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PATENTANSPRÜCHE
1. Funkanlage für Wechselsprech-Verkehr auf einer einzigen Frequenz zwischen einer festen Station (3) und minde stens einer beweglichen Station (4), die zum Teil an Orten (7) verkehrt, an denen direkte Funkverbindungen nicht möglich sind, mit mindestens einer mindestens an den genannten
Orten verlegten Leckleitung (16; 33, 34) und mit zwei je einen
Empfangs- und einen Sendeteil aufweisenden Relaiseinrichtungen (8, 17; 31,32) zur Ermöglichung des Funkverkehrs an den genannten Orten, wobei an der ersten Relaiseinrichtung (8; 31) der Empfangsteil (10) die von der festen Station (3) ausgesendeten Signale über eine Antenne (11) empfängt und der Sendeteil (9) diese Signale mit der ursprünglichen Fre quenz an eine Leckleitung (16; 33) abgibt, während an der zweiten Relaiseinrichtung (17;
32) der Empfangsteil (18) die von einer beweglichen Station (4) ausgesendeten Signale über eine Leckleitung (16; 34) empfängt und der Sendeteil (19) diese Signale mit der ursprünglichen Frequenz über eine
Antenne (20) abgibt und wobei jeweils innerhalb jeder Relais einrichtung erste Schaltungsmittel (15, 22) vorhanden sind, welche in Abhängigkeit vom Empfang eines Signals am Empfangsteil (10, 18) den Sendeteil (9, 19) in Betrieb setzen, gekennzeichnet durch mindestens den in der ersten Relaiseinrichtung (8; 31) enthaltenen ersten Schaltungsmitteln 5) zugeordnete zweite Schaltungsmittel (14, 24), welche in Abhängigkeit von durch die genannten Empfangsteile (10) empfangenen Signalen die ersten Schaltungsmittel (15), denen sie zugeordnet sind, unwirksam machen.
2. Funkanlage nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Schaltungsmittel (14, 23) in einer Weise mit den beiden Relaiseinrichtungen (8, 17; 31, 32) in Beziehung (24, 25) stehen, gemäss welcher sie beim Empfang eines Signals an einer der Relaiseinrichtungen die ersten Schaltungsmittel (15, 22) der andern Relaiseinrichtung unwirksam machen.
3. Funkanlage für die Funkversorgung eines Tunnels (7), nach dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Tunnel zwei parallel verlaufende Leckleitungen (33, 34) angeordnet sind, welche je an entgegengesetzten Enden des Tunnels mit den beiden Relaiseinrichtungen verbunden sind, dass ferner ausschliesslich der ersten Relaiseinrichtung (31) zugeordnete zweite Schaltungsmittel (14) durch den Signalempfang an der andern Relaiseinrichtung (32) wirksam gemacht werden und dass zwischen den beiden Relaiseinrichtungen dritte Schaltungsmittel (24, 35) wirksam sind, welche den Sendeteil (9) der ersten Relaiseinrichtung (31) in einer Weise mit dem Empfangsteil (18) der zweiten Relaiseinrichtung (32) in Verbindung bringen, gemäss welcher das am genannten Emp fangsteil (18) empfangene Signal am genannten Sendeteil (9) wiederum ausgesendet wird (Fig.
2).
4. Funkanlage nach dem Patentanspruch 2, in welcher eine einzige, an voneinander entfernten Stellen mit den beiden Relaiseinrichtungen (8, 17) verbundene Leckleitung (16) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in beiden Relaiseinrichtungen (8, 17) zweite, je vom Empfang an der anderen Relaiseinrichtung abhängige Schaltungsmittel (14, 24; 23, 25) vorhanden sind (Fig. 1).
5. Funkanlage nach dem Patentanspruch 4, in welcher die Leckleitung (16) zum Teil an Orten verläuft, an denen der Empfang der von der beweglichen Station (4) ausgesendeten Signale sowohl über die Leckleitung (16) und die zweite Relaiseinrichtung (17) als auch über die Antenne (11) der ersten Relaiseinrichtung (8) möglich ist, gekennzeichnet durch ein in der ersten Relaiseinrichtung (8) enthaltenes Verzögerungsglied (13), welches das Kriterium für einen vom Empfangsteil (10) dieser Relaiseinrichtung (8) festgestellten Signalempfang gegenüber dem entsprechenden Kriterium der zweiten Relaiseinrichtung (17) verzögert wirksam werden lässt, so dass bei gleichzeitigem Eintreffen eines Signals an den Empfangsteilen (10, 18) beider Relaiseinrichtungen (8,
17) das Signal mit Sicherheit ausschliesslich von der Leckleitung (16) nach der entsprechenden Antenne (20) übertragen wird.
6. Funkanlage nach dem Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch in mindestens einer Relaiseinrichtung (31, 32) enthaltene, eine Ansprechzeit von mehreren Sekunden aufweisende Verzögerungsmittel (37, 38), welche in der betreffenden Relaiseinrichtung aufgrund des Signalempfangs am Empfangsteil (10, 18) die zweiten Schaltungsmittel (14, 23) vor übergehend in ihren Arbeitszustand verbringen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Funkanlage für den Verkehr zwischen einer festen Station und mindestens einer beweglichen Station, die zum Teil an Orten verkehrt, an denen direkte Funkverbindungen nicht möglich sind. Solche Orte sind insbesondere Tunnel und Geländeeinschnitte. Es ist allgemein bekannt, in derartigen Fällen die genannten Orte mit Leckleitungen zu versehen. Eine Abhandlung über den diesbezüglichen Stand der Technik findet sich beispielsweise im Artikel von Otto Grüssi und Peter König: Funkversorgung in Strassentunnels , erschienen in den Technischen Mitteilungen der Schweizerischen PTT, Band 55, Nummer 10, S. 435... ...445 (Oktober 1977).
In den bekannten Anlagen ist für jede Verkehrsrichtung eine einen Sende- und einen Empfangsteil aufweisende Relaiseinrichtung angeordnet, wobei an der ersten dieser Relaiseinrichtungen der Empfangsteil die von der festen Station ausgesendeten Signale über eine Antenne empfängt und der Sendeteil Signale, die die gleiche Modulation wie die empfangenen Signale aufweisen, an eine Leckleitung abgibt.
An der zweiten Relaiseinrichtung empfängt dagegen der Empfangsteil die von einer beweglichen Station ausgesendeten Signale über eine Leckleitung, und der Sendeteil sendet Signale, die die gleiche Modulation wie die empfangenen Signale aufweisen, über eine Antenne nach der festen Station.
Innerhalb jeder Relaiseinrichtung sind dabei erste Schaltungsmittel vorhanden, welche in Abhängigkeit vom Empfang am Empfangsteil den zugehörigen Sendeteil in Betrieb setzen.
Alle bisher bekanntgewordenen Einrichtungen dieser Art sind für den Betrieb mit zwei verschiedenen Frequenzen für Senden und Empfangen eingerichtet, wobei es grundsätzlich keine Rolle spielt, ob an den Stationen gleichzeitig gesendet und empfangen werden kann (Duplex), oder ob dies nur bei der festen Station der Fall ist (Halb-Duplex). Am wenigsten Schwierigkeiten für den Bau solcher Anlagen ergeben sich, wenn die im Verkehr über die Leckleitung verwendeten Frequenzen von den zwischen der festen Station und den Relaiseinrichtungen verwendeten abweichend gewählt werden. Ein Nachteil besteht dann in der Notwendigkeit, an den beweglichen Stationen die Frequenzen umzuschalten, wenn sie ihren Standort zwischen zwei Gebieten, von denen das eine über die Leckleitung und das andere von der festen Station direkt versorgt ist, wechseln.
Die Notwendigkeit eines solchen Frequenzwechsels entfällt, wenn die beiden Relaiseinrichtungen jeweils die gleiche Frequenz wiedergeben, die empfangen wird. Dabei kann sich diese Wiedergabe auf die Erzeugung der gleichen Nennfrequenz beschränken, oder sie kann phasenstarr sein. Auf die Vorteile der letztgenannten Anordnung wird später eingetreten. Die Anordnung mit Wiedergabe der gleichen Frequenz verlangen jedoch, dass zwischen einer an die gleiche Relaiseinrichtung angeschlossenen Antenne und einer Leckleitung
die Dämpfung grösser ist als das Verhältnis von Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit bei der betreffenden Relaiseinrichtung. Solche Bedingungen können im allgemeinen nicht ohne weiteres, jedoch durch sorgfältige Wahl passender Antennenstandorte (z.B. über dem Tunnel) und durch Speisung bzw. Anzapfung der Leckleitung an einem vom Tunneleingang entfernten Ort in den meisten Fällen erfüllt werden.
Funkanlagen der beschriebenen Art mit zwei Frequenzen für die beiden Verkehrsrichtungen besitzen ausser dem Nachteil des höheren Bedarfs an Frequenzen das in bestimmten Fällen als Mangel empfundene Merkmal, dass zwei bewegliche Stationen nicht direkt untereinander verkehren können.
Funkanlagen, die für beide Verkehrsrichtungen abwechselnd die gleiche Frequenz benützen (Simplex) sind daher weit verbreitet. Es stellt sich nun die Aufgabe, auch in solchen Anlagen den beweglichen Stationen zu ermöglichen, an Orten, an denen keine direkten Verbindungen nach einer festen Station möglich sind, solche Verbindungen mit Hilfe von Leckkabeln und Relaiseinrichtungen zu ermöglichen. Dies ist jedoch nicht ohne weiteres zu erreichen, indem das Signal, das von der mit dem Sendeteil der zweiten Relaiseinrichtung verbundenen Antenne abgestrahlt wird, wiederum auf die mit dem Empfangsteil der ersten Relaiseinrichtung verbundene Antenne trifft, wobei ohne Vorkehrung besonderer Massnahmen sich die beiden Sendeteile gegenseitig im Betrieb halten würden.
Mit der vorliegenden Erfindung wird nun diese Aufgabe gelöst. Die Erfindung betrifft eine Funkanlage für Wechselsprech-Verkehr nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Diese Funkanlage ist gekennzeichnet durch mindestens den in der ersten Relaiseinrichtung enthaltenen ersten Schaltungsmitteln zugeordnete zweite Schaltungsmittel, welche in Abhängigkeit von durch die genannten Empfangsteile empfangenen Signalen die ersten Schaltungsmittel, denen sie zugeordnet sind, unwirksam machen.
Eine besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Funkanlage mit zwei Leckleitungen, welche Anlage einen indirekten gegenseitigen Verkehr zwischen zwei sich im Bereich der Leckleitungen befindenden beweglichen Stationen ermöglicht. Eine weitere besondere Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Funkanlage für örtliche Verhältnisse, in denen es notwendig ist, die Leckleitung auch ausserhalb eines Tunnels anzuordnen und in denen Stellen vorhanden sind, an welchen die beweglichen Stationen gleichzeitig von den Empfangsteilen beider Relaiseinrichtungen empfangen werden können.
Die Erfindung wird nun anhand von zwei Ausführungsbeispielen erklärt. Die beiden Figuren zeigen je eine feste und eine in einem Tunnel befindliche bewegliche Station und zwei je an den beiden Tunnelausgängen angeordnete Relaiseinrichtungen.
Die Figur 1 zeigt eine Anlage für die Funkverbindung eines Tunnels mit Hilfe einer einzigen Leckleitung, die auch zum Teil ausserhalb des Tunnels verläuft und in welcher somit ausserhalb des Tunnels Standorte für die beweglichen Stationen vorhanden sind, an denen der bewegliche Sender von den Empfangsteilen beider Relaiseinrichtungen empfangen werden kann.
Die Figur 2 zeigt eine grundsätzlich der Anlage gemäss Figur 1 entsprechende Anlage mit zwei Leckleitungen, von denen jede mit einer der Relaiseinrichtungen verbunden ist.
Die aus einem Sender 1, einem Empfänger 2 und einer Antenne bestehende feste Station 3 sendet und empfängt abwechslungsweise auf der gleichen Frequenz. Die Zuführung der Modulation ist dabei nicht dargestellt. In einem Tunnel 7 befindet sich eine bewegliche Funkstation 4, welche aus einem Sender 5, einem Empfänger 6 und einer Antenne besteht. Diese bewegliche Station sendet und empfängt ebenfalls auf einer einzigen Frequenz, welche der Frequenz der festen Station entspricht.
Eine erste Relaiseinrichtung 8 umfasst einen Sendeteil 9, einen Empfangsteil 10 und eine Antenne 11. Der niederfrequente Ausgang des Empfangsteils ist über die Verbindung 12 mit dem Modulationseingang des Sendeteils verbunden.
Anstelle eines Niederfrequenzsignals könnte auch ein Zwischenfrequenzsignal übertragen werden. Ein Verzögerungsglied 13 mit einer Verzögerung in der Grössenordnung von 100 ms und ein im Ruhezustand leitender (vorzugsweise elektronischer) Schalter 14 liegen im Zuge einer Verbindung 15, über welche vom Empfangsteil 10 das Kriterium für einen empfangenen Träger nach dem Tastungseingang des Sendeteils 9 übertragen wird. Der Sendeteil 9 gibt ein Signal der gleichen Frequenz und der gleichen Modulation, wie es vom Empfangsteil 10 über die Antenne 11 empfangen wurde, an die Leckleitung 16 ab.
Eine zweite Relaiseinrichtung 17 umfasst einen Empfangsteil 18 und einen Sendeteil 19 mit Antenne 20. Der Empfangsteil 18 ist an der Leckleitung 16 angeschlossen, wobei der der Relaiseinrichtung 8 angehörende Sendeteil 9 und der Empfangsteil 18 mit den gegenüberliegenden Enden der Leckleitung 16 verbunden sind. Die Leitung 21 zur Übertragung der Modulation entspricht der Leitung 12 und die Leitung 22 zur Übertragung des Tastkriteriums der Leitung 15 in der Relaiseinrichtung 8. Die Leitung 22 kann vom Schalter 23 unterbrochen werden. Der Sendeteil 19 gibt über die Antenne 20 ein Signal der gleichen Frequenz und der gleichen Modulation, wie es vom Empfangsteil 18 empfangen wurde, an die Antenne 20 ab.
Über zwei zwischen den beiden Relaiseinrichtungen verlaufende Leitungen 24 und 25 wird jeweils der Schalter 14 bzw. 23 auf Unterbruch gesteuert, wenn an der andern Relaiseinrichtung der Sendeteil 19 bzw. 9 in Betrieb gesetzt wird.
Die Funkanlage kann nur dann richtig arbeiten, wenn einerseits zwischen den Antennen der festen Station 3 und den Antennen 11 und 20 je eine Übertragung möglich ist, anderseits jedoch die Dämpfung je zwischen dem Ausgang des Sendeteils 19 und dem Eingang des Empfangsteils 18 bzw. zwischen 9 und 10 grösser sein muss als das Verhältnis zwischen abgegebener Senderleistung und Empfangsempfindlichkeit der betreffenden Relaiseinrichtung. Sofern diese Bedingungen nicht erfüllt wären, könnten sich die Sendeteile durch Rückkopplung selber in Betrieb halten.
Sofern nun der feste Sender 1 ein an eine irgendwo befindliche bewegliche Station gerichtetes Signal aussendet, wird diese Station, sofern sie sich ausserhalb des Tunnels befindet, direkt erreicht. Gleichzeitig wird das Signal am Empfangsteil 10 über die Antenne 11 empfangen, worauf über die Verbindung 15, das Verzögerungsglied 13 und den Schalter 14 der Sendeteil 9 in Betrieb gesetzt wird. Über die Leitung 25 wird mit dem Schalter 23 die Verbindung 22 unterbrochen.
Das vom Sendeteil 9 abgegebene Signal erreicht nun über die Leckleitung 16 die bewegliche Station 4, sofern sie sich im Tunnel befindet, wobei die Empfangsfrequenz inner- und ausserhalb des Tunnels gleich ist.
Über die Leckleitung 16 gelangt das Signal auch an den Empfangsteil 18, wo über die Leitung 22 ein Trägerkriterium abgegeben wird. Da sich der Schalter 23 jedoch im gesperrten Zustand befindet, hat dies keine weitere Wirkung.
Sendet nun die bewegliche Station 4 ein Signal aus, gelangt dieses, sofern sich die Station ausserhalb des Tunnels befindet, direkt an die feste Station 3. Sofern sich die Station 4 dagegen innerhalb des Tunnels befindet, wird das Signal über die Leckleitung am Empfangsteil 18 empfangen. Sofern in diesem Zeitpunkt vom Empfangsteil 10 kein Signal empfangen wird, und somit der Schalter 23 leitend ist, wird über die Verbindung 22 der Sendeteil 19 in Betrieb gesetzt, und über die Verbindung 24 wird der Schalter 14 in den gesperrten Zustand versetzt. Der Sendeteil 19, welcher über die Verbindung 21 moduliert wird, sendet nun ein dem von der beweglichen Station abgegebenen Signal entsprechendes
Signal über die Antenne 20 nach der festen Station 3 aus.
Dieses Signal wird, entsprechend den örtlichen Verhältnissen, gegebenenfalls auch am Empfangsteil 10 empfangen, was aber infolge des gesperrten Schalters 14 wirkungslos bleibt.
Die beiden Schalter 14 und 23 wirken somit derart zusammen, dass der sperrende Zustand des einen die Betätigung des andern ausschliesst.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass die Zufahrt zum Tunnel in einem Geländeeinschnitt verläuft und dass dort, um trotz der nicht überall vorhandenen
Möglichkeit der direkten Funkverbindung mit der festen Station solche Verbindungen über die Relaiseinrichtungen herstellen zu können, eine Verlängerung der sich im Tunnel befindlichen Leckleitung angebracht ist. In diesem Geländeeinschnitt können auch Stellen vorhanden sein, von denen aus ausser den Funkverbindungen über die Leckleitung auch
Funkverbindungen nach der Antenne 11 möglich sind. Wird nun von einer an einer solchen Stelle befindlichen beweglichen Station aus gesendet, sprechen die beiden Empfangsteile
18 und 10 gleichzeitig an.
Würde nun vom Empfangsteil 10 der Sendeteil 9 in Betrieb gesetzt und damit det Schalter 23 gesperrt, könnte die bewegliche Station nicht über Leckleitung und Relaiseinrichtung 17 nach der festen Station 3 senden. Ein direkter Verkehr auf der ganzen Länge des Einschnitts wäre voraussetzungsgemäss auch nicht möglich. Das Verzögerungsglied 13 verhindert nun diesen unliebsamen Schaltzustand, indem es beim gleichzeitigen Einsetzen des Empfangs an den Empfangsteilen 8 und 18 dafür sorgt, dass das Empfangskriterium des Empfangsteils 18 zuerst wirksam werden und den Schalter 14 sperren kann. Der Schalter 23 kann daher in einem solchen Falle nicht gesperrt und somit die Übermittlung über den Sendeteil 17 nicht verhindert werden.
Sind auf dem Wegstück, auf welchem die Leckleitung ausserhalb des Tunnels verläuft, Stellen vorhanden, von denen aus auch eine direkte Verbindung mit der festen Station möglich ist, empfiehlt es sich, in einer nicht im direkten Zusammenhang mit der Erfindung stehenden und daher nicht beschriebenen Weise dafür zu sorgen, dass die beiden Relaiseinrichtungen das empfangene Signal phasenstarr wiedergeben. Sofern das nicht der Fall ist, entstehen Interferenzen, wenn die bewegliche Station das (fast) gleiche Signal sowohl direkt von der festen Station als auch über die Leckleitung empfängt oder wenn an der festen Station zwei fast gleiche Signale empfangen werden, wobei das eine direkt von der beweglichen Station stammt und das andere über die Relaiseinrichtung 17 läuft.
In der beschriebenen Anlage ist zwischen der festen Station und einer beweglichen Station ein Verkehr immer möglich, und zwar unbekümmert darum, ob sich die bewegliche Station inner- oder ausserhalb des Tunnels befindet. Zwischen zwei innerhalb des Tunnels befindlichen beweglichen Stationen ist jedoch kein Verkehr über die Leckleitung möglich. Zwischen einer im Tunnel befindlichen und einer ausserhalb des Tunnels befindlichen Station ist ein gegenseitiger Verkehr nur dann möglich, wenn vom Standort der ausserhalb des Tunnels befindlichen Station aus Verbindungen zu den beiden Antennen 11 und 20 möglich sind.
Die in Figur 2 dargestellte Funkanlage bietet mehr Möglichkeiten als die in der Figur 1 dargestellte. Sie benötigt jedoch zwei Leckleitungen, die gegeneinander eine grosse Übertragungsdämpfung aufweisen. Die Anlage weist wie die zuerst beschriebene eine feste Station 3 und eine in einem Tunnel 7 befindliche bewegliche Station 4 auf. Eine erste Relaiseinrichtung 31 unterscheidet sich von der Relaiseinrichtung 8 durch den Wegfall des Verzögerungsgliedes 13 und durch einen zusätzlichen, zusammen mit dem Schalter 14 betätigten Schalter 36, der die Übertragung der Modulation zwischen dem Empfangsteil 10 und dem Sendeteil 9 unterbricht. Ein Verzögerungsglied 37 unterbricht, nachdem ihm ein vom Empfangsteil 10 abgegebenes Empfangskriterium zugeführt wird, nach einer Ansprechzeit von ungefähr 30 s den Schalter 14 während ungefähr 2 s.
Sofern das Empfangskriterium dann immer noch vorhanden ist, beginnt die Verzögerungszeit neu zu laufen. Eine zweite Relaiseinrichtung 32 unterscheidet sich von der entsprechenden Einrichtung 17 durch den Wegfall einer der Verbindung 25 entsprechenden Verbindung, und der Schalter 23 wird ausschliesslich durch das Zeitglied 38 in den gesperrten Zustand verbracht, wenn dem Zeitglied ungefähr 30 s lang ein Empfangskriterium vom Empfangsteil 18 zugeführt wird. Sende- und Empfangsteile 9 und 18 sind in bezug auf den Tunnel 7 gleich angeordnet wie in der Anlage gemäss Figur 1. Im Gegensatz zur zuerst beschriebenen Anlage sind jedoch zwei Leckleitungen vorhanden, von denen die Leitung 33 am Sendeteil 9 und die Leitung 34 am Empfangsteil 18 angeschlossen ist.
Weitere Unterschiede bestehen darin, dass das Empfangskriterium des Empfangsteils 18 über die Verbindung 24 nicht nur die beiden Schalter 14 und 36 sperrt sondern auch den Sendeteil 9 tastet. Die Modulationsverbindungen 12 und 21 sind über die Verbindung 35 miteinander verbunden, so dass alles was am Empfangsteil 18 empfangen wird beiden Sendeteilen zugeleitet wird.
In der in Figur 2 dargestellten Anlage müssen in bezug auf einzuhaltende Minimaldämpfungen nicht nur die Dämpfungen zwischen Antennen und Leckleitung, wie sie im Zusammenhang mit der Anlage gemäss Figur 1 beschrieben wurden, beachtet werden sondern auch die Dämpfung zwischen dem Ausgang des Sendeteils 9 und dem Eingang des Empfangsteils 18, d.h. die zwischen den beiden Leckleitungen 33 und 34 auftretende Dämpfung muss grösser sein als das Verhältnis zwischen der Sendeleistung des Sendeteils 9 und der Empfindlichkeit des Empfangsteils 18. Beim Einhalten dieser Bedingung ist es nicht möglich, dass der Empfangsteil 18 anspricht, wenn am Sendeteil 9 gesendet wird.
Der Dämpfungswert, der beispielsweise mindestens 100 dB betragen muss, ist in erster Linie vom Abstand und von der Art der beiden Leckleitungen abhängig. Sofern sich der die Leckleitung 33 speisende Sendeteil 9 und der von der Leckleitung 34 empfangende Empfangsteil 18 auf der gleichen Seite des Tunnels befänden, könnte eine Dämpfung von nur ungefähr 50-60 dB erreicht werden. In der in der Figur 2 dargestellten Anlage, wo Sende- und Empfangsteil an entgegengesetzten Enden des Tunnels wirksam sind, können dagegen 110 dB erreicht werden.
In der in Figur 2 dargestellten Anlage wickelt sich der Verkehr von der festen Station 3 nach der beweglichen Station 4 gleich ab wie in der Anlage gemäss Figur 1. Der Schalter 23, welcher in der Anlage gemäss Figur 1 die Inbetriebnahme des Sendeteils 19 durch das vom Sendeteil 9 ausgesendete Signal verhindert, ist hier nicht notwendig, da zwischen dem Sendeteil 9 und dem Empfangsteil 18 eine sehr grosse Dämpfung vorhanden ist.
Sofern nun von der beweglichen, im Tunnel befindlichen Station 4 aus gesendet wird, gelangt das Signal über die Leckleitung 34 an den Empfangsteil 18. Das von diesem Teil abgegebene Empfangskriterium setzt über die Verbindungen 22 und 24 die beiden Sendeteile 19 und 9 in Betrieb und sperrt die beiden Schalter 14 und 36, so dass vom Empfangsteil 10 abgegebene Kriterien und Signale den Sendeteil 9 nicht beeinflussen können.
Das Modulationssignal, das in dem vom Empfangsteil 18 über die Leckleitung 34 empfangenen Signal enthalten ist, wird über die Verbindungen 21 und 35 den beiden Sendeteilen 19 und 9 zugeführt. Das im Tunnel empfangene Signal wird somit nicht nur über die Antenne 20 nach der festen Station sondern auch über die Leckleitung 33 wiederum im Tunnel ausgesendet. Bei entsprechenden örtlichen Verhältnissen wird es auch am Empfangsteil 10 empfangen. Der gesperrte Schalter 36 verhindert dabei, dass das Modulationssignal dem Sendeteil 9 zweimal, d.h. über die Verbindungen 35 und 12 zugeleitet wird, was Interferenzen verursachen könnte.
Mit der Anlage gemäss Figur 2 ist somit, zusätzlich zu den Möglichkeiten gemäss Figur 1, ein Funkverkehr auf der gleichen Frequenz zwischen zwei im Tunnel befindlichen beweglichen Stationen möglich. Die Verkehrsmöglichkeiten zwischen einer im Tunnel befindlichen beweglichen Station und der festen Station oder einer ausserhalb des Tunnels befindlichen beweglichen Station sind gleich wie bei einer Anlage gemäss Figur 1.
Die Zeitglieder 37 und 38, welche auch in einer Anlage gemäss Figur 1 angebracht sein könnten, mildern die Folgen unerwünschter Betriebszustände und sind für die normale Betriebsabwicklung nicht notwendig. Sie verhindern, dass eine Relaiseinrichtung sich dauernd in Betrieb hält. Dies kann eintreten, wenn die früher angeführten Bedingungen für die Grösse der Dämpfung zwischen an dieselbe Relaiseinrichtung angeschlossener Leckleitung und Antenne nicht mehr erfüllt sind. Der Grund dafür kann in einer nicht voraussehbaren Weise, z.B. durch Witterungseinflüsse verursachten Änderung der Dämpfung zwischen Leckleitung und Antenne oder in einer Änderung der Daten des Sende- und/oder des Empfangsteils liegen.
In einem solchen Falle ist ein Funkverkehr mit einer im Tunnel befindlichen beweglichen Station nur noch in einer Richtung möglich, da im Anschluss an die Einschaltung des Sendeteils der betreffenden Relaiseinrichtung dieser Teil durch den Empfang des von ihm erzeugten Signals am Empfangsteil der gleichen Relaiseinrichtung in Betrieb gehalten wird. Sollte dieser unerwünschte Zustand bei der Relaiseinrichtung 17 oder 32 eintreten, wird auch der Funkverkehr ausserhalb des Tunnels in Mitleidenschaft gezogen, da an der festen Station das dauernd von einer Relaiseinrichtung eintreffende Signal ein von einer ausserhalb des Tunnels befindlichen beweglichen Station abgegebenes Signal stören oder unterdrücken kann.
Die beschriebenen Zeitglieder 37 und 38 unterbrechen nun den unerwünschten Zustand nach ungefähr 30 s. Er kann erst dann wiederum auftreten, wenn dem Empfangsteil der betreffenden Relaiseinrichtung erneut ein Signal zugeführt wird.
Während eines normalen Gespräches zwischen einer im Tunnel befindlichen beweglichen Station und der festen Station wirken sich die Zeitglieder nur dann aus, wenn innerhalb eines (im Wechselsprechen) abgewickelten Gesprächs eine Gesprächsrichtung ununterbrochen mehr als 30 s beibehalten wird, was in der Praxis selten vorkommt. Nur in diesen seltenen Fällen kommt es zu einem Unterbruch des Gesprächs, welcher aber nur ungefähr 2 s dauert. Die Anordnung der Zeitglieder 37 und 38 mildert somit, sofern einmal fehlerhaft eine zu geringe Dämpfung auftritt, die störenden Auswirkungen des Fehlers.
In der Anlage gemäss Figur 2 könnten, sofern die Verbindung zwischen den Antennen 11 und 20 gut ist, der Schalter 36, die Verbindung 35 und die Leitung 24 weggelassen werden. Die Verbindung zwischen den beiden Leckleitungen würde dann über den Sendeteil 19 und den Empfangsteil 10 auf drahtlosem Wege hergestellt.
Die gegenseitige Anordnung der Teile der Relaiseinrichtungen und deren Anordnung in bezug auf den Tunnel ist in den Figuren zeichnerisch derart dargestellt, dass sich die grösste Übersichtlichkeit ergibt. Dabei sind je der Sende- und der Empfangsteil einer Relaiseinrichtung bei den beiden Tunnelenden angeordnet. Bei einer solchen Anordnung, bei welcher die die gleiche Frequenz verarbeitenden Sende- und Empfangsteile einer Relaiseinrichtung nahe beieinander aufgestellt sind, ergeben sich natürlich gewisse Schwierigkeiten.
Eine diesbezügliche Verbesserung könnte durch Trennung des Sende- und des Empfangsteils der Relaiseinrichtungen erreicht werden. Dabei könnten je die beiden Teile vorzugsweise in einer der Länge des Tunnels entsprechenden Entfernung voneinander angeordnet werden, indem beispielsweise in der Nähe des einen Tunnel-Endes beide Sendeteile und in der Nähe des andern Endes beide Empfangsteile aufgestellt würden, so dass je die internen Verbindungen der Relaiseinrichtungen kreuzweise verlaufen würden. Eine derartige Anordnung, bei welcher als Nachteil gegenüber den in den Figuren dargestellten Anlagen eine grössere Zahl von sich über die Länge des Tunnels erstreckenden Verbindungen notwendig wäre, hätte ausserdem den Vorteil, dass die Bedingung für die minimale Dämpfung je zwischen Ausgang und Eingang einer Relaiseinrichtung besser zu erfüllen wäre.
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PATENT CLAIMS
1. Radio system for two-way traffic on a single frequency between a fixed station (3) and at least one mobile station (4), which sometimes travels to locations (7) where direct radio connections are not possible, with at least one on the above
Located leakage line (16; 33, 34) and with two each
Relay devices (8, 17; 31, 32) having a receiving and a transmitting part to enable radio communication at the locations mentioned, the receiving part (10) on the first relay device (8; 31) receiving the signals transmitted by the fixed station (3) Receives an antenna (11) and the transmitting part (9) emits these signals with the original frequency to a leak line (16; 33), while at the second relay device (17;
32) the receiving part (18) receives the signals emitted by a movable station (4) via a leak line (16; 34) and the transmitting part (19) these signals at the original frequency via a
Antenna (20) emits and wherein first switching means (15, 22) are provided within each relay device, which, depending on the reception of a signal at the receiving part (10, 18), put the transmitting part (9, 19) into operation, characterized by at least second circuit means (14, 24) assigned to the first circuit means 5) contained in the first relay device (8; 31), which, depending on signals received by said receiving parts (10), ineffective the first circuit means (15) to which they are assigned do.
2. Radio system according to claim 1, characterized in that the second switching means (14, 23) in a way with the two relay devices (8, 17; 31, 32) in relation (24, 25), according to which they are received of a signal on one of the relay devices disable the first switching means (15, 22) of the other relay device.
3. Radio system for the radio supply of a tunnel (7), according to claim 2, characterized in that two parallel leakage lines (33, 34) are arranged in the tunnel, which are each connected at opposite ends of the tunnel to the two relay devices that second switching means (14) assigned exclusively to the first relay device (31) are made effective by the signal reception at the other relay device (32) and that third switching means (24, 35) are effective between the two relay devices, which switch means (9) the transmitter part (9) Bring the first relay device (31) in a manner with the receiving part (18) of the second relay device (32) according to which the signal received at said receiving part (18) is in turn transmitted at said transmitting part (9) (Fig.
2).
4. Radio system according to claim 2, in which there is a single leak line (16) connected to the two relay devices (8, 17) at distant locations, characterized in that in both relay devices (8, 17) second, depending on Receiving dependent on the other relay device switching means (14, 24; 23, 25) are present (Fig. 1).
5. Radio system according to claim 4, in which the leakage line (16) runs in part at locations where the reception of the signals transmitted by the movable station (4) via both the leakage line (16) and the second relay device (17) as is also possible via the antenna (11) of the first relay device (8), characterized by a delay element (13) contained in the first relay device (8), which compares the criterion for a signal reception determined by the receiving part (10) of this relay device (8) allows the corresponding criterion of the second relay device (17) to take effect with a delay, so that when a signal arrives at the receiving parts (10, 18) of both relay devices (8,
17) the signal is transmitted with certainty exclusively from the leak line (16) to the corresponding antenna (20).
6. Radio system according to claim 1, characterized by contained in at least one relay device (31, 32) having a response time of several seconds delay means (37, 38), which in the relay device in question due to the signal reception at the receiving part (10, 18) spend the second switching means (14, 23) in their working state temporarily.
The present invention relates to a radio system for traffic between a fixed station and at least one mobile station, which partly travels in places where direct radio connections are not possible. Such places are in particular tunnels and terrain cuts. In such cases, it is generally known to provide said locations with leak pipes. A treatise on the relevant state of the art can be found, for example, in the article by Otto Grüssi and Peter König: Radio coverage in road tunnels, published in the Technical Bulletins of the Swiss PTT, Volume 55, Number 10, pp. 435 ... ... 445 ( October 1977).
In the known systems a relay device having a transmitting and a receiving part is arranged for each traffic direction, the receiving part receiving the signals emitted by the fixed station via an antenna and the transmitting part receiving signals which have the same modulation as the received part at the first of these relay devices Have signals to a leak line.
At the second relay device, on the other hand, the receiving part receives the signals emitted by a movable station via a leak line, and the transmitting part sends signals which have the same modulation as the received signals via an antenna to the fixed station.
Within each relay device there are first circuit means which, depending on the reception at the receiving part, put the associated transmitting part into operation.
All previously known devices of this type are set up for operation with two different frequencies for sending and receiving, it basically being irrelevant whether it is possible to transmit and receive at the stations at the same time (duplex), or whether this is only the case with the fixed station Case is (half duplex). The least difficulties for the construction of such systems arise if the frequencies used in traffic via the leakage line are chosen differently from those used between the fixed station and the relay devices. A disadvantage is the need to switch the frequencies at the mobile stations if they change their location between two areas, one of which is supplied by the leakage line and the other by the fixed station.
The need for such a frequency change is eliminated if the two relay devices each reproduce the same frequency that is received. This reproduction can be limited to the generation of the same nominal frequency, or it can be phase-locked. The advantages of the latter arrangement will be discussed later. However, the arrangement with reproduction of the same frequency requires that between an antenna connected to the same relay device and a leak line
the damping is greater than the ratio of transmission power and reception sensitivity in the relay device in question. In general, such conditions cannot be met without further ado, but in most cases by carefully choosing suitable antenna locations (e.g. above the tunnel) and by feeding or tapping the leakage line at a location away from the tunnel entrance.
Radio systems of the type described with two frequencies for the two traffic directions have, in addition to the disadvantage of the higher need for frequencies, the feature which is perceived as a defect in certain cases, that two mobile stations cannot communicate directly with one another.
Radio systems that use the same frequency alternately for both traffic directions (simplex) are therefore widespread. The task now is to enable the mobile stations in such systems, too, in locations where no direct connections to a fixed station are possible, to enable such connections with the aid of leakage cables and relay devices. However, this cannot be easily achieved by the signal which is emitted by the antenna connected to the transmitting part of the second relay device again striking the antenna connected to the receiving part of the first relay device, the two transmitting parts mutually excluding one another without special measures being taken would keep in operation.
This object is now achieved with the present invention. The invention relates to a radio system for two-way traffic according to the preamble of patent claim 1.
This radio system is characterized by at least the second circuit means associated with the first circuit means contained in the first relay device, which, depending on signals received by the said receiving parts, render the first circuit means to which they are assigned ineffective.
A special embodiment of the invention relates to a radio system with two leak lines, which system enables indirect mutual traffic between two movable stations located in the area of the leak lines. Another particular embodiment of the invention relates to a radio system for local conditions in which it is necessary to arrange the leakage line outside a tunnel and in which there are locations at which the movable stations can be received by the receiving parts of both relay devices at the same time.
The invention will now be explained on the basis of two exemplary embodiments. The two figures each show a fixed and a movable station located in a tunnel and two relay devices each arranged at the two tunnel exits.
FIG. 1 shows a system for the radio connection of a tunnel with the aid of a single leakage line, which also runs partly outside the tunnel and in which locations for the movable stations are therefore present outside the tunnel, at which the movable transmitter is separated from the receiving parts of both relay devices can be received.
FIG. 2 shows a system corresponding to the system according to FIG. 1 with two leak lines, each of which is connected to one of the relay devices.
The fixed station 3, consisting of a transmitter 1, a receiver 2 and an antenna, transmits and receives alternately on the same frequency. The supply of the modulation is not shown. In a tunnel 7 there is a mobile radio station 4, which consists of a transmitter 5, a receiver 6 and an antenna. This mobile station also transmits and receives on a single frequency which corresponds to the frequency of the fixed station.
A first relay device 8 comprises a transmitting part 9, a receiving part 10 and an antenna 11. The low-frequency output of the receiving part is connected via connection 12 to the modulation input of the transmitting part.
Instead of a low frequency signal, an intermediate frequency signal could also be transmitted. A delay element 13 with a delay of the order of 100 ms and a (preferably electronic) switch 14 which is conductive in the idle state are in the course of a connection 15, via which the receiving part 10 transmits the criterion for a received carrier after the keying input of the transmitting part 9. The transmitting part 9 outputs a signal of the same frequency and the same modulation as was received by the receiving part 10 via the antenna 11 to the leak line 16.
A second relay device 17 comprises a receiving part 18 and a transmitting part 19 with an antenna 20. The receiving part 18 is connected to the leak line 16, the transmitting part 9 belonging to the relay device 8 and the receiving part 18 being connected to the opposite ends of the leak line 16. The line 21 for transmitting the modulation corresponds to the line 12 and the line 22 for transmitting the key criterion of the line 15 in the relay device 8. The line 22 can be interrupted by the switch 23. The transmitting part 19 emits a signal of the same frequency and the same modulation as was received by the receiving part 18 to the antenna 20 via the antenna 20.
The switches 14 and 23 are controlled for interruption via two lines 24 and 25 running between the two relay devices when the transmitting part 19 or 9 is put into operation on the other relay device.
The radio system can only work properly if, on the one hand, transmission is possible between the antennas of the fixed station 3 and the antennas 11 and 20, on the other hand, however, the attenuation between the output of the transmitting part 19 and the input of the receiving part 18 or between 9 and 10 must be greater than the ratio between the emitted transmitter power and the sensitivity of the relay device in question. If these conditions were not met, the transmitter parts could keep themselves in operation by means of feedback.
If the fixed transmitter 1 now transmits a signal directed to a movable station located somewhere, this station, insofar as it is located outside the tunnel, is reached directly. At the same time, the signal at the receiving part 10 is received via the antenna 11, whereupon the transmitting part 9 is put into operation via the connection 15, the delay element 13 and the switch 14. The connection 22 is interrupted via the line 25 with the switch 23.
The signal emitted by the transmitting part 9 now reaches the movable station 4 via the leak line 16, provided that it is located in the tunnel, the receiving frequency inside and outside the tunnel being the same.
The signal also reaches the receiving part 18 via the leak line 16, where a carrier criterion is output via the line 22. However, since the switch 23 is in the locked state, this has no further effect.
If the mobile station 4 now sends out a signal, this, if the station is located outside the tunnel, is sent directly to the fixed station 3. If the station 4 is located inside the tunnel, the signal is received at the receiving part 18 via the leakage line . If no signal is received by the receiving part 10 at this time and the switch 23 is thus conductive, the transmitting part 19 is put into operation via the connection 22 and the switch 14 is set to the blocked state via the connection 24. The transmitting part 19, which is modulated via the connection 21, now sends a signal corresponding to the signal emitted by the mobile station
Signal via the antenna 20 after the fixed station 3 out.
Depending on the local conditions, this signal may also be received at the receiving part 10, but this remains ineffective due to the blocked switch 14.
The two switches 14 and 23 thus cooperate in such a way that the blocking state of the one precludes the actuation of the other.
In the present exemplary embodiment, it is assumed that the access to the tunnel runs in a cut in the terrain and that there, in spite of the fact that it is not present everywhere
Possibility of direct radio connection to the fixed station to be able to establish such connections via the relay devices, an extension of the leakage line located in the tunnel is appropriate. In this section of the terrain, there may also be points from which, in addition to the radio connections via the leakage line
Radio connections after the antenna 11 are possible. If the transmission is now from a mobile station located at such a point, the two receiving parts speak
18 and 10 at the same time.
If the transmitting part 9 were now put into operation by the receiving part 10 and the switch 23 was thus blocked, the movable station could not transmit to the fixed station 3 via the leak line and relay device 17. Direct traffic along the entire length of the incision would also not be possible. The delay element 13 now prevents this unpleasant switching state by ensuring that when reception is started at the receiving parts 8 and 18 at the same time, the receiving criterion of the receiving part 18 takes effect first and can block the switch 14. The switch 23 can therefore not be blocked in such a case and thus the transmission via the transmitting part 17 cannot be prevented.
If there are points on the path on which the leakage line runs outside the tunnel, from which a direct connection to the fixed station is also possible, it is advisable in a manner that is not directly related to the invention and therefore not described to ensure that the two relay devices reproduce the received signal in a phase-locked manner. If this is not the case, interference occurs if the mobile station receives the (almost) the same signal both directly from the fixed station and via the leakage line or if two almost identical signals are received at the fixed station, one directly from the movable station comes and the other runs via the relay device 17.
In the system described, traffic is always possible between the fixed station and a mobile station, regardless of whether the mobile station is inside or outside the tunnel. However, no traffic is possible via the leakage line between two moving stations within the tunnel. Mutual traffic is only possible between a station located in the tunnel and a station located outside the tunnel if connections to the two antennas 11 and 20 are possible from the location of the station located outside the tunnel.
The radio system shown in Figure 2 offers more options than that shown in Figure 1. However, it requires two leak lines, which have a large transmission loss against each other. The system, like that described first, has a fixed station 3 and a movable station 4 located in a tunnel 7. A first relay device 31 differs from the relay device 8 by the elimination of the delay element 13 and by an additional switch 36 which is actuated together with the switch 14 and which interrupts the transmission of the modulation between the receiving part 10 and the transmitting part 9. A delay element 37 interrupts the switch 14 after a response time of approximately 30 s after it has been supplied with a reception criterion given by the receiving part 10 for approximately 2 s.
If the reception criterion is still present, the delay time starts again. A second relay device 32 differs from the corresponding device 17 in that there is no connection corresponding to the connection 25, and the switch 23 is brought into the blocked state exclusively by the timer 38 when the receiver receives a reception criterion from the receiver 18 for approximately 30 s becomes. Transmitting and receiving parts 9 and 18 are arranged with respect to the tunnel 7 in the same way as in the system according to FIG. 1. In contrast to the first described system, however, there are two leak lines, of which the line 33 on the transmitting part 9 and the line 34 on the receiving part 18 is connected.
Further differences consist in the fact that the reception criterion of the receiving part 18 not only blocks the two switches 14 and 36 via the connection 24, but also scans the transmitting part 9. The modulation connections 12 and 21 are connected to one another via the connection 35, so that everything that is received at the receiving part 18 is sent to both transmitting parts.
In the system shown in FIG. 2, not only the attenuations between antennas and leakage line, as described in connection with the system according to FIG. 1, but also the attenuation between the output of the transmitting part 9 and the input must be observed with regard to the minimum attenuation to be observed of the receiving part 18, ie the attenuation occurring between the two leak lines 33 and 34 must be greater than the ratio between the transmission power of the transmitting part 9 and the sensitivity of the receiving part 18. If this condition is met, it is not possible for the receiving part 18 to respond when transmitting on the transmitting part 9 .
The attenuation value, which must be at least 100 dB, for example, depends primarily on the distance and the type of the two leak lines. If the transmitting part 9 feeding the leak line 33 and the receiving part 18 receiving the leak line 34 are on the same side of the tunnel, an attenuation of only about 50-60 dB could be achieved. In contrast, in the system shown in FIG. 2, where the transmitting and receiving parts are active at opposite ends of the tunnel, 110 dB can be achieved.
In the installation shown in FIG. 2, the traffic from the fixed station 3 to the movable station 4 is handled in the same way as in the installation according to FIG. 1. The switch 23, which in the installation according to FIG Transmitting part 9 prevented signal is not necessary here, since there is a very large attenuation between the transmitting part 9 and the receiving part 18.
If there is now transmission from the mobile station 4 located in the tunnel, the signal reaches the receiving part 18 via the leakage line 34. The receiving criterion emitted by this part sets the two transmitting parts 19 and 9 into operation via the connections 22 and 24 and blocks them the two switches 14 and 36, so that criteria and signals emitted by the receiving part 10 cannot influence the transmitting part 9.
The modulation signal, which is contained in the signal received by the receiving part 18 via the leak line 34, is fed via the connections 21 and 35 to the two transmitting parts 19 and 9. The signal received in the tunnel is thus not only transmitted via the antenna 20 to the fixed station but also via the leakage line 33 in the tunnel. If the local conditions are appropriate, it is also received at the receiving part 10. The blocked switch 36 prevents the modulation signal from being sent to the transmitting part 9 twice, i.e. is fed over connections 35 and 12, which could cause interference.
With the system according to FIG. 2, in addition to the possibilities according to FIG. 1, radio communication on the same frequency between two movable stations located in the tunnel is possible. The traffic possibilities between a movable station located in the tunnel and the fixed station or a movable station located outside the tunnel are the same as in a system according to FIG. 1.
Timers 37 and 38, which could also be installed in a system according to FIG. 1, mitigate the consequences of undesired operating states and are not necessary for normal operation. They prevent a relay device from operating continuously. This can occur when the conditions for the size of the attenuation between the leakage line connected to the same relay device and the antenna are no longer met. The reason for this can be in an unforeseeable way, e.g. change in the attenuation caused by weather influences between the leakage line and the antenna or in a change in the data of the transmitting and / or receiving part.
In such a case, radio communication with a movable station located in the tunnel is only possible in one direction, since following the switching on of the transmitting part of the relay device in question, this part is kept in operation by receiving the signal generated by it at the receiving part of the same relay device becomes. If this undesirable state occurs with the relay device 17 or 32, the radio traffic outside the tunnel is also affected, since at the fixed station the signal constantly arriving from a relay device can disrupt or suppress a signal emitted by a movable station located outside the tunnel .
The timers 37 and 38 described now interrupt the undesired state after approximately 30 s. It can only occur again when a signal is again fed to the receiving part of the relay device in question.
During a normal conversation between a moving station in the tunnel and the fixed station, the timers only have an effect if a conversation direction (in two-way communication) is maintained without interruption for more than 30 s, which rarely occurs in practice. The call is only interrupted in these rare cases, but this lasts only about 2 s. The arrangement of the timing elements 37 and 38 thus mitigates the disruptive effects of the error if an insufficient damping occurs.
In the system according to FIG. 2, if the connection between the antennas 11 and 20 is good, the switch 36, the connection 35 and the line 24 could be omitted. The connection between the two leak lines would then be established wirelessly via the transmitting part 19 and the receiving part 10.
The mutual arrangement of the parts of the relay devices and their arrangement with respect to the tunnel is illustrated in the figures in such a way that the greatest clarity is obtained. The transmitting and receiving parts of a relay device are arranged at the two tunnel ends. With such an arrangement, in which the transmitting and receiving parts of a relay device processing the same frequency are set up close to each other, there are of course certain difficulties.
An improvement in this regard could be achieved by separating the transmitting and receiving parts of the relay devices. Each of the two parts could preferably be arranged at a distance from one another corresponding to the length of the tunnel, for example by setting up both transmitting parts near one end of the tunnel and both receiving parts near the other end, so that the internal connections of each Relay devices would run crosswise. Such an arrangement, in which, as a disadvantage compared to the systems shown in the figures, a larger number of connections extending over the length of the tunnel would be necessary, would also have the advantage that the condition for the minimum attenuation between the output and input of a relay device is better would have to be fulfilled.