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EP2912671B1 - Mikrowellenkabel sowie verfahren zum herstellen und anwendung eines solchen mikrowellenkabels - Google Patents

Mikrowellenkabel sowie verfahren zum herstellen und anwendung eines solchen mikrowellenkabels Download PDF

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Publication number
EP2912671B1
EP2912671B1 EP13777098.8A EP13777098A EP2912671B1 EP 2912671 B1 EP2912671 B1 EP 2912671B1 EP 13777098 A EP13777098 A EP 13777098A EP 2912671 B1 EP2912671 B1 EP 2912671B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
microwave
banding
microwave cable
bandings
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP13777098.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2912671A1 (de
Inventor
Michael RUPFLIN
Matias KLARER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huber and Suhner AG
Original Assignee
Huber and Suhner AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber and Suhner AG filed Critical Huber and Suhner AG
Publication of EP2912671A1 publication Critical patent/EP2912671A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2912671B1 publication Critical patent/EP2912671B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/1808—Construction of the conductors
    • H01B11/183—Co-axial cables with at least one helicoidally wound tape-conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/016—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing co-axial cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/307—Other macromolecular compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/06—Coaxial lines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49123—Co-axial cable

Definitions

  • the present invention relates to the field of microwave technology. It relates to a microwave cable according to the preamble of claim 1. It also relates to a method for manufacturing and the use of such a microwave cable.
  • a telephone cable which, in addition to a large number of inner conductors, has two outer conductors that are insulated from one another and constructed as bandings made of a metal foil.
  • the outer conductors are used for separate transmission of signals.
  • a high-frequency cable is known in which two inner conductors are enclosed by a dielectric and two bands of metallized paper are applied one on top of the other to the dielectric.
  • a coaxial cable is known with a central inner conductor, a dielectric, a layer of wrapped PTFE tape applied to it, a metal wire braid applied over it, and a layer applied over it Braid made of polyamide fibers, and finally two oppositely overlapping tapes made of PTFE tape.
  • U.S. 6,201,190 a coaxial cable in which the dielectric surrounding the inner conductor is enclosed by two foil strips lying on top of one another.
  • the foil strips are designed as aluminum-polyester-aluminum laminates.
  • a telecommunication cable or an antenna feed line with conductors or groups of conductors shielded by metal screens in the form of tape windings is known, the screens consisting of a single or multiple tape winding being designed to be inductance-free or low-inductance.
  • a rubber sleeve is placed between the conductor (s) and the screens.
  • the screens consist of two conductive strips which are arranged one above the other and wound in opposite directions.
  • a (coaxial) plug connector attached to the cable end can only be adapted to such a cable to a limited extent because the tape can loosen after stripping the cable end and therefore no longer fits tightly.
  • a detachment of the winding can be largely prevented at one end of the cable if the band is wrapped in an overlapping manner, because at the end of the cable, from which the winding proceeds in the longitudinal direction of the cable, the end of the tape is fixed by the overlap. At the other end of the cable, however, there is no such fixation, so that the banding loosens or even comes off there.
  • the HF adaptation to the connector is impaired as a result, and the stability of this cable section with a loosened strap is also impaired.
  • the aim is to demonstrate an economical solution for making an equipped flexible coaxial cable insensitive to instability of the insertion loss in the event of bending or torsion.
  • good mechanical flexibility is a prerequisite.
  • the microwave cable according to the invention is defined in claim 1.
  • the bandings are wound with opposite directions of rotation.
  • a concentric wire mesh is arranged between the outer conductor and the sheathing.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the bandings are each made up of a metal band.
  • the metal strips have the same width and the same thickness.
  • an embodiment of the invention is advantageous in which the microwave cable has an outer diameter of a few millimeters, in particular about 1, 5 mm, the metal strips each have a width of a few millimeters, in particular about 1.5 mm, and the thickness of the metal strips each a few 1/100 mm, in particular about 0.035 mm.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that the metal strips consist of the same material.
  • the metal strips consist of copper and are silver-plated on the surface.
  • the metal strips are each wound with an overlap of about 45% and an offset per revolution of about 0.8 mm.
  • Yet another embodiment is characterized in that the sheathing consists of FEP.
  • An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the first banding is applied with a first direction of rotation, and that the second banding is applied with a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation.
  • Another embodiment is characterized in that before the last step, the output arrangement provided with the two bandings is wrapped with a concentric wire mesh.
  • the microwave cable is used in a connection cable which has a coaxial connector at each end, the outer conductor of which is connected in an electrically conductive manner to the exposed outer conductor of the microwave cable.
  • the outer conductors of the coaxial connectors are each soldered to the outer conductor of the microwave cable.
  • the outer conductors of the coaxial connectors are each soldered to the outer conductor of the microwave cable through the wire mesh.
  • Fig. 1 shows the cross section through a microwave cable 10 according to an embodiment of the invention.
  • a central inner conductor 11 is arranged, which can for example consist of a silver-plated Cu wire.
  • the inner conductor 11 is concentrically surrounded by a dielectric 12, for which the materials customary in HF technology, for example PTFE, can be used.
  • the dielectric 12 is concentrically enclosed one after the other in the radial direction by a first banding 13 and a second banding 14, which will be discussed in more detail below.
  • a concentric wire mesh 15 that is made up, for example, of silver-plated Cu wire.
  • This concentric layer arrangement is finally enclosed on the outside by a protective casing 16, which preferably consists of an FEP (fluorinated ethylene propylene).
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • the bandings 13, 14 are each made of a metal band 21, 22 (see Fig. 3 ) built up.
  • the two metal strips 21, 22 can fundamentally be designed differently in terms of material, thickness and width. However, they preferably have the same width B (see Fig. 4 ) and the same thickness.
  • the metal strips 21, 22 also consist of the same material, preferably copper, which is silver-plated on the surface.
  • the microwave cable 10 can have an outside diameter D (see Fig. 2 ) of a few millimeters, in particular about 1.5 mm.
  • the metal bands 21, 22 for the bandings 13 and 14 then preferably each have a width B of a few millimeters, in particular approximately 1.5 mm.
  • the thickness of the metal strips 21, 22 is then in each case a few 1/100 mm, in particular approximately 0.035 mm.
  • the metal strips 21, 22 in the bandings 13 and 14 are shown in FIG Fig. 4 each wound with an overlap of about 45% (overlap area 23) and with an offset per revolution (step width w) of about 0.8 mm.
  • the decisive difference to previous cable forms is that the overlapping wound tapes 13 and 14 are wound progressively in opposite directions with respect to the cable, as shown in FIG Fig. 3 clearly evident.
  • the illustrated process steps are first provided an output arrangement from the inner conductor 11 surrounded by the dielectric 12 ( Figure 3A ), which extends with a predetermined length L, which can be several kilometers, for example, between a first cable end 19 and a second cable end 20.
  • This output arrangement 11, 12 according to Figure 3B the lower, first banding 13 is applied by wrapping the output arrangement 11, 12 with a first metal band 21, starting at the first cable end 19 and progressing (see directional arrow) to the second cable end 20, in an overlapping manner.
  • the sense of rotation when wrapping is counterclockwise in the example shown in the direction of the arrow.
  • the second banding 14 is applied by overlapping the output arrangement 11, 12 provided with the first banding 13 with a second metal band 21, starting at the second cable end 20 and progressing (see directional arrow) to the first cable end 19.
  • the direction of rotation when wrapping is shown in the illustration Example clockwise seen in the direction of the arrow.
  • the microwave cable 10 can then be completed by applying further layers (wire mesh 15, sheathing 16).
  • the metal strips 21, 22 are preferably made of the same material (silver-plated Cu foil), have the same width B and have the same thickness. With an outer diameter D of the microwave cable of a few millimeters, in particular approximately 1.5 mm, the metal strips 21, 22 preferably each have a width B of a few millimeters, in particular approximately 1.5 mm. Their thickness is preferably a few 1/100 mm, in particular about 0.035 mm.
  • the microwave cable is cut to length at the other end of the cable 19a ( Fig. 6 ) and for attaching a coaxial connector (e.g. 17 in Fig. 2 ), the second, outer banding 14 is again exposed over a section by shortening the sheathing 16 and the wire mesh 15.
  • the metal band of the second banding can unwind because it is not fixed by the overlap at this end.
  • this does not apply to the first banding 13 below:
  • the same fixing effect occurs due to the overlap as with banding 14 on the other cable end 20a. Since the electrical properties of the cable are essentially determined by the inner first banding 13, the detachment of the banding 14 at the cable end 19a is not critical.
  • the microwave cable 10 can be tailored or cut to length and provided with a plug connector without unwanted deterioration of the properties due to the unwinding of the inner tape 13 which determines the electrical properties.

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  • Waveguides (AREA)

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Mikrowellentechnik. Sie betrifft ein Mikrowellenkabel gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Herstellen sowie die Anwendung eines solchen Mikrowellenkabels.
    • STAND DER TECHNIK
  • Aus der Technik der Kabel ist eine Vielzahl von Lösungen bekannt, wie ein solches Kabel, wenn es Innenleiter und Aussenleiter umfasst, aufgebaut sein kann.
  • Im Dokument US 2,691,698 ist beispielsweise ein Telefonkabel beschrieben, welches neben einer Vielzahl von Innenleitern zwei voneinander isolierte Aussenleiter aufweist, die als Bandierungen aus einer Metallfolie aufgebaut sind. Die Aussenleiter werden dabei zu separaten Übermittlung von Signalen eingesetzt.
  • Aus der Druckschrift US 2,447,168 ist ein Hochfrequenzkabel bekannt, bei dem zwei Innenleiter von einem Dielektrikum umschlossen sind und auf das Dielektrikum zwei Bandierungen aus metallisiertem Papier übereinander aufgebracht werden.
  • Aus der Druckschrift US 5,214,243 ist ein Koaxialkabel bekannt mit einem zentralen Innenleiter, einem Dielektrikum, einer darauf aufgebrachten Lage aus gewickeltem PTFE-Band, einem darüber aufgebrachten Metalldraht-Geflecht, einem darüber aufgebrachten Geflecht aus Polyamid-Fasern, und schliesslich zwei gegenläufig überlappend gewickelten Bandierungen aus PTFE-Band.
  • Schliesslich zeigt die Druckschrift US 6,201,190 ein Koaxialkabel, bei dem das den Innenleiter umgebende Dielektrikum von zwei übereinander liegenden Folienbändern umschlossen wird. Die Folienbänder sind dabei als Aluminium-Polyester-Aluminium-Laminate ausgebildet.
  • Aus DE 618646 C ist ein Fernmeldekabel bzw. eine Antennenzuleitung mit durch Metallschirme in Form von Bandwicklungen abgeschirmten Leitern oder Leitergruppen bekannt, wobei die aus einer ein- oder mehrfachen Bandwicklung bestehenden Schirme induktivitätsfrei bzw. induktivitätsarm ausgebildet sind. Eine Gummihülle ist zwischen dem bzw. den Leitern und den Schirmen angeordnet. Nach einem Ausführungsbeispiel des Fernmeldekabels bestehen die Schirme aus zwei übereinander angeordneten, in entgegengesetzter Richtung gewickelten, leitenden Bändern.
  • Speziell im Mikrowellen-Frequenzbereich bei Frequenzen von 40 GHz und mehr haben diese Lösungen den Nachteil, dass keine konfektionierten (koaxialen) Kabel mit optimalen elektrischen Parametern machbar sind.
  • Beim einfach gewickelten Band wird beim Biegen oder Tordieren die Einfügedämpfung (Engl. "Insertion Loss") instabil, weil sich die Wicklungen des Bandes verschieben bzw. lockern. Zudem kann an ein solches Kabel ein am Kabelende angebrachter (koaxialer) Steckverbinder nur bedingt angepasst werden, weil sich das Band nach dem Abisolieren am Kabelende lösen kann, und deshalb nicht mehr eng anliegt.
  • Ein Ablösen der Wicklung (Bandierung) kann zwar am einen Kabelende weitgehend verhindert werden, wenn das Band überlappend gewickelt wird, weil an dem Kabelende, von dem aus die Wicklung in Kabellängsrichtung fortschreitet, das Bandende durch die Überlappung fixiert ist. Am anderen Kabelende ist eine solche Fixierung jedoch nicht vorhanden, so dass sich dort die Bandierung leicht lockert oder sogar ablöst.
  • Die HF-Anpassung an den Steckverbinder wird dadurch verschlechtert, und auch die Stabilität dieses Kabelabschnittes mit gelockertem Band ist beeinträchtigt.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Mikrowellenkabel zu schaffen, welches auf einfache Weise die Nachteile bekannter Kabel vermeidet und sich insbesondere ohne Verschlechterung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften konfektionieren lässt. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kabels anzugeben, sowie eine Anwendung vorzuschlagen.
  • Damit soll eine wirtschaftliche Lösung aufgezeigt werden, wie man ein bestücktes flexibles Koaxialkabel unempfindlich macht gegen Instabilität der Einfügedämpfung bei Biegung oder Torsion. Nebst optimalen elektrischen Parametern im Mikrowellenbereich ist eine gute mechanische Flexibilität dabei Voraussetzung.
  • Diese und andere Aufgaben werden durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 14 gelöst.
  • Das erfindungsgemässe Mikrowellenkabel ist in Anspruch 1 definiert.
  • Gemäss einer Ausgestaltung des Mikrowellenkabels nach der Erfindung sind die Bandierungen mit entgegengesetztem Drehsinn gewickelt.
  • Gemäss einer anderen Ausgestaltung des Mikrowellenkabels nach der Erfindung ist zwischen dem Aussenleiter und der Ummantelung ein konzentrisches Drahtgeflecht angeordnet.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bandierungen jeweils aus einem Metallband aufgebaut sind.
  • Insbesondere weisen die Metallbänder dieselbe Breite und dieselbe Dicke auf.
  • Für Anwendungen, bei denen viele Mikrowellenkabel auf engstem Raum eingesetzt werden müssen, wie beispielsweise bei Testaufbauten für Mikroprozessoren oder andere hochintegrierte Schaltungen mit hohen Taktfrequenzen, ist eine Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, bei der das Mikrowellenkabel einen Aussendurchmesser von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweist, die Metallbänder jeweils eine Breite von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweisen, und die Dicke der Metallbänder jeweils einige 1/100 mm, insbesondere etwa 0,035 mm, beträgt.
  • Eine andere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Metallbänder aus demselben Material bestehen.
  • Insbesondere bestehen die Metallbänder aus Kupfer und sind oberflächlich versilbert.
  • Gemäss einer anderen Ausgestaltung des Mikrowellenkabels nach der Erfindung sind die Metallbänder jeweils mit einer Überlappung von etwa 45% und mit einem Versatz pro Umdrehung von etwa 0,8 mm gewickelt.
  • Eine noch andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung aus FEP besteht.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines Mikrowellenkabels nach der Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
    • Bereitstellen einer Ausgangsanordnung aus dem vom Dielektrikum umgebenen Innenleiter, welche Ausgangsanordnung sich mit einer vorgegebenen Länge zwischen einem ersten Kabelende und einem zweiten Kabelende erstreckt;
    • Aufbringen der ersten Bandierung durch überlappendes Umwickeln der Ausgangsanordnung mit einem ersten Metallband, beginnend am ersten Kabelende und fortschreitend zum zweiten Kabelende;
    • Aufbringen der zweiten Bandierung durch überlappendes Umwickeln der mit der ersten Bandierung versehenen Ausgangsanordnung mit einem zweiten Metallband, beginnend am zweiten Kabelende und fortschreitend zum ersten Kabelende; und
    • Aufbringen der Ummantelung auf die mit den beiden Bandierungen versehene Ausgangsanordnung.
  • Eine Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bandierung mit einem ersten Drehsinn aufgebracht wird, und dass die zweite Bandierung mit einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn aufgebracht wird.
  • Eine andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem letzten Schritt die mit den beiden Bandierungen versehene Ausgangsanordnung mit einem konzentrischen Drahtgeflecht umhüllt wird.
  • Erfindungsgemäss wird das Mikrowellenkabel bei einem Verbindungskabel angewendet, welches an den Enden jeweils einen Koaxialverbinder aufweist, wobei dessen Aussenleiter mit dem freigelegten Aussenleiter des Mikrowellenkabels elektrisch leitend verbunden wird.
  • Gemäss einer Ausgestaltung werden die Aussenleiter der Koaxialverbinder jeweils mit dem Aussenleiter des Mikrowellenkabels verlötet.
  • Insbesondere werden, wenn beim Mikrowellenkabel zwischen dem Aussenleiter und der Ummantelung ein konzentrisches Drahtgeflecht angeordnet ist, die Aussenleiter der Koaxialverbinder jeweils mit dem Aussenleiter des Mikrowellenkabels durch das Drahtgeflecht hindurch verlötet.
    • KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den Querschnitt durch ein Mikrowellenkabel gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 2
    ein Verbindungskabel mit einem Mikrowellenkabel nach der Erfindung und an den Kabelenden angebrachten koaxialen Verbindern;
    Fig. 3A-C
    verschiedene Schritte bei der Herstellung eines Mikrowellenkabels gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    Fig. 4
    in einem Ausschnitt die für eine Bandierung beim erfindungsgemässen Mikrowellenkabel massgebenden Parameter; und
    Fig. 5
    den Stabilisierungseffekt der erfindungsgemässen Bandierungen beim Konfektionieren bzw. Ablängen des Mikrowellenkabels an beiden Enden.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig. 1 zeigt den Querschnitt durch ein Mikrowellenkabel 10 gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Zentrum des Mikrowellenkabels 10 ist ein zentraler Innenleiter 11 angeordnet, der beispielsweise aus einem versilberten Cu-Draht bestehen kann. Der Innenleiter 11 ist konzentrisch von einem Dielektrikum 12 umgeben, für das die in der HF-Technik üblichen Materialien, z.B. PTFE, in Frage kommen. Das Dielektrikum 12 ist in radialer Richtung nacheinander von einer ersten Bandierung 13 und einer zweiten Bandierung 14 konzentrisch umschlossen, auf die noch näher eingegangen wird. Es folgt ein konzentrisches Drahtgeflecht 15, dass beispielsweise aus versilbertem Cu-Draht aufgebaut ist. Diese konzentrische Schichtanordnung ist schliesslich aussen von einer schützenden Ummantelung 16 umschlossen, die vorzugsweise aus einem FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) besteht.
  • Die Bandierungen 13, 14 sind jeweils aus einem Metallband 21, 22 (siehe Fig. 3) aufgebaut. Die beiden Metallbänder 21, 22 können in Material, Dicke und Breite grundsätzlich unterschiedlich ausgebildet sein. Vorzugsweise haben sie jedoch dieselbe Breite B (siehe Fig. 4) und dieselbe Dicke. Insbesondere bestehen die Metallbänder 21, 22 auch aus demselben Material, vorzugsweise aus Kupfer, das oberflächlich versilbert ist.
  • Für komplexe und kompakte Anwendungen, bei denen es besonders auf geringe Abmessungen des Kabels ankommt, kann das Mikrowellenkabel 10 einen Aussendurchmesser D (siehe Fig. 2) von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweisen. Die Metallbänder 21, 22 für die Bandierungen 13 und 14 haben dann vorzugsweise jeweils eine Breite B von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm. Die Dicke der Metallbänder 21, 22 beträgt dann jeweils einige 1/100 mm, insbesondere etwa 0,035 mm.
  • Bei einem solchen (miniaturisierten) Mikrowellenkabel werden die die Metallbänder 21, 22 in den Bandierungen 13 und 14 gemäss Fig. 4 jeweils mit einer Überlappung von etwa 45% (Überlappungsbereich 23) und mit einem Versatz pro Umdrehung (Schrittweite w) von etwa 0,8 mm gewickelt.
  • Der entscheidende Unterschied zu bisherigen Kabelformen liegt gemäss der Erfindung nun darin, dass die überlappend gewickelten Bandierungen 13 und 14 im Bezug auf das Kabel in entgegengesetzten Richtungen fortschreitend gewickelt werden, wie dies aus Fig. 3 deutlich hervorgeht.
  • Bei den in Fig. 3A-C dargestellten Verfahrensschritten wird zunächst eine Ausgangsanordnung aus dem vom Dielektrikum 12 umgebenen Innenleiter 11 bereitgestellt (Fig. 3A), welche sich mit einer vorgegebenen Länge L, die beispielsweise mehrere Kilometer betragen kann, zwischen einem ersten Kabelende 19 und einem zweiten Kabelende 20 erstreckt.
  • Auf diese Ausgangsanordnung 11, 12 wird gemäss Fig. 3B die untere erste Bandierung 13 aufgebracht, indem die Ausgangsanordnung 11, 12 mit einem ersten Metallband 21, beginnend am ersten Kabelende 19 und fortschreitend (siehe Richtungspfeil) zum zweiten Kabelende 20, überlappend umwickelt wird. Der Drehsinn beim Umwickeln ist im dargestellten Beispiel in Pfeilrichtung gesehen entgegen dem Uhrzeigersinn.
  • Ist die erste Bandierung 13 vollständig aufgebracht, wird gemäss Fig. 3C die zweite Bandierung 14 durch überlappendes Umwickeln der mit der ersten Bandierung 13 versehenen Ausgangsanordnung 11, 12 mit einem zweiten Metallband 21 aufgebracht, und zwar beginnend am zweiten Kabelende 20 und fortschreitend (siehe Richtungspfeil) zum ersten Kabelende 19. Der Drehsinn beim Umwickeln ist im dargestellten Beispiel in Pfeilrichtung gesehen im Uhrzeigerzinn.
  • Anschliessend kann durch Aufbringen weiterer Schichten (Drahtgeflecht 15, Ummantelung 16) das Mikrowellenkabel 10 fertig gestellt werden.
  • Grundsätzlich ist es denkbar, beim Aufbringen der beiden Bandierungen den Drehsinn gleich zu wählen. Die Stabilität des Kabels ist jedoch noch grösser, wenn die zweite Bandierung 14 mit einem zum Drehsinn der ersten Bandierung 13 entgegengesetzten Drehsinn aufgebracht wird.
  • Die Metallbänder 21, 22 bestehen vorzugsweise aus demselben Material (versilberte Cu-Folie), haben dieselbe Breite B und weisem dieselbe Dicke auf. Bei einem Aussendurchmesser D des Mikrowellenkabels von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, haben die Metallbänder 21, 22 vorzugsweise jeweils eine Breite B von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm. Ihre Dicke beträgt vorzugsweise jeweils einige 1/100 mm, insbesondere etwa 0,035 mm.
  • Es hat sich in der Praxis bewährt, die Metallbänder 21, 22 jeweils mit einer Überlappung von etwa 45% und mit einem Versatz pro Umdrehung von etwa 0,8 mm zu wickeln.
  • Der Effekt der doppelt und gegenläufigen Bandierung beim Konfektionieren lässt sich an der Darstellung in Fig. 5 und 6 erkennen: Wird das Mikrowellenkabel am einen Kabelende 20a abgelängt (Fig. 5) und für das Anbringen eines koaxialen Steckverbinders (z.B. 18 in Fig. 2) vorbereitet, wird durch Kürzen der Ummantelung 16 und des Drahtgeflechts 15 die zweite, äussere Bandierung 14 auf einer Strecke freigelegt. Durch die (in Fig. 5 nach links fortschreitende) überlappende Wicklung der Bandierung 14 wird jedoch wirksam verhindert, dass sich das Metallband der Bandierung 14 von selbst abwickeln oder ablösen kann. Dadurch wird aber auch gleichzeitig die darunter liegende erste Bandierung 13 fixiert und deren Ablösung verhindert.
  • Wird das Mikrowellenkabel am anderen Kabelende 19a abgelängt (Fig. 6) und für das Anbringen eines koaxialen Steckverbinders (z.B. 17 in Fig. 2) vorbereitet, wird wiederum durch Kürzen der Ummantelung 16 und des Drahtgeflechts 15 die zweite, äussere Bandierung 14 auf einer Strecke freigelegt. In diesem Fall kann sich das Metallband der zweiten Bandierung zwar Abwickeln, weil eine Fixierung durch die Überlappung an diesem Ende nicht gegeben ist. Dies gilt jedoch nicht für die darunter liegende erste Bandierung 13: Hier tritt aufgrund der entgegengesetzten Wicklungsrichtung derselbe fixierende Effekt durch die Überlappung ein, wie bei der Bandierung 14 am anderen Kabelnde 20a. Da die elektrischen Eigenschaften des Kabels im Wesentlichen durch die innere erste Bandierung 13 bestimmt werden, ist das Ablösen der Bandierung 14 am Kabelende 19a unkritisch.
  • Insgesamt lässt sich das Mikrowellenkabel 10 aufgrund der speziell gewickelten Bandierungen 13 und 14 an beiden Enden konfektionieren bzw. Ablängen und mit einem Steckverbinder versehen, ohne dass durch Abwickeln der die elektrischen Eigenschaften bestimmenden inneren Bandierung 13 eine ungewollte Verschlechterung der Eigenschaften eintritt.
  • Insgesamt lassen sich die Eigenheiten und Vorteile der Erfindung wie folgt zusammenfassen:
    • Der Kabelaussenleiter besteht aus zwei jeweils überlappenden Metallbändern, welche nicht nur gegensinnig gewickelt, sondern im Vergleich zum Stand der Technik auch in Wickelrichtung umgedreht sind. Die Wicklung der zweiten Bandierung beginnt am Kabelende der ersten Bandierung (vorwärts/rückwärts gewickelt).
    • Diese Konstruktion bietet Unempfindlichkeit der Einfügedämpfung beim Biegen, sowie guten Schutz gegen Hochfrequenz Abstrahlung. Zudem ist die Voraussetzung geschaffen für eine optimale Hochfrequenz-Anpassung zwischen Kabel und Verbinder: Der Durchmesser-Unterschied zwischen der Kabeleinführung des Steckverbinders und dem Aussenleiter des Kabels (=Doppelband) kann auf ein Minimum reduziert werden. Dies ermöglicht eine gute Einführung sowie Zentrierung des Kabels zum Verbinder. Das reduziert HF Reflektionen (Rückflussdämpfung) weil Impedanz-Abweichungen so minimiert werden.
    • Die gegensinnig gewickelten Bandierungen (Doppelband) mit entgegengesetzter Wickelrichtung bringen Vorteile beim Konfektionieren: bei beiden Kabelenden ist immer eine Wicklung aufgrund der Überlappung selbstfixierend. Bei gleicher Wickelrichtung oder Einfachband wäre dagegen immer nur ein Kabelende selbstfixierend. Ohne diese Selbstfixierung geht beim Ablängen des Kabels die Bandierung auf, der Durchmesser wird also grösser. Eine Verbinderbestückung ist dann nur unter der Bedingung möglich, dass die Kabeleinführung des Verbinders einen genügend grossen Durchmesser aufweist. Dann ist jedoch die Zentrierung des Kabels im Verbinder über das Band nicht mehr gegeben, was zu Impedanzabweichungen und somit HF-Reflexionen führen kann. Zudem stellt der grössere Innendurchmesser der aufgegangenen Bandierung ebenfalls eine elektrische HF-Störstelle (Impedanzabweichung) dar, was zu HF-Reflexionen führt. Das gelockerte Band kann ausserdem Instabilitäten der Einfügedämpfung verursachen.
    • Das Doppelband bringt ausserdem wesentlich mehr (mechanische) Stabilität als ein Polymer-Skin über dem Band.
    • Das Doppelband aus Metall hat gegenüber einer Fixierung mittels isolierendem Band (z.B. aus Kapton®) bei der Verbinderbestückung den Vorteil der wesentlich einfacheren Konfektionierung (Lötung). Beide Metallbänder werden zusammen verlötet. Ein Kapton®-Band oder Polymer-Skin hingegen müsste in einem separaten Vorgang (per Hand oder mittels Laser) zuerst abisoliert werden, damit das darunter liegende Metallband verlötet werden kann.
    • Das Mikrowellenkabel kann z.B. bei Kabel-Assemblies für Test & Measurement eingesetzt werden, insbesondere im Zusammenhang mit Mehrfach-Koaxialverbindern, wie sie in der Druckschrift WO 2009/111895 A1 beschrieben sind.
    • Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein HF-Koaxialkabel mit hohen Anforderungen an Stabilität der Einfügedämpfung, optimale HF-Anpassung zum Verbinder, wirtschaftliche Konfektionierbarkeit und sehr gute Schirmdämpfung.
    Bezugszeichenliste
    • 10
    Mikrowellenkabel
    11
    Innenleiter
    12
    Dielektrikum
    13,14
    Bandierung
    15
    Drahtgeflecht
    16
    Ummantelung
    17,18
    Koaxialverbinder
    19,20
    Kabelende
    19a,20a
    Kabelende
    21,22
    Metallband
    23
    Überlappungsbereich
    24
    Verbindungskabel
    B
    Breite
    D
    Aussendurchmesser
    L
    Länge
    w
    Schrittweite

Claims (16)

  1. Mikrowellenkabel (10) für einen Frequenzbereich von 0 Hz bis wenigstens zu einigen 10 GHz, umfassend einen zentralen Innenleiter (11), ein den Innenleiter konzentrisch umgebendes Dielektrikum (12), einen das Dielektrikum (12) konzentrisch umhüllenden Aussenleiter (13, 14), sowie eine das Mikrowellenkabel (10) aussen konzentrisch umschliessende Ummantelung (16), wobei der Aussenleiter zwei übereinander gewickelte, elektrisch leitende Bandierungen (13, 14) umfasst und die Bandierungen (13, 14) jeweils überlappend gewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bandierung (13) der zwei Bandierungen (13,14) beginnend an einem ersten Kabelende (19) und fortschreitend zu einem zweiten Kabelende (20) aufgebracht ist und eine zweite Bandierung (14) der zwei Bandierungen (13,14) beginnend am zweiten Kabelende (20) und fortschreitend zum ersten Kabelende (19) aufgebracht ist.
  2. Mikrowellenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandierungen (13, 14) mit entgegengesetztem Drehsinn gewickelt sind.
  3. Mikrowellenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aussenleiter (13, 14) und der Ummantelung (16) ein konzentrisches Drahtgeflecht (15) angeordnet ist.
  4. Mikrowellenkabel nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandierungen (13, 14) jeweils aus einem Metallband (21, 22) aufgebaut sind.
  5. Mikrowellenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (21, 22) dieselbe Breite (B) und dieselbe Dicke aufweisen.
  6. Mikrowellenkabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellenkabel (10) einen Aussendurchmesser (D) von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweist, dass die Metallbänder (21, 22) jeweils eine Breite (B) von wenigen Millimetern, insbesondere etwa 1,5 mm, aufweisen, und dass die Dicke der Metallbänder (21, 22) jeweils einige 1/100 mm, insbesondere etwa 0,035 mm, beträgt.
  7. Mikrowellenkabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (21, 22) aus demselben Material bestehen.
  8. Mikrowellenkabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (21, 22) aus Kupfer bestehen und oberflächlich versilbert sind.
  9. Mikrowellenkabel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbänder (21, 22) jeweils mit einer Überlappung von etwa 45% und mit einem Versatz pro Umdrehung von etwa 0,8 mm gewickelt sind.
  10. Mikrowellenkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (16) aus FEP (Fluorinated Ethylene Propylene) besteht.
  11. Verfahren zum Herstellen eines Mikrowellenkabels (10) nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte:
    a) Bereitstellen einer Ausgangsanordnung (11, 12) aus einem von Dielektrikum (12) umgebenen Innenleiter (11), welche Ausgangsanordnung (11, 12) sich mit einer vorgegebenen Länge (L) zwischen einem ersten Kabelende (19) und einem zweiten Kabelende (20) erstreckt;
    b) Aufbringen einer ersten Bandierung (13) durch überlappendes Umwickeln der Ausgangsanordnung (11, 12) mit einem ersten Metallband (21), beginnend am ersten Kabelende (19) und fortschreitend zum zweiten Kabelende (20);
    c) Aufbringen reiner zweiten Bandierung (14) durch überlappendes Umwickeln der mit der ersten Bandierung (13) versehenen Ausgangsanordnung (11, 12) mit einem zweiten Metallband (21), beginnend am zweiten Kabelende (20) und fortschreitend zum ersten Kabelende (19); und
    d) Aufbringen reiner Ummantelung (16) auf die mit den beiden Bandierungen (13, 14) versehene Ausgangsanordnung (11, 12).
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bandierung (13) mit einem ersten Drehsinn aufgebracht wird, und dass die zweite Bandierung (14) mit einem zum ersten Drehsinn entgegengesetzten zweiten Drehsinn aufgebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem letzten Schritt (d) die mit den beiden Bandierungen (13, 14) versehene Ausgangsanordnung (11, 12) mit einem konzentrischen Drahtgeflecht (15) umhüllt wird.
  14. Anwendung des Mikrowellenkabels (10) nach Anspruch 1 bei einem Verbindungskabel (24), welches an den Enden jeweils einen Koaxialverbinder (17, 18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Aussenleiter mit dem freigelegten Aussenleiter (13, 14) des Mikrowellenkabels (10) elektrisch leitend verbunden wird.
  15. Anwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenleiter der Koaxialverbinder (17, 18) jeweils mit dem Aussenleiter (13, 14) des Mikrowellenkabels (10) verlötet werden.
  16. Anwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beim Mikrowellenkabel (10) zwischen dem Aussenleiter (13, 14) und der Ummantelung (16) ein konzentrisches Drahtgeflecht (15) angeordnet ist, und dass die Aussenleiter der Koaxialverbinder (17, 18) jeweils mit dem Aussenleiter (13, 14) des Mikrowellenkabels (10) durch das Drahtgeflecht (15) hindurch verlötet werden.
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