DE2544565A1

DE2544565A1 - Coaxial cable used as radiating HF LINE - has outer conducting strip with winding reverses parallel to the axes at half wave length intervals

Info

Publication number: DE2544565A1
Application number: DE19752544565
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

Abstract

An HF radiating line consists of a coaxial cable. The conducing core is surrounded by dielectric on which is wrapped a strip. The strip is conducting and its turns are insulated from each other. The windings of the strips (3) covering the dielectric (2) without gaps run in periodic sections in opposite directions, with reversing points in which the strip (3) is approx. parallel to the line axis. The spacing (A) between two reversing points is an integral multiple of a half wavelength of mean signal frequency. This ensures an even and high field intensity.

Description

Abstrahlende HochfrequenzleitungRadiating 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 mindestens einem in Richtung einer Wendel verlaufenden, auf das Dielektrikum aufgebrachten Band aus elektrisch leitendem Material besteht, dessen Windungen 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 consists of at least one that runs in the direction of a helix and is applied to the dielectric Tape is made of electrically conductive material, the turns of which insulate against each other are.

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.

Diese Leitungen werden beispielsweise im Bereich von Schienenanlagen von Fahrzeugen verlegt, und zwar auf den Schwellen der Schienenanlage oder neben dem Gleis auf Stützen oder bei Tunnelstrecken an der Tunnelwandung0 Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck 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, 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. Die Abstrahlung erfolgt also durch den im Außenleiter 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. Ein weiterer Nachteil der bekannten Hochfrequenzleitung besteht darin, daß ihr Feld zwar zur induktiven bzw. kapazitiven Auskopplung auf den Eingang eines Empfängers geeignet ist, doch ist dieses Felil stark streuend und dementsprechend mit dielektrischen Verlusten behaftet, so daß eine große Dampfung der zu übertragenden Energie stattfindet. Außerdem weisen diese Leitungen in ihrer Längsrichtung starke Feldstärkeschwankungen infolge Reflexionen äußerer Felder auf, die keinen störungsfreien Empfang der Signale erlauben.These lines are used, for example, in the area of rail systems laid by vehicles, on the sleepers of the rail system or next to it the track on supports or in the case of tunnel sections on the tunnel wall 0 It is already known for this purpose symmetrical, unshielded RF lines, for example so-called ribbon cables to be used. Such lines have environmental influences and weather conditions strongly dependent losses and radiation properties, especially if they are fastened flat to any surface, by the DT-AS 10 44 199 has also become known as a radiating, approximately coaxial cable, a so-called slot line, at which the outer conductor the concentric insulation of the inner conductor surrounds only part of the circumference. The radiation therefore takes place through the slot remaining in the outer conductor. A The disadvantage of such an arrangement is that the field strength increases with increasing Distance from the line decreases rapidly. To obtain 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. A Another disadvantage of the known high-frequency line is that its field for inductive or capacitive decoupling to the input of a receiver is suitable, but this field is highly scattering and accordingly with dielectric Losses afflicted, so that a large attenuation of the energy to be transmitted takes place. 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, bei der der Außenleiter aus um das Dielektrikum herumgewickeltem Band- oder Drahtmaterial besteht. 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 kann0 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 kann0 Die Richtung der schräg zur Leitungsachse verlaufenden Schlitze ändert sich dauernd, so daß sich eine unterbrochene Zick-Zack-Linie ergibt.Through the DT-OS 20 22 990 a line has become known how it is described at the outset, in which the outer conductor is wound around the dielectric There is tape or wire material. The outer conductor radiating the HF energy results a line that is used for inductive decoupling of the RF energy to the antenna of a Vehicle is ideally suited. Such a line has in addition to that for the decoupling of the HF energy decisive radial component also an axial component through which the desired radial field can be adversely affected0 From the DT-AS 16 90 138 continues a radiating high frequency line with a tubular Outer conductor, which is provided with slots at intervals through which the electromagnetic field can leak0 The direction the oblique to the line axis extending slots changes continuously, so that an interrupted Zigzag line yields.

Durch diesen Verlauf der Schlitze wird die axiale Komponente des elektromagnetischen Feldes bezüglich der Abstrahlung unterdrückt und es tritt nur die radiale Komponente aus0 Durch die offenen Schlitze im Außenleiter kann Wasser oder Wasserdampf in die Seele der Leitung eindringen und dann hohe dielektrische Verluste der Leitung hervorrufen0 Außerdem besteht die Gefahr, daß das Wasser sich in der Seele in axialer Richtung ausbreitet und in Verbindungsstellen Kurzschlüsse erzeugt.This course of the slots is the axial component of the electromagnetic Field is suppressed with respect to the radiation and only the radial component occurs off0 Through the open slots in the outer conductor, water or water vapor can get into the Penetrate the core of the line and then cause high dielectric losses in the line0 There is also the risk that the water in the soul in the axial direction spreads and creates short circuits in junctions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine abstrahlende Hochfrequenzleitung (AHF-Leitung) anzugeben, die einfach und mit herkömmlichen Maschinen herstellbar ist, im Nahbereich der Leitung ein starkes, längsleichmäßiges Hochfrequenzfeld aufweist und gegen das Eindringen von Wasser bzw. Wasserdampf geschützt ist.The invention is based on the object of a radiating high-frequency line (AHF line), which can be produced easily and with conventional machines is, has a strong, longitudinally uniform high-frequency field in the vicinity of the line and is protected against the ingress of water or water vapor.

Diese Aufgabe wird mit einer AHF-Leitung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Wickel sinn des die Umfangsfläche des Dielektrikums schlitzfrei abdeckenden Bandes in periodischen Abständen gegenläufig ist, mit Umkehrbereichen, in denen das Band annähernd achsparallel verläuft, und daß der Abstand A zwischen zwei Umkehrbereichen in Abhängigkeit von der mittleren Wellenlänge N der zu übertragenden Hochfrequenzenergie der Gleichung A = n . #/2 genügt, worin n 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 sense of the circumferential surface of the dielectric slot-free covering tape in opposite directions at periodic intervals is, with reversal areas in which the belt runs approximately axially parallel, and that the distance A between two reversal areas as a function of the middle Wavelength N of the high-frequency energy to be transmitted according to the equation A = n. # / 2 where n is an integer suffices.

Durch den speziell gestalteten Außenleiter der AHF-Leitung ergibt sich für diese im Nahbereich, in welchem die Empfangsantenne des jeweiligen Fahrzeugs bewegt wird, ein induktives Feld, das durch Umgebungseinflüsse nicht geschwächt wird, da keine dielektrischen Verluste auftreten. Durch die Änderung des Wickelsinns des für den Außenleiter verwendeten Bandes in bestimmten Abständen wird bereichsweise die Axialkomponente des Feldes der Leitung unterdrückt und es verbleibt nur die entsprechend verstärkte Radialkomponente. Auf diese Weise ist eineAHF-Leitung gegeben, die ein für die Auskopplung geeignetes Feld maximaler Feldstärke hat. Da das Band des Außenleiters das Dielektrikum schlitzfrei umgibt, ist die Seele der Leitung außerdem gegen Wasser oder Wasserdampf abgeschirmt.The specially designed outer conductor of the AHF line results in for this in the close range in which the receiving antenna of the respective vehicle is moved, an inductive one Field that is not affected by environmental influences is weakened because there are no dielectric losses. By the change the winding direction of the tape used for the outer conductor at certain intervals the axial component of the field of the line is suppressed in some areas and it only the correspondingly reinforced radial component remains. That way is anAHF line is given, which is a suitable field for the coupling of maximum field strength Has. Since the tape of the outer conductor surrounds the dielectric without slots, the soul is the line is also shielded against water or water vapor.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen darstellt.An embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawings represents.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht einer AHF-Leitung und in Fig. 2 ist ein Schnitt durch Fig. 1 längs der Linie II - II darstellt. Figo 3 gibt das in einer Ebene liegende Band des Außenleiters in verkleinertem Maßstab wieder.FIG. 1 shows a side view of an AHF line and is in FIG represents a section through Fig. 1 along the line II-II. Figo 3 gives that in one Flat band of the outer conductor on a reduced scale again.

Die im Bereich einer Schienenanlage zu verlegende AHF-Leitung weist einen Innenleiter 1 auf, der beispielsweise aus einem massiven Kupferdraht oder aus einem Kupferrohr besteht. Über dem Innenleiter 1 befindet sich das Dielektrikum 2, über welchem der konzentrische Außenleiter 3 angebracht ist. Über dem Außenleiter ist ein äußerer Kunststoffmantel 5 angeordnet.The AHF line to be laid in the area of a rail system shows an inner conductor 1, for example made of a solid copper wire or consists of a copper pipe. The dielectric is located above the inner conductor 1 2, over which the concentric outer conductor 3 is attached. Above the outer conductor an outer plastic jacket 5 is arranged.

Der Außenleiter 3 besteht beispielsweise aus einem zumindest einseitig isolierten Band 4, das auf das Dilektrikum 3 mit abschnittsweise wechselndem Wickel sinn in Richtung einer Wendel aufgebracht ist. Die Kanten des Bandes 4 überlappen sich geringfügig oder liegen zumindest vollkommen dicht aneinander.The outer conductor 3 consists, for example, of at least one side isolated tape 4, which is on the dilectric 3 with sections alternating winding sense is applied in the direction of a helix. The edges of the tape 4 overlap are slightly or at least completely close to one another.

Es ergibt sich dadurch für den Außenleiter ein Bild entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 und 2, bei der das Band in gleichbleibenden Abständen A seinen Wickelsinn ändert. Dieser Abstand A wird beim Aufbau der AHF-Leitung rechnerisch ermittelt und ergibt sich aus dem Mittelwert der Wellenlänge der zu übertragenden HF-Energie unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten innerhalb und außerhalb der Leitung.This results in a picture for the outer conductor corresponding to Representation in Figs. 1 and 2, in which the tape at constant intervals A changes its winding direction. This distance A is calculated when the AHF line is set up determined and results from the mean value of the wavelength of the RF energy to be transmitted taking into account the different propagation speeds inside and outside the line.

Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Abstand A gleich der halben Wellenlänge 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 des Bandes 4 geändert wird, nach der Gleichung A = n . #/2, worin n eine ganze Zahl ist. Die Stellen der Umkehr des Wickelsinns sind als Umkehrbereiche anzusehen, in denen das Band 4 über eine bestimmte Strecke annähernd parallel zur Achse der Leitung verläuft.It has been found to be favorable if the distance A is the same half the wavelength is chosen. However, distances are also possible, the integer Are multiples of half the wavelength. In general terms, the is calculated Distance A between two areas in which the winding direction of the tape 4 is changed becomes, according to the equation A = n. # / 2, where n is an integer. The bodies of the Reversal of the winding direction are to be regarded as reversal areas in which the tape 4 is over runs a certain distance approximately parallel to the axis of the line.

In Fig. 3 ist eine mögliche Gestaltung des für den Außenleiter 3 zu verwendenden Bandes gezeigt, welches vorzugsweise aus Kupfer besteht. Dieses Band kann mit handelsüblichen Maschinen im Längsbedeckungsverfahren um die Seele der Leitung herumgelegt werden, wodurch sich für den Außenleiter 3 eine Form ergibt, die einer Wicklung ähnelt und zumindest einen: Teil einer Wicklung darstellt. Der Außenleiter 3 kann auch aus zwei oder mehr Bändern aufgebaut werden, die einander an den Kanten überlappend auf das Dielektrikum 2 aufgebracht werden.In Fig. 3 is a possible design for the outer conductor 3 to using tape shown, which is preferably made of copper. This tape can with commercially available machines in the longitudinal covering process around the soul of the Line are laid around, resulting in a shape for the outer conductor 3, which resembles a winding and represents at least one part of a winding. Of the Outer conductor 3 can also be made up of two or more ribbons that connect to each other be applied to the dielectric 2 so as to overlap at the edges.

Claims

Patent claim radiating high-frequency line, consisting of a Inner conductor and a concentric outer conductor with one between the two conductors Dielectric, in which the outer conductor consists of at least one in the direction of a Helical strip made of electrically conductive material and applied to the dielectric Material consists, the turns of which are isolated from each other, characterized l that the winding direction of the slot-free covering the peripheral surface of the dielectric (2) Band (4) is counter-rotating at periodic intervals, with reversal areas in which the band (4) runs approximately axially parallel, and that the distance A between two Reversal areas depending on the mean wavelength # of the ones to be transmitted RF energy of the equation A = n.

where n is an integer suffices.