DE1922455A1

DE1922455A1 - Leitungsnachbildung fuer Koaxialkabel

Info

Publication number: DE1922455A1
Application number: DE19691922455
Authority: DE
Inventors: Siegfried Brueggendieck
Original assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Priority date: 1969-05-02
Filing date: 1969-05-02
Publication date: 1970-11-05
Also published as: DE1922455C3; DE1922455B2

Description

Leitungsnachbildung für Kuaxialkabel Die Erfindung betrifft eine Leitungsnachbildung für Koaxialkabel, insbesondere für Frequenzen von etwa 500 kffz an aurwärts. Eine sole @@ Leitungsnachbildung stellt ein zweipoliges Netzwerk dar, welchen den Wellenwiderstand einer Koaxialleitung in einem möglichst breiten Frequenzband nachbilden soll.
Die Leitungsnachbildungen werden vor allem bei der Messung mit Impulsechogeräten an Koaxialkabeln verwendet. Dort dienen sie sowohl als Abschlußwiderstand des Koaxialkabels als auch in einer Brückenschaltung als Bezugsnormal für den theoretischen idealen Wellenwlderstandsverlauf des Koaxialkabels.
Für den Wellenwiderstand 3 einer Koaxialleitung gilt im Frequenzbereich in dem der Skineffekt wirksam ist mit guter Näherung die Hierbei bedeuten t die Frequenz den den Wellenwiderstand bel der Frequenz @@@@ die Kabelkonstante, welche durch den geometrischen Aufhau und die elektrischen Daten der Leitung gegeben ist.
Eine Leitungsnachbildung kann demnach aus zwei Teilen aufgebaut werden. Der eine Teil besteht aus einem frequenzunabhängigen Hochfrequenz-Widerstand Z@@@, der zur exakten Anpassung an den tatsächlichen Wellenwiderstand des Kabels in geringen Orenzen (ca. 2#) veränderbar ausgeführt wird. Den anderen Teil bildet eine RC-Kette mit dem Eingangswiderstand Es ist bekannt, den komplexen Widerstand vermittels konzentrierter Elemente, und zwar Kondensatoren und Widerständen, aufzubauen. Allerdings handelt es sich dabei durchwegs um Näherungsverfahren, da es nicht möglich ist, eine Schaltung aus konzentrierten Elementen aufzubauen, welche den exakten Verlauf der Funktion des komplexen Wellenwiderstandes wiedergibt. Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten RC-Kettenschaltung aus konzentrierten Elementen besteht darin, daß unvermeidliche Schaltinduktivitäten und Schaltkapazitäten zu Abweichungen vom vorausberechneten Scheinwiderstandsverlauf führen. Dies ist insbesondere bei höheren Frequenzen der Fall, so daß zusätzliche aufwendige Abgleichsarbeiten an der C-Kette notwendig werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Leltungsnachbildung für Koaxialkabel, welche aus einem veränderbaren Hochfrequenzwiderstand und einer dazu in Reihe geschalteten RC-Kette besteht, anzugeben, welche die obengenannten Nachteile nicht besitzt.
Gemäß der Erfindung besteht die RC-Kette der Leitungsnachbildung aus einem zylindrischen Isolierrohr hoher Dielektrizitätskonstante, dessen Innen- und Außenseite mit Je einer Widerstandsschicht belegt ist.
Der komplexe Widerstand wird durch eine koaxiale, homogene Ausführung der Leitung verwirklicht, wobei durch geeignete Wahl der Dielektrizitätskonstante bzw. der Dicke des Isolierrohres erreicht werden kann, daß der Wellenwiderstand Z@@ dieser Leitung gegen Null strebt. Dies ist ersichtlich aus der Beziehung zwischen Z@@, der relativen Dielektrizitätskonstante E , dem Innen-Radius @@ des Außenleiters und dem Außen-Radius @ des Innenleiters: Gemäß der weiteren Erfindung ist die Dicke der Widerstandsschicht größer als deren äquivalente Leitschichtdicke für die bekanntlich die Beziehung gilt (f = Frequenz, µ; = Permesbilität, α , = spez. Leitfähigkeit der Widerstandsschicht i ). In diesem Fall lassen sich nämlich beliebige Kabelkonstanten A durch entsprechende Wahl der relativen Dielektrizitätskonstante # und relativen Permeabilität µ des Inolierrohres, der spaxifischen Leitfähigkeit #1, der Permeabilität µ, und des auf die Längeneinheit bezogenen Widerstandes R1 der Widerstandsschicht auf der Innenseite des Isolierrohres und der entsprechenden Werte α und R2 der Widerstandsschicht auf der Außenseite des Isolierrohres verwirklichen.
Es ist vorteilhaft, als Material fUr das Isolierrohr ein solches mit einer Dielektrizitätskonstante von etwa 2000 zu wählen. Hierdurch lassen sich die Abmessungen des die Leitungsnachbildung darstellenden Rohrkondensators für einen großen Teil gebräuchlicher Koaxialkabel räumlich genügend klein halten.
Die Widerstandsschichten können auch aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Hiermit ergeben sich weitere Möglichkeiten der Anpassung an die Kabelkonstante A.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß an die Leitungsnachbildung zusätzlich eine an sich bekannte, aus konzentrierten Schaltelementen bestehende Nachbildung angeschaltet ist. Dies bringt eine Ausweitung des Frequenzbereiches insofern, als der aus konzentrierten Schaltelementen bestehende Teil fUr die niedrigeren Frequenzen und der in koaxialer AusfUhrung ausgelegte Teil fUr die höheren Frequenzen bestimmt ist.
Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Die Fig. 1 zeigt den in üblicher Weise aufgebauten, aus einer RC-Kette bestehenden Teil einer Leitungsnachbildung. Dieser Teil besteht aus konzentrierten Bauelementen, und zwar den Widerständen 2 (R1 - R@) und Kondensatoren 1 (C1 - C@). In der Fig. 2 mst in perspektivischer Ansicht, in Fig. 3 im Längsschnitt ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Anstelle einer aus konzentrierten Bauelementen bestehenden RC-Kette wird eine homogene, koaxiale Leitungsnachbildung gezeigt, welche den Anteil in idealer Weise zu verwirklichen vermag. Ein zylindrisches Rohr 3 mit hoher Dielektrizitätskonstante ist auf der Innenseite mit einer Widerstandsschicht 4 mit der spezifischen Leitfähigkeit #, und der relativen Permeabilität µ werschen, sowie an der Außenseite mit einer Widerstandsschicht 5 mit der spezifischen Leitfähigkeit @ und der relativen Permeabilität *t?beschichtet.
Die Dicken der Widerstandsschicht sollen größer sein als die entsprechenden äquivalenten Leitschichtdicken. In Fig. 4 ist die Kombination einer homogenen Leitungsnachbildung mit einer herkömmlichen aus konzentrierten Elementen bestehenden Nachbildung dargestellt. Die homogene Leitung bestimmt den in Frage kommenden Bereich für hohe Frequenzen, der andere Teil den fUr niedrige Frequenzen.

Claims

Patentansprüche

1. Leitungsnachbildung für Koaxialkabel, insbesondere für Frequenzen von etwa 500 kHz an aufwärts, bestehend aus einem veränderbaren Hochfrequenzwiderstand und einer dazu in Reihe geschalteten RC-Kette> dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Kette aus einem zylindrischen Isolierrohr hoher Dielektrizitätskonstante besteht, dessen Innen- und Außenseite mit Je einer Widerstandsschicht belegt ist.

2. Leitungsnachbildung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c hnet, daß die Dicke der Widerstandsschicht größer als die äquivalente Leitschichtdicke ist.

3. Leitungsnachbildung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dielektrizitätskonstante des Isolierrohrs etwa 2000 ist.

4. Leitungsnachbildung nach einem der AnsprUche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Widerstandsschichten aus einem ferromagnetischen Material bestehen.

5. Leitungsnachbildung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß an diese zusätzlich eine an sich bekannte, aus konzentrierten Schaltelementen besteht hende Nachbildung angeschaltet ist.