EP0300147A1 - Anordnung zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen - Google Patents

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EP0300147A1 EP88107005A EP88107005A EP0300147A1 EP 0300147 A1 EP0300147 A1 EP 0300147A1 EP 88107005 A EP88107005 A EP 88107005A EP 88107005 A EP88107005 A EP 88107005A EP 0300147 A1 EP0300147 A1 EP 0300147A1
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Kabel Rheydt AG
AEG Kabel AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/203—Leaky coaxial lines

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for transmitting high-frequency signals according to the preamble of claim 1.
  • Radiant cables are used to transmit high-frequency signals in areas with unfavorable propagation conditions. Waves are emitted from these cables, for example by providing openings in a coaxial line.
  • a radiating coaxial high-frequency cable is known from DE-OS 28 12 523.
  • a number of holes are provided in the outer conductor. These holes form a pattern that is repeated periodically (leakage cable).
  • leakage waves above a design-typical cutoff frequency are primarily emitted through the openings. Below the cut-off frequency of the cable, only a weak surface wave is excited due to the relatively small openings.
  • High-frequency lines with a continuous longitudinal slot are also known (slot cables). Surface waves are excited by the longitudinal slot.
  • the invention has for its object to provide a radiating cable with improved radiation properties.
  • a high-frequency line should be largely independent of environmental influences in terms of its radiation properties and emit a broad frequency band.
  • This object is achieved in an arrangement of the type mentioned according to the invention by the features characterized in claim 1.
  • the invention represents a combination of the design features of both principles, so that the good properties of the slotted cable in the lower frequency range and the advantages of the leakage cable come into play in the upper frequency range.
  • the combination of both principles allows the longitudinal slot to be made narrower than a pure slot cable (30 ° opening angle versus 80 °).
  • the high-frequency line is made up of an inner conductor 1, an outer jacket 2 and a dielectric 3.
  • the outer conductor is provided with openings.
  • these have the form of periodic configurations of holes 4, the diameter of which is smaller than the diameter of the radio-frequency line, and on the other hand, the shape of slots 5, which have a length which is greater than the diameter of the radio-frequency line 6
  • the longitudinal slots have a width which is lower when cutting right to the axis corresponds to an opening angle of 30 degrees, for example.
  • Holes and slots are, for example, arranged helically around the axis with a large stroke, so that holes and slots are located at a distance of a few meters on the side of the radio-frequency line facing the road.
  • a protective jacket 7 is extruded around the high-frequency line, which consists of a material with the lowest possible dielectric losses.
  • One such material is polyethylene.
  • a further preferred embodiment of the invention consists in making the slots very long compared to the diameter of the high-frequency line and, for example, only providing short conductive webs between the slots at large intervals. In the limit, vanishingly narrow webs or very long slots, there is only a single slot. This may be necessary for manufacturing technology reasons.
  • the longitudinal slot is also made helical so that the outer conductor better encompasses the dielectric.
  • the helical arrangement ensures that the slot can radiate on the side facing away from the road and the other time on the side facing the road.
  • the radiating cable according to the invention is able to produce the best possible and uniform radiation in a wide frequency range, for example in the much used bands (4 m, 2 m, 0.7 m band), with reduced environmental sensitivity.
  • the invention is mainly used for the transmission of messages in tunnels and for the transmission of signals for traffic management on trains, in the future also on roads and highways.
  • the radiating cable treated as an example in the description can of course also have more than two groups of longitudinal openings. For example, with 3 groups, the angular distance between two groups is 120 °.

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  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
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  • Waveguides (AREA)
  • Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
  • Surgical Instruments (AREA)

Abstract

Bei einer Anordnung zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen zwischen einer Wellen aussendenden Hochfrequenzleitung und einer mobilen Antenne, wobei die Hochfrequenzleitung einen Innenleiter (1), einen koaxialen Außenleiter (2) und ein Dielektrikum (3) aufweist, und wobei im Außenleiter der Hochfrequenzleitung Öffnungen zum Abstrahlen oder Empfangen von Wellen vorgesehen sind, ist vorgesehen, daß sich in Längsrichtung der Nochfrequenzleitung auf unterschiedlichen Mantellinien verschiedenartige Gruppen von Öffnungen (4, 5) befinden, und daß die Einzelöffnung in Längsrichtung der Hochfrequenzleitung bei einer Gruppe von Öffnungen mindestens um den Faktor zwei länger ist als bei einer anderen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zur Übertragung von hochfrequenten Signalen in Gebieten mit ungünstigen Ausbreitungsbedingungen sind strahlende Kabel in Gebrauch. Von diesen Kabeln werden Wellen abge­strahlt, beispielsweise dadurch daß eine Koaxialleitung mit Öffnungen versehen wird. Ein solches strahlendes ko­axiales Hochfrequenz-Kabel ist aus der DE-OS 28 12 523 be­kannt. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Verlaufs der Strahlungsintensität in Achsrichtung, ist in dem Außenlei­ter eine Anzahl von Löchern vorgesehen. Diese Löcher bilden ein Muster, welches sich periodisch wiederholt (Leckkabel).
  • Ein ähnliches Kabel geht aus der US-PS 3,795,915 hervor. Durch Anbringung vieler Schlitze unterschiedlicher Länge und Neigung zur Kabelachse, deren Anordnung sich perio­disch wiederholt, ist ein solches Kabel in einem größeren Frequenzbereich zu betreiben.
  • Bei den bisher bekannten Leckkabeln werden durch die Öff­nungen in erster Linie Leckwellen oberhalb einer konstruk­tionstypischen Grenzfrequenz abgestrahlt. Unterhalb der Grenzfrequenz des Kabels wird wegen der relativ kleinen Öffnungen nur eine schwache Oberflächenwelle angeregt.
  • Es sind auch Hochfrequenzleitungen mit einem durchgehenden Längsschlitz bekannt (Schlitzkabel). Durch den Längsschlitz werden Oberflächenwellen angeregt.
  • Eine konstruktionstypische Grenzfrequenz existiert nicht, jedoch wird durch den starken Anstieg der Kabeldämpfung bei steigender Frequenz der Einsatzbereich dieser Schlitz­kabel auf den Frequenzbereich unterhalb 200 - 300 Mhz ein­geschränkt. Hinzu kommt, daß die Kabeldämpfung und die Ab­strahleigenschaften der Schlitzkabel durch Umwelteinflüsse wie z. B. Ablagerungen auf dem Kabelmantel beeinträchtigt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein strahlendes Kabel mit verbesserten Abstrahlungseigenschaften anzuge­ben. Eine solche Hochfrequenzleitung soll in ihren Abstrah­lungseigenschaften von Umwelteinflüssen weitgehend unab­hängig sein und ein breites Frequenzband abstrahlen. Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung durch die im Anspruch 1 gekenn­zeichneten Merkmale gelöst. Die Erfindung stellt eine Kom­bination der Konstruktionsmerkmale beider Prinzipien dar, so daß im unteren Frequenzbereich die guten Eigenschaften des Schlitzkabels und im oberen Frequenzbereich die Vortei­le des Leckkabels zum Tragen kommen. Die Kombination bei­der Prinzipien erlaubt es, den Längsschlitz im Vergleich zum reinen Schlitzkabel schmaler zu gestalten (30° Öff­nungswinkel gegenüber 80°).
  • Weiterbildung der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge­kennzeichnet. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert; dabei zeigt die Figur ein Hochfrequenzkabel, welches aus der Hochfrequenz­leitung 6 und dem Mantel 7 besteht. Die Hochfrequenzlei­tung ist aus einem Innenleiter 1, einem Außenmantel 2 und einem Dielektrikum 3 aufgebaut. Der Außenleiter ist mit Öffnungen versehen. Diese haben auf der einen Seite die Form von periodischen Konfigurationen von Löchern 4, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Hochfrequenz­leitung ist, und auf der anderen Seite die Form von Schlitzen 5, welche eine Länge besitzen, die größer ist als der Durchmesser der Hochfrequenzleitung 6. Die Längs­schlitze haben eine Breite, welche bei einem Schnitt senk­ recht zur Achse einem Öffnungswinkel von beispielsweise 30 Grad entspricht. Löcher und Schlitze sind beispielswei­se wendelförmig mit großem Schlag um die Achse herumlau­fend angeordnet, so daß im Abstand von wenigen Metern sich jeweils Löcher und Schlitze auf der der Fahrbahn zuge­wandten Seite der Hochfrequenzleitung befinden.
  • Um die Hochfrequenzleitung ist ein Schutzmantel 7 extru­diert, welcher aus einem Material mit möglichst geringen dielektrischen Verlusten besteht. Ein solches Material ist beispielsweise Polyethylen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung be­steht darin, die Schlitze sehr lang gegenüber dem Durchmes­ser der Hochfrequenzleitung zu gestalten und beispielswei­se in großen Abständen lediglich kurze leitende Stege zwi­schen den Schlitzen vorzusehen. Im Grenzfall verschwindend schmaler Stege bzw. sehr langer Schlitze ist nur noch ein einziger Schlitz vorhanden. Dies kann aus fertigungstech­nologischen Gründen geboten sein. In einer weiteren Ausfüh­rungsform ist vorgesehen, den Längsschlitz ebenfalls wen­delförmig auszugestalten, so daß der Außenleiter das Di­elektrikum besser umfaßt. Außerdem wird durch die wendel­förmige Anordnung erreicht, daß der Schlitz einmal auf der fahrbahnabgewandten Seite, und das andere Mal auf der fahr­bahnzugewandten Seite abstrahlen kann.
  • Das erfindungsgemäße strahlende Kabel ist in der Lage, in einem weiten Frequenzbereich, beispielsweise in den viel benutzten Bändern (4m-, 2m-, 0,7m-Band) möglichst gute und gleichmäßige Abstrahlung zu erzeugen, bei verringerter Um­weltempfindlichkeit. Die Erfindung wird hauptsächlich zur Nachrichtenübermittlung in Tunneln eingesetzt sowie zur Übertragung von Signalen zur Verkehrsleitung bei Bahnen, in Zukunft auch auf Straßen und Autobahnen.
  • Es ist für den Datenaustausch vorgesehen, ein solches Kabel auch als Empfangsantenne einzusetzen. Wie aus der Antennentechnik bekannt, ist es günstig, die Hochfrequenz­leitung im Abstand von leitenden Flächen zu verlegen. Als leitende Flächen kommen Schienen, Leitplanken o. ä. in Betracht, welche als Reflektor oder Direktor bezüglich der Empfangs- oder Sendeantenne dienen.
  • Das in der Beschreibung beispielhaft behandelte strahlende Kabel kann selbstverständlich auch mehr als zwei Gruppen von längslaufenden Öffnungen aufweisen. Beispielsweise bei 3 Gruppen beträgt der Winkelabstand zweier Gruppen 120°.

Claims (8)

1. Anordnung zur Übertragung von Hochfrequenz-Signalen zwi­schen einer Wellen aussendenden Hochfrequenzleitung und einer mobilen Antenne, wobei die Hochfrequenzleitung einen Innenleiter (1), einen koaxialen Außenleiter (2) und ein Dielektrikum (3) aufweist, und wobei im Außenleiter der Hochfrequenzleitung Öffnungen zum Abstrahlen oder Empfan­gen von Wellen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Längsrichtung der Hochfrequenzleitung auf unter­schiedlichen Mantellinien verschiedenartige Gruppen von Öff­nungen (4, 5) befinden, und daß die Einzelöffnung in Längs­richtung der Hochfrequenzleitung bei einer Gruppe von Öff­nungen mindestens um den Faktor zwei länger ist als bei einer anderen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen einer Gruppe Löcher (4) sind, und daß die Öff­nungen einer anderen Gruppe Schlitze (5) sind, die sich im wesentlichen in Längsrichtung der Hochfrequenzleitung (6) erstrecken.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Schlitze (5) größer ist als der Durchmesser der Hochfrequenzleitung (6) und daß der radiale Öffnungswin­kel der Schlitze 10 bis 40 Grad beträgt.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Gruppe der öffnungen mit kleinerer Längenerstreckung aus kreisrunden Löchern besteht, welche im wesentlichen parallel zur Achse der Hochfrequenzleitung (6) angeordnet sind.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Öffnungen jeder Gruppe ein sich wie­derholendes Muster bilden.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Hochfrequenzleitung von einem Mantel (7) aus einem Material mit möglichst geringen dielektrischen Verlusten umgeben ist.
7. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenzleitung nur einen längslaufenden Schlitz aufweist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­kennzeichnet, daß jede Gruppe von Öffnungen (4, 5) sich ab­wechselnd einmal auf der fahrbahnabgewandten Seite und in einem Nachbarabschnitt auf der fahrbahnzugewandten Seite der Hochfrequenzleitung (6) befindet.
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