DE3004882A1

DE3004882A1 - Abstrahlendes koaxiales hochfrequenz-kabel

Info

Publication number: DE3004882A1
Application number: DE19803004882
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 3012 Langenhagen Bode; Ing.(grad.) Helmut 3012 Langenhagen Hildebrand; Günter Dipl.-Ing. Möhring; Paul Dipl.-Ing. 3014 Laatzen Thiele
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1981-08-20
Also published as: DE3004882C2; CH653486A5; BR8100758A; FR2475808A1; US4366457A; FR2475808B1

Description

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Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

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7. Febr. I980

Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel

Die Erfindung bezieht sich auf ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, einem zu diesem konzentrischen Außenleiter und einem zwischen beiden Leitern liegenden Dielektrikum, bei welchem im Außenleiter über die gesamte Kabellänge verteilt im Abstand zueinander Öffnungen angebracht sind.

Zur Übertragung von Hochfrequenz (HF)-Signalen von ortsfesten Sendeeinrichtungen zu beweglichen Empfängern oder umgekehrt, insbesondere zur Funkübertragung in Tunnels zwischen Stationen und Empfangsgeräten in Schienenfahrzeugen, werden Hochfrequenz-Kabel benutzt, bei denen an jeder Stelle in Längsrichtung des Kabels mittels einer geeigneten Antenne HF-Energie empfangen werden kann. Diese Kabel werden beispielsweise im Bereich von Schienenanlagen von Fahrzeugen verlegt, und zwar auf den Schwellen der Schienenanlagen oder neben dem Gleis auf Stützen oder bei Tunnelstrecken an der Tunnelwandung.

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Durch die DE-AS 10 kk 199 ist ein abstrahlendes koaxiales HF-Kabel bekanntgeworden, bei welchem der Außenleiter einen achsparallel durchgehenden Schlitz aufweist und daher die Isolierung des Innenleiters nur über einen Teil des Umfangs umgibt. Die Abstrahlung erfolgt also durch den im Außenleiter vorhandenen Schlitz. Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist darin zu sehen, daß die durch den Schlitz gegebene Öffnung des Außenleiters sehr groß ist. Bei bekannten Ausführungsformen dieses HF-Kabels beträgt der Öffnungswinkel beispielsweise 100 bis 120 Grad. Eine derart große Öffnung führt zu einer unerwünschten Dämpfungserhöhung, wenn das Kabel auf einem verlustbehafteten Untergrund, z. B. auf feuchtem Beton, verlegt ist. Außerdem kann durch die große Öffnung Feuchtigkeit leicht in die Kabelseele eindringen, wodurch die Dämpfung ebenfalls vergrößert wird.

Aus der DE-AS 16 90 I38 geht außerdem ein abstrahlendes Hochfrequenz-Kabel mit einem rohrförmigen Außenleiter hervor, der in Abständen mit Schlitzen versehen ist, durch welche das elektromagnetische Feld austreten kann. Die Richtung der schräg zur Kabelachse verlaufenden Schlitze ändert sich dauernd, so daß sich eine unterbrochene Zick-Zack-Linie ergibt. Durch diesen Verlauf der Schlitze sollen die axiale Komponente des elektromagnetischen Feldes bezüglich der Abstrahlung unterdrückt und die radiale Komponente verstärkt und dadurch eine Vergleichmäßigung der Empfangsfeldstärke erreicht werden. Auch bei diesem HF-Kabel ist die durch die Summe aller Öffnungen gegebene offene Fläche verhältnismäßig groß. Es besteht somit auch hier die Gefahr der Dämpfungserhöhung durch Rückwirkung der Umgebung und durch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele.

Durch die DE-OS 28 11 904 ist weiterhin eine Anordnung zur Übertragung von HF-Signalen bekanntgeworden, bei welcher ein übliches koaxiales HF-Kabel mit geschlossenem Außenleiter verwendet wird. In dieses Kabel werden in größeren Abständen koaxiale Bauteile eingeschaltet, die an einer Stelle eine Öff-

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nung im Außenleiter haben. Bei dieser bekannten Anordnung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß an der Stelle, an welcher ein koaxiales Kabel mit "offenem" Außenleiter an ein koaxiales Kabel mit geschlossenem Außenleiter angeschlossen wird, eine vom Außenleiter geführte Drahtwelle angeregt wird. Diese Drahtwelle wird durch die Öffnung im Außenleiter des koaxialen Abschnitts erzeugt und vom Außenleiter des angeschlossenen koaxialen Kabels, der selbst keine Öffnung aufweist, geführt. Sie kann von einer Antenne eines Empfangsgeräts empfangen, werden. Eine Schwierigkeit bei dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß der koaxiale Abschnitt zur Vermeidung von Reflexionen an der Übergangsstelle den gleichen Wellenwiderstand wie das HF-Kabel haben muß und außerdem nur von qualifizierten Fachkräften montiert werden kann.

Die DE-OS 2.h 03 646 zeigt ein abstrahlendes HF-Kabel, wie es eingangs beschrieben ist. Bei diesem bekannten HF-Kabel weist der Außenleiter in gleichmäßigen, relativ kurzen Abständen Öffnungen auf. Der Abstand dieser Öffnungen voneinander entspricht etwa dem Durchmesser des Außenleiters und ist somit wesentlich kleiner als die Betriebswellenlänge. Auch bei einem derartigen HF-Kabel ist die durch die Summe aller Öffnungen gebildete offene Fläche groß, so daß auch dieses Kabel die oben beschriebenen Nachteile aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abstrahlendes HF-Kabel anzugeben, das bei einfacher, wirtschaftlicher Herstellung von witterungs- bzw. Uragebungsbedingten Einflüssen weitgehend unabhängig ist und dadurch niedrige dielektrische Verluste und eine niedrige Dämpfung aufweist.

Diese Aufgabe wird mit einem HF-Kabel der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Abstand der Offnungen voneinander größer als die Betriebswellenlänge und unabhängig von derselben ist.

Ein abstrahlendes koaxiales HF-Kabel nach der Erfindung läßt sich mit einfachsten Mitteln fertigen, da im wesentlichen die

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für die Herstellung koaxialer HF-Kabel erforderlichen Einrichtungen eingesetzt werden können. Die im großen Abstand im Außenleiter anzubringenden Öffnungen können mit entsprechenden Werkzeugen während der Kabelherstellung oder in einer Vorfertigung in das für den Außenleiter bestimmte Blech eingestanzt werden. Der Abstand zwischen den Öffnungen soll vorzugsweise wesentlich größer als die Betriebswellenlänge des HF-Kabels sein, die beispielsweise bei einer Frequenz von 100 MHz etwa bei 2,3 m liegt. So soll der Abstand zwischen den Öffnungen mindestens 10 m jedoch nicht mehr als 50 m betragen.

Von den mit diesem großen Abstand angebrachten Öffnungen werden elektromagnetische Wellen erzeugt, die nicht nur in den Außenraum abgestrahlt, sondern als Drahtwellen auch auf dem Außenleiter weitergeführt werden und dann an jeder Stelle des HF-Kabels empfangen werden können. Da der Abstand zwischen den Öffnungen sehr groß ist, ergibt sich im Außenleiter eine im Verhältnis zur Gesamtfläche des Kabels nur kleine offene Fläche. Es tritt daher eine nur geringe Rückwirkung der Umgebung ein und der Einfluß von in die Kabelseele eindringender Feuchtigkeit kann vernachlässigt werden. Die obere Grenze für den Abstand zwischen den Öffnungen ist dadurch gegeben, daß unter Berücksichtigung der Dämpfung des HF-Kabels und der Dämpfung der sich auf dem Außenleiter ausbreitenden Wellen immer noch ein ausreichend starkes Signal zu empfangen sein muß.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung können die Abstände zwischen den einzelnen Offnungen unterschiedlich sein, da diese Abstände nicht von der Betriebswellenlänge abhängen. Es lassen sich durch derartig veränderte Abstände Reflexionsspitzen vermeiden, die sonst bei bestimmten Frequenzen auftreten würden.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

In Fig. 1 ist schematisch eine Übertragungsstrecke dargestellt, in welcher ein HF-Kabel gemäß der Erfindung eingesetzt ist. Die·

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Fig. 2 und 3 zeigen zwei unterschiedliche Ansichten eines prinzipiell verwendbaren HF-Kabels, wobei Fig. 3 ein Schnitt durch Fig. 2 längs der Linie III - III ist.

Mit 1 ist ein Sender bezeichnet, von welchem HF-Energie entlang einer vorgegebenen Strecke übertragen werden soll. An den Ausgang 2 dieses Senders ist ein koaxiales Hochfrequenz-Kabel 3 angeschlossen, das an seinem Ende mit einem Abschluß k reflexionsfrei abgeschlossen sein kann. Das HF-Kabel 3 ist entlang einer vorgegebenen Strecke, beispielsweise einer Gleisanlage, verlegt, auf welcher ein Fahrzeug bewegt werden kann. Dieses Fahrzeug ist mit einem Empfangsgerät und einer schematisch angedeuteten Antenne 5 ausgerüstet, die dementsprechend in gleichbleibendem Abstand parallel zum HF-Kabel 3 geführt wird.

Das HF-Kabel 3 besteht entsprechend den Fig. 2 und 3 aus einem Innenleiter 6, einem Dielektrikum 7 und einem Außenleiter 8. Der Innenleiter 6 kann als Draht oder Rohr ausgebildet sein und besteht vorzugsweise aus Kupfer. Die Isolierung 7 besteht vorzugsweise aus einem massiven oder geschäumten Kunststoff, wie beispielsweise Polyäthylen. Es ist jedoch auch möglich, für die Isolierung im Abstand zueinander auf den Innenleiter aufgebrachte Scheiben oder eine um den Innenleiter gewickelte Wendel zu verwenden.

Der Außenleiter 8 wird vorzugsweise als längseinlaufendes Band aus Kupfer oder Aluminium um die Isolierung 7 zum Rohr herum geformt. Die stumpf aneinander stoßenden Kanten dieses Rohres werden mittels einer Längsnaht verschweißt und das so geschlossene Rohr wird anschließend bis zur Auflage auf der Isolierung 7 heruntergezogen. Für die Abstrahlung der HF-Energie weist der Außenleiter Öffnungen 9 auf, deren Abstand A voneinander größer, vorzugsweise wesentlich größer, als die Betriebswellenlänge ist. Diese Wellenlänge beträgt bei einem Kabel mit einer Isolierung aus massivem Polyäthylen bei einer Frequenz von 100 MHz 2,0 m und bei einer Frequenz von *t50 HHz 0,^ m. Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 soll mindestens

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10 m und höchstens 50 m, d. h. also ein Vielfaches der Betriebswellenlänge, betragen.

Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 wird aus fertigungstechnischen Gründen vorzugsweise über die gesamte Kabellänge konstant bleiben. Es ist jedoch auch möglich, den Abstand A zu variieren. Reflexionsspitzen, die sich bei bestimmten Wellenlängen infolge gleichbleibender Abstände der Öffnungen durch phasengleiche Aufsummierung am Kabelanfang ergeben könnten, werden dann vermieden.

An jeder Stelle, an der im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Öffnung 9 eingezeichnet ist, können prinzipiell auch mehrere, über den Umfang des HF-Kabels 3 verteilte Locher angebracht werden, wodurch die Abstrahlungsverhältnisse unabhängig von der Umgebung des HF-Kabels und der Art seiner Anbringung in allen Richtungen vergleichmäßigt werden können. In den Zeichnungen sind die Öffnungen 9 als kreisrunde Löcher dargestellt. Selbstverständlich können die Öffnungen auch jede andere geeignete geometrische Form haben und insbesondere auch als Schlitze ausgebildet sein.

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Claims

Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft

1 1733

7. Febr. 198O

Patentansprüche

1.^ Abstrahlende koaxiale Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, einem zu diesem konzentrischen Außenleiter und einem zwischen beiden Leitern liegenden Dielektrikum, bei welchem im Außenleiter über die gesamte Kabellänge verteilt im Abstand zueinander Öffnungen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der Öffnungen (9) voneinander größer als die Betriebswellenlänge und unabhängig von derselben ist.

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) der Öffnungen (9) voneinander zwischen 10 m und 50 m liegt.

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den Öffnungen (9) über die gesamte Kabellänge gleichbleibend ist.

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k. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A) zwischen den Öffnungen (9) variabel ist.

5. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (9) aus mehreren, über den Umfang des Kabels (3) verteilten Löchern besteht.

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