DE697376C - ungen - Google Patents

ungen

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DE697376C
DE697376C DE1934S0113560 DES0113560D DE697376C DE 697376 C DE697376 C DE 697376C DE 1934S0113560 DE1934S0113560 DE 1934S0113560 DE S0113560 D DES0113560 D DE S0113560D DE 697376 C DE697376 C DE 697376C
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DE
Germany
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concentric lines
conductive medium
lines
outer conductors
outer conductor
Prior art date
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Expired
Application number
DE1934S0113560
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Heinrich Kaden
Paul Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens and Halske AG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens and Halske AG
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens and Halske AG, Siemens AG filed Critical Siemens and Halske AG
Priority to DE1934S0113560 priority Critical patent/DE697376C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE697376C publication Critical patent/DE697376C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00Communication cables or conductors
    • H01B11/18Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/20Cables having a multiplicity of coaxial lines

Description

  • Hochfrequenzkabel mit mehreren konzentrischen Leitungen Bekanntlich haben konzentrische Leitungen gegenüber den verdrillten bzw. gekreuzten Doppel- und Viererleitungen den Vorteil, daß sie breite Frequenzbänder mit verhältnismäßig kleiner Leitungsdämpfung und geringer Verzerrung der Ströme übertragen. Aus diesem Grunde wurde von der Fachwelt in neuerer Zeit in Erwägung gezogen, die konzentrischen Leitungen für die Mehrfachträgerfrequenzübertragung, für die Musik- und Bildfunkübertragung sowie für die Fernsehübertragung zu benutzen. Es hat sich aber gezeigt, daß bei Zusammenfassung mehrererkonzentrischer Leitungen zu .einem Kabel trotz der kleinen kapazitiven und magnetischen Kopplungen Nebensprechstörungen zwischen den konzentrischen Leitungen auftreten. Nähere Überlegungen und Berechnungen zeigen, daß die Nebensprechstörungen bei hochfrequenten Strömen zwischen parallel geführten konzentrischeri Leitungen in erster Linie auf galvanische Kopplungen zwischen den Außenleitern der benachbarten konzentrischen Leitungen zurückzuführen sind. Die galvanischen Kopplungen kommen dadurch zustande, daß infolge der Stromverdrängung die Außenleiter der konzentrischen Leitungen einen nicht zu vernachlässigenden Widerstwid, der von innen nach außen- abnimmt, aufweisen und der im Außenleiter der störenden Leitung fließende Strom im Außenleiterwiderstand einen Spannungsabfall hervorruft; der bei voneinander isolierten Leitungssystemen über den zwischen den Außenleitern der beiden Leitungen liegenden-Wellenwiderstand eine Störspannung in dem Außenleiter der gestörten Leitung hervorruft. Diese auf den Außenleiter der benachbarten Leitung übertragene Störspannung ist proportional dem Spannungsteilerverhältnis von der störenden Leitung zur gestörten Leitung, und zwar ist die Störspannung um so größer, je größer der Kopplungswiderstand des störenden Leiters und je kleiner der zwischen den Außenleitern liegende Wellenwiderstand und der Wellenwiderstand der Leitung selbst ist.
  • Auf Grund dieser Erkenntnisse wird bei Hochfrequenzkabeln. mit mehreren konzentrischen Leitungen, bei denen zwischen den Außenleitern der konzentrischen Leitungen ein zusätzliches, nicht als Träger für den einzelnen Außenleiter dienendes, unmittelbar oder unter Zwischenfügung einer dünnen Isolationsschicht an den Außenleitern anliegendes leitendes Medium angeordnet ist, erfindungsgemäß die Nebensprechdämpfung zwischen den benachbarten konzentrischen Leitungen dadurch vergrößert, daß zwischen den Außenleitern (einschließlich ihrer sie gegebenenfalls umhüllenden metallischen Trägerkörper), deren gegenseitiger Abstand größer als die Stärke der den Außenleiter bildenden Drähte o. dgl. einschließlich des gegebenenfalls vorgesehenen Trägerkörpers ist, ein leitendes Medium angeordnet wird, dessen Stärke mit dem gegenseitigen Abstand der Außenleiter mindestens annähernd übereinstimmt.
  • Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahme wird erreicht, daß auch bei Verwendung von verhältnismäßig dünnen Außenleitern sich über der stromdurchflossenen Innenschicht ein leitendes Medium. befindet, so daß die von dem Spannungsabfall in Kopplungswiderstand der störenden Leitung herrührende elektrische Feldstärke in dem zusätzlichen leitenden Medium stark abklingt und keine merklichen Störströme im Außenleiter der gestörten Leitung hervorrufen kann. Je größer der gegenseitige Abstand der Außenleiter und je dicker die Schicht des zusätzlichen leitenden Mediums ist, desto kleiner ist die am Außenleiter der gestörten Leitung vorherrschende Feldstärke. Durch die zusätzliche Anordnung des leitenden Mediums zwischen den Außenleitern bzw. ihren Trägern wird zwar eine leitende Verbindung der Außenleiter herbeigeführt, wodurch der zwischen den Außenleitern liegende Wellenwiderstand zum Verschwinden gebracht wird. Die hierdurch bedingte Erhöhung der Störspannung ist aber gegenüber der durch das zusätzliche leitende Medium erzielten Verminderung der Störspannung zu vernachlässigen.
  • Die Einwirkung des in dem Außenleiter der störenden Leitung infolge der Stromverdrängung auftretenden Spannungsabfalles auf die gestörte Leitung wird an Hand der Fig. i näher erläutert. io und i i sind die beiden in das leitende Medium 12 eingebetteten konzentrischen Leitungen. Es sei angenommen, daß i o die stromführende und damit die störende Leitung und i i die gestörte Leitung ist. Der in der störenden Leitung io fließende Strom J ruft im Widerstand R des Außenleiters einen Spannungsabfall J # R hervor. Da die Stromstärke im Außenleiter selbst infolge der Stromverdrängung stark abklingt, nimmt auch der hierdurch bedingte Spannungsabfall nach außen hin ab, so daß auch die ,die Störung hervorrufende Spannung an der Außenfläche des Außenleiters mit wachsender Stärke desselben rasch abklingt. Der in dem Außenleiter der gestörten Leitung auftretende Spannungsabfall wirkt als elektromotorische Kraft e, durch die der Störstrom hervorgerufen wird. Das gesamte Nebensprechen ergibt sich dadurch, daß man die Wirkung aller dieser ielektromotorischen Kräfte in bezug auf den Anfang der Leitung summiert.
  • Aus dieser Betrachtung ergibt sich auch ohne weiteres, daß die Erfindung sich von dem bekannten Vorschlag, zwischen den konzentrischen Leitungen leitende Schirme üblicher Art anzuordnen, unterscheidet. Durch die .üblichen Schirme sollten im wesentlichen nur die- -Wirkungen der kapazitiven und der .. magnetischen .Kopplungen zwischen den konzentrischen Leitungen herabgesetzt werden. Durch die Schirme üblicher Art werden zwar auch die früher nicht beachteten galvanischen Kopplungen je nach der Stärke des Schirmes zum Teil herabgesetzt, aber nur in dem Maße, daß infolge der zusätzlichen Anordnung des Schirmes statt einer einzigen Spannungsteilerstufe eine doppelte, zwischen den Außenleitern befindliche Spannungsteilerstufe für die Größe des Störstromes in der gestörten Leitung maßgebend ist. Die Herabsetzung der galvanischen Kopplungen durch Schirme üblicher Art ist also begrenzt. Demgegenüber ist die erfindungsgemäß getroffene Maßnahme wesentlich wirkungsvoller, da sie bei geeignet(#r Bemessung des zusätzlichen leitenden Mediums zu einer praktisch restlosen Beseitigung der galvanischen Kopplungen führt.
  • Beispielsweise ergibt sich zwischen zwei benachbarten konzentrischen Leitungen, bei denen der Innendurchmesser des Außenleiters 2o mm, die Dicke des aus Kupfer bestehenden Außenleiters o,5 mm beträgt und über jedem Außenleiter eine elektrostatische Schirmhülle angeordnet ist, bei einer Frequenz von 25o ooo Hz eine Nebensprechdämpfung von etwa 18 Neper. Wenn aber gemäß der Erfindung der Abstand zwischen den Außenleitern 4. mm beträgt und jeder Außenleiter mit einer 2 mm. starken Bleihülle umgeben wird, so erhält man bei sonst gleichen Abmessungen und bei der gleichen Frequenz eine Nebensprechdämpfung von etwa 22,5 Neper: Würde man die über dem Außenleiter angeordnete Bleihülle durch eine Isolierstoffhülle gleicher Dicke ersetzen, so daß in bekannter Weise die konzentrischen Leitungen gegeneinander isoliert sind, so beträgt die Nebensprechdämpfung nur etwa 17,5 Neper. Noch kleiner wird die Nebensprechdämpfung, wenn man nach einem bekannten Vorschlag die Außenleiter unter Weglassung jeglicher Isolations- oder Schirmhüllen direkt miteinander in Berührung bringt. In dieseln Falle ergibt sich bei ,einer Frequenz von 250 ooo Hz nur eine Nebensprechdämpfung von etwa 15 Neper. Bei höheren Frequenzen ergibt die Ausführung gemäß der Erfindung noch höhere Nebensprechdämpfungswerte im Vergleich zu den bekannten Ausführungen.
  • Die Erfindung wird bei Seekabeln vorteilhaft in der Weise nutzbar gemacht, daß man als leitendes Medium zwischen den Leitungen eines Mehrfachkabels das Seewasser benutzt. Ein aus mehreren konzentrischen Leitungen bestehendes Seekabel wird erfindungsgemäß so konstruiert, daß die Leitungen in einem wenigstens so großen Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Zwischenräume zwischen den Leitungen mit Seewasser ausgefüllt werden. Pede Leitung kann dabei für sich mit einem wasserdichten Bleimantel umgeben sein, um den Innenleiter vom Außenleiter in bekannter Weise durch eine I,uftraumisolation bzw. durch hygroskopische Isolierstoffe v3neinander trennen zu können. Vorteilhaft wird man aber die einzelnen Leitungen in bekannter Weise mit unhygroskopischenStoffen isolieren, beispielsweise mit thermoplastischen Stoffen, wie Guttapercha, Balata, ferner Gummi und Polystyrol sowie geeigneten Mischungen dieser Stoffe, gegebenenfalls unter Zusatz anderer - Stoffe, wie Wachse- o. dgl. Zur Erzielung des erforderlichen gegenseitigen Abstandes der Leitungen werden vorteilhaft zwischen den Außenleitern der benachbarten konzentrischen Leitungen hohlraumbildende Abstandhalter oder das Seewasser aufsaugende hygroskopische Schichten angeordnet. Gegebenenfalls kann jeder Außenleiter mit einer Luftraumisolation oder 'mit einer hygroskopischen Isolationsschicht umgeben sein. Als leitendes Medium können ferner Metalle, wie Blei, Kupfer, Ahtminium usw., benutzt werden. So ist es beispielsweise möglich, als leitendes Medium einen langgestreckten Kupferkern zu benutzen, der mit Kanälen oder mit an der Oberfläche angeordneten Aussparungen zur Aufnahme der einzelnen konzentrischen Leitungen versehen ist. Derartige Konstruktionen kommen mehr oder Weniger für Landkabel in Betracht, bei denen es nicht bzw. nur unter großen Schwierigkeiten möglich ist, als leitendes Medium Wasser zu benutzen.
  • In den Fig. 2 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Fig. 2 zeigt ein Hochfrequenzkabel, das aus den vier konzentrischen Ireitungen 2 i, 22, 23 und 24 aufgebaut ist. Jede Leitung besteht aus einem .zentral angeordneten Leiter '25, einer iun den, Leiter 25 schraubenlinienförmig gewickelten Kordel 26 und einem rohrförmigen, aus dünnen Einzeldrähten bestehenden Außenleiter 27. über dem Außenleiter 27 sind eine dünne Isolierschicht 28, ein Bleimantel 29 und eine'hygroskopische Schicht 3o angeordnet. Die freien Räume zwischen den Leitungen sind in bekannter Weise mit'den Formtrensen 3 i und 32 aus Jute o, dgl. ausgefüllt. Die äußere Schutzumhüllung besteht aus einer in Faserstoffschichten eingebetteten Runddrahtbewehrung 33. Wird ein derartiges Kabel im Wasser verlegt, 'so dringt das Wasser bis zu den Bleimänteln 29 vor und bildet mit -den - Bleimänteln zusammen das leitende Medium zwischen den konzentrischen Leitungen.
  • Die Fig. 3 zeigt ein :aus drei konzentrischen Leitungen 34, 35 und 36 aufgebautes Hochfrequenzseekabel. Jede Leitung besteht aus dem Innenleiter 37, der urihygroskopischen Isolation 3.8 und denn rohrförmigen, aus dünnen Einzeldrähten bestellenden Außenleiter 39. 111s Isolierstoff für die Isolation 38 werden zweckmäßig thermoplastische Stoffe benutzt, wie Guttapercha, Balata, ferner Gummi und Polystyrol sowie geeignete Mischungen dieser Stoffe, wie Wachse o. dgl. Unmittelbar über den Außenleitern 39 ist eine hygroskopische Schicht 4o angeordnet, die bei der Verlegung des Kabels vom Wasser völlig durchtränkt wird. Die freien- Räume zwischen den Leitungen können in der gleichen Weise wie bei einem Kabel- gemäß der Fit. i mit Formtrensen 41 ausgefüllt werden. Die äußere Schutzumhüllung besteht aus einer in Juteschichten eingebetteten Runddrahtarmatur 42. . Nach dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel dient als leitendes, Medium zwischen den konzentrischen Leitungen ein langgestreckter leitender Kern aus Kupfer, Blei o. dgl. Jede- Leitung besteht aus- dem Innenleiter 43, der um den Innenleiter schraubenlinienförmig gewickelten Korde144, dem rohrförmigen Außenleiter 45 sowie einer dünnen, über dem Außenleiter angeordneten Isolationsschicht 46. Die drei in dieser W ,eiseliergestellten konzentrischen Leitungen werden zweckmäßig gemeinsam durch eine Metallpresse, zweckmäßig durch eine Bleipresse, hindurchgezogen und mit dem leitenden Kern 47 umpreßt. Über dem leitenden Kern 47 kann die in Juteschichten 48 o. dgl. eingebettete kunddrahtbewehrung 49 angeordnet sein. Dieser Aufbau findet vorteilhaft bei Landkabeln Verwendung.
  • Die Fig.5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, nach dein die konzentrischen Leitungen in den am Umfang eines leitenden Kernes angeordneten Aussparungen angeordnet sind. 5o und 51 sind zwei konzentrische Leitungen, 52 der leitende Kern, der mit den Aussparungen zur Aufnahme der Leitungen 5o und 51 versehen ist. Jede Leitung besteht aus dem zentralen Leiter 53, der Isolationshülle 54, dem rohrförmigen Außenleiter 5 5 und einer isolierenden Schutzschicht 56. Der leitende Kern 52 besteht zweckmäßig aus einem gut leitenden Metall, beispielsweise aus Aluminium. Als äußere Schutzschicht dient die in Juteschichten 57 und 58 eingebettete Bandeisenbewehrung 59.
  • Die Fig: 6 zeigt ein aus den vier konzentrischen Leitungen 6o, 61, 7 i und 72 bestehendes Hochfrequenzkabel. Jede Leitung besteht aus dem Innenleiter 62, der schraubenlinienförmig gewickelten Kordel 63, dem Außenleiter 64 und dem Bleimantel 65. Die vier so aufgebauten Leitungen sind gemeinsam mit den aus einem gut leitenden Metall, z. B. aus Aluminium, bestehenden Fornnsträngen 66 und 67 zum Kabel verseilt. Als äußere Schutzumhüllung dient die in Juteschichten 68 und 69 eingebettete Bandeisenwicklung 70.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochfrequenzkabel mit mehreren konzentrischen Leitungen, bei dem zwischen den Außenleitern der konzentrischen Leitungen ein zusätzliches, nicht als Träger für den einzelnen Außenleiter dienendes, unmittelbar oder unter Zwischenfügung einer dünnen Isolationsschicht an den Außenleitern anliegendes leitendes Medium angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Außenleitern (einschließlich ihrer sie gegebenenfalls umhüllenden metallischen Trägerkörper), deren gegenseitiger Abstand größer als die Stärke der den Außenleiter bildenden Drähte o. dgl. (27, 39, 45, 55, 64) einschließlich des gegebenenfalls vorgesehenen Trägerkörpers ist, ein leitendes Medium angeordnet ist, dessen Stärke mit dem gegenseitigen Abstand .der Außenleiter mindestens annähernd übereinstimmt.
  2. 2. Hochfrequenzkabel nach Anspruch i, dadurch 'gekennzeichnet, daß bei Verlegung des Kabels im Wasser d*e konzentrischen Leitungen durch hohlraumbildende Abstandhalter oder durch hygroskopische Zwischenschichten in genügendem Abstand voneinander gehalten werden.
  3. 3. Hochfrequenzkabel nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den konzentrischen Leitungen Formtrensen aus gut leitenden Metallen angeordnet sind.
  4. 4. Hochfrequenzkabel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als gut leitendes Medium ein langgestreckter gut leitender Kern dient, der mit Kanälen bzw. mit an der Oberfläche angeordneten Aussparungen zur Aufnahme der konzentrischen Leitungen versehen ist.
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