DE2659572B2

DE2659572B2 - Hochfrequenzkoaxialkabel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen

Info

Publication number: DE2659572B2
Application number: DE2659572A
Authority: DE
Inventors: Maurice Conflans-Sainte- Honorine Arnaud (Frankreich)
Original assignee: LIGNES TELEGRAPHIQUES ET TELEPHONIQUES PARIS
Current assignee: LIGNES TELEGRAPHIQUES ET TELEPHONIQUES PARIS
Priority date: 1975-12-30
Filing date: 1976-12-30
Publication date: 1979-09-06
Also published as: GB1564719A; FR2337411B1; FR2337411A1; DE2659572A1; US4118594A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hochfraquenzkoaxialkabe:! der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenem Art

Insbesondere im Fernsprechwesen führt der zunehmende Bedarf an neuen Verbindungen zu einer unaufhörlichen Ausweitung des Spektrums der übertragenen Frequenzen, beispielweise erreicht das Band vom in analogen Systemen über Koaxialkabel übertragenen Betriebsfrequenzen gegenwärtig 60 ίΉζ und für noch höhere Frequenzen sind neue Systeme für die digitale v, oder analoge Übertragung in der Erprobung, zu denen die optischen Übertragungssysteme gehören, in welchen Lichtleitfasern benutzt werden. Die angewandte Technik und die entsprechenden Anlagen sind sehr unterschiedlich. Da jedoch die Kabelinstallationsarbeiten kostspielig und kompliziert sind, wäre es vorteilhaft; wenn schon heute die Herstellung von breitbandigen Verbindungen im optischen Spektrum vorgesehen werden könnte.

Es ist zwar bereits ein gemischtes Teilnehmerkabel bekannt (FR-PS 22 66 266), das elektrische Leiteir (Doppel- oder Viererleitung) und Lichtleitfasern enthäl t und zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen und von optischen Signalen verwendbar ist, dieses Teilnehmerkabel kann jedoch nicht für die Übertragung übeir große Entfernungen benutzt werden.

Weiter ist bereits ein Hochfrequenzkoaxialkabel der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art bekannt (DE-PS 6 59 346), das aber nicht zur Übertragung von optischen Signalen verwendbar ist, da es kein« Lichtleitfasern enthält Bei diesem bekannten Kabel sind die Abstandshalter jeweils nur mit einem radial verlaufenden Schlitz versehen, der bis zur Mitte der Abstandshalter geht und die Aufgabe hat, das seitlich«: Aufstecken der Abstandshalter auf den Innenleiter zu so gestatten. Der durch die Schlitze verlaufende Form" strang dient lediglich zum Festhalten der Abstandshal ter und zum Aufrechterhalten des gegenseitigem Abstandes der Abstandshalter.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für die breitbandige b^r> Fernübertragung sowohl von Hochfrequenz- als auch von optischen Signalen geeignetes Hochfrequenzkoaxialkabel zu schaffen, das mit vorhandenen Anlagern

kompatibel ist

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Das Hochfrequenzkoaxialkabel nach der Erfindung bietet folgende Vorteile:

- die Vergrößerung der durch die Lichtleitfasern erhaltenen Bandbreite kann beträchtlich sein, ohne daß dadurch die Koaxialübertragungen von Hochfrequenzsignalen, die auch ohne die Lichtleitfasern erfolgen könnten, beeinträchtigt werden, so daß gegenwärtige Anlagen mit ihm ausgerüstet werden können;

— seine Außenabmessungen, seine Impedanz und seine Dämpfung bleiben trotz der Einfügung der Lichtleitfasern praktisch unverändert;

- sein relativ dicker Außenleiter schützt die Lichtleitfasern vor äußeren Beanspruchungen während aller Anschlußoperationen sowie während seines Transports und während seiner endgültigen Verlegung, weshalb die Erhöhung der Einheitsdämpfung der Lichtleitfasern nach den AnschluSoperationen minimal ist;

— das Einführen der Lichtleitfasern in ein bereits gebräuchliches Hochfrequenzkoaxialkabel ist eine zusätzliche Operation, die in einem Fabrikationsgang mit bereits vorhandenen Maschinen vorgenommen werden kann und deshalb die für die Herstellung des Hochfrequenzkoaxia&abels nach der Erfindung erforderlichen Investitionskosten in Grenzen hält

Zwei Ausführungsbeispiele des Hochfrequenzkoaxialkabels nach der- Erfindimg werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein herkömmliches Hochfrequenzkoaxialkabel,

Fig.2 und 3 jeweils einen Querschnitt durch das Hochfrequenzkoaxialkabel nach der Erfindung in der Ebene eines Abstandshalters.

Gemäß F i g. 1 ist in einem herkömmlichen Hochfrequenzkoaxialkabel ein Innenleiter 1 aus Kupfer mit einem Durchmesser D\ durch Abstandshalter 2 aus Kunststoff mit einer relativen Dielektrizitätskonstante ει, die nahe bei Eins liegt, abgestützt, die einen gegenseitigen Abstand d haben. Diese Abstandshalter, deren Dicke e ist, haben einen Durchmesser Di. Sie stützen sich auf einer dünnen Kunststoffolie 4 ab, die in transversalen Kreisen gewellt ist und durch den Außenleiter 3 des Kabels festgehalten wird. Der Außenleiter 3 ist eine Aluminiumfolie, die zu einem Zylinder geformt und durch eine durchgehende Längsschweißung, die sie dicht macht, in sich geschlossen worden ist

Fig.2 zeigt einen Querschnitt durch das im Patentanspruch 1 beschriebene Hochfrequenzkoaxialkabel auf der Höhe der Abstandshalter 2. Die Abstandshalter 2 weisen Schlitze 6 auf, die auf deren äußeren Umfangsbereich beschränkt sind F i g. 2 zeigt als Beispiel eine regelmäßige Anordnung mit vier Schlitzen. Die Lichtleitfasern S sind ungeordnet in den Schlitzen 6 angeordnet und durch einen Formstrang 7 aus Kunststoff festgehalten. Der Formstrang 7 kann auf einer Länge benutzt werden, die gleich der Länge der Lichtleitfasern selbst ist, oder gegebenenfalls in Form von Abschnitten, die eine geringe Länge haben, welche beispielsweise gleich der Dicke der Abstandshalter ist. Es wird als Fcrmstrang vorzugsweise eine gezogene Stange aus Polyäthylen hoher Dichte benutzt, die in die Schlitze 6 eingezwängt wird.

Wenn man mit 62 die relative Dielektrizitätskonstante

des die Lichtleitfasern bildenden Materials und mit ε₃ die relative Ersatzdielektrizitätskonstante des Raumes zwischen zwei Abstandshaltern bezeichnet, wenn das Kabel Lichtleitfasern enthält, kann man für den Ausdruck der mittleren relativen Dielektrizitätskonstante ε des Kabels ohne Lichtleitfasern schreiben:

_ne + (d - e)

und für den Ausdruck der mittleren relativen Dielektrizitätskonstante ε> des Lichtleitfasern enthaltenden Kabels kann man schreiben:

_ f. e + F, \cl — e)

Im übrigen kann die relative Dielektrizitätskonstante 83 des Raumes zwischen zwei Abstandshaltern aus der relativen Dielektrizitätskonstanten ε< eines Kabels berechnet werden, dessen Umfang vollständig mit Lichtleitfasern besetzt ist

Wenn man die Neperschen Logarithmen mit Leg bezeichnet, so gilt:

₌ F₂Log(D₂./D|)

Log(D, +

+ [LOgD₂Z(D₁ + 2a)]

Wenn man mit a den Durchmesser bezeichnet, der dem Grund der Schlitze entspricht, und mit b die Dicke, die die Lichtleitfasern in den Schlitzen einnehmen, sowie mit /die Breite der Schlitze und mit π ihre Anzahl, so ist der von den Lichtleitfasern besetzte Ringbruchteil:

tu

.t(D, + 2a + b)

und für die gesuchte relative Dielektrizitätskonstante F₃ gilt:

'3=1+ ('4 -

nl

.τ (D, + la + b) '

Dieser Ausdruck, der nach Einsetzen des Ausdrucks für F₄. lautet: «to

n[

-t(D, +2a

rl_

(D]YIaTh)

F₂LOg(D₂ZD₁)

[i₂ Log(D₁ + Ia)ID₁I + [LogD₂Z(D₁ +27/)]

v,

zeigt, daß,

1) wenn nil π (D,+2a+b) klein ist, e₃ ebenfalls sehr nahe bei Eins liegt; und daß

2) wenn die Anzahl der Lichtleitfasern in einem Maß erhöht wird, daß nil η (D₁ + 2a+ b) nicht mehr sehr klein ist, die Zunahme der relativen Dielektrizitätskonstanten 63 langsam erfolgt, da sie sich aus der Differenz von zwei Ausdrücken ergibt, die als Faktor nlln (D_f + la+b) enthalten, von denen der zweite ein Verhältnis von Logarithmen ist, das sich mit der Anzahl der eingeführten Lichtleitfasern langsam ändert. Im übrigen ist es immer möglich, Ir=I zu halten, indem die Dicke der Scheiben um folgende Größe verringert wird:

oder aber indem der Abstand dum folgende Größe vergrößert wird:

55

oder indem das Dielektrikum mit der relativen Dielektrizitätskonstanten ει durch ein Dielektrikum mit der relativen Dielektrizitätskonstanten es ersetzt wird, so daß gilt:

(rf - t')(l - F₃)

Fig.3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Schlitze 6 tiefer ausgeführt sind, so daß die Lichtleitfasern 5 sich zwischen den Leitern 1 und 3 befinden. Eine Berechnung, die der vorhergehenden gleicht, ergibt für den Ausdruck der relativen Dielektrizitätskonstanten ε \ des Raumes zwischen zwei Abstandshaltern, in dem die Lichtleitfasern einen Ring vollständig besetzen:

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wobei gilt:

Q = Sf₂ Log [(D, + 2«)ZD,]>

+ !Log [(D, + 2a + 2Zj)Z(D₁ + 2a)]}

25 -I- if₂ LOg[I^-D₂ZD₁ + 2a + 20)]}.

Entsprechend den obigen Darlegungen ist die relative Dielektrizitätskonstante des Raumes zwischen zwei Abstandshaltern der teilweise von Lichtleitfasern eing enommen wird:

nl

•t(D, + la + b)

rrW - I).

J5 Der Wert von ε«ist sehr wenig von 84 verschieden und die gleichen Bemerkungen, die bereits in bezug auf 83 gemacht worden sind, gelten auch für ε '*, ebenso wie die Bemerkung bezüglich der Korrektur der Dicke Ae, die vorzunehmen ist, um die Änderung der relativen Dielektrizitätskonstante aufgrund der Lichtleitfasern zu kompensieren, sowie die Bemerkung bezüglich des Abstandes d, usw.

Als Beispiel sei angegeben, daß ein Abschnitt dieses Hochfrequenzkoaxialkabels mit den folgenden Abmessungen hergestellt worden ist, die einem Standardkabel entsprechen:

D_x
D₁

3,7 mm
13,5 mm
23 mm
0,3 mm
1,2 mm

d = 33 mm

Dieses Kabel enthält vier Lichtleitfasern mit einem Durchmesser von 150 μηι, deren relative Dielektrizitätskonstante ε₂ - 2,2 beträgt

Diese vier Lichtleitfasern werden in vier Schlitzen mit Hilfe von vier Polyäthylenstangen festgehalten, deren Durchmesser 0,6 mm beträgt

Der berechnete Wert β« ist gleich 1,09 und die relative Ersatzdielektrizitätskonstante 83 eines Raumes zwischen zwei Abstandshaltern ist gleich 1,003.

Der Vergleich der Verluste von zwei Abschnitten derselben Länge, von denen der eine mit Lichtleitfasern versehen ist, ließ bei Funkfrequenz keine meßbare Zunahme der Dämpfung pro Längeneinheit erkennen.

Die Messung des Wellenwiderstands bis zu 400 MHz hat ebenfalls keine Verschlechterung desselben eezeiet

Andererseits zeigt die Messung der Dämpfung an einer nichtverkabelten einzelnen Lichtleitfasern und an einer verkabelten Lichtleitfaser eine Abweichung von weniger als 1 dB/km zwischen diesen beiden Messungen.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenzkoaxialkabel zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, mit scheibenförmigen, s geschlitzten Abstandshaltern zwischen Innen- und Außenleiter und in den Schlitzen verlaufendem Formstrang aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (6) der Abstandshalter (2) regelmäßig über deren Umfang verteilt und auf ι ο deren äußeren Umfangsbereich beschränkt sind und daß in die Schlitze (6) jeweils sich fiber die gesamte Länge des Kabels erstreckende ungeordnete Lichtleitfasern (5) und jeweils ein sie festlegender Formstrang (7) eingefügt sind.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstränge (7) die gleiche Länge wie die Lichtleitfasern (5) haben.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieLpge der Formstränge (7) jeweils gleich der Dicke der Abstandshalter (2) ist.