DE4205779A1

DE4205779A1 - Kabel

Info

Publication number: DE4205779A1
Application number: DE19924205779
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Feurer; Guenter Jarney; Joachim Dipl Ing Nedtwig
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1993-09-23
Anticipated expiration: 2012-02-27
Also published as: DE4205779C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kabel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Kabel werden u. a. zur Übertragung von Schalt- und Steuer signalen als Datenbusse eingesetzt und kommen daher z. B. im Bereich der Elektrotechnik, Fahrzeugtechnik, EMV-Kam mern sowie im Bereich der Überwachungseinrichtungen zur Anwendung.

In Kraftfahrzeugen, Schiffen, Booten, Flugzeugen und in kompakten Anlagen werden diese Kabel häufig als elektri sche Steuerleitungen einzeln, paarweise oder mehradrig verlegt. Sie dienen der Übertragung von analogen und/oder von digitalen Steuerbefehlen oder von Meßwerten. Hinsicht lich der Verlegung bestehen häufig Sachzwänge oder Vorga ben der Wirtschaftlichkeit, die eine elektromagnetisch un gestörte Verlegung verhindern.

Derzeit werden ungeschirmte Vielfachkabel aus Kupferlitze innerhalb von Anlagen verlegt. Dabei ergeben sich durch Fortfall der Abschirmung gravierende Probleme bei der Si cherstellung der gesetzlich geforderten elektromagneti schen Verträglichkeit (EMV), denn über die Kabel werden einerseits Störspektren, z. B. eines 30 MHz-Taktes, unge dämpft in die Anlage abgestrahlt und andererseits elektro magnetische Störungen durch externe Feldstärken als Störer eingekoppelt. Hinzu kommen noch Beschaltungsmängel der Kupfer-Steuerleitungen der Kabel, die in der Regel am Ende nicht definiert belastet werden, sondern leer laufen und stark schwankende Pegel verursachen. Die Koppelungs störungen sind für Elektroniker in der Regel nicht wirt schaftlich und sicher lösbar.

In zahlreichen derartigen Anlagen werden neben den elek trischen und elektromagnetischen Anforderungen auch häufig solche der mechanischen Zuverlässigkeit wie Zugfestigkeit, Biegefähigkeit und Korrosionsschutz gestellt.

Die handelsüblichen Kupferkabel haben dabei eine hohe elektrische Leitfähigkeit, so daß die Signale zum Informa tionsaustausch über viele Kilometer ohne Verstärker über tragen werden könnten. Diese spezielle Eigenschaft ist in kurzen, kompakten Anlagen wie z. B. in Kraftfahrzeugen nicht erforderlich. Die außergewöhnlich hohe elektrische Leitfähigkeit ist hierbei mit verantwortlich für die stö renden Ein- und Auskoppelungen elektromagnetischer Felder, insbesondere für Serien/Parallel-Resonanzen mit Pegel schwankungen von bis zu 60 dB.

Die vorbekannte Methode der Ummantelung von Kupferseelen mit absorbierenden Materialien ist ebenfalls nicht preis wert und hat den Nachteil, daß Resonanzeffekte durch Stoß stellen im Impedanzverlauf der Leitungen nicht unterdrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, mittels der Information z. B. in Form von Schalt- bzw. Steuersignalen in Datenbussen übertragen wer den, wobei mögliche auftretende Störstrahlungen stark un terdrückt sind.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die Un teransprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildun gen der Erfindung.

Der erfindungsgemäße Lösungsgedanke besteht darin, daß das Kabels mindestens eine Seele aus einem Widerstandsmaterial aufweist oder mindestens eine Ader mit einem Seelenmantel aus Widerstandsmaterial.

Von Vorteil ist hierbei, daß neben der Bedämpfung der stark störenden Resonanzen auch die Eigenschaft mit den äußeren Feldstärken zu koppeln, stark unterdrückt wird.

Ferner ist die Anordnung leicht, preiswert, korrosions fest, reißfest und materialsparend realisierbar, da Stan dardwerkstoffe verarbeitet werden können.

Die Erfindung wird nachfolgend exemplarisch anhand der Fi guren betrachtet. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine vorteilhafte Ausfüh rungsform eines Kabels als geschirmtes Flachband kabel;

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungs form eines Kabels als ungeschirmtes Flachbandka bel;

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Weiterbildung des Ka bels nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt Ausschnittsweise einen Querschnitt durch eine vorteilhafte Ausführungsform eines Kabels als geschirmtes Flachbandkabel.

Drei Leiter sind dort in Form von Seelen 33 aus Wider standsmaterial zu erkennen. Sie sind umgeben von einem Di elektrikum 2, welches einerseits beidseitig durch ein er stes und/oder zweites Masseband 11 bzw. 12 in Form eines Metallbandes oder Metallgeflechts, welches z. B. aus Litze, verzinnten Stahlfasern oder verzinkten Stahlfasern besteht, geschirmt ist.

Optional ist mindestens ein Durchgangsloch 7 zur Durchfüh rung einer Wandhalterung ausbildbar. Die Wandhalterung be steht beispielsweise bei EMV-Kammern aus einem Splind, der in der Wand fixiert ist und auf den das Durchgangsloch 7 gesteckt wird.

Als Widerstandsmaterial ist handelsübliches Widerstands material verwendbar oder Widerstandsmaterial in Form von Litzen aus dünnen Nickel-Stahl-Legierungen oder aus ver zinkten Stahldrähten herstellbar, deren elektrische Leit fähigkeit 6 sich um den Faktor 10 bis 30 von der Leitfä higkeit von Kupfer unterscheidet:

Die von außen in die Leitung eingekoppelte Leerlauf-Stör spannung U_o ist wie folgt abschätzbar:

U_o 2 · h · E_o ≈ 2 · h · Z_o · H_o
E_o, H_o = einfallende Feldstärken
Z_o = Feldwellenwiderstand 377 Ω.

Wie diese Formel verdeutlicht, kommt es darauf an, die Steuerleitungen möglichst dicht auf leitfähigen Materia lien wie Bleche, Träger, Stangen, Rohre zu führen. Es ent stehen dabei durch die unvermeidbar notwendigen Abwei chungen jedoch immer noch störende Einkoppelungsflächen. Zur Vermeidung dieses Effektes wird das Kabel im Kabel selbst längsbedämpft, z. B. aufgrund des ersten und/oder zweiten Massebandes 11 bzw. 12.

Dadurch wird die kapazitive Kopplung jedes Leiters zum er sten und/oder zweiten Masseband 11 und/oder 12 erhöht (höherer Kapazitätsbelag a′). Da z. B. Stahlfasern auch magnetisierbar sind (µ_{r, eff} ≈ 200 relative, effektive Permeabilität), erhöht man den induktiven Leitungsbelag L′. Das erste und/oder zweite Masseband 11 und/oder 12 sorgt infolge seiner sehr engen mechanischen Kopplung für sehr geringe Entkopplungshöhen.

Die Massebänder sind daher mindesten am Anfang und Ende des Kabels flächig auf Nasse aufgelegt. Verbesserungen er geben sich bei weiteren Massekontaktierungen, die gleich zeitig als Haltepunkte für die neuen Kabel dienen.

Dieses neue störungsarme Kabel aus Widerstandsmaterial zeichnet sich aus durch kurze Übertragungsstrecken, hohe Zerreißfestigkeit, Korrosionsarmut, lange Lebensdauer, ge ringe Abstrahlung, geringe Einstrahlung, geringe Resonanz fähigkeit bei Fehlanpassungen, einen hohen Dämpfungsfak tor.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabels weist eine Kabellänge von 1-100 m, vorzugsweise im Bereich von etwa 10-70 m auf und beträgt in einer beson ders bevorzugten Ausführungsform etwa 30 in (in steht für Meter).

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Aus führungsform des Kabels als ungeschirmtes Flachbandkabel und Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Weiter bildung des Kabels nach Fig. 2 in der Form eines Rundka bels.

Der Leiter des Kabels weist in dieser weiteren Ausfüh rungsform die Form einer Ader auf, deren Seele 31 von Widerstandsmaterial 32 umgeben ist. Mehrere Leiter sind von dem Dielektrikum 2 umschlossen.

Für den Fall, daß das Kabel ein Flachbandkabel ist, weist das Dielektrikum 2 in etwa einen rechteckförmigen Quer schnitt auf. Ansonsten weist das Dielektrikum 2 einen kreisförmigen Querschnitt nach Fig. 3 auf.

Wie in Fig. 1 bereits ausgeführt, kann das Flachbandkabel nach Fig. 2 mindestens ein Durchgangsloch 7 aufweisen.

Claims

1. Kabel kurzer Länge für EMV-sichere Übertragung, da durch gekennzeichnet daß das Kabel mindestens eine Seele aus einem Widerstandsmaterial aufweist oder mindestens eine Ader mit einem Seelenmantel aus Widerstandsmaterial.

2. Kabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein Flachbandkabel ist.

3. Kabel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein Rundkabel ist.

4. Kabel nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel mindestens ein Durchgangsloch zur Durchfüh rung einer Wandhalterung aufweist.

5. Kabel nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel von einem Metallband oder Metallgeflecht um geben ist.

6. Kabel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß es eine Längenausdehnung zwischen 1 und 100 Metern, vorzugsweise zwischen 10 und 70 Metern, insbe sondere jedoch von 30 Metern aufweist.