DE949577C - Leitung zur UEbertragung elektromagnetischer Wellen - Google Patents
Leitung zur UEbertragung elektromagnetischer WellenInfo
- Publication number
- DE949577C DE949577C DEW8725A DEW0008725A DE949577C DE 949577 C DE949577 C DE 949577C DE W8725 A DEW8725 A DE W8725A DE W0008725 A DEW0008725 A DE W0008725A DE 949577 C DE949577 C DE 949577C
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- magnetic
- layers
- conductive elements
- conductor
- separated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/18—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type built-up from several layers to increase operating surface, i.e. alternately conductive and dielectric layers
Landscapes
- Communication Cables (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf Leitungen zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, insbesondere
auf zusammengesetzte Leitungen, die aus einer Mehrzahl voneinander isolierter leitender Teile bestehen.
Solche Leitungen sind in der Ausführung bekannt, daß sie einen inneren, konzentrisch zu einem inneren
Kern Hegenden Leiter und einen dazu konzentrischen äußeren, von einem äußeren Mantel umschlossenen
Leiter aufweisen und bei denen wenigstens einer der genannten Leiter aus einer Vielzähl von in Abstand
voneinander gehaltenen und im wesentlichen parallel zu dem inneren Kern und dem äußeren Mantel angeordneten
leitenden Elementen besteht und jedes
leitende Element quer zur Richtung der Wellenfortpflanzung im Vergleich zu seiner Hauttiefe bei der
höchsten fortzupflanzenden Frequenz dünn ist. Die Hauttiefe -wird als Faktor δ bezeichnet, für den die
Beziehung
-Virr.
μ ·σ
(ι)
in Metern ausgedrückt wird, f die in Perioden/Sek., μ die Permeabilität
gilt, wobei δ
Frequenz
des Metalls in Henry/m und σ die Leitfähigkeit in Siemens/m bezeichnen.
Der Faktor δ mißt die Distanz, innerhalb derer ein Strom bzw. ein Feld, das in eine mehrere δ dicke
Platte eindringt, gerade um ein Neper abnimmt, d. h.
wo deren Amplitude nur noch den Bruchteil — = e .
0,3679 des Amplitudenwertes an der Oberfläche der Platte beträgt.
Wenn ein Leiter eine geschichtete Struktur hat, dringt eine Welle, die sich längs des Leiters mit einer
in der Nähe eines bestimmten kritischen Wertes liegenden Geschwindigkeit fortpflanzt, ganz bzw.
tiefer in den Leiter ein, als in einen festen Leiter aus gleichem Material. Hierdurch ergibt sich eine gleichförmigere
Stromverteilung in dem geschichteten Leiter und demzufolge auch geringere Verluste." Bei
unmagnetisehem Material wird die kritische Geschwindigkeit für die erläuterte Bauart durch die
Dicke der Metall- und Isolierschichten und die Dielektrizitätskonstante der Isolation zwischen den
Schichten des zusammengesetzten Leiters bestimmt. Bei Abwesenheit magnetischer Stoffe kann die kritische
Geschwindigkeit aufrechterhalten werden, indem man die Dielektrizitätskonstante des Hauptdielektrikums,
d. h. des dielektrischen Materials, zwischen den zwei zusammengesetzten Leitern auf den Wert
S1 =.
(2)
bringt, wobei εχ die Dielektrizitätskonstante des
Hauptdielektrikums zwischen den beiden zusammengesetzten Leitern in Farad/m, ε2 die Dielektrizitätskonstante
des Isolationsmaterials zairischen den leitenden Schichten in Farad/m, W die Dicke einer Metalllage
in Metern und t die Dicke einer Isolierschicht in Metern ist. Die Isolierschichten werden auch sehr dünn
gemacht, und bei ausreichend dünnen Schichten ergibt sich als optimale relative Dicke für bestimmte
Strukturen dieses allgemeinen Typs, daß die Isolierschicht die halbe Dicke der Metallschicht haben soll.
Die Erfindung hat zum Ziel,- die Stromverteilung in zusammengesetzten Leitungen zu verbessern und
bedient sich zur Verwirklichung dieses Ziels der magnetischen Belastung.
Die Besonderheit der Erfindung besteht nun darin, daß bei einer Leitung der angegebenen Art der bzw.
jeder aus einer Vielzahl leitender Elemente bestehende Leiter magnetisches Material enthält. Der besondere
Vorzug des Einschließens magnetischen Materials besteht darin, daß die Eigenimpedanz des Stapels
erhöht wird. Wenn somit der Stapel den gesamten Bereich oder einen wesentlichen Teil des Bereichs ausfüllt,
durch welchen die Welle wandert, wird die Impedanz des Systems erhöht, und die Verluste werden verringert.
Bei einer ersten speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht ein zusammengesetzter Leiter aus
zwei geschichteten konzentrischen Leitern, die durch ein Hauptdielektrikum getrennt sind, das magnetisch
oder unmagnetisch sein kann, wobei jeder der zusammengesetzten Leiter aus einer VielzahlvonBlättern
oder Schichten aus elektrisch leitendem, magnetischem Material, getrennt durch Schichten aus elektrisch
isolierendem, magnetischem Material, besteht. In einer Abwandlung der ersten Ausführungsform
wird der gesamte Raum zwischen einem koaxial angeordneten, äußeren Mantel und einem inneren Kern
mit Lagen aus elektrisch leitendem, magnetischem Material angefüllt, die voneinander durch Lagen aus
elektrisch isolierendem, magnetischem Material getrennt sind, bei einer anderen Abwandlung der ersten
Ausführungsform wird der Raum zwischen einem zentralen Kern und einer Außenschicht mit einer Vielzahl
von Fäden aus elektrisch leitendem, magnetischem Material gefüllt, die voneinander durch elektrisch
isolierendes magnetisches Material getrennt sind.
In einer zweiten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der zusammengesetzte
Leiter aus zwei geschichteten konzentrischen Leitern, die durch ein Hauptdielektrikum getrennt sind, wobei
die zusammengesetzten Leiter aus einer Vielzahl von Schichten aus elektrisch leitendem, magnetischem
Material bestehen, die durch Schichten aus Isoliermaterial getrennt sind. In einer Abwandlung wird
der gesamte Raum zwischen einer koaxial angeordneten äußeren Hülle und einem inneren Kern mit
Schichten aus elektrisch leitendem Material, die durch Schichten aus Isoherstoff voneinander isoliert sind,
gefüllt. In einer weiteren Abwandlung wird der Raum zwischen einem zentralen Kern und einem Außenmantel
mit einer Vielzahl von Fäden aus elektrisch leitendem, magnetischem Material angefüllt, - die
mittels Isolierstoff getrennt sind.
In einer dritten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht der zusammengesetzte
Leiter aus zwei geschichteten konzentrischen Leitern, die durch eine magnetische oder unmagnetische
Hauptisolation getrennt sind. Jeder der Leiter besteht aus einer Vielzahl von Schichten aus leitendem
Material, die durch Schichten aus elektrisch isolierendem, magnetischem Material getrennt sind. In einer
Abwandlung wird der gesamte Raum zwischen einem koaxialen äußeren Mantel und einem inneren Kern
mit Schichten aus leitendem Material angefüllt, die voneinander durch Schichten aus elektrisch isolierendem,
magnetischem Material getrennt sind. In einer weiteren Abwandlung wird der Raum zwischen einem
zentralen Kern und einem Außenmantel mit einer Vielzahl von Fäden aus leitendem Material, die voneinander
durch elektrisch isolierendes, magnetisches Material getrennt sind, angefüllt.
In einer vierten speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der zusammengesetzte
Leiter zwei geschichtete konzentrische Leiter, die durch ein Hauptdielektrikum getrennt sind, wobei
jeder der beider! Leiter aus einer Vielzahl von Schichten
leitenden Materials besteht, die durch Schichten von isolierendem Material und Schichten von magnetischem
Material getrennt sind. In einer Abwandlung wird der gesamte Raum zwischen einem koaxial angeordneten
Außenmantel und einem inneren Kern mit Schichten aus leitendem Material angefüllt, die
voneinander durch Schichten aus isolierendem und Schichten aus magnetischem Material getrennt sind.
In einer weiteren Abwandlung wird der Raum zwischen dem Außenmantel und dem zentralen Kern mit einer
Vielzahl von Fäden aus leitendem Material und einer Vielzahl von Fäden aus magnetischem Material an-
gefüllt, die voneinander durch isolierendes Material getrennt sind.
Zur Verdeutlichung der Erfindung sei auf die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen.
Fig. ι ist eine.Stirnansicht eines koaxialen Kabels,
welches den Ausführungsformen der Erfindung entspricht, bei welchen der äußere Leiter aus einer Vielzahl
von Schichten aus elektrisch leitendem Material besteht, die durch Schichten aus elektrisch isolierendem
ίο Material getrennt sind. Der innere Leiter gleicht dem
äußeren Leiter, wobei der innere Leiter dem äußeren Leiter ähnlich ist und der Raum zwischen den beiden
Leitern mit Isoliermaterial angefüllt ist. .
Fig. 2 ist eine Längsansicht des koaxialen Kabels nach Fig. ι mit teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. 3 ist eine Stirnansicht, eines koaxialen Leiters
nach der Erfindung, wobei der gesamte Räum zwischen einem Außenmantel und einem inneren Kerrr *nrit
Schichten aus elektrisch leitendem Material angefüllt ao ist, die voneinander durch Schichten aus elektrisch
isolierendem Material getrennt sind.
Fig. 4 ist eine Längsansicht des Leiters nach Fig. 3
mit teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. 5 ist eine Stirnansicht einer weiteren Abas Wandlung des koaxialen Leiters nach Fig. 3, wobei
der gesamte Raum zwischen einem Außenmantel und einem inneren Kern mit einer Vielzahl von Fäden
aus elektrisch leitendem Material angefüllt ist, die voneinander durch Fäden aus elektrisch isolierendem
Material getrennt sind.
Fig. 6 ist eine Längsansicht des Leiters nach Fig. 5 in teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. 7 ist eine Stirnansicht eines koaxialen Kabels gemäß der vierten, obenerwähnten Ausführungsform,
in der die elektrisch leitenden Schichten des inneren und äußeren Leiters durch Schichten aus elektrisch
isolierendem Material und Schichten aus magnetischem Material voneinander getrennt sind.
Fig. 8 ist eine Längsansicht des koaxialen Kabels nach Fig. 7 in teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. 9 ist eine Stirnansicht eines koaxialen Leiters, wobei ähnlich wie bei Fig. 7 und 8 jede elektrisch
leitende Schicht von den benachbarten leitenden Schichten sowohl durch eine Schicht aus elektrisch
,isolierendem Material als auch eine solche aus magnetischem
Material getrennt ist.
Fig. 10 ist eine Längsansicht des koaxialen Leiters nach Fig. 9 in teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. 11 ist eine Stirnansicht einer weiteren Ab-Wandlung
eines koaxialen Leiters, wobei der gesamte Raum zwischen einem Außenmantel und einem
inneren Kern mit einer Vielzahl elektrisch leitender Fäden angefüllt ist, die voneinander durch jeweils
zwei Fäden getrennt sind, deren einer aus elektrisch isolierendem und der andere aus magnetischem
Material hergestellt ist.
Fig. 12 ist eine Längsansicht des koaxialen Leiters der Fig. 11 in teilweiser Schnittdarstellung.
Fig. ι bis 6 einschließlich sind Darstellungen der
ersten, zweiten und dritten Aüsführungsform der Erfindung, wobei die Grundform jeder dieser drei
Ausführungen in Fig. 1 und 2, eine Modifikation beider in Fig. 3 und 4 und eine weitere Modifikation
beider in Fig. 5 und 6 gezeigt sind. Es sollen zunächst die Elemente dieser Figuren festgelegt werden,
indem die erste der obenerwähnten kennzeichnenden Ausführungsformen beschrieben wird und danach die
beiden anderen Ausführungsformen an Hand der Änderungen gegenüber der ersten.
Wie die Zeichnungen im besonderen zeigen, besteht das koaxiale Kabel nach Fig. 1 und 2 aus einem
zentralen Kern 11, der entweder aus Metall oder aus dielektrischem Material hergestellt sein kann, einem
inneren Leiter 12, der aus vielen Schichten elektrisch leitenden,' magnetischen Materials 13 besteht, die
durch Schichten aus elektrisch isolierendem, magnetischem Material 14 getrennt sind, ferner einem äußeren
Leiter 15, der aus einer Vielzahl von Schichten 16 aus elektrisch leitendem, magnetischem Material,
die durch Schichten 17 aus elektrisch isolierendem, magnetischem' Material getrennt sind, besteht und
von dem inneren Leiter 12 durch eine Isolation 18 getrennt sind, die magnetisch oder unmagnetisch sein
kann, und schließlich einem äußeren Mantel 19 aus Metall oder anderem geeigneten Schutzmaterial. Jede
der leitenden Schichten 13 und 16 ist sehr dünn im Vergleich zur klassischen Hautdicke δ des Leiters
[gemäß Gleichung (1)], der z. B. aus Nickel, Eisen oder Permendur sein kann. Die Schichten aus Isolationsmaterial
14 und 17 sind gleicherweise sehr dünn go und können aus jedem geeigneten Material bestehen,
beispielsweise aus einem Ferrit. Je nach Umfang des Kabels und Hautdicke des Materials hat der innere
Leiter 12 zehn oder hundert oder sogar viele tausend Schichten 13. Der äußere Leiter hat eine etwa gleiche
Anzahl leitender Schichten 16, obgleich dieser auch"
nicht einmal annähernd die gleiche Anzahl Schichten haben muß wie der innere Leiter 12. Da die Zahl
der isolierenden oder leitenden Schichten groß ist, macht es keinen Unterschied, ob die erste oder die
letzte Lage in jedem Leiter (12 oder 15) aus leitendem
oder isoherendem Material besteht.
Der besondere Vorteil der Verwendung magnetischer Schichten ist der, daß sie die Eigenimpedanz
der Leiter verbessern. So wird die Impedanz des Systems erhöht und der Verlust verringert, wenn die
Leiter wenigstens einen wesentlichen Anteil des Bereichs ausfüllen, durch den die Welle wandert. Es sei
angenommen, daß die Struktur geschichtet sei wie in Fig. ι und 2 und daß die Dicke der elektrisch isolierenden
magnetischen Schichten t Meter, ihre Dielektrizitätskonstante £2 Farad/m und ihre Permeabilität
μ2 Henry/m sei; ferner sei die Dicke der
elektrisch leitenden, magnetischen Schichten h Meter, ihre Permeabilität μ Henry/m und ihre Leitfähigkeit
σ Siemens/m.
Da die Schichten in den Kabeln der Fig. 1 und 2 den Übertragungsraum nicht ganz ausfüllen, wird der
restliche Raum mit dem Isolator 18 mit der in radialer Richtung durchschnittlichen Dielektrizitätskonstante
1 undder durchschnittlichen Permeabilität μ1 Henry/m
ausgefüllt, so daß die Gleichung
ει /*ι — ε2 I Α*2 H τ μ ) (3)
gilt. Es sei /^0 die- Permeabilität des freien Raums in
Henry/m. Werden in Gleichung (3) μχ, μζ und μ
durch μ0 ersetzt, so wird diese Gleichung zu der
obigen Gleichung (2). - Wenn die Schichten für die Stärke des fraglichen Kabels und für die höchsten
zu übermittelnden Frequenzen dünn genug sind, dann wird bei leitenden magnetischen und isolierenden
magnetischen Schichten das optimale Dickenverhältnis beider durch folgende Gleichung wiedergegeben:
3 —
ν-
3 —
2μ2
μ- .
μ (4)
t 2
Durch geeignete Auswahl, d. h. in Übereinstimmung mit Gleichung (3) erfolgter Wahl des Isolators 18, der
magnetisch oder unmagnetisch sein kann, wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen
Welle längs des Leiters der durchschnittlichen transversalen Dielektrizitätskonstante der zusammengesetzten
Leiter, multipliziert mit der durchschnittlichen Permeabilität, angepaßt.
Unter diesen Bedingungen dringen die Ströme der elektromagnetischen Welle tief in den zusammengesetzten
Leiter ein, wodurch die Verluste durch den 'Hauteffekt stark verringert und eine günstige Stromverteilung
hervorgerufen wird. In den Kabeln nach Fig. ι und 2 ist die Permeabilität weit größer als in
den entsprechenden vorbekannten Kabeln, und da die durch das System fortgeleitete Energie dem
Quadrat des gesamten magnetischen Flusses proportional ist, der seinerseits der Permeabilität mal der
Stromdichte proportional ist (die Proportionalitätsfaktoren sind ihrer Natur nach geometrisch), so verringert
ein Zuwachs in der Permeabilität die Stromdichte, die zur Fortleitung einer gegebenen Energie
erforderlich ist, vorausgesetzt, daß die geometrischen Faktoren nicht geändert werden.
In den Kabeln nach Fig. 1 und 2 sind spezielle Maßnahmen, wie oben beschrieben, vorgesehen, um
die geeignete Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektrischen Welle längs des Systems zu sichern. Innerhalb
des Leiters hat die Welle eine Eigenausbreitungsgeschwindigkeit, die dem Produkt aus der durchschnittHchen
transversalen Dielektrizitätskonstante und der Durchschnittspermeabilität angepaßt ist.
Wenn der Raum, innerhalb dessen die elektromagnetische Welle sich ausbreitet, völlig von dem zusammengesetzten
Leiter ausgefüllt ist, so wird daher die Bedingung bezüglich der Geschwindigkeit selbsttätig
erfüllt. Fig. 3 und 4 veranschauüchen eine koaxiale Übertragungsleitung, die nach diesem Prinzip aufgebaut
ist. In der Leitung ist der gesamte Raum zwischen dem Außenmantel 21 und dem Kern 22 (der
entweder aus einem festen Metallrohr, magnetisch oder unmagnetisch, oder aus dielektrischem Material
bestehen kann) mit abwechselnden Schichten aus elektrisch leitendem, magnetischem Material 23 und
elektrisch isolierendem, magnetischem Material 24 angefüllt. .Jede leitende Schicht wird, wie in dem
Kabel nach Fig. 1 und 2, so dünn wie möglich gemacht im Vergleich zur klassischen Hautdicke δ, wie sie
durch Gleichung (1) gegeben ist. Die elektrisch isolierenden, magnetischen Schichten werden gleichfalls
sehr dünn gemacht; es ist beispielsweise in vielen Fällen vorteilhaft, sie dünner als die elektrisch leitenden
Schichten zu machen. Überdies gilt auch in dieser Ausführungsform die optimale Beziehung, die
durch Gleichung (4) gegeben wird. Das Material der Schichten 23 und 24 kann dem der entsprechenden
Schichten in den. Leitern 12 und 15 des Kabels nach Fig. ι ähnlich sein.
Fig. 5 und 6 erläutern eine weitere Abwandlung der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 und 3, in der
der zusammengesetzte Leiter aus einem äußeren Mantel 31 eines geeigneten Materials, einem inneren
Kern 32 aus leitendem Material, magnetisch oder unmagnetisch, oder aus dielektrischem Material besteht,
deren Zwischenraum mit einer Vielzahl von Fäden 33 aus elektrisch leitendem, magnetischem So-Material,
getrennt durch elektrisch isolierendes, magnetisches Material 34, erfüllt ist. Jeder der magnetisch
leitenden Fäden 33 hat einen Querschnitt, der, wie in den oben beschriebenen geschichteten Strukturen,
klein ist im Vergleich zu der durch Gleichung (1) gegebenen klassischen Hauttiefe δ. Das magnetisch
leitende Material 33 kann beispielsweise Nickel, Eisen oder Permendur sein, während das isolierende Material^
zum Beispiel ein Ferrit sein kann. Die Fäden 33 behalten ihre relative Querschnitts- oder go
radiale Lage längs des zusammengesetzten Leiters; d. h., es ist nicht notwendig, sie zu verlagern, um die
gewünschte Strom- oder Feldverteilung zu bewirken. Wie in den vorhergehenden Kabeln soll dadurch, daß
man die leitenden und die isolierenden Elemente magnetisch macht, die Permeabilität der zusammengesetzten
Konstruktion gesteigert werden und damit die Impedanz erhöht und die Dämpfung verringert
werden.
In der zweiten speziellen Ausführungsform nach der Erfindung ist jedes der Elemente des koaxialen
Kabels und def koaxialen Leitung dasselbe wie in den entsprechenden Elementen der ersten speziellen Ausiührungsform,
mit Ausnahme der isolierenden Materialien 14, 17, 24 und 34. In dieser zweiten Ausführungsform
sind die besagten isolierenden Materialien nicht magnetisch und bestehen aus Polystyrol oder
anderem geeignetem Material. Bei dieser zweiten Ausführungsform sei angenommen, daß die Dicke
der isolierenden Schichten der Fig. 1 und 2 gleich t Meter sei, ihre Dielektrizitätskonstante ε2 Farad/m,
die Dicke der magnetischen leitenden Schichten k Meter, ihre Permeabilität μ Henry/m und ihre I-eitfähigkeit
σ Siemens/m. Da die Schichten der Bauart nach Fig. 1 und 2 den Übertragungsraum nicht vollständig
erfüllen, wird der restliche Raum mit dem Isolator 18 von der Dielektrizitätskonstante B1 erfüllt,
entsprechend der Gleichung
Farad/m,
wobei μ0 die Permeabilität des freien Raums in
Henry/m ist. Wenn μ = μ0 wird, geht diese Gleichung
in die obige Gleichung (2) über. Wenn die Schichten dünn genug sind, ist die optimale Abmessung für die
magnetischen leitenden Schichten die dreifache Dicke der Isolierschicht, vorausgesetzt, daß -*—■ ausreichend
größer als ι ist. Durch geeignete Materialauswahl
wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle längs des Leiters der durchschnittlichen
transversalen Dielektrizitätskonstante und durchschnittlichen transversalen Permeabilität
deF zusammengesetzten Leiter angepaßt. Unter
ίο diesen Bedingungen dringen die Ströme und elektromagnetischen
Wellen tief in den zusammengesetzten Leiter ein, wodurch die Hauteffektverluste, stark verringert
werden und eine gleichförmige Stromverteilung bewirkt wird.
In der dritten kennzeichnenden Ausführungsform der Erfindung sind die Elemente des koaxialen Kabels
und der koaxialen Leitung dieselben wie die entsprechenden Elemente der ersten- Ausführungsform,
mit Ausnahme des leitenden Materials 13, 16, 23 und
33. In dieser dritten Ausführungsform sind die leitenden Materialien nichtmagnetisch und bestehen
z. B. aus Kupfer, Silber oder Aluminium. Im Fall dieser dritten Ausführungsform sei angenommen, daß
die Dicke der elektrisch isolierenden, magnetischen Schichten t Meter sei, ihre Dielektrizitätskonstante
ε2 Farad/m und ihre Permeabilität μ Henry/m, die
Dicke der leitenden Schichten W Meter und ihre Leitfähigkeit σ Siemens/m. Da die Schichten in der
Konstruktion· nach Fig. 1 und 2 den Übeftragungsraum
nicht vollständig erfüllen, wird der restliche Raum mit einem Isolator der durchschnittlichen
Dielektrizitätskonstante S1 und der durchschnittlichen
Permeabilität μχ erfüllt, gemäß der Gleichung
ßi ■ «1 = S2 [μ +'
w_
t
(6)
wobei μ0 die Permeabilität des freien Raums in
Henry/m ist. Durch geeignete Auswahl, d. h. in Übereinstimmung mit Gleichung (6) getroffenen Wahl
des Isolators 18, der magnetisch oder unmagnetisch sein kann, wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit der
elektromagnetischen Welle längs des Leiters der durchschnittlichen transversalen Dielektrizitätskonstante
des zusammengesetzten Leiters, multipliziert mit seiner durchschnittlichen Permeabilität, angepaßt.
Unter diesen Bedingungen dringen die Ströme der elektromagnetischen Welle tief in- den zusammengesetzten
Leiter ein, wodurch die Verluste durch den Hauteffekt stark verringert und eine günstige Stromverteilung
bewirkt wird.
In Fig. 7 bis 12, die die vierte Ausführungsform veranschaulichen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen
die gleichen Bauelemente wie in Fig. 1 bis 6. Bei dem
koaxialen Kabel der Fig. 7 und 8 sind alle Elemente der Kabel nach Fig. 1 und 2 vertreten, zuzüglich der
Schichten 13^ aus magnetischem Material, welche
zusammen mit den Schichten aus Isolierstoff 14 jede der leitenden Schichten 13 des inneren Leiters 12
voneinander trennen. In ähnlicher Weise sind im Schichtenleiter 16 des äußeren Stromleiters 15 die
einzelnen Schichten voneinander durch eine Lage eines magnetischen Materials 16^ und eines Isoliermaterials
17 voneinander getrennt. Es sei angenommen, daß in den Kabeln der Fig. 7 und 8 die Dicke
der isolierenden Schichten t Meter sei und ihre Dielektrizitätskonstante ε2 Farad/m, daß weiter dieDicke
jeder magnetischen leitenden Schicht h Meter ist, ihre Permeabilität μ Henry/m, ihre Leitfähigkeit σ Siemens/m
und daß die Dicke jeder leitenden Schicht W Meter ist. Da die Schichten im Aufbau nach
Fig. ι und 2 den Übertragungsraum nicht vollständig erfüllen, wird der restliche Raum mit dem Isolator 18
von der Dielektrizitätskonstante S1 gefüllt, gemäß
der Gleichung
W + t , μ
ι = ε2 I-
ε-, —
τ)
Farad/m, (7)
wobei μ0 die Permeabilität des freien Raums in
Henry/m ist. Für μ = μ0. geht diese Gleichung in
die obenerwähnte Gleichung (2) über. · Wenn die Schichten dünn genug sind, bestehen die· optimalen
Verhältnisse für die dielektrischen und magnetischen Materialien, wenn dieselben gleiche Schichtdicke haben
und halb so dick sind wie die leitenden Schichten,
vorausgesetzt, daß -^- ausreichend größer als 1 ist. "*
Bei geeigneter Materialauswahl ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Welle längs
des Leiters der durchschnittlichen transversalen Dielektrizitätskonstante und durchschnittlichen transversalen
Permeabilität der zusammengesetzten Leiter angepaßt. Unter diesen Bedingungen dringt der
Strom und die elektromagnetische Welle tief in den zusammengesetzten Leiter ein, wodurch die Hauteffektverluste
stark verringert und eine gleichförmigere Stromverteilung bewirkt wird.
Wie in den koaxialen Leitungen nach Fig. 3 und 4, so ist auch in den koaxialen Leitungen nach Fig. 9
und 10 der gesamte Raum zwischen Außenmantel 21
und dem Kern 22 mit abwechselnd geschichteten Lagen aus leitendem 'Material 23 und isolierendem
Material 24 erfüllt und einer zusätzlichen Lage aus magnetischem Material 23^. zwischen jeder leitenden
Schicht 23 und isolierenden Schicht 24. Die magnetischen Schichten 23^. sind gleichfalls dünn im Vergleich
zur klassischen Hauttiefe der leitenden Schichteil 23.
In gleicher Weise unterscheidet sich die koaxiale Leitung nach Fig. 11 und 12 von derjenigen nach
Fig. 5 und 6 lediglich durch die zusätzliche Einlagerung der Fäden aus magnetischem Material 33^
zwischen jedem leitenden Faden 33 und dem Isoliermaterial
34, wobei der Querschnitt der magnetischen Fäden 334 klein im Vergleich zur klassischen Hauttiefe des leitenden Fadens 33 ist. Das Material der
magnetischen Fäden kann Eisen, Permendur oder ein Ferritmaterial sein, während der Isolierstoff 34 Polystyrol
oder ein anderes geeignetes Material sein kann. In der koaxialen Leitung nach Fig. 11 und 12 können
die Fäden.33 und 334 von gleichem Durchmesser sein,,
doch ist es in manchen Fällen vorteilhaft, den leitenden Fäden 33 ungefähr den doppelten Durchmesser der
magnetischen Fäden 334 zu geben.
Claims (7)
- PATENTANSPRÜCHE:i. Leitung zur Übertragung elektromagnetischer Wellen, die einen inneren, konzentrisch zu eineminneren Kern liegenden Leiter und einen dazu konzentrischen äußeren, von einem äußeren Mantel umschlossenen Leiter aufweist, und bei der wenigstens einer der genannten Leiter aus einer Vielzahl von in Abstand voneinander gehaltenen und im wesentlichen parallel zu dem inneren Kern und dem äußeren Mantel angeordneten leitenden Elementen besteht, und jedes leitende Element quer zur Richtung der Wellenfortpflanzung im Vergleich zu seiner Hauttiefe bei der höchsten fortzupflanzenden Frequenz dünn ist, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder aus einer Vielzahl leitender Elemente bestehende Leiter magnetisches Material enthält.
- 2. Leitung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der leitenden Elemente magnetisch ist.
- 3. Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der leitenden Elemente von den angrenzenden leitenden Elementen durch eine aus magnetischem Isoliermaterial bestehende Schicht getrennt ist.
- 4. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der leitenden Elemente von den angrenzenden leitenden Elementen durch eine Schicht Isoliermaterial und eine Schicht magnetischen Materials getrennt ist.
- 5. Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der leitenden Elemente von den angrenzenden leitenden Elementen durch eine Schicht dielektrischen Materials, z. B. Polystyrol, getrennt ist.
- 6. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material, z. B. ein Ferrit, im Isoliermaterial in Form eines Pulvers verteilt ist.
- 7. Leitung nach Anspruch 3 oder 4,. dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Elemente und die isolierenden Elemente bzw. die leitenden Elemente, die isolierenden Elemente und die Schichten aus magnetischem Material zwecks Bildung eines äußeren und eines inneren Leiters eines koaxialen Kabels gruppenweise zusammengefaßt sind, wobei der innere und der äußere Leiter durch ein dielektrisches Material voneinander getrennt sind.In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 508 479.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen® 509 699/374 3.56 (609 615 9. 56)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US750692XA | 1951-06-29 | 1951-06-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE949577C true DE949577C (de) | 1956-09-20 |
Family
ID=22123342
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEW8725A Expired DE949577C (de) | 1951-06-29 | 1952-06-04 | Leitung zur UEbertragung elektromagnetischer Wellen |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS301787B1 (de) |
BE (1) | BE512391A (de) |
DE (1) | DE949577C (de) |
GB (1) | GB750692A (de) |
NL (2) | NL94988C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1274210B (de) * | 1960-12-23 | 1968-08-01 | Rosenthal Isolatoren Ges Mit B | Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Art einer homogenen Leitung aus keramischen Isolierstoffen mit darin spaltfrei eingebetteten Elektroden |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2883629A (en) * | 1955-12-19 | 1959-04-21 | Bell Telephone Labor Inc | Ferrite microwave devices for use at high signal energy levels |
SE8007075L (sv) * | 1979-10-31 | 1981-05-01 | Illinois Tool Works | Skermning |
GB2128802A (en) * | 1982-10-14 | 1984-05-02 | Atomic Energy Authority Uk | Cables for use in a hostile environment |
JP3089666B2 (ja) * | 1993-08-27 | 2000-09-18 | 株式会社村田製作所 | 高周波伝送線路、高周波共振器、高周波フィルタ及び高周波帯域除去フィルタ |
JP6245043B2 (ja) * | 2014-04-02 | 2017-12-13 | 日立金属株式会社 | ノイズ抑制ケーブル |
CN114171293B (zh) * | 2020-09-10 | 2024-04-23 | 北京小米移动软件有限公司 | 线圈组件及终端 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2508479A (en) * | 1944-11-16 | 1950-05-23 | Hazeltine Research Inc | High-frequency electromagneticwave translating arrangement |
-
0
- NL NLAANVRAGE7503100,A patent/NL170675B/xx unknown
- BE BE512391D patent/BE512391A/xx unknown
- NL NL94988D patent/NL94988C/xx active
-
1952
- 1952-04-14 JP JP571752A patent/JPS301787B1/ja active Pending
- 1952-06-04 DE DEW8725A patent/DE949577C/de not_active Expired
- 1952-06-27 GB GB16231/52A patent/GB750692A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2508479A (en) * | 1944-11-16 | 1950-05-23 | Hazeltine Research Inc | High-frequency electromagneticwave translating arrangement |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1274210B (de) * | 1960-12-23 | 1968-08-01 | Rosenthal Isolatoren Ges Mit B | Verfahren zur Herstellung eines Bauelements nach Art einer homogenen Leitung aus keramischen Isolierstoffen mit darin spaltfrei eingebetteten Elektroden |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB750692A (en) | 1956-06-20 |
NL170675B (nl) | |
BE512391A (de) | |
NL94988C (de) | |
JPS301787B1 (de) | 1955-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE875054C (de) | Elektrischer Leiter | |
DE1665270A1 (de) | Elektrische Leitung zur Signaluebertragung oder zur Wechselstrom-Energieuebertragung | |
DE3884497T2 (de) | Verwendung eines Koaxialkabels. | |
DE3025504A1 (de) | Kabel mit grosser immunitaet gegen elektro-magnetische impulse (emp) | |
EP3430633A1 (de) | Kabel zum übertragen von elektrischen signalen | |
DE1149764B (de) | Wendelleiter zur UEbertragung von elektromagnetischen Wellen mit zirkularer elektrischer Welle | |
EP3285266B1 (de) | Kabel mit angepasster verseilung | |
DE949577C (de) | Leitung zur UEbertragung elektromagnetischer Wellen | |
DE1030904B (de) | Mikrowellen-UEbertragungsleitung nach Art einer gedruckten Schaltung mit einem ersten streifenfoermigen Leiter, der in einem bezueglich der Wellenlaenge sehr geringen Abst and parallel zu einem zweiten durch eine dielektrische Schicht getrennten streifenfoermigen Leiter von gleicher oder groesserer Breite angeordnet ist | |
DE2011554A1 (de) | Wendelhohlleiter | |
EP0828259A2 (de) | Datenkabel und Verfahren zum Herstellen von Datenkabeln | |
DE1616252C3 (de) | Breitband-Rundstrahlantenne für Mikrowellen, bestehend aus einem vertikalen Rundhohlleiter und wenigstens einem Kegelreflektor | |
DE2265101C3 (de) | Geschlitzte Koaxialkabelantenne | |
DE941068C (de) | Daempfungsarme elektrische Wellenleitung | |
DEW0008725MA (de) | ||
DE1962316A1 (de) | Elektrische Leitung fuer die UEbertragung elektrischer Wellen | |
DE951460C (de) | Verzoegerungsleitung | |
DE944442C (de) | Zusammengesetzter elektrischer Leiter | |
DE2102554C3 (de) | Richtungskoppler | |
DE102014102532B4 (de) | Impedanzanpassungssystem und Kontaktierungssystem mit solch einem Impedanzanpassungssystem | |
DE821053C (de) | UEbertragungselement zur UEbertragung hochfrequenter, elektromagnetischer Wellen | |
DE1056685B (de) | Koaxiales Kabel mit kontinuierlicher magnetischer Belastung fuer die UEbertragung hochfrequenter magnetischer Wellen | |
DE952191C (de) | Hochfrequenz-Schichtenleiter aus abwechselnden duennen Metall- und Isolierschichten | |
DE647744C (de) | Druckfestes Hochfrequenzkabel | |
DE1144354B (de) | Anordnung zur Daempfung von hohen Frequenzen, insbesondere im dm- und cm-Wellenbereich |