DE2720227A1

DE2720227A1 - HF transmission cable with interference at regular intervals - introduces deviations from average distance between points as periodic function of spacer geometry

Info

Publication number: DE2720227A1
Application number: DE19772720227
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl Ing Erdel; Herbert Dipl Ing Strehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1977-05-05
Publication date: 1978-11-16

Abstract

In the hf transmission cable, the interference occurs at regular distances caused by the spacer discs along the length of the cable. The regularity of the interference produces reflections which are additive. The coaxial cable is designed so as to introduce a deviation from the average distance between the interference points. The deviation is a periodic function of a given amplitude. The multiple integral of the function among the coordinates has an upper limit. The periodicity is equivalent to that of a triangular function, or a rectangular function or a trapezoidal function, the period of which corresponds to that of the distance between the spacers.

Description

HochfrequenzUbertragungsleitungHigh frequency transmission line

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzübertragungsleitungmit sonst in regelmäßigen Abständen auftretenden Störstellen, zum Beispiel koaxiales Kabel mit in Abständen angeordneten Stützscheiben.The invention relates to a high frequency transmission line with otherwise Interferences occurring at regular intervals, for example coaxial cable with spaced support disks.

Weist eine Übertragungsleitung längs ihrer Erstreckung Ungleichmäßigkeiten auf, so wird ein der Größe der Störung, zum Beispiel der Impedanzänderung entsprechender Anteil des übertragenen Signals reflektiert. Tritt auf einer Übertragungsleitung eine Reihe von Störstellen mit gleichen Abständen auf, so addieren sich die Reflexionen bei bestimmten Frequenzen der zu übertragenden Signale phasengleich und vereinigen sich bei nochmaliger Reflexion mit dem übertragenen Signal. Eine geringe Anzahl von Störstellen wirkt also nur geringfügig auf die Übertragung von Signalen, während vielfache, auch kleine Störstellen, deren Abstand eine halbe Wellenlänge der Frequenz eines Signales ist, in Abhängigkeit von der Frequenz und der Länge der Leitung einen großen Beitrag zum Gesamtwert der Übertragungsstörung, das heißt zur Dämpfung liefern können, da sich die kleinen Reflexionen in Phase addieren.Man hat also bereits erkannt, daß die strukturellen Eigenschaften der Übertragungsleitungen, zum Beispiel von koaxialen Leitungen oder von rohrförmigen Wellenleitern, bezüglich des Abstandes sich wiederholender Störstellen betrachtet werden müssen, damit nicht im tibertragungsbereich unerwünschte Dämpfungsspit zenauftreten (DT-OS 1 943 229). Werden nun mehrere Übertragungsleitungen in einem Kabel vereinigt, so können bei der Verseilung neue Stoßstellen mit regelmäßigen Abständen in den Übertragungsleitungen entstehen, indem zum Beispiel sich wiederholende Verformungen gebildet werden. Um die bei regelmäßig wiederkehrenden Deformationen am Außenleiter koaxialer Leitungen auftretenden, frequenzabhängigen Dämpfungsspitzen zu vermeiden, hat man daher die Schlaglängen bei Hochfrequenzübertragungskabeln mit lagenweise verseilten koaxialen Leitungen periodisch um einen Mittelwert kontinuierlich geändert, und zwar zwischen einer unteren und einer oberen Grenze.A transmission line exhibits irregularities along its extension on, then one of the size of the disturbance, for example, the impedance change corresponding Part of the transmitted signal is reflected. Occurs on a transmission line If a number of imperfections appear at equal intervals, the reflections add up at certain frequencies the signals to be transmitted are in phase and combine if it is reflected again with the transmitted signal. A small number of interferences has only a slight effect on the transmission of signals while multiple, even small, imperfections, the distance between them being half a wavelength of the frequency of a signal is one, depending on the frequency and the length of the line make a large contribution to the total value of the transmission interference, i.e. to the attenuation because the small reflections add up in phase. that the structural properties of the transmission lines, for example of coaxial lines or tubular waveguides, with respect to the distance repetitive imperfections have to be considered so that they are not in the transmission range undesired damping spikes occur (DT-OS 1 943 229). There are now several transmission lines combined in one cable, new joints with regular joints can be created when stranding Clearances in the transmission lines arise by for example repetitive deformations are formed. To the regularly recurring Deformations occurring on the outer conductor of coaxial lines, frequency-dependent To avoid attenuation peaks, one therefore has the lay lengths in high-frequency transmission cables with coaxial cables stranded in layers, periodically around an average value changed between a lower and an upper limit.

Die Veränderung der Periode kann etwa sinusförmig oder im wesentlichen linear sein.(DT-AS 1 943 229).The change in period can be roughly sinusoidal or substantial linear (DT-AS 1 943 229).

Bei der Herstellung von Breitbandkabeln können bekanntlich infolge von periodischen Unregelmäßigkeiten der Eabelherstellungsmaschinen äquidistante Inhomogenitäten (Störstellen) in den einzelnen Leitungen entstehen, zum Beispiel periodische Schwankungen der Leiterdurchmesser, des Abstandes zwischen zwei Leitern, der Dielektrizitätskonstanten oder periodische Verformungen der Leiter infolge des Verseilungsprozesses. Diese periodischen Störstellen erzeugen bei bestimmten Frequenzen schmalbandige Verzerrungen des Dämpfungs-, Phasen- und Wellenwiderstandsverlaufs.In the production of broadband cables, as is well known, as a result of periodic irregularities of the label making machines equidistant Inhomogeneities (imperfections) arise in the individual lines, for example periodic fluctuations in conductor diameter, the distance between two conductors, the dielectric constant or periodic deformations of the conductors as a result of the Stranding process. These periodic defects produce at certain frequencies narrow-band distortions of the attenuation, phase and wave resistance curves.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Dämpfungsverzerrungen, die infolge periodischer Störstellen entstehen, durch eine Streuung der Störstellenabstände zu vermindern. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die Störstellen so zu streuen, daß sich die größte Dämpfungsverminderung ergibt.From the prior art it is known, attenuation distortion that arise as a result of periodic interferences, due to a scattering of the interferences to diminish. The object underlying the invention is now that To scatter imperfections in such a way that the greatest reduction in attenuation results.

Bei der Hochfrequenzübertragungsleitung mit sonst in regelmäßigen Abständen auftretenden Störstellen verläuft die Abweichung vom mittleren Störstellenabstand erfindungsgemäß nach einer periodischen Schwankungsfunktion mit vorgegebener Amplitude, deren Integral bei Integration über die Ortslroordinate einen großen positiven oder negativen Extremwert aufweist, zum Beispiel eine Periode einer Rechteck-, Trapez- oder Dreieckfunktion.With the high-frequency transmission line with otherwise in regular The deviation from the mean distance between the points of interference occurs according to the invention according to a periodic fluctuation function with a predetermined amplitude, whose integral has a large positive or when integrating over the local coordinate has a negative extreme value, for example a period of a rectangular, trapezoidal or triangle function.

Es hat sich gezeigt, daß die Dämpfungsspitzen bei einer systematischen Anordnung der Störstellenabstände stärker reduziert werden können als im Falle einer regellosen Verteilung. So ergibt sich an einem Beispiel einer 100-Meter langen koaxialen Leitung mit einem Störstellenabstand von 1 m für den Fall einer sinusförmigen Schwankung der Störstellenabstände mit einer Standardabweichung von 0,5 ffi bereits eine Verkleinerung der Dämpfungsspitze auf 40. Im Falle einer statistischen Schwankung der Störstellenabstände beträgt der Erwartungswert der Dämpfungsspitze bei gleicher Standardabweichung dagegen etwa 95in.It has been shown that the attenuation peaks in a systematic Arrangement of the interferences can be reduced more than in the case of a random distribution. So results look at an example of a 100-meter long coaxial line with an interference point distance of 1 m for the case of a sinusoidal fluctuation of the spacing between the points with a standard deviation of 0.5 ffi already a reduction of the attenuation peak to 40. In the case of a statistical The fluctuation in the distance between the points is the expected value of the attenuation peak with the same standard deviation, however, about 95in.

Die Erfindung wird im folgenden weiter erläutert.The invention is further elucidated below.

In Figur 1 ist der Fall einer rechteckförmigen Schwankung mit einer Standardabweichung as vom Mittelwert der Störstellenabstände eingezeichnet. Dabei wurde, um eine einfachere Darstellung zu erhalten, der Erwartungswert ha des Dämpfungsmaximums auf seinen Maximalwert hamaX, das heißt auf seinen Wert bei der Standardabweichung G-9 = 0 bezogen. Die gestrichelte Kurve gilt für den Fall einer rechteckförmigen Schwankung, wobei die Periodenlänge gleich der Leitungslänge ist. Die Dämpfungsverzerrung ist wesentlich kleiner als der Erwartungswert bei einer zufälligen Schwankung der Störstellenabstände. Die durchgezogene Kurve zeigt den Erwartungswert der Dämpfungsverzerrung für eine Leitungslänge von 100 m und einen mittleren Störstellenabstand von 1 m.In FIG. 1, there is a case of a rectangular fluctuation with a Standard deviation as from the mean value of the distance between the points is shown. Included In order to obtain a simpler representation, the expected value ha of the attenuation maximum was used to its maximum value hamaX, that is to say to its value at the standard deviation G-9 = 0 related. The dashed curve applies to the case of a rectangular one Fluctuation, where the period length is equal to the line length. The attenuation distortion is significantly smaller than the expected value in the event of a random fluctuation in the Disturbance distances. The solid curve shows the expected value of the damping distortion for a line length of 100 m and an average interfering point distance of 1 m.

Figur 2 zeigt den Verlauf der zweiten Dämpfungsspitze über der Frequenz für eine 100 m lange Leitung bei rechteckförmiger Scnwankung der Störstellenabstände mit dem Mittelwert 1 m für verschieden große Standardabweichungen G-s (Periodenlänge 100 m). Der Dämpfungswert bei der Resonanzfrequenz f0 folgt der gestrichelten Kurve der Fig. 1. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Frequenz des Dämpfungsmaximums nur bis zu einer Standardabweichung von etwa 0,5 cm ( = 0,5 ) mit der Resonanzfrequenz f0 identisch. Bei größer werdender Standardabweichung erfolgt eine zunehmende Einsattelung der Dämpfungsspitze und es entstehen zwei (bei weiterer Zunahme der Standardabweichung mehrere) zu f0 symmetrische Höcker im Dämpfungsverlauf. Ungeachtet dieser Tatsache ergibt sich im Fall der periodischen Schwankung der Stör- stellenabstände eine stärkere Reduktion der Dämpfungsverzerrung als im Fall einer statistischen Schwankung.FIG. 2 shows the course of the second attenuation peak over frequency for a 100 m long line with rectangular fluctuations in the distance between the points of interference with the mean value 1 m for standard deviations of different sizes G-s (period length 100 m). The damping value at the resonance frequency f0 follows the dashed curve of Fig. 1. As can be seen from Fig. 2, the frequency of the attenuation maximum is only up to a standard deviation of about 0.5 cm (= 0.5) with the resonance frequency f0 identical. As the standard deviation increases, there is an increasing dip of the attenuation peak and there are two (with a further increase in the standard deviation several) cusps symmetrical to f0 in the damping curve. Regardless of this fact in the case of periodic fluctuations in the disturbance spacing a greater reduction in attenuation distortion than in the case of a statistical one Fluctuation.

4 Patentansprüche 2 Figuren L e e r s e i t e4 claims 2 figures L e r s e i t e

Claims

ktentansDrüche 1 high frequency transmission line with otherwise in regular Interferences occurring at intervals, for example coaxial cable with at intervals arranged support disc, d a d u r c h g e -k e n n n z e i c h n e t that the Deviation from the mean distance between the points according to a periodic fluctuation function runs with a predetermined amplitude, the integral of which when integrated over the position coordinate has a large extreme value.

2. Transmission line according to claim 1, characterized in that the fluctuation function of the impurity spacing is a period of a rectangular function represents, where the period length corresponds to the production length.

3. Transmission line according to claim 1, characterized in that the fluctuation function of the impurity spacing is a period of a trapezoidal function represents, where the period length corresponds to the length of the work.

4. Transmission line according to claim 1, characterized in that the fluctuation function of the impurity spacing is a period of a triangular function where the period length corresponds to the production length.