DE3004882C2

DE3004882C2 -

Info

Publication number: DE3004882C2
Application number: DE3004882A
Authority: DE
Inventors: Udo Dipl.-Ing. 3012 Langenhagen De Bode; Paul Dipl.-Ing. 3014 Laatzen De Thiele; Guenter Dipl.-Ing. Moehring; Helmut Ing.(Grad.) 3012 Langenhagen De Hildebrand
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1989-10-05
Also published as: FR2475808A1; CH653486A5; FR2475808B1; BR8100758A; US4366457A; DE3004882A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Kabel geht aus der DE-AS 10 44 199 hervor.

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 HF-Kabel benutzt, bei denen an jeder Stelle in Längsrichtung des HF-Kabels mittels einer geeigneten Antenne HF-Energie empfangen werden kann. Diese HF-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.

Aus der DE-AS 16 90 138 geht außerdem ein abstrahlendes HF-Kabel mit einem rohrförmigen Außenleiter hervor, der in Abständen mit Schlitzen versehen ist, durch welche das elektromagnetische Feld des HF-Kabels 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. Bei diesem HF-Kabel ist die durch die Summe aller Öffnungen gegebene offene Fläche verhältnismäßig groß. Das führt zu einer unerwünschten Dämpfungserhöhung durch Rückwirkung der Umgebung und durch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Kabelseele.

Die DE-OS 24 03 646 beschreibt ein abstrahlendes HF- Kabel, dessen Außenleiter in gleichmäßigen, relativ kurzen Abständen Öffnungen aufweist. Der Abstand dieser Öffnungen voneinander entspricht etwa dem Durchmesser des Außenleiters. Er 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 hier die schon beschriebene Abhängigkeit der Dämpfung von Witterung und Feuchtigkeit besteht.

Bei dem aus der DE-AS 21 04 467 entnehmbaren abstrahlenden HF-Kabel wird davon ausgegangen, daß von einer Öffnung im Außenleiter desselben nicht nur HF-Energie abgestrahlt wird, sondern daß sich - ausgehend von der Öffnung - auch vom Außenleiter geführte Wellen (Goubau-Wellen) auf demselben ausbreiten. Trotz dieser Erkenntnis ist aber das eingesetzte abstrahlende HF-Kabel mit einer Vielzahl von Einschnitten im Außenleiter versehen, die die HF-Energie abstrahlen. Es gilt daher auch für dieses HF-Kabel die Abhängigkeit der Dämpfung von Witterung und Feuchtigkeit. Zur Verringerung von Reflexionen an den Öffnungen werden bei diesem HF-Kabel Impedanzanpassungselemente verwendet.

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 HF-Kabel werden in größeren Abständen koaxiale Bauteile eingeschaltet, die an einer Stelle eine Öffnung im Außenleiter haben. Von den Öffnungen der Bauteile werden Drahtwellen angeregt, die vom Außenleiter des angeschlossenen HF-Kabels, der selbst keine Öffnung aufweist, geführt werden. Sie können von einer Antenne eines Empfangsgeräts empfangen werden. Eine Schwierigkeit bei dieser beknnten Anordnung besteht darin, daß das koaxiale Bauteil zur Vermeidung von Reflexionen an der Übergangsstelle den gleichen Wellenwiderstand wie das HF-Kabel haben muß. Es kann außerdem nur von qualifizierten Fachkräften montiert werden. Der Aufwand zur Herstellung dieses bekannten HF- Kabels ist also erheblich. Er wird um so größer, je länger die Übertragungsstrecke ist. Eine kontinuierliche Verlegung des HF-Kabels ist nicht möglich, da mindestens nach jedem Verstärker vom Fachmann ein koaxiales Bauteil montiert werden muß. Dieses bekannte HF-Kabel hat daher keinen Eingang in die Praxis gefunden.

Die eingangs erwähnte DE-AS 10 44 199 beschreibt auch ein abstrahlendes koaxiales HF-Kabel, in dessen Außenleiter Öffnungen vorhanden sind, deren Abstände voneinander einem Vielfachen der Wellenlänge entsprechen. An jeder dieser Öffnungen entstehen Reflexionen der vom HF-Kabel geführten Wellen, die wegen der gleichbleibenden, von der Wellenlänge abhängigen Abstände zwischen den Öffnungen am Anfang des HF-Kabels durch phasengleiche Summierung zu Reflexionsspitzen führen. Die Anzahl der Öffnungen ist bei diesem HF-Kabel so groß, daß auch hier witterungs- und umgebungsabhängige Einflüsse auftreten können. Die Öffnungen werden bei diesem HF-Kabel daher durch dielektrisches Material verschlossen und das HF-Kabel wird in einer bestimmten Lage verlegt, die durch die Position der Öffnungen bestimmt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abstrahlendes HF-Kabel anzugeben, das bei einfacher, wirtschaftlicher Herstellung ohne zusätzliche Maßnahmen von Witterungs- und Umgebungseinflüssen weitgehend unabhängig ist und einen kleinen Reflexionsfaktor hat und dadurch niedrige dielektrische Verluste und eine niedrige Dämpfung aufweist.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Dieses abstrahlende HF-Kabel läßt sich mit einfachsten Mitteln fertigen, da die für die Herstellung koaxialer HF-Kabel erforderlichen Einrichtungen eingesetzt werden können. Die im großen Abstand im Außenleiter angebrachten Öffnungen können mit entsprechenden Werkzeugen während der Kabelherstellung oder in einer Vorfertigung in das für den Außenleiter bestimmte Blech eingestanzt werden. Die Abstände zwischen den Öffnungen ändern sich im Verlauf des HF-Kabels. Sie sollen wesentlich größer als die Betriebswellenlänge des HF- Kabels sein, die beispielsweise bei einer Frequenz vom 100 MHz etwa bei 2,3 m liegt. So soll der Abstand zwischen zwei Öffnungen mindestens 10 m jedoch nicht mehr als 50 m betragen. 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.

Von den mit diesen großen Abständen angebrachten Öffnungen werden elektromagnetische Wellen erzeugt, die nicht nur in den Außenraum abgestrahlt, sondern als Drahtwellen auch auf dem Außenleiter des HF-Kabels weitergeführt werden und dann an jeder Stelle desselben empfangen werden können. Da der Abstand zwischen den Öffnungen sehr groß ist, ergibt sich im Außenleiter eine im Verhältnis zur Gesamtfläche des HF-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.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

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

Fig. 2 und 3 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 des Senders 1 ist ein koaxiales HF-Kabel 3 angeschlossen, das an seinem Ende mit einem Abschluß 4 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, einer Isolierung 7 und einem Außenleiter 8. Der Innenleiter 6 kann als Draht oder Rohr ausgebildet sein. Er 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 7 im Abstand zueinander auf den Innenleiter 6 aufgebrachte Scheiben oder eine um denselben 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 wesentlich größer als die Betriebswellenlänge des HF-Kabels 3 ist. Diese Wellenlänge beträgt bei einem HF-Kabel mit einer Isolierung 7 aus massivem Polyäthylen bei einer Frequenz von 100 MHz 2,3 m und bei einer Frequenz von 450 MHz 0,44 m. Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 soll mindestens 10 m und höchstens 50 m betragen, d. h. also erheblich über der Betriebswellenlänge liegen.

Der Abstand A zwischen den Öffnungen 9 im Außenleiter 8 wird im Verlauf des HF-Kabels 3 geändert. Über die ganze Länge des HF-Kabels 3 gesehen, haben die Öffnungen 9 daher keine gleichbleibenden Abständen voneinander. Reflexionsspitzen, die sich bei bestimmten Wellenlängen infolge gleichbleibender Abstände der Öffnungen 9 durch phasengleiche Aufsummierung am Kabelanfang ergeben könnten, sind dadurch 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 Löcher angebracht werden, wodurch die Abstrahlungsverhältnisse unabhängig von der Umgebung des HF-Kabels 3 und der Art seiner Anbringung in allen Richtungen vergleichmäßigt werden können. In den Zeichnungen sind die Öffnungen 9 als kreisrunde Löcher dargestellt. Selbstverständlich können sie auch jede andere geeignete geometrische Form haben. Sie können insbesondere auch als Schlitze ausgebildet sein.

Claims

1. 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 voneinander getrennte Öffnungen angebracht sind, deren axiale Abstände voneinander größer als die Betriebswellenlänge sind, dadurch gekennzeichnet,

- daß die Abstände (A) zwischen den Öffnungen (9) sich im Verlauf des Kabels (3) derart ändern, daß eine phasengleiche Addition von an den Öffnungen (9) reflektierten Wellen am Kabelanfang vermieden ist und
- daß der Abstand (A) zwischen je zwei Öffnungen (9) unter Berücksichtigung der Dämpfung des Kabels (3) und der sich auf dem Außenleiter (8) desselben ausbreitenden Wellen so groß bemessen ist, daß sich im Außenleiter (8) eine im Verhältnis zur Gesamtfläche des Kabels (3) nur kleine offene Fläche ergibt.

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

3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (9) aus mehreren, über den Umfang des Kabels (3) verteilten Löchern besteht.