EP1107357A1 - Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel - Google Patents

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EP1107357A1
EP1107357A1 EP99403001A EP99403001A EP1107357A1 EP 1107357 A1 EP1107357 A1 EP 1107357A1 EP 99403001 A EP99403001 A EP 99403001A EP 99403001 A EP99403001 A EP 99403001A EP 1107357 A1 EP1107357 A1 EP 1107357A1
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EP
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cable
slots
sections
outer conductor
ahf
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EP99403001A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Schulze-Buxloh
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Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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Publication date
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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 a radiating coaxial radio frequency cable, consisting of an inner conductor, a dielectric surrounding it and a tubular one arranged above it and concentric with the inner conductor Outer conductor, in which separate openings in the outer conductor Sections are attached in the longitudinal direction of the cable without gaps one behind the other are arranged, in which there is at least one first opening per section and at which the distance between the first openings of two neighboring ones Sections equal to half the wavelength of a first radio frequency to be transmitted is (DE 197 38 381 A1).
  • AHF cables Radiating coaxial high-frequency cables - hereinafter referred to as "AHF cables” -, act because of the openings in the Practically as external conductor external electromagnetic energy Antennas that communicate between each other Enable recipients and transmitters.
  • An essential area of application for AHF cables is the signal transmission in tunnel sections between transmit and Receiving devices and preferably rail vehicles.
  • the AHF cable should enable trouble-free operation even over long lengths. she should therefore ensure a low attenuation of the signals to be transmitted and if possible have no reflection points.
  • the damping is the sum of the by the AHF cable itself determined cable attenuation and the radiation coupling loss arising from HF energy.
  • This is the reception field strength for a receiver moving along the AHF cable can be kept at least approximately constant, for example in the case of the DE 41 06 890 A1 known AHF cable compensation for the influence of Cable loss through a special configuration of slots in the outer conductor of the AHF cable made.
  • the number of slots along the AHF cable increases from the HF feed point according to a specified rule.
  • the outer conductor has been attached one behind the other Sections with different numbers of slots.
  • the resulting size by the As a result, the openings formed become slower with increasing distance from the Feed point of the HF larger. This enables a longer transmission length of the HF cable.
  • the known AHF cable according to the aforementioned DE 197 38 381 A1 is under Maintaining a long transmission length is also suitable for higher frequencies.
  • This AHF cable has slots of different sizes in the outer conductor attached so that the electrically effective size of the formed by the slots Openings with increasing distance from the HF feed point can be enlarged.
  • the arrangement and size of the slots in the outer conductor are with these AHF cables depending on the wavelength of the RF to be transmitted the first transmitting HF - dimensioned. If there are frequencies via such an AHF cable can be transmitted, which are an integer multiple of the first HF, it can be transmitted through Interference can lead to interference in the transmission. This applies in particular to Frequencies whose ranges differ by a factor of "2".
  • the invention is based on the object, the AHF cable described above to further develop that it can also be used for frequencies which are integer Differentiate multiples - especially by a factor of "2".
  • This object is achieved according to the invention in that at least per section a second slot is made in the outer conductor, the distance from the first slot is equal to a quarter of the wavelength of the first RF to be transmitted.
  • each at a distance ⁇ / 4 from the first slot can be done in one wide frequency range can be used without interference. This is especially true for Frequencies that are an integer multiple of the frequency for which the AHF cable is designed in itself.
  • the AHF cable is thus, for example, for both D network in the 900 MHz range (890 - 960 MHz) as well as for the E network in the 1800 range MHz (1715 - 1880 MHz) can be used. These two frequency ranges differ by a factor of "2".
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a coaxial AHF cable.
  • Fig. 2 shows a basic, known scheme for the arrangement of slots in Outer conductor of an AHF cable.
  • Fig. 3 shows an arrangement of slots in the outer conductor of an AHF cable according to the invention.
  • Fig. 1 shows an AHF cable, for example for signal transmission between stationary and mobile units can be installed in a train tunnel. It has a Inner conductor 1, a dielectric 2 and a tubular, the inner conductor 1 concentric surrounding outer conductor 3.
  • the outer conductor 3 is, for example, as a longitudinal incoming Metal tape around the dielectric 3 so that the tape edges each other overlap. They can be glued, soldered or welded together, for example be connected. The band edges can also be overlapped without one another be welded.
  • a jacket 4 made of plastic serves as external mechanical protection can also be flame-retardant.
  • Inner conductor 1 and outer conductor 3 are preferably made of copper.
  • the dielectric 2 can be carried out in conventional technology. So it can be a full dielectric that can also be foamed, or around a cavity dielectric with a spiral or trade in disks. Materials are preferably used for the dielectric 2 a small dielectric loss factor, for example polyethylene.
  • the Sheath 4 can consist of polyethylene or polyvinyl chloride, for example.
  • slots 5 are made, the length of which in the circumferential direction illustrated embodiment is greater than its axial width.
  • the outer conductor 3 has a plurality of sections A, which are continuous in the longitudinal direction of the AHF cable lie in a row. There are several sections A with the same number of each Slots 5 arranged directly one behind the other. Because of the slots 5 can outside of AHF cable can be received using a suitable antenna RF energy. It can RF energy into the AHF cable in the opposite direction of transmission be coupled.
  • a unit of length of the AHF cable includes all sections A with the same number of slots 5. Die axial length of sections A depends on the frequency of the in the AHF cable injected RF energy. The higher the frequency, the shorter the sections A. In all applications, the basic design and arrangement of the Slots 5 but be the same. The number of slots 5 per section A is then each time increases when the level of the received signal reaches a predetermined value or has fallen below. This allows the attenuation between the AHF cable and one antenna located or moving outside of the same with great accuracy a predetermined value.
  • Such an AHF cable is for example in of DE 197 38 381 A1 mentioned at the beginning.
  • the AHF cable has 590 sections A with only one slot 5.
  • the slots 5 are at a distance from one another which is half the wavelength of the RF to be transmitted corresponds to ( ⁇ / 2).
  • 530 sections A follow with two slots 5, 440 sections A with four slots 5 and 320 Section A with eight slots 5.
  • Such an AHF cable is, for example, 320 m long. It can be trouble-free and with good efficiency for a particular one Frequency range are used - the first HF - for which the distance of the first slots of sections A are fixed from each other.
  • each section A according to FIG additional slot 6 or a group of slots 6 attached the or the already existing slot 5 or first slot 5 has a distance which corresponds to a quarter of the wavelength of the first RF ( ⁇ / 4).
  • sections A with Only one slot 5 has only one further slot 6 at a distance ⁇ / 4.
  • the Sections A with two slots 5 have two additional slots 6, the first of which has a distance of ⁇ / 4 to the first slot 5.
  • Sections A with four and eight Slots 5 are analogously provided with additional slots 6.
  • Such an AHF cable is interference-free and with good efficiency also for frequencies can be used, which are integer multiples of the first HF, after which the distances ⁇ / 2 and ⁇ / 4 are fixed.
  • Such an AHF cable there are, for example, 565 sections A with two slots each, 541 sections A with four slots each, 506 sections A with eight slots each and 441 sections A with six tooth slots each arranged one behind the other.
  • the AHF cable is, for example, 350 m long.

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Abstract

Es wird ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel angegeben, das aus einem Innenleiter, einem denselben umgebenden Dielektrikum und einem über demselben angeordneten, zum Innenleiter konzentrischen, rohrförmigen Außenleiter besteht. Im Außenleiter sind voneinander getrennte Öffnungen in Abschnitten angebracht, die in Längsrichtung des Kabels lückenlos hintereinander angeordnet sind. Pro Abschnitt ist mindestens eine erste Öffnung vorhanden und der Abstand zwischen den ersten Öffnungen zweier benachbarter Abschnitte ist gleich der halben Wellenlänge einer ersten zu übertragenden Hochfrequenz. Um durch ganzzahlige Vielfache gekennzeichnete Frequenzen störungsfrei übertragen zu können, ist pro Abschnitt mindestens eine zweite Öffnung im Außenleiter angebracht, deren Abstand von der ersten Öffnung gleich einem Viertel der Wellenlänge der zu übertragenden ersten Hochfrequenz ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, einem denselben umgebenden Dielektrikum und einem über demselben angeordneten, zum Innenleiter konzentrischen, rohrförmigen Außenleiter, bei welchem im Außenleiter voneinander getrennte Öffnungen in Abschnitten angebracht sind, die in Längsrichtung des Kabels lückenlos hintereinander angeordnet sind, bei welchem pro Abschnitt mindestens eine erste Öffnung vorhanden ist und bei welchem der Abstand zwischen den ersten Öffnungen zweier benachbarter Abschnitte gleich der halben Wellenlänge einer ersten zu übertragenden Hochfrequenz ist (DE 197 38 381 A1).
Abstrahlende koaxiale Hochfrequenz-Kabel - im folgenden kurz,,AHF-Kabel" genannt -, wirken wegen der durch die im folgenden als,,Schlitze" bezeichneten Öffnungen im Außenleiter nach außen dringenden elektromagnetischen Energie praktisch als Antennen, die eine Kommunikation zwischen relativ zueinander beweglichen Empfängern und Sendern ermöglichen. Ein wesentliches Einsatzgebiet von AHF-Kabeln ist die Signalübertragung in Tunnelstrecken zwischen Sende- und Empfangseinrichtungen und vorzugsweise schienengebundenen Fahrzeugen. Die AHF-Kabel sollen auch über große Längen einen störungsfreien Betrieb ermöglichen. Sie sollen daher eine geringe Dämpfung der zu übertragenden Signale sicherstellen und möglichst keine Reflexionsstellen aufweisen. Die Dämpfung ist dabei die Summe aus der durch das AHF-Kabel selbst bestimmten Kabeldämpfung und der durch die Abstrahlung von HF-Energie entstehenden Kopplungsdämpfung.
Damit die Empfangsfeldstärke für einen entlang des AHF-Kabels bewegten Empfänger zumindest in etwa konstant gehalten werden kann, wird beispielweise bei dem aus der DE 41 06 890 A1 bekannten AHF-Kabel eine Kompensation des Einflusses der Kabeldämpfung durch eine spezielle Konfiguration von Schlitzen im Außenleiter des AHF-Kabels vorgenommen. Die Anzahl der Schlitze längs des AHF-Kabels nimmt dabei von der Einspeisestelle der HF aus nach einer vorgegebenen Regel zu. Bei dem AHF-Kabel nach der EP 0 643 438 A1 hat der Außenleiter hintereinander angebrachte Abschnitte mit Schlitzen unterschiedlicher Anzahl. Die resultierende Größe der durch die Schlitze gebildeten Öffnungen wird dadurch mit zunehmender Entfernung von der Einspeisestelle der HF größer. Das ermöglicht eine größere Übertragungslänge des HF-Kabels.
Das bekannte AHF-Kabel nach der eingangs erwähnten DE 197 38 381 A1 ist unter Beibehaltung einer großen Übertragungslänge auch für höhere Frequenzen geeignet. Bei diesem AHF-Kabel werden Schlitze unterschiedlicher Größe im Außenleiter angebracht, so daß die elektrisch wirksame Größe der durch die Schlitze gebildeten Öffnungen mit zunehmender Entfernung von der Einspeisestelle der HF weiter vergrößert werden kann.
Bei allen geschilderten AHF-Kabeln mit kompensierter Kabeldämpfung führt die vergrößerte Übertragungslänge zu einer erhöhten Flexibilität in der Abstimmung der jeweiligen Eigenschaften des Übertragungssystems. Durch den Einsatz solcher AHF-Kabel werden weniger Verstärker bzw. Einspeisestellen im Verlauf der Kabelstrecke benötigt. Anordnung und Größe der Schlitze im Außenleiter sind bei diesen AHF-Kabeln in Abhängigkeit von der Wellenlänge der zu übertragenden HF- der ersten zu übertragenden HF - bemessen. Wenn über ein solches AHF-Kabel auch Frequenzen übertragen werden, die ein ganzzahliges Vielfaches der ersten HF sind, kann es durch Interferenzen zu Störungen bei der Übertragung kommen. Das gilt insbesondere für Frequenzen, deren Bereiche sich um den Faktor "2" unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte AHF-Kabel so weiterzubilden, daß es auch für Frequenzen verwendbar ist, die sich um ganzzahlige Vielfache - insbesondere um den Faktor "2" - unterscheiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß pro Abschnitt mindestens ein zweiter Schlitz im Außenleiter angebracht ist, dessen Abstand vom ersten Schlitz gleich einem Viertel der Wellenlänge der zu übertragenden ersten HF ist.
Durch die Anbringung der zusätzlichen Schlitze pro Abschnitt des Außenleiters des AHF-Kabels, und zwar jeweils im Abstand λ/4 vom ersten Schlitz, kann dasselbe in einem weiten Frequenzbereich störungsfrei eingesetzt werden. Das gilt besonders auch für Frequenzen, die ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz sind, für welche das AHF-Kabel an sich ausgelegt ist. Das AHF-Kabel ist dadurch beispielsweise sowohl für das D-Netz im Bereich 900 MHz (890 - 960 MHz) als auch für das E-Netz im Bereich 1800 MHz (1715 - 1880 MHz) verwendbar. Diese beiden Frequenzbereiche unterscheiden sich um den Faktor "2".
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein koaxiales AHF-Kabel.
Fig. 2 ein prinzipielles, an sich bekanntes Schema für die Anordnung von Schlitzen im Außenleiter eines AHF-Kabels.
Fig. 3 eine Darstellung einer Anordnung von Schlitzen im Außenleiter eines AHF-Kabels nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt ein AHF-Kabel, das beispielweise zur Signalübertragung zwischen stationären und mobilen Einheiten in einem Bahntunnel verlegt sein kann. Es hat einen Innenleiter 1, ein Dielektrikum 2 und einen rohrförmigen, den Innenleiter 1 konzentrisch umgebenden Außenleiter 3. Der Außenleiter 3 ist beispielsweise als längseinlaufendes Metallband so um das Dielektrikum 3 herumgelegt, daß die Bandkanten einander überlappen. Sie können beispielweise durch Kleben, Löten oder Schweißen miteinander verbunden sein. Die Bandkanten können aber auch ohne Überlappung miteinander verschweißt sein. Als äußerer mechanischer Schutz dient ein Mantel 4 aus Kunststoff, der auch flammwidrig sein kann.
Innenleiter 1 und Außenleiter 3 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Das Dielektrikum 2 kann in üblicher Technik ausgeführt sein. Es kann sich also um ein Volldielektrikum, das auch geschäumt sein kann, oder um ein Hohlraumdielektrikum mit einer Wendel oder mit Scheiben handeln. Für das Dielektrikum 2 werden vorzugsweise Materialien mit einem kleinen dielektrischen Verlustfaktor eingesetzt, beispielsweise Polyethylen. Der Mantel 4 kann beispielweise aus Polyethylen oder Polyvinylchlorid bestehen.
Im Außenleiter 3 sind Schlitze 5 angebracht, deren Länge in Umfangsrichtung im dargestellten Ausführungsbeispiel größer als ihre axiale Breite ist. Der Außenleiter 3 hat eine Vielzahl von Abschnitten A, die in Längsrichtung des AHF-Kabels lückenlos hintereinander liegen. Es sind jeweils mehrere Abschnitte A mit gleicher Anzahl von Schlitzen 5 direkt hintereinander angeordnet. Wegen der Schlitze 5 kann außerhalb des AHF-Kabels mittels einer geeigneten Antenne HF-Energie empfangen werden. Es kann in der entgegengesetzten Übertragungsrichtung auch HF-Energie in das AHF-Kabel eingekoppelt werden.
Damit das Empfangssignal entlang der gesamten Länge des AHF-Kabels einen i. w. unveränderten Pegel hat, nimmt die Anzahl der Schlitze 5 pro Längeneinheit mit zunehmender Entfernung von der Einspeisestelle E der HF-Energie zu, so wie es schematisch in Fig. 2 für jeweils nur einen Abschnitt A dargestellt ist. Eine Längeneinheit des AHF-Kabels umfaßt jeweils alle Abschnitte A mit gleicher Anzahl von Schlitzen 5. Die axiale Länge der Abschnitte A hängt von der Frequenz der in das AHF-Kabel eingespeisten HF-Energie ab. Je höher die Frequenz ist, desto kürzer sind die Abschnitte A. In allen Anwendungsfällen sollen die prinzipielle Ausführung und Anordnung der Schlitze 5 aber gleich sein. Die Anzahl der Schlitze 5 pro Abschnitt A wird jeweils dann erhöht, wenn der Pegel des Empfangssignals einen vorgegebenen Wert erreicht bzw. unterschritten hat. Dadurch kann die Dämpfung zwischen dem AHF-Kabel und einer außerhalb desselben befindlichen bzw. bewegten Antenne mit großer Genauigkeit bei einem vorgegebenen Wert gehalten werden. Ein solches AHF-Kabel ist beispielsweise in der eingangs erwähnten DE 197 38 381 A1 beschrieben.
Wie bereits erwähnt, liegt im Außenleiter 3 des AHF-Kabels eine große Anzahl von Abschnitten A mit gleicher Schlitzzahl nebeneinander. Deren Anzahl wird erst vergrößert, wenn die Pegel der übertragenen Signale einen vorgegebenen, minimalen Wert erreicht hat. So weist das AHF-Kabel beispielsweise 590 Abschnitte A mit nur einem Schlitz 5 auf. Die Schlitze 5 haben einen Abstand voneinander, welcher der halben Wellenlänge der zu übertragenden HF entspricht (λ/2). Es folgen dann beispielsweise 530 Abschnitte A mit jeweils zwei Schlitzen 5, 440 Abschnitte A mit jeweils vier Schlitzen 5 und 320 Abschnitte A mit acht Schlitzen 5. Ein solches AHF-Kabel ist beispielsweise 320 m lang. Es kann störungsfrei und mit gutem Wirkungsgrad für einen bestimmten Frequenzbereich eingesetzt werden - der ersten HF - für welche auch der Abstand der jeweils ersten Schlitze der Abschnitte A voneinander festgelegt ist.
Bei dem AHF-Kabel nach der Erfindung ist nun gemäß Fig. 3 in jedem Abschnitt A ein zusätzlicher Schlitz 6 bzw. eine Gruppe von Schlitzen 6 angebracht, der bzw. die vom bereits vorhandenen Schlitz 5 bzw. jeweils ersten Schlitz 5 einen Abstand hat, welcher einem Viertel der Wellenlänge der ersten HF entspricht (λ/4). In den Abschnitten A mit nur einem Schlitz 5 ist jeweils nur ein weiterer Schlitz 6 im Abstand λ/4 angebracht. Die Abschnitte A mit zwei Schlitzen 5 haben zwei zusätzliche Schlitze 6, von denen der erste einen Abstand von λ/4 zum ersten Schlitz 5 hat. Die Abschnitte A mit vier und acht Schlitzen 5 sind analog dazu mit zusätzlichen Schlitzen 6 versehen.
Ein solches AHF-Kabel ist störungsfrei und mit gutem Wirkungsgrad auch für Frequenzen einsetzbar, die ganzzahlige Vielfache der ersten HF sind, nach der die Abstände λ/2 und λ/4 festgelegt sind. In einem solchen AHF-Kabel sind beispielsweise 565 Abschnitte A mit jeweils zwei Schlitzen, 541Anschnitte A mit jeweils vier Schlitzen, 506 Abschnitte A mit jeweils acht Schlitzen und 441 Abschnitte A mit jeweils sechzahn Schlitzen hintereinander angeordnet. Das AHF-Kabel ist beispielsweise 350 m lang.

Claims (1)

  1. Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel, bestehend aus einem Innenleiter, einem denselben umgebenden Dielektrikum und einem über demselben angeordneten, zum Innenleiter konzentrischen, rohrförmigen Außenleiter, bei welchem im Außenleiter voneinander getrennte Öffnungen in Abschnitten angebracht sind, die in Längsrichtung des Kabels lückenlos hintereinander angeordnet sind, bei welchem pro Abschnitt mindestens eine erste Öffnung vorhanden ist und bei welchem der Abstand zwischen den ersten Öffnungen zweier benachbarter Abschnitte gleich der halben Wellenlänge einer ersten zu übertragenden Hochfrequenz ist, dadurch gekennzeichnet, daß pro Abschnitt (A) mindestens eine zweite Öffnung (6) im Außenleiter (3) angebracht ist, deren Abstand von der ersten Öffnung (5) gleich einem Viertel der Wellenlänge der zu übertragenden ersten Hochfrequenz ist.
EP99403001A 1999-11-30 1999-11-30 Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel Ceased EP1107357A1 (de)

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