DE2404909A1

DE2404909A1 - Koaxialkabel

Info

Publication number: DE2404909A1
Application number: DE19742404909
Authority: DE
Inventors: Maurice Arnoud
Original assignee: Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
Current assignee: Lignes Telegraphiques et Telephoniques LTT SA
Priority date: 1973-02-01
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1974-08-15
Also published as: FR2216652B1; CH580324A5; GB1453786A; DE2404909B2; FR2216652A1

Description

Lignes Telegraphiques
et Telephoniques

89, Rue de la Faisanderie

75782. Pari s Frankreich

Unser Zeichen: L 915

Koaxialkabel

Die Erfindung bezieht sich auf Koaxialkabel zum Übertragen von Signalen in einem Frequenzbereich mit einer Mittenfrequenz von mehreren Hundert Megahertz. Insbesondere bezieht sie sich auf Koaxialkabel, bei welchen die Zentrierung des Innenleiters in bezug auf den Außenleiter durch dielektrische Scheiben sichergestellt ist, die durch Luft getrennt sind.

Es ist bereits bekannt, daß Luft das vorteilhafteste Dielektrikum für Koaxialkabel ist, die bei Hochfrequenz arbeiten. Alle Lösungen, die ein anderes Fülldielektrikum zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter verwenden, führen auf Ausführungsformen, deren Leistungsdaten

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Ab/Pe

bei mehreren Hundert Megahertz weniger gut sind (erhöhte Verluste). Einer der Nachteile der Koaxialkabel, deren Distanz- bzw. Abstandsstücke durch Scheiben gebildet sind, besteht darin, daß in Längsrichtung des Kabels keine Dichtigkeit vorhanden ist. Infolge der mechanischen Toleranzen auf dem Durchmesser der Scheiben ist es wenig erwünscht, eiuen Außenleiter zu verwenden, der mit der Schnittfläche jeder der Scheiben in körperlicher Berührung ist, denn der auf diese ¥eise erhaltene Aufbau bietet nicht die :1ür ein gutes Arbeiten bei Frequenzen von mehreren Hundert Hertz erforderliche Regelmäßigkeit. Das zum Kompensieren der Differenzen des wirklichen Durchmessers der Scheiben in bezug auf den Nennwert erforderliche mechanische Spiel führt dazu, daß der Innendurchmesser des Außenleiters so gewählt wird, daß er einen Wert hat, der größer ist als der Maximalwert des Durchmessers der Scheiben. Daraus ergibt sich ein nicht dichter Aufbau in Längsrichtung.

Eine Lösung dieses Problems ist in der französischen Patentanmeldung 7 212 711 beschrieben. Gegenstand dieser Anmeldung ist ein Verfahren-zum Verwirklichen von in Längsrichtung dichten Koaxialkabeln, bei welchen die Scheiben am Umfang mit einer elastischen Verlängerung versehen sind, deren Durchmesser deutlich größer ist als der Innendurchmesser des Außenleiters und die sich an demselben derart abstützen,daß die Dichtigkeit sichergestellt ist.

Das Nichtvorhandensein eines durchgehenden, festen, dielektrischen Schutzes zwischen den beiden Leitern kann gleichfalls einen Nachteil darstellen, und zwar im Fall von örtlicher Verformung des Kabels, von Beschädigungen des Außenleiters oder eines Defekts eines der Leiter. Diese Defekte können tatsächlich den Überschlag einer Entladung im Inneren des Kabels hervorrufen.

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Unter verschiedenen anderen vorgeschlagenen Lösungen kann die gemäß der FR-PS 2 112 284 genannt werden. In dieser Patentschrift ist ein HF-Koaxialkabel beschrieben, bei welchem auf den mit Abstandsscheiben versehenen Innenleiter durch. Strangpressen ein dünner überzug aus Glashohlkügelchen enthaltendem Kunststoff aufgebracht wird. Diese Hohlkügelchen sind wesentlich, um den Einfluß des Werkstoffes bzw, Kunststoffes auf die Dielektrizitätskonstante des Mediums zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter zu verringern.

Es kann hier außerdem die·. FR-PS 1 557 235 genannt werden, die sich auf die Herstellung von Koaxialkabeln mit sehr kleinen Abmessungen bezieht. Der Gegenstand dieser Patentschrift besteht im wesentlichen darin, zur Herstellung des Außenleiters, der durch Wickeln und anschließendes Längsschweißen eines Metallbandes erhalten wird, eine Metallfolie zu verwenden, die auf ihrer Innenfläche eine massive dielektrische Schicht trägt. Es ist vorgesehen, die Zentrierung des Innenleiters in bezug auf den Außenleiter, dadurch sicherzustellen, daß letzterer gewellt wird. Der Raum, der die beiden Leiter trennt, ist nun durch ein gemischtes Dielektrikum aus Luft und massivem Dielektrikum ausgefüllt. Das Raum-bzw, Volumenverhältnis der beiden Bestandteile des Mediums ist wenig von Eins verschieden. Gemäß einer Abwandlung des Gegenstands dieser Patentschrift kann die dielektrische Hülle des den Außenleiter bildenden Bandes unterbrochen sein.

Ebenso ist in der FR-PS 1 485 351, die sich auf ein Koaxialkabel-Herstellungsverfahren bezieht, ein Aufbau eines Koaxialkabels beschrieben, bei welchem die Isolation und die Zentrierung d-irch Scheiben sichergestellt sind, die auf den Innenleiter aufgefädelt sind. Diese Scheiben

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sind aus einem besonders behandelten Werkstoff hergestellt, so daß sie sich in dem Äugenblick des Schweißens bzw. Lötens des Außenleiters ausdehenen und sich an denselben anlegen. Dieses Verfahren, welches die Längsdichtigkeit des Kabels sicherstellt, drückt sich in einer lokalisierten und periodischen Verformung des Außenleiters an dem Ort der Scheiben aus. Eine solche periodische Verformung kann in dem Fall, daf» die Kabel für Frequenzen von mehreren Hundert Megahertz vorgesehen sind, störend sein, und zwar infolge von Resonanzerscheinungen aufgrund der Änderung der durch ias Kabel an verschiedenen Stellen gebildeten Impedanz, die sich durch die periodische Änderung des Abstandes zwischen den beiden Leitern ergibt, wie weiter oben bereits dargelegt.

Die US-PS 3 660 589 beschreibt einen Aufbau eines mit Scheiben versehenen Koaxialkabels, welches durch die Verwendung einer Kunststoffschicht in Längsrichtung abgedichtet ist, die durch Strangpressen auf die Gesamtanordnung aufgebracht wird, die aus dem mit Abstandsscheiben versehenen Innenleiter und dem Außenleiter besteht, der aus einem gebogenen Metallband gebildet ist, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der stranggepreßten Schicht. Die Verwendung dieser Hülle aus Kunststoff erfordert in der Fertigungsstraße des Koaxialkabels einen zusätzlichen Strangpreßvorgang.

Im wesentlichen schafft die vorliegende Erfindung ein Koaxialkabel mit Zentrierung durch Scheiben _r welches in Längsrichtung dicht ist, in bezug auf ein herkömmliches Koaxialkabel mit Scheiben nur einen zusätzlichen Arbeitsgang bei der Herstellung erfordert, der mit der gleichen Geschwindigkeit ausgeführt werden kann wie die übrigen Arbeitsgänge bei der Kabelherstellung. FoIg-

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lieh kann man diesen Fertigungsschritt in den normalen Fließfertigungsvorgang eines mit Scheiben versehenen Koaxialkabels einfügen.

Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes, quergewelltes dielektrisches Band verwendet wird, welches auf die aus dem mit den Abstandsscheiben versehenen Innenleiter gebildete Anordnung aufgebracht wird. Das Band umhüllt diese Anordnung und die beiden Ränder des Bandes sind ein wenig überlappt. Der Außenleiter wird auf das Band dadurch aufgebracht, daß in der üblichen Weise ein Metallband in Form gebracht und längsgeschweißt bzw. -gelötet wird. Die Tiefe und die Teilung bzw. der Schritt der Wellen des Bandes sowie seine Dicke werden folgendermaßen gewählt;

3) Die Wellenteilung ist kleiner als 0,8-mal die Dicke der Scheiben,

2) ;die Dicke des dielektrischen Bandes sowie die Tiefe der Wellen sind so gewählt, daß nach der Wellenbildung die scheinbare Dicke des Bandes (der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, entgegengesetzt gerichteten Wellenbergen) größer ist als die Toleranzen des Durchmesserwertes der Abstandsscheiben f

3) vorzugsweise wird die Dicke des Bandes so gering wie möglich gemacht, und zwar unter Berücksichtigung der mechanischen Festigkeit, die ein solches Band aufweisen muß, um in einer durchgehenden Koaxialkabel-Fertigungsstraße verwendet werden zu können.

Die Art des dielektrischen Werkstoffes wird in Abhängigkeit von der Erweichungstemperatur dieses Werkstoffes

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und den dielektrischen Verlusten des Werkstoffes bei der Frequenz der zu übertragenden Signale gewählt.

Die Verwendung eines quergewellten Bandes nach der Erfindung gestattet, die Dicke des Dielektrikums, die erforderlich ist, um die Dichtigkeit sicherzustellen, beträchtlich zu verringern, und zwar in bezug auf die gemäß dem Stand der Technik verwendete Dicke und insbesondere gemäß der US-PS 3 660 589, in welcher vorgesehen ist, den gesamten Zwischenraum zwischen dem Außenleiter und den Abstandsscheiben mit Hilfe einer zylindrischen Schicht aus festem Dielektrikum auszufüllen. Daraus ergibt sich eine wesentliche Verringerung der Zunahme der Verluste und der Änderung der relativen Dielektrizitätskonstante des Kabels mit Bezug auf die Werte, die man bei einem nicht dichten Kabel derselben Geometrie erhält.

Das Vorhandensein des Bandes zwischen den Scheiben und dem Außenleiter bildet eine Isolationssicherheit im Fall einer zufälligen Annäherung der beiden Leiter oder eines Defekts auf einem von ihnen.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen besser verständlich, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen _r ohne daß die Er/indung auf dieselben beschränkt ist. Es zeigen;

Die Fig. 1 und 2 Schnittansichten eines Kabels

nach der Erfindung und

Fig. 3 ein Schema der Fertigungsstraße

dieses Kabels.

Fig. 5 zeigt eine Längsschnittansicht eines Kabels nach 409833/0776

der Erfindung. In herkömmlicher Weise ist der Innenleiter 1, der beispielsweise aus einem Kupferstab gebildet ist, mit dielektrischen Scheiben 2 verbunden, die zur Zentrierung dienen.

Zu Erläuterungszwecken sand die Durchmesserunterschiede der dargestellten aufeinanderfolgenden Scheiben sowie der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Scheiben und dem Durchmesser des Außenleiters 3, der beispielsweise durch ein umgebogenes und längsgeschweißtes bzw, -gelötetes Metallband gebildet ist, übertrieben groß dargestellt.

Gemäß dem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist ein quergewelltes dielektrisches Band 4 zwischen der Innenfläche des Außenleiters 3 und den Zentrierscheiben 2 angeordnet. Das Band 4 ist so gewellt_r daß der Schritt bzw. die Teilung der Wellen, der bzw. die mit ρ bezeichnet ist, kleiner als O_f8-mal die Dicke d der Scheiben 2 ist, und die Tiefe e der Wellen ist größer als die Hälfte des größten Abstandes, der zwischen dem Innendurchmesser des Äißenleiters 3 und dem Außendurchmesser einer Scheibe 2 vorhanden sein kann. Auf diese Weise erhält man mindestens einen Kontaktpunkt zwischen dem Band 4 und jeder der Scheiben 2. Da die Amplitude der Wellen des Bandes größer ist als das Spiel zwischen den Scheiben und dem Außenleiter 3, wird das Band 4 zwischen diesen beiden Teilen zusammengedrückt und verformt, so daß die Berührungsfläche vergrößert wird. Die Längsdichtigkeit des Kabels ist auf diese Weise sichergestellt. Eine vergrößerte Einzelheit X des Berührungsbereiches zwischen einer Scheibe 2 und dem Außenleiter 3 ist in Fig. 2 dargestellt.

Fig. 3 zeigt ein Schema einer Fertigungsstraße eines solchen Koaxialkabels, dessen einzelne Teile dieselben Bezugszahlen wie in den vorhergehenden Figuren tragen.

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Der Innenleiter 1 wird durch eine Vorratsrolle I₂. einer Strangpreßmaschine für die Scheiben 2 zugeführt_f die im wesentlichen aus einer Strangpresse 6 besteht, die mit zwei Ketten 5 verbunden ist_f welche Halbformen bzw. -matrizen tragen_f wie beispeilsweise in der FR-PS 2 308 142 beschrieben. Der Innenleiter 3, der mit den Abstandsscheiben versehen ist, wird in einem Formgeber 10 mit dem quergewellten dielektrischen Band 4 umwickelt, Das glatte Band wird von einer Vorratsspule 7·geliefert und bei 8 gewellt. Der Außenleiter 3 ist ein Band, das von einer Spule 9 geliefert und durch ein Formgebungswerkzeug 11 um die Kabelseele herumgebogen wird. Das so gebildete Rohr wird bei 12 längsgeschweißt bzw, -gelötet. Das Kabel wird abgekühlt und durch Hindurchziehen durch einen Behälter 3 3 gefettet, bevor es durch Hindurchziehen durch ein Zieheisen 34 auf die gewünschte Außenabmessung gebracht wird. Bei J5 ist eine Ziehwindenrolle und bei 3 6 eine Kabeltrommel zum Aufwickeln schematisch dargestellt.

Wie oben bereits erwähnt, gestattet die Verwendung eines dünnen gewellten Bandes, die Nachteile zu verringern, die sich aus dem Einführen eines festen Dielektrikums in den Zwischenraum zwischen den beiden Leitern des Koaxialkabels ergeben, und insbesondere die Änderung der Impedanz in bezug auf diejenige Impedanz zu verringern, die ein Ausfüllen des gesamten Raumes zwischen den Scheiben und dem Außenleiter mit sich bringt. Die im folgenden angegebene Näherungsrechnung dient lediglich zur Erläuterung dieses Vorteils, Sie bedeutet hinsichtlich der Abmessungen der Koaxialkabel nach der Erfindung kei^ nerlei Einschränkung.

Es wird davon ausgegangen, daß die Außendurchitesser und Innendurchmesser der Innenleiter bzw. Außenleiter des Kabels 3,8 mm und 6,9 mm betragen. Die Abstandsscheiben

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sind 25 mm voneinander entfernt und haben eine Dicke von 1,8 mm, einen normalen Durchmesser von 6,6 mm und eine relative Dielektrizitätskonstante von 2,3. Das gewellte Band besteht aus monoorientiertem Polypropylen mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 1,44, einer Dicke von 0,1 mm, und einer Querwellung mit einer Teilung von 1 mm und mit einer Amplitude von 0,3 mm. Die Erfahrung hat gezeigt, daß man in elektrischer Hinsicht dieses gewellte Band einem glatten Band mit einer Dicke von 0,15 mm gleichsetzen kann, welches mit dem Außenleiter in Berührung gebracht ist und folgende relative Dielektrizitätskonstante hat

Torr ⁶'⁹

Log ν—τ-Ι,44 ' 1^1 = 2,946 (1)

Die scheinbare relative Dielektrizitätskonstante des mit Dielektrikum ausgefüllten Raumes, welches durch die den Innenleiter umgebenden Scheiben gebildet ist, beträgt

ε - (23,2 χ 1) + (1,8 χ 2,3) _ .(2)

ε — ' — 1 ,094

¹ 25

Die scheinbare relative Dielektrizitätskonstante des Raumes zwischen den beiden Leitern beträgt

d2
E₁ t₂ Log -τ-

^ε - d2 = 1Ί"

^ε2 ^L°9 do" ^{+ E}l ^L°5 dT (3)

Der entsprechende Wellenwiderstand beträgt:

f Ü ^{= 76}'^28Ω

Wenn die Teilung bzw. die Entfernung der Scheiben auf 12,5 mm und ihre Dicke auf 1,25 mm verringert werden, zeigt die gleiche Rechnung, daß man für ein Koaxialkabel, daß ansonsten die angegebenen Abmessungen hat_f die fol-

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genden Werte erhält, wobei bezüglich des Verhaltens des gewellten Bandes dieselbe Annahme getroffen wird:

_ε = (11/25 χ 1) + (1_f25 χ 2,3) ₌ ^ _2Q ₍₅₎ ¹ 12,5

ε = 1,154 ·
Z₀₀.= 75,07 Ω

Gemäß dem Typ des gewünschten Kabels ist es folglich möglich, unter Verwendung der oben genannten Methode und unter Berücksichtigung der durch andere Gesichts^· punkte festgelegten Parameter (mechanische Festigkeit, Selbstkostenpreis, usw....) die Parameter des Bandes festzulegen, indem man von dem Wert der Impedanz, die zugelassen werden kann_f ausgeht.

Das Koaxialkabel nach der Erfindung eignet sich insbesondere für eine Verwendung im Fernmeldewesen, bei der Fernübertragung, usw.

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Claims

24Q49Q9 Patentansprüche

1. 7Koaxialkabel mit Zentrierung durch Scheiben, da- durch gekennzeichnet, daß ein quergewelltes dielektrisches Band vorgesehen ist, welches den mit den i>chei~ ben versehenen Innenleiter überlappend umhüllt, daß der Außenleiter durch Biegen und Längsschweißen oder -löten eines Metallbandes gebildet ist und daß durch einen anschließenden Ziehvorgang eine Verformung der Wellen des Bandes zwischen dem Umfang der Scheiben und dem Außenleiter sichergestellt ist.

2. Koaxialkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilung der Wellen des dielektrischen Bandes kleiner als 0,8-mal die Dicke der Abstandsscheiben ist.

3. Koaxialkabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Wellen des dielektrischen Bandes größer ist als die Hälfte der Toleranz des Durchmessers der Abstandsscheiben.

4. Koaxialkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das dielektrische Band aus Polypropylen besteht.

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