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Patent Searching and Data


Title:
COAXIAL CABLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/123266
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coaxial cable (1) comprising an inner conductor (2), an outer conductor (3) and a dielectric (4) arranged between the inner conductor and the outer conductor. An intermediate layer (5), which is operatively connected to the outer conductor (3) and supports same, for example when the cable (1) is bent, is arranged between the dielectric (4) and the outer conductor (3).

Inventors:
EIGENMANN PASCAL (CH)
METZ STEFAN (CH)
Application Number:
PCT/EP2012/053566
Publication Date:
September 20, 2012
Filing Date:
March 01, 2012
Export Citation:
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Assignee:
HUBER+SUHNER AG (CH)
EIGENMANN PASCAL (CH)
METZ STEFAN (CH)
International Classes:
H01B11/18; H01B13/20
Domestic Patent References:
WO1995024044A11995-09-08
Foreign References:
EP1047084A22000-10-25
DE19628457A11998-01-22
US5107076A1992-04-21
US6800809B22004-10-05
DE3515574A11985-11-07
US20090119901A12009-05-14
GB2130430A1984-05-31
US6831231B22004-12-14
Attorney, Agent or Firm:
RENTSCH PARTNER AG, ASSOC. NO. 254 (CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Koaxialkabel (1) mit einem Innenleiter (2), einem Aussenleiter (3) und einem zwischen dem Innenleiter (2) und dem Aussenleiter (3) angeordneten Dielektrikum (4), sowie einer zwischen dem Dielektrikum (4) und dem Aussenleiter (3) angeordneten Zwischenschicht (5), die mit dem Aussenleiter (3) wirkverbunden ist.

2. Koaxialkabel (1) gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) mit dem Aussenleiter (3) Stoff- und/oder formschlüssig wirkverbunden ist.

3. Koaxialkabel (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) gegenüber dem Dielektrikum (4) in Längsrichtung (x) relativ verschiebbar ist.

4. Koaxialkabel (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) mit dem Dielektrikum durch mechanische Wirkverbindungsmittel (7, 8) wirkverbunden ist.

5. Koaxialkabel (1) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Wirkverbindungsmittel (7, 8) aus längsverlaufenden Vertiefungen (7) im Dielektrikum (4) und korrespondierend ausgebildeten, in diese eingreifenden längsverlaufenden Erhöhungen (8) der Zwischenschicht (5) bestehen.

6. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die längsverlaufenden Vertiefu ngen (7) in radialer Richtu ng einen Hinterschnitt bilden in welchen Erhöhungen (8) der Zwischenschicht (5) eingreifen.

7. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (4) aus einem Metallband besteht.

8. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (5) in Kabellängsrichtu ng angeordnet ist.

9. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (3) zu mindest bereichsweise mehrlagig ausgebildet ist.

10. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenleiter (3) eine regelmässige Stru ktu r aufweist.

1 1 . Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dielektriku m (4) aus einem fluorhaltigen oder stark u npolaren Ku nststoff besteht.

1 2. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (5) eines oder eine Kombination der folgenden Materialien umfasst: Polyolefine, Polyester, Polyacrylate, Polystyrole, Polycarbona- te, Fluorpolymere, Polyamide oder auch aus Copolymerisate. Koaxialkabel ( 1 ) gemäss einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch kennzeichnet, dass das Schwundverhalten des Materials des Dielektriku ms (4) 5% von dem des Materials der Zwischenschicht (5) abweicht.

Description:
KOAXIALKABEL

Die vorliegende Erfindu ng betrifft ein Koaxialkabel gemäss dem Oberbegriff des u nabhängigen Patentanspruchs.

Aus dem Stand der Technik sind Koaxialkabel zu r Übertragu ng von hochfrequenten Signalen bekannt. Diese weisen einen metallischen Aussenleiter auf, der aus geflochtenen Drähten besteht oder du rch das Aufwickeln von bandförmigen sich ü berlappenden Folien auf ein Dielektriku m erzeugt wird. Zu m Beispiel wird von der Anmelderin unter der Bezeichnu ng Sucoform eine Familie von Koaxialkabeln hergestellt u nd vertrieben, welche einen geflochtenen u nd verzinnten Aussenleiter besitzt.

Ebenfalls bekannt sind Aussenleiter aus Längsfolien, die in Längsrichtu ng verlaufen. Ferner sind Stru ktu rieru ngen bei Folie (strahlende Kabel), stru ktu rierte / perforierte Folien (Verbesseru ng der Biegeeigenschaften), mehrfache, resp. mehrlagige Folien bekannt.

CB21 30430 wu rde im Namen der Fa. Raydex I nt. Ltd. hinterlegt und 1 984 pu bliziert. CB'430 offenbart ein Kabel mit einem Aussenleiter aus metallischer Folie, welcher helixför- mig überlappend aufgewickelt wird. Damit soll das Kabel eine erhöhte Flexibilität erhalten.

US6831 231 wu rde im Namen der Fa. Times Microwave Systems I nc. hinterlegt u nd 2003 erstmals pu bliziert. US'231 beschreibt ein Koaxialkabel mit einem folienförmigen Aussenleiter mit Einbuchtu ngen. Die Einbuchtu ngen sollen die Biegbarkeit des Kabels verbessern.

WO9524044 wu rde im Namen der Fa. Gore Enterprise Holdings I nc. hinterlegt und 1 995 pu bliziert. WO'044 befasst sich mit einem Kabel mit einem Dielektriku m aus Polytetrafluo- rethylene (PTFE). Das Dielektriku m ist mit einem Aussenleiter verklebt. Der Klebstoff basiert auf Perfluorethylenepropylene (FEP) oder Perfluoroalkoxy Polymer (PFA). Die Haftu ng ist allerdings vergleichsweise niedrig.

Koaxialkabel mit Aussenleitern aus Metallfolien können zwar kostengünstig hergestellt werden, weisen hingegen den Nachteil auf, dass sie sich nu r schlecht abisolieren lassen. I nsbesondere beim Bestücken mit Verbindern ist dies ein Nachteil. Weiterhin weisen diese Kabel in der Regel ein schlechtes Biegeverhalten auf. Aussenleiter aus Metallfolien lassen sich insbesondere nicht oder nu r auf sehr kosten intensive Art u nd Weise mit einem Dielektriku m verbinden, das schlecht klebbar ist.

Eine Aufgabe der Erfindu ng besteht darin ein Koaxialkabel zu zeigen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird du rch das im unabhängigen Patentanspruch definierte Kabel gelöst.

Du rch den Einsatz einer Folie als Aussenleiter können die Prozess- sowie Material kosten reduziert werden. Auf die Arbeitsgänge Flechten u nd Verzinnen kann verzichtet werden. Ein Problem des Standes der Technik besteht jedoch darin, dass keine schlecht klebbaren Die- lektria verwendet werden können, da sich die Aussenleiterfolien nicht auf diesen du rch Kleben befestigen lassen. Metallische Aussenleiter welche aus einer primär in Kabellängsrichtu ng angeordneten Metallfolie bestehen, können das Problem aufweisen, dass sie beim Biegen des Kabels aufspreizen, was zu einer Beeinträchtigu ng der Übertragu ngsqualität der zu übertragenden H F-Signale fü hren kann. Eine u ngewollte Aufspreizu ng ist daher zu vermeiden.

Fluorhaltige oder stark unpolare Ku nststoffe eignen sich aufgru nd ihrer physikalischen Eigenschaften besonders gut als Dielektriku m. Diese Ku nststoffe weisen jedoch das Problem auf, dass sie nu r schlecht bis gar nicht klebbar sind. Als problematisch ist die Haftu ng zwi- sehen der Aussen leiterfolie u nd des u npolaren Dielektriku ms zu betrachten. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kabeln wird versucht dieses Problem zu lösen, indem geflochtene Aussenleiter aus Drähten eingesetzt werden. Alternativ werden Aussenleiter aus Folien verwendet, die mehrfach überlappend aufgebracht werden, was u nter anderem viele Arbeitsschritte erfordert u nd dadu rch teuer ist.

Ein Ziel der Erfindu ng besteht darin eine Möglichkeit zu zeigen, wie ein metallischer Aussenleiter z.B. in Form einer in Kabellängsrichtu ng verlaufenden Folie auf einem Dielektriku m aus einem fluorhaltigen oder stark u npolaren Ku nststoff aufgebracht werden kann. Ein weiteres Ziel der Erfindu ng besteht darin ein Kabel zu zeigen, welches hinsichtlich PI M-Stabilität, Lötbarkeit, Biegbarkeit, Schirmdämpfu ng, sowie Abisolierbarkeit gute Resu ltate zeigt.

Um die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme zu vermeiden, sieht die Erfindu ng die Verwendu ng einer Zwischenschicht vor, welche mit dem Dielektriku m formschlüssige oder auch kraftformschlüssig direkt oder indirekt wirkverbu nden ist. Die Zwischenschicht besteht in einer Ausfü hru ngsform aus einem polaren wie auch u npolaren Ku nststoff. Z.B. kann die Zwischenschicht aus einem oder einer Kombination der folgenden Materialien bestehen: Polyolefinen, Polyestern, Polyacrylaten, Polystyrolen, Polycarbonaten, Fluorpolymeren, Polyamiden oder auch aus Copolymerisaten/ Modifikationen auf Basis der oben genannten Polymere.

I n einer Ausfü hrungsform wird die Wirkverbindu ng zwischen dem Dielektriku m u nd der Zwischenschicht du rch am Aussenbereich des Dielektriku ms ausgebildete Verankeru ngsbereiche, z.B. in Form von Vertiefu ngen, Widerhacken, oder Fü hru ngsmittel erzeugt, in welche die Zwischenschicht formschlüssig eingreift. Die Verankeru ngsbereiche verlaufen primär in Längsrichtu ng des Kabels. Du rch die Ausgestaltu ng kann die mechanische Kopplung u nd damit die gegenseitige Einflussnahme eingestellt werden. Das Dielektriku m mit den entsprechenden mechanischen Verankeru ngsbereichen kann z.B. du rch Pastenextrusion und/oder Schmelzeextrusion u nd/oder du rch physikalisches Schäumen hergestellt werden. U. a. bei Dielektriku msschäu men können die Vertiefu ngen auch in der Zwischenschicht eingearbeitet sein. Du rch Coextrusion kann inline eine Aussenschicht auf das vorgängig hergestellte Dielektriku m aufgebracht werden. Die Aufbringu ng des Skins erfolgt in einer Ausfü hru ngsform du rch Druckextrusion.

Die Geometrie der Verankeru ngsbereiche wird mit Vorteil so gewählt, dass ein Gleiten der Zwischenschicht gegenüber dem Dielektriku m in Längsrichtung bei Längen von mehr als 100 mm noch in definiertem Mass möglich ist. Bei grösseren Kabellängen besteht in der Regel nu r noch ein Haftgleiten, bzw. Haften zwischen Skin u nd Dielektriku m. Zu r optimalen Auslegu ng der Eigenschaften sollten die Materialien des Dielektriku ms u nd der Zwischenschicht in etwa das gleiche Schwu ndverhalten (+/- 5%) aufweisen.

I n einer Ausfü hru ngsform wird die fü r den Aussenleiter verwendete, vorzugsweise in Längsrichtu ng verlaufende Metallfolie ü ber Stoffschluss, z.B. Kleben u nd/oder Schweissen mit der Zwischenschicht wirkverbunden. Das Aufbringen der elektrisch leitenden Folie fü r den Aussenleiter erfolgt vorzugsweise u nmittelbar vor dem Anbringen des Kabelaussenmantels (z.B. du rch Mantelextrusion).

Die metallische Folie ist vorzugsweise laminar aufgebaut u nd kann je nach Anwendu ngsgebiet aus 1 -6 Schichten bestehen. Je nach Anwendungsgebiet können andere Ausgestaltu ngen gewählt werden. Z.B. ist die äusserste Schicht mit Vorteil gut lötbar. Die Sn-Schicht wird auf eine Cu-Schicht aufgebracht.

U. a. fü r die Zugentlastung kann eine zusätzliche thermoplastische Schicht zu m Einsatz kommen. Diese Schicht kann beispielsweise aus einem gut schweissbaren u nd/oder klebbaren, sowie weichelastischen Polymer (PE, PET, PP, usw.) bestehen. Optional kann zu r Verstär- ku ng der Verklebu ng mit dem Skin eine Klebschicht, z.B. EEA-Klebschicht (EEA steht fü r Ethy- lene Ethyl Acrylate), aufgebracht werden. Die Heisssiegelschicht besteht mit Vorteil aus einem PE-Copolymer, aus EVAC wobei ü ber den VAC-Cehalt die Klebrigkeit eingestellt werden kann, und oder EEA/EAA (wobei EAA fü r Ethylene Acrylic Acid steht) oder fü r Hochtemperatu ranwendu ngen aus einem Fluorpolymer.

Du rch die definierte formschlüssige u nd/oder kraftformschlüssige Verbindu ng zwischen der Zwischenschicht und dem Dielektriku m, welche eine gewisse relative Verschiebbarkeit in Längsrichtu ng ermöglicht, wird das Abisolieren der stoffschlüssigen Verbindu ng zwischen Folie und Skin stark vereinfacht. Z.B. ist nu r ein Einschnitt auf der Aussenschicht notwenig und anschliessend kann die Aussenschicht inklusive dem Aussenleiter vom Dielektriku m abgezogen werden.

Die Erfindu ng erlaubt es Aussenleiterfolien auf nicht klebbare oder schweissbare Ku nststoffe bzw. Dielektika aufzu bringen. Die Folie haftet auf der Zwischensicht stoffschlüssig, z.B. du rch Verschweissen oder Verkleben. Die Zwischenschicht kann zu r Stabilisieru ng des Aussenleiters beitragen u nd kann ein u ngewolltes Deformieren des Aussenleiters, z.B. beim Biegen des Kabels aktiv verhindern. Durch die mechanische Wirkverbindu ng der beschriebenen Art kann das System bei Biegebeanspruchungen mechanisch entkoppelt werden (Dielektriku m vom Aussenleiter) u nd kann so die induzierten Druck- u nd Zugkräfte besser kompensieren. Dadu rch sind minimale Biegeradien des Koaxialkabels ohne ein mechanisches Versagen der Aussen- leiterfolie (Bruch/ Riss) realisierbar.

Je nach Anwendungsgebiet kann die Verankeru ngsgeometrie auch aus einer reinen Parallelführu ng H interschnitte in radialer bestehen. Allerdings kann diese Variante zwar zu m vereinfachten Abisolieren beitragen, garantiert allerdings nicht die notwendige mechanische Kopplu ng zwischen dem Dielektriku m u nd dem Aussenleiter. In einer Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Koaxialkabel mit mindestens einem Innenleiter, mindestens einem Aussenleiter und einem zwischen dem Innenleiter und dem Aussenleiter angeordneten Dielektrikum. Zwischen dem Dielektrikum und dem Aussenleiter ist eine Zwischenschicht angeordnet, die mit dem Aussenleiter wirkverbunden ist. Die Zwischenschicht kann mit dem Aussenleiter stoffschlüssig, z.B. durch Verkleben, und/oder formschlüssig wirkverbunden sein. Die Zwischenschicht ist gegenüber dem Dielektrikum mit Vorteil in definiertem Mass relativ verschiebbar. Die Zwischenschicht ist so ausgestaltet, dass sie den Aussenleiter insbesondere beim Biegen des Kabels stützt. Die Zwischenschicht ist mit Vorteil mit dem Dielektrikum durch mechanische Wirkverbindungsmittel wirkverbunden. Gute Resultate werden erzielt, indem die mechanischen Wirkverbindungsmittel aus längsverlaufenden Vertiefungen (erste Wirkverbindungsmittel) im Dielektrikum und dazu korrespondierend ausgebildeten, in diese eingreifende, längsverlaufende Erhöhungen (zweite Wirkverbindungsmittel) der Zwischenschicht bestehen. Zur Erhöhung der Wirkverbindung können die längsverlaufenden Vertiefungen in radialer Richtung Hinterschnitte bilden in welche die Erhöhungen der Zwischenschicht eingreifen. Der Aussenleiter besteht in der Regel aus einem Metallband, welches in Kabellängsrichtung angeordnet ist. Der Aussenleiter kann bei Bedarf mehrlagig ausgebildet sein. Zumindest im Stossbereich weist er eine gewisse Überlappung auf. Bei Bedarf kann der Aussenleiter eine Struktur von Erhöhungen und/oder Vertiefungen aufweisen. Zur Verbesserung der Biegbarkeit kann der Aussenleiter Rillen aufweisen, die in Quer- oder Längsrichtung verlaufen oder in einem Winkel dazu. Alternativ oder in Ergänzung kann der Aussenleiter eine Perforation aufweisen.

Anhand des in den nachfolgenden Figuren gezeigten Ausführungsbeispiels wir die Erfindung näher erläutert. Es zeigen

Fig.1 ein erfindungsgemässen Kabel in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben; Fig.2 eine Seitenansicht des Kabels gemäss Figur 1 ;

Fig.3 eine Schnittdarstellung des Kabels entlang der Schnittlinie DD gemäss Figur 2.

Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemässen Koaxialkabels (Kabel 1) in einer perspektivischen Darstellung von schräg oben. Figur 2 zeigt dasselbe Kabel 1 in einer Seitenansicht. Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Kabel 1 entlang der Schnittlinie DD.

Das Koaxialkabel 1 weist einen Innenleiter 2, einen Aussenleiter 3 auf, zwischen denen ein Dielektrikum 4 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform besteht das Dielektrikum aus einem fluorhaltigen, stark unpolaren Kunststoff, der nur schlecht bis gar nicht klebbar ist. Zwischen dem Dielektrikum 4 und dem Aussenleiter 3 ist eine Zwischenschicht 5 angeordnet, welche mit dem Dielektrikum über erste und zweite Wirkverbindungsmittel 7, 8 mechanisch wirkverbunden ist. Bei den Wirkverbindungsmitteln 7, 8 handelt es sich um in Längsrichtung (x-Richtung) oder in einem Winkel dazu, z.B. 0° bis 60° zur Kabellängsrichtung, verlaufende Vertiefungen 7 im Dielektrikum 4 und in diese von aussen her eingreifende Erhöhungen 8 der Zwischenschicht. In der gezeigten Ausführungsform sind die Querschnitte schwalbenschwanzförmig ausgestaltet und bilden einen Hintergriff in radialer Richtung, so dass eine gute gegenseitige mechanische Verankerung resultiert.

In der gezeigten Ausführungsform sind insgesamt sieben Wirkverbindungsmittel 7, 8 auf dem Umfang (Mantel) des Dielektrikums verteilt angeordnet. Je nach Anwendungsgebiet, Kabeldurchmesser und angestrebter Wirkverbindung können auch eine andere Anzahl vorgesehen werden. In der Regel werden mit 4-16 Wirkverbindungsmittel gute Resultate erzielt. Alternativ oder in Ergänzung können auch Wirkverbindungsmittel vorgesehen werden, welche keinen Hinterschnitt in radialer Richtung aufweisen. Bei Bedarf können auch gewisse Hohlräume leer gelassen werden. In einer weiteren Ausführungsform werden unterschiedliche Arten von Wirkverbindungsmittel miteinander kombiniert. Z.B. können die Wirkverbin- dungsmittel einen anderen als den hier gezeigten Querschnitt aufweisen. Sofern keine Kopplung in radialer Richtung erforderlich ist, können die Wirkverbindungsmittel einen dreiecki- gen oder wellenförmigen Querschnitt aufweisen. Bei Bedarf kann der Aussenleiter 3 eine Struktur in Umfangs- und oder in Längsrichtung aufweisen. Die Struktur kann durch zur Längsrichtung quer oder in einem Winkel dazu angeordneten Rillen bestehen, welche auf das Biegeverhalten des Kabels einen Einfluss nehmen.

LISTE DER BEZUCSZEICHEN

1 Koaxialkabel (Kabel)

2 Innenleiter

3 Aussenleiter (Aussenleiterfolie)

4 Dielektrikum

5 Zwischenschicht

6 Kabelmantel (Mantel)

7 erste Wirkverbindungsmittel (Vertiefung)

8 zweite Wirkverbinungsmittel (Erhöhung)