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Koaxiales Hochfrequenzkabel, bei dem zumindest der eine Leiter aus
zwei längsverlaufenden Halbrohren mit in Abständen eingedrückten Querrillen besteht
Die Erfindung betrifft koaxiale Hochfrequenzkabel, bei denen zumindest der eine
Leiter aus zwei längsverlaufenden Halbrohren mit in Abständen eingedrückten, in
Längsrichtung gegeneinander versetzten Querrillen besteht, insbesondere Hochfrequenzenergiekabel
bzw. Antennenkabel. Im allgemeinen wird sowohl der Innenleiter als auch der Außenleiter
in dieser Weise ausgebildet. Die den Leiter bildenden Halbrohre werden aus mechanischen
Gründen bevorzugt so angeordnet, daß die Querrillen der Halbrohre in Längsrichtung
gegeneinander versetzt sind. Diese Kabel haben in erster Linie den Vorteil, daß
bei kleinem Aufwand an Leitermaterial über die Länge hin gleichmäßige Leiterdurchmesser
erreichbar sind. Der Innenleiter wird durch in Abständen angeordnete membranartige
Distanzscheiben konzentrisch im Außenleiter gehalten. Bei dieser Ausführung sind
daher auch die dielektrischen Verluste sehr gering. Die Distanzscheiben haben dem
Innen- und Außenleiter zugekehrt ringartige Verstärkungen, so daß bei kleinem Materialaufwand
gleichzeitig eine ausreichende mechanische Festigkeit und Standfestigkeit erreicht
wird. Die mit einem Radialschlitz versehenen Distanzscheiben werden von der Seite
her auf den Innenleiter aufgesteckt.
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Es wurde nun erkannt, daß insbesondere durch die gegenseitige Versetzung
der Querrillen Feldunsymmetrien und damit Kreisströme im Innen- und/oder Außenleiter
entstehen, die an den übertrittsstellen zwischen den beiden Halbrohren durch nichtlineare
Kontaktwiderstände Klirrstörungen (Mischfrequenzen) verursachen. Ferner können Klirrstörungen
durch Unsymriietrien der zur Luftraumisolierung dienenden Distanzscheiben hinsichtlich
der Trennebene der Halbrohre des Innen- und/oder Außenleiters entstehen. Infolge
dieser Klirrstörungen kann z. B. bei Simultanbetrieb zweier Spannungen verschiedener
Frequenz unzulässiges Nebensprechen in benachbarten übertragungskanälen auftreten.
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Diese Nachteile werden bei dem neuen Koaxialkabel dadurch vermindert,
daß erfindungsgemäß innerhalb des aus zwei längsverlaufenden Halbrohren bestehenden
Leiters in Abständen angeordnete Scheiben, deren Durchmesser größer ist als der
doppelte Innenradius der Halbrohre, die benachbarten Längskanten der Halbrohre in
einem definierten Abstand voneinander halten.
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An sich ist es für koaxiale Hochfrequenzkabel zur Übertragung von
Hochfrequenzströmen kurzer Wellenlänge zwecks Unterdrückung störender Hohlrohrwellen
bereits bekannt, den Innenleiter bzw. den Außenleiter oder beide mit in Längsrichtung
verlaufenden isolierenden Schlitzen zu versehen, wobei die stumpf gegeneinander
stoßenden Seitenränder der den Leiter bildenden Bänder durch eingelegte Isolierstoff-Formstreifen,
die beispielsweise einen T-förmigen Querschnitt haben, gegeneinander isoliert sind.
Bei einem anderen bekannten Hochfrequenzkabel ist der zur Halterung des Innenleiters
gegenüber dem Außenleiter verwendete Isoliersteg T-förmig oder annähernd T-förmig
ausgebildet und greift durch einen längsverlaufenden Schlitz des Außenleiters hindurch.
Das Einlegen von isolierenden Profilsträngen ist außerdem auch für Hohlleiter mit
rechteckförmigem Querschnitt bekannt. Weiterhin ist es für koaxiale Hochfrequenzkabel
und auch für Hohlleiter bekannt, die längsverlaufenden Schlitze zwischen den den
Leiter bildenden Teilen durch eingelegte metallene Profilleisten zu überbrücken.
Abgesehen davon, daß der Erfindung nicht die Aufgabe zugrunde liegt, Hohlrohrwellen
zu unterdrücken, bedeutet das Einlegen zusätzlicher Profilstränge oder Profilleisten
in die zwischen den Teilen eines Leiters gebildeten längsverlaufenden Schlitze einen
zusätzlichen Arbeitsaufwand.
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Für die Erfindung kommt es darauf an, bei einem koaxialen Hochfrequenzkabel,
bei dem zumindest der eine Leiter aus zwei längsverlaufenden Halbrohren mit in Abständen
eingedrückten, in Längsrichtung gegeneinander versetzten Querrillen besteht, den
Abstand zwischen den einander zugekehrten Seitenrändern der Halbrohre auf einem
definierten Wert zu halten. Dies wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die
innerhalb des Leiters in Abständen angeordneten Scheiben einen größeren Durchmesser
aufweisen,
als der doppelte Innenradius der Halbrohre. Durch den auf diese Weise gewährleisteten
konstanten Abstand zwischen den einander zugekehrten Seitenrändern der den Leiter
bildenden Halbrohre werden überdies die Störungen vermieden, die sonst durch die
an den Rändern infolge des Eindrückens der Querrillen entstehenden, nach innen gerichteten
Nasen bedingt sind. Infolge des konstanten Abstandes zwischen den Halbrohren werden
Klirrstörungen durch nichtlineare Kontaktwiderstände an den Kanten der Halbrohre
mit Sicherheit ausgeschlossen.
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Der bei dem Koaxialkabel nach der Erfindung vorgesehene konstant bleibende
Abstand zwischen den beiden Halbrohren bedingt an sich zwar in geringem Umfang ein
Austreten des Magnetfeldes, dies kann aber vernachlässigt werden, da bei aus Halbrohren
mit . eingedrückten Querrillen bestehenden Leitern von koaxialen Hochfrequenzkabeln
von vornherein an den für den Aufbau des Kabels nicht zu umgehenden Querrillen Streufelder
auftreten. Die geringe Erhöhung dieser Streufelder durch die bewußt offen gehaltenen
Längsschlitze ist demgegenüber zu vernachlässigen. Wesentlich ist vielmehr, daß
durch die Erfindung ein symmetrischer Aufbau des Leiters gewährleistet ist, so daß
keine unsymmetrischen Wellen angeregt werden.
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Eine Einstreuung von Fremdfeldern sowie eine erhöhte Kopplung zwischen
benachbarten Kabeln ist in einem nach der Erfindung aufgebauten koaxialen Hochfrequenzkabel
deshalb nicht zu befürchten, .weil die Außenleiter von koaxialen Hochfrequenzkabeln
stets abgeschirmt werden. Eine solche Abschirmung ist beispielsweise bei Antennenkabeln,
die an Stahlmasten aufgehängt werden, schon deshalb erforderlich, um das Kabel gegenüber
Störfeldern abzuschirmen, wie sie beispielsweise durch Blitze hervorgerufen werden.
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Die Erfindung kann für den Innenleiter oder für den Außenleiter eines
koaxialen Hochfrequenzkabels oder auch für beide Leiter gleichzeitig angewendet
werden, d. h. für koaxiale Hochfrequenzkabel, bei denen nur der Innenleiter oder
nur der Außenleiter oder beide Leiter aus zwei längsverlaufenden Halbrohren mit
in Abständen angeordneten Querrillen bestehen. Die verwendeten Scheiben können dabei
mit zwei diametral gegenüberliegenden Längsstegen versehen sein, die zwischen -
die Längskanten der Halbrohre eingreifen. _ überdies ist noch zu beachten, daß die
voneinander isolierten Leiterhälften bzw. Halbrohre eine symmetrische Leitung bilden
und bei gewissen Anregungsverhältnissen Energie aufnehmen. Je nach den Abschlußbedingungen
dieser beiden Leiterhälften an den Endgarnituren, wie Steckern,, kann die Anregung
des symmetrischen Systems auch zu resonanzartigen Absorptionsspitzen führen. Eine
solche Anregung wird, wie die Klirrstörung selbst, durch eine in bezug auf die Trennebene
der Halbrohre vorhandene Unsymmetrie im Dielektrikum oder in den Querrillen verursacht.
Trotz dieser Unsymmetrien kann man die Anregung der symmetrischen Systeme auf ein
zulässiges Maß beschränken, wenn man bei gegebenem Durchmesser d des Innen- und/oder
Außenleiters den Abstand a der Längskanten der Halbrohre so wählt, daß ist. Damit
ist gesichert, daß das symmetrische
System so stark gedämpft ist, daß die resonanzartige Absorption ver= nachlässigbar
klein wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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F i g. 1 bis 4 zeigen zwei Beispiele für den Innenleiter, und F i
g. 5 bis 7 zeigen zwei Beispiele für die Anwendung der Erfindung am Außenleiter.
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In den F i g. 1 und 2 ist im Längsschnitt und im Querschnitt an der
Stelle H-II der F i g. 1 ein Innenleiter dargestellt, der in bekannter Weise aus
zwei längsverlaufenden Halbrohren 10 und 10' mit den in Abständen
eingedrückten Querrillen 11 und 11' besteht. Um die beiden Halbrohre an den Längskanten
in einem definierten Abstand a zu halten, sind innerhalb des hohlen Innenleiters
in Abständen die Scheiben 12, die zur Verstärkung mit einem Außenring
13 versehen sind, angeordnet, und zwar jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Querrillen der beiden Halbrohre, die in Längsrichtung um mindestens die Breite des
Außenringes 13 gegeneinander versetzt sind. Um eine Verdrehung der Halbrohre in
der Umfangsrichtung und- damit eine stellenweise leitende Berührung der Längskanten
zu vermeiden, sind die Scheiben 12/13 am Außenrand mit zwei diametral gegenüberliegenden
Längsstegen 14 versehen, deren Dicke a beträgt und somit dem gegenseitigen
Abstand der Längskanten entspricht und kleiner als 2,5% des Innenleiterdurchmessers
ist.
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Zur Erleichterung der Zusammenfassung der Halbrohre des Innenleiters
und der Scheiben ist es zweckmäßig, die Scheiben durch einen in' der Mitte des Innenleiters
angeordneten längsverlaufenden Strang in Längsrichtung in dem erforderlichen Abstand
zu halten. Eine diesbezügliche vorteilhafte Ausführung besteht darin, die Scheiben
und den längsverlaufenden Strang aus einem thermoplastischen Isolierstoff herzustellen
und die Scheiben auf den Strang aufzuspritzen. Die F i g. 3 und 4 zeigen in Anlehnung
an die F i g. 1 und 2 im Längsschnitt und im Querschnitt nach der Linie IV-IV der
F i g. 3 ein solches Ausführungsbeispiel. Danach sind die Scheiben 15 in Abständen
auf den Strang 16 gespritzt, so daß praktisch ein zusammenhängendes Gebilde entsteht.
Das gesamte Gebilde kann. auch in einem Stück unter Verwendung von besonderen Spritzwerkzeugen
im Spritzverfahren hergestellt werden. Die am Außenrand vorgesehenen Längsstege
sind in übereinstimmung mit der F i g. 2 mit 14 bezeichnet. Die Werkstoffe für die
Scheiben 15 und den Strang 16 brauchen nicht nach elektrischen Gesichtspunkten
ausgewählt zu werden. Die Scheiben sollen mit Rücksicht auf Erwärmungen des Innenleiters
aus einem möglichst wärmebeständigen spritzbaren Werkstoff bestehen, z. B. aus Polyvinylcarbazol
oder Polypropylen. Der aus einem thermoplastischen Stoff bestehende Strang muß eine
ausreichende Biegsamkeit haben. Hierfür kommen z. B. Stoffe wie Polypropylen oder
Polyäthylen in Frage.
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Sollen die beiden Leiterteile bzw. Halbrohre des Außenleiters an ihren
Längskanten in Abstand gehalten werden, so können hierzu die in Abständen angeordneten,
zur Bildung einer Luftraumisolierung dienenden Distanzscheiben ausgenutzt werden.
Diese Distanzscheiben werden zu diesem Zweck mit einem Außendurchmesser ausgeführt
bzw. die die Halbrohre bildenden Bänder erhalten eine solche Breite,
daß
der gewünschte Abstand der Kanten entsteht. Damit auch in diesem Fall ein Verdrehen
der Halbrohre in der Umfangsrichtung vermieden wird, werden die Distanzscheiben
an ihrem Außenrand mit zwei diametral gegenüberliegenden Längsstegen versehen.
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Die F i g. 5 und 6 zeigen im Längsschnitt und im Querschnitt an der
Stelle VI-VI der F i g. 5 eine diesbezügliche Ausführungsform. Das Hochfrequenzkabel
besteht aus dem rohrförmigen Innenleiter 17, aus dem aus zwei Halbrohren 18, 18'
gebildeten Außenleiter und den in Abständen angeordneten radial geschlitzten Distanzscheiben
aus dem membranartigen Mittelteil 19 und dem Innenring 201 und Außenring 20a. Die
Distanzscheiben sind in bekannter Weise zwischen den in Längsrichtung gegeneinander
versetzten Querrillen 21 und 21' gelagert. Der Radialschlitz 22 der Distanzscheibe
ist über den Innenring 201 hinaus über den Schlitz 23 bis zum Außenring weitergeführt,
wo er in die Zirkularschlitze 24 übergeht. Hierdurch entstehen zwei im Bereich der
Zirkularschlitze über den Außenring miteinander verbundene Teile, die leicht aufbiegbar
sind und seitlich auf den Innenleiter gesteckt werden können. Die Längsstege 25
sind am Außenrand der Distanzscheiben in der senkrecht zum Radialschlitz liegenden
Ebene angeordnet.
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Bei hohen Druckbelastungen auf den Außenleiter könnten die Bandkanten
der Halbrohre auf die Längsstege 25 so große Kräfte ausüben, daß diese eingerückt
bzw. abgequetscht werden. Um dies zu vermeiden, werden die Distanzscheiben zweckmäßig
mit radial verlaufenden Verstärkungsstegen versehen, wie dies z. B. die F i g. 7
in perspektivischer Darstellung zeigt. Die so ausgebildete Distanzscheibe besteht
aus dem mebranartigen Mittelteil 26, dem Innenring 271 und Außenring 27a,
den die Druckfestigkeit erhöhenden Radialstege 28 und den Längsstegen 29, die die
Halbrohre des Außenleiters in gewünschtem Abstand halten. Der am Außenring vorhandene
Radialschlitz 30, die im Innenring vorhandenen Schlitze 31 und 32 sowie der im membranartigen
Mittelteil 26 vorhandene Schlitz 33 und die'Zirkularschlitze 34 erlauben das Aufbiegen
der Distanzscheiben und deren Aufstecken auf den Innenleiter, wo sie durch den von
der Distanzscheibe ausgeübten Federdruck festgehalten werden. Werden bei Verwendung
solcher Distanzscheiben die Bandbreiten der Halbrohre etwas kleiner gewählt als
zum Kraftschluß über die Längsstege notwendig ist, so wird bei Druckbelastung parallel
zur Trennebene der Halbrohre zuerst die Distanzscheibe etwas elastisch deformiert,
bevor die Halbrohre mit ihren Längskanten auf den Längsstegen aufliegen. Hierdurch
kann die Kraftwirkung auf die Längsstege vermindert werden.
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Unter Scheiben im Sinne der Erfindung sind allgemein zylindrische
oder hohlzylindrische Formkörper zu verstehen. Insbesondere die innerhalb des Innenleiters
angeordneten Scheiben können eine größere Breite als in den F i g. 1 bis 3 dargestellt,
haben.