig. 4 eine Kabelstrecke mit in bestimmten Abständen auf den Außenleiter aufgesetzten dielektrischen Strahlern.
• In Fig. 1 ist ein aus einem Innenleiter 1 und längs geschlitztem Außenleiter 2 aufgebautes Koaxialkabel im Querschnitt dargestellt, in dem der Innenleiter 1 z. B. durch Abstandshalter 3 oder Volldielektrikum festgelegt ist. Um bei einem luftraumisolierten Kabel dieser Art das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, ist ein verlustarmer dielektrischer Mantel 4 als Hülle darüber angeordnet. Der Durchtritt des elektromagnetischen Feldes erfolgt durch den Längsschlitz im Außenleiter 2.
• Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung mit Innenleiter 1, U-förmigem Außenleiter 2, Abstandshaltern 3 und dielektrischer Hülle 4.
• In Fig. 3 ist ein Koaxialkabel im Querschnitt gezeigt, das aus Innenleiter i, Abstandshaltern 3 und Außenleiter 2 besteht, der bei 4 durchbrochen und mit einem darüber angeordneten dielektrischen Strahler 5 versehen ist. Es ist auch möglich, den dielektrischen Strahler 5 federnd auszubilden und z. B. in Form einer Klammer auf den durchbrochenen Außenleiter 2 aufzusetzen, und um eine Verschiebung dieses Strahlers 5 auf dem Außenleiter 2 zu verhindern, kann man einen kleinen Ansatz am Strahler 5 vorsehen, der in den Durchbruch 4 des Außenleiters 2 eindringt.
• Fig. 4 zeigt eine gemäß der Fig. 3 ausgebildete Kabelstrecke mit auf den Außenleiter 2 in bestimmten Abständen aufgesetzten dielektrischen Strahlern 5.
• PATENTANSPRt'CHE: 1. Leitung oder Kabel mit Durchtrittsöffnungen für elektromagnetische Felder in bestimmten Vorzugsrichtungen quer zur Längsachse, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsorte sich kontinuierlich über eine im Vergleich zur Wellenlänge der verwendeten Energien großen Ausdehnung in Richtung der Kabellängsachse erstrecken, z. B. nach Art einer elektrischen Schiene.

Claims (1)

1. 2. Leitung oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Leiter mit Längsschlitzen versehen sind.

   3. Leitung oder Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten der Längsschlitze im Leiter entsprechend dem gewünschten Bereich des elektromagnetischen Feldes angepaßt sind.

   4. Leitung oder Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreiten im Leiter Funktionen des Ortes sind, derart, daß an Orten mit zu erwartenden größeren Abweichungen in der Abstrahlung oder im Empfang elektromagnetischer Felder die Schlitzbreiten größer gewählt sind.

   5. Leitung oder Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzbreiten im Leiter konstant sind.

   6. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend mehrere Längsschlitze im Leiter vorhanden sind.

   7. Leitung oder Kabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Leiter vorhandenen Längsschlitze nur über einen Teil der Leitungs-bzw. Kabellänge verlaufen.

   8. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Längsschlitze in Richtung der Kabellängsachse angeordnete Bohrungen vorhanden sind, deren Durchmesser, Anzahl und Abstand voneinander den entsprechenden Erfordernissen angepaßt gewählt sind.

   9. Leitung oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß deren Außenleiter U-förmig ausgestaltet sind.

   10. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß deren mit Öffnungen versehene Leiter mit einem undurchbrochenen Dielektrikum umhüllt sind.

   11. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Durchbrüchen im Leiter nasenförmige dielektrische Strahler angeordnet sind, deren Dielektrizitätskonstante so hoch wie möglich gewählt wird, um kleine räumliche Abmessungen zu erzielen.

   12. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß deren von der Energiespeisestelle entfernte Enden in geeigneter Weise abgeschlossen sind.

   13. Leitung oder Kabel nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den durchbrochenen Leitern angeordneten dielektrischen Strahler bestimmte Abstände voneinander haben.

   14. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der richtigen Lage der Leitung oder des Kabels Vorrichtungen angebracht sind, die eine Verdrehung nach der Montage verhindern.

   15. Leitung oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Hohlkabel mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt mit oder ohne Dielektrikum ausgeführt sind und Schlitze konstanter Breite besitzen.

   16. Anwendung von Leitungen oder Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 15 zur energiesparenden Lenkung von Land-, See- und Luftfahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 902 510, 912 110.