DE19608131A1 - Verfahren zur Herstellung eines Hybridkabels aus einem koaxialen Hochfrequenz-Teil und mindestens einem Lichtwellenleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Hybridkabels aus einem koaxialen Hochfrequenz-Kabel und mindestens einem Lichtwellenleiter, bei welchem das Hochfrequenz-Kabel aus einem zylindrischen Innenleiter, einem dazu koaxialen Außenleiter und einem zwischen beiden Leitern liegenden Dielektrikum mit einer Abstandshalterung aufgebaut wird und bei welchem der Lichtwellenleiter im Innenleiter angeordnet wird (EP-A-0 620 565).

Derartige Hybridkabel werden zur gleichzeitigen Übertragung von Hochfrequenz (HF)-Signalen und von optischen Signalen eingesetzt. Der Lichtwellenleiter (LWL) muß bei Verwendung eines solchen Hybridkabels nicht getrennt verlegt werden. Er ist außerdem im Innenleiter des HF-Kabels gegenüber mechanischen Beanspruchungen geschützt. Das gilt auch, wenn statt eines LWLs ein LWL-Kabel mit mehreren LWL verwendet wird.

Bei dem eingangs geschilderten Verfahren nach der EP-A-0 620 565 kann der rohrförmige Innenleiter des HF-Kabels nach Einbringung des LWLs im Durchmesser bis zur Anlage am LWL heruntergezogen werden. Dadurch können die Abmessungen des HF- Kabels insgesamt reduziert werden. Der Innenleiter kann auch kontinuierlich als zu verschweißendes Schlitzrohr um den LWL herumgeformt und nach dem Verschweißen ebenfalls auf den LWL heruntergezogen werden. In beiden Varianten ergibt sich ein für den Verwendungszweck bestens geeignetes Hybridkabel. Die Herstellung des mit dem LWL "gefüllten" Innenleiters dieses Kabels ist aber relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß ein Hybridkabel mit möglichst kleinen Abmessungen mit geringem Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß zunächst direkt auf die äußere Oberfläche des LWL eine an demselben anliegende Metallschicht aufgebracht wird und
• - daß anschließend das Dielektrikum und der Außenleiter des HF-Kabels über dem mit der Metallschicht versehenen LWL als Innenleiter des HF-Kabels angeordnet werden.

Mit diesem Verfahren wird der hybride, aus der Metallschicht und dem dieselbe tragenden LWL bestehende Innenleiter des HF- Kabels auf sehr einfache Weise hergestellt. Dieser Innenleiter kann dann in herkömmlicher Technik direkt und ohne weitere Maßnahmen zur Herstellung des koaxialen HF-Kabels eingesetzt werden. Die Metallschicht kann mit Vorteil bereits bei der Herstellung des LWLs im gleichen Arbeitsgang mit erzeugt werden. Dabei dient der LWL bzw. dessen aus Kunststoff bestehende Umhüllung als Unterlage für die Metallschicht. Die Metallschicht kann beispielweise auf den LWL extrudiert oder aufgedampft oder galvanisch abgeschieden werden. Sie kann jedoch auch von einem auf den LWL aufgewickelten isolierten Metalldraht oder Metallband gebildet werden. Es ist auf diese Weise möglich, ein Hybridkabel mit sehr kleinen Abmessungen herzustellen, ohne daß ein besonderer Aufwand getrieben werden muß.

Die Abmessungen des Hybridkabels können dann noch weiter verkleinert werden, wenn über der Metallschicht noch eine Zusatzschicht mit sehr hoher magnetischer Permeabilität angebracht wird.

Weiterhin kann bei der Herstellung des LWLs ein Mantel aus einem Kunststoff verwendet werden, der bei einer zwischen 400 nm und 1700 nm liegenden Lichtwellenlänge eine geringe Dämpfung aufweist und dessen Brechzahl unter der der Umhüllung des LWLs liegt. Ein derartiger Aufbau des LWLs ergibt einen zweiten Wellenleiter, der für Überwachungszwecke verwendet werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestelltes Hybridkabel im Schnitt.

Fig. 2 einen Schnitt durch den Innenleiter des Hybridkabels nach Fig. 1 längs der Linie II-II in vergrößerter Darstellung.

Fig. 3, 4 und 5 gegenüber Fig. 2 abgewandelte Ausführungsformen des Hybridkabels.

Fig. 6 bis 9 weitere Ausgestaltungen des Hybridkabels.

Das in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Hybridkabel hat einen zylindrischen Innenleiter 1, einen dazu konzentrischen, rohrförmigen Außenleiter 2 und ein zwischen den beiden Leitern 1 und 2 liegendes Dielektrikum 3 mit einer Abstandshalterung 4. Die Abstandshalterung 4 ist in bekannter Technik aufgebaut. Sie kann beispielweise aus Scheiben, einer Wendel oder aus den Raum zwischen Innen- und Außenleiter vollständig ausfüllenden dielektrischem Material bestehen. Dieser Teil des Hybridkabels wird als koaxiales HF-Kabel zur Übertragung von HF-Signalen verwendet. Im Innern des Innenleiters 1 ist mindestens ein LWL 5 angeordnet, über welchen optische Signale übertragen werden können. Das Hybridkabel ist dadurch zur gleichzeitigen Übertragung von HF-Signalen und von optischen Signalen geeignet.

Der Innenleiter 1 des Hybridkabels besteht gemäß Fig. 2 aus einem LWL 5, der aus einem Kern 6 und einem Mantel 7 - beide vorzugsweise aus Quarzglas - sowie einer Umhüllung 8 aus Kunststoff aufgebaut ist. Die auch als "Primärschicht" oder "primary coating" bezeichnete Umhüllung 8 ist von einer konzentrischen Metallschicht 9 eingeschlossen. Die Metallschicht 9 kann aber gemäß Fig. 3 auch direkt auf dem Mantel 7 des LWL 5 aufgebracht sein. Die Umhüllung 8 entfällt dann. Die Metallschicht 9 besteht ebenso wie der Außenleiter 2 des HF-Kabels in bevorzugter Ausführungsform aus Kupfer. Es können aber auch andere als elektrische Leiter geeignete Metalle und Legierungen eingesetzt werden.

Die Metallschicht 9 kann durch Extrudieren, Sputtern, Plasmaabscheidung aus metallorganischen Dämpfen, Aufdampfen oder durch galvanische Abscheidung auf die Oberfläche des LWL 5 aufgebracht werden. Insbesondere beim Aufbringen der Metallschicht 9 auf Kunststoff muß dafür gesorgt werden, daß dieser ausreichend temperaturbeständig ist. Das kann durch den Einsatz von entsprechendem Material für die Umhüllung 8 erreicht werden. Beim Aufdampfen der Metallschicht 9 sind keine besonderen Maßnahmen erforderlich, da dieser Vorgang unter Vakuum abläuft. Für das galvanische Abscheiden der Metallschicht 9 muß die Oberfläche der Umhüllung 8 zunächst leitfähig gemacht werden, beispielsweise durch das Aufdampfen einer dünnen Metallschicht oder durch Plasmaabscheidung einer Kohlenstoffschicht.

Es ist auch möglich, die Metallschicht 9 in zwei oder mehr Einzelschichten auf den LWL 5 aufzubringen. So kann beispielweise zunächst eine dünne Schicht aus einem niedrig schmelzenden Material auf der Oberfläche des LWL 5 erzeugt werden. Danach kann eine dickere Schicht aus einem Material mit höherem Schmelzpunkt aufgebracht werden, beispielsweise eine Kupferschicht.

Statt des aus den Fig. 2 und 3 ersichtlichen einen LWLs 5 kann auch ein beispielsweise aus drei LWL 5 bestehendes optisches Kabel verwendet werden, das von einer Umhüllung 10 aus temperaturbeständigem Kunststoff oder aus Glas umgeben ist. Die Metallschicht 9 wird wie für die Fig. 2 und 3 beschrieben auf die Umhüllung 10 aufgebracht.

Zur weiteren Verkleinerung der Abmessungen des Innenleiters 1 und damit des Hybridkabels kann gemäß Fig. 5 auf die Metallschicht 9 eine rundum geschlossene Zusatzschicht 11 aus einem Material mit hoher magnetischer Permeabilität, wie beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt und Chrom bzw. deren Legierungen, aufgebracht werden. Verwendet werden können auch Ferrite als Pulver auf Kunststoffkleber oder als Füllmasse in Kunststoffen. Ferner kann der Innenleiter 1 mit Fäden aus isolierendem Material (Glas, Kunststoff, textile Fäden) bewickelt werden, deren Oberfläche mit den hier aufgeführten Metallen mit hoher magnetischer Permeabilität beschichtet ist. Aus fertigungstechnischen Gründen können diese Fäden auch zu Bändchen verklebt werden. Die Dicke der magnetisch wirksamen Schichten sollte zwischen 0,01 µm und 10 µm liegen. Eingesetzt werden können auch Aufdampfschichten aus metallischen Gläsern mit extrem hoher magnetischer Permeabilität von bis zu einigen 10⁵. Durch die Zusatzschicht 11 wird die Induktivität bzw. der Wellenwiderstand des HF-Kabels so erhöht, daß sein Durchmesser und damit der Durchmesser des Hybridkabels bei gleichbleibender Dämpfung verkleinert werden kann.

Die Erhöhung der Selbstinduktion des Innenleiters 1 des HF- Kabels kann auch dadurch erreicht werden, daß statt einer Metallschicht 9 auf dem LWL 5 ein spulenförmig gewickelter isolierter Metalldraht bzw. ein isoliertes flaches Metallband verwendet werden. Zur weiteren Erhöhung des Magnetflusses können der Metalldraht bzw. das Metallband mit einem Material hoher magnetischer Permeabilität beschichtet sein. Der Aufbau eines solchen Innenleiters 1 ist in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellt. Fig. 6 zeigt einen LWL 5 mit einer Bewicklung 12 aus isoliertem Metalldraht 13 bzw. aus einem isolierten Metallband. In Fig. 7 ist ein Querschnitt durch den Metalldraht 13 mit einer Umhüllung 14 aus Isoliermaterial wiedergegeben. Fig. 8 zeigt den Metalldraht 13 mit einer zusätzlichen Schicht 15 hoher magnetischer Permeabilität unter der Umhüllung 14.

Eine Erhöhung der Selbstinduktion des Innenleiters 1 kann auch erhalten werden, wenn entweder der Mantel 7 des LWL 5 oder die Umhüllung 8 desselben mit einer Schicht 16 hoher magnetischer Permeabilität versehen und anschließend mit einem isolierten Metalldraht bzw. Metallband bewickelt wird. Fig. 9 zeigt den mit einer solchen magnetischen Schicht 16 ummantelten LWL 5, um den ein isolierter Metalldraht 13 herumgewickelt ist.

Falls die optische Signalübertragung durch den zentralen LWL 5 besonders gegen Abhören gesichert werden soll, kann auf den Mantel 7 des LWL statt der üblichen Primärschicht eine aus einem Kunststoff mit einer kleineren Brechzahl als die des Mantels 7 und geringer Dämpfung im Bereich zwischen 400 nm und 1700 nm bestehende Umhüllung 8 aufgebracht werden. Diese bildet mit dem Mantel 7 einen zweiten Wellenleiter, über den optische Strahlung zwischen 400 nm und 1700 nm übertragen werden kann. Die transmittierte Lichtleistung des zweiten Wellenleiters wird durch Krümmungen sowie durch Beschädigungen der Umhüllung 8 stark beeinflußt. Auftretende Zusatzverluste lassen sich mit optischen Detektoren am Ende der Übertragungsstrecke erfassen. Versuche, Strahlungsleistung zu Abhörzwecken aus dem LWL 5 auszukoppeln, der gegen Krümmungsverluste und Beschädigungen der Umhüllung 8 wesentlich umempfindlicher ist, lassen sich über Verluste in zweiten Wellenleiter leicht nachweisen. Das kann zur Auslösung eines Alarms ausgenutzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines Hybridkabels aus einem koaxialen Hochfrequenz-Kabel und mindestens einem Lichtwellenleiter, bei welchem das Hochfrequenz-Kabel aus einem zylindrischen Innenleiter, einem dazu koaxialen Außenleiter und einem zwischen beiden Leitern liegenden Dielektrikum mit einer Abstandshalterung aufgebaut wird und bei welchem der Lichtwellenleiter im Innenleiter angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß zunächst direkt auf die äußere Oberfläche des Lichtwellenleiters (5) eine an demselben anliegende Metallschicht (9) aufgebracht wird und
• - daß anschließend das Dielektrikum (3) und der Außenleiter (2) des Hochfrequenz-Kabels über dem mit der Metallschicht (9) versehenen Lichtwellenleiter (5) als Innenleiter (1) des Hochfrequenz-Kabels angeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine rundum geschlossene Metallschicht (9) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (9) um den Lichtwellenleiter (5) herum extrudiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (9) auf den Lichtwellenleiter (5) aufgedampft wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (9) galvanisch auf dem Lichtwellenleiter (5) abgeschieden wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung die Metallschicht (9) mindestens zwei übereinander liegende Einzelschichten aufgebracht werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallschicht (9) ein isolierter Metalldraht (13) bzw. ein soliertes Metallband um den Lichtwellenleiter (5) herumgewickelt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über der Metallschicht (9) eine Zusatzschicht (11) mit sehr hoher magnetischer Permeabilität angebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß um den Lichtwellenleiter (5) herum eine Umhüllung (8) aus einem Kunststoff angeordnet wird, der bei einer zwischen 400 nm und 1700 nm liegenden Lichtwellenlänge eine geringe Dämpfung aufweist.