DE2404730A1

DE2404730A1 - Koaxialkabel als traegerleitung fuer sendesignale

Info

Publication number: DE2404730A1
Application number: DE2404730A
Authority: DE
Inventors: David James Reginald Martin
Original assignee: Coal Industry Patents Ltd
Current assignee: Coal Industry Patents Ltd
Priority date: 1973-02-13
Filing date: 1974-02-01
Publication date: 1974-08-22
Also published as: FR2217777B1; FR2217777A1; AU6494474A; US3949329A; GB1399844A

Description

PATENTANWALT BODE · 4033 HÖSEL · POSTFACH 1140 · TPlEFON 02102-60001 · TELEX 8585166

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Coal Industry (Patents) Limited Hobart House, Grosvenor Place London SWlX 7AE, England

Koaxialkabel als Trägerleitung für Sendesignale

Die Erfindung betrifft ein Koaxialkabel als Trägerleitung für Sendesignale mit einem inneren Kern, einem um den Kern angeordneten Dielektrikum und einem durchlässigen äußeren Leiter. Derartige Koaxialkabel werden als Trägerleitung insbesondere zur Übertragung von Sendesignalen in Bergwerken oder Tunneln verwendet.

Ein besonderes Problem bei der Übertragung von Hochfrequenz-Sendesignalen in Tunneln oder Bergwerken besteht darin, daß die Ausbreitung von elektromagnetischen Wellen infolge der umschlossenen Hohlräume stark begrenzt ist. Zur Lösung dieses Problemes sind eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die die Verwendung von langgestreckten Trägerleitungen vorsehen.

Diese Trägerleitung erstreckt sich über die Länge des Tunnels oder des Grubenbaues und wird mit Hochfrequenz-Sendesignalen gespeist. Die Sendesignale werden von der Trägerleitung abgestrahlt, so daß diese als Sendeantenne wirkt. Die abgestrahlten Sendesignale werden von an bestimmten Stellen des Tunnels oder des Grubenbaus angeordneten örtlichen Empfangsstationen aufgefangen. Die örtlichen Empfangsstationen können zusätzlich auch mit Sendern versehen sein, die ihrerseits Sendesignale an die

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Trägerleitung abgeben. Diese Sendesignale werden von der Trägerleitung aufgenommen und entlang der Trägerleitung an einen Empfänger zurückgeleitet. Die Übertragung von und zu den beweglichen Empfangsstationen erfolgt aus betrieblichen Gründen normalerweise bei unterschiedlichen Frequenzen. Gegebenenfalls können mehrere bewegliche Empfangs- und Sendestationen mit unterschiedlichen Frequenzen betrieben werden.

Eine Reihe von für den angegebenen Zweck geeigneten Trägepleitungen ist bereits vorgeschlagen worden. Die einfachste Trägerleitung der genannten Art ist als Koaxialkabel ausgebildet, das eine lose geflochtene äußere Geflechtslage hat.Eine Alternative hierzu ist ein Koaxialkabel, das einen rohrförmigen äußeren Leiter hat, der mit einer offenen Längsnaht oder mit einer Reihe von Schlitzen oder Löchern versehen ist, durch die die Sendesignale austreten können. Derartige Kabel sind gemeinhin als mit Ableitung behaftete Kabel oder Leitungen bekannt.

Bei der Ausführungsform mit einem als Geflechtslage ausgebildeten Außenleiter ist der sichtbare Abdeckungsgrad bis auf 5o % abgesenkt worden, indem bestimmte Drähte des Geflechtes fortgelassen wurden. Die Stärke des von der Trägerleitung abgestrahlten Sendesignales nimmt bei einer derartigen Verminderung der Abdeckung zu.

Die Verminderung des Abdeckungsgrades der Geflechtslage hat jedoch den Nachteil,, daß die Dämpfung des Sendesignales über die Länge der Trägerleitung zunimmt, so daß die Qualität der Kommunikation schlechter wird. Dies ist auf den zunehmenden elektrischen Widerstand der- Geflechtslage zurückzuführen, der wiederum darauf zurückzuführen ist, daß die Anzahl der die Geflechtslagen bildenden Drähte geringer wird. Dieser

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Nachteil übertrifft teilweise die Vorteile, die durch die Verminderung des Abdeckungsgrades der Geflechtslage erzielt werden können. Die vertretbare Verminderung des Abdeckungsgrades der Geflechtslage ist also begrenzt.

Es wird allgemein angenommen, daß die Abstrahlung eines derartigen mit Ableitung behafteten Koaxialkabels Funktion einer Größe ist, die als "Oberflächen-Durchtritts-Widerstand" oder als "Kopplungs-viiderstand" bezeichnet wird. Diese Größe ist eine Eigenschaft der Geflechtslage selbst, kann durch herkömmliche Meßvorrichtungen gemessen werden und hängt insbesondere vom sichtbaren Abdeckungsgrad ab.

Eine Analyse des Abstrahlvorganges hat ergeben, daß der Oberflächen-Durchtritts-Widerstand nur eine der Eigenschaften eines Koaxialkabels ist, die die Abstrahlung beeinflussen. Die anderen signifikanten Faktoren sind die Dämpfungskonstante einer Welle, die sich entlang der äußeren Oberfläche der äußeren Geflechtslage fortpflanzt und die Geschwindigkeitsverhältnisse der normalen Welle in dem Koaxialkabel und einer Welle, die sich entlang der Außenseite fortpflanzt. Es kann gezeigt werden, daß die Abstrahlung ein Maximum erreicht, wenn diese beiden Geschwindigkeitsverhältnisse gleich sind.

Zur Herstellung eines Kabels mit hoher Abstrahlung ist es deshalb wünschenswert, das Kabel so auszubilden, daß die Geschwindigkeitsverhältnisse der inneren Welle und einer Welle, die sich entlang der Außenseite fonpflanzt, so nahe wie möglich beieinander liegen. Das Geschwindigkeitsverhältnis der sich entlang der Außenseite fortpflanzenden Welle liegt normalerweise zwischen o,8 und l,o. Das Geschwindigkeitsverhältnis der inneren Welle ist abhängig von dem dielektrischen

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Material und der Konstruktion des Kabels. Bei Verwendung eines kontinuierlichen"Polythendielektrikums beträgt es o,67. Es ist möglich, diesen Wert auf o,8 oder noch höher anzuheben, indem ein Dielektrikum verwendet wird, das zur Hälfte aus Lufträumen besteht, wie beispielsweise Polythen mit einer Zellstruktur oder in Form von aufgefädelten kurzen Rohrabschnitten. Derartige Formen des Dielektrikums haben jedoch den Nachteil, daß sie einmal eingedrungenes Wasser in das Kabel eindringen lassen. Dies muß unter feuchten Umgebungsbedingungen, wie sie beispielsweise im Untertagebergbau und im Tunnelbau angetroffen werden, auf alle Fälle vermieden werden.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Trägerleitung für Sendesignale zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Koaxialkabel als Trägerleitung für Sendesignale, mit einem inneren Kern, einem um den Kern angeordneten Dielektrikum und einem durchlässigen äußeren Leiter, wobei dieses Koaxialkabel gekennzeichnet ist durch eine dem äußeren Leiter zugeordnete Induktionsvorrichtung zur Steigerung der Induktivität dieses Leiters im Hinblick auf die sich an der Oberfläche fortpflanzende Welle.

Die Induktionsvorrichtung kann in dem äußeren Leiter selbst angeordnet sein, indem dieser äußere Leiter als asymmetrisches Drahtgeflecht ausgebildet wird, das beispielsweise in einem Drehsinne mehr Drahtwindungen aufweist als im anderen Drehsinne. Alternativ kann die Induktionsvorrichtung als gesonderter Leiter ausgebildet sein, der schraubenförmig um

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den äußeren Leiter gewickelt ist. Dieser gesonderte Leiter kann gegen den äußeren Leiter isoliert sein oder in elektrischem Kontakt mit diesem stehen. Als zusätzlicher Leiter kann ein Draht oder ein verhältnismäßig schweres Band verwendet werden.

Die Zuordnung einer zusätzlichen Induktionsvorrichtung zu dem äußeren Leiter hat die Wirkung, daß das Geschwindigkeit sverhältnis der sich an der äußeren Oberfläche des äußeren Leiters fortpflanzenden _:Welle verändert wird und reduziert wird, indem die Induktionswirkung auf das. Geschwindigkeit sverhältnis der Welle in dem inneren Leiter abgestimmt wird.

Zum vollständigen Verständnis der Erfindung werden im folgenden zwei Ausführungsbeispiele von Koaxialkabeln gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 ein abisoliertes Ende eines Koaxialkabels in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 ein abisoliertes Ende eines Koaxialkabels in einer zweiten Ausführungsform zeigen.

Beide in der Zeichnung dargestellten Kabel sind als Trägerleitung für Sendesignale in einem Bergwerk oder Tunnel geeignet.

Das Kabel gemäß Fig. 1 weist einen festen Kern 1 auf, der von einem kontinuierlichen Polythendielektrikum 2 und einem koaxialen Drahtgeflecht umgeben ist, das den äußeren Leiter 3 bildet und von einer Isolierschicht 4 abgedeckt ist. Der äußere Leiter 3 weist in seinem Drahtgeflecht mehr linksherum ge-

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wundene Drahtwindungen 5 als rechtsherum gewundene Drahtwindungen 6 auf. Dies unterscheidet das Kabel gemäß der Erfindung von herkömmlichen Koaxialkabeln, bei denen die Zahl der Drahtwindungen in beiden Richtungen gleich ist.

Beim in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel, zu dessen Beschreibung die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 gelten, ist der äußere Leiter 3 als normaler durchlässiger Koaxialleiter mit herkömmlichem Aufbau ausgebildet, bei dem die Anzahl der Drahtwindungen rechtsherum und linksherum gleich ist. Ein weiterer Draht 7 ist schraubenförmig auf den äußeren Draht 3 aufgewickelt und steht in elektrischem Kontakt mit diesem, derart, daß ein schraubenförmiger Spalt (d) freigelassen wird.

In beiden Fällen wird bewirkt, daß die Induktivität des äußeren Leiters im Bereich der sich außen fortpflanzenden Welle in genau kalkulierbarer Art und Weise gesteigert wird.

Eine Trägerleitung gemäß der Erfindung kann vorteilhaft in beliebigen Sendesystemen verwendet werden, wo eine Kommunikation zwischen einer festen Station und einer oder mehreren beweglichen Stationen benötigt wird, die sich in linearem Abstand voneinander befinden, wie zum Beispiel in Bergwerken oder Tunneln oder auch an d er Erdoberfläche an Eisenbahnstrecken oder Autobahnen, insbesondere wenn die Umgebungsbedingungen feucht sind.

Ferner kann die Trägerleitung zur direkten Kommunikation zwischen beweglichen Stationen verwendet werden, indem in bekannter Art und Weise Sendesignale an eine zweite Station zurückgestrahlt werden, die diese von einer ersten empfangen hat, oder indem eine Rücksendung über die feste Station erfolgt.

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Claims

PATENTANWALT BODE · 4033 HOSEL · POSTFACH 1140 · TELEFOt-J 02102-60001 · TELEX 8585166 :, N 5 - 18 — 1 — Patentansprüche

1.J Koaxialkabel als [Trägerleitung für Sendesignale mit einem inneren Kern, einem um den Kern angeordneten Dielektrikum und einem durchlässigen äußeren Leiter, gekennzeichnet durch eine dem äußeren Leiter (3) zugeordnete Induktionsvorrichtung (5, 6; 7) zur Steigerung der Induktivität dieses Leiters- (3) im Hinblick auf die sich an der Oberfläche fortpflanzende Welle.

2. Koaxialkabel nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß der äußere Leiter (3) als Drahtgeflecht ausgebildet ist, das in einem Drehsinne (5) mehr Drahtwindungen als im anderen Drehsinne (6) aufweist.

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3.,Koaxialkabel nach Anspruch 1,dadurch gekenn-■ zeichnet, daß die Induktionsvorrichtung (5, 6; 7) einen gesonderten Leiter (7) aufweist, der schraubenförmig um den äußeren Leiter (3) gewickelt ist.

4. Koaxialkabel nach Ansprucn 3,dadurch gekennzeichnet , daß der gesonderte Leiter (7) als Draht oder schweres Band ausgebildet ist.

5. Koaxialkabel nach den Ansprüchen 3 oder H, dadurch gekennzeichnet , daß der gesonderte Leiter (?) in elektrischem Kontakt mit dem äußeren Leiter (3) steht.

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