-
-
Abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein abstrahlendes koaxiales Hochfrequenz-Kabel,
bestehend aus einem Innenleiter, einem zu diesem konzentrischen Außenleiter und
einem zwischen beiden Leitern liegenden Dielektrikum, bei welchem der Außenleiter
über die gesamte Kabellänge verteilt eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die zur
Erzielung eines periodischen Verlaufs der Strahlungsintensität in Achsrichtung gesehen
ein sich periodisch wiederholendes Muster bilden.
-
Zur Übertragung von HF-Signalen von ortsfesten Sendeeinrichtungen
zu beweglichen Empfängern oder umgekehrt, insbesondere zur Funkübertragung in Tunnels
zwischen Stationen und Empfangsgeräten in Schienenfahrzeugen, werden Hochfrequenz-Kabel
benutzt, bei denen an jeder Stelle in Längsrichtung des Kabels mittels einer geeigneten
Antenne HF-Energie empfangen werden kann. Diese Kabel werden beispielsweise im Bereich
von Schienenanlagen von Fahrzeugen verlegt, und zwar auf den Schwellen der Schienenanlagen
oder neben dem Gleis auf Stützen oder bei Tunnel strecken an der Tunnelwandung.
-
Durch die DE-AS 10 44 199 ist ein koaxiales Kabel bekanntgeworden,
bei dem der Außenleiter einen axial durchgehenden Schlitz aufweist. Dieses Kabel
ist einfach gestaltet und daher ohne großen Aufwand herstellbar. Es eignet sich
für eine breitbandige Übertragung und Auskopplung der Signale und ist dann gut verwendbar,
wenn an die Gleichmäßigkeit der empfangenen Signale keine hohen Anforderungen gestellt
werden. Bei einem solchen Kabel ergeben sich nämlich infolge der Überlagerung von
verschiedenen Wellenmoden für das Außenfeld Feldstärkeschwankungen im Verlauf der
Kabelstrecke, die den Empfang stark stören, da auch das empfangene Signal diesen
Schwankungen unterworfen ist.
-
Aus der DE-AS 16 90 138 geht weiterhin ein abstrahlendes Hochfrequenz-Kabel
mit einem rohrförmigen Außenleiter hervor, der in Abständen mit Schlitzen versehen
ist, durch welche das elektromagnetische Feld austreten kann. Die Richtung der schräg
zur Kabelachse verlaufenden Schlitze ändert sich dauernd, so daß sich eine unterbrochene
Zick-Zack-Linie ergibt. Durch diesen Verlauf der Schlitze sollen die axiale Komponente
des elektromagnetischen Feldes bezüglich der Abstrahlung unterdrückt und die radiale
Komponente verstärkt werden. Aus Länge, Breite und Neigung der Schlitze ergibt sich
eine bestimmte Stärke des Strahlungsfeldes und aus den Schlitzabständen ein bestimmter
Frequenzbereich. Eine Anpassung der Strahlungsfeldstärke an unterschiedliche Erfordernisse
bedingt jeweils eine Veränderung der Form und des Verlaufs der Schlitze. Hierzu
werden dann jeweils neue Stanzwerkzeuge zur Herstellung der Schlitze benötigt, so
daß die Herstellung eines derartigen Kabels sehr aufwendig wird und eine wirtschaftliche
Fertigung nicht gewährleistet ist. Außerdem sind derartige Kabel nur in einem relativ
schmalen Frequenzbereich zu betreiben.
-
Ein Kabel, wie es eingangs beschrieben ist, geht aus der US-PS 3,795,915
hervor. Durch die Anbringung vieler die Öffnungen im Außenleiter darstellender Schlitze
unterschiedlicher Länge mit unterschiedlicher Neigung zur Kabelachse, deren An-
ordnung
sich periodisch wiederholt, ist ein solches Kabel in einem größeren Frequenzbereich
zu betreiben. Wegen der erhöhten Anzahl von unterschiedlich gestalteten Schlitzen
gelten die Nachteile bezüglich der Fertigung für dieses Kabel in erhöhtem Maße.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein abstrahlendes koaxiales
Hochfrequenz-Kabel anzugeben, das mit einfachen Mitteln herstellbar ist, wobei die
Vergleichmäßigung der Empfangsfeldstärke und die Möglichkeit der Übertragung in
einem breiten Frequenzbereich beibehalten werden sollen.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Kabel der eingangs geschilderten Art
gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Außenleiter aus einer Vielzahl von blanken,
elektrisch gut leitenden Drähten aufgebaut ist, die in Form eines Geflechts über
dem Dielektrikum angebracht sind, und daß die Steigung der Drähte des Geflechts
in Achsrichtung des Kabels dauernd so verändert ist, daß sie periodisch von einem
Minimum zu einem Maximum und wieder zu einem Minimum verläuft, wodurch zwischen
den Drähten des Geflechts Öffnungen entstehen, deren Abmessungen mit zunehmender
Steigung der Drähte größer und mit abnehmender Steigung wieder kleiner werden.
-
Der Vorteil eines derartigen Kabels ist in der einfachen Herstellung
zu sehen, für welche in der Kabel technik übliche Maschinen eingesetzt werden können.
Die aus Innenleiter und Dielektrikum bestehende Kabelseele kann ohne Abwandlungen
wie bei üblichen Koaxialkabeln hergestellt werden. Für den Außenleiter können übliche
Flechtmaschinen eingesetzt werden, wobei die vorzugsweise kontinuierliche Veränderung
der Steigung der Drähte des Außenleiters durch eine entsprechende Veränderung der
Abzugsgeschwindigkeit der Kabelseele erreicht wird. Durch die auf diese Weise periodisch
zu- und wieder abnehmende Größe der Öffnungen im Außenleiter wird der gewünschte
periodische Verlauf der Strahlungsintensität erreicht, ohne daß dazu irgendwelche
vorangehenden Arbeitsgänge, wie beispielsweise
das Stanzen von Löchern
oder Schlitzen, erforderlich sind. Es ist somit durch die Erfindung ein besonders
wirtschaftlich herstellbares abstrahlendes Hochfrequenzkabel gegeben, bei dem durch
entsprechende Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit der Kabelseele eine nahezu beliebige
Variationsbreite für den Frequenzbereich gegeben ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen
dargestellt.
-
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Übertragungsstrecke
unter Verwendung eines Kabels nach der Erfindung. In Fig. 2 ist dieses Kabel mit
abschnittsweise abgetragenen Schichten dargestellt und Fig. 3 gibt eine Abwicklung
des Außenleiters in ebenfalls schematischer Darstellung wieder.
-
Mit 1 ist ein Hochfrequenzsender bezeichnet, dessen Signale von einem
abstrahlenden koaxialen Hochfrequenzkabel 2 entlang einer vorgegebenen Strecke geführt
und an jedem Punkt abgestrahlt werden. Das Kabel 2 kann an seinem Ende mit seinem
Wellenwiderstand 3 abgeschlossen sein. Parallel zur Kabelstrecke werden Fahrzeuge
bewegt, deren Empfangsgeräte die abgestrahlte Hochfrequenz empfangen sollen. Für
derartige Fahrzeuge ist schematisch eine Antenne 4 angedeutet.
-
Das Kabel nach der Erfindung besteht gemäß der Darstellung in Fig.
2 aus einem Innenleiter 5, der massiv oder rohrförmig ausgebildet sein kann, und
einem darüber angeordneten Dielektrikum 6 aus einem geeigneten Isoliermaterial,
wie beispielsweise Polyäthylen. Die Form des Dielektrikums 6 ist beliebig und es
kann dementsprechend geschäumt oder auch massiv ausgebildet sein. Über dem Dielektrikum
6 ist der Außenleiter 7 angebracht, der aus einem Geflecht aus blanken Drähten aufgebaut
ist, die aus elektrisch gut leitendem Material bestehen. Sowohl für den Innenleiter
5 als auch für die Drähte des Außenleiters 7 wird vorzugsweise Kupfer verwendet.
Über dem Außenleiter 7 kann erforderlichenfalls ein Schutzmantel 8 aus einem geeigneten
Isoliermaterial
angebracht werden, bei welchem es sich vorzugsweise um ein Material mit geringen
dielektrischen Verlusten handeln sollte.
-
Das Geflecht des Außenleiters 7 wird so ausgeführt, daß sich zum größten
Teil ein "offenes" Geflecht ergibt und dementsprechend zwischen den Drähten der
beiden Schlagrichtungen Öffnungen verbleiben, so daß die vom Kabel geführte Hochfrequenz
abgestrahlt und von der Antenne 4 empfangen werden kann.
-
Gemäß der Erfindung ist das Geflecht des Außenleiters 7 nun so ausgeführt,
daß sich ein periodisches Muster in Längsrichtung des Kabels ergibt. Hierzu wird
die Steigung der Einzeldrähte gemäß Fig. 1 von einer Stelle A mit minimaler Steigung
bis zu einer Stelle B mit maximaler Steigung vorzugsweise kontinuierlich verändert,
worauf die Steigung dann wieder bis zur Stelle A abnimmt. Die Steigung der Einzeldrähte
durchläuft dementsprechend ständig abwechselnd Minima und Maxima.
-
Durch diese Veränderung der Steigung wird erreicht, daß auch die Abmessungen
der zwischen den Drähten des Geflechts vorhandenen Öffnungen 9 ständig verändert
werden, und zwar ist die Größe dieser Öffnung an den Stellen A klein, während die
Öffnungen im Bereich der Stellen B am größten sind. Bei entsprechender Ausbildung
des Geflechts können die Drähte an den Stellen A so dicht liegen, daß überhaupt
keine Öffnungen vorhanden sind. Die Veränderung der Steigung der Drähte wird - wie
bereits erwähnt - vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt. Es ist prinzipiell jedoch
auch möglich, die Steigung abschnittsweise zu verändern.
-
In Fig. 3 ist das Geflecht so dargestellt, daß für jede Schlagrichtung
drei Drähte vorhanden sind. Die Anzahl der Drähte ist prinzipiell beliebig und es
kann für die beiden Schlagrichtungen auch eine unterschiedliche Anzahl von Einzeldrähten
verwendet werden. Des weiteren kann das Ge-
flecht auch aus mehr
als einem Geflechtelement pro Schlagrichtung aufgebaut werden. Die Darstellung in
Fig. 3 soll nur den prinzipiellen Aufbau zeigen und ist daher besonders einfach
gewählt.
-
Infolge der sich periodisch verändernden Größe der Öffnungen 9 ergibt
sich für die Strahlungsintensität der vom Kabel 2 geführten Hochfrequenz der gewünschte
periodische Verlauf über der Kabelachse, so daß der zu erzielende Effekt einer schwankungsfreien
Empfangsfeldstärke an der Antenne 4 erreicht wird.