-
Fernmeldekabel aus einem oder mehreren Bündeln, die einzeln eine einzige
über einem Kern angeordnete Lage von verseilten C C und gegenseitig gekreuzten
Einzeladern C
enthalten Zusatz zum Patent 1 083 880
Das Hauptpatent
1083 880 betrifft ein Fernmeldekabel mit in Lagen angeordneten Einzeladern,
aus denen durch gegenseitiges Kreuzen Doppelleitungen gebildet sind. Es wird im
Hauptpatent vorgeschlagen, innerhalb der Fabrikationslängen auch die nicht zu einer
Doppelleitung gehörenden Adern in bestimmten kurzen Abständen miteinander zu kreuzen,
wobei die Kreuzungsabstände vorzugsweise etwa in der Größenordnung der Längen der
üblichen Verseildralle liegen. Vorteilhaft werden an den Kreuzungspunkten jeweils
zwei benachbarte Adern miteinander gekreuzt.
-
Eine bevorzugte Ausführung nach dem Hauptpatent besteht darin, das
Fernmeldekabel aus Bündeln aufzubauen, die aus einer einzigen Lage von acht um einen
Kein verseilten Adern bestehen. Die Verwendung von Bündeln bzw. von Kabeln aus einer
einzigen Lage von Adern, vorzugsweise acht Adern, hat den Vorteil, daß diese keine
zusätzlichen Kreuzungen zur Beseitigung von induktiven Kopplungen erfordern und
daß die Adervertauschungen mit einfachen Vorrichtungen durchgeführt werden können.
-
Die Erfindung betrifft eine Weiterbildung von Femmeldekabeln nach
dem Hauptpatent mit in Lagen angeordneten Einzeladern, aus denen durch gegenseitiges
systematisches Kreuzen Doppelleitungen gebildet und innerhalb der Fabrikationslängen
auch die nicht zu einer Doppelleitung gehörenden Adern in bestimmten kurzen Abständen
miteinander gekreuzt sind, wobei das Kabel aus Bündeln von derartigen gekreuzten
Einzeladern, vorzugsweise acht Einzeladern, aufgebaut ist, die eine einzige über
einem Kern angeordnete Lage bilden. Gemäß der Frfindung sind zusätzlich zu den vorhandenen
symmetrischen übertragungskreisen weitere koaxiale Leitungskreise dadurch gebildet,
daß der konzentrisch über den lagenweise verseilten Einzeladern liegende gut leitende
Schirm, die in der Verseillage liegenden Einzeladern oder ein weiterer im Kein des
Bündels angeordneter Zentralleiter je für sich oder in Verbindung miteinander
als Leiter eines Koaxialsystems dienen.
-
Die Mehrfachausnutzung von symmetrischen Leitungen und unter Mitwirkung
dieser Leitungen gebildeten koaxialen übertragungssystemen ist an sich bekannt.
So laufen bekannte Vorschläge darauf hinaus, den Innen- und Außenleiter eines Hochfrequenzkabels
in mehrere gegeneinander isolierte Teilleiter aufzuteilen und die Teilleiter zu
neuen Stromkreisen für die Niederfrequenzübertragung zusammenzufassen. Besteht der
Innenleiter aus mehreren, vorzugsweise aus vier miteinander verdrillten und symmetrisch
zur Kabelachse angeordneten isolierten Teilleitern, so kann die symmetrische Leitung
gegebenenfalls für die Hochfrequenzübertragung ausgenutzt werden. Für den Fall der
Ausbildung des Innenleiters als verdrillte Doppelleitung wurde vorgeschlagen, die
symmetrische Doppelleitung für die Mehrfachträgerf requenzübertragung und den unsymmetrischen
Stromkreis für die Fernsehübertragung im gleichen Frequenzbereich -auszunutzen.
Weiter ist bekannt, aus mehreren Koaxialleitungen eines Kabels entweder die Innenleiter
oder die Außenleiter zu zusätzlichen symmetrischen Übertragungsstromkreisen zusammenzufassen.
-
Diese bekannten Vorschläge haben wegen der damit verbundenen Nachteile
keinen Eingang in die Praxis gefunden. Die Aufteilung des Außenleiters in verdrillte
symmetrische Leitungen hat naturgemäß eine Verdickung des Außenleiters zur Folge.
Ebenso ist die Ausbildung des Innenleiters als verdrillte symmetrische Leitung mit
einer Vergrößerung des Durchmessers der Koaxialleitung verbunden.
-
Demgegenüber erweisen sich Fernmeldekabel aus einem oder mehreren
Bündeln nach dem Hauptpatent, die einzeln aus einer einzigen Lage von über einem
Kern angeordneten Einzeladern bestehen, für die
Bildung von Koaxialleitungen
deshalb als vorteilhaft, weil die Adern in dem Bereich zwischen den Kreuzungspunkten
unverdrillt dicht aneinanderliegen, also eine glatte Lage bilden. Dies hat gegenüber
der Verwendung von verdrillten Leitungen eine Verringerung des Außendurchmessers
der Aderlage zur Folge und ermöglicht die Anordnung einer darüberliegenden, als
Schirm oder Außenleiter dienenden leitenden Schicht, ohne eine merkliche Vergrößerung
des Gesamtdurchmessers in Kauf nehmen zu müssen.
-
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung besteht zunächst darin,
den Innenleiter durch die in der Verseillage liegenden Einzeladern und den Außenleiter
durch den über der Verseillage von Einzeladern angeordneten konzentrischen leitenden
Schirm zu bilden, der zu diesem Zweck mit ausreichender Längsleitfähigkeit ausgeführt
wird. Zur Durchführung dieses Gedankens können die im Sinne des Hauptpatentes aus
den Einzeladern gebildeten Doppelleitungen an den Enden der Kabelstrecke bzw. an
den Enden eines Verstärkerfeldes durch an sich bekannte Abzweigübertrager od. dgl.
abgeschlossen werden, um die Einzeladern zum Innenleiter zusammenzufassen, ohne
den Betrieb der symmetrischen Leitungen zu stören. Weitere Möglichkeiten zur Ausnutzung
eines abgeschirmten Bündels zur Bildung einer Koaxialleitung ergeben sich dadurch,
daß in dem an sich toten Kein des Bündels ein als Innenleiter dienender isolierter
Leiter angeordnet wird. Es kann dann der Außenleiter durch die in der Verseillage
liegenden Einzeladern gebildet werden. Ferner ist es in diesem Fall möglich, als
Außenleiter den über der Verseillage von Einzeladern liegenden konzentrischen leitenden
Schirm zu benutzen.
-
Durch die Erfindung wird erreicht, daß innerhalb eines Bündels unter
geringstem Raumbedarf neben den symmetrischen Leitungen ein koaxialer übertragungsstromkreis
gebildet wird, der in einem breiten Frequenzbereich, z. B. für die Ferrisehübertragung
und für die Mehrfachträgerfrequenzübertragung bei höchsten Frequenzen ausgenutzt
werden kann. Aus den acht Einzeladern können, wie dies bereits vorgeschlagen worden
ist, außer vier symmetrischen Doppelleitungen noch niindestens zwei Phantomkreise
gebildet werden. Vorteilhaft wird man die Einzeladern für die Niederfrequenzübertragung
und gegebenenfalls für die Trägerfrequenzübertragung in einem mittleren Trägerfrequenzbereich,
z. B. bis 250 kHz, und die zusätzlich gebildete Koaxialleitung für die übertragung
oberhalb dieses Frequenzbereiches, z. B. über 300 kHz, ausnutzen. Für eine
Femmeldekabelanlage mit eingebauten Zwischenverstärkern wird dann der Verstärkerabstand
der symmetrischen Leitungen bevorzugt gleich einem ganz ahligen Vielfachen
des Verstärkerabstandes der Koaxialleitung gemacht.
-
In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 sind die Einzeladern
1 bis 8 um einen nachgiebigen Kein 108 aus Zellpolyäthylen
verseilt und nach den Angaben des Hauptpatentes systematisch miteinander gekreuzt.
Durch die nachgiebige Ausbildung des Kernes können die Adern an den Kreuzungsstellen
nach innen ausweichen. über der Verseillage von Einzeladem folgen der Reihe nach
die magnetische Isolierschicht 170, der leitende Schirm 171 hoher
Längsleitfähigkeit und der äußere Kabelmantel 172 aus einem Kunststoff, z.
B. aus Polyäthylen. Die magnetische Isolierschicht 170 besteht vorteilhaft
aus einer Mischung von vorzugsweise thermoplastischem Isolierstoff, wie Polyäthylen,
und feinen magnetisierbaren Pulverteilchen, wie Ferritpulver. Der leitende Schirm
hoher Längsleitfähigkeit kann beispielsweise aus einem längsverlaufenden, rohrförmig
gebogenen gut leitenden Band aus Kupfer oder Aluminium und einer darüber aufgesponnenen
leitenden oder magnetisierbaren Folie bestehen. Bei dem neuen Femmeldekabel sind
die aus den Einzeladern 1 bis 8 bestehenden symmetrischen Doppelleitungen
durch die schematisch dargestellten Abzweigübertrager 173 abgeschlossen,
so daß zusammen mit dem als Außenleiter dienenden leitenden Schirm 171 der
koaxiale übertragungskreis 174'gebildet werden kann.
-
Nach der Fig. 2 besteht das abgeschirmte Bündel aus dem Zentralleiter
175, der magnetischen Isolierschicht 176, den Einzeladern
1 bis 8, der Isolierschicht 177 aus Zellpolyäthylen und dem
leitenden Schirm 178, z. B. aus einer leitenden oder magnetisierbaren Bandwicklung.
Der konzentrische übertragungskreis 174 wird durch den Zentralleiter 175
als
Innenleiter und den Einzeladern 1 bis 8 als Außenleiter gebildet.
-
Bei der Ausführung nach der Fig. 3 besteht das Bündel aus dem
Zentralleiter 175 als Innenleiter, der magnetischen Isolierschicht
176, den Einzeladern 1
bis 8, der magnetischen Isolierschicht
170, dem leitenden Schirm 171 als Außenleiter und dem Kabelmantel
172.
-
Das Bündel bzw. das Kabel nach der Fig. 4 besteht aus dem Zentralleiter
175, der Isolierschicht 179 aus Zellpolyäthylen, den Einzeladern
1 bis 8, der Isolierschicht 177 aus Zellpolyäthylen, dem leitenden
Schirm 171 und dem Kabelmantel 172. Bei diesem Beispiel sind die Einzeladern
1 bis 8 mit dem im Kern liegenden Zentralleiter 175 zum Innenleiter
zusammengefaßt.
-
Das koaxiale Leitungssystem nach der Fig. 4 kann je nach den
vorliegenden Verhältnissen beispielsweise in den in den Fig. 5 und
6 angegebenen Schaltungen betrieben werden.
-
Nach der Fig. 5 sind aus den Einzeladern 1 bis
8
durch die Abzweigübertrager 180 vier symmetrische Doppelleitungen
und durch die Abzweigäbertrager 181 zwei Phantomkreise gebildet, wie dies
bereits vorgeschlagen worden ist. Die Mittenpunkte der Ab-
zweigübertrager
181 sind mit dem Zentralleiter 175
leitend verbunden, so daß der Zentralleiter
175 und die darüberliegende Aderlage gleiches Hochfrequenzpotential führen.
-
Abweichend von der Fig. 5 sind gemäß der Fig. 6
die Einzeladern
1 bis 8 über die Abzweigübertrager 180 und 181 und der
Zentralleiter 175 an einen Übertrager 182 so angeschlossen, daß die
Einzeladerlage ein Hochfrequenzpotential führt, das zwischen den Potentialen des
Zentralleiters 175 und des leitenden Schirmes 171 liegt und so gewählt
ist, daß die Gesamtverluste des inneren Leitersystems ein Minimum betragen.
-
In einem Fernmeldekabel nach der Fig. 4, wonach die Einzeladern
1 bis 8 mit dem im Kern liegenden Zentralleiter 175 zum Innenleiter
zusammengefaßt sind, kann die Stromverdrängung im Zentralleiter und in der Einzeladerlage
dadurch günstig beeinflußt und eine niedrige Leitungsdämpfung im Hochfrequenzbereich
dadurch erreicht werden, daß man die Einzeladern der Verseillage und den im Kern
liegenden
Zentralleiter in Abständen, vorzugsweise an den Verbindungsstellen
der Fabrikationslängen, gegenseitig kreuzt. Dies wird an Hand der Fig.
7 erläutert. Hiernach sind die aus den Einzeladern 1 bis
8 gebildeten Doppelleitungen in gleicher Weise wie in den Fig.
5
und 6 mit den Abzweigübertragem 180 und die Phantomkreise
mit den Abzweigübertragern181 abgeschlossen. An die Phantomkreis-Abzweigübertrager
181 sind nun die Abzweigübertrager 183 angeschlossen, um in Abständen
an den Verbindungsstellen alle Einzeladern und den Zentralleiter gegenseitig kreuzen
zu können. Die Kreuzungen sind in der Figur mit 184 bezeichnet.
-
Für die Beschaltung der Leitungen an den Enden der Verstärkerfelder
bzw. an den Enden der gesamten Kabelstrecke bestehen zur Bildung der Koaxialleitung
mehrere Möglichkeiten, von denen die Fig. 8 bis 11
vier Beispiele zeigen.
-
Nach der Fig. 8 bleiben die Einzeladern am Ende der Kabelstrecke
bzw. des Verstärkerfeldes für den koaxialen übertragungsstromkreis 174 unbeschaltet.
Erst an der ersten Kreuzungsstelle 184 werden die Einzeladern für die Bildung des
Innenleiters in Benutzung genommen.
-
Die Fig. 9 zeigt ein Beispiel. bei dem die Einzeladem am Ende
der Kabelstrecke auf das Potential des konzentrischen leitenden Schirmes
171 gelegt sind. Zu diesem Zweck ist an den Abzweigübertrager 183
und an den konzentrischen leitenden Schirm der Abzweigübertrager 185 angeschlossen.
-
Abweichend von der Fig. 9 sind bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß der Fig. 10 die Einzeladern am Ende der Kabelstrecke auf das Potential
des im Kern liegenden Zentralleiters 175 gelegt. Hierzu dient der Abzweigübertrager
186.
-
Die Fig. 11 zeigt die Möglichkeit, die Einzeladern am Ende
der Kabelstrecke an ein zwischen den Potentialen des konzentrischen leitenden Schirmes
171 und des Zentralleiters 175 liegendes Potential zu legen. Auf diese
Weise können die Gesamtverluste und damit die Leitungsdämpfung ein Minimum werden.
Zur Bildung der koaxialen Hochfrequenzleitung dient hier der übertrager
187.
-
Bei den dargestellten Ausführungen können die Abmessungen, die Dielektrizitiätskonstante
und Permeabilität der zwischen dem Innen- und Außenleiter liegenden Isolierschichten
so gewählt werden, daß bei gegebenem Innenleiter ein Optimum für Materialaufwand
und Dämpfung erreicht wird.
-
Die in den Fig. 1, 3, 4 und 7 gezeigten Kabel aus einem
einzigen Bündel sind als feuchtigkeitsdicht zu betrachten und sowohl als Erd- und
Luftkabel als auch als Fluß- und Seekabel verwendbar. Je nach dem Anwendungszweck
kann über dem Kunststoffmantel 174 eine Metallbewehrung gemeinsam mit weiteren Schutzschichten
angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es fernerhin, daß man diese dünnen Kabel
in sehr großen Längen fertigen und transportieren kann. Zweckmäßig wird die Fertigungslänge
so gewählt, daß sie dem Verstärkerabstand der Koaxialleitung entspricht.
-
Das in der Fig. 2 gezeigte abgeschirmte Bündel ist mit Vorteil zum
Aufbau von Mehrfachbündelkabeln geeignet. Diesbezügliche Beispiele sind in den Fig.
12 und 13 dargestellt.
-
Die Fig. 12 zeigt ein Mehrfachbündelkabel, das aus sieben abgeschirmten
Bündeln besteht, und zwar aus einem in der Mitte liegenden Bündel mit einem Schirm
171 hoher Längsleitfähigkeit, um das sechs nach der Fig. 2 aufgebaute Bündel
verseilt sind. Da jedes Bündel für sich feuchtigkeitsdicht abgeschlossen und abgeschirmt
ist, genügt zum Abschluß des Kabels nach außen ein Mantel 188 aus Kunststoff,
vorzugsweise aus Polyäthylen. An Stelle eines Kunststoffmantels kann aber für bestimmte
Anwendungsfälle auch ein Mantel aus Metall treten. Über dem Mantel können weitere
an sich bekannte Schutzschichten, unter anderem auch eine Metallbewehrung, angeordnet
sein.
-
Das in der Fig. 13 gezeigte Mehrfachbündelkabel enthält zwei
miteinander verseilte Bündel entsprechend der Fig. 2. In den beiden Zwickelräumen
ist je
ein nach dem Hauptpatent ausgebildetes Bündel angeordnet, das aus acht
um einen Kein 25/26 verseilte Einzeladern besteht. Die so aufgebaute Kabelseele
ist mit einem leitenden Schirm 189 und einem Kunststoffmantel 190
umgeben.
-
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsmöglichkeiten
beschränkt. So können die magnetischen Isolierschichten 170 in den Fig.
1 und 3
und 176 in den Fig. 2 und 3 durch elektrisch
hochwertige Isolierschichten ersetzt werden. Umgekehrt können an Stelle der elektrisch
hochwertigen Isolierschichten 177 und 179 in den Fig. 2 und 4 magnetische
Isolierschichten treten. Ferner ist es möglich, die Isolierschichten 177
und 179 beispielsweise durch an sich bekannte Abstandhalter zu bilden, um
Luftraumisolierungen zu erzeugen, wobei die Abstandhalter auch magnetisch sein können,
z. B. durch Verwendung von Mischungen aus thermoplastischem Isolierstoff und feinen
magnetisierbaren Pulverteilchen. Die zwischen der Einzeladerlage und dem Zentralleiter
175 einerseits und dem leitenden Schirm 178 andererseits liegenden
Isolierschichten können in Teilschichten aufgeteilt sein, die wahlweise aus einem
hochwertigen Isolierstoff oder aus einem magnetischen Isolierstoff bestehen können.
Die Anzahl der zu einem Kabel zusammengefaßten Bündel kann von den Beispielen nach
den Fig. 12 und 13 abweichen. Unter Umständen wird man nur einige der Bündel
für die Bildung von Koaxialleitungen ausnutzen. So ist es beispielsweise abweichend
von der Fig. 12 möglich, nur in dem in der Mitte liegenden Bündel eine Koaxialleitung
zu bilden und die darum verseilten Bündel als Normalbündel im Sinne des Hauptpatentes
auszuführen. Etwaige Zwickelräume und freie Lücken innerhalb des Mehrbündelkabels
können mit symmetrischen verdrillten Leitungen, wie Paaren, Stern-und DM-Vierern,
ausgefüllt werden. Es besteht in vorteilhafter Weise auch die Möglichkeit, die Zwickelräume
und Lücken mit Isolierstoffsträngen bzw. mit einer Isoliermasse auszufüllen und
das Kabel längswasserdicht bzw. annähernd längswasserdicht zu machen. In diesem
Falle würde die sonst für Fernmeldekabel vorgesehene Überwachung des Kabelmantels
auf Dichtigkeit mittels einer Druckgasfüllung oder mittels besonderer Prüfleiter
entfallen. So aufgebaute Kabel wären mit Vorteil auch als Seekabel verwendbar.