EP0899750A2 - Koaxiales Hochfrequenz-Kabel - Google Patents

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EP0899750A2
EP0899750A2 EP98401975A EP98401975A EP0899750A2 EP 0899750 A2 EP0899750 A2 EP 0899750A2 EP 98401975 A EP98401975 A EP 98401975A EP 98401975 A EP98401975 A EP 98401975A EP 0899750 A2 EP0899750 A2 EP 0899750A2
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EP
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spacer
cable
mineral material
cable according
inner conductor
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Günter Dipl.-Ing. Ahrens
Reimer Dr.-Ing. Nagel
Horst Dipl.-Ing. Fischer
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Alcatel Lucent SAS
Nokia Inc
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Alcatel SA
Nokia Inc
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/1834—Construction of the insulation between the conductors

Definitions

  • the invention relates to a coaxial radio frequency cable consisting of a Inner conductor, from a dielectric surrounding it, the mineral material as Spacer contains, and from a concentric overlying dielectric tubular outer conductor arranged to the inner conductor (EP 0 503 129 A1).
  • Coaxial high-frequency cables - hereinafter referred to as "HF cables” for short for example as a connecting cable between a transmitter and an antenna for Transport of electromagnetic waves used. You can use it as a "radiating" RF cable can also be laid in tunnel sections, for example.
  • HF cables Coaxial high-frequency cables
  • the dielectric located between the inner conductor and the outer conductor as a spacer to ensure that the two conductors are coaxial or at a fixed distance are arranged concentrically to each other.
  • the dielectric can consist of a full dielectric Insulating material exist, the space between the inner and outer conductors completely filled, in solid or foamed form.
  • the RF cable is as long as functional, as inner and outer conductors concentric to each other undamaged lie. At very high temperatures and especially in the event of fire, this can happen Melt the insulating material of the dielectric. It quickly comes into contact between inner and outer conductor. The RF cable is then unusable immediately.
  • the spacer is in the form of a profile spiral or individual shaped pieces made of glass or ceramic Material built up.
  • the corresponding RF cable is Can also be used at higher temperatures. It is also functional in the event of a fire secured, at least for a certain period of time.
  • the invention has for its object to the RF cable described above design that with improved electrical properties in conventional technology can be manufactured.
  • thermoplastic insulating material a combination of thermoplastic insulating material and mineral material consists.
  • the insulating material used for this HF cable is a two material containing different components.
  • a mineral, for example Particles "filled" thermoplastic insulating material allows the use of conventional techniques in the manufacture of the RF cable, and that with any structure of the spacer. Usual manufacturing techniques can also be used if, for example both discs made of thermoplastic insulating material and discs made of mineral material or corresponding individual supports can be used.
  • Thermoplastic insulating material is always used when transporting and laying the HF cable effective as a spacer.
  • the dielectric properties of the 2-component material are improved compared to a purely mineral material, so that the Transmission properties of the RF cable can be improved.
  • the mineral material ensures that interior and Do not touch the outer conductors, even if the thermoplastic material has melted is.
  • the RF cable therefore remains functional for a sufficient period of time.
  • the 2-component material used for the spacer secures for the HF cable So simple manufacture, good electrical properties and functional integrity at high Temperatures.
  • Fig. 1 shows an RF cable according to the invention, partly in section.
  • Fig. 2 shows a section through Fig. 1 along the line II - II.
  • Fig. 3 to 7 compared to Fig. 1 modified versions of the RF cable.
  • the RF cable shown in Figs. 1 and 2 has a full dielectric, the solid or can be foamed. It consists of an inner conductor 1, a dielectric 2 and a tubular outer conductor 3 arranged concentrically with the inner conductor 1 the outer conductor 3 can be a sheath 4 made, for example, of polyethylene to be appropriate.
  • the jacket 4 can also be made of a flame-retardant, halogen-free material consist.
  • Inner conductor 1 and outer conductor 3 are preferably made of copper. Of the Inner conductor 1 can be designed as a smooth or corrugated tube or solid. Of the Outer conductor 3 can be a smooth tube, but it can also be corrugated.
  • the dielectric 2 fills the entire space between FIGS. 1 and 2 Inner conductor 1 and outer conductor 3. Overall, it serves as a spacer between the two conductors 1 and 3.
  • the outer conductor 3 is therefore in contact with the dielectric 2.
  • 2-component material made of thermoplastic insulating material and mineral material, the thermoplastic insulating material in the form of a large number of particles is admitted. The particles become the thermoplastic insulating material in one Prefabrication with evenly distributed distribution added. The resulting 2-component material can be connected to the inner conductor 1 during the manufacture of the HF cable be extruded.
  • the RF cable can also be constructed with a cavity dielectric according to FIGS. 3 to 6 be.
  • 3 are disks 5 as spacers for the two conductors 1 and 3 provided that abut against each other on both conductors 1 and 3.
  • the Slices 5 can be extruded onto the inner conductor 1 in a manner similar to that described for FIG. 1 become. However, they can also be prefabricated and plugged onto the inner conductor 1.
  • the coil 4 has a helix 6 as a spacer.
  • the coil 6 is made prefabricated the 2-component material and wound onto the inner conductor 1.
  • the mineral material can also be introduced into an HF cable in concentrated form whose other structure can remain unchanged. So with an RF cable 5 between two disks 7 of the spacer, which consist of thermoplastic material, additional discs 8 made of mineral Material can be attached. The distance between the disks 8 can be greater than that Distance of the discs 7 from each other, because the discs 8 only then Functional maintenance of the HF cable are required when the discs 7 do not function can do more. This can be done in the event of a fire or in some other way resulting high temperatures may be the case. The disks 8 therefore need Transport, during assembly and in the undisturbed operation of the HF cable not on the outer conductor 3, at least not with a supporting function. Rather, you can have one too have significantly smaller diameter than the discs 7. The are expedient Disks 8 made of low material.
  • Disks made of mineral material can also be used with an HF cable, which has a helix 9 as a spacer, as shown for example in Fig. 6.
  • the helix 9 has a continuous strand 10, which has a transverse corrugation provided inner conductor 1 is present.
  • Supports 11 are at a distance from one another from the strand 10 from, at the free ends of which is also transversely corrugated outer conductor 3.
  • the in Fig. 6 Disks of mineral material can be in the areas between the supports 11 are attached. They are with recesses to accommodate the Strands 10 of the coil 9 equipped.
  • the mineral disks also need here initially have no supporting function.
  • the RF cable can also be made with a full dielectric made of thermoplastic Be provided material that can be solid or foamed.
  • disks 12 made of mineral material between inner conductor 1 and External conductor 3 arranged. The same applies to their construction as for the disks 8 according to FIG Fig. 5.
  • thermoplastic insulating material on the one hand and mineral material, on the other hand, also applies if individual supports are used.
  • thermoplastic insulating material can be made of, for example Polyethylene or polypropylene exist.
  • a mineral material Ceramic or glass can be used.
  • the outer conductor 3 is in each case after completion of the Dielectric applied to the same.
  • the manufacture of the RF cable can be in total done in one operation.
  • the jacket 4 may optionally be in the same Operation can be applied.
  • the HF cable with the structure described is fully functional for normal use. At High temperatures, especially in the event of a fire, melt the thermoplastic material. The mineral particles it contains, however, do not melt. You stay as Spacers receive and prevent contact between inner conductor 1 and External conductor 3. The functionality of the HF cable therefore remains - albeit limited - receive.

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Abstract

Es wird ein koaxiales Hochfrequenz-Kabel angegeben, das aus einem Innenleiter (1), aus einem denselben umgebenden Dielektrikum (2), das mineralisches Material als Abstandshalterung enthält, und aus einem über dem Dielektrikum (2) liegenden, konzentrisch zum Innenleiter (1) angeordneten, rohrförmigen Außenleiter (3) besteht. Zum Funktionserhalt im Brandfall ist die Abstandshalterung aus einer Kombination von thermoplastischem Isoliermaterial und mineralischem Material aufgebaut.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein koaxiales Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, aus einem denselben umgebenden Dielektrikum, das mineralisches Material als Abstandshalterung enthält, und aus einem über dem Dielektrikum liegenden, konzentrisch zum Innenleiter angeordneten, rohrförmigen Außenleiter (EP 0 503 129 A1).
Koaxiale Hochfrequenz-Kabel - im folgenden kurz "HF-Kabel" genannt - werden beispielsweise als Verbindungskabel zwischen einem Sender und einer Antenne zum Transport elektromagnetischer Wellen eingesetzt. Sie können als "abstrahlende" HF-Kabel beispielsweise auch in Tunnelstrecken verlegt werden. Bei allen bekannten Ausführungsformen sorgt das zwischen Innenleiter und Außenleiter befindliche Dielektrikum als Abstandshalterung dafür, daß die beiden Leiter mit festem Abstand koaxial bzw. konzentrisch zueinander angeordnet sind. Das Dielektrikum kann als Volldielektrikum aus Isoliermaterial bestehen, das den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenleiter vollständig ausfüllt, und zwar in massiver oder geschäumter Form. Es kann sich aber auch um ein sogenanntes Hohlraumdielektrikum mit Abstandshaltern aus Isoliermaterial handeln, die an beiden Leitern anliegen. Solche Abstandshalter können beispielsweise ein Wendel, mit axialem Abstand angeordnete Scheiben oder auch Einzelstützen sein. Das HF-Kabel ist solange funktionsfähig, wie Innen- und Außenleiter unbeschädigt konzentrisch zueinander liegen. Bei sehr hohen Temperaturen und insbesondere im Brandfall kann das Isoliermaterial des Dielektrikums schmelzen. Es kommt dadurch schnell zu einer Berührung zwischen Innen- und Außenleiter. Das HF-Kabel ist dann sofort unbrauchbar.
Bei dem HF-Kabel nach der eingangs erwähnten EP 0 503 129 A1 ist die Abstandshalterung in Form einer Profilwendel oder einzelner Formstücke aus Glas oder aus keramischem Werkstoff aufgebaut. Durch den Einsatz dieser Materialien ist das entsprechende HF-Kabel auch bei höheren Temperaturen einsetzbar. Es ist auch im Brandfall ein Funktionserhalt gesichert, zumindest für einen bestimmten Zeitraum. Es wird dabei aber in Kauf genommen, daß die Herstellung des HF-Kabels wegen der spröden Materialien der Abstandshalterung aufwendig wird und daß seine elektrischen Eigenschaften wegen dieser Materialien verschlechtert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte HF-Kabel so zu gestalten, daß es bei verbesserten elektrischen Eigenschaften in üblicher Technik hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abstandshalterung aus einer Kombination von thermoplastischem Isoliermaterial und mineralischem Material besteht.
Bei dem für dieses HF-Kabel eingesetzten Isoliermaterial handelt es sich um ein zwei unterschiedliche Komponenten enthaltendes Material. Ein beispielsweise mit mineralischen Partikeln "gefülltes" thermoplastisches Isoliermaterial erlaubt den Einsatz üblicher Techniken bei der Herstellung des HF-Kabels, und zwar bei beliebigem Aufbau der Abstandshalterung. Übliche Herstellungstechniken können auch dann eingesetzt werden, wenn beispielsweise sowohl Scheiben aus thermoplastischem Isoliermaterial als auch Scheiben aus mineralischem Material oder entsprechende Einzelstützen verwendet werden. Das thermoplastische Isoliermaterial ist stets auch beim Transport und beim Verlegen des HF-Kabels als Abstandshalter wirksam. Die dielektrischen Eigenschaften des 2-Komponenten-Materials sind gegenüber einem rein mineralischen Material verbessert, so daß auch die Übertragungseigenschaften des HF-Kabels verbessert werden. Für hohe Temperaturen und insbesondere im Brandfall ist durch das mineralische Material sichergestellt, daß Innen- und Außenleiter einander nicht berühren, auch wenn das thermoplastische Material geschmolzen ist. Das HF-Kabel bleibt daher für einen ausreichenden Zeitraum noch funktionsfähig. Das für die Abstandshalterung verwendete 2-Komponenten-Material sichert für das HF-Kabel also einfache Herstellung, gute elektrische Eigenschaften und Funktionserhalt bei hohen Temperaturen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 ein HF-Kabel nach der Erfindung teilweise im Schnitt.
Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II - II.
Fig 3 bis 7 gegenüber Fig. 1 veränderte Ausführungen des HF-Kabels.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte HF-Kabel hat ein Volldielektrikum, das massiv oder geschäumt ausgeführt sein kann. Es besteht aus einem Innenleiter 1, einem Dielektrikum 2 und einem konzentrisch zum Innenleiter 1 angeordneten, rohrförmigen Außenleiter 3. Über dem Außenleiter 3 kann ein beispielsweise aus Polyethylen bestehender Mantel 4 angebracht sein. Der Mantel 4 kann auch aus einem flammwidrigen, halogenfreien Material bestehen. Innenleiter 1 und Außenleiter 3 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Der Innenleiter 1 kann als glattes oder gewelltes Rohr oder massiv ausgeführt sein. Der Außenleiter 3 kann ein Glattrohr sein, er kann aber auch gewellt sein.
Das Dielektrikum 2 füllt gemäß den Fig. 1 und 2 den ganzen Zwischenraum zwischen Innenleiter 1 und Außenleiter 3 aus. Es dient insgesamt als Abstandshalter zwischen den beiden Leitern 1 und 3. Der Außenleiter 3 liegt also am Dielektrikum 2 an. Es besteht als 2-Komponenten-Material aus thermoplastischem Isoliermaterial und mineralischem Material, das dem thermoplastischen Isoliermaterial in Form einer großen Anzahl von Partikeln zugegeben ist. Die Partikel werden dem thermoplastischen Isoliermaterial in einer Vorfertigung mit möglichst gleichmäßiger Verteilung zugegeben. Das dadurch entstandene 2-Komponenten-Material kann während der Fertigung des HF-Kabels auf den Innenleiter 1 aufextrudiert werden.
Das HF-Kabel kann auch mit einem Hohlraumdielektrikum gemäß den Fig. 3 bis 6 aufgebaut sein. Als Abstandshalter für die beiden Leiter 1 und 3 sind gemäß Fig. 3 Scheiben 5 vorgesehen, die mit axialem Abstand zueinander an beiden Leitern 1 und 3 anliegen. Die Scheiben 5 können ähnlich wie für Fig. 1 beschrieben auf den Innenleiter 1 aufextrudiert werden. Sie können aber auch vorgefertigt und auf den Innenleiter 1 aufgesteckt werden.
Das HF-Kabel nach Fig. 4 hat eine Wendel 6 als Abstandshalter. Die Wendel 6 wird aus dem 2-Komponenten-Material vorgefertigt und auf den Innenleiter 1 aufgewickelt.
Das mineralische Material kann auch in konzentrierter Form in ein HF-Kabel eingebracht werden, dessen sonstiger Aufbau unverändert bleiben kann. So können bei einem HF-Kabel mit Hohlraumdielektrikum gemäß Fig. 5 zwischen zwei Scheiben 7 der Abstandshalterung, die aus thermoplastischem Material bestehen, zusätzliche Scheiben 8 aus mineralischem Material angebracht werden. Der Abstand der Scheiben 8 voneinander kann größer als der Abstand der Scheiben 7 voneinander sein, weil die Scheiben 8 nur dann zum Funktionserhalt des HF-Kabels benötigt werden, wenn die Scheiben 7 ihre Funktion nicht mehr erfüllen können. Das kann im Falle eines Feuers oder auf andere Art und Weise entstandenen hohen Temperaturen der Fall sein. Die Scheiben 8 brauchen daher beim Transport, bei der Montage und im ungestörten Betrieb des HF-Kabels nicht am Außenleiter 3 anzuliegen, zumindest nicht mit tragender Funktion. Sie können vielmehr einen auch deutlich kleineren Durchmesser als die Scheiben 7 haben. Zweckmäßig werden die Scheiben 8 materialarm ausgebildet.
Scheiben aus mineralischem Material können auch bei einem HF-Kabel eingesetzt werden, das eine Wendel 9 als Abstandhalter hat, so wie sie beispielsweise in Fig. 6 dargestellt ist. Die Wendel 9 hat einen durchgehenden Strang 10, der am mit einer Querwellung versehenen Innenleiter 1 anliegt. Vom Strang 10 stehen mit Abstand zueinander Stützen 11 ab, an deren freien Enden der ebenfalls quer gewellte Außenleiter 3 anliegt. Die in Fig. 6 nicht dargestellten Scheiben aus mineralischem Material können in den Bereichen zwischen den Stützen 11 angebracht werden. Sie sind mit Ausnehmungen zur Aufnahme des Stranges 10 der Wendel 9 ausgerüstet. Auch hier brauchen die mineralischen Scheiben zunächst keine tragende Funktion zu haben.
Das HF-Kabel kann gemäß Fig. 7 auch mit einem Volldielektrikum aus thermoplastischem Material versehen sein, das massiv oder geschäumt ausgeführt sein kann. In relativ großen axialen Abständen sind Scheiben 12 aus mineralischem Material zwischen Innenleiter 1 und Außenleiter 3 angeordnet. Für ihren Aufbau gilt das gleiche wie für die Scheiben 8 gemäß Fig. 5.
Der Aufbau der Abstands halterung aus thermoplastischem Isoliermaterial einerseits und mineralischem Material andererseits gilt auch dann, wenn Einzelstützen eingesetzt werden.
In allen Ausführungsformen kann das thermoplastische Isoliermaterial beispielsweise aus Polyethylen oder Polypropylen bestehen. Als mineralisches Material können beispielsweise Keramik oder Glas eingesetzt werden. Der Außenleiter 3 wird jeweils nach Fertigstellung des Dielektrikums auf dasselbe aufgebracht. Die Fertigung des HF-Kabels kann insgesamt in einem Arbeitsgang erfolgen. Auch der Mantel 4 kann gegebenenfalls im gleichen Arbeitsgang aufgebracht werden.
Das HF-Kabel ist mit dem geschilderten Aufbau für den Normalfall voll funktionsfähig. Bei hohen Temperaturen, insbesondere im Brandfall, schmilzt das thermoplastische Material. Die darin enthaltenen mineralischen Partikel hingegen schmelzen nicht. Sie bleiben als Abstandshalter erhalten und verhindern eine Berührung zwischen Innenleiter 1 und Außenleiter 3. Die Funktionsfähigkeit des HF-Kabels bleibt daher - wenn auch eingeschränkt - erhalten.

Claims (9)

  1. Koaxiales Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, aus einem denselben umgebenden Dielektrikum, das mineralisches Material als Abstandshalterung enthält, und aus einem über dem Dielektrikum liegenden, konzentrisch zum Innenleiter angeordneten, rohrförmigen Außenleiter, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung aus einer Kombination von thermoplastischem Isoliermaterial und mineralischem Material besteht.
  2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung aus mit axialem Abstand zueinander angeordneten Scheiben (7, 8) aufgebaut ist, von denen ein Teil aus thermoplastischem Isoliermaterial und ein anderer Teil aus mineralischem Material besteht.
  3. Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (7, 8) aus den unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind.
  4. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung aus einer aus thermoplastischen Isoliermaterial bestehenden Wendel (9) mit einem durchgehenden, am Innenleiter (1) anliegenden Strang (10) und mit Abstand zueinander abstehenden Stützen (11) sowie zwischen den Stützen (11) angeordneten Scheiben aus mineralischem Material aufgebaut ist.
  5. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalterung aus einem Volldielektrikum und Scheiben (12) aus mineralischem Material besteht, die mit axialem Abstand zueinander zwischen Innenleiter (1) und Außenleiter (3) angebracht sind.
  6. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben aus mineralischem Material im ungestörten Betrieb den Außenleiter (3) nicht tragend berühren.
  7. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abstandshalterung thermoplastisches Isoliermaterial eingesetzt ist, das eine Vielzahl von mineralischen Partikeln enthält.
  8. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralisches Material Keramik eingesetzt ist.
  9. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als mineralisches Material Glas eingesetzt ist.
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