DE1665485C3 - Hochfrequenzkabel mit einem aus Metalldrahtgeflecht bestehenden Außenleiter oder Schirm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenzkabel mit einem aus Metalldrähten bestehenden Außenleiter oder Schirm, der aus zwei sich kreuzenden Flechteinheiten besteht.

Derartige Hochfrequenzkabel sind bekannt (DE-AS 10 19 727). Sie besitzen einen Schirm aus metallischem Geflecht, wobei die Flechtelemente der einen Richtung aus einer Anzahl gefachter dünne! Metalldrähte und die Elemente der anderen kreuzenden Richtung aus Einzeldrähten bestehen. Diese als . jgenannte Spargeflechte bekannten Schirme weisen wegen der Unsymmetrie zwischen den Drahtzahlen eine hohe Induktivität auf, besitzen eine schlechte Schirmwirkung und können deshalb für Hochfrequenzkabel mit hohen Forderungen an den Kopplungswiderstand nicht eingesetzt werden.

Bei Kabeln und Leitungen mit einem konzentrischen Außenleiter dient dieser in der Regel auch zugleich als Schirm, um den Einfluß von Störströmen zu verhindern bzw. um diese auf ein Minimum herabzusetzen. Dies ist beispielsweise bei Koaxialkabeln oder Koaxialleitungen der Fall. Bei Fernmeldekabeln oder Fernmeldeleitungen, sowie bei Steuerkabeln oder Kabeln zur Übertragung von Meßwerten und Impulsen od. dgl. hat der konzentrische Schirm lediglich die Aufgabe einer Abschirmung.

Die Güte des Schirmes ist gekennzeichnet durch den sogenannten Kopplungswiderstand, der nach DIN 47 250, Ausgabe Februar 1964, definiert ist, als das Verhältnis des Spannungsabfalles längs des Schirmes auf der gestörten Seite, zu dem Störstrom auf der anderen Seite des Schirmes.

Der Kopplungswiderstand ist von der Frequenz der Störströme abhängig. Er ist am kleinsten, wenn der Außenleiter bzw. Schirm aus einem geschlossenen metallischen Rohr besteht. Aus technischen und auch aus wirtschaftlichen Gründen bestehen jedoch in der Regel die Außenleiter bzw. Schirme von elektrischen Kabeln und Leitungen aus Geflechten von Metalldrähten.

Nach der bisher in Fachkreisen gültigen Auffassung ist es für die Herstellung von Geflechtaußenleitern oder -schirmen großer Schirmwirkung zunächst notwendig, große Geflechtwinkel (60° und mehr) zu wählen, wobei als Gefleehtwinkel nach neuerer, in Fachkreisen üblichen Auffassung der spitze Winkel zwischen der Kabelachse und dem Geflechtverlauf festgelegt ist. Auch war man der Meinung, daß die Breite der Flechteinheiten so groß sein sollte, daß sich eine große optische Bedeckung von möglichst mehr als 90% ergibt Schließlich wurde gefordert, die Geflechtelemente aus vorwiegend dicken Drähten aufzubauen. Es wurde auch die Auffassung vertreten, es sei offensichtlich vorteilhafter die durch die Bedeckung bestimmte Gesamtfläche der Lücken in viele relativ kleine Einzellücken aufzuteilen als in wenige verhältnismäßig große Lücken.

Diese Empfehlungen reichen jedoch für die Konstruktion von Geflechten guter Schirmwirkung nicht '5 ?.us.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Hochfrequenzkabels mit einem optimalen Kopplungswiderstand.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flechteinheiten in Rechtelemente unterschiedlicher Fachung aufgeteilt sind, wobei die unterschiedlichen Flechtelemente aus Metalldrähten gleicher oder unterschiedlicher Drahtdicke bestehen, jedoch das Mischungsverhältnis unterschiedlicher Drahtdicken in *5 jeder Flechteinheit konstant ist

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Hochfrequenzkabels sind in dan Ansprüchen 2 bis 3 enthalten. Es wurde ein neuer Geflechttyp der gemischten Fachung geschaffen, bei dem nicht — wie früher angenommen — eine absolut hohe optische Bedeckung, sondern eine jeweils richtige Größe der Bedeckung (eine Funktion des Flechtwinkels und der Flechtelementbreite) zu einer optimalen Schirmwirkung führt.

Es bestehen folgende grundsätzliche Zusammenhänge:

1. Zu jedem Flechtwinkel existieren optimale Geflechte.

2. Die Qualität des Geflechtes ist unabhängig von der Anzahl der Flechtelemente.

3. Nur eine bestimmte optische Bedeckung ergibt eine optimale Schirmwirkung. Geflechte mit davon abweichender geringerer und größerer optischer Bedeckung ergeben schlechtere Kopplungswiderstände.

4. Die richtige optische Bedeckung ist eine Funktion des Flechtwinkels und der Flechtelementbreite.
5. Die optische Bedeckung muß gleichsinnig mit dem Flechtwinkel und der Elementbreite verändert werden.

Daraus ergeben sich folgende Vorteile:

a) Der Flechtwinkel kann unabhängig vom Kabeldurchmesser unter wirtschaftlichen Verhältnissen vorgegeben werden.

b) Jede Winkelvorgabe im Bereich von 12° bis 45° ist möglich.

c) Die erforderliche optische Bedeckung wird durch Mischen von Flechtelementen verschiedener Breite erzeugt.

d) Die optimalen Verhältnisse nach dem Mischungsprinzip sind leicht auffindbar und leicht zu korrigieren.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der F i g. 1 bis 6 erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Verlauf des Kopplungswiderstandes über der Frequenz bei einem bestimmten Geflecht mit einem Flechtwinkel von 30° und unterschiedlichen optischen Bedeckungsgraden als Parameter,

Fi g. 2 den Verlauf des Kopplungswiderstandes über

der Frequenz bei dem gleichen Geflecht wie in Fig. 1, jedoch bei drei verschiedenen Flechtwinkeln,

Fig.3 den Verlauf des Quotienten L/B über dem Flechtwinkel bei drei verschiedenen Flechtelementbreiten,

F i g. 4 den Verlauf des normierten Widerstandes über der Frequenz bei einem optimalen Geflecht mit drei verschiedenen Drahtdurchmessern,

F i g. 5 den Verlauf des Kopplungswiderstandes über der Frequenz bei Geflechten mit verschiedenen gemischten Fachungen und

F ig. 6 ein Geflecht.

Aus F i g. 1 wird deutlich, daß sich eine zu große optische Bedeckung ebenso ungünstig auf den Kopplungswiderstand RK auswirkt wie eine zu kleine optische Bedeckung. Der optimale Verlauf des Kopplungswiderstandes ergibt sich bei dem Geflecht gemäß F i g. 1 — wie die Kurve 4 zeigt — bei einem optischen Bedeckungsgrad von 83%.

Die Diagramme in F i g. 2 lassen erkennen, daß mit verschiedenen Flechtwinkeln ein optimaler Verlauf des Kopplungswiderstandes erzielt werden kann. Sämtliche drei Kurven in Fig.2, welche bei Flechtwinkeln von 22°, 30° bzw. 38° aufgenommen wurden, zeigen einen nahezu identischen günstigen Verlauf des Kopplungswiderstandes über der Frequenz.

In F i g. 3 sind für verschiedene Flechtelementbreiten der Quotient aus der Geflechtlücke L und der Geflechtdichte B in Abhängigkeit vom Flechtwinkel λ aufgetragen. Die Geflechtlücke L ist die Gesamtheit der von den in einer Richtung verlaufenden Geflechtdrähten nicht bedeckten Oberfläche der Kabelseele. Die Geflechtdichte B ist der Bedeckungsgrad der in einer Gefiechtrichtung verlaufenden Geflechtdrähte. Diese Beziehungen des Quotienten aus Geflechtlücke L und Geflechtdichte B zum Flechtwinkel führen alle zu optimalen Geflechten bei verschiedenen Elementbreiten, die als Parameter gewählt sind.

Daraus ergibt sich, daß die jeweils günstigste optische Bedeckung eine Funktion des Flechtwinkels und der Flechtelementbreite ist.

Die Anzahl der Flechtelemente hat keinen Einfluß auf den Kopplungswiderstand, wenn die Abhängigkeit der optischen Bedeckung vom Flechtwinkel und der Elementbreite eingehalten wird.

Dicke Flechldrähte ergeben bei Frequenzen > 15 MHz keine Verbesserung des Kopplungswiderstandes, wie dies die Kurven in Fig.4 verdeutlichen. In diesem Diagramm ist auf der Ordinate der Quotient aus dem Kopplungswiderstand und dem Gleiehfitromwiderstand aufgetragen, auf der Abszisse die Frequenz in MHz. Die Bildung des Quotienten führt zu einer Normierung der Kurven für verschiedene Drahtdicken.

Es ist zu erkennen, daß die Geflechte mit dickeren Drähten ungünstigere Kurven ergeben, weil das Minimum bei tieferen Frequenzen liegt

Die bisher in Fachkreisen empfohlene optische

ίο Bedeckung von &90% für Flechtwinkel ^60° ergibt in der Regel zu dichte Geflechte mit einem ungünstigen Kopplungswiderstand. Unter Anwendung dieser bekannten Lehre waren daher in vielen Fällen Geflechte mit optimalen Kopplungswiderständen nur unter erhöhtem wirtschaftlichem Aufwand herzustellen.

Bei Geflechten mit gemischten Fachungen ist es besonders einfach, alle Geflechtparimeter so aufeinander abzustimmen, daß Geflechte guter Schirmwirkung bei entsprechend guter Wirtschaftlichkeit für alle Fälle erzielt werden können. Es ist möglich, zu jedem Kabeldurchmesser bei jedem beliebigen Flechtwinkel anhand ermittelter Kurven für den Kopplungswiderstand einen Geflechtaufbau optimaler Schirmwirkung anzugeben. Unter Geflechten mit gemischten Fachungen sind Geflechte zu verstehen aus Fachungen unterschiedlicher Drahtzahl und gleicher Drahtdicke oder aus Fachungen unterschiedlicher Drahtzahl und unterschiedlicher Drahtdicke oder aus Fachungen mit gleicher Drahtzahl und unterschiedlicher Drahtdicke.

Das Geflecht kann in den Schlagrichtungen unsymmetrisch sein. Unter optimalem Kopplungswiderstand soll nicht der absolute Wert des Kopplungswiderstandes bei einer bestimmten Frequenz, sondern ein günstiger frequenzabhängiger Kurvenverlauf des Kopplungs-Widerstandes verstanden werden. Fig.5 zeigt einige Kurven von Geflechten mit verschiedenen gemischten Fachungen. Die Kurve 3 zeigt den günstigsten frequenzabhängigen Kurvenverlauf für ein Geflecht mit einem optimalen Mischungsverhältnis.

In Fig.6 ist ein Geflecht gezeigt, das mit einer 24-puligen Maschine hergestellt ist Der Geflechtwinkel, d. h. der spitze Winkel zwischen der Kabelachse (1) und dem Geflechtverlauf (2) beträgt im vorliegenden Fall 30°. Eine Fachung (3) besteht aus sieben Drähten, die anderen Fachung (4) aus acht Drähten. Es handelt sich also hier um ein Geflecht, das auf einer 24spuligen Maschine mit Fachungen aus sieben bzw. acht Drähten aufgebaut ist.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzkabel mit einem aus Metalldrähten bestehenden AuBenleitef oder Schirm, der aus zwei sich kreuzenden Flechteinheiten besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiechteinheiten in Flechtelemente unterschiedlicher Fachung aufgeteilt sind, wobei die unterschiedlichen Flechtelemente aus Metalldrähten gleicher oder unterschiedlicher Drahtdicke bestehen, jedoch das Milchungsverhältnis unterschiedlicher Drahtdicken in jeder Flechteinheit konstant i«L

2. Hochfrequenzkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Fachungen (3, 4) sich um einen oder mehrere Metalldrähte voneinander unterscheiden.

3. Hochfrequenzkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Fachungen (3> 4) so verteilt angeordnet sind, daß in jeder Schiägrichtung die gleiche Anzahl von Metalldrähten vorhanden ist.