DIELEKTRISCHES WELLENLEITERKABEL

Abstract

 Dielektrisches Wellenleiterkabel (10), insbesondere zur Verwendung im Automobilbereich mit einem ersten Dielektrikum (12) und mit einem zweiten Dielektrikum (14), wobei zwischen dem ersten Dielektrikum (12) und dem zweiten Dielektrikum (14) eine Trennschicht (16; 18) ausgebildet ist.

Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein dielektrisches Wellenleiterkabel sowie ein Herstellungsverfahren für ein dielektrisches Wellenleiterkabel.

TECHNISCHER HINTERGRUND

[0002] Nicht-dielektrische Wellenleiterkabel für elektromagnetische Wellen im Gigahertzbereich sind bekannt. Beispielsweise zeigt die US 2014/0368301 A1 einen Wellenleiter mit einem dielektrischen Kern und einer dielektrischen Hülle, welche von einer metallischen Berandung umgeben sind.

[0003] Dielektrische Wellenleiterkabel wie LWL oder POF zur optischen Übertragung von Signalen mit einer Frequenz im Terrahertzbereich sind seit längerem bekannt. Derartige Kabel weisen in der Regel Quarzglas oder PMMA (Polymethylmethacrylat) auf.

[0004] Die EP 1 619 311 5 A1 zeigt ein vorteilhaftes dielektrisches Wellenleiterkabel zur Verwendung im Gigahertzbereich.

[0005] Bei sämtlichen vorbezeichneten dielektrischen Wellenleiterkabeln ergibt sich das Problem, dass der Kern der Verarbeitungstemperatur, bei welcher die Hülle auf den Kern aufgebracht wird, standhalten muss.

[0006] Hält der Kern der Verarbeitungstemperatur nicht stand, kommt es zu einer Verschmelzung des Kerns mit der Hülle. Dies wirkt sich nachteilig auf die Übertragungseigenschaften des Wellenleiterkabels aus.

[0007] Diese Patentanmeldung zeigt einen alternativen Ansatz zu herkömmlichen Mitteln, etwa der Wahl von temperaturbeständigen Materialien oder der Senkung der Verarbeitungstemperatur.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0008] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dielektrisches Wellenleiterkabel mit verbesserten Übertragungseigenschaften anzugeben.

[0009] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein dielektrisches Wellenleiterkabel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0010] Demgemäß ist vorgesehen:

• ein dielektrisches Wellenleiterkabel, insbesondere zur Verwendung im Automobilbereich mit einem ersten Dielektrikum und mit einem zweiten Dielektrikum, wobei zwischen dem ersten Dielektrikum und dem zweiten Dielektrikum eine Trennschicht ausgebildet ist, die verhindert, dass sich das erste Dielektrikum mit dem zweiten Dielektrikum verbindet; sowie
• ein Herstellungsverfahren für ein dielektrisches Wellenleiterkabel mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Dielektrikums; Aufbringen einer Trennschicht auf das erste Dielektrikum, insbesondere durch Aufsprühen eines dielektrischen Trennmittels oder durch Anbringen einer dielektrischen Folie an dem ersten Dielektrikum; Aufbringen eines zweiten Dielektrikums auf die Trennschicht bei einer Temperatur von wenigstens 140 °C; wobei die Trennschicht derart ausgelegt ist, dass diese sich während dem Aufbringen nicht mit dem ersten Dielektrikum und/oder dem zweiten Dielektrikum verbindet.

[0011] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, ein erstes Dielektrikum eines dielektrischen Wellenleiterkabels während der Herstellung durch eine Trennschicht zu schützen.

[0012] Die Trennschicht ist zwischen zwei Dielektrika angeordnet und verhindert, dass die Dielektrika während der Herstellung aufgrund hoher Temperaturen miteinander verschmelzen.

[0013] Zwar sind die Auswirkungen durch temperaturbedingte Veränderungen an einem Dielektrikum, zum Beispiel am Kern, eher zu vernachlässigen, jedoch nur, wenn das Dielektrikum nach dem Erkalten wieder seine ursprüngliche Form annimmt.

[0014] Wesentlich ist, dass sich das erste Dielektrikum nicht mit dem zweiten Dielektrikum verbindet, da so der Übergang zwischen dem ersten Dielektrikum und dem zweiten Dielektrikum verschwimmen würde.

[0015] Die erfindungsgemäße Trennschicht kann in einem Wellenleiterkabel vorgesehen sein zwischen einem Kern und einer Hülle und/oder zwischen einer Hülle und einem Mantel oder zwischen anderen benachbarten dielektrischen Schichten.

[0016] Bei einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren ist es vorteilhaft, eine Trennschicht mit einem höheren Schmelzpunkt bzw. Verdampfungspunkt, wenn eine flüssige Trennschicht gewählt wird, als die Verarbeitungstemperatur, bei der das zweite Dielektrikum auf die Trennschicht aufgebracht wird, zu verwenden.

[0017] Alternativ kann eine Trennschicht gewählt werden, die sich auch oberhalb ihres Schmelz- bzw. Verdampfungspunktes nicht mit den Dielektrika verbindet oder vermischt.

[0018] Das Herstellungsverfahren wirkt sich besonders vorteilhaft aus, wenn die Trennschicht auf den Kern eines dielektrischen Wellenleiterkabels aufgebracht wird, bevor ein zweites Dielektrikum mittels Extrusion oder Schaumextrusion auf die Trennschicht aufgebracht wird.

[0019] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.

[0020] Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0021] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trennschicht öl- und/oder fettfrei. Öle oder Fette können bei hohen Fertigungstemperaturen verdampfen oder unerwünschte Rückstände bilden. Derartige Rückstände haben sich als nachteilig für die Übertragungseigenschaften eines Wellenleiterkabels erwiesen.

[0022] Alternativ können auch öl- oder fetthaltige Trennschichten mit einer hohen Verdampfungstemperatur, vorzugsweise von über 250 °C oder über 300 °C, verwendet werden.

[0023] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Trennschicht als Film oder als Folie ausgebildet. Die Dicke einer derartigen Trennschicht beträgt zwischen 15 µm und 200 µm, bevorzugt in etwa 25 µm. Es ist möglich, die Trennschicht als handelsübliche Folie auszubilden und auf dem Kern aufzubringen oder als Film, der beispielsweise als flüssiges Trennmittel auf das erste Dielektrikum aufgesprüht werden kann, um die Trennschicht zu bilden. Trennschichtdicken in diesem Bereich wirken sich kaum bzw. in vernachlässigbare Weise auf die Dämpfung des Wellenleiters aus, sodass sich keine weiteren Einschränkungen an die Permittivität der Trennschicht ergeben.

[0024] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Schmelzpunkt der Trennschicht größer als ein jeweiliger Schmelzpunkt des ersten Dielektrikums und des zweiten Dielektrikums. Zwar ist dies nicht zwingend erforderlich, da eine Trennung des ersten Dielektrikums von dem zweiten Dielektrikum auch beim Schmelzen der Trennschicht bewirkt wird, jedoch lässt sich der gewünschte Effekt von einem deutlichen Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Dielektrikum vergrößern, wenn die Trennschicht der Verarbeitungstemperatur der Dielektrika standhält.

[0025] Besonders vorteilhaft sind Trennschichten mit Schmelzpunkten von mindestens 250 °C, insbesondere 300 °C. Diese Temperaturen liegen deutlich über der Verarbeitungstemperatur von gebräuchlichen Werkstoffen für das erste und das zweite Dielektrikum, zum Beispiel PE. Gängige Verarbeitungstemperaturen für die Dielektrika liegen zwischen 130 °C und 170 °C.

[0026] Bei den genannten Verarbeitungstemperaturen sind beispielsweise Trennschichten, die PTFE oder Bornitrid aufweisen, geeignet die gewünschte Trennung des ersten Dielektrikums von dem zweiten Dielektrikum zu erreichen.

[0027] Wie bereits erwähnt kann die erfindungsgemäße Trennschicht verhindern, dass sich der Kern des Wellenleiterkabels mit der Hülle verbindet, wenn die Trennschicht zwischen dem Kern und der Hülle ausgebildet ist.

[0028] Gleichwohl kann die erfindungsgemäße Trennschicht auch verhindern, dass sich die Hülle mit dem Mantel des Wellenleiterkabels verbindet, wenn die Trennschicht zwischen der Hülle und dem Mantel ausgebildet ist.

[0029] Der Fachmann erkennt, dass die erfindungsgemäße Trennschicht zwischen beliebigen dielektrischen Bestandteilen eines Wellenleiterkabels zum Einsatz kommen kann.

[0030] Besonders vorteilhaft ist es, einen Kern während dem Aufschäumen einer Hülle auf den Kern vor einem Verschmelzen mit der Hülle aufgrund hoher Extrusionstemperaturen zu schützen. Auf diese Weise können Vorteile, die sich aus dem Aufschäumen der Hülle ergeben erhalten werden. Das Aufschäumen der Hülle bewirkt die Einlagerung von Luft in der Hülle, wodurch ein besonders klarer Übergang in der Permittivität zwischen dem Kern und der Hülle erreicht wird. Würden der Kern und die Hülle beim Aufschäumen der Hülle miteinander verschmelzen, würde sich der Übergang in der Permittivität deutlich verschlechtern.

[0031] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Trennschicht Metall, z.B. Aluminium auf. Beispielsweise kann die Trennschicht als Aluminiumfolie oder andere metallische Folie ausgebildet sein. Wenn die metallische Trennschicht zwischen der Hülle und dem Mantel ausgebildet ist, verbessert dies die Abschirmung gegenüber schädlichen Umgebungseinflüssen. Aluminium hat eine hohe Schmelztemperatur von > 600°C und eignet sich daher auch für Werkstoffe der Dielektrika mit höheren Schmelzpunkten als PE.

[0032] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt eine Differenz zwischen der Permittivität des ersten Dielektrikums und der Permittivität des zweiten Dielektrikums zwischen 0,3 und 2,0, insbesondere zwischen 0,5 und 1,2, weiter insbesondere in etwa 0,8.

[0033] Vollmaterialien mit einer Permittivität von weniger als 2,0 sind derzeit nicht bekannt. Diese Unterschiede in der Permittivität werden folglich erreicht, indem in das zweite Dielektrikum eine bestimmte Menge Luft eingelagert ist. Durch einen großen Unterschied der Permittivität zwischen dem ersten Dielektrikum und dem zweiten Dielektrikum wird die Führung der elektromagnetischen Welle im ersten Dielektrikum verbessert. Dadurch ist eine Führung der elektromagnetischen Welle auch bei kleinen Biegeradien möglich.

[0034] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das erste und/oder das zweite Dielektrikum Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP) und/oder Polytetrafluorethylen (PTFE) auf.

[0035] Obgleich PE, PP bzw. PTFE bislang nicht zur Übertragung von elektromagnetischen Wellen für dielektrische Wellenleiter zum Einsatz kommen, haben umfangreiche Versuche ergeben, dass die genannten Materialien im Gigahertzbereich eine geringe Dämpfung und ein besonders vorteilhaftes Verhältnis zwischen der Permittivität und des Verlustfaktors des dielektrischen Wellenleiterkabels aufweisen.

[0036] Bei einer Verwendung der genannten Materialien im Automobilbereich kann ein Additiv zur Steigerung der Temperaturbeständigkeit beigemischt werden.

[0037] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Dielektrikum als PE-Schaum, und/oder als Geflecht und/oder als wenigstens ein Band, welches das erste Dielektrikum umwickelt, und/oder als Vlies ausgebildet.

[0038] Es ist besonders vorteilhaft, wenn ein erfindungsgemäßes Wellenleiterkabel in einem optoelektronischen Steckverbinder verwendet wird. In einem optoelektronischen Steckverbinder dient das erfindungsgemäße dielektrische Wellenleiterkabel zur Übertragung eines elektromagnetischen Signals von Steckkontakten zu einem elektronischen Bauelement, beispielsweise einer Antenne.

[0039] Kunststoffschäume eignen sich zur Einlagerung von Luft bei gleichzeitig ausreichender mechanischer Stabilität.

[0040] Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, das zweite Dielektrikum als Materialgemisch aufzubauen. Dementsprechend kann das zweite Dielektrikum auch mehrere Komponenten aus Schaum, Geflecht oder Band aufweisen. Zudem kann ein Schaum mehrere dielektrische Schichten aus verschiedenen Materialien aufweisen, die von einer Trennschicht getrennt sind.

[0041] Auf diese Weise kann das zweite Dielektrikum besonders vorteilhaft hinsichtlich mechanischer und die elektrischer Eigenschaften ausgelegt werden. Zudem kann die Permittivität des zweiten Dielektrikums weiter eingestellt werden.

[0042] Gemäß einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das dritte Dielektrikum TPE, insbesondere TPE S auf. TPE, insbesondere TPE S, ist ein Dielektrikum mit besonders großen Verlustfaktor sowie vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, besonders hinsichtlich der Festigkeit gegen Abknicken, sowie eine hohe Flammbeständigkeit.

[0043] Die vorliegende Erfindung ist besonders geeignet zur Anwendung in einem dielektrischen Wellenleiterkabel gemäß der Patentanmeldung EP 16193115 A1, dessen Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in dieser Anmeldung mit aufgenommen werden soll. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann auch in anderen dielektrischen Wellenleiterkabel zum Einsatz kommen.

[0044] Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG

[0045] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

Fig. 1

zeigt eine schematische Schnittsicht und Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen dielektrischen Wellenleiterkabels gemäß einer Ausführungsform;

Fig. 2

zeigt eine schematische Schnittsicht und Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen dielektrischen Wellenleiterkabels gemäß einer Ausführungsform.

[0046] Die beiliegenden Figuren der Zeichnung sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

[0047] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0048] Im Folgenden werden die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

[0049] Die folgenden Figuren 1-2 zeigen jeweils ein erfindungsgemäßes Dielektrisches Wellenleiterkabel gemäß einer Ausführungsform. Die Modifikationen gemäß den Figuren 1-2 sind, sofern nicht anders angegeben, beliebig austauschbar und kombinierbar.

[0050] Die Figur 1 zeigt ein dielektrisches Wellenleiterkabel 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Wellenleiterkabel 10 umfasst einen dielektrischen Kern 12 zur Übertragung einer elektromagnetischen Welle, eine dielektrische Hülle 14 zur Schirmung der zu übertragenden Welle und einen dielektrische Mantel 16 zum mechanischen Schutz des dielektrischen Wellenleiterkabels 10.

[0051] Zwischen dem Kern 12 und der Hülle 14 ist ein dielektrischer Trennfilm 18, der auf den Kern aufgesprüht wurde, ausgebildet.

[0052] Figur 2 zeigt ein dielektrisches Wellenleiterkabel 22 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Ähnlich zu Figur 1 weist das Kabel 22 einen Kern 12, eine Hülle 14 sowie einen Mantel 16 auf. Zwischen dem Kern 12 und der Hülle 14 ist eine dielektrische Trennfolie 20 aus PTFE, die auf den Kern aufgebracht wurde, ausgebildet.

[0053] Es versteht sich, dass zwischen dem Kern und der Hülle auch eine Folie ausgebildet sein kann bzw. dass zwischen dem Mantel und der Hülle auch ein Film ausgebildet sein kann.

[0054] Eine Folie unterscheidet sich von einem Film dadurch, dass eine Folie in einem festen Aggregatszustand ist, wohingegen ein Film auch in einem flüssigen Aggregatszustand sein kann. Es kann vorgesehen sein, dass der Film nach einer Trocknungszeit oder Aushärtezeit fest wird oder flüssig bleibt.

[0055] Es versteht sich, dass die Kabel gemäß Figur 1 und Figur 2 auch miteinander kombiniert werden können, so dass sowohl zwischen dem Kern und der Hülle als auch zwischen der Hülle und dem Mantel jeweils eine Trennschicht vorgesehen sein kann.

Bezugszeichenliste

[0056] 

10

dielektrisches Wellenleiterkabel

12

erstes Dielektrikum/Kern

14

zweites Dielektrikum/Hülle

16

drittes Dielektrikum/Mantel

18

Trennschicht

20

Trennschicht

22

dielektrisches Wellenleiterkabel

Ansprüche

1. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10), insbesondere zur Verwendung im Automobilbereich mit einem ersten Dielektrikum (12, 14) und mit einem zweiten Dielektrikum (14, 16),
wobei zwischen dem ersten Dielektrikum (12, 14) und dem zweiten Dielektrikum (14, 16) eine Trennschicht (18; 20) ausgebildet ist, die verhindert, dass sich das erste Dielektrikum mit dem zweiten Dielektrikum verbindet.

2. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach Anspruch 1, wobei die Trennschicht (18; 20) aus einem dielektrischen Werkstoff hergestellt ist.

3. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trennschicht (18; 20) als Film oder als Folie ausgebildet ist.

4. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trennschicht (18; 20) höchstens 200 µm, insbesondere höchstens 80 µm, weiter insbesondere höchstens 30 µ dick ist.

5. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trennschicht einen Schmelzpunkt aufweist, der größer ist als ein jeweiliger Schmelzpunkt des ersten Dielektrikums und des zweiten Dielektrikums.

6. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schmelzpunkt der Trennschicht oberhalb von 250 °C, insbesondere bei in etwa 300 °C, liegt.

7. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trennschicht PTFE und/oder Bornitrid aufweist.

8. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Dielektrikum als Kern des dielektrischen Wellenleiterkabels ausgebildet ist und das zweite Dielektrikum als Hülle zum Kern des dielektrischen Wellenleiterkabels ausgebildet ist.

9. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach Anspruch 8, welches ein drittes Dielektrikum (16), welches als Mantel zur Hülle (14) des Wellenleiterkabels ausgebildet ist, aufweist, wobei zwischen dem zweiten und dem dritten Dielektrikum eine weitere Trennschicht (20) ausgebildet ist.

10. Dielektrisches Wellenleiterkabel (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1-7, wobei das erste Dielektrikum als Hülle des dielektrischen Wellenleiterkabels ausgebildet ist und das zweite Dielektrikum als Mantel zur Hülle des dielektrischen Wellenleiterkabels ausgebildet ist.

11. Dielektrisches Wellenleiterkabel nach Anspruch 10, wobei die Trennschicht Metall, insbesondere Aluminium, aufweist.

12. Dielektrisches Wellenleiterkabel nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei in das zweite Dielektrikum Luft eingelagert ist und wobei das zweite Dielektrikum auf die Trennschicht aufgeschäumt ist.

13. Dielektrisches Wellenleiterkabel nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Permittivität des zweiten Dielektrikums geringer als 2 ist und/oder eine Differenz zwischen der Permittivität des ersten Dielektrikums und der Permittivität des zweiten Dielektrikums wenigstens 0,3, insbesondere wenigstens 0,5, weiter insbesondere wenigstens 0,8 beträgt.

14. Optoelektronischer Steckverbinder zur Verbindung eines dielektrischen Wellenleiters mit einer elektrischen Leitung, welcher ein dielektrisches Wellenleiterkabel nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist.

15. Herstellungsverfahren für ein dielektrisches Wellenleiterkabel mit den folgenden Schritten:

- Bereitstellen eines ersten Dielektrikums;

- Aufbringen einer Trennschicht auf das erste Dielektrikum, insbesondere durch Aufsprühen eines Trennmittels oder durch Anbringen einer Folie an dem ersten Dielektrikum;

- Aufbringen eines zweiten Dielektrikums auf die Trennschicht bei einer Temperatur von wenigstens 100 °C, insbesondere wenigstens 120 °C;

wobei die Trennschicht derart ausgelegt ist, dass diese sich während dem Aufbringen nicht mit dem ersten Dielektrikum und/oder dem zweiten Dielektrikum verbindet.

Zeichnung