DE69331909T2

DE69331909T2 - Abstrahlendes koaxialkabel und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69331909T2
Application number: DE69331909T
Authority: DE
Inventors: M. Lique
Original assignee: Trilogy Communications Inc
Current assignee: Trilogy Communications Inc
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1993-10-21
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: EP0665987B1; JPH08502634A; US5339058A; EP0665987A4; ATE217454T1; DE69331909D1; EP0665987A1; WO1994009530A1; US5543000A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine/ein Koaxialübertragungsleitung oder -kabel, die/das eine hochfrequente elektromagnetische Energie abstrahlen sowie übertragen kann.
Kabel, die eine hohe Frequenz abstrahlen, werden in vorteilhafter Weise als eine verteilte Quelle oder ein Empfänger von Signalen immer dann verwendet, wenn Kommunikationen in der Funkbandbreite durch strukturelle Hindernisse verhindert werden. Gebräuchliche Installationsstellen sind deshalb innerhalb oder um Gebäude herum, Garagen, Tunnel, sowie in Gebieten, bei denen Kommunikationen ansonsten nicht verhindert werden, aber genau gesteuerte Signalpegel über eine Entfernung verteilt werden müssen, ohne sich mit anderen, in der Nähe liegenden Signalen zu stören.
In seiner einfachsten Form umfasst ein Koaxialkabel einen inneren Leiter, einen äußeren Leiter, der konzentrisch um den inneren Leiter herum angeordnet ist und eine dielektrische Schicht, die zwischen den zwei Leitern angeordnet ist. In einem nicht-abstrahlenden Koaxialkabel weist der äußere Leiter eine ausreichende Dicke und Leitfähigkeit auf, um das normal einfallende elektrische Feld zu dämpfen, wodurch die Übertragung eines Signals mit einem minimalen Signaleintritt oder -austritt erlaubt wird.
Hinsichtlich der Tatsache, dass ein Signalleck durch den äußeren Leiter nicht vollständig beseitigt werden kann, strahlen sämtliche Koaxialübertragungsleitungen zu einem gewissen Ausmaß ab. In abstrahlenden oder strahlenden Koaxialkabeln wirkt das Koaxialkabel jedoch als eine Antenne und strahlt einen Abschnitt des übertragenden Signals über seine gesamte Länge oder über einen definierten Teil des Kabels ab. Diese abgestrahlten Signale sind zum Übertragen von Funkfrequenzsignalen an beispielsweise einen mobilen Empfänger nützlich.
Der Signalpegel, der an einem Punkt extern zu dem und in einer spezifischen Entfernung von dem abstrahlenden Kabel angetroffen wird, sollte auf einem vorhersagbaren Verhältnis mit dem Pegel, der innerhalb des Kabels aufrecht erhalten wird, sein. Dieses Verhältnis ist als der Kopplungsverlust bekannt und wird gewöhnlicherweise in einem logarithmischen Maßstab (dB) ausgedrückt. Weil das Kopplungsphänomen daher kommt, dass der in dem Kabel angetroffene Spannungspegel zu einem externen Potential koppelt, wird sich die Leitungsdämpfung des abstrahlenden Kabels in Abhängigkeit von der Installationsumgebung und den dazu gehörigen Wetterbedingungen verändern. Dies triff insbesondere zu, wenn das Kabel direkt an dem Boden angebracht ist oder in Kontakt mit anderen verlustbehafteten Ebenen ist.
Obwohl ein Signalleck für die Funktion des abstrahlenden Kabels benötigt wird, bleibt es erforderlich, dass das Kabel die meisten von seinen Signalübertragungscharakteristiken beibehält. Es ist beobachtet worden, dass zum Erhalten der gewünschten Abstrahlintensität die Öffnungen in dem äußeren Leiter sehr groß sein müssen. Der Effekt von großen Öffnungen ist jedoch eine Erhöhung des Widerstands pro axialer Länge des Kabels. Entsprechend wird die Dämpfung (gemessen in dB/30,5 m) des internen TEM-Signals ebenfalls erhöht. Es ist altbekannt, dass derartige angehobene Dämpfungspegel schwerwiegende Einschränkungen für die Entfernung auferlegen, über die nicht verstärkte Signale entlang des Kabels übertragen werden können.
Die Bereitstellung von Öffnungen in dem äußeren Leiter beeinträchtigt auch die mechanischen Eigenschaften des Kabels. Im Vergleich mit einer festen Metallumhüllung ist der mit Öffnungen versehene Leiter gegenüber einem Abknicken und einem Drücken während einer Behandlung und Installation des Kabels weniger widerstandsfähig. Ferner wird die Fähigkeit verringert, Umgebungsbedingungen, insbesondere den Eintritt von Feuchtigkeit in den dielektrischen Kern, auszuhalten. Jedes von diesen Problemen kann zu einer elektrischen Verschlechterung des Kabels führen.
Die deutsche Offenlegungsschrift Nr. 2022990 offenbart ein Hochfrequenzkabel, bei dem der äußere Leiter durch Wickeln eines Bands oder eines drahtartigen Materials um ein kontinuierliches zylindrisches dielektrisches Abstandsstück herum, welches wiederum konzentrisch den zentralen Leiter umgibt, konstruiert ist. Eine Hochfrequenzenergie wird durch die sich ergebenden Spalten oder Öffnungen in dem äußeren Leiter abgestrahlt. Eine Ummantelung aus einem herkömmlichen Isolationsmaterial ist über dem äußeren Leiter angebracht. Diese Kabelkonfiguration ist, obwohl sie in der Herstellung relativ kostengünstig ist, schwer und dem sofortigen Eintritt von Feuchtigkeit durch die Wicklungen des spiralförmigen äußeren Leiters, wenn die äußere Ummantelung beschädigt wird, ausgesetzt.
Das U.S.-Patent 4129841 offenbart ein abstrahlendes Koaxialkabel, welches zusätzlich zu einem herkömmlichen zentralen Leiter, einem isolierenden Abstandsstück und einem äußeren Leiter ferner eine Vielzahl von zylindrischen Abstrahlelementen umfasst, die individuell angeordnet und entlang der Erstreckung des Kabels, aber in einer gleichförmig beabstandeten Beziehung zueinander, verteilt sind. Eine dünne Isolationseinhüllende wird zwischen den abstrahlenden Elementen und dem äußeren Leiter bereit gestellt. Obwohl diese Anordnung eine gleichförmige Verteilung des äußeren Felds über die gesamte Erstreckung des Kabels erlaubt, ist es schwer, schwierig zu installieren und in der Herstellung relativ kostenintensiv.
Das U.S.-Patent Nr. 4339733 offenbart ein abstrahlendes Kabel, welches einen zentralen Leiter, der von einem dielektrischen Kern umgeben ist und eine Vielzahl von abstrahlenden Umhüllungen, die entlang der Länge des dielektrischen Kerns so angeordnet sind, dass sie koaxial zu der zentralen longitudinalen Achse des Kabels sind, umfasst. Zusätzlich zu einer Verringerung der Dämpfung verringert die Bereitstellung von zusätzlichen Umhüllungen den Eintritt von Feuchtigkeit als Folge der Tatsache, dass die zusätzlichen Schichten von abstrahlenden Umhüllungen und Dielektrika zusätzliche Barrieren gegenüber dem Eindringen von Wasser bilden. Jedoch erfordert die Ausbildung und Integration von mehreren Umhüllungen in die Kabelkonstruktion zusätzliches Material und zusätzliche Herstellungsschritte, so dass sowohl das Gewicht des Kabels als auch die Herstellungskosten ansteigen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf diese und andere Nachteile in existierenden abstrahlenden Kabeln ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes abstrahlendes Kabel bereit zu stellen, welches verschlechternde Umgebungseffekte auf das Betriebsverhalten des Kabels minimiert und welches eine Dämpfung entlang der Übertragungsleitung signifikant beschränkt.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, das Problem eines Eintritts von Feuchtigkeit in das abstrahlende Kabel zu verringern.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein abstrahlendes Kabel bereit zu stellen, welches in einer einfachen und wirtschaftlichen Weise hergestellt werden kann, während herkömmliche Kabelherstellungsgeräte verwendet werden.
Diese und andere Aufgaben und Vorteile werden durch ein verbessertes abstrahlendes Kabel gelöst, umfassend wenigstens einen zentralen Leiter, eine Vielzahl von koaxialen dielektrischen Elementen, die entlang des zentralen Leiters angeordnet sind und eine dielektrische Hülse, die konzentrisch um die Vielzahl von dielektrischen Elementen herum und in einer abdichtenden bzw. abschließenden Anlage damit angeordnet sind. Eine abstrahlende Umhüllung aus einem leitenden Metall umgibt die dielektrische Hülse und um sie selbst herum ist eine schützende Isolationsummantelung vorgesehen. Irgendwelche der verschiedenen bekannten Materialien zum Konstruieren von zentralen Leitern können verwendet werden, wie Kupfer, Aluminium und kupferbeschichtetes Aluminium etc.
Der dielektrische Kern, der aus den dielektrischen Elementen und der Hülse gebildet ist, definiert eine Vielzahl von koaxialen dielektrischen Luftkammern, die den Mittenleiter umgeben und ihn von der koaxialen abstrahlenden Umhüllung trennen. Die Materialien, die zum Konstruieren der dielektrischen Elemente und der Hülse verwendet werden, können ein Polymer-Material, wie Polytetrafluoroäthylen oder Polyäthylen (als Schaum oder nicht in Schaumform), Laminate oder irgendein anderes Material oder eine Kombination von Materialien, die herkömmlicherweise als Dielektrika in koaxialen Kabeln verwendet werden, sein.
Die Hülse stellt einen zusätzlichen Schutz gegenüber dem Eintritt von Feuchtigkeit bereit, wie bei Fällen, bei denen die äußere isolierende Ummantelung des Kabels beschädigt wird. Ferner beseitigt die Hülse die Neigung zu einem Knicken und Zusammendrücken des Kabels, verursacht durch die Anwesenheit von Öffnungen in der Umhüllung. Die dielektrischen Elemente weisen einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt auf und jedes einzelne definiert vorzugsweise eine zentrale Öffnung zur Aufnahme und Halterung des zentralen Leiters.
Die abstrahlende Umhüllung ist vorzugsweise röhrenförmig in der Form und ist so positioniert, dass sie zu der zentralen longitudinalen Achse des Kabels koaxial ist. Die Umhüllung kann aus irgendeinem herkömmlichen Material konstruiert sein, welches als äußere Leiter in Koaxialkabeln verwendet wird, vorzugsweise aus Metallen, wie Aluminium oder Kupfer oder Metall-Laminaten, mit Öffnungen oder einer anderen Einrichtung, um eine Abstrahlung zu erlauben. Die Umhüllungen können in der Form von spiralförmig oder longitudinal umwickelten Strukturen, wie Bandagen, ein Band oder ein Draht oder röhrenförmigen Strukturen sein. Die Öffnungen können einfach Löcher oder Spalte in der Umhüllung sein. Vorzugsweise ist die Umhüllung jedoch röhrenförmig in der Form und zwei longitudinale Spalten werden darin gebildet, wobei diese radial voneinander in einem Abstand von 180º angeordnet sind, um eine symmetrische Anordnung zu erzeugen und dadurch eine gleichmäßiger verteilte Feldemission bereit zu stellen. Es wird auch bevorzugt, dass die Umhüllung in einer klebenden Weise an der dielektrischen Hülse unter Verwendung eines klebenden Bindemittels bzw. Bondungsmittels, wie ein Äthylen-acrylischer Säure- Kopolymerzement, angebunden bzw. angebondet oder angeklebt ist.
Obwohl die isolierende Ummantelung ebenfalls in einer klebenden Weise an der Umhüllung angebunden sein kann, wird bevorzugt, dass die Ummantelung direkt auf die Umhüllung bei einer Temperatur extrudiert wird, die hoch genug ist, um eine Bindung mit dem dielektrischen Hülsenmaterial, welches von den Schlitzen freigelegt wird, zu bilden, so dass kein Bindemittel benötigt wird. Das Kabel ist in einer schützenden äußeren Ummantelung eingeschlossen, die aus Materialien gebildet ist, die in dem technischen Gebiet altbekannt sind. Wenn gewünscht, können verstärkende Elemente, Beidrähte und Induktivitätselemente in dem Kabel eingebaut sein.
Die Dicke der verschiedenen Schichten, sowie die Abmessungen der Öffnungen oder longitudinalen Schlitze in der Umhüllung sind nicht kritisch und können gewählt werden, um gewünschte Betriebscharakteristiken zu erreichen. Somit sollten die beispielhaften und bevorzugten Dicken, die hier angegeben sind, nicht so angesehen werden, dass sie den Umfang der Erfindung beschränken.
Bei der Erstellung des Kabels der Erfindung wird der zentrale Leiter zentral innerhalb der dielektrischen Elemente und daran angebunden bzw. angebonded positioniert. Die dielektrischen Elemente können geformt oder direkt auf das Kabel extrudiert werden oder sie können vorher geformt und danach darauf positioniert werden. Die isolierende Hülse wird über diesen dann extrudiert, als Bandage aufgebracht, gewickelt oder in irgendeiner anderen bekannten Weise angebracht, wodurch die koaxialen dielektrischen Luftkammern definiert werden. Wenn die Hülse über die dielektrischen Elemente extrudiert ist, verursacht die Wärme des Extrudierungsprozesses eine Schmelzbindung bzw. Schmelzbondung dazwischen, um ein Dielektrikum in einem Stück herzustellen. Ein Klebemittel kann verwendet werden, um andere Formen der Hülse auf die dielektrischen Elemente zu bonden bzw. binden. Ein klebendes Bindemittel bzw. Bondungsmittel wird auf die Oberfläche der isolierenden Hülse aufgebracht und die abstrahlende Umhüllung wird dann gezogen, spiralförmig gewickelt, longitudinal gezogen (wie eine Zigarette gewickelt), als Geflecht aufgebracht, extrudiert, plattiert oder in irgendeiner anderen bekannten Weise über die isolierende Hülse aufgebracht. Wenn die abstrahlende Umhüllung in einer im wesentlichen festen, röhrenförmigen Form bereit gestellt wird, werden ein oder mehrere longitudinale Schlitze darin durch Entfernen von gewählten Mengen des Umhüllungsmaterials gebildet. Dieser Entfernungsprozess kann durch Ziehen des Kabels an ein oder mehreren Vorlageschneidemaschinen, einer Säge oder einer anderen herkömmlichen Schneideeinrichtung vorbei ausgeführt werden. Vorzugsweise wird das Kabel zwischen einem Paar von beabstandeten Sägen oder Vorlageschneidemaschinen geführt und ein Paar von am Umfang beabstandeten longitudinalen Schlitzen werden gleichzeitig während des Entfernungsprozesses gebildet. Sobald die Schlitze gebildet worden sind und irgendein Abfallmaterial davon entfernt ist, wird eine schützende äußere Ummantelung aus einem isolierenden Material auf die Umhüllung durch eine Extrudierung, eine Aufbringung als Bandage oder einen anderen herkömmlichen Prozess aufgebracht. In Abhängigkeit von der Größe der Spalte, Schlitze oder Öffnungen in der Umhüllung kann es erforderlich sein, ein Bindemittel (bzw. Bondungsmittel) an der Oberfläche der Umhüllung anzubringen. Vorzugsweise wird jedoch eine ausreichende Menge des äußeren Leiters entfernt, so dass ausreichend extrudiertes Ummantelungsmaterial bei hoher Temperatur die Oberfläche der isolierenden Hülse kontaktiert und eine haltbare Bindung bzw. Bindung damit bildet.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Seitenansicht, die ein abstrahlendes Koaxialkabel darstellt, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines abstrahlenden Koaxialkabels, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Fertigungsbands, welches für eine Verwendung bei der Herstellung des abstrahlenden Koaxialkabels der vorliegenden Erfindung ausgelegt ist;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Stufe des in Fig. 3 dargestellten Fertigungsbands;
Fig. 5 eine Endansicht der Fertigungsstufe, die in Fig. 4 dargestellt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie am besten in Fig. 1 gezeigt, umfasst das koaxiale Leitersystem 10 der vorliegenden Erfindung einen zentralen Leiter 12, der konzentrisch von einem röhrenförmigen äußeren Leiter 14 umgeben wird. Wie nachstehend noch mit näheren Einzelheiten diskutiert ist eine dielektrische Isolation zwischen den Leitern vorgesehen.
Der zentrale Leiter 12 kann aus irgendeinem elektrisch leitenden Material, wie Kupfer oder Aluminium, gebildet sein und kann als Litzendraht oder in einer röhrenförmigen Form vorgesehen sein. Jedoch ist der zentrale Leiter vorzugsweise ein kupferbeschichteter Aluminiumdraht.
Eine Vielzahl von Abstandsstücken 16, die aus einem dielektrischen Material gebildet sind, sind konzentrisch bei axialen Intervallen um den zentralen Leiter 12 herum angeordnet. Jedes Abstandsstück 16 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf und definiert ein axiales Loch dadurch zur Aufnahme und Halterung des zentralen Leiters 12. Vorzugsweise sind die Abstandsstücke 16 als Disks (Platten) konstruiert. Wenn gewünscht, kann jedoch auch ein zylindrisches Element oder ein toroidales Element mit einem Disk-Einsatz verwendet werden. Die Abstandsstücke 16 können an dem zentralen Leiter unter Verwendung eines herkömmlichen Klebemittels angebunden bzw. angebonded (angeklebt) werden, um eine relative Bewegung dazwischen zu verhindern. Für diesen Zweck kann ein klebendes Bindemittel, wie ein Äthylen-acrylischer Säure-Kopolymerzement verwendet werden.
Nachdem die Abstandsstücke 16 richtig auf dem zentralen Leiter 12 positioniert worden sind, wird eine isolierende Hülse 18 dann extrudiert, als Bandage aufgebracht, gewickelt oder in irgendeiner anderen bekannten Weise über diese in einer abdichtenden und angebundenen Anlage damit angebracht, wodurch eine Vielzahl von koaxialen dielektrischen Luftkammern 20 und ein integraler dielektrischer Aufbau definiert wird. Die Hülse 18 ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie dasjenige gebildet, welches in den Abstandsstücken verwendet wird, und bildet eine Halterungsoberfläche für den abstrahlenden äußeren Leiter 14. Die Materialien, die bei der Konstruktion der Abstandsstücke 16 und der Hülse 18 verwendet werden, können ein Polymermaterial, wie Polytetrafluoroäthylen oder Polyäthylen (als Schaum oder nicht in Schaumform), Laminate oder irgendein anderes Material oder eine Kombination von Materialien, die herkömmlicherweise als Dielektrika in Koaxialkabeln verwendet werden, sein. Wenn erforderlich, können feuerabweisende Materialien alleine oder in Kombination mit anderen dielektrischen Materialien verwendet werden. Wegen einer strukturellen Zuverlässigkeit und Integrität wird bevorzugt, dass sie aus Polyäthylen nicht in Schaumform gebildet sind. Die Hülse stellt einen zusätzlichen Schutz gegenüber dem Eintritt von Feuchtigkeit bereit, wie bei Fällen, bei denen die äußere isolierende Ummantelung des Kabels beschädigt wird.
Sobald die isolierende Hülse 18 über den Disks extrudiert oder in einer anderen Weise gebildet worden ist, wird ein klebendes Bindemittel bzw. Bondungsmittel daran angebracht und ein abstrahlender äußerer Leiter 14 wird dann darüber gezogen, spiralförmig gewickelt, longitudinal gezogen (wie eine Zigarette gewickelt), als Geflecht aufgebracht, extrudiert, plattiert oder in irgendeiner anderen bekannten Weise angebracht. Ein äußerer Leiter 14 wird in einer konzentrischen Beziehung über der isolierenden Hülse 18 positioniert und kann in einer Vielzahl von Vorgehensweisen gebildet sein. Zum Beispiel kann der äußere Leiter 14 aus einer Metallbandage oder einem Draht, der spiralförmig um die Hülse 18 herumgewickelt ist, konstruiert sein, wodurch abstrahlende Spalte zwischen benachbarten Spulen gebildet werden. Alternativ kann der äußere Leiter 14 als eine einheitliche feste Röhre gebildet werden, die longitudinal über die Hülse 18 gezogen wird. In der bevorzugten Ausführungsform beginnt der äußere Leiter 14 als ein Streifen, der in einer röhrenförmigen Konfiguration geformt und geschweißt wird, die dann über die Hülse in einem kontinuierlichen Prozess gezogen wird.
Obwohl der röhrenförmige äußere Leiter 14 der bevorzugten Ausführungsform aus irgendeinem Metall oder einer Metalllegierung konstruiert sein kann, die geeignete leitende Eigenschaften aufzeigt, wird wegen seiner Ziehfähigkeit und anderen Metallbearbeitungseigenschaften Aluminium bevorzugt. Um eine abstrahlende Konfiguration zu erzielen, werden ein oder mehrere longitudinale Schlitze 24 in dem äußeren Leiter 14 gebildet. Wie am besten in Fig. 2 gezeigt, sind die Schlitze 24 vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang des Kabels 10 beabstandet. In der bevorzugten Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, liegen zwei Schlitze in einem Abstand von 180º. Jedoch sollte von Durchschnittsfachleuten in dem technischen Gebiet erkannt werden, dass zusätzliche Schlitze verwendet werden können und dass die Beabstandung der Schlitze nicht gleichförmig sein muss.
Die Schlitze 24 können in dem Kabel der bevorzugten Ausführungsform durch irgendeinen herkömmlichen Prozess gebildet werden. Vorzugsweise schneidet eine Komplementärschneideeinrichtung mit hoher Genauigkeit durch den röhrenförmigen Leiter 14, um die isolierende Hülse 18 frei zu legen, aber nicht in diese hinein zu schneiden. Es ist wichtig, dass die Schneideeinrichtung genau gesteuert wird, so dass sämtliches Metall einschließlich von Splittern auf die Hülse herunter entfernt wird, während die Hülse selbst intakt bleibt. Es ist festgestellt worden, dass eine Entfernung von zwischen 10% und 35% des Aluminiums, welches zum Konstruieren der Schlitze verwendet wird, eine tolerierbare Dämpfung und Kopplung bereitstellt. Die besten Ergebnisse sind mit ungefähr 20% von entferntem Aluminium erhalten worden.
Sobald die Schlitze gebildet worden sind, wird eine geeignete äußere Ummantelung 38 über die äußere Umhüllung 14 extrudiert, wodurch die abstrahlenden Schlitze 24 gefüllt werden. Die Wärme des extrudierten Ummantelungsmaterials bewirkt, dass die Verbindung innerhalb der abstrahlenden Schlitze 24 an der dielektrischen Hülse 18 bindet. Diese Bindung bzw. Klebeverbindung stellt einen Widerstand gegenüber signifikanten Änderungen in der Schlitzbreite bereit und minimiert das Risiko eines Abknickens. Ferner stellt die Bindung der Ummantelung 38 und der Aluminiumumhüllung 14 an der dielektrischen Hülse 18 eine einstückige Konstruktion her, die stark und flexibel ist. Diese Konstruktion stellt auch einen maximalen Schutz gegenüber dem Eintritt von Feuchtigkeit bereit, weil selbst dann, wenn die Ummantelung 38 beschädigt wird, die dielektrischen Luftkammern 20 von der Hülse 18 umschlossen bleiben.
Um die Vorteile des Kabels der Erfindung weiter zu erläutern, werden die folgenden Beispiele bereit gestellt.

BEISPIEL I

Um die Dämpfung der Energie auszuwerten, die innerhalb von abstrahlenden Kabeln übertragen wird, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung erstellt sind, wurden ein koaxiales abstrahlendes Kabel und ein koaxiales nicht-abstrahlendes Kabel wie folgt erstellt:
Ein Kabel A wurde durch Binden von Disks aus nicht-schaumförmigem Polyäthylen an einem mit Kupfer beschichteten, zentralem Aluminiumleiter mit einem Durchmesser von 0,188 Inch hergestellt. Die Disks wurden in einem Abstand von 3 cm (1,21 Inch) von Mitte zu Mitte beabstandet und wurden in einer klebenden. Weise an den zentralen Leiter gebunden. Nicht-schaumförmiges Polyäthylen wurde dann über die Disks extrudiert, um eine isolierende Hülse mit einer Dicke von 0,9 mm (0,035 Inch) und einem äußeren Durchmesser von 11,2 mm (0,470 Inch) zu bilden. Eine geschweißte Aluminiumumhüllung mit einer Dicke von 0,5 mm (0,020 Inch) mit einem äußeren Durchmesser von 1,3 cm (0,510 Inch) wurde über die isolierende Schicht gezogen und daran angebunden, um den äußeren Leiter zu bilden. Zwei Schlitze mit einer Breite von 0,36 cm (0,144") wurden kontinuierlich durch die Umhüllung geschnitten und zwar in einem Abstand von 180º, um ein gleichförmiges Leck unabhängig von der Winkelposition bereit zu stellen. Ungefähr 20% des Aluminiums wurde von dem äußeren Leiter während des Schlitzschneideschritts entfernt, um die abstrahlende Umhüllung zu erzeugen. Eine Polyäthylenummantelung mit einer mittleren Dichte wurde über die abstrahlende Umhüllung und in die Schlitze hinein extrudiert.
Das Kabel B wurde zur Kontrolle hergestellt. Dieses nicht-abstrahlende Koaxialkabel wurde in der gleichen Weise wie das Kabel A erstellt, mit Ausnahme davon, dass keine longitudinalen Schlitze in dem äußeren Leiter gebildet wurden.
Die Proben wurden in einem Abstand von ungefähr 1,27 cm (0,5") von und entlang einer Betonwand unter Verwendung von nicht-metallischen Bügeln angebracht. Kopplungsverlustmessungen wurden für das Kabel A durchgeführt. Von einem 6 m (20 Fuß) Abstand stellte das Kabel A einen Kopplungsverlust von ungefähr 62 dB bei 100 MHz, 70 dB bei 500 MHz und 74 dB bei 1 GHz bereit. Durchgezogene Frequenzmessungen von 5-1000 MHz wurden ebenfalls durchgeführt. Die Ergebnisse sind tabellarisch in der Tabelle I aufgeführt: TABELLE 1 - DÄMPFUNG VON MIT SCHLITZEN GEGENÜBER OHNE SCHLITZEN @ 20ºC
Diese Ergebnisse zeigen, dass die absolute Differenz in der Dämpfung zwischen einem abstrahlenden Kabel, welches in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und einem im wesentlichen identischen, nicht-abstrahlenden Kabel mit der Frequenz zunimmt. Es wird natürlich verständlich sein, dass die Testbedingungen nur dafür vorgesehen waren, um eine typische Installation zu simulieren und dass sich das Dämpfungsverhalten des abstrahlenden Kabels in anderen Installationsumgebungen verändern wird.
In einem bevorzugten Verfahren zum Erstellen des Kabels der Erfindung wird der zentrale Leiter 12 zentral innerhalb der Abstandsstücke 16 positioniert. Die Abstandsstücke können geformt oder direkt auf dem zentralen Leiter 12 extrudiert werden oder sie können vorher geformt und danach darauf positioniert werden. Die isolierende Hülse 18 wird dann über diesen derart extrudiert, dass die Wärme des Extrudierungsprozesses eine Wärmebindung dazwischen erzeugt.
Ein klebendes Bindemittel wird auf die Oberfläche der isolierenden Hülse 18 angebracht und ein röhrenförmiger äußerer Leiter 14, der vorzugsweise aus Aluminium gebildet ist, wird geformt, geschweißt und über die isolierende Hülse 18 gezogen. Wie in Fig. 3-5 gezeigt, werden ein oder mehrere longitudinale Schlitze 24 in dem äußeren Leiter 14 durch Entfernen von gewählten Mengen des Leitermaterials gebildet.
Wie in den Fig. 3-5 gezeigt, werden zwei am Umfang beabstandete longitudinale Schlitze 24 vorzugsweise durch kontinuierliches Ziehen des Kabels zwischen zwei genau positionierten Drehschneideeinrichtungen 26, wie sich drehende Sägen oder Vorlageschneidemaschinen 30, gebildet. Die Schneideeinrichtung umfasst vorzugsweise eine Einstelleinrichtung 32 zum genauen Steuern der Position der Schneideklingen 34, so dass sicher gestellt wird, dass nur das Leitermaterial entfernt wird und die isolierende Hülse 18 darunter geschützt wird. Wenn kurze Längen des Kabels benötigt werden, wird ersichtlich sein, dass das Kabel stationär gehalten werden kann und die Schneideeinrichtung dafür ausgelegt sein kann, sich daran entlang zu bewegen. Wenn der äußere Leiter 14 aus Aluminium gebildet ist, entfernt der Entfernungsschritt zwischen 10% und 35% des Aluminiums davon.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sobald die Schlitze 24 gebildet worden sind, wird durch eine Saugeinrichtung 36 sämtliches Abfallmaterial davon entfernt, und eine äußere schützende Ummantelung 38 aus einem isolierenden Material wird auf den Leiter 14 angebracht. Obwohl die äußere Ummantelung 38 unter Verwendung irgendeines herkömmlichen Prozesses angebracht werden kann, wird sie vorzugsweise durch eine Extrudierungseinrichtung 40 unmittelbar nach dem Schlitzbildungsschritt angebracht. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Schlitz- und Ummantelungsbildungsschritte in einem kontinuierlichen Prozess auf dem gleichen Herstellungsband ausgeführt werden, so dass das Kabel zwischen der Schneideeinrichtung vorbei geht und dann durch eine Einrichtung zum Extrudieren der Ummantelung geführt wird. In Abhängigkeit von der Größe der Schlitze 24, die in dem äußeren Leiter 14 gebildet werden, ist es erforderlich, ein Bindemittel auf die Oberfläche des Leiters 14 vor dem Extrudierungsschritt aufzubringen. Wie in Fig. 3 angedeutet, kann das Klebemittel durch eine Extrudierung über eine Extrudierungseinrichtung 42 angebracht werden, nachdem die Schlitze gebildet worden sind. Vorzugsweise wird jedoch eine ausreichende Menge des äußeren Leiters während der Bildung der Schlitze entfernt, so dass ein ausreichend extrudiertes Ummantelungsmaterial bei hoher Temperatur die Oberfläche der isolierenden Hülse kontaktiert und eine feste Bindung damit bildet. Es ist festgestellt worden, dass für die meisten Anwendungen eine Schlitzbreite von ungefähr .100" ein ausreichendes Kontaktgebiet bereit stellen wird, um eine Bindung zu erlauben. Jedoch werden die tatsächlichen Schlitzabmessungen von den thermischen Charakteristiken und der Viskosität des tatsächlich verwendeten Ummantelungmaterials abhängen.

Claims

1. Abstrahlendes Kabel (10), umfassend:

einen zentralen Leiter (12);

eine Vielzahl von koaxialen dielektrischen Elementen (16), die mit dem zentralen Leiter (12) verbunden sind und entlang davon beabstandet angeordnet sind;

von dielektrischen Elementen (16) umschließt, wobei die dielektrischen Elemente (16) und die Hülse (18) eine Vielzahl von Luftkammern (20) dazwischen definieren;

eine abstrahlende Umhüllung (14), die konzentrisch auf der dielektrischen Hülse (18) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die abstrahlende Umhüllung (14) wenigstens einen kontinuierlichen Schlitz oder Spalt (24), der sich entlang der Länge davon erstreckt, umfasst; und

eine zweite dielektrische Hülse (38) konzentrisch auf der abstrahlenden Umhüllung (14) gebildet ist, wobei die zweite dielektrische Hülse (38) den Raum, der von dem Schlitz oder Spalt (24) gebildet wird, belegt und an die erste dielektrische Hülse (19) dort gebondet ist.

2. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei, die dielektrischen Elemente (16) einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

3. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 2, wobei die dielektrischen Elemente (16) jeweils eine zentrale Öffnung zum Aufnehmen und Haltern des zentralen Leiters (12) definieren.

4. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 3, wobei die dielektrischen Elemente (16) und die erste dielektrische Hülse (18) aus einem Material gebildet sind, welches Polyäthylen umfasst.

5. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten dielektrischen Hülsen (18, 38) und die dielektrischen Elemente (16) aus einem feuerabweisenden Material gebildet sind.

6. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) röhrenförmig ist.

7. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) einen zweiten kontinuierlichen Schlitz oder Spalt (24) entlang ihrer gesamten Länge aufweist, wobei die Schlitze (24) voneinander um 180º radial beabstandet angeordnet sind.

8. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 7, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) eine Aluminiumröhre ist, wobei die Röhre eine innere Wand und eine äußere Wand definiert und die Schlitze (24) zwischen 10 und 35% des Volumens zwischen den inneren und äußeren Wänden definieren.

9. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 8, wobei die Schlitze (24) ungefähr 20% des Volumens zwischen den inneren und äußeren Wänden definieren.

10. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) ein nichtüberlappendes spiralförmiges Metallband ist.

11. Abstrahlendes Kabel nach Anspruch 1, wobei die zweite Hülse (38) und die abstrahlende Umhüllung (14) klebend gebondet sind.

12. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels, umfassend die folgenden Schritte:

Bereitstellen eines zentralen Leiters (12);

Bilden einer Vielzahl von koaxialen dielektrischen Luftkammern (20) durch Anbringen einer Vielzahl von isolierenden beabstandet angeordneten Abstandsstücken (16) an dem zentralen Leiter (12);

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ferner umfasst:

Bilden einer Abstrahlungsumhüllung (14), die konzentrisch über den Abstandsstücken (16) angeordnet wird;

Bilden wenigstens eines Paars von kontinuierlichen Schlitzen oder Spalten (24) entlang der Länge davon; und

Bilden einer äußeren isolierenden Hülse (38) über der abstrahlenden Umhüllung (14), um die Abstrahlungsumhüllung (14) und die Schlitze oder Spalte (24) abzudecken.

13. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 12, wobei die isolierenden Abstandsstück-Elemente (16) im wesentlichen kreisförmig sind, ferner umfassend den Schritt zum Bilden einer inneren isolierenden Hülse (18) zwischen den kreisförmigen Abstandsstück-Elementen (16) und der abstrahlenden Umhüllung (14).

14. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 13, wobei die innere isolierenden Hülse (18) durch einen Extrusions-Prozess gebildet wird.

15. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 14, ferner umfassend den Schritt zum Anbringen eines klebenden Bondungsmittels an wenigstens einem Abschnitt der äußeren Oberfläche der inneren isolierenden Hülse (18).

16. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 15, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) ein röhrenförmiger Leiter, der aus einem Streifen eines leitenden Materials gebildet ist, ist,

wobei der röhrenförmige Leiter über die innere isolierende Hülse (18) gezogen wird.

17. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 16, wobei die Schlitze oder Spalte (24) durch Schneiden durch den röhrenförmigen Leiter (14) gebildet werden.

18. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 17, ferner umfassen den Schritt einer Anbringung einer Absaugung an dem longitudinalen Schlitz (24) während des Schneideschritts, um irgendwelches loses Material zu entfernen.

19. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 17, wobei die Spalte oder Schlitze (24) durch Schneiden des röhrenförmigen Leiters (14) unter Verwendung wenigstens einer Säge (30) gebildet werden.

20. Verfahren zum Bilden eines Abstrahlerkabels nach Anspruch 17, wobei der Spalt oder Schlitz (24) durch Schneiden des röhrenförmigen Leiters (14) unter Verwendung wenigstens eines Rauters (30) gebildet wird.

21. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 14, wobei die wenigstens zwei kontinuierlichen Spalte oder Schlitze (24) durch Schneiden des röhrenförmigen Leiters (14) gleichzeitig gebildet werden.

22. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 16, wobei die äußere isolierende Hülse (38) durch Extrudieren eines dielektrischen Materials über die abstrahlende Umhüllung (14) gebildet wird.

23. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 22, ferner umfassend den Schritt zum Anbringen eines Bondungsmittels an wenigstens einem Abschnitt der abstrahlenden Umhüllung (14) vor dem Extrusionsschritt.

24. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 12, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) eine Aluminiumröhre ist, ferner umfassend den Schritt zum Entfernen von ungefähr 10 bis 35 Prozent des Aluminiums während einer Bildung der Schlitze oder Spalte (24).

25. Verfahren zum Bilden eines abstrahlenden Kabels nach Anspruch 12, wobei die abstrahlende Umhüllung (14) eine Aluminiumröhre ist, ferner umfassend den Schritt zum Entfernen von ungefähr 20 Prozent des Aluminiums während einer Bildung der Schlitze oder Spalte (24).