WO2000057431A1 - Cable rayonnant - Google Patents

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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
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    • 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 present invention relates to a radiating cable used in particular in the field of cellular telephony or in local wireless data transmission networks up to about 2.4 GHz.
  • Radio coverage of large buildings often requires the installation of dedicated equipment. This coverage is carried out using antennas placed inside the buildings.
  • the use of radiating cables arranged in the corridors would be technically advantageous, but it often entails prohibitive costs.
  • current radiating cables are coaxial cables with patterns of periodic slits and are expensive, bulky, rigid and difficult to lay.
  • the object of the invention is to provide a radiating cable of low cost and easy to lay while having sufficient performance to ensure satisfactory transmission of signals inside a building or a vehicle.
  • a radiating cable comprising a pair of insulated conducting wires, at least one section of cable having first ends connected to a load equal to a characteristic impedance of the section of cable and second ends connected to a connector.
  • the cable comprises at least two sections of cable, the second ends are mounted in parallel on the connector. Taking into account the equivalent impedance obtained by mounting the cable sections in parallel, it is thus possible to produce a cable having an impedance adapted to the transmitter / receiver to which the radiating cable is connected while producing the radiating cable from sections of cables having a higher impedance, that is to say generally having better transmission performance than a single cable corresponding to the nominal impedance of the transmitter / receiver.
  • the two cable sections are identical. This minimizes storage requirements and the cable can be installed without requiring the identification of cable sections.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation of a radiating cable according to the invention comprising two sections of cable mounted in parallel,
  • FIG. 2 is a perspective view of a portion of cable according to the invention.
  • the radiating cable according to the particular embodiment illustrated comprises two sections of cable generally designated at 1, each comprising a pair of insulated conductive wires 2 twisted having first ends 3 connected to a load 4 and second ends 5 connected to a connector 6 in a parallel connection.
  • the two cable sections 1 are identical and are each made from a pair of solid copper conductors having a diameter of 1.38 mm covered with an insulator having a thickness of 2.2 mm in cellular polyethylene having an expansion rate of 41% and covered with a polyethylene skin with a thickness of 0.08 mm.
  • the capacity of the wire thus produced is 210 pF / m and the insulator has a dielectric constant of 1.463.
  • a section of cable comprising a twisted pair produced from insulated conductors as described above then has a characteristic impedance of 100 Ohms so that when they are connected to a load of 100 Ohms, the impedance of the section of cable is maintained at 100 Ohms regardless of its length.
  • each section of cable has an equivalent impedance of 50 Ohms corresponding to the nominal impedance usually required at the input / output of a transmitter / receiver.
  • the cable thus produced is well balanced, both in the direction of transmission and in the direction of reception and taking into account the linear loss, each section of cable has a length of up to about 100 meters for transmission at 450 MHz, approximately 75 meters at 900 MHz, approximately 45 meters at 1800 MHz and approximately 35 meters at 2.4 GHz.
  • the insulated conductors are held together by a dielectric tape 7 made of polyester, polypropylene or more simply of paper, but preferably of a material giving the cable fire resistance such as a mineral tape in mica or glass silk.
  • the dielectric tape 7 is covered with a series of metal tapes 8 wound in a helix, the edges being separated by an interval preferably of the order of one to twice the width of the metal tapes so that 'at high frequency the metallic strip improves the maintenance of the characteristic impedance of the radiating cable at a constant value while allowing a release of energy.
  • the metallic ribbons 8 can also be replaced by several metallic wires wrapped around each of the insulated conducting wires.
  • the cable section also preferably includes a thin outer sheath 9 made of thermoplastic or elastomer.
  • the cable according to the invention has been described according to an embodiment comprising identical cable sections mounted in parallel, it is possible to provide different cable sections either by their length or by their impedance. Depending on the structure of the area to be covered, it may indeed be advantageous to use sections of cables having different performances, the weakening of each section of cable being related to the average impedance thereof. In the case of cable sections of different lengths, the cable having the highest impedance will preferably cover the longest area and the cable having the lowest impedance will cover the shortest area.
  • the geometry of the premises to be covered is complex, it is also possible to envisage more than two sections of cables mounted in parallel, the characteristic impedance of each section of cable being chosen so that the equivalent impedance of the radiating cable corresponds to the nominal impedance of the transmitter / receiver used.
  • the flexibility of the cable can be improved by replacing the solid conductors with strands of small conductive wires.
  • the cable of the invention can also be produced without metallic tapes and / or without dielectric tape.

Landscapes

  • Communication Cables (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Le câble rayonnant comporte au moins un tronçon (1) de câble comprenant une paire de fils conducteurs isolés (2) ayant des premières extrémités (3) reliées à une charge (4) égale à une impédance caractéristique des fils conducteurs isolés et des secondes extrémités (5) reliées à un connecteur (6).

Description

Cible rayonnant
La présente invention concerne un câble rayonnant utilisé notamment dans le domaine de la téléphonie cellulaire ou dans des réseaux locaux de transmission de données sans fil jusqu'à environ 2,4 GHz.
La couverture radio des grands bâtiments nécessite souvent l'installation d'équipements dédiés. Cette couverture est réalisée à l'aide d'antennes placées à l'intérieur des bâtiments. L'utilisation de câbles rayonnants disposés dans les couloirs serait techniquement intéressante, mais elle engendre des coûts souvent rédhibitoires . En effet, les câbles rayonnants actuels sont des câbles coaxiaux à motifs de fentes périodiques et sont chers, encombrants, rigides et difficiles à poser.
Par ailleurs, pour le câblage de bâtiments, le niveau de performances élevé des câbles rayonnants actuels n'est pas nécessaire. Le but de l'invention est de proposer un câble rayonnant de faible coût et facile à poser tout en présentant des performances suffisantes pour assurer une transmission satisfaisante des signaux à l'intérieur d'un bâtiment ou d'un véhicule.
Selon 1 ' invention on prévoit un câble rayonnant comportant une paire de fils conducteurs isolés, au moins un tronçon de câble ayant des premières extrémités reliées à une charge égale à une inpédance caractéristique du tronçon de câble et des secondes extrémités reliées à un connecteur. On obtient ainsi un câble d'une très grande flexibilité et d'un faible encombrement qui peut être aisément fixé dans les couloirs d'un bâtiment en utilisant les techniques habituelles de fixation d'un simple câble téléphonique et qui présente en outre une impédance indépendante de sa longueur.
Selon une version avantageuse de 1 ' invention le câble comporte au moins deux tronçons de câble dont les secondes extrémités sont montées en parallèle sur le connecteur . Compte tenu de 1 ' impédance équivalente obtenue en montant les tronçons de câbles en parallèle, on peut ainsi réaliser un câble présentant une impédance adaptée à l'émetteur/récepteur auquel le câble rayonnant est relié tout en réalisant le câble rayonnant à partir de tronçons de câbles présentant une impédance plus élevée, c'est-à- dire ayant généralement de meilleures performances de transmission qu'un câble unique correspondant à l'impédance nominale de l'émetteur/récepteur.
Selon encore un autre aspect avantageux de l'invention, les deux tronçons de câble sont identiques. On minimise ainsi les impératifs de stockage et le câble peut être installé sans nécessiter de repérage des tronçons de câble.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif du câble rayonnant selon l'invention, en relation avec les figures ci-jointes parmi lesquelles :
- la figure 1 est une représentation schématique d'un câble rayonnant selon l'invention comportant deux tronçons de câble montés en parallèle,
- la figure 2 est une vue en perspective d'une portion de câble selon l'invention.
En référence aux figures, le câble rayonnant selon le mode de réalisation particulier illustré comporte deux tronçons de câble généralement désignés en 1, comprenant chacun une paire de fils conducteurs isolés 2 torsadés ayant des premières extrémités 3 reliées à une charge 4 et des secondes extrémités 5 reliées à un connecteur 6 selon un montage en parallèle.
Dans ce mode de réalisation préféré, les deux tronçons de câble 1 sont identiques et sont chacun réalisés à partir d'une paire de conducteurs en cuivre massif ayant un diamètre de 1,38 mm recouvert d'un isolant ayant une épaisseur de 2,2 mm en polyéthylène cellulaire ayant un taux d'expansion de 41 % et recouvert d'une peau en polyéthylène d'une épaisseur de 0,08 mm. La capacité du fil ainsi réalisé est de 210 pF/m et l'isolant a une constante diélectrique de 1,463. Un tronçon de câble comportant une paire torsadée réalisée à partir de conducteurs isolés tels que décrits ci-dessus ont alors une impédance caractéristique de 100 Ohms de sorte que lorsqu'ils sont reliés à une charge de 100 Ohms, l'impédance du tronçon de câble est maintenue à 100 Ohms quelle que soit sa longueur. Deux tronçons de câble montés en parallèle ont une impédance équivalente de 50 Ohms correspondant à l'impédance nominale habituellement requise à l'entrée/sortie d'un émetteur/récepteur. Le câble ainsi réalisé est bien équilibré, aussi bien dans le sens de l'émission que dans le sens de la réception et en tenant compte de l'affaiblissement linéique, chaque tronçon de câble a une longueur pouvant aller jusqu'à environ 100 mètres pour une transmission à 450 MHz, environ 75 mètres à 900 MHz, environ 45 mètres à 1800 MHz et environ 35 mètres à 2,4 GHz.
Ainsi que cela est illustré par la figure 2, les conducteurs isolés sont maintenus assemblés par un ruban diélectrique 7 en polyester, polypropylène ou plus simplement en papier, mais de préférence en un matériau conférant au câble une tenue au feu telle qu'un ruban minéral en mica ou en soie de verre. Dans ce mode de réalisation, le ruban diélectrique 7 est recouvert d'une série de rubans métalliques 8 enroulés en hélice, les bords étant séparés par un intervalle de préférence de l'ordre de une à deux fois la largeur des rubans métalliques de sorte qu'à fréquence élevée le ruban métallique améliore le maintien de 1 ' impédance caractéristique du câble rayonnant à une valeur constante tout en permettant une libération d'éner- gie rayonnante par les interstices entre les rubans métalliques 8. On peut également remplacer les rubans métalliques 8 par plusieurs fils métalliques guipés autour de chacun des fils conducteurs isolés. Le tronçon de câble comporte en outre de préférence une gaine externe 9 mince en matière thermoplastique ou en élastomère.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier décrit et est susceptible de modifications sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications.
En particulier, bien que le câble selon l'invention ait été décrit selon un mode de réalisation comportant des tronçons de câbles identiques montés en parallèle, on peut prévoir des tronçons de câbles différents soit par leur longueur soit par leur impédance . En fonction de la structure de la zone à couvrir, il peut en effet être intéressant d'utiliser des tronçons de câbles présentant des performances différentes, l'affaiblissement de chaque tronçon de câble étant en relation avec l'impédance moyenne de celui-ci. Dans le cas de tronçons de câbles de longueurs différentes, le câble ayant l'impédance la plus forte couvrira de préférence la zone la plus longue et le câble ayant 1 ' impédance la plus faible couvrira la zone la plus courte.
Si la géométrie des locaux à couvrir est complexe on peut également envisager plus de deux tronçons de câbles montés en parallèle, l'impédance caractéristique de chaque tronçon de câble étant choisie pour que 1 ' impédance équivalente du câble rayonnant corresponde à l'impédance nominale de l'émetteur/récepteur utilisé.
Afin d'augmenter le rayonnement du câble on peut provoquer des déséquilibres entre les différents éléments du câble soit par des différences de dimensions ou des différences de capacités linéiques entre les différents fils conducteurs en faisant varier l'épaisseur ou la nature des matériaux isolants, soit en faisant varier le pas de torsion des fils conducteurs isolés, la variation de pas de torsion pouvant aller jusqu'à une inversion du sens de torsion et/ou un maintien des fils conducteurs isolés parallèles l'un à l'autre sur une portion de câble, le pas de l'hélice dans les parties torsadées étant de préférence de l'ordre de 15 à 30 fois le diamètre des conducteurs isolés et la longueur de chaque portion de torsion constante étant de l'ordre de dix fois le pas de l'hélice considérée ou de dix fois le pas de l'hélice adjacente dans le cas d'une portion de fils parallèles.
Dans le cas où la zone à couvrir est très faible comme par exemple dans un bâtiment de petites dimensions ou un véhicule, on peut privilégier le rayonnement au dépend de l'affaiblissement linéique et prévoir un câble comportant une paire de fils parallèles reliés à la charge.
La souplesse du câble peut être améliorée en remplaçant les conducteurs massifs par des torons de petits fils conducteurs.
On peut également réaliser le câble de l'invention sans rubans métalliques et/ou sans ruban diélectrique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Câble rayonnant comportant une paire de fils conducteurs isolés (2) caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tronçon (1) de câble ayant des premières extrémités (3) reliées à une charge (4) égale à une impédance caractéristique du tronçon de câble et des secondes extrémités (5) reliées à un connecteur.
2. Câble rayonnant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux tronçons de câble dont les secondes extrémités (5) sont montées en parallèle sur le connecteur (6) .
3. Câble rayonnant selon la revendication 2 , caractérisé en ce que les deux tronçons de câble (1) sont identiques . 4. Câble rayonnant selon l'une des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que les paires de fils conducteurs isolés (1) sont disposées dans une gaine de maintien (9) .
5. Câble rayonnant selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fils conducteurs isolés sont au moins partiellement torsadés.
6. Câble rayonnant selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pas de torsion des fils conducteurs isolés (2) est compris entre environ 15 fois et environ 30 fois le diamètre des fils isolés. 7. Câble rayonnant selon la revendication 4 ou la revendication 6, caractérisé en ce que la torsion des fils est alternativement en hélice directe et en hélice inverse.
8. Câble rayonnant selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une portion de câble torsadée en hélice directe est séparée d'une portion de câble torsadée en hélice inverse par une portion de câble ou les fils isolés sont sensiblement parallèles l'un à l'autre.
9. Câble rayonnant selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un ruban diélectri- que (7) en contact avec les fils conducteurs isolés.
10. Câble rayonnant selon l'une des revendications 1 à 9 , caractérisé en ce qu ' il comporte des rubans métalliques enroulés hélicoïdalement sans recouvrement autour des paires de fils conducteurs isolés. il. Câble rayonnant selon la revendication 10 prise dans sa dépendance à la revendication 9, caractérisé en ce que les rubans métalliques (8) s'étendent entre le ruban diélectrique (7) et la gaine de maintien externe (9) .
12. Câble rayonnant selon l'une des reven- dications 1 à 11, caractérisé en ce que les deux fils de la paire diffèrent entre eux par au moins l'un des paramètres comprenant le diamètre des conducteurs, la nature ou la construction des conducteurs, l'épaisseur ou la nature de l'isolant entourant les conducteurs.
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