DE2544477A1

DE2544477A1 - Coaxial cable used as radiating HF line - maintains even field spacing wire winding reversal areas at half wave length intervals

Info

Publication number: DE2544477A1
Application number: DE19752544477
Authority: DE
Inventors: Otto Breitenbach
Original assignee: KM Kabelmetal AG
Current assignee: KM Kabelmetal AG
Priority date: 1975-10-04
Filing date: 1975-10-04
Publication date: 1977-04-14
Also published as: JPS5244318A; JPS5911729B2

Abstract

The coaxial cable consists of wires wound on dielectric round a conducting core, and exhibits a high and constant field intensity. The winding direction of wires (5) closely covering the dielectric (2) surface changes periodically at certain intervals, with wires (5) running axially at reversal areas. Spacing (A) between areas of reversal is equal to an integral multiple of half the wavelength corresponding to mean signal frequency. The angle of the wires to the conductor axis decreases as the distance from the HF supply point increases.

Description

Abstrahlende HochfreuquenzleitungRadiating high frequency line

Die Erfindung bezieht sich auf eine abstrahlende Hochfrequenzleitung, bestehend aus einem Innenleiter und einem konzentrischen Außenleiter mit zwischen beiden Leitern liegendem Dielektrikum, bei welcher der Außenleiter aus um das Dielektrikum herumgewickelten Drähten aus elektrisch leitendem Material besteht, die gegeneinander isoliert sind.The invention relates to a radiating high-frequency line, consisting of an inner conductor and a concentric outer conductor with between two conductors lying dielectric, in which the outer conductor from around the dielectric Wrapped wires made of electrically conductive material that are against each other are isolated.

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 Leitungen benutzt, welche die HF-Energie sowohl verlustarm fortleiten als auch abstrahlen.For the transmission of HF signals from stationary transmitting devices to mobile receivers or vice versa, especially for radio transmission in tunnels lines are used between stations and receivers in rail vehicles, which both transmit and radiate the HF energy with little loss.

Hierzu ist es bereits bekannt, symmetrische, ungeschirmte HF-Leitungen, beispielsweise sogenannte Stegleitungen, zu verwenden. Derartige Leitungen haben von Umgebungseinflüssen und Witterungsverhältnissen stark abhängige Verluste und Abstrahlungseigenschaften, insbesondere dann, wenn sie auf irgendeinem Untergrund flach befestigt werden.For this purpose, it is already known to use symmetrical, unshielded HF cables, for example, so-called ribbon cables to be used. Have such lines Losses strongly dependent on environmental influences and weather conditions and Radiation properties, especially if they are on any surface be fastened flat.

Durch die DT-AS 10 44 199 ist auch eine abstrahlende, angenähert koaxiale Leitung bekanntgeworden, eine sogenannte Schlitzleitung, bei welcher der Außenleiter die konzentrische Isolierung des Innenleiters nur über einen Teil des Umfangs umgibt.The DT-AS 10 44 199 also provides a radiating, approximately coaxial one Line became known, a so-called slot line, in which the outer conductor the concentric insulation of the inner conductor surrounds only part of the circumference.

Die Abstrahlung erfolgt also durch den im Außeneleiter verbleibenden Schlitz. Ein Nachteil einer solchen Anordnung ist darin zu sehen, daß die Feldstärke mit zunehmendem Abstand von der Leitung rasch abnimmt. Zur Erzielung einer ausreichenden Information für den Empfänger müßte dementsprechend eine relativ hohe Energie in die Leitung eingespeist werden, die jedoch durch die Abmessungen der Leiter begrenzt ist.The radiation is therefore carried out by the one remaining in the outer conductor Slot. A disadvantage of such an arrangement is that the field strength decreases rapidly with increasing distance from the line. To achieve a sufficient information accordingly, a relatively high amount of energy would have to go into the line for the receiver are fed in, but this is limited by the dimensions of the conductors.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Hochfrequenzleitungen besteht darin, daß ihr Feld zwar zur induktiven bzw. kapazitiven Auskopplung auf den Eingang eines Empfängers geeignet ist, doch ist dieses Feld stark streuend und dementsprechend mit dielektrischen Verlusten behaftet, so daß eine große Dämpfung der zu übertragenden Energie stattfindet.There is a further disadvantage of the known high-frequency lines in the fact that their field is for inductive or capacitive decoupling to the input of a receiver is suitable, but this field is widely scattered and accordingly afflicted with dielectric losses, so that a great attenuation of the transmitted Energy takes place.

Außerdem weisen diese Leitungen in ihrer Längsrichtung starke Feldstärkeschwankungen infolge Reflexionen äußerer Felder auf, die keinen störungsfreien Empfang der Signale erlauben.In addition, these lines have strong field strength fluctuations in their longitudinal direction as a result of reflections from external fields that do not receive interference-free signals allow.

Durch die DT-OS 20 22 990 ist eine Leitung bekanntgeworden, wie sie eingangs beschrieben ist. Der die HF-Energie abstrahlende Außenleiter ergibt eine Leitung, die zur induktiven Auskopplung der HF-Energie an die Antenne eines Fahrzeugs bestens geeignet ist. Eine solche Leitung hat neben der für die Auskopplung der HF-Energie maßgebenden Radialkomponente auch eine Achsialkomponente, durch welche das an sich gewünschte radiale Feld ungünstig beeinflußt werden kann.Through the DT-OS 20 22 990 a line has become known how it is described at the beginning. The outer conductor radiating the HF energy results in a Line that is used for the inductive decoupling of the HF energy to the antenna of a vehicle is best suited. Such a line has in addition to that for the decoupling of the Radial component, which is decisive for HF energy, is also an axial component through which the radial field desired per se can be adversely affected.

Aus der DT-AS 16 90 138 geht weiterhin eine abstrahlende Hochfrequenzleitung mit einem rohrförmigen Außenleiter hervor, der in Abständen mit Schlitzen versehen ist, durch welche das elektromagnetische Feld austreten kann. Die Richtung der schräg zur Leitungsachse verlaufenden Schlitze ändert sich dauernd, so daß sich eine unterbrochene Zick-Zack-Linie ergibt. Durch diesen Verlauf der Schlitze wird die axiale Komponente des elektromagnetischen Feldes bezüglich der Abstrahlung unterdrückt und es tritt nur die radiale Komponente aus. 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 einer derartigen Leitung sehr aufwendig g wird und eine wirtschaftliche Fertigung nicht gewährleistet ist.From the DT-AS 16 90 138 there is also a radiating high-frequency line with a tubular outer conductor which is provided with slots at intervals through which the electromagnetic field can exit. The direction of the oblique to the line axis extending slots changes continuously, so that an interrupted Zigzag line yields. This course of the slots creates the axial component of the electromagnetic field is suppressed in terms of radiation and it occurs only the radial component. Results from the length, width and inclination of the slots a certain strength of the radiation field and from the slot spacing certain frequency range. An adaptation of the Radiation field strength to different requirements each requires a change in shape and the course of the slots. For this purpose, new punching tools are then used for production the slots required, so that the production of such a line is very expensive g and an economical production is not guaranteed.

er Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine abstrahlende Hochfrequenzleitung (AHF-Leitung) anzugeben, die einfach aufgebaut und mit handelsiiblichen Maschinen variabel herstellbar ist und eine hohe schwankungsfreie Feldstärke aufweist.The invention is based on the object of a radiating high-frequency line (AHF line) to be specified, which is simply constructed and using commercially available machines can be produced variably and has a high field strength that is free of fluctuations.

Diese Aufgabe wird mit einer AHF-Leitung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wickelsinn der die Umfangsfläche des Dielektrikums schlitzfrei abdeckenden Drähte in periodischen Absatänden gegenläufig ist, mit Umkehrbereichen, in denen die Drähte annähernd achsparallel verlaufen, und daß der Abstand A zwischen zwei Umkehrbereichen in Abhängigkeit von der mittleren iellenlänge \ der zu übertragenden Hochfreuquenzenergie der Gleichung A = n. #/2 genügt, worin eine ganze Zahl ist.This task is carried out with an AHF line as described above Kind according to the invention solved in that the winding direction of the circumferential surface of the dielectric slot-free covering wires in periodic steps in opposite directions is, with reversal areas in which the wires run approximately axially parallel, and that the distance A between two reversal regions as a function of the middle one ellen length \ of the high-frequency energy to be transmitted according to the equation A = n. # / 2 where is an integer is sufficient.

Der Vorteil einer solchen AHF-Leitung besteht in der einfachen Herstellung des Außenleiters, welcher mit üblichen iaschinen auf das Dielektrikum aufgebracht werden kann. für die Umkehr des Wickelsinns eignen sich aus der habeltechnik bekannte Maschinen mit reversierbarer Schlagrichtung. Durch die Verwendung von Einzeldrähten besteht weiterhin die Möglichkeit, die Steigung und den Abstand A zwischen den Umkehr-bereichen der Wicklung kontinuierlich zu verändern, d. h. also beispielsweise den Streigungswinkel gegenüber der Leitungsachse allmählich zu verkleinern. Hierdurch kann die Abstrahlung der Energie über die gesamte Leitungslänge vergleichmäßigt werden, indem in Sendernähe die Abstrahlung niedriger angesetzt wird und mit zunehmender Entfernung bei zunehmenden inneren Leitungsverlusten erhöht wird. Durch die Umkehrbereiche und den dadurch erreichten gegenläufigen Wickel sinn der Drähte strahlt die Leitung eine starke Radialkomponente mit maximaler Feldstärke ab.The advantage of such an AHF line is that it is easy to manufacture of the outer conductor, which is applied to the dielectric with conventional machines can be. for reversing the winding direction, known ones from habel technology are suitable Machines with reversible lay direction. By using single wires there is still the option of setting the slope and the distance A between the reversal areas to change the winding continuously, d. H. so for example the slope angle opposite the line axis gradually shrink. Through this the radiation of energy can be evened out over the entire length of the line in that the radiation is set lower in the vicinity of the transmitter and with increasing Distance is increased with increasing internal conduction losses. Through the reversal areas and the opposite direction of winding of the wires is achieved by the cable a strong radial component with maximum field strength.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing shown.

Die AHF-Leitung nach der Erfindung besteht aus einem draht-oder rohrförmigen Innenleiter 1 aus Kupfer, über dem ein Dielektrikum 2 angebracht ist. Über dem Dielektrikum liegt der konzentrische Außenleiter 3, über dem noch ein äußerer Kunststoffmantel 4 angeordnet ist. Der Außenleiter 3 besteht aus einer Anzahl von gegeneinander isolierten Drähten 5, von denen der Einfachheit halber in der Zeichnung nur einer dargestellt ist. Die anderen Drähte verlaufen parallel zu diesen Drähten 5 so, daß die gesamte Umfangsfläche des Dielektrikums 2 schlitzfrei bedeckt ist.The AHF line according to the invention consists of a wire or tubular Inner conductor 1 made of copper, over which a dielectric 2 is attached. Over the dielectric is the concentric outer conductor 3, over which an outer plastic jacket 4 is arranged. The outer conductor 3 consists of a number of mutually insulated Wires 5, of which only one is shown in the drawing for the sake of simplicity is. The other wires run parallel to these wires 5 so that the entire The circumferential surface of the dielectric 2 is covered without slots.

Die Drähte 5 werden entsprechend der zeichnerischen Darstellung so angebracht, daß sie in Abständen ihren Wickelsinn ändern. An den Stellen, wo diese Umkehr des Wickelsinns stattfindet, verlaufen die Drähte annähernd parallel zur Achse der Leitung, und zwar über eine längere Strecke, so daß die Umkehrstellen als Umkehrbereiche anzusehen sind. Der Abstand A dieser Umkehrbereiche wird beim Aufbau der AHF-Leitung rechnerisch ermittelt und ergibt sich aus den Mittelwert der Wellenlänge der zu übertragenden HF-Energie, unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten innerhalb und außerhalb der Leitung.The wires 5 are as shown in the drawing appropriate that they change their winding direction at intervals. In the places where this If the winding direction is reversed, the wires run approximately parallel to the Axis of the line, over a longer distance, so that the reversal points are to be regarded as reversal areas. The distance A of these reversal areas is at Structure of the AHF line determined by calculation and results from the mean value the wavelength of the RF energy to be transmitted, taking into account the different Propagation velocities inside and outside the line.

Als günstig nat es sich herausgestellt, wenn der Abstand A gleich der halben Welenlänze gewählt wird. Es sind jedoch auch Abstände möglich, die ganzzahlige vielfache der halben wellenlänge sind. Allgemein ausgedrückt berechnet sich der Abstand A zwischen zwei Bereichen in denen der wickelsinn der Drähte geändert wird nach der Gleichung A = n . # /2, worin n eine ganze Zahl ist.It turns out to be beneficial if the distance A is the same half of the Welenlänze is chosen. However, distances are also possible, the integer multiples of half the wavelength are. In general terms, the is calculated Distance A between two areas in which the direction of winding of the wires is changed according to the equation A = n. # / 2, where n is an integer.

Claims

Claims 1. Radiating high-frequency line, consisting of an inner conductor and a concentric outer conductor with between the two conductors lying dielectric, in which the outer conductor is wound around the dielectric Wires made of electrically conductive material, which are insulated from each other, characterized in that the winding direction of the peripheral surface of the dielectric (2) the wires (5), which cover no slots, run in opposite directions at periodic intervals, with reversal areas in which the wires (5) run approximately axially parallel, and that the distance A between two reversal areas as a function of the middle The wavelength of the high-frequency energy to be transmitted satisfies the equation A = n. # / 2, where n is an integer.

2. Line according to claim 1, characterized in that the pitch angle, with which the wires (5) are wound onto the dielectric (2), with respect to the line axis decreases with increasing distance from the feed point of the RF energy.

3. A method for producing a line according to claim 1 or 2, characterized in that the wires (5) with reversing according to the distance A Impact can be applied to the dielectric (2).