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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Koaxialkabel zum Übertragen
eines hochfrequenten Signals und insbesondere ein Koaxialkabel mit
einer Biegsamkeit und einer hervorragenden Formbeständigkeit
um die Form eines gebogenen Zustands hervorragend zu behalten, wenn
das Koaxialkabel gebogen wird.
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Technischer Hintergrund
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Im
Stand der Technik wird ein Koaxialkabel zum Übertragen eines hochfrequenten
Signals, wie etwa in einem Mikrowellenband, und in einer für die Kommunikation
von Mobiltelefonen notwendigen Basisstation, oder für die Verdrahtung
innerhalb eines Meßgeräts verwendet.
Dieses Koaxialkabel benötigt die
Hochfrequenzeigenschaften nicht nur in Form einer stabilen Impedanz
und einer niedrigen Dämpfung sondern
auch in Form einer hervorragenden Abschirmwirkung gegen Rauschen
und dergleichen.
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Als
Koaxialkabel mit derart hervorragender Abschirmwirkung ist bislang
ein semi-steifes Koaxialkabel kommerziell verfügbar und wird häufig benutzt, welches
durch Anordnen eines nichtleitenden Bauteils um einen mittigen Leiter
und durch Anordnen einer Kupferröhre
als äußeren Leiter
um das nichtleitende Bauteil gebildet wird. Wo dieses semi-steife Koaxialkabel
gebogen werden muß,
wenn es verlegt und konfektioniert wird, oder wenn es mit einem
Geräteanschluß oder dergleichen
an einer vorbestimmten Stelle verbunden wird, behält das Koaxialkabel, da
eine Kupferröhre
als äußerer Leiter
verwendet wird, nach dem Biegen hervorragend seine Form und erleichtert
die Verlegearbeit oder die Anschließarbeit, wo eine solche Arbeit
erforderlich ist. Jedoch besteht das Problem, daß eine besondere Vorrichtung
wie etwa ein Biegewerkzeug für
die Biegearbeit benötigt wird.
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In
JP-A-6-267342 beispielsweise wurde eine semi-biegsames Koaxialkabel
als Koaxialkabel mit hervorragender Abschirmwirkung und einem gewissen
Grad an Biegsamkeit vorgeschlagen. Dieses Koaxialkabel wird hergestellt,
indem ein nichtleitendes Bauteil um einen mittigen Leiter und eine
Metallfolie als flexible Abschirmung um das nichtleitende Bauteil ausgebildet,
und ein um die Metallfolie ausgebildetes Geflecht mit einem geschmolzenen
Metall wie etwa Zinn oder Lötmetall
imprägniert
wird.
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Dieses
semi-biegsame Koaxialkabel wird mit den semi-biegsamen Eigenschaften
versehen, indem die Bewegung eines Isolators relativ zur Abschirmung
von der Metallfolie begrenzt, und die Metallfolie und das Geflecht
mit dem geschmolzenen Metall verbunden wird. Wenn das semi-biegsame Koaxialkabel
gebogen werden muß,
wird es einfach in der Position verlegt oder angeschlossen, da es eine
relativ höhere
Biegsamkeit als das semi-steife Koaxialkabel besitzt und hervorragend
seine Form nach dem Biegen beibehält. Das semi-biegsame Koaxialkabel
besitzt jedoch den Nachteil, daß es
wegen der Verbindung zwischen der Metallfolie und dem Geflecht mit
geschmolzenem Metall zu steif für
das einfache und freie Biegen per Hand ist.
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Als
biegsames Koaxialkabel ist auch ein biegsames Koaxialkabel kommerziell
verfügbar
und wird häufig
verwendet, welches durch die nacheinander ausgeführten Vorgänge des Ausbildens eines nichtleitenden
Bauteils um einen mittigen Leiter und eines umflechtenden oder bekleidenden äußeren Leiters
um das nichtleitende Bauteil und des Ausbildens einer Hülle um den äußeren. Leiter
hergestellt wird. Dieses Koaxialkabel kann, wenn notwendig, wie
oben beschrieben, leicht und ungehindert per Hand gebogen werden.
Durch die Federeigenschaften, welche das Koaxialkabel gemeinsam
mit der Biegsamkeit besitzt, stellt das Koaxialkabel seine ursprüngliche
Form wieder her, auch nachdem es gebogen wurde. Hieraus entsteht
das Problem, daß die Formbeständigkeit,
um die gebogene Form beizubehalten, schwach ausgeprägt ist.
In diesem Koaxialkabel ist darüberhinaus
der äußere Leiter
geflochten oder als Bekleidung ausgeführt, so daß das Koaxialkabel keine ausreichende
Abschirmwirkung gegen das Hochfrequenzsignal des Mikrowellenbandes oder
dergleichen besitzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Mithin
ist die vorliegende Erfindung angesichts der vorgenannten Probleme
entstanden und hat als Aufgabe, ein Hochfrequenzkoaxialkabel bereitzustellen,
welches eine hohe Abschirmwirkung gegen Signalverlust, welcher ansonsten
das Maß an Dämpfung erhöhen würde, oder
dergleichen besitzt, welches die für ein Hochfrequenzsignal hervorragenden
elektrischen Eigenschaften beibehalten kann, welches leicht und
ungehindert von Hand ohne Werkzeugbenutzung gebogen werden kann,
welches nach Biegen hervorragend seine gebogene Form beibehält, und
welches es ermöglicht,
die Verlege- oder Anschließarbeit
durch diese hervorragende Formbeständigkeit zu erleichtern.
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Die
vorgenannte Aufgabe wird gelöst
durch ein Koaxialkabel gemäß der Erfindung.
Kurz gesagt wird gemäß der Erfindung
ein Koaxialkabel bereitgestellt, welches folgendes aufweist: eine
um einen mittigen Leiter ausgebildete nichtleitende Schicht, eine äußere um
die nichtleitende Schicht ausgebildete Leiter-Schicht und eine um
die äußere Leiter-Schicht ausgebildete
Hülle.
Das Koaxialkabel ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie zum Erbringen
einer verbesserten Abschirmwirkung und Formbeständigkeit zwischen der nichtleitenden
Schicht und der äußeren Leiter-Schicht
ausgebildet ist. Ferner ist das Koaxialkabel dadurch gekennzeichnet,
daß die
Metallfolie eine Dicke von 1% bis 5% des Außendurchmessers der nichtleitenden
Schicht besitzt. Ferner ist das Koaxialkabel dadurch gekennzeichnet,
daß die Metallfolie
längs um
die nichtleitende Schicht zwischen der nichtleitenden Schicht und
der äußeren Leiter-Schicht
angeordnet ist. Ferner ist das Koaxialkabel dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Leiter-Schicht
geflochten ist.
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Erfindungsgemäß wird ein
Koaxialkabel bereitgestellt, aufweisend eine um einen mittigen Leiter ausgebildete
nichtleitende Schicht, eine äußere um die
nichtleitende Schicht ausgebildete Leiter-Schicht und eine um die äußere Leiter-Schicht
ausgebildete Hülle.
Das Koaxialkabel ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Metallfolie zum Erbringen
einer verbesserten Abschirmwirkung und Formbeständigkeit zwischen der nichtleitenden
Schicht und der äußeren Leiter-Schicht
ausgebildet ist. Daher kann das Koaxialkabel eine hohe Abschirmwirkung
gegen Signalverlust oder dergleichen besitzen, welcher ansonsten das
Maß an
Dämpfung
erhöhen
würde,
die für
ein Hochfrequenzsignal hervorragenden elektrischen Eigenschaften
beibehalten und die rückstellenden
Teile, wie die nichtleitende Schicht und die Hülle, durch den mittigen Leiter
und die Metallfolie überwinden und
Formbeständigkeit
verleihen, so daß das
Koaxialkabel leicht und ungehindert von Hand ohne Werkzeugbenutzung
gebogen werden kann, wobei die Form nach dem Biegen zufriedenstellend
aufrechterhalten wird. Als Ergebnis stellt das Koaxialkabel, im Gegensatz
zu dem Koaxialkabel mit Federeigenschaften gemäß dem Stand der Technik, wegen
seiner hervorragenden Formbeständigkeit
seine ursprüngliche
Form nach der Biegearbeit nicht wieder her, sondern kann die Verlegearbeit
oder Anschließarbeit
an einer gewünschten
Position erleichtern, wodurch die Anstrengungen bei der Verlegearbeit
oder Anschließarbeit
vermindert werden.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Koaxialkabels.
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2 ist
eine erläuternde
Darstellung einer Meßmethode
zum Messen der Formbeständigkeit
einer Biegearbeit des in 1 gezeigten Koaxialkabels.
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3 ist
eine erläuternde
Darstellung einer Meßmethode
zum Messen der Formbeständigkeit des
in 1 gezeigten Koaxialkabels nach der Biegearbeit.
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Beste Ausführungsform
der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Koaxialkabel
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Koaxialkabels; 2 ist
eine erläuternde
Ansicht einer Meßmethode
zum Messen der Formbeständigkeit
einer Biegearbeit des in 1 gezeigten Koaxialkabels; und 3 ist
eine erläuternde
Ansicht einer Meßmethode
zum Messen der Formbeständigkeit
des in 1 gezeigten Koaxialkabels nach der Biegearbeit.
Es ist zu beachten, daß die
Zeichnungen ausschließlich
zum Erläutern
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung herangezogen werden, so daß dem Maßstab der einzelnen Teile keine
Beachtung geschenkt wird.
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Bezugnehmend
auf 1 ist ein erfindungsgemäßes Koaxialkabel 10 dargestellt.
Bei diesem Koaxialkabel 10 wird beispielsweise ein mittiger
Leiter 1 aus einem einfachen Draht oder einem Litzendraht
aus einem silberplatierten weichen Kupferdraht oder einem silberplatierten
kupferummantelten Stahldraht durch ein Extrusionsgießverfahren
mit einer nichtleitenden Schicht 2 ummantelt, welche aus
einem Fluorpolymer mit einer niedrigen spezifischen Dielektrizitätskonstante
wie etwa Polytetrafluorethen (PTFE), Tetrafluoroethylen-Perfluoroalkylvinylether-Copolymer
(PFA) oder Tetrafluoroethylen-Hexafluoropropylen-Copolymer (FEP), oder einem geeigneten
Kunststoff wie Polyethylen hergestellt wird, wodurch ein Kern 3 gebildet
wird. Bei Verwendung des vorgenannten Kunststoffs ist die nichtleitende Schicht 2 nicht
auf ein massives Bauteil beschränkt, sondern
kann auch um den mittigen Leiter geschäumt oder gereckt sein unter
dem Gesichtspunkt, die spezifische Elektrizitätskonstante oder die Rückstellneigung
weiter zu vermindern.
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Um
die Abschirmwirkung des Koaxialkabels 10 zu verstärken und
eine Formbeständigkeit
zu verleihen, wird der Kern 3 entlang der Längserstreckung des
Kerns 3 (z.B.
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in
der Art einer Zigerettenwicklung) mit einer Metallfolie 4 versehen,
welche aus einer Kupferfolie oder einer Aluminiumfolie mit einer
Dicke von 1% bis 5%, besonders bevorzugt 1% bis 3%, des Außendurchmessers
der nichtleitenden Schicht 2 hergestellt ist. In der Art
einer Zigerettenwicklung ist die Metallfolie 4 überlappend
aufgewickelt, um den äußeren Umfang der nichtleitenden Schicht 2 oder
des Kerns 3 hinreichend zu bedecken, so daß beispielsweise
die Breite etwa das 1,1 bis 1,9-fache des Außenumfangs der nichtleitenden
Schicht 2 mißt.
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Nachfolgend
ist der Grund erläutert,
warum die Dicke der Metallfolie 4 innerhalb von 1% bis
5% des Außendurchmessers
der nichtleitenden Schicht 2, d.h. des Kerndurchmessers,
festgelegt wird. Wenn die Dicke der Metallfolie 1% oder weniger
des Außendurchmessers
der nichtleitenden Schicht 2 beträgt, ist die Formbeständigkeit
des Koaxialkabels 10 nicht ausreichend, so daß in der
Formbeständigkeit kein
großer
Unterschied zu dem biegsamen Koaxialkabel mit Federeigenschaften
gemäß dem Stand
der Technik erzielt werden kann. Wenn die Dicke andererseits 5% überschreitet,
wird das Koaxialkabel 10 übermäßig steif, so daß es nicht
leicht und ungehindert von Hand gebogen werden kann. Daher wäre kein
Vorteil gegenüber
dem semi-biegbaren Koaxialkabel gemäß dem Stand der Technik erkennbar.
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Um
die Metallfolie 4 ist als äußere Leiter-Schicht eine geflochtene
oder bekleidende Schicht ausgebildet, welche aus einem leitenden
Bestandteil wie einem silberplatierten Kupferdraht oder einem silberplatierten
kupferummantelten Stahldraht hergestellt ist. Die Metallfolie 4 und
die äußere Leiter-Schicht 5 bilden
zusammen die Leiter-Schicht 6 als eine Abschirmschicht.
Die äußere Leiter-Schicht 5 verleiht
dem Koaxialkabel 10, zusätzlich zu der Abschirmwirkung
der Metallfolie 4, eine stärker abschirmende Wirkung und übt die Funktion
aus, die Zigarettenwicklung der Metallfolie 4 zuverlässig ohne
jegliches Ablösen
zu halten.
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Die
Leiter-Schicht 6 ist mittels eines Extrusionsgießverfahrens
mit einer Hülle 7 ummantelt,
welche aus Polyvinylchlorid, Polyethylen oder dem vorgenannten Fluorpolymer
hergestellt ist. Die Hülle 7 ist vorzugsweise
aus einem weichen, biegsamen Kunststoff hergestellt.
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Das
somit mit dem nichtleitenden Teil mit niedriger Dielektrizitätskonstante
ausgerüstete
Koaxialkabel 10 ist vollständig biegsam. Das Koaxialkabel 10 eignet
sich zur Nutzung für
Hochfrequenz-Anwendungen, beispielsweise mit einer Impedanz von 50
Ohm und für
ein Dienstfrequenzband von 1 Gigahertz (GHz) bis 26,5 Gigahertz
(GHz). Das Koaxialkabel 10 kann aufgrund der Metallfolie 4 und
der äußeren Leiter-Schicht 5,
welche die verbesserte Abschirmwirkung verleihen, eine hohe Abschirmwirkung
gegen Signalverlust oder dergleichen besitzen, welcher ansonsten
das Maß an
Dämpfung
erhöhen würde. Das
Koaxialkabel 10 kann die für ein Hochfrequenzsignal hervorragenden
elektrischen Eigenschaften beibehalten. Ferner verleiht die Metallfolie 4 dem
Koaxialkabel 10 die Formbeständigkeit, so daß das Koaxialkabel
leicht und ungehindert von Hand ohne jegliche Werkzeugbenutzung
gebogen werden kann, anders als das semi-biegsame Koaxialkabel. Im
Ergebnis kann das Koaxialkabel 10 seine Form behalten,
nachdem es gebogen wurde. Daher stellt das Koaxialkabel wegen seiner
hervorragenden Formbeständigkeit
im Gegensatz zu dem Koaxialkabel mit Federeigenschaften gemäß dem Stand
der Technik seine ursprüngliche
Form nach der Biegearbeit nicht wieder her, sondern kann die Verlegearbeit oder
Anschließarbeit
an einer gewünschten
Position erleichtern, wodurch die Anstrengungen bei der Verlegearbeit
oder Anschließarbeit
vermindert werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit einem Beispiel und
Vergleich beschrieben.
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Beispiel 1
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Ein
aus einem einfachen silberplatierten kupferummantelten Stahldraht
oder dergleichen gefertigter mittiger Leiter 1 mit einem
Durchmesser von 0,51 mm wurde durch das Extrusionsgießverfahren
mit einer nichtleitenden Schicht 2 aus PTFE ummantelt, wodurch
ein Kern 3 mit einem Durchmesser von 1,6 mm gebildet wurde.
Dieser Kern 3 wurde um seinen Außendurchmesser in der Art einer
Zigarettenwicklung entlang seiner Längsausdehnung mit einer Kupferfolie 4 mit
einer Dicke von 0,035 mm und einer Breite von 8 mm überlappend
umwickelt. Eine äußere Leiter-Schicht 5 wurde
durch Verflechten von weichen Kupferdrähten mit jeweils einem Durchmesser von
0,08 mm um die Kupferfolie 4 mit 5 Kettfäden und 16
Schüssen
ausgebildet. Diese äußere Leiter-Schicht 5 wurde
durch das Extrusionsgießverfahren
mit einer Hülle 7 aus
Polyvinylchlorid mit einer Hüllendicke
von 0,4 mm ummantelt, wodurch ein Koaxialkabel 10 mit einer
Impedanz von 50 Ohm für eine
Dienstfrequenz von 26,5 GHz hergestellt wurde. Die Formbeständigkeit
des Koaxialkabels 10 wurde mit dem in 2 und 3 gezeigten
Verfahren geprüft.
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Insbesondere
wurde das erfindungsgemäße Koaxialkabel 10 um
einen Aufspannbolzen 20 mit einem Radius (R) von 18 mm
gelegt, und Kraft wurde auf beide, obere und untere Koaxialkabelenden 10a und 10b relativ
zum Aufspannbolzen 20 ausgeübt, um sie auf 180 Grad zu
biegen, so daß sie
im wesentlichen parallel zueinander wurden, wie in 2 gezeigt.
Nach diesem Biegevorgang wurden die Koaxialkabelenden 10a und 10b jeweils
losgelassen, wie in
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3 gezeigt,
und der Winkel Θ zwischen dem
unteren Koaxialkabelende 10b und dem oberen Koaxialkabelende 10a wurde
gemessen. Diese Messung hat ergeben, daß der Winkel Θ des erfindungsgemäßen Koaxialkabels
ungefähr
15 Grad betrug, wobei der Wert als hervorragend in Hinblick auf
die Formbeständigkeit
angenommen wurde.
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Als
Vergleich 1 wurde ein in seiner Formbeständigkeit hervorragendes semi-biegsames
Koaxialkabel gefertigt. Dieses semi-biegsame Koaxialkabel wurde
gefertigt durch Ummanteln eines aus einem einfachen silberplatierten
kupferummantelten Stahldraht oder dergleichen gefertigten mittigen
Leiters 1 mit einem Durchmesser von 0,51 mm durch das Extrusionsgießverfahren
mit PTFE als nichtleitendem Material, wodurch ein Kern 3 mit
einem Durchmesser von 1,6 mm gebildet wurde, durch Ausbilden einer
geflochtenen Schicht aus weichen Kupferdrähten um den Kern 3,
so daß diese
einen Außendurchmesser
von 2,1 mm besitzt, durch Imprägnieren
der geflochtenen Schicht mit Zinn, um den äußeren Leiter zu bilden, und
durch Ummanteln des äußeren Leiters
mit einem Extrusionsgießverfahren
mit Polyvinylchlorid mit einer Ummantelungsdicke von 0,4 mm, wodurch
ein semi-biegsames Koaxialkabel mit einer Impedanz von 50 Ohm für eine Dienstfrequenz
von 26,5 GHz gefertigt wurde. Dieses Koaxialkabel wurde mit demselben
Verfahren wie oben beschrieben hinsichtlich seiner Formbeständigkeit
gemessen. Als Ergebnis betrug der Winkel Θ des semi-biegsamen Koaxialkabels
des Vergleichs 1 ungefähr
15 Grad, wobei der Wert als hervorragend in Hinblick auf die Formbeständigkeit
angenommen wurde, wie der des erfindungsgemäßen Koaxialkabels. Allerdings
war das Koaxialkabel des Vergleichs 1 so steif beim Biegen, daß es schwierig
von Hand zu biegen war.
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Messungen
der Abschirmwirkung wurden mit dem erfindungsgemäßen Kabel und dem Koaxialkabel
des Vergleichs 1 mittels eines Netzwerkanalysators (hergestellt
von Anritsu Co., Ltd.) durchgeführt.
Kein hervorstechender Unterschied zwischen den beiden wurde erkannt.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das
erfindungsgemäße Koaxialkabel überträgt ein Signal
hoher Frequenz, wie etwa ein Mikrowellenband. Das Koaxialkabel besitzt
Biegsamkeit und eine hervorragende Formbeständigkeit, die, im gebogenen
Zustand, seine Form zufriedenstellend erhält. Daher ist das Koaxialkabel
geeignet als Koaxialkabel in einer für die Kommunikation mobiler
Telephone erforderlichen Basisstation oder für die Innenverdrahtung beispielsweise
eines Meßgeräts.
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Zusammenfassung
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Ein
Koaxialkabel weist folgendes auf: eine um einen mittigen Leiter
ausgebildete nichtleitende Schicht, eine äußere um die nichtleitende Schicht ausgebildete
Leiter-Schicht und eine um die äußere Leiter-Schicht
ausgebildete Hülle.
Eine Metallfolie zum Erbringen einer verbesserten Abschirmwirkung und
Formbeständigkeit
ist zwischen der nichtleitenden Schicht und der äußeren Leiter-Schicht ausgebildet.
Das Koaxialkabel kann eine hohe Abschirmwirkung gegen Signalverlust
oder dergleichen besitzen, welcher ansonsten das Maß an Dämpfung erhöhen würde. Das
Koaxialkabel kann die für
ein Hochfrequenzsignal hervorragenden elektrischen Eigenschaften
beibehalten. Das Koaxialkabel kann leicht und ungehindert von Hand
ohne Werkzeugbenutzung gebogen werden. Nach dem Biegen behält das Koaxialkabel
hervorragend seine Form im gebogenen Zustand. Wegen dieser hervorragenden
Formbeständigkeit
kann das Koaxialkabel die Verlegearbeit oder Anschließarbeit
erleichtern.