DE2337949A1 - Hochfrequente elektrische nachrichtenanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hochfrequente elektrische Nachrichtenanlage, insbesondere zur Verwendung in abgeschlossenen Räumen, bestehend aus einem oder mehreren Koaxialkabeln sowie

Sendern und/oder Empfängern, von denen zumindest einer galvanisch nicht mit dem oder den Kabeln verbunden ist, wobei der äußere Leiter des Koaxialkabels quer zur Kabelrichtung verlaufende, kurze Unterbrechungen hervorrufende Einschnitte aufweist, die einen Austausch elektromagnetischer Energie zwischen innen und außen vom Kabel ermöglichen, nach Patent 2 iOk 467·

Die Einschnitte arbeiten nach Art einer Antenne mit einem erhöhten Richtgewinn in nahe der Kabelachse gelegenen Richtungen, wobei für die Einschnitte Impedanzanpassungselemente verwendet werden können zur Verminderung von Reflexionsfaktor und Übertragungsmaß·

Die im Inneren eines Koaxialkabels vorhandenen Wellenarten sind bekannt. Am Kabeläußeren können Wellen vorhanden sein, die sich von den sie erregenden Quellen in radialer Richtung ausbreiten;

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diese Wellen ν; er den nier S traiilungsf eider genannt'. Es sind aber auch von dem kabelmantel geleitete We'll en bekannt. Üiese wellen werden hier geleitete Felder genannt. Wenn der äußere Leiter eine Isolierung aufweist, sind diese Wellen Goubau—Wellen» Deren Länge liegt etwas unterhalb der Fortpflanzungslänge in der Luft, wobei die Verkürzung der Wellenlänge sowie die Konzentration dieser Wellen um das Kabel herum nit der Stärke der Isolierschicht zunehmen.

Die beiden Arten von äußeren Feldern, nämlich Straiilungs- und geleitete Felder , können mit den Antennen von Sende- odex- iuiip fangs geräten gekoppelt werden, unterliegen jedocii so allen Machteilen der Wellenausbreitung in umschlossenen xläinnen, denen die Ausbreitung der inneren Felder eines Koaxialkabels nicht unterworfen wird. Der Austausch zwischen innen und außen muß sich den besonderen Einsatzbedingungen anpassen.

Durch das Hauptpatent wurde eine einfache, robuste, preiswerte und wenig Platz in Anspruch nehmende Strahlungsvorrichtung geschaffen, die ganz bestimmte technische Leistungen erbringt und leicht zu handhaben ist. Mit Hilfe der neuen Anlage können Strek— ken von mehreren hundert I-ietern unter außerordentlich schwierigen Bedingungen bezüglich der Ausbreitung überbrückt werden. In grossen Stollen sind auf diese Weise Reichweiten von mehreren Kilometern erreicht worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebene, durch das Hauptpatent geschützte Anlage hinsichtlich der den äußeren Leiter des Koaxialkabels unterbrechenden Einschnitte so zu verbessern, daß die gewerbliche Verwertung erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Einschnitt durch eine völlige Durchtrennung des Koaxialkabels gebildet ist, wobei ein die Trennstelle überbrückendes, starr ausgebildetes Gehäuse aus einem Isoliermaterial mit geringem dielektrischen Verlust vorgesehen ist, das Befestigungsmittel für

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die sich im Abstand voneinander gegenüberliegenden Kabelenden, sowie Elemente einer Impedanzanpassung aufweist, die mit den beiden Leitern des Koaxialkabels verbunden sind·

Das Koaxialkabel ist somit in einzelne Abschnitte unterteilt, wobei die einzelnen feilenden über einen Verbindungskasten miteinander elektrisch verbunden sind«

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Elemente der Impedanzanpassung aus einem die beiden äußeren Leiter des Koaxialkabels miteinander verbindenden Kondensator und einer in Serie hierzu geschalteten, die beiden inneren Leiter miteinander verbindenden Selbstinduktionsspule bestehen. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehrere, zu einer Schaltung mit geeigneten elektrischen Eigenschaften miteinander verbundene Spulen und Kondensatoren vorzusehen·

Das Verbxndungsgehäuse besteht vorzugsweise aus einem Boden- und einem Deckelteil, die zwischen sich einen Einsatz umschließen, der die Befestigungsmittel für die Rabelenden sowie die Impedanzschaltung trägt»

Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse zumindest einen abnehmbaren Wandungsteil aufweist, der Arbeiten an der Impedanzschaltung auch bei im übrigen geschlossenen Gehäuse zuläßt. Dadurch wird der Ein- und Ausbau sowie eine Überprüfung der Impedanzschaltung wesentlich vereinfacht«

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig« 1 ein die Enden zweier Koaxialkabel miteinander verbindendes Gehäuse in Draufsicht;

Fig. 2 die Darstellung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht;

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Fig. 3 in perspektivischer Darstellung der Deckel des Gehäuses gemäß den Figuren 1 und 2;

Fig. 4 in einer Darstellung gemäß Fig. 3 der Boden des Gehäuses;

Fig, 5 in vergrößertem Maßstab und perspektivischer Darstellung einen Gehäuseeinsatz;

Fig. 6 der Gehäuseeinsatz gemäß Fig. 5 in Draufsicht;

Fig. 7 der Gehäuseeinsatz gemäß Fig. 5 in Unteransicht;

Fig. 8 der Gehäuseeinsatz gemäß Fig. 5 in Stirnansicht und

Fig. 9 der Gehäuseeinsatz gemäß Fig. 5 in Seitenansicht·

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Enden zweier Koaxialkabel 1 mit einem inneren Leiter 2 und einem konzentrisch hierzu angeordneten äußeren Leiter 3» die jeweils mit einer Isolierung 4 bzw. 5 umhüllt
sind.

Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Gehäuse 6 besteht aus einem
Isoliermaterial mit geringem dielektrischen Verlust und weist
ein Bodenteil 7 sowie ein Deckelteil 8 auf, die jeweils mit Auskehlungen 9» 10 versehen sind zur Aufnahme der beiden ummantelten Kabelenden· Gehäuseboden und -deckel werden über Schrauben 11 und Muttern 12 miteinander verbunden, wofür Löcher 13 und Ausnehmungen 14 vorgesehen sind· Im unteren Teil des Bodens 7 sind überdies
quer verlaufende Löcher 15 vorgesehen, die ein Aufhängen des montierten Gehäuses in Kabelrichtung ermöglichen.

Im Bodenteil 7 des Gehäuses 6 ist eine Aussparung 16 zur Aufnahme eines Einsatzes I7 vorgesehen, der aus ähnlichem Material wie das Gehäuse 6 bestehen kann und auf seiner Unterseite eine Aussparung 18 besitzt ( siehe Fig. 7 und 9), die zur Aufnahme der Impedanzanpassungsvorrichtung dient. Nachdem letztere eingebaut ist, kann

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die Aussparung lü gegebenenfalls iiäir einer Isolierflüssigkeit ausgegossen werden, dxe ebenfalls üiiien geringen" dielektrischen Vet'lusc aufweist,,

Das Deckelteil ö des Gehäuses 6 weist eine in der Zeichnung nicht dargestellte, der Aussparung l6 ähnliche Aussparung auf. Außerdem ist im Deckelteil ei ein herausnehmbares Wandungsteil 39 vorgesehen, das aus ähnlichem Material wie das Gehäuse 6 besteht und mit diesem über Schrauben kO befestigt ist« Es ist. daher möglich, die Impedanzanpassungsvorrichtung einzubauen, zu überprüfen und gegebenenfalls auszutauschen, ohne hierfür die beiden Gehäuseteile 7, 8 voneinander lösen zu müssen.

Die beiden Stirnenden 19 der Obersei... e des Einsatzes 17 sind stufenförmig nach unten abgesetzt und tragen auf ihrer Oberseite ein Metallplättchen 20, das zwischen einer Mutter .21 und einer Schraube 22 befestigt ist, die von uiivön durch den Einsatz 17 gesteckt ist und die Mutter 21 überragt. Die Schraube 22 hält außerdem auf der Unterseite des Einsatzes 17 ein Metallplättehen 23 fest, das einen Lötkontakt'aufweist» An den beider? LÖtkontakten 2k sind die beiden Zuleitungen eir>ea IvsKdsnsstors 25 angeschlossen.

Der mittlere, überhöhte Teil des Einsat"'-.-* 1? sr-eigt auf seiner Oberseite in symmetrischer Anordnung iirl AisSKpiir-arigan P.S zur Aufnahme je eines Metal !blocke« 27« Löii-"U.?-*r i.i/i asrisühen einer Mutter 28 und einer Schraube 2? net"e^:iir %τ,_Λι die vosa uai»->:i durch den Einsatz 17 gesteckt ist und auf aer Unterseite» des Einsatzes 17 in dessen Aussparung ein Metallplättchen 30 mit einem Lötkontakt 31 hält«, An den Lötkontakten 31 sind die Enden einer Selbstinduktionsspule 32 befestigt.

Jeder Metallblock 27 weist außerdem «,:",ien F-iliisohnit b 33 auf Aufnahme des abisolierten Endes des innei-en leite' ,? 2-.- d-sr über

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eine Schraube "}k befestigt wird_ä dadurch sind die beiden sich fluchtend gegeiiüberlie^oiideii Enden der inneren Loiter '.?. über die äelbstinduktioiisspule 32 miteinander verbundene

Die Enden der äußeren I-eiter 3 werden nach Entfernung ihrer Isolierhülle 5 unter einem aus rostfreiem Stahl bestehenden flügel festgeklemmt, der mit in seinen Eiigelertden J6 vorgesehenen Löchern 37 auf die Enden der Schrauben 22 gesteckt und dort mit Hilfe von Hohlschrauben 36 festgekleriini* wird, dadurch sind die sich ebenfalls fluchtend gegenüberliegenden Enden der äußeren Leiter 3 über den Kondensator 25 miteinander verbunden« Durch die stufenförmige Ausbildung des Einsatzes 17 ist die parallele Zuordnung zwischen innnerein und äußerem Leiter gewährleistet.

Es ist natürlich möglich, durch anderώ Xmpedanzanpassungsvorrichtungen z.B. eine größere Bandbreite zu erreichen. Die hier dargestellte Schaltung zeigt bei Atbeitsfrequenz Resonanz. In einem abgeschlossenen Raunii wie x.B,, in einem unterirdischen Stollen, hängt die Impedanz des quer zur Kabalrichtung verlaufenden Einschnittes von der Frequenz uad d-i:c Lage des Kabels ab. Bei unteren Frequenzen von IOC MIz 3ir.c! ¥iderstandswerte von 4fcOO bis 1000 Ohm typisch« D?e Wahl der Sapazi.tat des Kondensators 2p hängt von der gewünschten .'imr¹ οdaiiKvermvaderung ab, Srhöhter Kapazitätswert vermindert iss UbartragaiigaRRB, -;ber auch den am Einschnitt austreteuüs.i Leistungswerte T>i :. Wι-h?'. otflli sinen Kompromiß zwischen dan. beiden Ausvixi k.ingeii dar«

Die Xmpedanz des vom Kondensates* nebeiieinande: -listhalteten Spaltes ist kapazitiv« Man kann die Restkapazitanz ausgleichen und die Impedanzanpassung verbessern durch Einsetzen der Selbstinduktionsspule 32 in den inneren Leiter 2» Der Wert, der für einen exakten Ausgleich der Arbeitsfrequenz / zu nehmen ist, ist an die Kapazität C durch folgende Formel gebunden ί

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L =

)² C

Beträgt also beispielsweise die Arbeitsfrequenz 30 MHz und hat die Impedanz des Spaltes ^00 Ohm, so reduziert ein Kondensator mit dem Wert von l6o pF diese Impedanz auf

= 2,72 -j 33 Ohm

1+3 2 IT/' CR

wobei j die gedachte Einheit ist. Der Wert der nach obiger Formel berechneten Selbstinduktion ist L » Ο,1777/-Π. ^o wie diese Spule die Wirkung von 33 reaktiven Ohm verschwinden läßt, wird die Impedanzanpassung beträchtlich verbessert« Es gäbe offensichtlich keinen Nachteil, Spule und Kondensator zu permutieren.

Die Länge der Einschnitte kann bei Frequenzen unter 300 MHz den Durchmesser des Kabels etwas überschreiten, ohne besondere Störungen hervorzurufen. In der Praxis wird eine Länge im Bereich von einigen Zentimetern gewählt.

Es ist bekannt, daß durch Verstärkung der Isolierung des Trägerkabels auch die Dielektrizitätskonstante verstärkt wird. Die Konzentration der Goubau-Wellen wächst in der Nähe des Kabels an, ist jedoch bei Frequenzen unter 100 MHz immer niedriger als der Durchmesser des Stollens, so daß die Stärke der Isolierung keine praktische Bedeutung hat. Im Gegensatz hierzu kann sich die Konzentration der Wellen bei erhöhten Frequenzen günstig auswirken, um die Wirkung von im Stollen befindlichen Hindernissen zu vermindern. Es genügt, darauf zu achten, daß sie sich in dem Bereich befinden, in dem die Felder schwach sind.

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Claims (3)

1. - O —

   Patentansprüche

   I₀/Hochfrequente elektrische Kachricn tenanlage, insbesondere zur "ven.'ondung in abgeschlossallen Rüiuuen, bestehend nus einem oder mehreren Koaxialkabeln sowie Sendern und/oder Empfängern, von denen zumindest einer galvanisch nicht mit dem oder den Kabeln verbunden ist, wobei der äußere Leiter des Koaxialkabels quer zur Kabelrichtung verlaufende, kurze Unterbrechungen hervorrufende Einschnitte aufweist, die einen Austausch elektromagnetischer Energie zwischen innen und außen vom Kabel ermöglichen, nach Patent 2 Iü4 ''167» dadurch gekennzeichnet , daß jeder Einschnitt durch eine völlige üurclitreimung des Koaxialkabels (1) gebildet 1st, wobei ein die frennstelle überbrückendes, starr ausgebildetes Gehäuse (6) aus einem Isoliermaterial mit geringem dielektrischen Verlust vorgesehen ist, das Befestigungsmittel für die sich iiu Abstand voneinander gegenüberliegenden Kabelenden , sowie Elemente einer Impedanzanpassung aufweist, die mit den beiden Leitern (2, 3) des Koaxialkabels (1) verbunden sind.
2. 2. Nachrichtenanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Elemente der Impedanzanpassung aus einem die beiden äußeren Leiter (3) des Koaxialkabels (1) miteinander verbindenden Kondensator (25) und einer in Serie hierzu geschalteten, die beiden inneren Leiter (2) miteinander verbindenden Selbstinduktionsspule (32) bestehen.
3. 3. Nachrichtenanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (6) aus einem Boden- (?) und einem Deckelteil (u) besteht, die zwischen sich einen Einsatz (I7) umschließen, der die Befestigungsmittel für die Kabelenden sowie die Impedanzschaltuiig trägt»

   y -

   'i, Nachi'ichtenarilnge nach Anspruch 1, 2 oder 3»

   <ί"

   α ι· c

   kennz

   chnet

   daß das Gehäuse (υ)

   einen abnehmbaren Wandungsteil (3v) aiu'veist, der arüci coil ein üer liiiyedanzsciicii tung auch bei im übrigen geschlossenen Gehäuse (o)

   xJ.ipl.-lng. ferner
   Patentanwalt

   AC 9808/Π820

   BAD ORIGINAL