DE954528C

DE954528C - High-frequency conductor with alternating metal and insulating layers

Info

Publication number: DE954528C
Application number: DES30373A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Georg Demmel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1952-09-24
Filing date: 1952-09-24
Publication date: 1956-12-20

Description

Hochfrequenzleiter mit abwechselnd übereinander angeordneten Metall- und Isolierschichten Es sind Leitungen bekanntgeworden, die aus einer Reihe von übereinander angeordneten zylindrischen, leitenden und nichtleitenden Schichten bestehen. Theoretischen Überlegungen sind auch bereits ebene Leiter in Form von Bandleitungen zugrunde gelegt worden, bei denen der Hin- und Rückleiter in mehrere Schichten aus dielektrischem und metallischem Stoff aufgeteilt ist oder das Dielektrikum ebenfalls ein derartig geschichtetes Medium darstellt. Bei derartigen, insbesondere für Hochfrequenzenergie gut geeigneten sogenannten Schichtenleitern soll die Dicke der einzelnen Metallschichten kleiner sein als die äquivalente Leitschichtdicke bei .der Frequenz der zu übertragenden Energie. Berechnungen ergeben ferner, daß zur Erzielung einer kleinen Dämpfung der Leitung die Isolierschichtdicke etwa halb so groß sein soll wie die Metallschichtdicke. Bei einer solchen Bemessung der Metall- und Isolierschichten ergibt sich aber eine außerordentlich große Anzahl von Schichten, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Schichtenleiters in Frage gestellt werden könnte.High-frequency conductor with alternately stacked metal and insulating layers Cables are known which consist of a number of Cylindrical conductive and non-conductive layers arranged one above the other exist. Theoretical considerations are also already in the form of level ladder Ribbon lines have been used as a basis, in which the outward and return conductors in several Layers of dielectric and metallic material is divided or the dielectric also represents such a layered medium. With such, in particular So-called layer conductors, which are well suited for high-frequency energy, should be the thickness of the individual metal layers must be smaller than the equivalent conductive layer thickness at. the frequency of the energy to be transmitted. Calculations also show that To achieve a small attenuation of the line, the thickness of the insulation layer is about half should be as large as the metal layer thickness. With such a dimensioning of the metal and insulating layers, however, there is an extraordinarily large number of layers, whereby the efficiency of the shift supervisor could be called into question.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Wirtschaftlichkeit der Schichtenleiter zu vergrößern. Die Wirtschaftlichkeit hängt von vielen Faktoren ab, z. B. von der Frequenz der über die Leitungen fließenden Energie, den Preisen für die verwendeten Materialien usw. Gemäß der Erfindung soll bei Hochfrequenzleitern mit abwechselnd dünnen Metall- und Isolierschichten, bei denen die Dicke der Metallschicht vorzugsweise so gewählt- ist, daß sie kleiner als die äquivalente Leitschichtdicke bei der Frequenz der zu übertragenden Energie ist, das Verhältnis der Dicke der dielektrischen Schicht di zu der Dicke der metallischen Schicht d" nach der Beziehung gewählt ist, wobei y. das spezifische Gewicht der Metallschicht und y; das resultierende spezifische Gewicht der Isolierschicht ist.The object of the invention is therefore to increase the economy of the layer conductor. The economy depends on many factors, e.g. B. on the frequency of the energy flowing over the lines, the prices for the materials used, etc. According to the invention, with high-frequency conductors with alternating thin metal and insulating layers, in which the thickness of the metal layer is preferably chosen so that it is smaller than is the equivalent conductive layer thickness at the frequency of the energy to be transmitted, the ratio of the thickness of the dielectric layer di to the thickness of the metallic layer d "according to the relationship is chosen, where y. the specific gravity of the metal layer and y; is the resulting specific gravity of the insulating layer.

Wie bereits angegeben, würde die Dämpfung eines Schichtenleiters am günstigsten liegen, wenn die Metallschichtdicke etwa doppelt so groß ist wie die Isolierschichtdicke. Es war zunächst lein Anlaß vorhanden, von dieser Regel abzuweichen. Neuere Ergebnisse haben jedoch gezeigt, daß die Dämpfungseigenschaften solcher Leitungen sich nicht wesentlich ändern, falls man von der auf günstigste Dämpfung abgestimmten Regel abweicht und die Isolierschichten dicker wählt als die Metallschichten. Neben dem unbedeutenden Anstieg der Dämpfung gewinnt man aber wesentliche Vorteile in elektrischer und wirtschaftlicher Hinsicht, die für einen gemäß der Erfindung aufgebauten Leiter von Vorteil sind.As already stated, the attenuation of a layer conductor would be on are most favorable when the metal layer thickness is about twice as great as that Insulation thickness. At first there was no reason to deviate from this rule. However, recent results have shown that the attenuation properties of such lines do not change significantly if one is tuned to the most favorable damping Usually deviates and chooses the insulating layers thicker than the metal layers. Next to the insignificant increase in attenuation, however, gives significant advantages in electrical and economic terms that are built for one according to the invention Heads are beneficial.

Der Verlauf der Laufzeit in. -Abhängigkeit von der Dicke der Isolierschicht zeigt bei steigender Isolierschichtdicke günstigere Laufzeitwerte, so daß Laufzeiterscheinungen bei nach der Erfindung ausgebildeten Schichtenleitern dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend klein gehalten werden können. Es zeigt sich auch, d'aß die notwendige Anzahl der Schichten mit zunehmender Isolierschichtdicke geringer gewählt werdenkann, so daß die Herstellungskoten für solche Leiter niedriger liegen.The course of the running time in. -Dependence on the thickness of the insulating layer shows more favorable transit time values with increasing insulation layer thickness, so that transit time phenomena in the case of layer conductors designed according to the invention, the respective intended use can be kept correspondingly small. It also shows that the necessary The number of layers can be selected to be lower with increasing insulation layer thickness, so that the manufacturing costs for such conductors are lower.

Ein genauerer Wert für das wirtschaftliche Optimum kann bei vorgeschriebener Dämpfung für einen Schichtenleiter nach der Beziehung bestimmt werden. In der Beziehung bedeuten 7m und yi das spezifische Gewicht der Metallschichten (Index m) und der Isolierschichten- (Index z), TTm und Vi die Volumantcile der Metallschicht (Index m) und Isolierschicht (Index a@, P, und P; den Materialpreis für Metallschicht und Isolierschicht, di und dm die Schichtdicken der Isolierschicht und Metallschicht.A more precise value for the economic optimum can be obtained with the prescribed attenuation for a layer conductor according to the relationship to be determined. In this relationship, 7m and yi denote the specific gravity of the metal layers (index m) and the insulating layers (index z), TTm and Vi the volume percentages of the metal layer (index m) and insulating layer (index a @, P, and P; the material price for metal layer and insulating layer, di and dm are the layer thicknesses of the insulating layer and metal layer.

Für einen Schichtenleiter mit Metallschichten aus Kupfer und guten .elektrischen Stoffen als Dielektrikum ergeben sich für das Verhältnis di : dm Werte in der Größenanordnung 2.For a layer conductor with metal layers made of copper and good electrical materials as the dielectric, the ratio di : dm results in values of the order of magnitude 2.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Bemessung des Schichtenleiters nach der Erfindung liegt darin, daß das wirtschaftliche Optimum für einen solchen Leiter mit `dem Minimum des Gesamtgewichts des Schichtenmediums annähernd zusammenfällt.A major advantage when dimensioning the layer conductor the invention is that the economic optimum for such a conductor approximately coincides with the minimum of the total weight of the layer medium.

Eine vorteilhafteAusführungsform eines Schichtenleiters kann beispielsweise auch darin bestehen, daß die in Zonen größerer Stromdichte liegenden Metallschichten vorzugsweise dicker sind als die Isolierschichten und daß die in Zonen geringerer Stromdichte liegenden Metallschichten wesentlich dünner sind als die in diesen Zonen liegenden Isolierschichten, wobei die Metallschichtdicke vorzugsweise in jedem Fall so gering sein soll, daß sie kleiner ist als die äquivalente Leitschichtdicke bei der Frequenz der zu übertragenden Energie.An advantageous embodiment of a layer conductor can, for example, also consist in the fact that the metal layers located in zones of greater current density are preferably thicker than the insulating layers and that the metal layers located in zones of lower current density are significantly thinner than the insulating layers located in these zones, the metal layer thickness preferably in each Case should be so small that it is smaller than the equivalent conductive layer thickness at the frequency of the energy to be transmitted.

Zur Erläuterung diene ein transversal zur Gänze geschichteter Leiter. Es kann gezeigt werden, daß ein solcher Leiter als Einzelleiter oder als selbständiger Doppelleiter verwendet werden kann. In jedem Fall ist die Stromdichte in den einzelnen Schichten nicht. gleich. Für den Fall, daß ein Schichtenleiter mit seinem mittlerem Teil als Hin-, mit seinem äußeren Teil als Rückleiter dient, zeigt sich, daß in einer Entfernung vom Mittelpunkt vom o,628fachen Radius des Schichtenleiters die Stromdichte gleich Null ist. Nach innen und nach außen nimmt die Stromdichte zu, die Stromrichtung ist jedoch voneinander verschieden. In den äußeren und inneren Bereichen soll daher die Dicke der Isolierschichten geringer gewählt werden als in den. Schiechten der Zonen mit geringerer S tromdichte. In den Zonen geringerer Stromdichte kann die Dicke der Isolierschicht wenigstens viermal so groß wie die Dicke der Metallschichten gewählt werden.A transversely fully layered ladder serves as an illustration. It can be shown that such a conductor can be used as a single conductor or as an independent conductor Double conductor can be used. In each case the current density is in the individual Layers don't. same. In the event that a shift leader with his middle Part serves as a forward conductor, with its outer part as a return conductor, it can be seen that in a distance from the center of 0.628 times the radius of the layer conductor is Current density is zero. The current density increases inwards and outwards, however, the direction of the current is different from one another. In the outer and inner Areas should therefore be chosen to be less than the thickness of the insulating layers in the. Layers of the zones with lower current density. In the lower zones Current density can be at least four times that of the thickness of the insulating layer Thickness of the metal layers can be selected.

Claims

PATENT CLAIMS: - "For example, high-frequency conductors made of alternating thin metal and insulating layers, in which the thickness of the metal layers is preferably selected so that it is smaller than the equivalent conductive layer thickness at the frequency of the energy to be transmitted, characterized in that the Ratio of the thickness of the dielectric layer di to the thickness of the metallic layer dm according to the relationship is selected, where 1m is the specific gravity of the metal layer and yf is the resulting specific gravity of the insulating layer.

2. High frequency conductor according to claim i when using copper layers, characterized in that the ratio the thickness of the insulating layers to the thickness of the metal layer of the order of magnitude 2 lies.

3. High-frequency conductor according to claim z, characterized in that the ratio of the layer thicknesses dm and -di according to the relationship is chosen; in this relationship, V. and Vi mean the parts by volume of the metal layer (m) and insulating layer (2 '), P. and P1 the material price for metal layer and insulating layer.

4. High frequency conductor according to claim i, characterized in that that the insulating layers lying in zones of greater current density are preferably thinner than the metal layers and that they are located in zones of lower current density Insulating layers are thicker than the metal layers lying in these zones.

5. High-frequency conductor according to claim 4, characterized in that the thickness of the Insulating layers in zones of lower current density preferably larger than 4 times the metal layer thickness is selected.