DE3515724A1

DE3515724A1 - Elektrische flachbandleitung zur nachrichtenuebertragung

Info

Publication number: DE3515724A1
Application number: DE19853515724
Authority: DE
Inventors: Harry 5140 Erkelenz Ahnert; Hans-Gerd Dipl.-Ing. 4100 Duisburg Dageförde; Christoph Dipl.-Ing. 4180 Goch Wouters
Original assignee: Aeg Kabel Ag 4050 Moenchengladbach; AEG Kabel AG
Current assignee: Kabel Rheydt AG
Priority date: 1985-05-02
Filing date: 1985-05-02
Publication date: 1986-11-06
Also published as: DE3515724C2

Description

Elektrische Fl achband leitung zur Nachrichtenübertragung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Allgemein bekannte, wegen ihrer geringen Dicke vorteilhafte Flachbandleitungen weisen den Nachteil auf, daß die kapazitiven Gegensprechkopplungen infolge der verschieden großen Abstände der einzelnen Adern, im Gegensatz zu beispielsweise einem symmetrischen Sternvierer, relativ groß sind.
So haben beispielsweise marktgängige Flachbandleitungen, bei denen die Adern in einer Ebene angeordnet sind, eine Nebensprechkopplung von 4600 pF/100 m. Ein konventionelles Kabel (I-2Y(St)2Y gemäß VDE 0815, April 1983, Seite 33), ist aber spezifikationsgemäß auf Werte bis 300 pF/100 m begrenzt. Somit sind normale Flachbandleitungen entsprechend Fig. 1, verglichen mit dem Stand der Technik (Deutsche Norm, VDE-Bestimmung), um den Faktor 15 schlechter.
Aus der DE-OS 28 26 688 ist ein Verfahren zur Entkopplung von Aderpaaren einer elektrischen Flachbandleitung bekannt. Es beruht auf der Anordnung der Adern in 2 Ebenen und damit unterschiedlichen Abständen von einer leitenden Schicht. Dies ist umständlich und bringt keinen sehr genauen Abgleich der unsymmetrischen Koppelkapazitäten zwischen benachbarten Aderpaaren, die für das unerwünschte Nebensprechen hauptsächlich verantwortlich sind. Der Hauptnachteil ist der hohe Bedarf an zusätzlichem Isoliermaterial.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Verringerung der Nebensprechkopplung vorzusehen und eine Möglichkeit zu schaffen, verschiedene Leitschichten auf die Flachbandleitung kostengünstig aufzubringen und ein dazu geeignetes Verfahren anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Nebensprechdämpfung in einem mehradrigen Rundkabel wesentlich herabzusetzen, das ohne die aufwendige Sternvierer-Anordnung kompensiert wird.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-9 und für das Verfahren in den Ansprüchen 10-17 gekennzeichnet. Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind: 1. Durch Beschichten können die Flachbandleitungen während oder nach dem Extrudieren kostengünstig und unter geringstem Materialeinsatz mit leitfähigen Bahnen beschichtet und gegen Nebensprechen wirksam entkoppelt werden.
2. Die Nebensprechdämpfung kann automatisch kompensiert werden.
3. Die bereits kompensierten Flachleitungen können zusammengerollt und zu einem Rundkabel verarbeitet werden.
4. Die Rundkabeladern können bei der Montage sehr leicht in Anschlußkämme gesteckt werden, sodaß sie leicht verdrahtet werden können.
5. Gegenüber der durch Verdrillen der Adern kompensierten Leitungen ergeben sich geometrische und mechanische Vorteile bei der Verlegung von einlagig kompensierten Flachbandleitungen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Beschreibung zu den Figuren 1 bis 4 erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine Bandleitung.
Figur 2 zeigt eine beschichtete Bandleitung, die aus mehreren Doppeladern besteht in Draufsicht.
Figur 3 zeigt ein anderes Bedruckungsschema.
Figur 4, 5 und 6 zeigen ebenfalls vorteilhafte Gestaltungsbeispiele der Erfindung.
In Fig. 1 ist eine Flachbandleitung herkömmlicher Art dargestellt. Zwischen den Leitern la, lb eines ersten Paares und den Leitern 2a, 2b eines zweiten Paares sind die Kapazitäten C1 bis C4 vorhanden. Wenn man die Erdkapazitäten vernachlässigt, verschwindet die kapazitive Gegensprechkopplung, falls C1/C2 = C3/C4 ist. Diese Bedingung läßt sich bei einer Fig. 1 dargestellten Flachbandleitung nicht verwirklichen.
Bei einer erfindungsgemäßen Flachbandleitung müssen zusätzlich die Kapazitäten der Leiter gegenüber der Leitschicht berücksichtigt werden. Wenn man diese entsprechend der Leiterbezeichnung nach Figur 1 mit C1a, C1b, C2a und C2b bezeichnet, so würde die Gegensprechkopplung verschwinden, wenn folgende Gleichung erfüllt ist: (c1+ClaC2a/C ) (C4+ClbC2b/C)=(C2+C1bC2a/C) (C3+C1aC2b/C') mit C = C1a + Clb + C2a + C2b Wegen der Symmetrie der Leiterpaare 1 und 2 kann man setzen: 3 4 C4 ; C1a = C2a = w1 ; C1b = C2b = W2 und erhält mit den allgemeingültigen Ersetzungen C2 = C ; C1 = a C ; C3 = b C w1 2 + w2² - (a+1)/b # w1w2 = 2C(a/b-b)(w1+ w2), eine in w1, w2 symmetrische Beziehung.
In der Praxis ist b> a mit b/a # 1,4 bei den meisten Flachkabeln.
Setzt man zur Vereinfachung noch w = nw2 so erhält man: n2 + 1 - n <a+1)/b w2 = 2 (a/b - b) (n+1) C Das ist eine Beziehung zwischen der für n > 1 kleineren Erdkapazität w2 und der Kapazität zwischen zwei benachbarten Leitern C - bezogen auf die Längeneinheit.
Man erkennt durch Einsetzen von Zahlen, daß 1. n # 1 sein muß und 2. erst ab n >2 realisierbare Kapazitätswerte herauskommen.
Zum Verschwinden der Nebensprechkopplung müssen also bestimmte Beziehungen zwischen den Kapazitäten der Leiter gegenüber der Leitschicht bestehen. Das bedeutet, daß in der Praxis die Kapazitätswerte der Belegung abwechselnd beispielsweise für n=3 2,5 C ; 0,84 C ; 2,5 C ; 0,84 C ... gewählt werden müssen. Dies läßt sich beispielsweise durch eine Anordnung nach Figur 2 realisieren. Aufgrund einer solchen Beschichtung lassen sich die Kapazitäten der Leiter gegen die Leitschicht gezielt derart unterschiedlich gestalten, daß bei einer Flachleitung die Nebensprechkopplungen verschwinden. Es erfolgt ein homogener Abgleich.
Bei mehr als zwei Doppeladern ändern sich die Kompensationskapazitäten nur geringfügig.
Erfindungsgemäß werden die Gegensprechkopplungen, welche infolge der Ungleichheiten der Kapazitäten zwischen den verschiedenen Leitern entstehen, durch Bildung von verschieden großen Kapazitäten der Leiter zu leitenden Schichten homogen und stetig kompensiert.
Wie Figur 2 zeigt, besteht die Leitschicht beispielsweise aus einem Muster von gegeneinander versetzten Bahnen, die jeweils mit der überbenachbarten Leitbahn verbunden sind. Die Kapazitäten der Leitbahnen zu den jeweils darunterliegenden Adern sind so bemessen, daß infolge der Abgleichbedingung die Nebensprechkopplung verschwindet. Dies gilt nicht nur für zwei symmetrische Übertragungskreise sondern auch für beliebige Anzahl von Doppeladern.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausführung zeigt Figur 3. Das Bedruckungsschema gilt allgemein für die gegenseitige Entkopplung von 2 n Adern, d. h. für eine symmetrische Flachbandleitung von n Doppeladern. Hier sind der Einfachheit halber alle Schenkel der Z-förmigen Bedruckung gleich lang. In erster Näherung verschwindet damit bei entsprechender Dimensionierung die Nebensprechkopplung. Dies ist für alle praktisch vorkommenden Fälle völlig aussreichend, wenn als Randkorrektur einige Elemente am Rand des Flachkabels ganz oder teilweise weggelassen werden.
Bei dem Produktionsverfahren für vielpaarige Bänder, bei denen sämtliche Adern gleichzeitig in einem Extrusionsvorgang aus einem Mundstück gefertigt werden, wird nach der Extrusion der Bedruckungsprozeß vorgenommen. In einer Meßanordnung werden beispielsweise hochfrequente Signale in ein Adernpaar eingekoppelt und die Nebensprechdämpfung gemessen. Falls die voreingestellte Kompensation noch nicht ausreicht, werden die Muster geringfügig geändert. Eine Methode besteht in der Verkleinerung der Kapazität durch Wegfräsen eines Teils der Längsstreifen über den Adern.
Diese kopplungsfreien Bandleitungen können auch als vieladrige Elemente dienen, um runde, mehrlagige Kabel herzustellen. Hierbei wird anstelle beispielsweise einer ganzen Lage aus vielen separaten Doppeladern nur eine Bandleitung längslaufend eingefahren.
Damit kann auch die Montagetechnik automatisiert werden, indem sämtliche Adern einer Lage mit ihrer Isolierhülle in Anschlußkämme gesteckt werden. Man erhält so ohne langwierige Dekodierung eine schnelle, eindeutige Zuordnung der Adern.
Figur 4 zeigt aus ca. 0,6 mm dickem Kupferdraht bestehende Leiter la, Ib, 2a und 2b. Auf der Oberfläche der Flachbandleitung sind dünne leitende Schichten 7 angeordnet. Die Isolierungen 3a und 4a bestehen aus PVC, die Isolierungen 3b und 4b aus geschäumtem Polyethylen mit einem Luftanteil von etwa 45 %. Sämtliche Isolierungen haben etwa die gleiche Wandstärke von 0,23 mm. Die Kapazitäten der mit PVC isolierten Leiter la und 2a zur leitenden Schicht 7 sind wesentlich größer als die der Leiter lb und 2b.
Bei dieser Anordnung ergibt sich eine Kompensation der kapazitiven Gegensprechkopplung bereits bei kleinen Kompensationskapazitäten der Leitbahnen.
Unterschiedliche Kapazitätswerte der einzelnen Leiter zu der leitenden Schicht können auch in der in Figur 5 gezeigten Weise beispielsweise durch dreieckige Querschnittsform der Leiter 8a, 8b und 9a, 9b erreicht werden, welche von einem einheitlichen Iso lierstoff 4c umgeben sind. Die Leiter 8a und 9a haben größere Kapazitäten zur leitenden Schicht 11 als die mit der Spitze zur Schicht 11 weisenden Leiter 8b und 9b. Auf der oberen Seite der in Figur 4 dargestellten Flachbandleitung kann zur Verdoppelung der Wirkung eine weitere leitende Schicht 12 angeordnet sein, welche jedoch von der Schicht 11 galvanisch getrennt sein müßte.
Figur 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Kapazität der Leiter 5b, 6b durch Vergrößerung des Abstandes zur leitenden Schicht 10 verkleinert wurde. Die Kapazität z. B. des Leiters 5a zur leitenden Schicht 10 ist bereits relativ groß, weil er von ihr direkt bedeckt ist. Um Isoliermaterial zu sparen, ist die Oberfläche der Bandleitung in diesem Falle nicht eben sondern gewellt. Das hier gewählte Leitschichtenmuster läßt sich beispielsweise auch bei den Flachkabeln üblicher Art anwenden.
Die leitenden Schichten können bei den gewählten Ausführungsbeispielen in verschiedener Art ausgebildet sein: als aufgelegte Metallfolie, als Metallgeflecht, als leitende Kunststoffschicht, als Leitlack oder als aufgedampfte, aufgedruckte oder kaschierte Leitschicht. Durch die Breite der leitenden Streifen 11 und/oder 12 läßt sich das Ausmaß der Kapazitätserhöhung beeinflussen.
Ebenso ist es möglich, die Streifen 11 und 12 intervallweise oder durchlaufend auf der Leiterlänge aufzubringen.
Um die Übertragungskreise gegen äußere Störungen abzuschirmen, ist es vorteilhaft, die Kompensationsbeschichtung mit einer Isolierschicht zu bedecken und die gesamte Leitung mit einer Abschirmung üblicher Art zu umgeben.
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Claims

Patentansprüche 1. Elektrische Flachbandleitung zur Nachrichtenübertragung mit isolierten Leitern, von denen vorzugsweise zwei benachbarte als Paar einen Übertragungskreis bilden, und an der Flachbandleitung eine elektrisch leitende Belegung angeordnet ist, die mit mindestens einem Leiter eine andere Kapazität bildet wie mit anderen Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß als Belegung auf ihrer Oberfläche leitfähige Bahnen vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, daß die Übertragungskreise gegen Nebensprechen entkoppelt sind.
2. Elektrische Flachbandleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen vorzugsweise längs der Adern verlaufen und daß abschnittweise Querstege vorgesehen sind, die überbenachbarten Adern zugeordnete Bahnen leitend verbinden.
3. Elektrische Flachbandleitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen und Querstege Muster bilden, die quer und/oder längs der Richtung der Adern angeordnet sind.
4. Elektrische Flachbandleitung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster aus U-förmigen Elementenbestehen.
5. Elektrische Flachbandleitung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Muster aus Z-förmigen Elementen bestehen.
6. Elektrische Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsunterschiede der Adern gegenüber den Leitbahnen eines Elementes durch die Unterschiede in den Bedeckungsflächen und die Abstände der Leitbahnen von den einzelnen Adern bewirkt sind.
7. Elektrische Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an ihrem Rand Musterelemente nur teilweise vorhanden sind.
8. Elektrische Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Adern alternierend mit Isolationsmaterial sehr unterschiedlicher Dielektrizitäts konstanten umhüllt sind.
9. Elektrische Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils aufeinanderfolgende Adern zur Leitschichtfläche unterschiedliche Abstände aufweisen.
10. Elektrische Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß über den Leitbahnen eine isolierende Beschichtung vorgesehen ist.
11.Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Flachbandleitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Aderisolierungen aus einem Mundstück gleichzeitig extrudiert werden und anschließend durch Beschichten mit Leitbahnen gegen Nebensprechen entkoppelt werden.
12 Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Leitbahnen durch Bedruckung, Aufspritzen, Kaschieren oder Bedampfen auf wenigstens eine, vorzugsweise ebene Breitseite aufgebracht werden.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufbringen einer näherungsweisen Kompensationsbeschichtung auf die Flachbandleitung die Nebensprech-ubertragungswerte gemessen und die Korrektur durch einen vorzugsweise automatischen Abgleich der Kapazitätswerte im Produktionprozeß durch Verändern der Fläche der Leitschichten bewirkt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gpkennzeichnet, daß runde Kabel durch längslaufendes Einfahren einer kompensierten Bandleitung, die dabei spiralig und/oder mäandernd aufgewickelt wird, hergestellt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebensprechentkopplung bei handelsüblichen, unkompensierten Flachbandleitungen durch eine mit Kleber und Entkopplungs-Beschichtung versehenen Kunststoff-Folie nachträglich vorgenommen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu genormten Flachbandleitungen passende Folien in verschiedenen Abmessungen hergestellt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien mit dem Kompensationsmuster einseitig oder doppelseitig beschichtet werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Mustern beschichteten Folien in Abschnitten bis zu einigen Metern Länge hergestellt werden, welche dann - je nach geforderter Kompensationskapazität -mit unterschiedlichen Zwischenräumen auf die Flachbandleitung geklebt werden.