DE2048401A1

DE2048401A1 - Flachband-Koaxialkabel

Info

Publication number: DE2048401A1
Application number: DE19702048401
Authority: DE
Inventors: Joseph Trenton NJ. Marshall (V.StA.). P
Original assignee: Thomas and Betts Corp
Current assignee: ABB Installation Products Inc
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1972-08-03
Also published as: GB1326620A; US3634782A; NL7014154A; FR2064071B1; FR2064071A1

Description

Thomas & Betts Corporation
Elizabeth, New Jersey, USA

Flachband-Koaxialkabel

Die Erfindung betrifft ein Flachband-Koaxialkabel zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen, bei dem die Übersprecherscheinungen und Höhenabsenkungen vei—

mindert sind und das Kabel über seine gesamte Länge -f

eine im wesentlichen konstante Dämpfungscharakteristik aufweist. Derartige Flachband-Koaxialkabel sind besonders geeignet für die Verdrahtung in elektronischen Systemen, wie sie dem verbesserten Stand der Komputertechnik entsprechen.

Es sind biegsame Flachbandkabel bekannt, die sowohl den mechanischen und räumlichen als auch den elektrischen Anforderungen in Komputeranlagen hinsichtlich den Übersprecherscheinungen, Ausstrahlungsverlusten und Dämpfungserscheinungen bei Niederfrequenzanlagen genügen. Derartige M Kabel haben sich jedoch als ungeeignet für Hochfrequenzanlagen erwiesen, in denen die Schwellzeit kleiner als eine Nanosekunde ist. Bei derartigen Hochfrequenzanlagen wird der durch den elektrischen Leiter geführte Impuls bei den bekannten Flachbandkabeln sowohl durch Ausstrahlungsverluste als auch Interferenzeffekte in bzw. von den umgebenden Leitern stark beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein elektrisches Kabel zur Übertragung von Hochfrequenzimpulsen zu finden, das geeignet ist, in modernen Komputeranlagen verwendet zu

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werden und sowohl den mechanischen, räumlichen und elektrischen Anforderungen derartiger Anlagen entspricht.

Die Lösung der Aufgabe wird in einem Flachbandkabel gesehen, bei dem eine Vielzahl von elektrischen Leitern in einem dielektrischen Material eingebettet ist und das Flachbandkabel mit einer metallischen, elektrisch leitenden Abschirmung versehen ist, die das Flachbandkabel auf seiner gesamten Länge vollständig umschließt.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, mit Rücksicht auf die Anforderungen der elektrischen Eigenschaften des Kabels die Sign al führenden Leiter in dem Kabel so anzuordnen, daß die Dämpfungscharakteristik in der Luft (Zo Luft) für das Kabel durch die Formel [42 cos h^-1(1,8x² -Ύΐ,25χ²-Ι)| * [Tan h (K 95 h/7TD) ausgedrückt ist, was sowohl dadurch erreicht wird, daß einzelne elektrische Leiter geerdet sind und die signalführenden Leiter so angeordnet sind, daß entsprechend obiger Formel D der Abstand zwischen stromführenden und Erdleitern, d der Durchmesser der Leiter, h der Abstand der Leiter zur Abschirmung und χ = D/d ist.

Die Abschirmung besteht vorzugsweise aus einer geflochtenen Drahtummantelung.

Als Abschirmungsmaterial wird vorzugsweise ein endloser Schlauch aus biegsamem, metallischen Material verwendet, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Flachband-Koaxialkabels entspricht.

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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die metallische Abschirmung mit einer nicht leitenden Beschichtung zu versehen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele und die zeichnerische Darstellung der Dämpfungscharakteristik verwiesen.

Es zeigen

Fig. 1 ein bekanntes Flachbandkabel;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Flachband-Koaxialkabels gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Dämpfungscharakteristik.

Die bekannten Flachbandkabel bestehen aus einer Vielzahl von flachen oder runden elektrischen Leitern 1, die zwischen zwei Schichten 2, 3 eines dielektrischen Materials eingebettet sind. Die Leiter sind in einem gleichmäßigen Abstand parallel zueinander angeordnet, wobei der Abstand der Leiter variiert werden kann. Derartige Flachbandkabel sind zur Übertragung einer Vielzahl von Signalen geeignet. Wenn jedoch die Frequenz der übermittelten Signale zunimmt und damit die Schwellzeit der Impulse kleiner als eine Nanosekunde wird, werden die Übersprecherscheinungen erheblich. Darüber hinaus nehmen die Ausstrahlungsverluste und die Interferenzerscheinungen von benachbarten Flachbandkabeln stark zu.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, besteht das abgeschirmte Kabel 10 gemäß der Erfindung zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen aus einer Vielzahl von elektrischen Leitern 11, die

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alle in einem Abstand d zueinander angeordnet sind. Anstelle von runden elektrischen Leitern können auch rechteckige verwendet werden, wobei die Ausgestaltung der Längsseite für den Zweck, eine gleichmäßige Dämpfungscharakteristik zu erreichen, wirkungsvoller ist. Das Flachbandkabel 10 ist vollständig von einer endlosen elektrischen Ummantelung 12 umgeben, die aus geflochtenen Drähten besteht. Die Drähte können sowohl rund als auch flach sein. Die Ummantelung besteht aus einem endlosen Schlauch eines biegsamen Metallgewirkes, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Flachbandkabels entspricht. Das Material und die Dichte der Ummantelung wird entsprechend der geforderten Schutzwirkung gestaltet. Durch den vollständigen Einschluß des Querschnittes des Flachbandkabels schirmt die Ummantelung das Kabel vollständig ab und schützt die Impulsübertragung in den elektrischen Leitern.

Die Abschirmung ist nicht notwendigerweise fest mit dem Kabel verbunden, weil dadurch die Biegsamkeit der gesamten Konstruktion beeinträchtigt wird. Andererseits wird die elektrische Wirkung der Abschirmung nicht dadurch beeinflußt, daß die Ummantelung verhältnismäßig beweglich auf dem Flachbandkabel angeordnet ist.

Die Struktur der Ummantelung ist so gestaltet, daß bei einer Biegung des Kabels die Ummantelung der Oberfläche des dielektrischen Materials nicht vollständig und ganz eng folgt. Für solche Fälle werden die h/D Dimensionen unter Anwendung der vorgenannten Formel so ausgewählt, daß der Ab-

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schirmungseffekt mit Bezug auf die Dämpfungscharakteristik nur innerhalb weniger Prozente variiert, wodurch die Vorteile dieser Erfindung aufrechterhalten werden. Der Abschirmungseffekt in bezug auf die Dämpfungscharakteristik (Zo Luft) ist ausgedrückt durch den zweiten Teil der Formel der lautet:

Tan h (1·95

Die biegsame metallische Abschirmung 12 reduziert in -~™

großem Umfang die Ausstrahlungsverluste von den Leitern des Flachbandkabels, in denen Hochfrequenzsignale übermittelt werden, während sie gleichzeitig elektrische Interferenzen von umgebenden Medien verhindert, die die Hochfrequenzsignale beeinflussen können, die in den elektrischen Leitern übermittelt werden.

Wie ebenfalls aus Fig. 2 ersichtlich, ist jeder zweite elektrische Leiter 11 geerdet. Dadurch wird ein Parameter für die Dämpfungscharakteristik wie auch Interferenzerscheinungen zwischen den signal leitenden Leitern kontrolliert. ' Um eine größere Sicherheit gegen Interferenzeffekte zu erzielen, können auch die signal leitenden Leiter jeweils zwischen zwei geerdeten Leitern angeordnet werden.

Die Höhe des biegsamen Flachbandkabels und damit der Mindestabstand zwischen dem äußeren Umfang der Abschirmung h ist zu den Maßen d und D so ins Verhältnis gesetzt, daß die Dämpfungscharakteristik Zo für ein Flachband-Koaxialkabel durch die folgende Gleichung bestimmt wird:

Zo Luft =

~¹

42 cos h (i,8x -f1,25x -1) ·

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Tan h (T95 h/?rD)

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wobei χ = D/d > 1. 5 und h/D > 1 ist.

Während der Übertragung von Hochfrequenzsignalen wird ein erheblicher Anteil der Dämpfungscharakteristik durch die Anordnung der Erdleiter bestimmt. Ferner wird eine Kontrolle der Dämpfungscharakteristik durch die Abschirmung 12 erzielt, die einerseits Ausstrahlungsverluste verhindert, andererseits Einstrahlungseffekte in die signalleitenden Leiter verhindert. Wie aus der graphischen Darstellung in Fig. 3 ersichtlich, werden die Übersprecherscheinungen durch die erfindungsgemäße Anordnung um einen Faktor von etwa 5 gegenüber nicht abgeschirmten Flachbandkabeln vermindert.

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Claims

9 Π A ft A Π Thomas & Betts Corporation Elizabeth, N.J., USA Patentansprüche:

1. Flachband-Koaxialkabel zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes Flachbandkabel, bei dem eine Vielzahl von elektrischen Leitern in einem dielektrischen Material eingebettet ist, mit einer metallischen, elektrisch leitenden Abschirmung versehen ist, die das Flachbandkabel auf seiner gesamten Länge vollständig umschließt.

2. Flachband-Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine bestimmte Anzahl der elektrischen Leiter geerdet ist und die charakteristische Dämpfung in Luft (Zo Luft) für das Kabel durch die Formel

Zo Luft = (42 cos h~¹ (1, 8 χ² -7^25 χ²-1) · Tan h (1. 95h/ ausgedrückt ist, wobei D der Abstand zwischen stromführenden und Erdleitern, d der Durchmesser der Leiter, h der Abstand der Leiter zur Abschirmung und χ = D/d ist.

3. Flachband-Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus einer geflochtenen Drahtummantelung besteht.

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4. Flachband-Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung aus einem endlosen Schlauch aus biegsamen, metallischem Material besteht, dessen Querschnitt im wesentlichen dem Querschnitt des Flachband-Koaxialkabels entspricht.

5. Flachband-Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung mit einer nicht leitenden Beschichtung versehen ist.

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