Perlenisolierung für Hochfrequenzkabel Die Erfindung betrifft eine
Perlenisolierung für Hochfrequenzkabel, bestehend aus Perlen, deren rohrstückförmige
Mäntel gelenkartig ineinandergreifen. Hochfrequenzkabel mit Perlenisolierung, insbesondere
mit Glockenperlen, werden bereits seit langer Zeit in der HF-Kabel-Technik angewandt.
Es ist bekannt, daß die bisher übliche Glockenperlenisolierung einen elementaren
mechanischen Fehler besitzt, der darin besteht, daß bei Krümmungen des Kabels der
Innenleiter exzentrisch gedrückt wird. Diese Erscheinung kommt, wie an Hand der
Abb. 1 dargestellt wird, dadurch zustande, daß sich der gemeinsame Drehpunkt a zweier
aufeinanderfolgender Perlen nicht zwischen den beiden Lagerungen b des Innenleiters,
d. h. den Kalotten der beiden Perlen befindet, sondern außerhalb. Die zur Veranschaulichung
mit übertrieben kleinem Krümmungsradius von etwa 5 D gezeichnete Abb. 2 demonstriert
die bei Krümmung hierdurch eintretende exzentrische Lage des Innenleiters. Es ist
bekannt, daß mit zunehmender Exzentrizität bei einer koaxialen Leitung der Wellenwiderstand
bei kleinen Exzentrizitäten nach der Beziehung
abnimmt. Der prozentuale Z-Fehler, bezogen auf
ist demnach
In den meisten Fällen der Praxis ist der kleinste Krümmungsradius r = 10 D; weiterhin
gilt in den meisten Fällen für die Elementlänge l (= Drehpunktabstand)
Hiermit erhält man für die bei Krümmungen von Glockenperlenkabeln eintretende Exzentrizität
und damit
Bei ZO = 60 S2 gilt bei Glockenperlenisolierungen -
d. h. In
Hiermit wird der Z -Fehler
er erreicht also schon meßbare und damit bei vielen modernen Anwendungen in der
Höchstfrequenz-. technik störende Größen.Bead insulation for high-frequency cables The invention relates to bead insulation for high-frequency cables, consisting of beads, the tubular sheaths of which intermesh in an articulated manner. High-frequency cables with pearl insulation, in particular with bell beads, have been used in HF cable technology for a long time. It is known that the bell-bead insulation that has hitherto been customary has an elementary mechanical defect, which consists in the fact that the inner conductor is pressed eccentrically when the cable bends. As shown in Fig. 1, this phenomenon is due to the fact that the common pivot point a of two consecutive pearls is not located between the two bearings b of the inner conductor, ie the spherical caps of the two pearls, but outside. Fig. 2, which is drawn with an exaggeratedly small radius of curvature of about 5 D for illustration, demonstrates the eccentric position of the inner conductor that occurs when there is a curvature. It is known that with increasing eccentricity in the case of a coaxial line, the wave resistance in the case of small eccentricities according to the relationship decreases. The percentage Z error based on is therefore In most cases in practice the smallest radius of curvature is r = 10 D; furthermore, in most cases the element length l (= pivot point distance) applies This gives the eccentricity that occurs when bell-bead cables are bent and thus With ZO = 60 S2, the following applies to bell-bead insulation - ie In This becomes the Z error so it already reaches measurable and thus in many modern applications in the highest frequency. quantities that interfere with technology.
Wie Abb. 2 weiter zeigt, verläuft der Innenleiter bei Krümmung des
Kabels nicht in Richtung der Perlenachsen durch die Lagerungen, sondern schräg.
Durch diese Erscheinung ist man gezwungen, das Lagerungsloch größer zu wählen, als
der Innenleiterdurchmesser verlangt, da andernfalls bei Krümmungen die Perlenkalotten
ausbrechen. Durch diese zu großen Löcher erhält man eine sehr lose Lage des Innenleiters
und damit weitere Wellenwiderstandsfehler.As Fig. 2 further shows, the inner conductor runs when the
Cable not in the direction of the pearl axes through the bearings, but at an angle.
Due to this phenomenon, one is forced to choose the storage hole larger than
the inner conductor diameter is required, otherwise the pearl domes in the case of bends
breaking out. These too large holes result in a very loose position of the inner conductor
and thus further wave resistance errors.
Nach einem bekannten Vorschlag wird die Exzentrizität des Innenleiters
bei Krümmungen geringer, wenn der Innenleiter in den Drehpunkten der Perlen abgestützt
wird. Hierzu wird ein Teil der Kalotte ersetzt durch einen Kegelstumpf, der zu dem
Kalottenmittelpunkt verläuft. Diese Lösung des Problems besitzt den erheblichen
Nachteil, daß die Innenleiterabstützung vermittels eines festigkeitsmäßig ungünstigen
Gebildes erfolgt. Ein Kegelstumpf aus HF-Isolierstoff neigt in starkem Maße zum
Ausbrechen. Es ist infolgedessen notwendig, erheblich mehr Material aufzuwenden
als bei einer festigkeitsmäßig günstigeren Ausbildung des Stützkörpers. Diese Lösung
steht also im Widerspruch zu dem Bestreben, durch möglichst wenig Isoliermaterial
geringe dielektrische Verluste zu erreichen.
Die Nachteile der bekannten
Perlenkonstruktionen sind bei der neuen Perlenisolierung dadurch vermieden, daß
erfindungsgemäß die scheibenförmigen Innenleiterhalterungen innerhalb der rohrstückförmigen
Mäntel je zweier aufeinanderfolgender Perlen von dem gemeinsamen Gelenkdrehpunkt
beider Perlen annähernd gleichen Abstand haben. Diese Verhältnisse sind in Abb.
3 näher dargestellt, in der die Innenleiterhalterung mit b und der gemeinsame Drehpunkt
der aufeinanderfolgenden Perlen mit a bezeichnet ist. Durch die scheibenförmige
Ausführung der Innenleiterhalterungen wird die erforderliche mechanische Festigkeit
mit geringstem Materialaufwand erreicht. Der gemeinsame Drehpunkt zweier Perlen
liegt zwischen diesen Innenleiterhalterungen, wodurch, wie Abb. 4 demonstriert,
die exzentrische Lage des Innenleiters bei Krümmungen vollkommen vermieden wird.
Die der Innenleiterhalterung dienenden Scheiben können auch membranartig dünn ausgeführt
und mit üblichen Stegen versteift sein. Auch die bei Koaxialkabeln bekannte, nicht
flächenfüllende Ausführung derartiger Scheiben ist denkbar, z. B. in Form radial
verlaufender Stützstege oder Stifte. Die Gelenke der neuen Perlen sind gemäß Abb.
3 und 4 kugelgelenkartig ausgebildet. Um dabei eine nicht zu große Perlenlänge zu
erreichen, empfiehlt es sich, den Kugelgelenkdurchmesser geringer zu wählen als
den Perlendurchmesser. Um die Biegsamkeit bis zum kleinsten Krümmungsradius von
r = 10 D zu sichern, muß das konkave Ende der Perle um den Betrag
ö > 1J21 (Abb. 3) vom Drehpunkt entfernt sein, wenn am konvexen Ende der
Durchmessersprung im Drehpunkt liegt. Der gemeinsame Gelenkdrehpunkt zweier aufeinanderfolgender
Perlen braucht nicht genau in der Mitte zwischen den Innenleiterhalterungen zu liegen,
weil nämlich mit Rücksicht auf die Aufschnürbarkeit ein geringes Spiel der Perlen
auf dem Innenleiter notwendig ist, so daß eine geringe Schräglage des Innenleiters
in der Lagerung bei Krümmung des Kabels zulässig wird.According to a known proposal, the eccentricity of the inner conductor in the case of bends is smaller if the inner conductor is supported in the pivot points of the pearls. For this purpose, part of the dome is replaced by a truncated cone that runs to the center of the dome. This solution to the problem has the considerable disadvantage that the inner conductor is supported by means of a structure which is unfavorable in terms of strength. A truncated cone made of HF insulating material has a strong tendency to break out. As a result, it is necessary to use considerably more material than in the case of a more favorable design of the support body in terms of strength. This solution therefore contradicts the endeavor to achieve low dielectric losses by using as little insulating material as possible. The disadvantages of the known bead constructions are avoided in the new bead insulation that according to the invention the disc-shaped inner conductor holders within the tubular sheaths of two consecutive beads are approximately the same distance from the joint pivot point of both beads. These relationships are shown in more detail in Fig. 3, in which the inner conductor holder is denoted by b and the common pivot point of the successive beads is denoted by a. Due to the disc-shaped design of the inner conductor holders, the required mechanical strength is achieved with the least amount of material. The common pivot point of two pearls lies between these inner conductor holders, which, as shown in Fig. 4, completely avoids the eccentric position of the inner conductor in the case of bends. The disks used to hold the inner conductor can also be made thin like a membrane and stiffened with conventional webs. The non-area-filling design of such disks, known from coaxial cables, is also conceivable, e.g. B. in the form of radially extending support webs or pins. The joints of the new pearls are designed like a ball joint as shown in Figs. In order to achieve a pearl length that is not too long, it is recommended to choose the ball joint diameter smaller than the pearl diameter. In order to ensure flexibility down to the smallest radius of curvature of r = 10 D , the concave end of the pearl must be removed from the pivot point by the amount ö> 1J21 (Fig. 3) if the jump in diameter is at the pivot point at the convex end. The joint pivot point of two consecutive pearls does not need to be exactly in the middle between the inner conductor holders, because, with regard to the ability to be unthreaded, a small amount of play between the pearls on the inner conductor is necessary, so that the inner conductor is slightly inclined when the cable is bent becomes permissible.
Bei der Anwendung der neuen Perlenisolierung ergeben sich HF-Kabel
mit engtoleriertem, bei Krümmungen der Kabel urgeändertem Wellenwiderstand.Using the new bead insulation results in HF cables
with tightly tolerated wave impedance that is unchanged in the event of bends in the cables.