CH615545A5

CH615545A5 - Tunnel radio system

Info

Publication number: CH615545A5
Application number: CH628077A
Authority: CH
Inventors: Werner Baeschlin; Rene Gnaegi
Original assignee: Patelhold Patentverwertung
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-05-20
Publication date: 1980-01-31
Also published as: ATA364378A; FR2391604A1; FR2391604B1; IT1095625B; AT377400B; YU55778A; DE2728765C2; DE2728765A1; IT7823563A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Tunnel-Funkanlage zur Herstellung einer Funkverbindung zwischen mobilen Funkgeräten und in einem Tunnel fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Funkverbindungen in Strassentunnels werden von Polizeiorganisationen, Unterhalts- und Rettungsdiensten immer dringender gefordert, da diese Abschnitte des Strassennetzes ganz besondere Gefahren aufweisen. Sehr wünschenswert ist weiter die Versorgung mit einem UKW-Rundfunkkanal, damit der einzelne Kraftfahrer laufend über die Verkehrssituation orientiert werden kann. In Bahntunneln dienen die Funkanlagen vorwiegend den Unterhaltsdiensten und der zentralen Betriebsführung.

Tunnel-Funkanlagen sind verschiedenorts schon in Verwendung. Fig. 1 zeigt den klassischen Aufbau, wie er in der Fachliteratur verschiedentlich beschrieben wurde. Der Tunnel wird in Abschnitte etwa gleicher Länge aufgeteilt, und in der Mitte jedes Abschnittes sind die ortsfesten Sendeempfangsgeräte SE über Koppelschaltungen K auf das Kabel Ka geschaltet. Versuche haben ergeben, dass die mittlere Dämpfung zwischen einem modernen strahlenden Kabel und einer À/4-Antenne auf einem Fahrzeug etwa 75 dB beträgt, und zwar praktisch frequenzunabhängig zwischen 50 und 500 MHz. Die örtliche Verteilung der Empfangsfeldstärke folgt einer Ryleigh-

Verteilung, d. h. sie ist relativ starken Schwankungen unterworfen. Für moderne, hochempfindliche Empfänger ist ein Kabelpegel von mindestens -20 dBm notwendig. Sendet man in jeden Kabelast eine Leistung von 1 Watt (+30 dBm), so darf die Längsdämpfung des Kabels 50 dB nicht überschreiten. Dies entspricht bei 160 MHz einer Kabellänge von etwa 1,5 km. Das System nach Fig. 1 hat den Nachteil, dass am Einspeisepunkt sehr grosse Unterschiede zwischen Sende- und Empfangspegel bestehen und für benachbarte Kanäle die für unabhängigen Betrieb notwendige Entkopplung nicht realisiert werden kann. Zudem wird für eine hohe Anzahl Funkkanäle der Geräteaufwand sehr gross.

Deshalb sind andere Lösungen nach Fig. 2 vorgeschlagen worden. Hier werden auf einer Seite des Kabels sämtliche Signale eingespeist und auf der anderen Seite die Empfänger parallelgeschaltet. In regelmässigen Abständen werden die Signale breitbandig verstärkt (Breitbandverstärker V). Diese Zwischenverstärker müssen linear arbeiten, damit nicht unzulässig starke Intermodulationsprodukte entstehen. Für das 160 MHz-Band sind Abschnitte von etwa 1 km Länge realisiert worden. Auch beim System nach Fig. 2 ist der unabhängige Betrieb benachbarter Kanäle beeinträchtigt, da am Empfangsende immer noch Unterschiede von etwa 90 dB zwischen Sendepegel und Empfangsempfindlichkeit existieren. Zudem stören oft die Intermodulationsprodukte der Zwischenverstärker.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden, vor allem aber benachbarte Übertragungskanäle besser zu entkoppeln. Die Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gemäss dem kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 3 bis 5 beispielsweise näher erläutert. Die Figuren 3 und 4 zeigen die zwei möglichen Konfigurationen mit Zwischenverstärker. Gekoppelte Kabel bilden bekanntlich einen Richtkoppler, wobei die Koppeldämpfung eine periodische Funktion der Kabellänge ist. Nach Meinke-Grundlach «Taschenbuch der Hochfrequenztechnik», 1962, S. 379, beträgt die Periode dieser Funktion U2. In Fig. 3 sind die breitbandigen Zwischenverstärker V, wie ersichtlich, gegenläufig angeordnet. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass sich alle Tunnelsender und -empfänger am gleichen Ende befinden, so dass keine zusätzlichen Verbindungsleitungen benötigt werden. Mit R ist der Abschlusswiderstand der Kabel bezeichnet.

Da in einem Kabelrichtkoppler die gekoppelten Wellen gegenläufig sind, bringt die Konfiguration nach Fig. 4, bei der gleichläufige Zwischenverstärker V verwendet werden, bei reflexionsfreiem Kabelabschluss eine grössere Entkopplung. Vom Standpunkt der Koppeldämpfung aus gesehen ist es hier zudem vorteilhaft, die Verstärkerabschnitte beim Sende- und beim Empfangskabel gleich lang zu wählen. Dann liegen sich stets die hohen Pegel (Verstärkerausgänge) und die tiefen Pegel (Verstärkereingänge) gegenüber.

Man muss sich natürlich fragen, ob eine Lösung mit zwei strahlenden Kabeln überhaupt tragbar ist. Wie sich gezeigt hat, ist bei Anlagen mit zahlreichen Funkkanälen der Preis des Kabels und dessen Montage nicht mehr ausschlaggebend.

Bei Tunnelfunkprojekten wird oft verlangt, dass der Betrieb auch nach einer Explosion gewährleistet sein müsse. Die strahlenden Kabel müssen notgedrungen sehr exponiert an der Wand oder an der Decke des Tunnels angebracht werden. Das Kabeldielektrikum hat zudem einen sehr tiefen Schmelzpunkt (etwa 100 °C, so dass bei Explosionen und Bränden mit einer Verbindungsunterbrechung gerechnet werden muss. Eine Anordnung, die die Funkverbindungen auch bei einer Unterbrechung praktisch im ganzen Tunnel sicherstellt, ist in Fig. 5 dargestellt. Im Normalfall sind die Sender Sl und die Empfän-

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ger El im Betrieb und über die Umschaltlogik LI an die Steuerleitung angeschlossen. Dieser normale Betriebsfall entspricht der Konfiguration gemäss Fig. 3. Beide strahlenden Kabel werden durch ein Pilotsignal überwacht (voim Pilotgenerator PG erzeugt). Meldet der Pilotauswerter PAI eine Unterbrechung

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im Empfangskabel, so empfangen die Empfänger El nur noch Signale aus einem Teil des Tunnels. Deshalb werden die Empfänger E2 eingeschaltet. Meldet der Pilotauswerter PA2 eine Unterbrechung des Sendekabels, so werden die Sender S2 in 5 Betrieb genommen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

615 545 PATENTANSPRÜCHE

1. Tunnel-Funkanlage zur Herstellung einer Funkverbindung zwischen mobilen Funkgeräten (F) und in einem Tunnel fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten, bei welcher Anlage im Tunnel fest verlegte, für Sendegeräte (S) und Empfangsgeräte (E) getrennte und mit diesen in Wirkverbindung stehende strahlende Kabel (Ka) verwendet werden, längs der Zwischen verstärker angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sendegeräte (S) und die Empfangsgeräte (E) an verschiedenen Enden des Tunnels befinden und die Zwischenverstärker (V) in jedem strahlenden Kabel (Ka) bezüglich des anderen strahlenden Kabels gleichläufig sind.

2. Tunnel-Funkanlage zur Herstellung einer Funkverbindung zwischen mobilen Funkgeräten (F) und in einem Tunnel fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten, bei welcher Anlage im Tunnel fest verlegte, für Sendegeräte (S) und Empfangsgeräte (E) getrennte und mit diesen in Wirkverbindung stehende strahlende Kabel (Ka) verwendet werden, längs der Zwischenverstärker angeordnet sind, wobei sich Sende- und Empfangsgeräte am gleichen Tunnelende befinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenverstärker (V) in der Strecke des einen Kabels (Ka) gegenläufig sind bezüglich den Zwischenverstärkern in der Strecke des anderen Kabels.

3. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten des Tunnels fest angeordnete Sende- und Empfangsgeräte vorgesehen sind, wobei das Sendekabel (Ka) der einen Seite zugleich das Empfangskabel der anderen Seite bildet.

4. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendegeräte (SI, S2) mit Pilotgeneratoren (PG) und die Empfangsgeräte (El, E2) mit Pilotauswertern (PAI, PA2) in Wirkverbindung stehen und dass für Sendegeräte und Empfangsgeräte beiderseits Umschalt-Logikeinheiten (LI, L2) vorgesehen sind, die von den Pilotauswertern (PAI, PA2) gesteuert werden und dafür sorgen, dass die beiderseitigen Sende- bzw. Empfangsgeräte (Sl, El ; S2, E2) bei Unterbrechung und somit Teilausfalls eines strahlenden Kabels (Ka) durch die homologen Geräte der jeweils anderen Seite ersetzt werden.