WO2020229382A1 - Multikabel aus mehrzahl von dielektrischen wellenleitern - Google Patents

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WO2020229382A1
WO2020229382A1 PCT/EP2020/062976 EP2020062976W WO2020229382A1 WO 2020229382 A1 WO2020229382 A1 WO 2020229382A1 EP 2020062976 W EP2020062976 W EP 2020062976W WO 2020229382 A1 WO2020229382 A1 WO 2020229382A1
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dielectric waveguide
dielectric
waveguide element
cable
elements
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PCT/EP2020/062976
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Köppendörfer
Thorsten Fink
Dominik DORNER
Felix DISTLER
Original Assignee
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Leoni Kabel Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US17/609,909 priority patent/US20220209386A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/16—Dielectric waveguides, i.e. without a longitudinal conductor
    • H01P3/165—Non-radiating dielectric waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/16—Dielectric waveguides, i.e. without a longitudinal conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
    • H01P11/006—Manufacturing dielectric waveguides

Definitions

  • Multicable made up of a plurality of dielectric waveguides
  • Examples of the invention relate to concepts for transmitting high frequency electromagnetic signals and applications relating thereto, and in particular to a cable and a method of manufacturing the same.
  • waveguides and optical waveguides are also used.
  • Another possibility is transmission via dielectric waveguides.
  • the dielectric waveguides work without a conductive component in the transmission medium. Also because of their transmission principle, they are to be classified close to optical fibers.
  • the conductivity of a metal When transmitting high-frequency signals, for example, the conductivity of a metal is used. In this case, the energy is conducted between two metallic conductor surfaces within a dielectric insulation material. In the case of a waveguide, the energy is transported within a hollow, conductive structure that is matched to the desired frequency. In this high, on the geometry of the Hohllei ⁇ ters tuned frequencies are necessary to produce an evanescent wave mode. For this purpose, symmetrical and asymmetrical lines down to the lower GHz range can be used (eg also up to> 25 GHz).
  • the maximum operating frequency range is limited by the so-called "cutoff" frequency, from which additional modes start to propagate.
  • the waveguide is a more adequate transmission medium.
  • dielectric waveguides which are part of circuit boards and are adapted to the conditions specified by the respective circuit boards.
  • materials are used that do not meet automotive requirements in terms of flexibility and mechanical relocability and, on the other hand, cannot be produced in any length.
  • waveguides easily cross over to neighboring systems with a capital e G due to their pronounced field profile outside the inner area.
  • two dielectric waveguides each with a high e G and a circular or at least almost circular cross-section, are arranged next to one another in a plastic sleeve with a lower e G.
  • a high-frequency signal fed into one of these dielectric waveguides is accompanied by electromagnetic fields, which also penetrate the adjacent (second) dielectric waveguide and generate a signal in it that is superimposed on a useful signal fed into this (the second) dielectric waveguide and influences this.
  • Dielectric waveguide cables may need to be optimized to reduce electromagnetic coupling. Nonetheless, it is desirable to form cables with a small footprint.
  • a cable is provided.
  • the cable has a dielectric medium.
  • the dielectric medium forms a space.
  • the space can also be filled by the dielectric medium.
  • the cable also includes a first dielectric waveguide element.
  • the cable also includes a second dielectric waveguide element.
  • the first dielectric waveguide element is spaced from the second dielectric waveguide element.
  • the first dielectric waveguide element runs along a longitudinal direction of the cable through the space formed by the dielectric medium.
  • the second dielectric waveguide element runs along the longitudinal direction of the cable through the space formed by the dielectric medium.
  • a preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element differs from a preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element.
  • Each waveguide element can form a waveguide together with the dielectric medium.
  • the waveguide element can serve as the transmission medium.
  • the first and second dielectric waveguide elements can run / be arranged in parallel along the space or the cable.
  • the first and second dielectric waveguide members may each be formed to transmit ⁇ be a high frequency signal.
  • the first dielectric waveguide element as a transmission path and the second dielectric wave conductor element ⁇ can be used as a reception path or vice versa. You can do the same the first and the second dielectric waveguide element can be used as a transmission path or reception path.
  • the dielectric medium can surround the first and second dielectric waveguide elements extending in the space.
  • the dielectric medium can each surround the first and the second dielectric waveguide element, so that the first and second dielectric waveguide element can be connected to a complementary end piece of a cable or plug at the end pieces of the cable.
  • the dielectric medium can fill a portion between the first and second waveguide elements.
  • the preferred direction of polarization of the first dielectric waveguide element can be predetermined by a cross section of the first dielectric waveguide element.
  • the preferred direction of polarization of the second dielectric waveguide element can be predetermined by a cross section of the second dielectric waveguide element.
  • the preferred direction of polarization of the first dielectric waveguide element can differ from the preferred direction of polarization of the second dielectric waveguide element by an angle of at least 45 ° (or 60 ° or 75 ° or 90 °), in particular by an angle of 90 °.
  • the cross sections of the first and second dielectric waveguide elements can be rotated with respect to one another. That is, the first and second dielectric waveguide elements may e.g. not be point-symmetrical and / or axially symmetrical.
  • the dielectric waveguide elements or the waveguides formed in this way are not optical waveguides or waveguides.
  • the cross-sections of the first and second dielectric waveguide elements can be at least substantially identical. Rotation with respect to one another can prevent waves from unintentionally penetrating the other waveguide element and being able to propagate there.
  • the cross section of the first and / or second dielectric waveguide element can be elliptical or rectangular.
  • the elliptical cross section can have a major axis a and a minor axis b.
  • the rectangular cross section can have two side lengths a and b.
  • the main axis a or the side length a can be greater than the minor axis b or the side length b.
  • the major axis a or the side length a can be 1.25 times (or 1.5 times or 2 times or 3 times or 4 times) greater than the minor axis b or the side length b.
  • the ratio of a to b can specify the preferred direction of polarization of the first or second dielectric waveguide element.
  • first and second waveguide elements are arranged rotated with respect to each other in the cable, this can reduce the coupling into the respective other dielectric waveguide element, since the preferred polarization directions of the first and second dielectric waveguide elements are different and have a preferred polarization predetermined by the geometry, which prevents can couple electromagnetic waves of other polarization directions.
  • a distance between the first and second dielectric waveguides can be less than 4 times (or 3 times or 2 times) a side length a or main axis a of the first and / or second dielectric waveguide element. Furthermore, a distance between the first and second dielectric waveguides can correspond to at least one side length a or main axis a of the first and / or second dielectric waveguide element.
  • Relative permittivities of the first and second dielectric waveguide elements can be at least substantially identical.
  • the dielectric medium can have a dielectric constant different from that of the first and second dielectric waveguide elements.
  • the dielectric constant of the dielectric medium can be less than at least one of the dielectric constants of the first and second dielectric waveguide elements.
  • the relative permittivities of the first and / or second dielectric waveguide element can differ from one another, for example, at most between 0.5% and 5%.
  • the cable can also have a jacket.
  • the coat can surround the room. This allows the cable to be made more weather-resistant.
  • the sheath can also end at the end pieces of the cable.
  • the jacket can be at least partially conductive. In this way, electromagnetic ⁇ tables couplings can be avoided. Additionally or alternatively, the jacket can be at least partially non-conductive. For example, the jacket can be provided with a metallic reinforcement.
  • the jacket can also terminate flush with the dielectric medium. This prevents water and oxygen inclusions, making the cable more durable.
  • the cable may further include a third dielectric waveguide element.
  • the third dielectric waveguide element may be spaced from the first and second dielectric waveguide elements.
  • the preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element can coincide with a preferred polarization direction of the third dielectric waveguide element.
  • the preferred directions of polarization of the first, second and third dielectric waveguide elements can each differ from one another by an angle of 60 °.
  • the cable may further include a fourth dielectric waveguide element.
  • the fourth dielectric waveguide element may be spaced from the first, second, and third dielectric waveguide elements.
  • the preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element can coincide with a preferred polarization direction of the fourth dielectric waveguide element.
  • Using multiple waveguides formed by the waveguide elements and the dielectric medium can provide a higher transmission rate and more throughput.
  • a higher bandwidth can also be made available at frequencies of over 10OGhz (without light).
  • a distance between the first and second waveguide element and the second and third waveguide element, as well as the third and fourth waveguide element and the fourth and first waveguide element can be the same. This distance can correspond to a value A.
  • a distance between the first and third waveguide element can correspond to a distance between the second and fourth waveguide element. This distance can correspond to a value B.
  • B can be z * A. Even if the first and third or the second and fourth waveguide element have the same preferred polarization direction, the greater distance ( ⁇ 2 times greater) can reduce coupling into the respective other waveguide element.
  • the respective distance between the waveguide elements can be determined starting from a center of a respective cross section of the waveguide elements in the same cross-sectional plane of the cable.
  • the space can furthermore comprise several segments.
  • the dielectric medium can also be divided into several segments. Each segment of the dielectric medium can separately enclose (in the space) one of the (first / second / third / fourth) waveguide elements.
  • the segments can touch each other.
  • the segments can each touch the jacket.
  • a method for manufacturing a cable according to the first aspect includes providing first and second dielectric waveguide elements.
  • the first and second dielectric waveguide elements are spaced from each other.
  • the first dielectric waveguide element is twisted in comparison to the second dielectric waveguide element so that a preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element differs from a preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element in the cable.
  • the method may further include embedding the first and second dielectric waveguide elements in a space made of a dielectric medium.
  • the embedding may include embedding the first and second dielectric waveguide elements in respective segments of the dielectric medium.
  • the space can be formed by stranding the segments.
  • first or second may be used to describe various components, these components should not be limited to these terms. The above terms are only intended to distinguish one component from the other.
  • a first component can be referred to as a second component without departing from the scope of the present disclosure; a second component can also be referred to as a first component.
  • the term “and / or” encompasses both combinations of the plurality of related items and each item of this plurality of the described plurality of items.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a cable with two waveguides
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cable with four waveguides in a first arrangement
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cable with four waveguides in a second arrangement
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a method for producing a cable
  • FIG. 5a shows an S-parameter result for a cable with two waveguides according to FIG. 1;
  • FIG. 5b shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to FIG. 2;
  • FIG. 5c shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to FIG. 2;
  • FIG. 5d shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a cable with four waveguide elements, each surrounded by a separate part of the dielectric medium.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a cable 100 with two waveguides which are formed by dielectric waveguide elements 110 and 120 together with a dielectric medium 150.
  • the dielectric medium 150 forms a space. The space can also be filled by the dielectric medium 150.
  • the cable 100 further includes a first dielectric waveguide element 110.
  • the cable also includes a second dielectric waveguide element 120.
  • the first dielectric waveguide element 110 is spaced apart from the second dielectric waveguide element 120.
  • the first dielectric waveguide element 110 runs along a longitudinal direction of the cable through the space formed by the dielectric medium.
  • the longitudinal direction runs in Figure 1 into the plane of the drawing.
  • the space formed can be, for example, only a section of the cable 100 or extend over the entire length of the cable 100.
  • the second dielectric waveguide element 120 also runs along the longitudinal direction of the cable 120 through the space formed by the dielectric medium 150.
  • a preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element 110 differs from a preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element 120.
  • the preferred polarization directions in the case of the first dielectric waveguide element 110 are in the y direction and in the case of the second dielectric waveguide element 120 in the x direction.
  • each waveguide element 110, 120 together with the dielectric medium 150 forms a waveguide.
  • the waveguide element 110, 120 can serve as the transmission medium.
  • the first and the second dielectric waveguide element 110, 120 can run / be arranged in parallel along the space or the cable 100. According to the example from FIG. 1, the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 run parallel into the plane of the drawing. They are surrounded by the dielektri ⁇ rule medium 150th This forms two waveguides along the cable 100.
  • the first and the second dielectric waveguide element 110, 120 can each be designed to transmit a high-frequency signal.
  • the first dielectric waveguide element 110 can be used as a transmission path and the second dielectric waveguide element 120 can be used as a reception path, or vice versa.
  • the first and the second dielectric waveguide element 110, 120 can likewise be used as a transmission path or reception path.
  • the dielectric medium 150 surrounds the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 running in the room.
  • the dielectric medium 150 can surround the first and second dielectric waveguide elements 110, 120, so that at end pieces of the cable 100, the first and second dielectric waveguide element 110, 120 can be connected to a complementary end piece of a cable 100 or plug.
  • the dielectric medium 150 may fill a portion between the first and second waveguide elements.
  • the preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element 110 can be predetermined by a cross section of the first dielectric waveguide element 110.
  • the preferred direction of polarization of the second dielectric waveguide element 120 can be predetermined by a cross section of the second dielectric waveguide element 120.
  • the preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element 110 can differ from the preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element 120 by an angle of at least 45 ° (or 60 ° or 75 ° or 90 °), in particular by 90 °. In the example from FIG. 1, the preferred polarization directions of the first dielectric waveguide element 110 and of the second dielectric waveguide element 120 differ by 90 °.
  • the cross-sections of the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 can be rotated with respect to one another.
  • the cross sections of the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 are rotated by 90 ° with respect to one another.
  • Waveguide element 110, 120 penetrate and are capable of propagation there. That is to say that the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 may, for example, not be point-symmetrical and / or axially symmetrical. For example, the dielectric waveguide elements 110, 120 or the waveguides formed in this way are not optical waveguides or waveguides.
  • the cross section of the first and / or second dielectric waveguide element 110, 120 can be elliptical or, as shown by way of example in FIG. 1, rectangular.
  • the elliptical cross section can have a major axis a and a minor axis b.
  • the rectangular cross section can have two side lengths a and b.
  • the main axis a or the side length a can be greater than the minor axis b or the side length b.
  • the major axis a or the side length a can be 1.25 times (or 1.5 times or 2 times or 3 times or 4 times) greater than the minor axis b or the side length b.
  • the ratio of a to b can predetermine the preferred direction of polarization of the first or second dielectric waveguide element 110, 120. If the first and second waveguide elements 110, 120 are arranged rotated relative to one another in the cable, as shown in FIG. 1, this can reduce the coupling into the respective other dielectric waveguide element 110, 120, since the preferred polarization directions of the first and second dielectric waveguide element 110, 120 are different and have a preferred polarization predetermined by the geometry, which prevents electromagnetic waves of other polarization directions from being able to couple.
  • a distance between the first and second dielectric waveguides 110, 120 can be less than 4 times (or 3 times or 2 times) a side length a or main axis a of the first and / or second dielectric waveguide element 110, 120. Fer ⁇ ner, a distance between the first and second dielectric waveguides 110, 120 at least one side length a and the major axis a of the first and / or second dielectric waveguide element 110, 120, respectively.
  • the dielectric constant of the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 can be substantially identical.
  • the dielectric medium 150 may have a different relative permittivity from the first and second dielectric waveguide elements 110, 120.
  • the dielectric constant of the dielectric medium 150 may be less than at least one of the dielectric constant of the first and second dielectric waveguide elements 110, 120.
  • the dielectric constants of the first and / or second dielectric waveguide element 110, 120 Kgs ⁇ deviate slightly from each other, for example, more than between 0.5% and 5%.
  • the cable 100 also has a jacket 160.
  • the jacket 160 can surround the space. As a result, the cable 100 can be made more weather-resistant.
  • the sheath 160 can also terminate at the end pieces of the cable 100.
  • the jacket 160 can also be conductive. In this way electromagnetic coupling can be avoided.
  • the jacket 160 can also terminate flush with the dielectric medium 150. In this way, water and oxygen inclusions can be avoided, whereby the cable 100 is made more durable.
  • the waveguide elements 110, 120 mentioned herein can each consist of a material with a high e G.
  • This can be polyethylene (PE), polypropylene (PP), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), fluoroethylene propylene (FEP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyester (PES), polyethylene terephthalate (PET) or quartz glass.
  • the axis ratio i.e. height to width
  • the axis ratio is e.g. at least 1 in 1.4 to 4 (i.e. a maximum of 4 times wider than high). This axis ratio can determine the preferred polarization.
  • the respective waveguide elements 110, 120 can be enclosed by the dielectric medium 150 with lower e G.
  • This dielectric medium 150 has a lower e G than that of the respective waveguide element 110, 120 in order to form the waveguide.
  • Foamed materials that is, mixtures of a gas and a plastic
  • PE, PP, ETFE, FEP, PTFE or PES can be used as the polymer.
  • the plastics can be foamed during processing. The foaming can be done by a chemical or physical process.
  • the gas bubbles can be smaller than lambda / 4 of a wavelength of a useful frequency of the cable 100.
  • Another possibility for the dielectric medium 150 is a banding made of expanded PTFE. A significantly lower e r than that of the respective waveguide elements 110, 120 can thus also be achieved.
  • the waveguide members 110, 120 (also wellenmony ⁇ Rende elements or transfer elements called) are lower in Figure 1 differently oriented.
  • the two shaft-guiding elements 110, 120 are rotated through an angle of 90 ° to one another, as shown by way of example in FIG. 1.
  • This alignment can avoid mutual interference between the two waveguide elements 110, 120 in the cable.
  • Polarized wave types can be coupled into the rectangular (or oval) waveguide elements 110, 120. These are characterized by the fact that they can only be used in one position, e.g. in the width of one of the waveguide elements 110, 120, are capable of propagation.
  • the waves protruding into the dielectric medium 150 also intersect the other waveguide element 110, 120 rotated by 90 ° after a certain distance, but cannot propagate in length because the height of the waveguide element 110, 120 does not correspond to the frequency of the interfering coupling fits.
  • FIG. 1 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or one or more exemplary embodiments described below (e.g. FIGS. 2-6) .
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a cable 200 with four waveguides, which pass through a dielectric medium 150 and four waveguide elements 110, 120,
  • the cable 200 also has a third dielectric waveguide element 130.
  • the third dielectric waveguide element 130 is spaced apart from the first and second dielectric waveguide elements 110, 120 according to the example from FIG.
  • the preferred direction of polarization of the first dielectric waveguide element 110 corresponds to a preferred direction of polarization of the third dielectric waveguide element 130.
  • the preferred polarization directions of the first, second and third dielectric waveguide elements 110, 120, 130 can each differ from one another by an angle of 60 °.
  • the cable 200 also has a fourth dielectric waveguide element 140.
  • the fourth dielectric waveguide element 140 is spaced apart from the first, second and third dielectric waveguide elements 110, 120, 130 according to the example from FIG.
  • Using multiple waveguides formed by the waveguide elements 110, 120, 130, 140 and the dielectric medium 150 can provide a greater transmission rate and more throughput.
  • a higher bandwidth can also be made available at frequencies of over 10OGhz (without light).
  • a distance between the first and second waveguide element 110, 120 and the second and third waveguide element 120, 130, as well as the third and fourth waveguide element 130, 140 and the fourth and first waveguide element 140, 110 is the same in the example from FIG .
  • This distance can be referred to as value A.
  • a distance between the first and third waveguide element 110, 130 corresponds in the example from FIG. 2 to a distance between the second and fourth waveguide element 120, 140. This distance can be designated as value B.
  • the respective distance between the waveguide elements can be determined starting from a center of a respective cross section of the waveguide elements in the same cross-sectional plane of the cable 200.
  • the conditions are comparable to those in the case of a cable 200 with two waveguides (formed by two waveguide elements and a die ⁇ lectric medium 150 around the same, see Figure 1).
  • the directly adjacent waveguide elements can be rotated by 90 ° as shown in FIG. 2, with diagonally opposite waveguide elements having the same orientation. However, since diagonally opposite waveguide elements have a distance y 2 greater, the crosstalk is weakened here as well. Further details and aspects are mentioned in connection with the exemplary embodiments described above or below.
  • the embodiment shown in FIG. 2 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are relevant in connection with the proposed concept or one or more above (e.g. FIG. 1) or below (e.g. Fig. 3 - 6) described embodiments are mentioned.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a cable 300 with four waveguides in a second arrangement similar to FIG. 2, but with a different orientation of the four waveguide elements 110, 120, 130, 140.
  • the dielectric medium 150 can have a sufficiently large diameter to To ensure that the field components of the propagating mode in the lossy cladding material are negligible (if a cladding is used).
  • the jacket structure that can be seen in the figure serves to protect against environmental influences (dirt, water and other environmental influences).
  • FIG. 3 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are relevant in connection with the proposed concept or one or more above (e.g. FIGS. 1-2) or below (e.g. B. Figs. 4-6) described embodiments are mentioned.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a method for producing a cable.
  • the method includes providing S410 a first and second dielectric waveguide element.
  • the first and second dielectric waveguide elements are spaced from each other.
  • the first dielectric waveguide element is twisted in comparison to the second dielectric waveguide element so that a preferred polarization direction of the first dielectric waveguide element differs from a preferred polarization direction of the second dielectric waveguide element in the cable.
  • the procedure can also be a
  • the method may include the separate embedding the first and second (and third and fourth) dielectric waveguide elements in segments of the dielektri ⁇ 's medium.
  • the method may further comprise a stranding of the so introduced ⁇ embedded first and second (and third and fourth) dielectric Waveguide elements to form a waveguide having two (four) waveguides.
  • the sheathing can be done as a separate step in order to join the stranded elements together to form the cable.
  • FIG. 4 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects that are relevant in connection with the proposed concept or one or more above (e.g. FIGS. 1-3) or below (e.g. B. Fig. 5-6) described embodiments are mentioned.
  • FIG. 5a shows an S-parameter result for a cable with two waveguides.
  • the curve 5a 1 describes the insertion loss, also referred to as insertion loess (IL).
  • the curve 5a2 describes the near-end crosstalk (NEXT).
  • the curve 5a3 describes the far end crosstalk, also referred to as Far End Crosstalk (FEXT).
  • FIG. 5b shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to the first arrangement.
  • the three FEXT curves 5b1, 5b2 and 5b3 are shown in FIG. 5b, which result from measurement when one of the waveguide elements is fed.
  • FIG. 5c shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to the first arrangement.
  • the three NEXT curves 5cl, 5c2 and 5c3 are shown in FIG. 5c, which result from measurement when one of the waveguide elements is fed.
  • FIG. 5d shows an S-parameter result for a cable with four waveguides according to FIG. 2.
  • the insertion loss is given in FIG. 5d by 5dl.
  • the FEXT curve 5bl corresponds to the FEXT curve 5d3.
  • the NEXT curve 5cl corresponds to the NEXT curve 5d2.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a cable 600 with four waveguides 110, 120, 130, 140 each surrounded by a separate part of a dielectric medium 150.
  • the space in the example from FIG. 6 comprises several segments of the dielectric medium 150, as described above has been.
  • the dielectric medium 150 is divided into several segments.
  • Each segment of the ⁇ lektrischen medium 150 surrounds / surround separately in the example of Figure 6 one of the (first / second / third / fourth) waveguide elements 110, 120, 130, 140 (in the space).
  • the segments can touch each other.
  • the segments can each also touch the jacket 160.
  • each waveguide element 110, 120, 130, 140 can be produced together with the dielectric medium 150 as separate (individual) waveguides of the cable 600.
  • Several individual waveguides of the cable 600 can then be stranded together.
  • a twisting with reverse twist can be used. This ensures that the orientations of the waveguides and also of the corresponding waveguide elements 110, 120, 130, 140 are not shifted with respect to one another.
  • the dielectric medium 150 it is not absolutely necessary for the dielectric medium 150 to have a round outer contour.
  • a roughly rectangular contour has advantages here in relation to one another. Because round surfaces twist slightly against each other, while surfaces support each other.
  • a continuation consists in a segment-shaped outer shape of the individual components.
  • FIG. 6 may have one or more optional additional features that correspond to one or more aspects mentioned in connection with the proposed concept or one or more embodiments described above (e.g. FIGS. 1-5) .
  • a cable optimized for crosstalk can be provided with two or four waveguides in a common sheath.
  • the waveguide elements contained in the cable can each have a rectangular or oval cross section (height to width ratio between 1: 1.4 to 4).
  • the dielectric medium 150 used in the cable may be one part (common element to all waveguide elements) or a plurality of parts. Each part can then surround a respective waveguide element separately. The parts surrounding the corresponding waveguide elements can then be stranded together, e.g. with reverse rotation during manufacture, in order to maintain the orientation. These items can have a rectangular or segment-shaped cross section.
  • a dielectric waveguide can be very light and flexible. For example, it does not break even with the highest alternating bending requirements.
  • a transmission frequency can be very high, e.g. in the range from 100 GHz to 150 GHz, but also over 50 GHz, over 70 GHz, over 90 GHz, over 100 GHz, over 120 GHz, over 130 GHz or over 140 GHz. This allows a very large data bandwidth to be made available.
  • With the structure described it can be made possible to double or quadruple the transmittable bandwidth with regard to a structure with only one transmission element without channels having any significant influence.
  • Such cables also have the advantage of not being able to conduct electricity. Since there is no conductor, there can be no sparks. This can reduce the risk of injury and improve electromagnetic compatibility.

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Abstract

Es wird ein Kabel bereitgestellt. Das Kabel weist ein dielektrisches Medium auf. Das dielektrische Medium bildet einen Raum. Der Raum kann auch durch das dielektrische Medium ausgefüllt sein. Das Kabel weist ferner ein erstes dielektrisches Wellenleiterelement auf. Das Kabel weist ferner ein zweites dielektrisches Wellenleiterelement auf. Das erste dielektrische Wellenleiterelement ist von dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement beabstandet. Das erste dielektrische Wellenleiterelement verläuft entlang einer Längsrichtung des Kabels durch den von dem dielektrischen Medium gebildeten Raum. Das zweite dielektrische Wellenleiterelement verläuft entlang der Längsrichtung des Kabels durch den von dem dielektrischen Medium gebildeten Raum. Eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements unterscheidet sich von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des Kabels bereitgestellt.

Description

Multikabel aus Mehrzahl von dielektrischen Wellenleitern
Beispiele der Erfindung beziehen sich auf Konzepte zum Übertragen hochfrequenter elektromagnetischer Signale und Anwendungen diesbezüglich, und insbesondere auf ein Kabel sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Es gibt eine Vielzahl von Möglichkeiten, Daten zu übertragen. Beginnend mit symmetrischen und unsymmetrischen Übertragungsformen sind auch Hohlleiter und Lichtwellenleiter gebräuchlich. Eine weitere Möglichkeit ist die Übertragung über dielektrische Wellenleiter. Die dielektrischen Wellenleiter arbeiten ohne Anteil eines leitfähigen Bestandteiles im Übertragungsmedium. Sie sind, auch wegen ihres Übertragungsprinzips, nahe bei den Lichtwellenleitern einzuordnen.
Bei der Übertragung hochfrequenter Signale wird z.B. die Leitfähigkeit eines Metalls genutzt. Hierbei wird die Energie zwischen zwei metallischen Leiteroberflächen innerhalb eines dielektrischen Isolationsmaterials geführt. Beim Hohlleiter erfolgt der Energietransport innerhalb eines hohlen, auf die gewünschte Frequenz in der Größe abgestimmten, leitfähigen Gebildes. Dabei sind hohe, auf die Geometrie des Hohllei¬ ters abgestimmte Frequenzen notwendig, um eine ausbreitungsfähige Wellenmode zu erzeugen. Hierfür können symmetrische und unsymmetrische Leitungen bis zum unteren GHz Bereich eingesetzt werden (z.B. auch bis > 25GHz).
Bei koaxialen Strukturen wird der maximale Einsatzfrequenzbereich durch die sogenannte„cutoff" Frequenz limitiert, ab welcher sich zusätzliche Moden ausbreiten. Für höhere Frequenzen stellt demnach der Hohlleiter ein adäquateres Übertragungsmedium dar.
Alle oben genannten Übertragungsprinzipien liegt jedoch ein Nachteil zugrunde. Die Energie der Übertragung wird immer mittels metallischer Leiter geführt. Dabei nimmt bei hohen Frequenzen durch den Skineffekt der Widerstand zu, was zu einem Anstieg der Übertragungsverluste führt. Bei Frequenzen im Bereich von einigen GHz bis hin zu mehr als 100GHz sind die Verluste so groß, dass eine ausreichend lange Strecke in der Anwendung nicht mehr überbrückt werden kann. Darüber hinaus sind Hohlleiter unflexibel und weisen ein hohes Gewicht auf. Ein weiteres Mittel für die Datenübertragung stellt ein Lichtwellenleiter dar. Dabei werden Daten in ein Gebilde aus einem optischen Kern mit einem umgebenden sogenannten„Cladding" geschickt. Die dabei zum Einsatz kommenden Frequenzen sind so hoch, dass sie im Bereich des Lichts liegen (einige hundert Terahertz). Ein Nachteil dieser Übertragungsform liegt darin, dass ein elektrisches Signal immer erst in ein Lichtsignal umgewandelt werden muss und die an der Übertragung beteiligten Materialien hohen optischen Ansprüchen (z.B. Reinheit, Transparenz und Brechungsindex) genügen müssen.
Um Daten in einem Frequenzbereich von einigen Dutzend GHz bis hin zu wenigen hundert GHz zu übertragen, sind die vorher vorgestellten Technologien wenig geeignet. Hier kommt nun der dielektrische Wellenleiter ins Spiel. Diese Leitung besteht aus nicht leitfähigen Materialien. Dabei ist es wichtig, eine Schichtung von unterschiedlichen Dielektrizitätszahlen bereitzustellen. Ein in den dielektrischen Wellenleiter eingespeistes, sehr hochfrequentes Signal haftet an der Grenzschicht zwischen hohem und niedrigerem eG (= relative Dielektrizitätszahl) und wird dabei in Ausbreitungsrichtung mit wenig Verlust übertragen.
Im Stand der Technik gibt es dielektrische Wellenleiter, die Bestandteil von Platinen sind und an die von den jeweiligen Platinen vorgegebenen Gegebenheiten angepasst sind. Dabei kommen zum einen Materialien zum Einsatz, die automobilen Anforderungen in Bezug auf Flexibilität und mechanischer Verlegbarkeit nicht gerecht werden und zum anderen nicht in beliebigen Längen herstellbar sind.
Eine weitere Einschränkung ist darin zu sehen, dass Wellenleiter aufgrund ihres ausgeprägten Feldverlaufes außerhalb des Innenbereichs mit großem eG leicht auf benachbarte Systeme übersprechen. Zum Beispiel sind bei einem Wellenleitersystem zwei dielektrische Wellenleiter mit jeweils hohem eG und kreisförmigem oder zumindest nahezu kreisförmigem Querschnitt nebeneinander in einer Kunststoffhülle mit niedrigerem eG angeordnet. Ein in einem dieser dielektrischen Wellenleiter eingespeistes Hochfrequenzsignal wird von elektromagnetischen Feldern begleitet, die dabei auch den benachbarten (in der Nähe positionierten zweiten) dielektrischen Wellenleiter durchdringen und in diesem ein Signal erzeugen, das sich einem in diesem (dem zweiten) dielektrischen Wellenleiter eingespeisten Nutzsignal überlagert und dieses beeinflusst. Kabel mit dielektrischen Wellenleitern müssen möglicherweise im Hinblick auf eine Reduzierung von elektromagnetischer Verkopplung optimiert werden. Nichtsdestotrotz ist es erwünscht, Kabel mit geringer räumlicher Ausdehnung zu bilden.
Es kann ein Bedarf bestehen zum Bereitstellen von Konzepten für Kabel mit dielektrischen Wellenleitern, die sich gegenseitig weniger stören und gleichzeitig nicht mehr Raum beanspruchen.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der Ansprüche erfüllt sein.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kabel bereitgestellt. Das Kabel weist ein dielektrisches Medium auf. Das dielektrische Medium bildet einen Raum.
Der Raum kann auch durch das dielektrische Medium ausgefüllt sein. Das Kabel weist ferner ein erstes dielektrisches Wellenleiterelement auf. Das Kabel weist ferner ein zweites dielektrisches Wellenleiterelement auf. Das erste dielektrische Wellenleiterelement ist von dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement beabstandet. Das erste dielektrische Wellenleiterelement verläuft entlang einer Längsrichtung des Kabels durch den von dem dielektrischen Medium gebildeten Raum. Das zweite dielektrische Wellenleiterelement verläuft entlang der Längsrichtung des Kabels durch den von dem dielektrischen Medium gebildeten Raum. Eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements unterscheidet sich von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements.
Durch die unterschiedlichen Vorzugspolarisationsrichtungen werden weniger elektromagnetische Felder von dem ersten in das zweite Wellenleiterelement eingekoppelt und gleichzeitig wird ein platzsparendes Kabel bereitgestellt.
Jedes Wellenleiterelement kann zusammen mit dem dielektrischen Medium einen Wellenleiter bilden. Hierbei kann das Wellenleiterelement als das Übertragungsmedium dienen.
Das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement können entlang des Raums bzw. des Kabels parallel verlaufen/angeordnet sein.
Das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement können jeweils dazu ausge¬ bildet sein, ein hochfrequentes Signal zu übertragen. Zum Beispiel kann das erste dielektrische Wellenleiterelement als Sendepfad und das zweite dielektrische Wellen¬ leiterelement als Empfangspfad verwendet werden oder umgekehrt. Genauso können das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement als Sendepfad oder Empfangspfad verwendet werden.
Das dielektrische Medium kann die in dem Raum verlaufenden ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelemente umgeben. Hierbei kann das dielektrische Medium jeweils das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement umgeben, so dass an Endstücken des Kabels das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement mit einem komplementären Endstück eines Kabels oder Steckers verbindbar ist. Innerhalb des Raums kann das dielektrische Medium einen Abschnitt zwischen den ersten und zweiten Wellenleiterelementen füllen.
Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements kann durch einen Querschnitt des ersten dielektrischen Wellenleiterelements vorgegeben sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements kann durch einen Querschnitt des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements vorgegeben sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements kann sich von der Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements um einen Winkel von mindestens 45° (oder 60° oder 75° oder 90°) unterscheiden, insbesondere um einen Winkel von 90°. Hierfür können die Querschnitte des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements zueinander verdreht sein. Das heißt, das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement können z.B. nicht punktsymmetrisch und/oder achsensymmetrisch sein. Zum Beispiel handelt es sich bei den dielektrischen Wellenleiterelementen bzw. den so gebildeten Wellenleitern nicht um Lichtwellenleiter oder Hohlleiter.
Die Querschnitte des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements können zumindest im Wesentlichen identisch sein. Durch die Verdrehung zueinander kann vermieden werden, dass Wellen ungewollt in das jeweils andere Wellenleiterelement eindringen und dort ausbreitungsfähig sind.
Der Querschnitt des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements kann elliptisch oder rechteckig sein. Der elliptische Querschnitt kann eine Hauptachse a und eine Nebenachse b aufweisen. Der rechteckige Querschnitt kann zwei Seitenlängen a und b aufweisen. Die Hauptachse a bzw. die Seitenlänge a kann größer sein als die Nebenachse b bzw. die Seitenlänge b. Im Speziellen kann die Hauptachse a bzw. die Seitenlänge a 1,25-mal (oder 1,5-mal oder 2-mal oder 3-mal oder 4-mal) größer sein als die Nebenachse b bzw. die Seitenlänge b. Das Verhältnis von a zu b kann die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten bzw. zweiten dielektrischen Wellenleiterelements vorgeben. Sind die ersten und zweiten Wellenleiterelemente zueinander verdreht in dem Kabel angeordnet, kann sich hierdurch die Einkopplung in das jeweils andere dielektrische Wellenleiterelement verringern, da die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements verschieden sind und eine durch die Geometrie vorgegebene Vorzugspolarisation aufweisen, die verhindert, dass elektromagnetische Wellen anderer Polarisationsrichtung einkoppeln können.
Ein Abstand zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleitern kann kleiner als 4-mal (oder 3-mal oder 2-mal) eine Seitenlänge a bzw. Hauptachse a des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements sein. Ferner kann ein Abstand zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleitern mindestens einer Seitenlänge a bzw. Hauptachse a des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements entsprechen.
Dielektrizitätszahlen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements können zumindest im Wesentlichen identisch sein. Das dielektrische Medium kann eine von dem ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelement unterschiedliche Dielektrizitätszahl aufweisen. Die Dielektrizitätszahl des dielektrischen Mediums kann niedriger als mindestens eine der Dielektrizitätszahlen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements sein. Die Dielektrizitätszahlen des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements können zum Beispiel höchstens zwischen 0,5% und 5% voneinander abweichen.
Das Kabel kann ferner einen Mantel aufweisen. Der Mantel kann den Raum umgeben. Hierdurch kann das Kabel witterungsbeständiger gemacht werden. Der Mantel kann an den Endstücken des Kabels ebenfalls enden.
Der Mantel kann zumindest teilweise leitfähig sein. Hierdurch können elektromagne¬ tische Einkopplungen vermieden werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Mantel zumindest teilweise nicht leitfähig sein. Beispielsweise kann der Mantel mit einer metallischen Armierung versehen sein.
Der Mantel kann außerdem bündig mit dem dielektrischen Medium abschließen. Hierdurch lassen sich Wasser- und Sauerstoffeinschlüsse vermeiden, wodurch das Kabel haltbarer gemacht wird. Das Kabel kann ferner ein drittes dielektrisches Wellenleiterelement aufweisen. Das dritte dielektrische Wellenleiterelement kann von den ersten und zweiten dielektrischen Welienleiterelementen beabstandet sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements kann mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des dritten dielektrischen Wellenleiterelements übereinstimmen. Die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelements können sich jeweils um einen Winkel von 60° voneinander unterscheiden.
Das Kabel kann ferner ein viertes dielektrisches Wellenleiterelement aufweisen. Das vierte dielektrische Wellenleiterelement kann von den ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelementen beabstandet sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements kann mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des vierten dielektrischen Wellenleiterelements übereinstimmen.
Eine Verwendung von mehreren Wellenleitern gebildet durch die Wellenleiterelemente und das dielektrische Medium kann eine größere Übertragungsrate und mehr Durchsatz bereitstellen. Bei Frequenzen von über lOOGhz (ohne Licht) kann ebenso eine höhere Bandbreite bereitgestellt werden.
Ein Abstand jeweils zwischen dem ersten und zweitem Wellenleiterelement, sowie dem zweiten und dritten Wellenleiterelement, sowie dem dritten und vierten Wellenleiterelement als auch dem vierten und ersten Wellenleiterelement kann gleich sein. Dieser Abstand kann einem Wert A entsprechen.
Ein Abstand zwischen dem ersten und dritten Wellenleiterelement kann einem Abstand zwischen dem zweiten und vierten Wellenleiterelement entsprechen. Dieser Abstand kann einem Wert B entsprechen.
B kann z * A sein. Selbst wenn das erste und dritte bzw. das zweite und vierte Wellenleiterelement dieselbe Vorzugspolarisationsrichtung aufweisen, kann durch den größeren Abstand (^2 mal größer) eine Einkopplung in das jeweils andere Wellenleiterelement verringert werden.
Der jeweilige Abstand zwischen den Wellenleiterelementen kann ausgehend von einem Zentrum eines jeweiligen Querschnitts der Wellenleiterelemente in derselben Querschnittsebene des Kabels bestimmt sein. Der Raum kann ferner mehrere Segmente umfassen. In diesem Fall kann das dielektrische Medium ebenfalls in mehrere Segmente aufgeteilt sein. Jedes Segment des dielektrischen Mediums kann separat eines der (ersten/zweiten/dritten/vierten) Wellenleiterelemente (in dem Raum) umschließen/umgeben. Die Segmente können sich gegenseitig berühren. Die Segmente können jeweils den Mantel berühren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kabels gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements. Das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement sind voneinander beabstandet. Das erste dielektrische Wellenleiterelement ist im Vergleich zu dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement verdreht, damit sich eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in dem Kabel unterscheidet. Das Verfahren kann ferner ein Einbetten des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in einen Raum aus einem dielektrischen Medium umfassen. Alternativ kann das Einbetten ein Einbetten des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in jeweilige Segmente des dielektrischen Mediums umfassen. Der Raum kann durch Verseilen der Segmente gebildet sein.
Auch wenn einige der voranstehend beschriebenen Aspekte in Bezug auf Verfahren beschrieben wurden, so können diese Aspekte auch auf das Kabel zutreffen. Genauso können die voranstehend in Bezug auf das Kabel beschriebenen Aspekte in entsprechender Weise auf das Verfahren zutreffen.
Ebenfalls versteht sich, dass die vorliegend verwendeten Begriffe lediglich der Beschreibung einzelner Ausführungsformen dienen und nicht als Einschränkung gelten sollen. Sofern nicht anders definiert, haben alle vorliegend verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die Bedeutung, die dem allgemeinen Verständnis des Fachmannes auf dem für die vorliegende Offenbarung relevanten Fachgebiet entspricht; sie sind weder zu weit noch zu eng zu fassen. Werden vorliegend Fachbegrif¬ fe unzutreffend verwendet und bringen so den technischen Gedanken der
vorliegenden Offenbarung nicht zum Ausdruck, sind diese durch Fachbegriffe zu ersetzen, die dem Fachmann ein richtiges Verständnis vermitteln. Die vorliegend verwendeten allgemeinen Begriffe sind auf der Grundlage der im Lexikon befindlichen Definition oder dem Zusammenhang entsprechend auszulegen; hierbei ist eine zu enge Auslegung zu vermeiden. Vorliegend ist zu verstehen, dass Begriffe wie z.B. "umfassen" oder "aufweisen" usw., das Vorhandensein der beschriebenen Merkmale, Zahlen, Operationen, Handlungen, Komponenten, Teile oder deren Kombinationen bedeuten und das Vorhandensein bzw. die mögliche Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Zahlen, Operationen, Handlungen, Komponenten, Teile oder deren Kombinationen nicht ausschließen.
Obwohl Begriffe wie "erster" oder "zweiter" usw. evtl, zur Beschreibung verschiedener Komponenten verwendet werden, sind diese Komponenten nicht auf diese Begriffe zu beschränken. Mit den obigen Begriffen soll lediglich eine Komponente von der anderen unterschieden werden. Beispielsweise kann eine erste Komponente als zweite Komponente bezeichnet werden, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung zu verlassen; ebenso kann eine zweite Komponente als erste Komponente bezeichnet werden. Der Begriff "und/oder" umfasst beide Kombination der mehreren miteinander in Verbindung stehenden Gegenstände sowie jeden Gegenstand dieser Mehrzahl der beschriebenen Mehrzahl Gegenstände.
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Offenba¬ rung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; hierbei werden gleichartige Komponenten stets mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wird auf ausführliche Erläuterungen bekannter verbundener Funktionen oder Konstruktionen verzichtet, sofern diese unnötig vom Sinn der vorliegenden Offenbarung ablenken; derartige Funktionen und Konstruktionen sind dem Fachmann jedoch verständlich. Die beigefügten Zeichnun¬ gen der vorliegenden Offenbarung dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Offenbarung und sind nicht als Einschränkung aufzufassen. Der technische Gedanke der vorliegenden Offenbarung ist derart auszulegen, dass er neben den beigefügten Zeichnungen auch alle derartigen Abwandlungen, Veränderungen und Varianten umfasst.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausfüh¬ rungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Pro¬ portionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier
Veranschaulichten abweichen.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels mit zwei Wellenleitern;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels mit vier Wellenleitern in einer ersten Anordnung;
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels mit vier Wellenleitern in einer zweiten Anordnung;
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Kabels;
Figur 5a zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit zwei Wellenleitern gemäß der Figur 1;
Figur 5b zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der Figur 2;
Figur 5c zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der Figur 2;
Figur 5d zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der Figur 2; und
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels mit vier Wellenleiterelementen umgeben mit jeweils einem separaten Teil des dielektrischen Mediums.
Das Kabel und das Verfahren werden nun anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausfüh- rungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels 100 mit zwei Wellenleitern, die durch dielektrische Wellenleiterelemente 110 und 120 zusammen mit einem dielektrischen Medium 150 gebildet sind. Das dielektrische Medium 150 bildet einen Raum. Der Raum kann auch durch das dielektrische Medium 150 ausgefüllt sein. Das Kabel 100 weist ferner ein erstes dielektrisches Wellenleiterelement 110 auf. Das Kabel weist ferner ein zweites dielektrisches Wellenleiterelement 120 auf. Das erste dielektrische Wellenleiterelement 110 ist von dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement 120 beabstandet. Das erste dielektrische Wellenleiterelement 110 verläuft entlang einer Längsrichtung des Kabels durch den von dem dielektrischen Medium gebildeten Raum. Die Längsrichtung verläuft in Figur 1 in die Zeichenebene hinein. Der gebildete Raum kann hierbei zum Beispiel nur ein Teilstück des Kabels 100 sein oder sich über die ganze Strecke des Kabels 100 erstrecken. Das zweite dielektrische Wellenleiterelement 120 verläuft auch entlang der Längsrichtung des Kabels 120 durch den von dem dielektrischen Medium 150 gebildeten Raum. Eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 unterscheidet sich von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 120. In Figur 1 sind die Vorzugspolarisationsrichtungen im Fall des ersten dielektrischen Wellenleitelements 110 in y-Richtung und im Fall des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 120 in x-Richtung.
Durch die unterschiedlichen Vorzugspolarisationsrichtungen können weniger elektromagnetische Felder von dem ersten Wellenleiterelement 110 in das zweite Wellenlei¬ terelement 120 gekoppelt werden und gleichzeitig ein platzsparendes Kabel 100 bereitgestellt werden.
Jedes Wellenleiterelement 110, 120 bildet in dem Beispiel aus Figur 1 zusammen mit dem dielektrischen Medium 150 einen Wellenleiter. Hierbei kann das Wellenleiterelement 110, 120 als das Übertragungsmedium dienen.
Das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 können entlang des Raums bzw. des Kabels 100 parallel verlaufen/angeordnet sein. Gemäß dem Beispiel aus Figur 1 verlaufen die ersten und zweiten dielektrischen Wellenleitelemente 110, 120 parallel in die Zeichenebene hinein. Dabei sind sie von dem dielektri¬ schen Medium 150 umgeben. Hierdurch werden zwei Wellenleiter entlang des Kabels 100 ausgebildet. Das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 können jeweils dazu ausgebildet sein, ein hochfrequentes Signal zu übertragen. Zum Beispiel kann das erste dielektrische Wellenleiterelement 110 als Sendepfad und das zweite die lektrische Wellenleiterelement 120 als Empfangspfad verwendet werden oder umge kehrt. Genauso können das erste und der zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 als Sendepfad oder Empfangspfad verwendet werden.
Das dielektrische Medium 150 umgibt in dem Beispiel aus Figur 1 die in dem Raum verlaufenden ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelemente 110, 120. Hierbei kann das dielektrische Medium 150 jeweils das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 umgeben, so dass an Endstücken des Kabels 100 das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 mit einem komplementä ren Endstück eines Kabels 100 oder Steckers verbindbar ist. Innerhalb des Raums kann das dielektrische Medium 150 einen Abschnitt zwischen den ersten und zweiten Wellenleiterelementen füllen.
Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 kann durch einen Querschnitt des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 vorgegeben sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 120 kann durch einen Querschnitt des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 120 vorgegeben sein. Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 kann sich von der Vorzugspolarisationsrich tung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 120 um einen Winkel von min destens 45° (oder 60° oder 75° oder 90°) unterscheiden, insbesondere um 90°. In dem Beispiel aus Figur 1 unterscheiden sich die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 und des zweiten dielektrischen Wel lenleiterelements 120 um 90°. Hierfür können die Querschnitte des ersten und zwei ten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 zueinander verdreht sein. In dem Beispiel aus Figur 1 sind die Querschnitte des ersten und zweiten dielektrischen Wel lenleiterelements 110, 120 zueinander um 90° verdreht. Durch die Verdrehung zueinander kann vermieden werden, dass Wellen ungewollt in das jeweils andere
Wellenleiterelement 110, 120 eindringen und dort ausbreitungsfähig sind. Das heißt, das erste und zweite dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 können z.B. nicht punktsymmetrisch und/oder achsensymmetrisch sein. Zum Beispiel handelt es sich bei den dielektrischen Wellenleiterelementen 110, 120 bzw. den so gebildeten Wellenleitern nicht um Lichtwellenleiter oder Hohlleiter. Die Querschnitte des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110,
120 sind in Figur 1 rein beispielhaft identisch.
Der Querschnitt des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 kann elliptisch oder, wie in Figur 1 beispielhaft gezeigt, rechteckig sein. Der elliptische Querschnitt kann eine Hauptachse a und eine Nebenachse b aufweisen. Der rechteckige Querschnitt kann zwei Seitenlangen a und b aufweisen. Die Hauptachse a bzw. die Seitenlange a kann größer sein als die Nebenachse b bzw. die Seitenlänge b. Im Speziellen kann die Hauptachse a bzw. die Seitenlange a 1,25-mal (oder 1,5-mal oder 2-mal oder 3-mal oder 4-mal) größer sein als die Nebenachse b bzw. die Seitenlänge b.
Das Verhältnis von a zu b kann die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten bzw. zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 vorgeben. Sind die ersten und zweiten Wellenleiterelemente 110, 120 zueinander verdreht in dem Kabel angeordnet wie dies in Figur 1 gezeigt ist, kann sich hierdurch die Einkopplung in das jeweils andere dielektrische Wellenleiterelement 110, 120 verringern, da die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 verschieden sind und eine durch die Geometrie vorgegebene Vorzugspolarisation aufweisen, die verhindert, dass elektromagnetische Wellen anderer Polarisationsrichtung einkoppeln können.
Ein Abstand zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleitern 110, 120 kann kleiner als 4-mal (oder 3-mal oder 2-mal) eine Seitenlänge a bzw. Hauptachse a des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 sein. Fer¬ ner kann ein Abstand zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleitern 110, 120 mindestens einer Seitenlänge a bzw. Hauptachse a des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 entsprechen.
Die Dielektrizitätszahlen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 können im Wesentlichen identisch sein. Das dielektrische Medium 150 kann eine von dem ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelement 110, 120 unterschiedliche Dielektrizitätszahl aufweisen. Die Dielektrizitätszahl des dielektrischen Mediums 150 kann niedriger als mindestens eine der Dielektrizitätszahlen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 sein. Die Dielektrizitätszahlen des ersten und/oder zweiten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120 kön¬ nen zum Beispiel höchstens zwischen 0,5% und 5% voneinander abweichen. Das Kabel 100 weist in dem Beispiel aus Figur 1 ferner einen Mantel 160 auf. Der Mantel 160 kann den Raum umgeben. Hierdurch kann das Kabel 100 witterungsbeständiger gemacht werden. Der Mantel 160 kann an den Endstücken des Kabels 100 ebenfalls enden.
Ebenfalls kann der Mantel 160 leitfähig sein. Hierdurch können elektromagnetische Einkopplungen vermieden werden.
Der Mantel 160 kann außerdem bündig mit dem dielektrischen Medium 150 abschließen. Hierdurch lassen sich Wasser- und Sauerstoffeinschlüsse vermeiden, wodurch das Kabel 100 haltbarer gemacht wird.
Die hierin genannten Wellenleiterelemente 110, 120 können jeweils aus einem Material mit hohem eG bestehen. Das kann Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Ethylen- Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE), Fluorethylenpropylen (FEP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyester (PES), Polyethylenterephthalat (PET) oder auch Quarzglas sein.
Die Wellenleiterelemente 110, 120 weisen in Figur 1 beispielhaft jeweils eine rechteckige Form auf, können jedoch auch eine ovale Form aufweisen. Dabei ist das Achsenverhältnis (also Höhe zu Breite) z.B. mindestens 1 zu 1,4 bis 4 (also im Maximum 4-mal breiter als hoch). Dieses Achsenverhältnis kann die Vorzugspolarisation bestimmen.
Die jeweiligen Wellenleiterelemente 110, 120 können von dem dielektrischen Medium 150 mit niedrigerem eG umschlossen sein. Dieses dielektrische Medium 150 hat ein niedrigeres eG als das des jeweiligen Wellenleiterelements 110, 120, um den Wellenleiter auszubilden. Vorzugsweise werden hierfür geschäumte Materialien (also Gemische aus einem Gas und einem Kunststoff) verwendet. Es können dabei PE, PP, ETFE, FEP, PTFE, oder auch PES als Polymer verwendet werden. Die Kunststoffe können in der Verarbeitung aufgeschäumt werden. Das Schäumen kann dabei durch einen chemischen oder physikalischen Prozess geschehen. Dabei können die Gasblasen kleiner als Lambda/4 einer Wellenlänge einer Nutzfrequenz des Kabels 100 sein. Eine weitere Möglichkeit für das dielektrische Medium 150 ist eine Bandierung aus expandiertem PTFE. Damit kann ebenfalls ein signifikant niedrigeres er als das der jeweiligen Wellenleiterelemente 110, 120 erreicht werden.
Die zwei, in Figur 1 rechteckigen, Wellenleiterelemente 110, 120 (auch wellenfüh¬ rende Elemente oder auch Übertragungselemente genannt) sind in Figur 1 unter- schiedlich ausgerichtet. Beispielsweise sind die zwei wellenführenden Elemente 110, 120 um einen Winkel von 90° zueinander gedreht, wie in Fig. 1 beispielhaft gezeigt. Das bedeutet im Detail, dass die breite Seite des einen Elements auf die schmale Seite des anderen Elements zeigt und umgekehrt. Diese Ausrichtung kann gegenseitige Störungen der beiden Wellenleiterelemente 110, 120 in dem Kabel vermeiden.
In die rechteckigen (oder ovalen) Wellenleiterelemente 110, 120 können polarisierte Wellentypen eingekoppelt werden. Diese zeichnen sich dabei aus, dass sie nur in einer Lage, z.B. in der Breite eines der Wellenleiterelemente 110, 120, ausbreitungsfähig sind. Die in das dielektrische Medium 150 hineinragenden Wellen schneiden nach einer Strecke zwar auch das andere, um 90° gedrehte Wellenleiterelement 110, 120, können sich aber nicht in der Länge darin ausbreiten, da die Höhe des Wellenleiterelements 110, 120 nicht zur Frequenz der störenden Einkopplung passt.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren nachstehend (z. B. Fig. 2 - 6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels 200 mit vier Wellenleitern, die durch ein dielektrisches Medium 150 und vier Wellenleiterelemente 110, 120,
130, 140 gebildet sind. Das Kabel 200 weist neben den Elementen und Komponenten des Kabels 100 aus Figur 1 ferner ein drittes dielektrisches Wellenleiterelement 130 auf. Das dritte dielektrische Wellenleiterelement 130 ist gemäß dem Beispiel aus Figur 1 von den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelementen 110, 120 beabstandet. Die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements 110 stimmt in dem Beispiel aus Figur 2 mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des dritten dielektrischen Wellenleiterelements 130 überein. Im Falle von lediglich drei Wellenleiterelementen 110, 120, 130 können sich die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelements 110, 120, 130 jeweils um einen Winkel von 60° voneinander unterscheiden.
Das Kabel 200 weist ferner ein viertes dielektrisches Wellenleiterelement 140 auf.
Das vierte dielektrische Wellenleiterelement 140 ist gemäß dem Beispiel aus Figur 2 von den ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelementen 110, 120, 130 beabstandet. Die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wel- lenleiterelements 120 stimmt in dem Beispiel aus Figur 2 mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des vierten dielektrischen Wellenleiterelements 140 überein.
Eine Verwendung von mehreren Wellenleitern gebildet durch die Wellenleiterelemente 110, 120, 130, 140 und das dielektrischen Medium 150 kann eine größere Übertragungsrate und mehr Durchsatz bereitstellen. Bei Frequenzen von über lOOGhz (ohne Licht) kann ebenso eine höhere Bandbreite bereitgestellt werden.
Ein Abstand jeweils zwischen dem ersten und zweitem Wellenleiterelement 110, 120, sowie dem zweiten und dritten Wellenleiterelement 120, 130, sowie dem dritten und vierten Wellenleiterelement 130, 140 als auch dem vierten und ersten Wellenleiterelement 140, 110 ist in dem Beispiel aus Figur 2 gleich. Dieser Abstand als Wert A bezeichnet werden.
Ein Abstand zwischen dem ersten und dritten Wellenleiterelement 110, 130 entspricht in dem Beispiel aus Figur 2 einem Abstand zwischen dem zweiten und vierten Wellenleiterelement 120, 140. Dieser Abstand kann als Wert B bezeichnet werden.
B kann v2 * A sein. Selbst wenn das erste und dritte Wellenleiterelement 110, 130 bzw. das zweite und vierte Wellenleiterelement 120, 140 dieselbe Vorzugspolarisationsrichtung aufweisen, kann durch den größeren Abstand
Figure imgf000017_0001
mal größer) eine Einkopplung in das jeweils andere Wellenleiterelement verringert werden.
Der jeweilige Abstand zwischen den Wellenleiterelementen kann ausgehend von einem Zentrum eines jeweiligen Querschnitts der Wellenleiterelemente in derselben Querschnittsebene des Kabels 200 bestimmt sein.
Bei einem Kabel 200 mit vier Wellenleitern 110, 120, 130, 140 innerhalb des Kabels 200 (gebildet durch vier Wellenleiterelemente und einem dielektrischen Medium 150 um dieselben herum) sind die Gegebenheiten vergleichbar wie im Falle eines Kabels 200 mit zwei Wellenleitern (gebildet durch zwei Wellenleiterelemente und ein die¬ lektrischen Medium 150 um dieselben herum, siehe Figur 1). Die unmittelbar benachbarten Wellenleiterelemente können wie in Figur 2 gezeigt um 90° gedreht sein, wobei diagonal gegenüberliegende Wellenleiterelemente eine gleiche Orientierung aufweisen. Da jedoch diagonal gegenüberliegende Wellenleiterelemente einen um y 2 größeren Abstand besitzen, ist dadurch das Nebensprechen auch hier abgeschwächt. Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1) oder nachstehend (z. B. Fig. 3 - 6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels 300 mit vier Wellenleitern in einer zweiten Anordnung ähnlich zu Figur 2, jedoch mit einer anderen Ausrichtung der vier Wellenleiterelemente 110, 120, 130, 140. Dabei kann das dielektrische Medium 150 einen ausreichend großen Durchmesser aufweisen, um zu gewährleisten, dass die Feldanteile der sich ausbreitenden Mode im verlustbehafteten Mantelmaterial vernachlässigbar sind (falls ein Mantel verwendet wird). Die in der Abbildung zu erkennende Mantelstruktur dient dabei zum Schutz vor Umwelteinflüssen (Schmutz, Wasser und andere Umwelteinflüsse).
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1 - 2) oder nachstehend (z. B. Fig. 4 - 6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Kabels. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen S410 eines ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements. Das erste und das zweite dielektrische Wellenleiterelement sind voneinander beabstandet. Das erste dielektrische Wellenleiterelement ist im Vergleich zu dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement verdreht, damit sich eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in dem Kabel unterscheidet. Das Verfahren kann ferner ein
Einbetten S420 des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in einen Raum aus einem dielektrischen Medium umfassen.
Zudem kann das Verfahren das separate Einbetten der ersten und zweiten (als auch dritten und vierten) dielektrischen Wellenleiterelemente in Segmente des dielektri¬ schen Mediums umfassen. Weiterhin kann das Verfahren ein Verseilen der so einge¬ betteten ersten und zweiten (als auch dritten und vierten) dielektrischen Wellenleiterelemente umfassen, um einen Wellenleiter mit zwei (vier) Wellenleitern zu bilden. Das Ummanteln kann als separater Schritt erfolgen, um die verseilten Elemente zu dem Kabel zusammenzufügen.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vor- oder nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1 - 3) oder nachstehend (z. B. Fig. 5 - 6) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Figur 5a zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit zwei Wellenleitern. Die Kurve 5a 1 beschreibt die Einfügedämpfung, auch als Insertion Löss (IL) bezeichnet. Die Kurve 5a2 beschreibt das Nahnebensprechen, auch als Near End Crosstalk (NEXT) bezeichnet. Die Kurve 5a3 beschreibt das Fernnebensprechen, auch als Far End Crosstalk (FEXT) bezeichnet.
Figur 5b zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der ersten Anordnung. Hierbei werden die drei FEXT Kurven 5bl, 5b2 und 5b3 in Figur 5b gezeigt, die sich durch Messung bei Speisung eines der Wellenleiterelemente ergeben.
Figur 5c zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der ersten Anordnung. Hierbei werden die drei NEXT Kurven 5cl, 5c2 und 5c3 in Figur 5c gezeigt, die sich durch Messung bei Speisung eines der Wellenleiterelemente ergeben.
Figur 5d zeigt ein S-Parameterergebnis für ein Kabel mit vier Wellenleitern gemäß der Figur 2. Die Einfügedämpfung ist in Figur 5d durch 5dl gegeben. Ferner entspricht die FEXT Kurve 5bl der FEXT Kurve 5d3. Außerdem entspricht die NEXT Kurve 5cl der NEXT Kurve 5d2.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabels 600 mit vier Wellenleitern 110, 120, 130, 140 umgeben mit jeweils einem separaten Teil eines dielektrischen Mediums 150. Der Raum in dem Beispiel aus Figur 6 umfasst mehrere Segmente des dielektrischen Mediums 150, wie es oben beschrieben wurde. In diesem Fall ist das dielektrische Medium 150 in mehrere Segmente aufgeteilt. Jedes Segment des die¬ lektrischen Mediums 150 umschließt/umgibt in dem Beispiel aus Figur 6 separat eines der (ersten/zweiten/dritten/vierten) Wellenleiterelemente 110, 120, 130, 140 (in dem Raum). Die Segmente können sich gegenseitig berühren. Die Segmente können jeweils ebenfalls den Mantel 160 berühren.
Wenn große mechanische Belastungen auf das Kabel 600 einwirken, kann es vorteilhaft sein, die Wellenleiter (gebildet durch ein jeweiliges Segment des dielektrischen Mediums und ein entsprechendes Wellenleiterelement 110, 120, 130, 140) zu verseilen. Dabei kann jedes Wellenleiterelement 110, 120, 130, 140 zusammen mit dem dielektrischen Medium 150 als separate (einzelne) Wellenleiter des Kabels 600 angefertigt sein. Mehrere einzelne Wellenleiter des Kabels 600 können dann miteinander verseilt werden. Dabei kann eine Verseilung mit Rückdrehung verwendet werden. Dadurch wird gewährleistet, dass die Orientierungen der Wellenleiter und auch der entsprechenden Wellenleiterelemente 110, 120, 130, 140 zueinander nicht verschoben werden.
Darüber hinaus kann eine sich negativ auf die Übertragungseigenschaften auswirkende Torsion der Übertragungselemente 110, 120, 130, 140 vermieden werden. Es ist dabei jedoch nicht zwingend notwendig, dass das dielektrische Medium 150 eine runde Außenkontur aufweist. Eine grob rechteckige Kontur weißt in der Zuordnung zueinander hier Vorteile auf. Denn runde Oberflächen verdrehen sich leicht gegeneinander, während sich Flächen gegenseitig abstützen. Eine Weiterführung besteht in einer segmentförmigen Außenform der Einzelkomponenten.
Weitere Einzelheiten und Aspekte sind in Verbindung mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt. Das in Fig. 6 gezeigte Ausführungsbeispiel kann ein oder mehrere optionale zusätzliche Merkmale aufweisen, die einem oder mehreren Aspekten entsprechen, die in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Konzept oder einem oder mehreren vorstehend (z. B. Fig. 1 - 5) beschriebenen Ausführungsbeispielen erwähnt sind.
Gemäß einem oder mehreren der oben genannten Aspekte kann ein auf Nebensprechen optimiertes Kabel mit zwei oder vier Wellenleitern in einem gemeinsamen Mantel bereitgestellt sein. Die in dem Kabel enthaltenen Wellenleiterelemente können jeweils einen rechteckigen oder ovalen Querschnitt aufweisen (Höhe zu Breite Verhältnis zwischen 1 : 1,4 bis 4). Das in dem Kabel verwendete dielektrische Medium 150 kann ein Teil sein (gemeinsames Element für alle Wellenleiterelemente) oder eine Vielzahl an Teilen sein. Jedes Teil kann dann ein jeweiliges Wellenleiterelement separat umgeben. Die die entsprechenden Wellenleiterelemente umgebenden Teile können dann miteinander verseilt werden, z.B. mit Rückdrehung bei der Herstellung, um die Orientierung zu behalten. Diese Einzelteile können einen rechteckigen oder segmentförmigen Querschnitt aufweisen.
Das oben beschriebene Kabel kann folgende Vorteile aufweisen. Ein dielektrischer Wellenleiter kann sehr leicht und flexibel sein. Er bricht zum Beispiel auch bei höchsten Biegewechselanforderungen nicht. Zudem kann eine Übertragungsfrequenz sehr hoch sein, z.B. im Bereich von 100 GHz bis 150 GHz, aber auch über 50 GHz, über 70 GHz, über 90 GHz, über 100 GHz, über 120 GHz, über 130 GHz oder über 140 GHz. Dadurch kann eine sehr große Datenbandbreite bereitgestellt werden. Darüber hinaus kann es mit der beschriebenen Struktur ermöglicht werden, die übertragbare Bandbreite mit Hinblick auf eine Struktur mit nur einem Übertragungselement zu verdoppeln bzw. vervierfachen, ohne dass sich Kanäle signifikant beeinflussen.
Ferner haben solche Kabel den Vorteil keinen Strom führen zu können. Da also kein Leiter vorhanden ist, kann es auch keine Funken geben. Eine Verletzungsgefahr kann hierdurch verringert und eine elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorange¬ hend detailliert beschriebenen Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben wurden, können ferner mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein ähnliches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal zusätzlich in das andere Beispiel einzubringen.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht in irgendeiner Weise auf die zuvor beschriebe¬ nen Ausführungsformen beschränkt. Es werden im Gegenteil viele Möglichkeiten für Modifikationen daran einem Durchschnittsfachmann ersichtlich, ohne von der zugrundeliegenden Idee der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kabel (100; 200; 300; 600) aufweisend:
ein einen Raum bildendes dielektrisches Medium (150); und
ein erstes und zweites dielektrisches Wellenleiterelement (110, 120), die voneinander beabstandet sind und jeweils entlang einer Längsrichtung des Kabels (100; 200; 300; 600) durch den Raum verlaufen, wobei sich eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements (110) von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (120) unterscheidet.
2. Kabel (100; 200; 300; 600) nach Anspruch 1, wobei die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements (110) durch einen Querschnitt des ersten dielektrischen Wellenleiterelements (110) vorgegeben ist und die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (120) durch einen Querschnitt des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (120) vorgegeben ist, und wobei sich die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements (110) von der Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (120) um einen Winkel von mindestens 45°, insbesondere 90°, unterscheidet.
3. Kabel (100; 200; 300; 600) nach Anspruch 1 oder 2, wobei Dielektrizitätszah- len des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (110, 120) zumindest im Wesentlichen identisch sind.
4. Kabel (100; 200; 300; 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dielektrizitätszahl des dielektrischen Mediums (150) niedriger als mindestens eine der Dielektrizitätszahlen des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (110, 120) ist.
5. Kabel (100; 200; 300; 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend einen Mantel (160), der den Raum umgibt.
6. Kabel (100; 200; 300; 600) nach Anspruch 5, wobei der Mantel (160) zumindest teilweise leitfähig und/oder nicht leitfähig ist.
7. Kabel (100; 200; 300; 600) nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Mantel (160) bündig mit dem dielektrischen Medium (150) abschließt
8. Kabel (100; 200; 300; 600) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner aufweisend ein drittes dielektrisches Wellenleiterelement (130), das von den ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelementen (110, 120) beabstandet ist, wobei die Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements (110) mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des dritten dielektrischen Wellenleiterelements (130) übereinstimmt; oder
wobei sich die Vorzugspolarisationsrichtungen des ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelements (110, 120, 130) jeweils um einen Winkel von 60° voneinander unterscheiden.
9. Kabel (100; 200; 300; 600) nach Anspruch 8, ferner aufweisend ein viertes dielektrisches Wellenleiterelement (140), das von den ersten, zweiten und dritten dielektrischen Wellenleiterelementen (110, 120, 130) beabstandet ist, wobei die Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements (120) mit einer Vorzugspolarisationsrichtung des vierten dielektrischen Wellenleiterelements (140) übereinstimmt.
10. Verfahren zum Herstellen eines Kabels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:
Bereitstelien (S410) eines ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements, die voneinander beabstandet sind und wobei das erste dielektrische Wellenleiterelement im Vergleich zu dem zweiten dielektrischen Wellenleiterelement verdreht ist, damit sich eine Vorzugspolarisationsrichtung des ersten dielektrischen Wellenleiterelements von einer Vorzugspolarisationsrichtung des zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in dem Kabel unterscheidet; und
Einbetten (S420) des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in einen Raum aus einem dielektrischen Medium, oder
Einbetten (S420) des ersten und zweiten dielektrischen Wellenleiterelements in jeweilige Segmente des dielektrischen Mediums, das den Raum durch Verseilen der Segmente bildet.
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