DE69813861T2

DE69813861T2 - Abstrahlendes koaxialkabel

Info

Publication number: DE69813861T2
Application number: DE69813861T
Authority: DE
Inventors: Thierry Linossier
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Silec Cable SAS
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2018-09-18
Also published as: FR2769135A1; FR2769135B1; EP1025620B1; AU9170198A; DE69813861D1; ES2193554T3; WO1999017401A1; EP1025620A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Koaxialkabel, das Höchstfrequenzsignale abstrahlt.
Ein solches Kabel wird zum Beispiel in einer Schattenzone installiert, die für kombinierte Sende- und Empfangsgeräte mit klassischer Wellenausbreitung nicht zugänglich sind, wie Autobahn- oder Eisenbahntunnel. Das abstrahlende Kabel erstreckt sich zwischen zwei Leitungsabschlüssen, die eine Sende- und eine Empfangsstation mit einer angepassten Last, oder die beide kombinierte Empfänger/Signalregeneratoren sind, oder ist an einem kombinierten Empfänger/Signalregenerator angeschlossen, je nachdem, ob das Kabel an den Enden einer abstrahlenden Höchstfrequenzleitung angeordnet ist oder nicht. Das Kabel sendet Höchstfrequenzsignale an mobile Funktelefone und empfängt umgekehrt Höchstfrequenzsignale von diesen, sendet aber ebenso frequenzmodulierte Signale an Radioempfänger wie etwa Autoradios.
Wie durch das Patent EP-B-0547 574 bekannt wurde, enthält ein in 1 gezeigtes strahlendes Koaxialkabel konzentrisch um seine Achse eine rohrförmige oder zylindrische Seele 1, einen isolierenden Zwischenmantel 2, einen äußeren rohrförmigen Leiter 3 und einen äußeren isolierenden Mantel 4. Wegen der Schlitze im äußeren Leiter für den Durchtritt der elektromagnetischen Strahlung mit regelmäßigem Abstand wird ein Anteil der im Kabel übertragenen Leistung nach außen ausgekoppelt und stellt die Strahlungsleistung dar. Das Kabel arbeitet dann wie eine lange Antenne.
Ein Koaxialkabel mit periodischen identischen rechteckigen und geneigten Schlitzen arbeitet ab einer Frequenz f_r im Abstrahlmodus, die durch

definiert ist, wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist,
Ps die Schrittweite der Schlitze ist, das heißt der Abstand zwischen zwei Schlitzen parallel zur Achse des Kabels gemessen,
und ε die Dielektrizitätskonstante des isolierenden Zwischenmantels ist.
Wenn die Betriebsfrequenz des Kabels f so gewählt ist, dass f ≤ f_r gilt, arbeitet das Kabel im gekoppelten Modus. In einem konstanten Abstand entlang dem Kabel schwankt das Strahlungsfeld beträchtlich mit den Änderungen, die ungefähr 20 dB Spitze-Spitze erreichen können. Um den minimalen Leistungspegel im gekoppelten Modus zu garantieren, ist es daher erforderlich, die mittlere Strahlungsleistung zu steigern. Außerdem kann dieser Betriebsmodus während der Kommunikation mit Mobiltelefonen wegen sehr schneller Schwankungen des Empfangspegels Probleme bereiten.
Für f > f_r arbeitet das Kabel im Abstrahlmodus. Wenn f_r < f < 2f_r gilt, wird eine einzelne Welle abgestrahlt, die als Hauptwelle bezeichnet wird. Das Strahlungsfeld ist in einem konstanten Abstand entlang des Kabels sehr stabil, wobei die Schlitze äquivalent zu kleinen Antennen sind, die in Phase senden. Dies vermeidet Fadingprobleme und stellt einen minimalen Pegel des ausgesendeten Feldes sicher. Die unimodale Funktionsweise in diesem Frequenzband wurde lange Zeit für strahlende Kabel empfohlen.
Für I·f < f < (I + 1)f_r, wobei I eine positive ganze Zahl ist, werden die Hauptwelle und I-1-Wellen abgestrahlt. Alle diese Wellen interferieren untereinander und das ausgesendete Feld zeigt erhebliche Schwankungen.
Um die Einsatzmöglichkeiten eines abstrahlenden Kabels zu erweitern, ist es erforderlich, die Breite des Frequenzbandes der abgestrahlten Hauptwelle zu so weit wie möglich zu erhöhen.
Mit dem Ziel, das Frequenzband der Hauptwelle zu verbreitern, um ungefähr 1 GHz zu erreichen, schlagen die Patente U5-A-3 795 915 und GB-A-1 481 485 ein abstrahlendes Kabel vor, bei dem sich die Schlitze in dem äußeren Leiter in Mustern periodisch wiederholen, die entlang dem Kabel neu begonnen werden. In diesem Fall kann die Frequenz der abgestrahlten Welle f_R durch
all kann die Frequenz der abgestrahlten Welle f_R durch
ausgedrückt werden, wobei P der Wiederholungsabstand des Musters ist.
Jedes Muster hat 2I = 6 Schlitze, die sich mit einem Wiederholungsabstand P über das Kabel erstrecken, wobei es zwei Hauptschlitze S₁ und S₄ und vier Nebenschlitze S₀, S₂, S₃ und S₅ umfasst. In einer ersten Hälfte des Musters, die sich über den halben Wiederholungsabstand P/2 erstreckt, sind zwei Nebenschlitze S₀ und S₂ beiderseits eines ersten Hauptschlitzes S₁ angeordnet, der sich bezüglich der Kabelachse schräg erstreckt. In einer zweiten Hälfte des Musters, die sich über den halben Wiederholungsabstand P/2 erstreckt, sind zwei Nebenschlitze S₃ und S₅ beiderseits eines zweiten Hauptschlitzes S₄ angeordnet, der in schräger Richtung zur Kabelachse bezogen auf die Achse XX des Kabels und symmetrisch zur Richtung der Schlitze S₀ bis S₂ der ersten Hälfte liegt.
Dank der periodischen Wiederholung des Musters entlang des Kabels sind die Nebenwellen, die bei Frequenzen zwischen 200 und 1000 MHz auftreten, vernachlässigbar und quasi gleich Null, wobei die I=3 ersten Nebenwellen eliminiert werden.
Andererseits wird für diesen Kabeltyp mit periodischen Mustern von Schlitzen ein Resonanzphänomen auf Höhe der Schlitze mit einer Grenzfrequenz der Größenordnung von 1000 bis 1200 MHz beobachtet. Die längenbezogene Abschwächung des Kabels wird gravierend. Das Kabel verhält sich wie ein Tiefpassfilter und schneidet Signalanteile ab der Grenzfrequenz ab.
Heute muss das Nutzfrequenzband eines abstrahlenden Kabels noch über 1 GHz hinaus, d. h. wenigstens 2 GHz, derart erweitert werden, dass nicht nur die Sicherheitsfrequenzen und die Frequenzen der Pagerdienste bei ungefähr 450 MHz und das GSM-Funktelefonieband bei 900 MHz abgedeckt sind, sondern auch das DCS- und DECT-Funktelefonieband bei 1800 Megahertz.
Je mehr die zu übertragende Frequenz erhöht wird, desto mehr wird das sich im Kabel ausbreitende Signal abgeschwächt. Es ist deshalb erforderlich, dieses Phänomen durch Steigerung der Strahlungsleistung auszugleichen.
Um die Strahlungsleistung zu steigern, können die Abmessungen der Schlitze, insbesondere die Längen, vergrößert werden. Für eine gegebene Neigung der Schlitze ist die Länge der Schlitze durch den Umfang des kreisförmigen Querschnittes des zylindrischen äußeren Leiters begrenzt, der im allgemeinen von einem leitfähigen Band gebildet wird, das eine im wesentlichen größere Breite als der besagte kreisförmige Querschnitt hat.
Um die Breite des Frequenzbandes der Strahlungswelle zu steigern, kann die Anzahl der Schlitze pro Muster erhöht werden, und um dieses Frequenzband in Richtung höherer Frequenzen zu verschieben, kann der Wiederholungsabstand des Musters verringert werden (siehe Gleichung 2). Die Anzahl der Schlitze in jedem Muster und damit auch der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen sind durch den Wiederholungsabstand des Musters begrenzt.
Je breiter und/oder länger und/oder größer die Anzahl der Schlitze innerhalb eines Wiederholungsabstandes bei konstantem Durchmesser des äußeren Leiters sind, und/oder je kürzer der Wiederholungsabstand des Musters ist, desto schwieriger sind die Schlitze in einem dünnen leitfähigen Band realisierbar und desto geringer ist die mechanische Widerstandsfähigkeit des äußeren leitfähigen Bandes, was die Realisierung dieses leitfähigen Bandes als äußeren zylindrischen Mantel, also die Perforierung und die Anbringung des äußeren Leiters, und auf diese Weise die Herstellung des Kabels, sehr schwierig oder sogar unmöglich macht.
Außerdem bringt die Vergrößerung der Abmessungen der Schlitze zum Erreichen maximaler Strahlungsleistung eine Verringerung der Grenzfrequenz des Kabels und folglich eine Verengung seines Durchlaßbandes mit sich. Um einen Betrieb bei 2 GHz zuzulassen, ist es also erforderlich, die Fläche der Schlitze und folglich die Strahlungsleistung zu reduzieren.
Das Gebrauchsmuster DE-A-29606368 und die Patentanmeldung F-A-2552272 veröffentlichen ein abstrahlendes elektrisches Koaxialkabel, dessen äußerer Leiter aufeinanderfolgende Reihen von Löchern trägt, die entlang dem Abschnitt einer Wendel angeordnet sind. Mehrere parallele Reihen von Löchern können in einem periodischen Muster enthalten sein. Die Reihen von Löchern ersetzen auf diese Weise die oben erwähnten Schlitze und verbessern die mechanische Widerstandsfähigkeit des äußeren Leiters. Dennoch zeigen die beiden oben erwähnten Dokumente keine Eigenschaften des Kabels für eine ausreichende Abstrahlung in einem Nutzband auf, das sich über 1 GHz hinaus erstreckt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein abstrahlendes Koaxialkabel mit einer guten mechanischen Widerstandsfähigkeit des äußeren Leiters verfügbar zu machen, das es erlaubt, die Strahlungsleistung und das Frequenzband der Hauptstrahlungswelle zu steigern und gleichzeitig das Durchlaßband des Kabels zu verbreitern, indem die Grenzfrequenz über 2 GHz hinaus verschoben wird.
Mit diesem Ziel wird ein abstrahlendes Koaxialkabel wie in Anspruch 1 definiert. Ein abstrahlendes Koaxialkabel nach der Präambel des Anspruchs 1 ist durch das Dokument DE-A-29606368 veröffentlicht.
Die längenbezogene Abschwächung α eines abstrahlenden Koaxialkabels gemäß der Erfindung lässt sich in der folgenden Form ausdrücken: α = αkoax + αz,
wobei α_koax die längenbezogene Abschwächung des Koaxialkabels ohne Reihen von Löchern ist und ohmschen und dielektrischen Verluste darstellt, und α_z eine zusätzliche längenbezogene Abschwächung für das Vorhandensein der Reihen von Löchern ist. Für ein Kabel, das im Abstrahlmodus arbeitet, steht α_z für die parallel angeordneten Konduktanzen, die durch jedes abstrahlende Loch eingeführt werden. Ab der ersten Resonanzfrequenz eines abstrahlenden Loches wird fast die ganze Energie von dem Loch abgestrahlt. α_z steigt in diesem Fall gravierend an und das Kabel verhält sich wie ein Tiefpassfilter mit der Grenzfrequenz f_g.
Für eine Reihe von Löchern eines Kabels gemäß der Erfindung wird die Grenzfrequenz f_g durch

bestimmt, wobei Γder Umfang des einzelnen Loches mit den größten Abmessungen im Kabel ist. Diese Grenzfrequenz bestimmt das Durchlaßband des Kabels. Sie ist größer als die maximale Betriebsfrequenz f_max = (I · 1) der Funkverbindungssysteme, die vor der Übertragung durch das Kabel stehen, typischerweise von 2 bis 3 GHz. Wenn jedes c/(√ε⨍_ma _x) einzelne Loch einen Umfang T kleiner als hat, schneidet das Kabel keine Signalanteile im gesuchten Betriebsfrequenzbereich ab.
Typischerweise ist der maximaler Umfang der Löcher für f_max = 3 GHz und ein Kabel mit einem isolierenden Mantel aus zellulärem Polyethylen 89 mm.
Die Strahlungsleistung hängt von der Länge und der Breite der Reihen von Löchern ab, und wird folglich durch die Begrenzung der Größe der Löcher nicht beeinflusst. Auf diese Weise hat ein Kabel gemäß der Erfindung bei gleicher Strahlungsleistung eine viel höhere Grenzfrequenz und ein viel breiteres Durchlaßband als ein bekanntes Kabel mit periodischen Mustern.
Die Löcher werden durch Material des äußeren Leiters separiert, auf diese Weise können die Reihen von Löchern gemäß der Erfindung länger sein und näher aneinander liegen als die Schlitze in den bekannten abstrahlenden Koaxialkabeln. Da die Länge der Schlitze auf beherrschende Weise – die Steigerung der Strahlungsleistung beeinflusst, kann sich wenigstens eine Reihe von Löchern, typischerweise eine Reihe von Hauptlöchern in einem Muster, über wenigstens den halben Umfang des äußeren Leiters erstrecken. Die Strahlungsleistung kann auf diese Weise gesteigert werden. Da die Annäherung der Schlitze aneinander eine Verringerung des Wiederholungsabstands und/oder eine Erhöhung der Anzahl der Schlitze pro Muster erlaubt, und diese Parameter auf beherrschende Weise die Steigerung der Breite des Frequenzbandes der Hauptabstrahlwelle des Kabels und seine Verschiebung in Richtung höherer Frequenzen beeinflusst, kann man die Hauptwelle bei Frequenzen erhalten, die 2 bis 3 GHz erreichen.
Gemäß den bevorzugten Ausführungen sind die Löcher im wesentlichen rechteckig und im wesentlichen von gleicher Breite und entlang einer Hauptachse angeordnet, die jeder Reihe gemeinsam ist, oder die Löcher sind im wesentlichen rund und im wesentlichen von gleichem Durchmesser. Die Löcher jeder Reihe haben einen Abstand von wenigstens im wesentlichen der halben Breite der Löcher, damit die Löcher im äußeren Leiter durch Perforierung verwirklicht werden können und diesen nicht schwächen, während er in zylindrische Form gebracht wird.
Insbesondere ist das Frequenzband der Hauptwelle des Kabels in Analogie zu den Kabeln mit Schlitzen erweitert, da jedes Muster auf einem halben Wiederholungsabstand eine Hälfte der Reihen von Löchern, die sich parallel entlang einer der beiden Wicklungsrichtungen um den äußeren Leiter erstrecken, und auf dem anderen halben Wiederholungsabstand eine Hälfte der Reihen von Löchern umfasst, die sich parallel entlang der anderen Wicklungsrichtung erstrecken. Jede Hälfte umfasst eine Reihe zentraler Löcher, die länger sind, als die anderen Reihen von Löchern. Mehrere aneinander grenzende Reihen von Löchern, die in einem Halbmuster enthalten sind, haben voneinander einen Abstand von im wesentlichen einem Achtel des vorher festgelegten Wiederholungsabstands.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung bilden die Löcher einen Winkel von im wesentlichen ungefähr ± 45 Grad mit der Kabelachse, sodass die Strahlungsleistung der Reihen von Löchern maximiert wird.
Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bei der Lektüre der folgenden Beschreibung verschiedener bevorzugter Ausführungen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen im Anhang klar werden, in denen:
– die 1 eine Seitenansicht eines abstrahlenden Koaxialkabels mit periodischen Mustern von Schlitzen nach dem Stand der Technik ist;
– die 2 ein Diagramm der Veränderung eines Parameters, der von der Neigung eines Schlitzes abhängt und der in das Strahlungspotenzial des Schlitzes eingeht, als Funktion der Neigung des Schlitzes;
– die 3 ein Diagramm der Variation des Strahlungspotenzials eines Schlitzes als Funktion der Breite des Schlitzes ist;
– die 4 ein Diagramm der Variation des Strahlungspotenzials eines Schlitzes als Funktion der Länge eines Schlitzes ist;
– die 5 eine perspektivische Seitenansicht eines abstrahlenden Kabels mit periodischen Mustern von Reihen von kreisförmigen Löchern ist, die gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung angeordnet sind;
– die 6 eine ebene Ansicht des bandförmigen Leiters im flachen Zustand ist, der dem äußeren Leiter des abstrahlenden Kabels entspricht, der in der 5 gezeigt ist; und
– die 7 eine perspektivische Seitenansicht einen abstrahlenden Kabels mit periodischen Mustern von Reihen von rechteckigen Löchern ist, die gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung angeordnet sind.
Um den Zweck der Eigenschaften eines strahlenden Koaxialkabels gemäß der Erfindung besser zu verstehen, werden die Modifikationen von Merkmalen zur Verbreiterung des optimalen unimodalen Betriebsfrequenzbands eines abstrahlenden Kabels mit periodischen Mustern mit I rechteckigen geneigten Schlitzen mit Bezug auf 1 dargestellt.
Das Ziel ist zum Beispiel, ein abstrahlendes Koaxialkabel zu verwirklichen, das ein Betriebsfrequenzband hat, das die oben erwähnten Hauptbetriebsfrequenzbänder von 450, 900 und 1.800 MHz einschließt, zum Beispiel ein Band, das durch einen Wiederholungsabstand I = 500 mm und I = 6 Schlitzen S₀ bis S₆ zwischen f_n = 282,6 MHz und -(I + 1) f_R = 7 f_R = 1978,2 MHz liegt. Das Muster ist durch den Wiederholungsabstand P, den Abstand z_i zwischen den Schlitzen S_i des Musters und dem ersten Schlitz So des Musters durch 1 ≤ i ≤ I – 1 und I ≥ 2 und die Strahlungspotenziale V₀ bis V_I-1 der Schlitze So bis S_r-1 gekennzeichnet.
Das System der folgenden I Gleichungen muss erfüllt sein:
Die Lösungen des obigen Systems sind:
eine Maximalfrequenz F_max ≥ V1 = 1, 414 . V0 z1 = P/8 V2 = V0 z2 = P/4 V3 = -V0 Z3 = P/2 Va = -1, 414 . V0 z4 = 5P/8 V5 = -V0 z5 = 6P/8
Das Strahlungspotenzial V eines Schlitzes wird ausgehend von geometrischen Eigenschaften des Schlitzes durch die folgende Beziehung berechnet:

wobei λ die Wellenlänge ist, μ₀ und ε₀ die magnetische Permeabilität und die elektrische Permittivität im Vakuum sind, L und 1 die Länge und die Breite des Schlitzes sind, Y die Neigung der Hauptachse des Schlitzes bezogen auf die Kabelachse XX ist, D der Durchmesser des äußeren Leiters 3 des Kabels ist, Z_c der Wellenwiderstand des Kabels ist und V_in die Eingangsspannung ist, die an ein Ende des Kabels angelegt wird.
Für eine gegebene Eingangsspannung kann der Betrag des Potenzials V durch die folgenden Parameter eingestellt werden: ψ, L, 1, D; und Z_c.
Die Gleichung (2) zeigt; dass eine Verringerung des Wellenwiderstandes und des Kabeldurchmessers das Strahlungspotenzials steigert.
Die Gleichung (2) zeigt auch explizit die Änderung mit des Strahlungspotenzials nicht nur als Funktion der Abmessungen L und 1 des Schlitzes, sondern auch von der Neigung ψ, was im Vergleich zu den drei obengenannten Patenten die Optimierung dieser Parameter erlaubt.
Das Vorzeichen des Strahlungspotenzials V wird durch das Vorzeichen der Neigung ψ bestimmt:
wenn ψ < 0 ist, dann ist V < 0 für die Schlitze 4₀ bis 4₂ , die Abschnitten von Windungen einer Spirale in Rückwärtsrichtung (rechts herum) folgen;
wenn ψ > 0 ist, dann ist V > 0 für die Schlitze 4₃ bis 4₅ , die Abschnitten von Windungen einer Spirale in Vorwärtsrichtung (links herum) folgen.
Die Änderung des Potenzials V als Funktion des Winkels ψ, die proportional zu der des Produktes (sin ψ · Cos ψ) = (sin 2 ψ)/2 in Abhängigkeit des Winkels ψ ist, wie in 2 gezeigt ist, bestätigt, dass der Beitrag, zur Abstrahlung aus einem Schlitz parallel zur Längsachse XX des Kabels gleich null ist. Im Gegensatz zu den Empfehlungen in dem Patent EP-B-0 547 374, nach dem die Neigung der Schlitze vorzugsweise einen festgelegten Wert nicht überschreitet, der eine Funktion des Außendurchmessers des Kabels ist, der typischerweise 30° beträgt und der vorzugsweise zwischen 15 und 25° gewählt wird, zeigt die 2, dass das Strahlungspotenzial für einen Schlitz maximal ist, der um ψ = ± 45° bezüglich der Kabelachse geneigt ist.
Die 3 stellt die Änderung des Strahlungspotenzials V als Funktion der Schlitzbreite bei einer gegebenen Schlitzlänge von 150 mm und einer Neigung von 45° dar, wobei die anderen Parameter konstant sind. Die 4 stellt die Änderung des Strahlungspotenzials V als Funktion der Schlitzlänge bei einer gegebenen Schlitzbreite von 5 mm und einer Neigung von 45° dar, wobei die anderen Parameter konstant sind.
Nach den 3 und 4 steigt das Strahlungspotenzial eines Schlitzes mit seiner Größe, was allgemein bekannt ist. Dennoch beeinflusst die Länge L des Schlitzes das Potenzial V viel mehr als dessen Breite.
Wie schon gesagt steigert eine Vergrößerung der Fläche des Schlitzes die längenbezogene Abschwächung des Kabels und macht den äußeren Leiter empfindlicher, was es nach dem Stand der Technik erfordert, die Größe des Schlitzes zu begrenzen. Um die Abstrahlung zu optimieren, ist es viel vorteilhafter, einen Schlitz großer Länge zu haben und die Schlitzbreite zu begrenzen. Die unten beschriebenen Ausführungen der Erfindung sind an diesem Ziel orientiert.
Nach einer ersten Ausführung, die in der 5 gezeigt ist, unterscheidet sich ein abstrahlendes Koaxialkabel von einem Kabel nach dem Stand der Technik, das in der 1 gezeigt ist, wesentlich durch den äußeren Leiter 3a. Jedes Muster mit dem Wiederholungsabstand P umfasst I = 6 Reihen 6₀ bis 6₅ von im wesentlichen runden Löchern 7, die in den äußeren Leiter 3a eingebracht sind. Der Ausdruck „im wesentlichen rund" bezieht sich auf kreisrunde Löcher oder Löcher mit einem Querschnitt, der einem Polygon oder Quadrat ähnlich ist. Nach der in 5 dargestellten Ausführung umfasst jede Hauptreihe 6, und 6₄ zehn aneinandergereihte Löcher, und jede Nebenreihe 6₀ , 6₂ , 6₃ und 6₅ neun Löcher. Jede Reihe aneinandergereihter Löcher hat eine Länge L und eine Breite 1, die mit dem Potenzial über die Gleichung (2) verbunden sind. In dem Fall ist die Breite 1 der Reihen gleich dem Durchmesser der Löcher 7 und entspricht der eines Schlitzes. 1 < (π · √ε⨍ _ma _x) Gemäß der Erfindung hat jedes Loch einen solchen Durchmesser 1, dass gilt, vorbei ε die Dielektrizitätskonstante des isolierenden Mantels 2 und f_max = (I + 1) f_R eine maximale Nutzfrequenz in der Größenordnung von 2 GHz ist.
Die Reihe von Löchern 6₀ bis 6₅ , die den äußeren Leitern 3a eingebracht sind, können viel länger als die Schlitze 5₀ bis 5₅ in den bekannten Kabeln sein, ohne das metallische leitfähigen Band RU, das den äußeren Leiter 3a darstellt, empfindlicher zu machen und es dadurch zu beschädigen, während es längs angebracht wird, bevor es um den isolierenden Zwischenmantel 2 gewickelt wird.
Die Anordnung der Löcher wird durch Perforierung eines Leitungsbandes aus Aluminium, aus Kupfer oder aus Kupfer, das mit einer Kunststoffschicht kaschiert ist, zum Beispiel PVC oder Polyester, verwirklicht. Der Zwischenraum E zwischen den Löchern ist mindestens der minimale Zwischenraum, den die Perforierung mechanisch zulässt, was z. B. im wesentlichen der halbe Durchmesser des Loches 1/2 sein kann.
Die Hauptreihen von Löchern 6₁ und 6₄ der Länge LP und die Nebenreihe von Löchern 6₀ , 6₂ , 6₃ und 6₅ der Länge LS können sich spiralförmig über mehr als den halben Längsquerschnitt des äußeren Leiters 3a mit dem Durchmesser D erstrecken, wobei die Längen tS und LP für ψ = 45° größer als πD√252 sein können, bis sie sich quasi über eine komplette Windung um den äußeren Leiter erstrecken, d. h. über wenigstens eine Umdrehung des äußeren Leiters wobei die Längen im wesentlichen gleich sein können, oder sogar für ψ = 45° größer als √30πD sein können.
Die Strahlung, die man in dem letzten Fall erhält, zeigt im wesentlichen eine Symmetrie um die Kabelachse XX.
Im Vergleich mit Schlitzen in bekannten Kabeln sind die Linien des Stromflusses auf dem äußeren Leiter nicht ganz unterbrochen, und die interne Welle der Wellenausbreitung TEM des Kabels ist weniger gestört. Insbesondere ist das wohlbekannte Phänomen der Unterbrechung, das bei den Kabeln mit bekannter abgestrahlter Welle auftritt, und das deren Durchlaßband begrenzt, auf Frequenzen größer als 2 GHz verschoben.
Die 6 zeigt ein flach liegendes leitfähiges Band RU, aus dem der äußere Leiter 3a als ein Zylinder des Durchmessers D geformt wird. Das leitfähigen Band RU zeigt eine Nutzbreite von πD, wobei die Ränder in Längsrichtung eine Breite W von einigen Millimetern haben. Einer der Ränder wird nach der Anbringung des Bandleiters um den isolierenden Mantel 2 durch den andern überdeckt, ohne dadurch das leitfähige Band, dank der Bewahrung von quasi seiner anfänglichen Steifigkeit, spiralförmig einzurollen oder zu falten. Die Ränder B werden durch Löten, Schweißen, Schmelzfixierung oder Falzen verbunden.
Für eine gegebene Abmessung des Kabels wird die Länge der Hauptreihe von Löchern LP als Funktion der Nutzbreite πD des metallischen leitfähigen Bandes bestimmt, das den äußeren Leiter 3a darstellt, und als Funktion der Breite 1 von Löchern, die gewählt wird, indem das Potenzial V₁ mit L = LP nach der Gleichung (5) berechnet wird. Die Länge der Nebenreihe von Löchern LS wird mit Hilfe der Gleichung (5) für ein Strahlungspotenzial V₀ mit L = LS berechnet, sodass V1 = 1,414 V₀.
Nach einer zweiten Ausführung, die im 7 gezeigt ist, sind in dem äußeren Leiter 3b eines abstrahlenden Koaxialkabels nach der Erfindung Muster von I = 6 Reihen 8₀ bis 8₅ von im wesentlichen rechteckigen ausgerichteten Löchern 9 vorgesehen. Der Begriff „im wesentlichen rechteckig" umfasst zum Beispiel streng rechteckige, verlängerte elliptische oder längliche Löcher der Breite 1 und der Länge Lt.
Die Reihen rechteckiger Löcher sind nach der dargestellten Ausführung in jedem Halbmuster P/2 gleichmäßig in einer Hauptreihe von Löchern 8₁ und 8₄ und zwei Nebenreihen 8₀ und 8₂ sowie 8₃ und 8₅ auf beiden Seiten der Hauptreihe der Schlitze verteilt. Jede Serie von Löchern 8₀ bis 8₅ umfasst zwei oder mehr rechteckige Löcher 7, die eine gemeinsame Hauptachse haben, das heißt in Richtung ihrer Längen Lt entlang eines Abschnittes einer spiralförmigen Wendel ausgerichtet sind, oder sogar entlang einer ganzen Wendel oder mehr als einer ganzen Wendel. Nach 7 hat jede Hauptreihe 8₁ und 8₄ eine Länge LP und umfasst ein zentrales langes rechteckiges Loch und zwei kürzere rechteckige Löcher an den Enden und jede Nebenreihe 8₀ , 8₂ , 8₃ und 8₅ hat eine Länge LS und umfasst zwei ausgerichtete identische rechteckige Löcher. Die Löcher 9 haben alle die gleiche Breite 1. Gemäß der Erfindung überschreitet die größte Länge Lt der c/(2 ·1 · √ ε ·⨍_max ) langen Löcher für eine gegebene Breite 1 in der Größenordnung von Millimetern nicht.
Zum Beispiel weist ein abstrahlendes Koaxialkabel gemäß der Erfindung eine Bandbreite der Hauptwelle zwischen 283 MHz und 1978 MHz auf, das die folgenden Eigenschaften hat:

– Wellenwiderstand Zc = 75 Ω;
– Seele 1 aus Kupfer mit dem Durchmesser 4,06 mm;
– isolierender Zwischenmantel 2, der aus separaten ovalen Abschnitten aus Polyethylen mit einer dielektrischen Permittivität ε = 1,28 mit einem inneren Durchmesser von 4,1 Millimeter und einem äußeren Durchmesser von 16,1 Millimetern besteht, die Ballons genannt werden;
– äußerer Leiter 3a aus Kupfer mit dem Durchmesser D = 16,23 mm der Dicke 0,2 mm, der mit einer äußeren Schicht aus Kopolymer mit der Dicke 0,05 mm überzogen ist, der von einem leitfähigen Bandleiter RU der Breite πD + 2W = 59 mm mit Rändern in Längsrichtung gebildet wird, die eine Überdeckung B der Breite W = 4 ± 1 mm haben;
– äußerer isolierender Mantel 4 aus faserverstärktem Polymer der Dicke 1,9 mm mit äußerem Durchmesser von 20,5 ± 0,5 mm;
– Wiederholungsabstand P der Muster = 500 mm;
– Länge der Hauptreihen 6₁ und 6₄ : LP = 45, 3 mm;
– Länge der Nebenreihen 6₀ , 6₂ , 6₃ und 6₅ : LS = 40 mm;
– Durchmesser der runden Löcher 7:1= 3 mm.

Gemäß einem anderen Beispiel weist ein abstrahlendes Koaxialkabel nach der Erfindung eine Bandbreite der Hauptwelle zwischen 286 MHz und 2002 MHz auf, das die folgenden Eigenschaften hat:

–Wellenwiderstand Zc = 50 Ω; Seele 1 aus Kupfer mit dem Durchmesser 9,1 mm;
–isolierender Zwischenmantel 2 aus zellulärem Polyethylen mit der dielektrischen Permittivität ε = 1,3 und mit einem inneren Durchmesser von 9,1 mm und einem äußeren Durchmesser von 23,5 mm;
– äußerer Leiter 3b aus Kupfer mit dem Durchmesser D = 24,5 mm der Dicke 0, 15 mm, der von einem leitfähigen Band RU der Breite πD + 2W = 90 mm mit Rändern in Längsrichtung gebildet wird, die eine Überdeckung B der Breite W = 6, 5 ± 1 mm haben;
– äußerer isolierender Mantel 4 aus faserverstärktem Polymer der Dicke 1,9 mm mit äußerem Durchmesser von 28,3 ± 0, 5 mm;
– Wiederholungsabstand P der Muster = 490 mm;
– Länge der Hauptreihen 8₁ und 8₄ : LP = 126 mm, im Falle von 4 rechteckigen Löchern pro Reihe beträgt die Länge Lt = 30 mm, die Breite 1 = 3 mm und der Abstand voneinander 2 mm;
– Länge der Nebenreihen 8₀ , 8₂ , 8₃ und 8₅ = 112 mm; im Fall von 4 rechteckigen Löchern pro Reihe beträgt die Länge Lt = 26, 5 mm, die Breite 1 gleich 3 mm und der Abstand voneinander 2 mm.

Claims

Abstrahlendes Koaxialkabel mit einem inneren Leiter (1) und einem äußeren Leiter (3a; 3b), wobei sich in dem äußeren Reihen von Löchern schräg zur Achse (XX) des Kabels erstrecken, die in periodischen Mustern mit festgelegtem Wiederholungsabstand (P) verteilt sind, und einem isolierenden Mantel (2), der sich zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter befindet und eine Dielektrizitätskontante ε aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für die Funktion im Einmoden-Abstrahlmudus in einem Frequenzband zwischen einer unteren Frequenz f_r und einer festgelegten Frequenz f_m _a _x = (I + 1) fr, wobei I eine ganze Zahl größer gleich zwei ist, jedes Muster (6₀ bis 6 ₅; 8₀ bis 8₅ ) I Reihen von Löchern enthält, von denen sich wenigstens zwei durch wenigstens einen der folgenden Parameter Größe der Löcher, Anzahl der Löcher und Länge der Reihe der Löcher unterscheiden und jedes Loch (7 ; 9) einen Mindestumfang von c/(√ ε⨍ _ma _x ) , wobei c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, bei den die Löcher (9) im wesentlichen rechteckig sind und im wesentlichen die gleiche Länge (1) haben, und die in jeder Reihe (80 bis 85) in Richtung eines gemeinsamen Hauptachsensystems angeordnet sind.
Koaxialkabel gemäß Anspruch 1, bei dem die Löcher (7) im wesentlichen rund sind und im wesentlichen denselben Durchmesser (t) haben.
Koaxialkabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich wenigstens eine Reihe von Löchern (60 bis 65 ; 80 bis 85) wenigstens eine halbe Umdrehung um den äußeren Leiter (3a ; 3b) erstreckt.
Koaxialkabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Löcher (7 ; 9) in jeder Reihe voneinander einen Abstand von wenigstens im wesentlichen der Hälfte der Größe (1/2) der Löcher hat.
Koaxialkabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem jedes Muster (P) eine Hälfte der Reihen der Löcher (60 bis 62 ; 80 bis 82), die sich parallel zu einer der beiden Richtungen der schraubenförmigen Wicklung des äußeren Leiters (3a ; 3b) erstrecken, innerhalb des halben Wiederholungsabstandes (P/2) und die andere Hälfte der Reihen von Löchern (63 bis 65 ; 83 bis 85), die sich parallel zu der Richtung der anderen schraubenförmigen Wicklung erstrecken, innerhalb des anderen halben Wiederholungsabstandes (P/2) enthält.
Koaxialkabel gemäß Anspruch 6, bei dem jede Hälfte eine zentrale Reihe von Löchern (61, 64 ; 81, 84) enthält, die länger als die anderen Reihen von Löchern (60, 62, 63, 65 ; 80, 82, 83, 85) ist.
Koaxialkabel gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem mehrere Reihen aneinander grenzender Löcher (60–61, 61–62 ; 63–64, 64–65 ; 80–81, 81–82 ; 83–84 ; 84–85), die in einem Halbmuster enthalten sind, voneinander im wesentlichen einen Abstand von einem Achtel (P/8) des festgelegten Wiederholungsabstandes haben.
Koaxialkabel gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Reihen von Löchern (60 bis 65 ; 80 bis 85) mit der Achse (XX) des Kabels einen Winkel ( ψ ) von im wesentlichen ungefähr ± 45° bilden.