DE19622257B4

DE19622257B4 - Luft-Dielektrik-Koaxialkabel mit hohlem Abstandselement

Info

Publication number: DE19622257B4
Application number: DE19622257A
Authority: DE
Inventors: James M. Oak Forest Arredondo; Thomas A. Chicago Heights Fleisher; James A. Oak Lawn Krabec; James R. Chicago Gentile
Original assignee: Andrew AG; Andrew LLC
Current assignee: Commscope Technologies AG; Commscope Technologies LLC
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1996-06-03
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: US5742002A; DE19622257A1

Abstract

Koaxialkabel, das einen koaxialen inneren und äußeren Leiter (11, 10) besitzt, die durch eine einzelne Spirale (12) aus festem dielektrischem Material getrennt sind, das sich durch den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter (11, 10) erstreckt, wobei die Spirale (12) um den inneren Leiter (11) herumgewickelt ist, wobei die innere Fläche der Spirale in den inneren Leiter (11) eingreift und Teile der äußeren geschlossenen Fläche entlang der äußeren Kante der Spirale in den äußeren Leiter eingreift, wobei die Teile der äußeren Fläche (14) der Spirale (12) durch eine Vielzahl von Kerben (24) entlang der Länge der Spirale (12) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale (12) einen hohlen Innenraum aufweist, der durch eine Vielzahl von Innenrippen (21, 22, 23) unterteilt ist, die sich longitudinal durch das hohle Innere erstrecken, um die Spirale (12) zu verstärken, so dass sie in Radialrichtung ausreichend steif ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Koaxialkabel und insbesondere auf Luft-Dielektrik-Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei denen der innere und der äußere Leiter in der erwünschten, konzentrischen Beziehung zueinander durch ein Fest-Dielektrik-Abstandselement in dem Bereich zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter gehalten sind.

Ein solches Koaxialkabel ist bereits aus der DE 14 65 637 A bekannt und weist einen Innen- und einen Außenleiter, sowie eine Spirale aus festem dielektrischem Material auf, wobei die Spirale um den Innenleiter gewickelt ist und eine Vielzahl von Kerben aufweist.

Aus der GB 817065 ist ebenfalls bereits ein Kabel mit Abstandshalter aus Polyäthylen bekannt, wobei der Abstandshalter einen Hohlraum aufweist.

Die Druckschrift US 3 126 438 zeigt ein Kabel mit einer Vielzahl von hohlen Elementen, die um einen inneren Leiter gewunden sind und diesen von einem äußeren Leiter beabstanden.

Die Druckschrift US 3 227 800 zeigt ein Kabel mit einem Innen- und Außenleiter sowie einer Abstandsspirale dazwischen.

Es ist eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Luft-Dielektrik-Koaxialkabel zu schaffen, das ein Fest-Dielektrik-Abstandselement enthält, das aus einem relativ verlustreichen Material ohne übermäßiges Erhöhen der Verlust-Charakteristika des Kabels hergestellt werden kann.

Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes Luft-Dielektrik-Koaxialkabel zu schaffen, bei dem das Fest-Dielektrik-Abstandselement aus einem Werkstoff hergestellt sein kann, der erlaubt, dass das Kabel bei relativ hohen Leistungspegeln verwendbar ist.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein solches verbessertes Luft-Dielektrik-Koaxialkabel zu schaffen, bei dem der innere und der äußere Leiter zuverlässig in einer stabilen, physikalischen Beziehung zueinander beibehalten werden.

Eine noch andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein verbessertes Luft-Dielektrik-Koaxialkabel zu schaffen, das effektiv und ökonomisch in großen Längen hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorstehenden Aufgaben durch Schaffen eines Luft-Dielektrik-Koaxialkabels bzw. Koaxialkabel mit Luft-Dielektrikum gelöst, bei dem der innere und der äußere Leiter durch eine Helix bzw. Spirale aus festem, dielektrischen Material separiert sind, das sich durch einen ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter erstreckt. Die Spirale ist um den inneren Leiter herum gewickelt, wobei die innere Kante der Spirale in den inneren Leiter eingreift und die äußere Kante der Spirale in den äußeren Leiter eingreift. Der Körper der Spirale ist hohl und die äußere Kante der Spirale bildet Vielfach-Nuten entlang der Länge der Spirale. Diese Kante der Spirale greift in den äußeren Leiter ein. Der Körper der Spirale ist hohl und die äußere Kante der Spirale bildet Vielfach-Nuten entlang der Länge der Spirale. Dieser Aufbau ermöglicht, dass das feste, dielektrische Material aus Fluorpolymer oder einem anderen, festen, dielektrischen Material hergestellt wird, das eine relativ hohe Erweichungstemperatur hat, was wiederum ermöglicht, dass das Kabel bei relativ hohen Leistungspegeln verwendbar ist. Obwohl solche Materialien typischerweise relativ hohe Verlustcharakteristika besitzen, ist die Menge an Material, das in dem Kabel der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, ausreichend klein, dass der Gesamtverlust des Kabels nicht übermäßig erhöht ist.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Spirale aus festem, dielektrischen Material eine oder mehrere innere Rippe(n), die sich längs durch den hohlen Innenraum erstreckt (erstrecken), um die hohle Spirale zu verstärken. Die Kerben entlang der äußeren Kante der Spirale vergrößern sich vorzugsweise in der Breite von der äußeren Kante der Spirale zu der inneren Kante der Spirale hin, um so eine relativ breite Trageoberfläche entlang der äußeren Kante der Spirale zu schaffen, während die Menge an festem, dielektrischen Material, das in dem zentralen Bereich der Spirale erforderlich ist, reduziert wird.

Andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Koaxialkabels, das die vorliegende Erfindung verkörpert, wobei Bereiche davon aufgebrochen sind, um die innere Struktur darzustellen;
2 zeigt eine Draufsicht eines extrudierten, dielektrischen Bands, das dazu verwendet wird, das Fest-Dielektrik-Abstandselement in dem Kabel der 1 herzustellen;
3 zeigt einen Endaufriß des extrudierten, dielektrischen Bands, das in 2 dargestellt ist; und
4 zeigt eine Draufsicht auf einen Bereich des Fest-Dielektrik-Abstandselements in dem Kabel der 1, das aus dem Band der 2 und 3 gebildet ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Wie nun die Zeichnungen zeigen, ist dort ein Koaxialkabel dargestellt, das einen spiralförmig gewellten, äußeren Leiter 10 besitzt, der konzentrisch von einem hohlen, spiralförmig gewellten Innenraumleiter 11 durch ein Fest-Dielektrik-Abstandsteil 12 beabstandet ist. Obwohl das Kabel mit spiralförmig gewelltem inneren und äußeren Leiter dargestellt ist, können Wellungen in jedem oder beiden dieser Elemente ringförmig, im Gegensatz zu spiralförmig, sein. Wie es ausreichend Personen auf dem betreffenden Fachgebiet bekannt ist, wird sich ein spiralförmig gewellter Leiter von einem ringförmig gewellten Leiter dahingehend unterschieden, daß die spiralförmigen Wellungen ein kontinuierliches Muster aus Kämmen bzw. Scheiteln und Tälern bzw. Fußlinien entlang der Länge des Kabels derart bilden, daß jeder Kamm gegenüber einer Fußlinie entlang des Umfangs des Leiters liegt. Demzufolge sind irgendwelche querverlaufende Querschnitte, die entlang des Leiters senkrecht zu seiner Achse vorgenommen werden, radialasymmetrisch, was nicht für winklig gewellte Leiter der Fall ist.
Wie in 1 gesehen werden kann, besitzt das Fest-Dielektrik-Abstandselement 12 die Form einer Schraube oder Spirale, die um den inneren Leiter 11 herum gewickelt ist, wobei die innere Kante 13 der Spirale in dem inneren Leiter 11 eingreift und die äußere Kante 14 der Spirale in den äußeren Leiter 10 eingreift. Die Spirale ist ausreichend steif in der radialen Richtung, so daß der innere und der äußere Leiter 11 und 10 zuverlässig in der erwünschten, konzentrischen Beziehung zueinander gehalten werden. Aufgrund des dichten, reibungsmäßigen Eingriffs der Spirale in sowohl den inneren als auch den äußeren Leiter werden die zwei Leiter auch gegen eine Längsbewegung relativ zueinander gehalten.
Die Fest-Dielektrik-Spirale ist aus einer Extrusion 20 gebildet, die eine Querschnittskonfiguration besitzt, die in 3 dargestellt ist. Es kann gesehen werden, daß die Extrusion ein hohles, rechtwinklig unterteiltes Inneres durch drei Längsrippen 21, 22 und 23 besitzt, die die Längswände der rechtwinkeligen Form verstärken. Dieser Aufbau verwendet eine relativ kleine Menge an Fest-Dielektrik-Material und besitzt dennoch eine ausreichende Steifigkeit, um die erwünschte, konzentrische Beziehung des inneren und des äußeren Leiters beizubehalten, wenn die Extrusion um den inneren Leiter 11 herum gewickelt wird, um das erwünschte, spiralförmige Abstandselement zu bilden.
Um zu ermöglichen, daß die Extrusion in eine Spiralform gewickelt werden kann, und um gleichzeitig die Menge an Fest-Dielektrik-Material zu reduzieren, sind sich wiederholende Kerben 24 in einer Längskante der Extrusion gebildet. Jede Kerbe 24 vergrößert sich in der Breite von dem offenen Ende der Kerbe zu dem geschlossenen Ende der Kerbe hin. Wechselweise vergrößert sich der Finger 25 des Fest-Dielektrik-Materials, das zwischen jedem Paar angrenzender Kerben 24 verbleibt, in der Breite von dem geschlossenen Ende der Kerben 24 zu der äußeren Kante des spiralförmigen Bands hin. Die Längsdimension des äußeren Endes jedes dieser Finger 25 ist vorzugsweise mindestens so lang wie der Abstand zwischen zwei angrenzenden, inneren Scheiteln der Wellungen in dem äußeren Leiter 10, und zwar entlang des spiralförmigen Pfads des Abstandselements. Dies verhindert, daß die äußeren Elemente der Finger 25 in die Tröge der Wellungen in dem äußeren Leiter 10 eindringen, so daß die äußeren Enden der Finger 25 immer auf den inneren Scheiteln der Wellungen des äußeren Leiters ruhen. Dies stellt weiterhin die erwünschte, konzentrische Beziehung zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter 11 und 10 sicher.
Die Fest-Dielektrik-Spirale, die in den 1–3 dargestellt ist, kann aus einem Fluoropolymer, wie beispielsweise Teflon, das eine ausreichend hohe Erweichungstemperatur und Schmelztemperatur besitzt, hergestellt werden, um zu ermöglichen, daß das Kabel für Anwendungen mit relativ hoher Leistung verwendet werden kann. Die bevorzugten Fluoropolymere sind solche, die bei Temperaturen von oberhalb 200°C erweichen, und bevorzugter oberhalb von etwa 300°C. Da die relativ kleine Menge an Fest-Dielektrik-Material erforderlich ist, um die dargestellte Spirale zu bilden, besitzt das Kabel relativ niedrige Verlust- und Dämpfungscharakteristika, gerade wenn die Spirale aus einem Fluoropolymer hergestellt ist, das ein relativ hohes Molekulargewicht und relativ hohe Verlustcharakteristika pro Volumeneinheit besitzt.

Claims

Koaxialkabel, das einen koaxialen inneren und äußeren Leiter (11, 10) besitzt, die durch eine einzelne Spirale (12) aus festem dielektrischem Material getrennt sind, das sich durch den ringförmigen Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Leiter (11, 10) erstreckt, wobei die Spirale (12) um den inneren Leiter (11) herumgewickelt ist, wobei die innere Fläche der Spirale in den inneren Leiter (11) eingreift und Teile der äußeren geschlossenen Fläche entlang der äußeren Kante der Spirale in den äußeren Leiter eingreift, wobei die Teile der äußeren Fläche (14) der Spirale (12) durch eine Vielzahl von Kerben (24) entlang der Länge der Spirale (12) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Spirale (12) einen hohlen Innenraum aufweist, der durch eine Vielzahl von Innenrippen (21, 22, 23) unterteilt ist, die sich longitudinal durch das hohle Innere erstrecken, um die Spirale (12) zu verstärken, so dass sie in Radialrichtung ausreichend steif ist.
Koaxialkabel nach Anspruch 1, wobei sich die Kerben (24) in der Breite von der äußeren Kante (14) der Spirale zu der inneren Kante (13) der Spirale (12) hin vergrößern.
Koaxialkabel nach Anspruch 2, wobei der äußere Leiter (10) gewellt ist und der Abstand zwischen benachbarten Kerben (24) auf der äußeren Kante (14) der Spirale (12) mindestens so lang wie der Abstand zwischen angrenzenden Wellungsspitzen in dem äußeren Leiter entlang der äußeren Kante (14) der Spirale (12) ist.
Koaxialkabel nach Anspruch 1, wobei sowohl der innere Leiter (11) als auch der äußere Leiter (10) gewellt sind.
Koaxialkabel nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Material ein Fluorpolymer ist.
Koaxialkabel nach Anspruch 1, wobei die innere Kante (13) der Spirale (12) eine kontinuierliche Oberfläche entlang der Länge der Spirale zum Eingreifen in die äußere Oberfläche des inneren Leiters (10) bildet.