CH659556A5

CH659556A5 - HF TRANSMISSION DEVICE FOR TUNNEL, MINING AND BUILDING.

Info

Publication number: CH659556A5
Application number: CH6028/81A
Authority: CH
Inventors: Warren Christian Struven
Original assignee: Us Energy
Priority date: 1980-09-17
Filing date: 1981-09-17
Publication date: 1987-01-30
Also published as: CA1183220A; DE3137021A1; ZA816383B; GB2084430A; GB2084430B; JPS57107649A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf HF-Übertragungseinrichtungen unter Verwendung von strahlenden Übertragungsleitungen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige HF-Übertragungseinrichtungen können z.B. zwischen mobilen Stationen in Tunnels, Bergwerken, Gebäuden und anderen umschlossenen Räumen angebracht werden. The invention relates to HF transmission devices using radiating transmission lines according to the preamble of claim 1. Such HF transmission devices can e.g. between mobile stations in tunnels, mines, buildings and other enclosed spaces.

Seit Beginn der HF- oder Radio-Übertragung ist es bekannt, dass es nahezu unmöglich ist, eine drahtlose Verbindung durch übliche Rundfunkverfahren in Tunneln, Bergwerken und Gebäuden aufrechtzuerhalten. Infolge bekannter physikalischer Prinzipien pflanzt sich eine elektromagnetische Welle nicht über irgendeinen hinreichenden Abstand fort, wenn die Welle sich in einem verlustbehafteten, diskontinuierlichen oder unregelmässige Grenzen aufweisenden Raum befindet. Beispielsweise ist es unmöglich, ein HF-Signal über mehr als einen begrenzten Abstand hinweg in ein Bergwerk oder einen Tunnel von einem aus-sengelegenen Punkt aus zu übertragen, und es ist ferner unmöglich, dass zwei mobile, d.h. bewegliche Sende-Empfänger, die beide in einem Bergwerk oder einem Tunnel angeordnet sind, miteinander im Nachrichtenaustausch stehen, es sei denn, diese Sende-Empfänger seien nur mit einem begrenzten Abstand angeordnet. In ähnlicher Weise bilden aus Stahl und Beton bestehende Gebäude Räume, in denen und in welche hinein die übliche HF-Übertragung schwierig und unzuverlässig ist. Selbst natürliche oder durch Menschen hergestellte Hügel und Täler auf der Erdoberfläche bilden Gebiete, wo Schwierigkeiten bei der Übertragung durch übliche Rundfunk- oder mobile HF-Ver-fahren auftreten. Since the beginning of RF or radio transmission, it has been known that it is almost impossible to maintain a wireless connection using common broadcasting methods in tunnels, mines and buildings. As a result of known physical principles, an electromagnetic wave does not propagate any sufficient distance when the wave is in a lossy, discontinuous or irregular space. For example, it is impossible to transmit an RF signal over more than a limited distance into a mine or tunnel from an external point, and it is also impossible for two mobile, i.e. mobile transceivers, both located in a mine or a tunnel, communicate with each other, unless these transceivers are located a limited distance apart. Similarly, buildings made of steel and concrete form spaces in and into which the usual RF transmission is difficult and unreliable. Even natural or man-made hills and valleys on the surface of the earth form areas where there are difficulties in transmission through conventional radio or mobile HF methods.

Ein frühzeitiger Versuch, die Vorteile der HF-Übertragung in Tunneln, Bergwerken und Gebäuden zu erhalten, basierte auf einer induktiven Niederfrequenzkupplung zwischen beweglichen Sende-Empfängern und einem sich durch den ganzen zu bedienenden Raum erstreckenden leitenden Draht. Ein elektrisches Niederfrequenzsignal kann über einen grossen Abstand durch einen leitenden Draht übertragen werden, bevor dieses Signal durch Widerstandseffekte und induktive Effekte auf einen Wert gedämpf wird, der zu niedrig ist, um brauchbar zu sein; ein Hochfrequenzsignal wird demgegenüber über einen relativ kurzen Abstand hinweg gedämpft, was auf dem Gebiet des Telefonwesens wohlbekannt ist. Dieser Unterschied beruht zum grössten Teil auf der Tatsache, dass die Hochfrequenzenergie vom Draht in einem wesentlich grösseren Umfang abgestrahlt wird als Niederfrequenzenergie. Somit ist bei Niederfrequenzen An early attempt to obtain the benefits of RF transmission in tunnels, mines, and buildings was based on an inductive low-frequency coupling between moving transceivers and a conductive wire extending through the entire room to be serviced. A low frequency electrical signal can be transmitted a long distance through a conductive wire before this signal is attenuated by resistance effects and inductive effects to a value that is too low to be useful; in contrast, a radio frequency signal is attenuated over a relatively short distance, which is well known in the telephone field. This difference is largely due to the fact that the radio frequency energy is emitted from the wire to a much greater extent than low frequency energy. So at low frequencies

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eine sehr enge körperliche Nähe zwischen dem Leiter und den Sende-Empfängern erforderlich, um eine zuverlässige induktive Kopplung der Signale dazwischen zu erreichen. Das Erfordernis einer engen körperlichen Nähe zwischen dem Leiter und dem Sende-Empfänger macht die Lösung mit der induktiven Niederfrequenzkopplung im wesentlichen äquivalent zu direkten Drahtverbindungen des Telefonsystems zwischen den mobilen Einheiten, was auch die entsprechenden Nachteile zur Folge hat. a very close physical proximity between the conductor and the transceivers is required to achieve a reliable inductive coupling of the signals between them. The requirement of close physical proximity between the conductor and the transceiver makes the solution with the inductive low frequency coupling essentially equivalent to direct wire connections of the telephone system between the mobile units, which also has the corresponding disadvantages.

Eine andere Lösungsmöglichkeit besteht darin, eine Vielzahl von festangeordneten Sende-Empfängern vorzusehen, die über den Tunnel, das Bergwerk oder ein anderes zu bedienendes Gebiet verteilt angeordnet sind, wobei deren Antennen in benachbarte begrenzte Gebiete strahlen und sämtliche festangeordnete Sende-Empfänger durch Telefonleitungen miteinander verbunden sind. Mit einer ordnungsgemässen Steuerschaltung kann dieses System eine zufriedenstellende Kopplung zu und von mobilen Sende-Empfängern vorsehen. Ein HF-Signal von einem ersten mobilen Sende-Empfänger setzt den Empfänger des festangeordneten Sende-Empfängers in Tätigkeit, dessen Reichweite sich über das Gebiet erstreckt, in dem der erste mobile Sende-Empfänger angeordnet ist, und das durch einen solchen Empfänger erzeugte demodulierte Tonsignal wird über die Telefonleitungen zur Betätigung der Sender der anderen festangeordneten Sende-Empfänger übertragen. Auf diese Weise erreicht das HF-Signal vom Sender des anderen festangeordneten Sende-Empfängers einen zweiten mobilen Sende-Empfänger im Tunnel, und eine Zweiwegverbindung kann entsprechend üblichen HF-Verfahren aufgebaut werden. Another possible solution is to provide a plurality of fixed transceivers which are arranged distributed over the tunnel, the mine or another area to be operated, the antennas of which radiate into adjacent limited areas and all fixed transceivers are connected to one another by telephone lines are. With proper control circuitry, this system can provide satisfactory coupling to and from mobile transceivers. An RF signal from a first mobile transceiver activates the receiver of the fixed transceiver, the range of which extends over the area in which the first mobile transceiver is located, and the demodulated audio signal generated by such a receiver is transmitted over the telephone lines for actuating the transmitters of the other fixed transceivers. In this way, the RF signal from the transmitter of the other fixed transceiver reaches a second mobile transceiver in the tunnel, and a two-way connection can be set up in accordance with conventional RF methods.

Es ist jedoch unmöglich, das Bergwerk, den Tunnel ober einen anderen Raum zu bedienen, ohne dass sich ein Überlappen der Bedienung bei einem oder mehreren der festangeordneten Sende-Empfänger ergäbe. Wenn die Bedienung nicht vollständig ist, so ergeben sich tote Zonen, die durch HF-Signale nicht erreicht werden können, und von denen auch keine HF-Signale empfangen werden können. Wenn die überlappende Bedienung durch zwei oder mehrere festangeordnete Sende-Empfänger vorhanden ist, so stören die HF-Signale in den überlappenden Gebieten einander in ihrem Effekt auf die Steuereinrichtung, und sie machen die Übertragung zu dem Gebiet hin und aus dem Gebiet heraus, wo die überlappende Bedienung vorhanden ist, schwierig. However, it is impossible to operate the mine or the tunnel from another room without the operation overlapping at one or more of the fixed transceivers. If the operation is not complete, dead zones result which cannot be reached by RF signals and from which no RF signals can be received. When there is overlap operation by two or more fixed transceivers, the RF signals in the overlapping areas interfere with each other in their effect on the controller and make transmission to and from the area where the overlapping operation is difficult.

In den Vereinigten Staaten wurde vielfach eine Bedienung bei verminderter Überlappung im oben erwähnten System festangeordneter Sende-Empfängers, verbunden durch Telefonleitungen, dadurch erreicht, dass man strahlende Übertragungsleitungen für die Antennen der Sende-Empfänger einsetzte. Dem-gemäss wurden die Antennenverbindungen jedes Sende-Empfängers mit dem Mittelpunkt einer üblichen Hochfrequenzübertragungsleitung verbunden, beispielsweise einer symmetrischen HF-Übertragungsleitung mit Doppelleiter. HF-Energie pflanzt sich in einer derartigen Übertragungsleitung über einen grösseren Abstand hinweg fort als in einem Einzeldrahtleiter, da die HF-Energie von der symmetrischen Übertragungsleitung gleichmässiger entlang deren Länge abgestrahlt wird. Die Übertragungsleitung wirkt somit als eine verteilte Antenne, wodurch es möglich ist, dass jeder festangeordnete Sende-Empfänger im Vergleich zu der im wesentlichen punktartigen Kopplungscha-rakteristic bei einer herkömmlichen Antenne ein grösseres Gebiet mit einer relativ konstanten Antennenkopplung bedient. Es besteht aber immer noch das Problem der überlappenden Bedienung oder von toten Stellen an den Enden benachbarter Übertragungsleitungen, wobei jedoch eine kleinere Anzahl festangeordneter Sende-Empfänger erforderlich ist, um ein bestimmtes Bergwerk, einen Tunnel oder ein anderes Gebiet zu bedienen, so das s sich eine kleinere Anzahl von Gebieten ergibt, wo eine überlappende Bedienung vorliegt oder wo sich tote Zonen bilden. Die Anzahl der erforderlichen Sende-Empfänger wurde ferner vermindert durch die Verwendung der symmetrischen Übertragungsleitungen, die eine geringere HF-Dämpfung entlang ihrer Länge hervorrufen, wobei aber dennoch eine angemessen verteilte Kopplung von HF mit der Leitung und von dieser vorgesehen wird. Beispielsweise wurde in den Vereinigten Staaten ein Koaxialkabel verwendet, welches einen lose geflochtenen Aussenleiter verwendet, um die erwünschte verteilte Kopplung zu erreichen. In the United States, reduced overlap operation in the fixed transceiver system mentioned above, connected by telephone lines, has often been achieved by using radiative transmission lines for the antennas of the transceivers. Accordingly, the antenna connections of each transceiver were connected to the center of a conventional high-frequency transmission line, for example a symmetrical HF transmission line with a double conductor. RF energy propagates in a transmission line of this type over a greater distance than in a single-wire conductor, since the RF energy is emitted more evenly along the length of the symmetrical transmission line. The transmission line thus acts as a distributed antenna, making it possible for each fixed transceiver to serve a larger area with a relatively constant antenna coupling compared to the essentially point-like coupling characteristic of a conventional antenna. However, there is still the problem of overlapping service or dead spots at the ends of adjacent transmission lines, but a smaller number of fixed transceivers are required to service a particular mine, tunnel or other area, so this is a smaller number of areas indicates where there is overlapping service or where dead zones form. The number of transceivers required has also been reduced through the use of symmetrical transmission lines which produce less RF attenuation along their length, but still provide an adequately distributed coupling of RF to and from the line. For example, a coaxial cable has been used in the United States that uses a loosely braided outer conductor to achieve the desired distributed coupling.

Ein Netzwerk fester Sende-Empfänger, verbunden durch Telefonleitungen, wie dies oben beschrieben wurde, kann aber nur einen einzigen Verbindungs- oder Übertragungskanal schaffen. Für jeden zusätzlichen Verbindungskanal ist ein zusätzliches Netzwerk relativ teurer Sende-Emfänger erforderlich, die auf einer hinreichend unterschiedlichen Frequenz arbeiten, um so eine Interferenz zu vermeiden, und im Hinblick auf den Strombedarf sind Speiseleitungen sowie Steuer- und Telefon-leitungs-Verbindungen erforderlich. However, a fixed transceiver network connected by telephone lines as described above can only create a single connection or transmission channel. For each additional connection channel, an additional network of relatively expensive transceivers operating on a sufficiently different frequency is required to avoid interference, and in terms of power requirements, feeder lines, control and telephone line connections are required.

In Europa und insbesondere in England wurde es als notwendig erachtet, die herkömmlichen HF-Übertragungsverfahren nicht mehr anzuwenden, wenn eine drahtlose Übertragung von mobiler Station zu mobiler Station in Bergwerken, Tunneln und Gebäuden geschaffen werden soll. Vgl. dazu beispielsweise die folgende Literaturstelle: «Systems Aspects of Leakage - Field Radio Communications» von D.J.R. Martin u.a.., Civil Land Mobile Conference, IEEE Conference Procee-dings, November 1975. In Europe, and particularly in England, it was considered necessary to no longer use conventional RF transmission methods if wireless transmission from mobile station to mobile station in mines, tunnels and buildings was to be created. See, for example, the following reference: "Systems Aspects of Leakage - Field Radio Communications" by D.J.R. Martin et al., Civil Land Mobile Conference, IEEE Conference Processes, November 1975.

Statt dessen wurden in England Systeme basierend auf einer neuen Technik unter Verwendung von koaxialen Übertragungsleitungen entwickelt, die derart abgewandelt sind, dass sie eine angemessene Kopplung zur Leitung hin und von dieser weg gewährleisten, um so die Fortpflanzung elektromagnetischer Energie in Bergwerken, Tunneln und anderen Räumen sicherzustellen. US-Patent 3 916 311 zeigt das entsprechende Grundsystem, das im folgenden im einzelnen beschrieben werden soll. Gemäss dieser neuen Technik sind speziell konstruierte teure Koaxialübertragungsleitungen erforderlich. Zudem sind zwei unterschiedliche Frequenzen und auch eine Basisstation erforderlich, um jeweils einen Kanal für eine Mobil-zu-Mobil-Über-tragung in einem Bergwerk oder Tunnel zu schaffen, was zur Folge hat, dass spezielle und teure Kompensationsfilter und eine komplizierte Steuerschaltung sowie die verschiedenen mobilen Sende-Empfänger für jeden Kanal der Mobil-zu-Mobil-Übertragung erforderlich sind. Instead, systems have been developed in England based on a new technique using coaxial transmission lines, which are modified in such a way that they ensure adequate coupling to and from the line, in order to allow the propagation of electromagnetic energy in mines, tunnels and other rooms ensure. U.S. Patent 3,916,311 shows the corresponding basic system, which will be described in more detail below. This new technology requires specially designed, expensive coaxial transmission lines. In addition, two different frequencies and also a base station are required in order to create a channel for mobile-to-mobile transmission in a mine or tunnel, which has the consequence that special and expensive compensation filters and a complicated control circuit and the different mobile transceivers are required for each channel of mobile-to-mobile transmission.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Mobil-zu-Mobil-HF-Übertragung in Tunneln, Bergwerken, Gebäuden und ähnlich umschlossenen Gebieten unter Verwendung herkömmlicher HF-Verfahren und von in Handel verfügbaren HF-Komponenten zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, Mehrfachkanäle für eine HF-Übertragung in Tunneln, Bergwerken und Gebäuden und ähnlich begrenzten Gebieten zu ermöglichen, ohne dass eine Verdopplung der Komponenten nötig wird, die für Mehrfachkanäle bei einer herkömmlichen HF-Übertragung benötigt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein einfaches und preiswertes Verfahren zur Herstellung einer Hochfrequenz-Übertragungseinrichtung, sowie Mittel für eine mehrere Kanäle aufweisende Mobil-zu-Mobil und Basis-zu-Mobil-HF-Übertragung in Tunneln, Bergwerken, Gebäuden und ähnlich umschlossenen Gebieten zu schaffen. An object of the present invention is to provide mobile-to-mobile RF transmission in tunnels, mines, buildings and similar enclosed areas using conventional RF techniques and commercially available RF components. Another object of the invention is to enable multiple channels for RF transmission in tunnels, mines and buildings and similarly limited areas without the need to duplicate the components required for multiple channels in conventional RF transmission. Another object of the invention is to provide a simple and inexpensive method of manufacturing a radio frequency transmission device, and means for multi-channel mobile-to-mobile and base-to-mobile RF transmission in tunnels, mines, buildings and the like to create enclosed areas.

Um die oben genannten Ziele zu erreichen, sieht die Erfindung eine HF-Übertragungseinrichtung für Tunnel, Bergwerke und Gebäude gemäss Patentanspruch 1 vor. In order to achieve the above-mentioned goals, the invention provides an RF transmission device for tunnels, mines and buildings according to claim 1.

Vorzugsweise weist die erste und zweite Übertragungsleitung je eine Vielzahl von Ein-Richtungs-Verstärkern auf, die im Abstand voneinander in der Leitung angeordnet sind, wobei die Verstärkung jedes dieser Ein-Richtungs-Verstärker im wesentlichen gleich dem Dämpfungsverlust des Teils der Übertragungsleitung zwischen diesem Verstärker und dem vorhergehen5 Preferably, the first and second transmission lines each have a plurality of unidirectional amplifiers spaced apart in the line, the gain of each of these unidirectional amplifiers being substantially equal to the loss in loss of the portion of the transmission line between that amplifier and preceded5

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den Verstärker in dieser Übertragungsleitung ist. Es wird somit bevorzugt, dass der Sender und Empfänger auf der gleichen Hochfrequenz arbeiten. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der HF-Sender mit dem nahen Ende der ersten Übertragungsleitung gekoppelt, der HF-Empfänger ist mit dem nahen Ende der zweiten Übertragungsleitung gekoppelt und ein mobiler, auf der gleichen Hochfrequenz wie der Sender und Empfänger arbeitender Sende-Empfänger ist mit beiden Übertragungsleitungen durch elektromagnetische Wellenfortpflanzung im Raum zwischen dem nahen und fernen Ende der Leitungen gekoppelt. the amplifier is in this transmission line. It is therefore preferred that the transmitter and receiver operate on the same radio frequency. In a preferred embodiment of the invention the RF transmitter is coupled to the proximal end of the first transmission line, the RF receiver is coupled to the proximal end of the second transmission line and a mobile transceiver operating at the same radio frequency as the transmitter and receiver is coupled to both transmission lines by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends of the lines.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Sender und der Empfänger in einem Sende-Empfänger zusammengefasst, der mit der ersten und zweiten Übertragungsleitung durch elektromagnetische Wellenfortpflanzung im Raum zwischen dem nahen und fernen Ende gekoppelt ist, wobei ferner ein zweiter auf der gleichen Hochfrequenz wie der Sender und Empfänger arbeitender Sende-Empfänger mit der ersten und zweiten Übertragungsleitung durch elektromagnetische Wellenfortpflanzung im Raum zwischen dem nahen und fernen Ende der Leitungen gekoppelt ist. In a further preferred embodiment of the invention, the transmitter and the receiver are combined in one transceiver, which is coupled to the first and second transmission lines by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends, and a second one on the same radio frequency as the transmitter and receiver working transceiver is coupled to the first and second transmission lines by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends of the lines.

Die Ein-Richtungs-Verstärker der ersten und zweiten Übertragungsleitung sind vorzugsweise Breitbandverstärker, so dass eine Vielzahl von Kanälen für eine HF-Übertragung durch die Einrichtung geschaffen werden kann. The unidirectional amplifiers of the first and second transmission lines are preferably broadband amplifiers so that a plurality of channels can be created for RF transmission by the device.

Die erfindungsgemässe HF-Übertragungseinrichtung kann unter Verwendung von im Handel verfügbaren Komponenten ohne Modifikation hergestellt werden. Mehrfachverbindungska-näle können ohne Duplizierung der ersten und zweiten Verbindungsleitung geschaffen werden, so dass ohne erhöhte Kosten eine Mehrfachkanal-HF-Übertragung ermöglicht wird. The HF transmission device according to the invention can be manufactured using components that are commercially available without modification. Multiple connection channels can be created without duplicating the first and second connection lines, so that multiple-channel RF transmission is possible without increased costs.

Die erfindungsgemässe HF-Übertragungseinrichtung ist preiswert und leicht zu installieren, wobei sich eine zuverlässige Mobil-zu-Mobil-HF-Übertragung unter Verwendung üblicher HF-Verfahren und Geräte ergibt. The RF transmission device according to the invention is inexpensive and easy to install, resulting in a reliable mobile-to-mobile RF transmission using conventional RF methods and devices.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen: Further details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings show:

Fig. 1A ein Blockschaltbild einer bekannten HF-Übertragungseinrichtung, welche als die sogenannte «Gänseblümchen-schaltung»-Übertragungseinrichtung («daisy-chain system») bekannt ist; 1A is a block diagram of a known RF transmission device, which is known as the so-called “daisy circuit” transmission device (“daisy chain system”);

Fig. 1B ein Blockschaltbild einer Abwandlung der Einrichtung gemäss Fig. 1A; 1B shows a block diagram of a modification of the device according to FIG. 1A;

Fig. IC ein Blockschaltbild einer Verbesserung der in Fig. 1A gezeigten Einrichtung; Figure IC is a block diagram of an improvement to the device shown in Figure 1A;

Fig. 2 ein vergrössertes Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen HF-Übertra-gungseinrichtung; 2 shows an enlarged block diagram of a preferred exemplary embodiment of the HF transmission device according to the invention;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Impedanzanpassungsschleife zur Verwendung beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung; 3 shows a perspective view of an impedance matching loop for use in the preferred exemplary embodiment of the RF transmission device according to the invention;

Fig. 4 eine Teildraufsicht auf die Verbindung zwischen der Impedanzanpassungsschleife der Fig. 3 und einer zum Gebrauch beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung geeigneten Doppelleiter-Übertragungsleitung; 4 is a partial top view of the connection between the impedance matching loop of FIG. 3 and a double-conductor transmission line suitable for use in the preferred exemplary embodiment of the RF transmission device according to the invention;

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine zur Verwendung beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung geeigneten Doppelleiter-Übertragungsleitung; 5 shows a cross section through a double-conductor transmission line suitable for use in the preferred exemplary embodiment of the HF transmission device according to the invention;

Fig. 6 eine Karte des neuen 2440 Meter-Positron-Elektron-Speicherrings des Stanford Linear-Beschleunigungs-Zentrums, wobei der Einbau der Elemente der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung angegeben ist; 6 shows a map of the new 2440 meter positron electron storage ring of the Stanford linear acceleration center, the installation of the elements of the HF transmission device according to the invention being indicated;

Fig. 7 ein Blockschaltbild der Eingangsschleife der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung, wie sie für den Fig. 7 is a block diagram of the input loop of the inventive RF transmission device, as used for the

Einbau im Tunnel des oben erwähnten Positron-Elektron-Speicherrings vorgeschlagen wurde; Installation in the tunnel of the positron electron storage ring mentioned above was proposed;

Fig. 8 ein Blockschaltbild der Ausgangsschleife der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung gemäss dem Vorschlag für den Einbau in den Tunnel des erwähnten Positron-Elektron-Speicherrings . Fig. 8 is a block diagram of the output loop of the inventive RF transmission device according to the proposal for installation in the tunnel of the positron-electron storage ring mentioned.

In Fig. 1A ist eine bekannte HF-Übertragungseinrichtung als Blockschaltbild dargestellt, welches in grossem Umfang in Europa Verwendung findet. Eine solche Einrichtung weist eine strahlende Übertragungsleitung 11 auf, die sich längs des Bergwerks oder Tunnels erstreckt. In der Übertragungsleitung 11 sind Ein-Richtungs-Verstärker 12 periodisch angeordnet. Ein Basissender 14 arbeitet auf einer ersten Hochfrequenz fi und ist mit einem Ende der Übertragungsleitung 11 verbunden, während ein Basisempfänger 16 auf einer zweiten Hochfrequenz fj arbeitet und mit dem anderen Ende der Übertragungsleitung in Verbindung steht, wobei die Verstärker 12 dazu dienen, das Signal des Basissenders zu verstärken, wenn dies in der Übertragungsleitung vom Basissender zum Basisempfänger hin läuft. Es sei bemerkt, dass keine HF-Kopplung zwischen dem Sender 14 und dem Empfänger 16 vorhanden ist, da sie auf unterschiedlichen Hochfrequenzen arbeiten. Statt dessen sind der Sender 14 und der Empfänger 16 miteinander und mit dem Steuerraum mittels einer üblichen Telefon-Drahtleitung 18 verbunden. Somit können im Steuerraum erzeugte Tonsignale durch die Drahtleitung 18 zum Sender 14 übertragen werden, um die durch den Sender 14 erzeugte Hochfrequenz zum Zwecke der Übertragung durch die Übertragungsleitung 11 zu modulieren. Wenn in ähnlicher Weise der Empfänger 16 ein mit einem Tonsignal moduliertes Hochfrequenzsignal mit der Frequenz fi empfängt, so wird das Tonsignal zum Steuer- oder Kontrollraum gekoppelt. Man erkennt, dass die Ein-Richtungs-Verstärker in der Lage sind, ein Frequenzband zu verstärken, welches breit genug ist, um sowohl die Frequenz f| des Senders 14 als auch die Frequenz Î2 des Empfängers 16 zu erfassen. Somit kann ein sich in dem Bergwerk oder Tunnel befindender mobiler Sende-Empfänger 19, der zum Senden auf der Frequenz f2 und zum Empfangen auf der Frequenz f, ausgelegt ist, mit dem Kontrollraum 17 Nachrichten austauschen. Ferner kann ein erster in dem Bergwerk oder Tunnel angeordneter mobiler Sende-Empfänger 19 mit einem zweiten in dem Bergwerk oder Tunnel angeordneten mobilen Sende-Empfänger 19 Nachrichten austauschen. Ein durch den ersten mobilen Sende-Empfänger 19 mit einer Frequenz f? übertragenes Signal würde nicht direkt durch den zweiten mobilen Sende-Empfänger empfangen werden. Statt dessen würde dieses Signal durch den Empfänger 16 empfangen und dessen Tonmodulation würde durch den Steuerraum zurück zum Sender 14 zur Modulation auf die Frequenz fi und zur Rückübertragung durch die Übertragungsleitung 11 zur Kopplung mit dem zweiten mobilen Sende-Empfänger geleitet werden. Man erkennt, dass die Signale zu den mobilen Sende-Empfängern 19 hin und von diesen weg durch sich im Raum fortpflanzende Hochfrequenzwellen mit der Übertragungsleitung 11 gekoppelt sind, weshalb eine enge körperliche Nähe zwischen den Antennen der mobilen Sende-Empfänger 19 und der Übertragungsleitung 11 nicht erforderlich ist. In Fig. 1A, a known RF transmission device is shown as a block diagram, which is widely used in Europe. Such a device has a radiating transmission line 11 which extends along the mine or tunnel. One-way amplifiers 12 are arranged periodically in the transmission line 11. A base transmitter 14 operates on a first radio frequency fi and is connected to one end of the transmission line 11, while a base receiver 16 operates on a second radio frequency fj and is connected to the other end of the transmission line, the amplifiers 12 serving to transmit the signal of the To reinforce the base transmitter if this runs in the transmission line from the base transmitter to the base receiver. It should be noted that there is no RF coupling between transmitter 14 and receiver 16 since they operate at different radio frequencies. Instead, the transmitter 14 and the receiver 16 are connected to one another and to the control room by means of a conventional telephone wire line 18. Thus, audio signals generated in the control room can be transmitted through wire line 18 to transmitter 14 in order to modulate the radio frequency generated by transmitter 14 for the purpose of transmission through transmission line 11. Similarly, if the receiver 16 receives a radio frequency signal modulated with a tone signal at frequency fi, the tone signal is coupled to the control or control room. It can be seen that the unidirectional amplifiers are able to amplify a frequency band that is wide enough to accommodate both the frequency f | of the transmitter 14 and the frequency Î2 of the receiver 16 to be detected. A mobile transceiver 19 located in the mine or tunnel, which is designed for transmission on frequency f2 and for reception on frequency f, can thus exchange messages with control room 17. Furthermore, a first mobile transceiver 19 arranged in the mine or tunnel can exchange messages with a second mobile transceiver 19 arranged in the mine or tunnel. A by the first mobile transceiver 19 with a frequency f? transmitted signal would not be received directly by the second mobile transceiver. Instead, this signal would be received by the receiver 16 and its sound modulation would be passed through the control room back to the transmitter 14 for modulation to the frequency fi and for retransmission through the transmission line 11 for coupling to the second mobile transceiver. It can be seen that the signals to and from the mobile transceivers 19 are coupled to the transmission line 11 by radio frequency waves propagating in space, which is why a close physical proximity between the antennas of the mobile transceivers 19 and the transmission line 11 does not is required.

Die oben beschriebene «Gänseblümchenschaltung»-Ein-richtung soll gegenüber den bislang in Bergwerken und Tunneln in den USA verwendeten HF-Übertragungseinrichtungen insofern Vorteile haben, als relativ billige Verstärker 12 für die festen Sende-Empfänger und deren komplizierte Synchronisier-Steuerverbindungen eingesetzt werden. Die Grundlösung der «Gänseblümchenschaltung»-Einrichtung besteht darin, die in der Übertragungsleitung 11 vorhandene Dämpfung auf das Minimum zu reduzieren, das erforderlich ist, um die gewünschte Strahlung innerhalb des Tunnels zu erzeugen, wodurch die Anzahl der erforderlichen Verstärker 12 reduziert wird. Zu diesem The "daisy circuit" device described above is said to have advantages over the RF transmission devices previously used in mines and tunnels in the United States in that relatively inexpensive amplifiers 12 are used for the fixed transceivers and their complicated synchronization control connections. The basic solution of the "daisy circuit" device is to reduce the attenuation present in the transmission line 11 to the minimum required to generate the desired radiation within the tunnel, thereby reducing the number of amplifiers 12 required. To this

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Zweck ist es in Europa üblich, eine strahlende Übertragungsleitung in der Form eines Koaxialkabels zu verwenden, welches eine entsprechende Öffnung in der äusseren Abschirmung aufweist, um eine sorgfältig gesteuerte Strahlung zu erzeugen. Bei einer derartigen Einrichtung kann die zum Betrieb der Verstärker 12 erforderliche Leitung in bequemer Weise durch die Übertragungsleitung zusammen mit den Hochfrequenzsignalen in der Form einer Niederfrequenz- oder Gleichspannungs-Leistung übertragen werden. The purpose in Europe is to use a radiating transmission line in the form of a coaxial cable, which has a corresponding opening in the outer shield, in order to generate carefully controlled radiation. With such a device, the line required to operate the amplifiers 12 can be conveniently transmitted through the transmission line along with the high frequency signals in the form of low frequency or DC power.

Die oben beschriebene «Gänseblümchenschaltung»-Ein-richtung hat eine Reihe von Nachteilen. Als erstes ist darauf hinzuweisen, dass zwei unterschiedliche Frequenzen für jeden Übertragungskanal erforderlich sind. Zudem ist für jeden zusätzlichen Übertragungskanal ein Sender und ein Empfänger an entgegengesetzt liegenden Enden der Übertragungsleitung zusammen mit einer entsprechenden Drahtleitung und einer die Verbindung damit herstellenden Steuerung erforderlich. Wenn somit eine beliebige Zahl von Übertragungskanälen geschaffen werden soll, so müssen die Verstärker 12 eine Bandbreite aufweisen, die breit genug ist, um eine grosse Zahl von Frequenzen zu erfassen, und es müssen ausgeklügelte Telefon-Verbindun-gen vorhanden sein, um die Kosten niedrig zu halten und eine Interferenz zwischen den Übertragungskanälen zu vermeiden. Zudem ist es bei der in Fig. 1 dargestellten, zum Gebrauch in Tunneln bestimmten Einrichtung schwierig, diese in Bergwerken zu verwenden, die Zweigstollen aufweisen können, die ebenfalls durch die Nachrichtenübertragungseinrichtung erfasst werden müssen. The "daisy circuit" device described above has a number of disadvantages. The first thing to note is that two different frequencies are required for each transmission channel. In addition, a transmitter and a receiver at opposite ends of the transmission line are required for each additional transmission channel, together with a corresponding wire line and a controller that establishes the connection with it. Thus, if any number of transmission channels are to be created, the amplifiers 12 must have a bandwidth that is wide enough to cover a large number of frequencies, and sophisticated telephone connections must be available to keep costs low to keep and to avoid interference between the transmission channels. In addition, in the device shown in FIG. 1, which is intended for use in tunnels, it is difficult to use it in mines which may have branch tunnels which must also be detected by the communication device.

Fig. 1B zeigt ein Blockschaltbild einer Abwandlung der «Gänseblümchenschaltung»-Einrichtung, die gewisse Vorteile bietet. Bei der Einrichtung gemäss Fig. 1B wird eine dritte Betriebsfrequenz verwendet, um die Notwendigkeit einer Drahtleitung zur Verbindung zwischen einem Sender und einem Empfänger an entgegengesetzten Enden der Einrichtung zu vermeiden. Zudem vereinfacht die Einrichtung gemäss Fig. 1B das Anbringen von Abzweigungen, beispielsweise zum Erfassen von Zweigstollen in einem Bergwewrk. Die gleiche Übertragungsleitung 11 und die gleichen Verstärker 12 wie bei der «Gänseblüm-chenschaltung»-Einrichtung der Fig. 1A können bei der Abwandlung gemäss Fig. 1B Verwendung finden. Gemäss der Abwandlung der Fig. 1B sind jedoch sowohl ein Sender als auch ein Empfänger am gleichen Ende der Übertragungsleitung zusammen mit einer geeigneten Steuerschaltung zu deren Verbindung angeordnet. Bei der Abwandlung gemäss Fig. 1B arbeitet der Sender auf einer Hochfrequenz in der Grössenordnung von 80 MHz, wohingegen der Empfänger auf einer relativ niedrigen Frequenz in der Grössenordnung von 455 kHz arbeitet. Am entgegengesetzt liegenden Ende der Übertragungsleitung und am Ende jedes Zweigs derselben ist ähnlich wie bei einem Zwi-schenfrequenzgenerator in üblichen Überlagerungs-HF-Emp-fängern ein Frequenzwandler 20 vorgesehen. Die mobilen Sende-Empfänger 21 zum Gebrauch im Bergwerk gemäss der Abwandlung der Fig. 1B sind in der Lage, auf der Frequenz fi des Senders 14 zu empfangen und mit einer unterschiedlichen Hochfrequenz f3 in der Grössenordnung von beispielsweise 72 MHz zu übertragen oder zu senden. Somit werden die Signale vom Sender 14 durch die Übertragungsleitung 11 übertragen und nach Bedarf durch die Verstärker 12 verstärkt, um die Dämpfung dieser Signale zu kompensieren. In ähnlicher Weise werden Signale mit der Frequenz f3 durch den mobilen Sende-Empfänger 21 durch die Übertragungsleitung 11 zu dem entsprechenden Frequenzwandler 20 übertragen, wo sie in eine Niederfrequenz Î2, auf der der Empfänger 16' arbeitet, umgewandelt werden. Diese Signale können infolge ihrer niedrigen Frequenz zurück durch die Übertragungsleitung 11 mit relativ geringer Dämpfung übertragen werden, und die Verstärker 12 können derart ausgelegt sein, dass sie die Niederfrequenzsignale in der Rückwärtsrichtung durchlassen. Demgemäss wird die niedrige oder Zwischen-Frequenz Î2 am Empfänger 16' empfangen und demoduliert, um ein Tonsignal zu erzeugen, welches sodann dazu verwendet werden kann, das Hochfrequenzausgangssignal des Senders 14 zu modulieren, um einen zweiten mobilen Sende-Empfänger im Bergwerk zu erreichen. Wiederum kann die Spannung für die Verstärker 12 durch die koaxiale Übertragungsleitung 11 geliefert werden. Es ist notwendig, geeignete Filter 22 am Anfang jedes der Zweige in der Einrichtung vorzusehen, wobei die Filter 22 dazu in der Lage sein müssen, die Hochfrequenzsignale f3 zu blockieren, die durch die mobilen Sender 20 übertragen werden, während aber die HF-Signale fi und die Zwischenfrequenzsignale h durchgelassen werden. 1B shows a block diagram of a modification of the “daisy circuit” device which offers certain advantages. 1B, a third operating frequency is used to avoid the need for a wireline to connect a transmitter and a receiver at opposite ends of the device. In addition, the device according to FIG. 1B simplifies the attachment of branches, for example for detecting branch tunnels in a mine. The same transmission line 11 and the same amplifiers 12 as in the “daisy circuit” device of FIG. 1A can be used in the modification according to FIG. 1B. According to the modification of FIG. 1B, however, both a transmitter and a receiver are arranged at the same end of the transmission line together with a suitable control circuit for their connection. 1B, the transmitter operates on a high frequency in the order of 80 MHz, whereas the receiver works on a relatively low frequency in the order of 455 kHz. A frequency converter 20 is provided at the opposite end of the transmission line and at the end of each branch of the transmission line, similar to an intermediate frequency generator in conventional superimposed RF receivers. The mobile transceivers 21 for use in the mine according to the modification of FIG. 1B are able to receive on the frequency fi of the transmitter 14 and to transmit or transmit at a different radio frequency f3 in the order of magnitude of, for example, 72 MHz. Thus, the signals from transmitter 14 are transmitted through transmission line 11 and amplified by amplifiers 12 as needed to compensate for the attenuation of these signals. Similarly, signals of frequency f3 are transmitted by the mobile transceiver 21 through the transmission line 11 to the corresponding frequency converter 20, where they are converted to a low frequency Î2 on which the receiver 16 'operates. These signals can be transmitted back through the transmission line 11 with relatively little attenuation due to their low frequency, and the amplifiers 12 can be designed to pass the low frequency signals in the reverse direction. Accordingly, the low or intermediate frequency Î2 is received at the receiver 16 'and demodulated to produce a sound signal which can then be used to modulate the radio frequency output signal from the transmitter 14 to reach a second mobile transceiver in the mine. Again, the voltage for the amplifiers 12 can be supplied through the coaxial transmission line 11. It is necessary to provide suitable filters 22 at the beginning of each of the branches in the device, the filters 22 must be able to block the radio frequency signals f3 transmitted by the mobile transmitters 20, but the RF signals fi and the intermediate frequency signals h are passed.

Wiederum ist es notwendig, einen zusätzlichen Frequenzwandler am Ende jedes Zweigs der Einrichtung und auch einen zusätzlichen Sender und Empfänger für jeden zusätzlichen Übertragungskanal im Bergwerk vorzusehen. Da drei Frequenzen für jeden Übertragungs- oder Nachrichtenkanal erforderlich sind, wird der Aufbau der Einrichtung kompliziert und relativ teure Komponenten sind erforderlich, um das Übersprechen zwischen solchen Kanälen zu vermeiden. Again, it is necessary to provide an additional frequency converter at the end of each branch of the facility and also an additional transmitter and receiver for each additional transmission channel in the mine. Since three frequencies are required for each transmission or message channel, the structure of the device becomes complicated and relatively expensive components are required to avoid crosstalk between such channels.

Fig. IC zeigt eine Verbesserung der «Gänseblümchenschal-tung»-Übertragungseinrichtung, bei der der Sender 14 und der Empfänger 16 körperlich am gleichen Ende der Übertragungsleitung angeordnet sein können, ohne dass es erforderlich wird, dass eine dritte oder Zwischenfrequenz vorhanden ist und ein Frequenzwandler am entgegengesetzten Ende der Leitung vorgesehen wird. Gemäss dieser Verbesserung werden zwei Übertragungsleitungen 11 verwendet und die Vertärker 12 sind über diese Übertragunsleitungen entgegengesetzt zueinander verbunden. Der Sender 14 arbeitet auf einer ersten Hochfrequenz fi und ist mit dem Ende der ersten Übertragungsleitung verbunden, während der Empfänger 16 auf einer zweiten Hochfrequenz Î2 arbeitet und mit dem gleichen Ende der anderen Übertragungsleitung in Verbindung steht. Eine Vielzahl von Filtern 24 lässt die Hochfrequenz fi durch, blockiert aber die Hochfrequenz Ï2. Diese Filter liegen in den Übertragungsleitungen 11 in einer stufenartigen Anordnung zwischen den Verstärkern 12, wie dies in Fig. IC dargestellt ist. In ähnlicher Weise ist eine Vielzahl von Filtern 26 vorgesehen, die die Hochfrequenz fi durchlassen, aber die Hochfrequenz fi blockieren. Diese Filter 26 liegen zwischen den Verstärkern 12 und den Übertragungsleitungen 11 in einer entgegengesetzten Anordnung zu den Filtern 24, wie dies in Fig. IC dargestellt ist. Auf diese Weise wird ein durch den Sender 14 mit der Frequenz fi übertragenes Hochfrequenzsignal zwischen den Abschnitten der Überatrgungsleitun-gen 11 alternieren und durch jeden der Verstärker 12 beim Lauf vom Sender 14 zum fernen Ende der Übertragungsleitungen 11 gelangen. Ein Hochfrequenzsignal mit der Frequenz h läuft vom fernen Ende der Übertragungsleitungen zum Empfänger 16 und gelangt durch jeden der Verstärker 12, um zwischen den Leitungen 11 zu alternieren, wobei die Wege der Hochfrequenzsignale fi und f2 durch die Pfeile in Fig. IC angedeutet sind. Wie in Verbindung mit Fig. 1A beschrieben, kann ein mobiler Sende-Empfänger 19, der mit einer Frequenz fi empfängt und mit einer Frequenz f2 sendet und im Bergwerk angeordnet ist, mit dem Kontrollraum in Verbindung stehen, der seinerseits mit dem Empfänger 16 in Verbindung steht. In gleicher Weise kann ein erster mobiler Sende-Empfänger 19 mit einem zweiten mobilen Sende-Empfänger 19 in Verbindung stehen, da das Tonsignal des Empfängers 16 zur Modulation des Hochfrequenzsignals fi des Senders 14 für die Rückübertragung durch die Einrichtung verwendet werden kann. Es sind jedoch zwei Betriebsfrequenzen sowie auch teure und empfindliche Filter 24 und 26 für eine zuverlässige Übertragung erforderlich. Fig. IC shows an improvement of the "daisy circuit" transmission device, in which the transmitter 14 and the receiver 16 can be physically located on the same end of the transmission line without the need for a third or intermediate frequency and a frequency converter is provided at the opposite end of the line. According to this improvement, two transmission lines 11 are used and the amplifiers 12 are connected in opposite directions to one another via these transmission lines. The transmitter 14 operates on a first radio frequency fi and is connected to the end of the first transmission line, while the receiver 16 operates on a second radio frequency Î2 and is connected to the same end of the other transmission line. A plurality of filters 24 pass the high frequency fi but block the high frequency frequenz2. These filters are located in the transmission lines 11 in a step-like arrangement between the amplifiers 12, as shown in FIG. IC. Similarly, a plurality of filters 26 are provided which pass the high frequency fi but block the high frequency fi. These filters 26 are located between the amplifiers 12 and the transmission lines 11 in an opposite arrangement to the filters 24, as shown in Fig. IC. In this way, a high-frequency signal transmitted by the transmitter 14 at the frequency fi will alternate between the sections of the transmission lines 11 and pass through each of the amplifiers 12 when the transmitter 14 runs to the far end of the transmission lines 11. A high frequency signal with frequency h passes from the far end of the transmission lines to the receiver 16 and passes through each of the amplifiers 12 to alternate between the lines 11, the paths of the high frequency signals fi and f2 being indicated by the arrows in Fig. IC. As described in connection with FIG. 1A, a mobile transceiver 19, which receives at a frequency fi and transmits at a frequency f2 and is located in the mine, can communicate with the control room, which in turn communicates with the receiver 16 stands. In the same way, a first mobile transceiver 19 can be connected to a second mobile transceiver 19, since the sound signal of the receiver 16 can be used to modulate the high-frequency signal fi of the transmitter 14 for retransmission by the device. However, two operating frequencies as well as expensive and sensitive filters 24 and 26 are required for reliable transmission.

Wie bereits oben erwähnt, basieren sämtliche HF-Übertragungseinrichtungen gemäss den Fig. 1A, 1B und IC auf der Voraussetzung, dass die HF-Übertragung in Bergwerken und As already mentioned above, all HF transmission devices according to FIGS. 1A, 1B and IC are based on the requirement that the HF transmission in mines and

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Tunneln als eine vollständig neue Technik behandelt werden muss, und dass die herkömmliche HF-Übertragungs-Technik nicht verwendbar ist. Das Ergebnis besteht darin, dass die Einrichtungen teuer und kompliziert sind und die Verwendung speziell ausgelegter Komponenten erforderlich machen. Ferner sind mindestens zwei Frequenzen für jeden Übertragungskanal erforderlich, wodurch die Übersprech- und Intermodulations-Probleme erhöht werden. Bei all diesen Einrichtungen werden speziell konstruierte Koaxialkabel verwendet, um die strahlenden Übertragungsleitungen 11 zu schaffen, um so die Anzahl der Komponenten zu vermindern, die in der Einrichtung erforderlich sind, und zwar dadurch, dass man die Dämpfung in der Übertragungsleitung auf das Minimum reduziert das zur Kopplung der mobilen Sende-Empfänger erforderlich ist. Die Verstärkung durch die Verstärker 12 wird so hoch wie möglich gehalten, um die Anzahl der erforderlichen Verstärker auf ein Mindestmass herabzusetzen, wodurch aber die Übersprech- und Intermodulations-Probleme weiter erhöht werden. Die Verwendung billiger, zwei Leiter aufweisender symmetrischer Übertragungsleitungen wurde aufgegeben wegen deren relativ hoher Dämpfung und auch deswegen, weil eine solche Leitung einer übermässigen Dämpfung infolge des Vorhandenseins von Feuchtigkeit oder anderen Verunreinigungen ausgesetzt ist, wie dies von Natur aus in Bergwerken und Tunneln der Fall ist. Tunneling must be treated as a completely new technique and that the conventional RF transmission technique cannot be used. The result is that the facilities are expensive and complicated and require the use of specially designed components. Furthermore, at least two frequencies are required for each transmission channel, which increases the crosstalk and intermodulation problems. All of these devices use specially constructed coaxial cables to create the radiating transmission lines 11 so as to reduce the number of components required in the device by minimizing the attenuation in the transmission line is required to couple the mobile transceiver. The gain by the amplifiers 12 is kept as high as possible to minimize the number of amplifiers required, but this further increases the crosstalk and intermodulation problems. The use of inexpensive, two conductor symmetrical transmission lines has been abandoned because of their relatively high attenuation and also because such a conduit is subject to excessive attenuation due to the presence of moisture or other contaminants as is inherently the case in mines and tunnels .

In Fig. 2 ist eine vergrössertes Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung dargestellt. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Kopplungsverlust zwischen einem Paar von symmetrischen, zwei Leiter aufweisenden Übertragungsleitungen, die sich im wesentlichen parallel zueinander in einem Abstand von einigen Metern voneinander über eine praktische Länge eines Bergwerks oder Tunnels hinweg (als Beispiel) erstrecken, grösser ist als die Dämpfung einer solchen Länge einer symmetrischen, zwei Leiter aufweisenden Übertragungsleitung. Diese Erkenntnis bedeutet, dass es möglich ist, eine stabile Einrichtung von unbegrenzter Länge aufzubauen, bei der ein Paar von symmetrischen, zwei Leiter besitzenden Übertragungsleitungen mit darin angeordneten Verstärkern verwendet wird, deren Verstärkung kleiner als der Kopplungsverlust zwischen den Übertragungsleitungen ist, um die Stabilität der Einrichtung sicherzustellen, wobei die Verstärkung dennoch gross genug ist, um die Dämpfung auf einer wirtschaftlich praktikablen Länge der symmetrischen, zwei Leiter aufweisenden Übertragungsleitung bei HF-Übertragungsfrequenzen in der Grössenordnung von 160 MHz zu überwinden. FIG. 2 shows an enlarged block diagram of a preferred exemplary embodiment of an HF transmission device according to the invention. The invention is based on the finding that the coupling loss between a pair of symmetrical, two-conductor transmission lines, which extend substantially parallel to one another at a distance of a few meters from each other over a practical length of a mine or tunnel (as an example), is greater is the attenuation of such a length of a symmetrical two-conductor transmission line. This finding means that it is possible to build a stable device of unlimited length using a pair of symmetrical, two-conductor transmission lines with amplifiers arranged therein, the gain of which is smaller than the coupling loss between the transmission lines in order to ensure the stability of the Ensure device, the gain is still large enough to overcome the attenuation over an economically practical length of the symmetrical, two-conductor transmission line at RF transmission frequencies in the order of 160 MHz.

Fig. 2 zeigt eine erste symmetrische zweiadrige (zwei Leiter aufweisende) Übertragungsleitung 30 mit einem angeordneten Ein-Richtungs-Verstärker 32 und mit einer zweiten symmetrischen zweiadrigen Übertragungsleitung 31 mit einem darin angeordneten Ein-Richtungs-Verstärker 33, wobei die Darstellung die Form eines Blockschaltschemas besitzt. Die Übertragungsleitungen 30 und 31 erstrecken sich beispielsweise durch einen Tunnel oder ein Bergwerk 34 dicht nebeneinander in einem Abstand von wenigen Metern. Die Ein-Richtungs-Verstärkers 32 und 33 sind in ihren entsprechenden Übertragungsleitungen 30 und 31 in entgegengesetzter Richtung zueinander angeordnet. Demgemäss wird ein Hochfrequenzsignal auf der Übertragungsleitung 30 verstärkt und pflanzt sich in einer Richtung fort, und ein Hochfrequenzsignal auf der Übertragungsleitung 31 wird verstärkt und pflanzt sich in der entgegengesetzten Richtung fort. FIG. 2 shows a first symmetrical two-wire (two-conductor) transmission line 30 with a single-directional amplifier 32 arranged and with a second symmetrical two-wire transmission line 31 with a single-directional amplifier 33 arranged therein, the illustration being in the form of a block circuit diagram owns. The transmission lines 30 and 31 extend, for example, through a tunnel or a mine 34 close to each other at a distance of a few meters. The unidirectional amplifiers 32 and 33 are arranged in their respective transmission lines 30 and 31 in opposite directions to each other. Accordingly, a high frequency signal on the transmission line 30 is amplified and propagates in one direction, and a high frequency signal on the transmission line 31 is amplified and propagates in the opposite direction.

Beim tatsächlichen Einbau einer erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung hat sich der Kopplungsverlust zwischen den Übertragungsleitungen 30 und 31 als in der Grössenordnung von 45 dB liegend herausgestellt. Bei einer derartigen Einrichtung hatte eine Vielzahl von Verstärkern 32 eine Verstärkung von 33 dB, die Verstärker 32 waren in den Übertragungsleitungen 30 in Abständen von ungefähr 245 Metern voneinander angeordnet, und eine gleiche Zahl von Verstärken 33 war in der Übertragungsleitung 31 mit einem ebensolchen Abstand voneinander angeordnet. Die sich ergebende Einrichtung hat sich als stabil herausgestellt und ermöglicht die Verbindung von zwei herkömmlichen Einzelfrequenz-Sende-Empfängern 35 miteinander durch herkömmliche HF-Übertragungsverfahren über eine unbegrenzte Entfernung im Tunnel 34. Die symmetrische Übertragungsleitung war eine übliche, im Handel erhältliche, zweiadrige Fernsehleitung. Da die Dämpfung der zweiadrigen Leitung mit der Frequenz ansteigt, hat es sich als notwendig herausgestellt, ein billiges, im Handel erhältliches Hoch-Pass-Fernseh-Filter am Eingang zu jedem Verstärker 32, 33 derart einzubauen, dass die Hochfrequenzsignale unterhalb ungefähr 50 MHz, die in die Übertragungsleitungen 30 und 31 eingekoppelt werden können, die Verstärker 32, 33 nicht übersteuern. When an RF transmission device according to the invention is actually installed, the coupling loss between the transmission lines 30 and 31 has been found to be of the order of 45 dB. In such a device, a plurality of amplifiers 32 had a gain of 33 dB, the amplifiers 32 were spaced approximately 245 meters apart in the transmission lines 30, and an equal number of amplifiers 33 were equally spaced in the transmission line 31 arranged. The resulting device has been found to be stable and enables the connection of two conventional single frequency transceivers 35 to one another by conventional RF transmission methods over an unlimited distance in tunnel 34. The symmetrical transmission line was a common, commercially available, two-wire television line. As the attenuation of the two-wire line increases with frequency, it has been found necessary to install an inexpensive, commercially available high-pass television filter at the input to each amplifier 32, 33 such that the high-frequency signals below about 50 MHz, which can be coupled into the transmission lines 30 and 31, do not overdrive the amplifiers 32, 33.

Um jedwede nicht erforderliche Dämpfung der HF-Signale in den Übertragungsleitungen 30 und 31 zu vermeiden, können koaxiale Übertragungsleitungsabschnitte 37 immer dort eingesetzt werden, wo eine Strahlung des Hochfrequenzsignals nicht notwendig oder unerwünscht ist. Es ist natürlich notwendig, einen geeigneten Übergang oder eine Impedanzanpassungsschleife 38 zwischen dem zweiadrigen Leiter und den Koaxialleitungsab-schnitten der Übertragungsleitungen 30 und 31 vorzusehen. In order to avoid any unnecessary attenuation of the RF signals in the transmission lines 30 and 31, coaxial transmission line sections 37 can be used wherever radiation of the high-frequency signal is not necessary or undesirable. It is of course necessary to provide a suitable transition or impedance matching loop 38 between the two-wire conductor and the coaxial line sections of the transmission lines 30 and 31.

Beim tatsächlichen Einbau der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung hat sich eine billige Impedanzanpassungsschleife (die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 im einzelnen beschrieben ist) für einen Betrieb der Einrichtung über einen Fequenzbereich von 150 bis 170 MHz als ausreichend erwiesen. When the HF transmission device according to the invention is actually installed, a cheap impedance matching loop (which is described in detail with reference to FIGS. 3 and 4) has proven to be sufficient for operating the device over a frequency range from 150 to 170 MHz.

Beim tatsächlichen Einbau der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung wurden die Verstärker 32 und 33 jeweils örtlich von Stromversorgungsanlagen, die bereits im Tunnel 34 vorhanden waren, mit Strom versorgt. Die Gleichstromspannung für die Verstärker 32 und 33 könnte jedoch auch in bequemer Weise dadurch erreicht werden, dass man je nach Notwendigkeit und Zweckmässigkeit ein Gleichstromspannungsdifferential zwischen den Übertragungsleitungen 30 und 31 vorsieht. Sowohl für die Hoch-Pass-Filter 36 als auch die Verstärker 32 und 33 wäre es natürlich erforderlich, dass diese Gleichstrom durchlassen, wobei darauf hingewiesen sei, dass die Impedanzanpassungsschleifen 38 eine Gleichstromverbindung zwischen den beiden Leitern jedes zweiadrigen Leiters (Doppelleiters) sicherstellen. When the HF transmission device according to the invention was actually installed, the amplifiers 32 and 33 were each supplied with power locally by power supply systems which were already present in the tunnel 34. The DC voltage for the amplifiers 32 and 33 could, however, also be conveniently achieved by providing a DC voltage differential between the transmission lines 30 and 31 depending on necessity and convenience. Both the high-pass filters 36 and the amplifiers 32 and 33 would, of course, be required to pass direct current, it being noted that the impedance matching loops 38 ensure a direct current connection between the two conductors of each two-wire (double conductor) conductor.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann die HF-Übertragungseinrichtung gemäss der Erfindung derart angepasst werden, As shown in FIG. 2, the HF transmission device can be adapted in accordance with the invention in such a way that

dass eine Übertragung zwischen mobilen Sende-Empfängern 35 im Tunnel 34 und einem entfernt gelegenen Punkt ermöglicht wird. Zu diesem Zweck wird eine Rundstrahlantenne 40 über ein Bandpassfilter 42, einen Verstärker 32 und eine Impedanzanpassungsschleife 38 mit der Übertragungsleitung 30 verbunden, um ein Hochfrequenzsignal in den Tunnel 34 zu senden. In ähnlicher Weise kann die andere Übertragungsleitung 31 über einen geeigneten Verstärker 43 mit einer Richtungsantenne 41 verbunden sein, um ein Hochfrequenzsignal vom Tunnel 34 nach aussen zu senden. Es ist wichtig, dass die Antenne 41 eine Richtungsantenne ist, um eine Verminderung des Kopplungsverlustes zwischen den Übertragungsleitungen 30 und 31 zu vermeiden, wodurch die Stabilität der Einrichtung zerstört werden könnte. So kann ein Sende-Empfänger 44 an einer vom Tunnel 34 entfernten Basisstation in einer Simplex-Betriebsart mit einer Frequenz von 160 MHz beispielsweise mit ähnlichen mobilen Sende-Empfängern 35 im Tunnel 34 in Verbindung stehen. In der gleichen Weise können diese Sende-Empfänger 35 miteinander über die erfindungsgemässe Einrichtung in Verbindung stehen. that transmission between mobile transceivers 35 in tunnel 34 and a remote point is enabled. For this purpose, an omnidirectional antenna 40 is connected to the transmission line 30 via a bandpass filter 42, an amplifier 32 and an impedance matching loop 38 in order to transmit a high-frequency signal into the tunnel 34. Similarly, the other transmission line 31 can be connected to a directional antenna 41 via a suitable amplifier 43 in order to transmit a high-frequency signal from the tunnel 34 to the outside. It is important that antenna 41 be a directional antenna to avoid reducing coupling loss between transmission lines 30 and 31, which could destroy the stability of the device. For example, a transceiver 44 at a base station remote from the tunnel 34 can be connected in a simplex mode with a frequency of 160 MHz, for example to similar mobile transceivers 35 in the tunnel 34. In the same way, these transceivers 35 can be connected to one another via the device according to the invention.

Bei der tatsächlichen Installation einer erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung wurde ein Betriebsfrequenzbereich zwischen 150 und 170 MHz gewählt. Die Übertragungsleitun5 In the actual installation of an RF transmission device according to the invention, an operating frequency range between 150 and 170 MHz was selected. The transmission line5

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gen 30 und 31 waren 300 Ohm-Doppelleiter, wie sie im Handel unter der Bezeichnung «Beiden Nr. 8275» erhältlich sind. Bei den Verstärkern 32, 33 handelt es sich um Breitbandverstärker, die im Handel unter der Bezeichnung «TRW CA 2800» erhältlich sind. Bei den Filtern 36 handelt es sich um billige 300 Ohm-Fernseh-Hochpassfilter, wie sie von der Fa. R. L. Drake Company, USA, erhältlich sind. Die Breitbandverstärker der TRW CA 2800-Serie besitzen Eigangs- und Ausgangsimpedanzen von 50 Ohm und machen somit eine Impedanzanpassung an die 300 Ohm-Doppelleitung (Stegleitung) erforderlich. Bei der tatsächlichen Installation wurde eine Koaxialimpedanzanpassungsschlei-fe 38, aufgebaut wie in Fig. 3 gezeigt, verwendet, um die Impedanz der Koaxialleitung auf 200 Ohm zu transformieren, was eine vernünftige Anpassung an den 300 Ohm-Doppelleiter bedeutet. gen 30 and 31 were 300 ohm double conductors, as are commercially available under the designation «Both No. 8275». The amplifiers 32, 33 are broadband amplifiers which are commercially available under the name “TRW CA 2800”. Filters 36 are cheap 300 ohm television high pass filters such as are available from R.L. Drake Company, USA. The broadband amplifiers of the TRW CA 2800 series have input and output impedances of 50 ohms and therefore require an impedance matching to the 300 ohm double line (landline). In actual installation, a coaxial impedance matching loop 38, constructed as shown in Fig. 3, was used to transform the coaxial line impedance to 200 ohms, which means a reasonable match to the 300 ohm double conductor.

In den Fig. 3 und 4 sind bauliche Einzelheiten der Impedanzanpassungsschleife 38 dargestellt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Impedanzanpassungsschleife 38 ein Schleifenteil 47 auf, das aus einer Koaxialleitung besteht, deren Mittelleiter galvanisch mit dem Mittelleiter der Koaxialleitung 37 an dessen freiem Ende in Verbindung steht. Das andere Ende der Koaxialleitung 37 ist mit einem üblichen Koxialstecker 46 zur Verbindung mit den Verstärkern 32, 33 ausgestattet. Das freie Ende 49 des Schleifenteils 47 dient zur galvanischen Verbindung mit einem Leiter des Doppelleiters 30, 31, und die verbundenen Enden 48 des Schleifenteils 47 und der Koaxialleitung 37 dienen zur Verbindung mit dem anderen Leiter des Doppelleiters 30, 31. Ein Kurzschlussteil 50 schafft eine galvanische Verbindung des Aussenleiters oder der Abschirmung der Koaxialleitung 37 mit dem Aussenleiter oder der Abschirmung des Koaxialschlei-fenteils 47 an den beiden Enden. Das Schleifenteil 47 besitzt eine effektive Länge, die im wesentlichen einer halben Wellenlänge am Mittelpunkt des Betriebsfrequenzbereichs der Einrichtung entspricht. Auf diese Weise kann die Impedanzanpassungsschleife 38 leicht und preiswert aus einer im Handel erhältlichen 50 Ohm-Koaxialübertragungsleitung hergestellt werden. 3 and 4, structural details of the impedance matching loop 38 are shown. As shown in FIG. 3, the impedance matching loop 38 has a loop part 47 which consists of a coaxial line, the central conductor of which is galvanically connected to the central conductor of the coaxial line 37 at its free end. The other end of the coaxial line 37 is equipped with a conventional koxial connector 46 for connection to the amplifiers 32, 33. The free end 49 of the loop part 47 is used for galvanic connection to a conductor of the double conductor 30, 31, and the connected ends 48 of the loop part 47 and the coaxial line 37 are used for connection to the other conductor of the double conductor 30, 31. A short-circuit part 50 creates one galvanic connection of the outer conductor or the shielding of the coaxial line 37 to the outer conductor or the shielding of the coaxial loop part 47 at the two ends. The loop part 47 has an effective length which corresponds essentially to half a wavelength at the center of the operating frequency range of the device. In this way, the impedance matching loop 38 can be easily and inexpensively made from a commercially available 50 ohm coaxial transmission line.

Es sei darauf hingeweisen, dass die bei der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung verwendete Übertragungsleitung der Doppelleiter-Bauart (zweiadrigen Bauart) mit Kosten von wenigen Centimen pro Meter gekauft werden kann. Diese Kosten müssen mit den Kosten für die strahlenden geschlitzten Koaxialkabel verglichen werden, welche bei den herkömmlichen Übertragungseinrichtungen verwendet werden. Diese letztgenannten Kabel können beispielsweise von der Fa. Andrew Corporation, Orland Park, Illinois, USA, unter der Bezeichnung «Andrew radiax cable» zu einem Preis von über 5 S.F. pro Meter bezogen werden. Die zweiadrige Übertragungsleitung hat den Nachteil, dass sie einer beträchtlichen Dämpfung infolge von Feuchtigkeit und sich darauf absetzenden Verunreinigungen ausgesetzt ist. Dieser Nachteil kann jedoch gemäss Fig. 5 dadurch vermieden oder reduziert werden, dass man für den Einbau in einem Bergwerk oder Tunnel die zweiadrige Leitung in einen im Handel erhältlichen PVC-Schlauch 52 schiebt. Ein geeigneter PVC-Schlauch ist im Handel zu einem Preis von wenigen Centimen pro Meter erhältlich, und die zweiadrige Leitung kann in bequemer Weise durch den Schlauch geblasen oder in anderer Weise eingesetzt werden. Die Aussenoberfläche des Schlauchs 52 kann, wenn notwendig, periodisch gereinigt werden, um die Ansammlung übermässiger Mengen von Verunreinigungen zu vermeiden. It should be pointed out that the transmission line of the double-conductor type (two-wire type) used in the HF transmission device according to the invention can be purchased at a cost of a few centimes per meter. This cost must be compared to the cost of the radiating slotted coaxial cable used in the conventional transmission equipment. These latter cables can be obtained, for example, from Andrew Corporation, Orland Park, Illinois, USA, under the name “Andrew radiax cable” at a price of over 5 S.F. per meter. The disadvantage of the two-wire transmission line is that it is subjected to considerable damping as a result of moisture and contaminants settling thereon. 5, however, this disadvantage can be avoided or reduced by pushing the two-wire line into a commercially available PVC hose 52 for installation in a mine or tunnel. A suitable PVC hose is commercially available at a price of a few centimes per meter, and the two-wire line can be conveniently blown through the hose or used in some other way. The outer surface of the hose 52 can be periodically cleaned if necessary to avoid the accumulation of excessive amounts of contaminants.

Fig. 6 zeigt eine schematische Karte der Lage des Elektron-Positron-Speicherrings 61 im Stanford Linear Accelerator Center. Der Speicherring dient für eines von mehreren Experimenten, bei dem ein 3 Km-Linearbeschleuniger als Injektor verwendet wird und der in einem Tunnel untergebracht ist, der annähernd 3 Meter Durchmesser besitzt und aus im wesentlichen vollständig unter der Ende ausgesprühtem Zement besteht. Versuche während des Baus des Speicherring-Tunnels zeigten, dass die Übertragung zwischen mobilen Sende-Empfängern im Tunnel nur auf einen Abstand von etwa 30 Metern möglich war, wohingegen der Tunnel einen Gesamtumfang von ungefähr 2440 Metern besitzt. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass es für einen mobilen Sende-Empfänger innerhalb des Tunnels unmöglich war, mit einer Basis oder mit mobilen Sende-Empfängern ausserhalb des Tunnels in Verbindung zu treten. Dem-gemäss wurde eine HF-Übertragungseinrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung für den Einbau in den Tunnel des Positron-Elektron-Speicherrings 61 entwickelt. 6 shows a schematic map of the position of the electron-positron storage ring 61 in the Stanford Linear Accelerator Center. The storage ring is used for one of several experiments in which a 3 km linear accelerator is used as an injector and which is accommodated in a tunnel which is approximately 3 meters in diameter and consists of cement sprayed essentially completely under the end. Experiments during the construction of the storage ring tunnel showed that the transmission between mobile transceivers in the tunnel was only possible at a distance of around 30 meters, whereas the tunnel had a total circumference of around 2440 meters. Furthermore, it was found that it was impossible for a mobile transceiver inside the tunnel to connect to a base or with mobile transceivers outside the tunnel. Accordingly, an RF transmission device according to the present invention was developed for installation in the tunnel of the positron-electron storage ring 61.

Gemäss Fig. 6 ist es notwendig, eine Übertragung von jedem Punkt innerhalb des Positronen-Elektronen-Speicherring-Tunnels 61 nicht nur zu einem zentralen Kontrollpunkt 62 hin, sondern auch zu einer Anzahl von ausserhalb des Tunnels im Abstand von dessen Umfang angeordneten Satellitenkontrollpunkten 64 sicherzustellen. Obwohl somit eine Rundstrahlantenne 40 verwendet werden kann, um ein hineingehendes Signal zu erzeugen, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde, so war es doch nicht praktikabel, eine Richtungsantenne oder Richtungsantennen 41 für das herausgehende Signal zu verwenden, insbesondere im Hinblick auf die Tatsache, dass sämtliche Kontrollpunkte 62, 64 bereits durch Drahtleitungen verbunden waren. Demgemäss ist die herausführende Übertragungsleitung 31 mit dem Eingang eines Empfängers 66 über einen Schalter 68 verbunden. Der Ausgang des Empfängers 66 ist mit den vorhandenen Drahtleitungen verbunden, welche die Kontrollpunkte 62, 64 verbinden. Der Schalter 68 ist ebenfalls mit den vorhandenen Drahtleitungen verbunden, wobei darauf hinzuweisen ist, dass diese Drahtleitungen eine Tonverbindung zwischen den Kontrollpunkten 62, 64 sicherstellen und auch die Kontrollpunkte in die Lage versetzen, den Schalter 68 zu betätigen. Wie Fig. 6 zeigt, sind die vorhandenen Drahtleitungen ebenfalls mit einem Basis-Sende-Empfänger 69 verbunden, um eine HF-Übertragung zwischen irgendeinem Kontrollpunkt 62, 64 und irgendeiner Oberflächenstelle des Positronen-Elektronen-Speicherring-Ortes 60 sicherzustellen. 6, it is necessary to ensure transmission from every point within the positron-electron storage ring tunnel 61 not only to a central control point 62 but also to a number of satellite control points 64 arranged outside the tunnel at a distance from its circumference . Thus, although an omnidirectional antenna 40 could be used to generate an incoming signal as described in connection with FIG. 2, it was not practical to use a directional antenna or directional antennas 41 for the outgoing signal, particularly with regard to FIG the fact that all control points 62, 64 were already connected by wire lines. Accordingly, the outgoing transmission line 31 is connected to the input of a receiver 66 via a switch 68. The output of the receiver 66 is connected to the existing wire lines which connect the control points 62, 64. The switch 68 is also connected to the existing wire lines, it being pointed out that these wire lines ensure a sound connection between the control points 62, 64 and also enable the control points to actuate the switch 68. As shown in FIG. 6, the existing wire lines are also connected to a base transceiver 69 to ensure RF transmission between any control point 62, 64 and any surface location of the positron electron storage ring location 60.

Der Zweck des Schalters 68 besteht darin, die Interferenz in den Drahtleitungen zu vermeiden, die die Kontrollpunkte 62, 64 verbinden, wobei diese Interferenz durch die gleichzeitig in den Speicherringtunnel 61 hineingehenden und daraus herausgehenden Signale entsteht. Der Schalter 68 ist normalerweise geschlossen, kann aber von irgendeinem Kontrollpunkt 62, 64 aus geöffnet werden, wenn dies zweckmässig ist, um den Sender des Sende-Empfängers 69 zu betätigen, um ein Signal entweder in den Speicherringtunnel 61 oder irgendwohin am Speicherring-Ort 60 zu übertragen. Es sei bemerkt, dass die derzeit an dem Speicherring-Platz verwendeten Hochfrequenzeinrichtungen Einzelfrequenzeinrichtungen unter Verwendung herkömmlicher HF-Verfahren sind. Man erkennt, dass die erfindungsgemässe HF-Übertragungseinrichtung sich zur direkten Integration mit solchen Einrichtungen eignet. The purpose of the switch 68 is to avoid interference in the wire lines connecting the control points 62, 64, this interference arising from the signals entering and exiting the storage ring tunnel 61 at the same time. Switch 68 is normally closed, but can be opened from any control point 62, 64 if appropriate to operate the transceiver 69 transmitter to send a signal either into the storage ring tunnel 61 or anywhere at the storage ring location 60 transferred to. It should be noted that the high frequency devices currently used at the storage ring site are single frequency devices using conventional RF methods. It can be seen that the HF transmission device according to the invention is suitable for direct integration with such devices.

Der Ort 60 des Elektro-Positron-Speicherrings und Tunnels 61 umfasst ein hügliges und nicht ebenes Terrain. Wie bei 70 dargestellt ist, treten relativ tiefe Täler oder Vertiefungen an verschiedenen Punkten an diesem Ort auf, wobei gelegentlich ein Teil des Tunnels freiliegt. Die Übertragung zwischen einem Sende-Empfänger in einem solchen Tal oder in einer solchen Vertiefung 70 und einem Sende-Empfänger 35 im Tunnel ist unzuverlässig, und es wird vorgeschlagen, die Übertragung in derartigen isolierten Vertiefungen oder Tälern mittels einer passiven Antenne 72 durchzuführen, die mit den Übertragungsleitungen 30 und 31 mittels eines Doppelleiters 73 gekoppelt ist, der im Tunnel in der Nähe der Übertragungsleitungen 30 und 31 angeordnet ist. Andererseits könnte zur Kopplung mit einem mobilen, in dem Tal 70 angeordneten Sende-Empfänger ein Zweig der Übertragungsleitungen 30 und 31 vorgesehen sein, der sich aus dem Tunnel heraus in geigneter Weise durch die Vertiefung oder das Tal 70 erstrecken würde. The location 60 of the electro-positron storage ring and tunnel 61 comprises a hilly and not flat terrain. As shown at 70, relatively deep valleys or depressions occur at various points in this location, with part of the tunnel occasionally exposed. The transmission between a transceiver in such a valley or depression 70 and a transceiver 35 in the tunnel is unreliable, and it is proposed that the transmission in such isolated depressions or valleys be carried out by means of a passive antenna 72, which works with the transmission lines 30 and 31 is coupled by means of a double conductor 73 which is arranged in the tunnel in the vicinity of the transmission lines 30 and 31. On the other hand, a branch of the transmission lines 30 and 31 could be provided for coupling to a mobile transceiver arranged in the valley 70, which branch would suitably extend out of the tunnel through the depression or the valley 70.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

9 9

659 556 659 556

Die Fig. 7 und 8 zeigen Blockschaltbilder der hineinragenden und herausragenden Teile der erfindungsgemässen HF-Übertragungseinrichtung für den Einbau in dem Elektron-Posi-tron-Speicherring-Tunnel. Man erkennt, dass sowohl die hineingehende Übertragungsleitung 30 als auch die herausgehende 5 Übertragungsleitung 31 jeweils zur Hälfte aufgespalten ist, wobei jede Hälfte einen der Eingangstunnel zum Speicherring-Tunnel und auch die Hälfte des Speicherring-Tunnels erfasst. Die Aufteilung der Übertragungsleitungen 30 und 31 in zwei Hälften wird in einfacher Weise mittels der im Handel erhältli- io chen Koaxialleitungsteiler erreicht, die an sich bekannt sind. Es ist geplant, die erfindungsgemässe HF-Übertragungseinrichtung, wie dies durch die Pfeile 78 in Fig. 7 und 79 in Fig. 8 angedeutet ist, durch den Einbau von Doppelleiter-Übertragungsleitungen entsprechend den Leitungen 31 und 32 im Strahl- 15 schaltbereich zum Strahlschaltbereich des Stanford Linearbeschleunigers zu erweitern. Durch einen Vergleich der Bezugszeichen erkennt man, dass die in Fig. 7 gezeigte, hineingehende Impedanzanpassungsschleife ansonsten im wesentlichen identisch mit der hineingehenden Übertragungsleitung 30 ist, wie sie 20 im einzelnen in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. 7 and 8 show block diagrams of the protruding and protruding parts of the RF transmission device according to the invention for installation in the electron-posi-tron storage ring tunnel. It can be seen that both the incoming transmission line 30 and the outgoing transmission line 31 are split in half, each half covering one of the entrance tunnels to the storage ring tunnel and also half of the storage ring tunnel. The division of the transmission lines 30 and 31 into two halves is achieved in a simple manner by means of the commercially available coaxial line splitters which are known per se. It is planned that the RF transmission device according to the invention, as indicated by the arrows 78 in FIGS. 7 and 79 in FIG. 8, by installing double-conductor transmission lines corresponding to the lines 31 and 32 in the beam switching area to the beam switching area of the Stanford linear accelerator. By comparing the reference numerals, it can be seen that the incoming impedance matching loop shown in FIG. 7 is otherwise essentially identical to the incoming transmission line 30, as 20 was described in detail in connection with FIG. 2.

Es besteht jedoch die Notwendigkeit, mehr als einen Übertragungskanal in den Speicherring-Tunnel hinein und aus diesem heraus zu führen. Der für die Übertragungseinrichtung gewählte Frequenzbereich von 150 MHz bis 170 MHz ermöglicht 25 es der Einrichtung, sechs Frequenzen gleichzeitig ohne Störung und ohne Modifikation der hineingehenden Impedanzanpassungsschleife, wie in Fig. 7 gezeigt, zu verwenden. Wie jedoch in Fig. 8 gezeigt ist, würde jeder zusätzliche Übertragungskanal einen zusätzlichen Empfänger 86 und Schalter 88, die mit der 30 herausgehenden Schleife 31 parallel zu dem Empfänger 66 und Schalter 68 verbunden sind, wie in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde, erforderlich machen. However, there is a need to route more than one transmission channel into and out of the storage ring tunnel. The frequency range of 150 MHz to 170 MHz selected for the transmission device enables the device to use six frequencies simultaneously without interference and without modification of the incoming impedance matching loop, as shown in FIG. 7. However, as shown in FIG. 8, each additional transmission channel would require an additional receiver 86 and switch 88 connected to the outgoing loop 31 in parallel with the receiver 66 and switch 68, as described in connection with FIG. 6 do.

Einer des sechs Überatragungskanäle könnte auch dadurch geschaffen werden, dass man zur Verbindung mit einem speziel- 35 len, entfernt fest angeordneten Sende-Empfänger, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde, eine Richtungsantenne 41 parallel zu dem Empfänger 66 und Schalter 68 über ein geeignetes Bandpassfilter 89 und einen Verstärker 43 schaltet. Bei der tatsächlichen Installation wird vorgeschlagen, die Über- 40 tragung vom Speicherring-Tunnel zur örtlichen Feuerwache dadurch sicherzustellen, dass man eine solche Richtungsantenne 41 mit dem auf die Betriebsfrequenz für diese Feuerwache abgestimmten Bandpassfilter 89 verwendet. One of the six transmission channels could also be created by connecting a directional antenna 41 parallel to the receiver 66 and switch 68 to connect to a special, remote fixed transceiver, as described in connection with FIG. 2 switches via a suitable bandpass filter 89 and an amplifier 43. In the actual installation, it is proposed to ensure the transmission from the storage ring tunnel to the local fire station by using such a directional antenna 41 with the bandpass filter 89 which is matched to the operating frequency for this fire station.

Es hat sich herausgestellt, dass bei der tatsächlich gebauten HF-Übertragungseinrichtung gemäss der Erfindung bei dem gewählten Betriebsfrequenzbereich der verwendete Doppelleiter in den Übertragungsleitungen eine Dämpfung von ungefähr fünf dB pro 100 Meter im Speicherring-Tunnel besitzt. Wie oben bemerkt, hat sich der Kopplungsverlust zwischen der hineingehenden und herausgehenden Impedanzanpassungsschleife der Übertragungsleitungen mit einem durchschnittlichen Abstand längs deren Länge von ungefähr einen Meter mit ungefähr 45 dB ergeben. Der Kopplungsverlust zwischen einem an irgendeinem Punkt im Tunnel angeordneten mobilen Sende-Empfänger und den Übertragungsleitungen hat sich im Durchschnitt zu ungefähr 60 dB ergeben. Man erkennt, dass der Kopplungsverlust zwischen dem mobilen Sende-Empfänger und der Übertragungsleitung nicht von grosser Bedeutung ist, da die Leistung der Sender und die Empfindlichkeit der Empfänger zur Erzeugung einer zuverlässigen Übertragung regelbar ist. Jedoch ist die Beziehung zwischen der Dämpfung der Doppelleitung und dem Kopplungsverlust zwischen den Übertragungsleitungen sehr wichtig, da die Verstärkung der in den Übertragungsleitungen verwendeten Verstärker kleiner als dieser Kopplungsverlust sein und doch die Dämpfung der Doppelleitung kompensieren muss. Es ist daher zweckmässig, wenn die Verstärkung der Verstärker hoch liegt, um so die Zahl zur Kompensation des Dämpfungsverlustes des Doppelleiters erforderlichen Verstärker zu reduzieren. Wenn andererseits die Verstärkung der Verstärker sich dem Kopplungsverlust zwischen den Übertragungsleitungen nähert, so kann die Einrichtung unsicher werden, insbesondere dann, wenn die Einrichtung Temperatursänderungen oder Umgebungsbedingungen ausgesetzt ist, die Veränderungen bei der Verstärkung der Verstärker oder beim Kopplungsverlust zur Folge haben. It has been found that in the RF transmission device actually built according to the invention, the double conductor used in the transmission lines has an attenuation of approximately five dB per 100 meters in the storage ring tunnel in the selected operating frequency range. As noted above, the coupling loss between the incoming and outgoing impedance matching loops of the transmission lines with an average distance along their length of approximately one meter has been approximately 45 dB. The coupling loss between a mobile transceiver located at some point in the tunnel and the transmission lines has averaged approximately 60 dB. It can be seen that the loss of coupling between the mobile transceiver and the transmission line is not of great importance, since the power of the transmitter and the sensitivity of the receiver can be regulated to produce a reliable transmission. However, the relationship between the attenuation of the double line and the coupling loss between the transmission lines is very important since the gain of the amplifiers used in the transmission lines must be smaller than this coupling loss and yet compensate for the attenuation of the double line. It is therefore expedient if the amplification of the amplifiers is high, so as to reduce the number of amplifiers required to compensate for the loss of attenuation of the double conductor. On the other hand, if the amplification of the amplifiers approaches the coupling loss between the transmission lines, the device can become unsafe, especially when the device is exposed to temperature changes or environmental conditions, which result in changes in the amplification of the amplifiers or in the coupling loss.

Tausend Meter des Doppelleiters zeigen aber nur eine Dämpfung von etwa 50 dB. Dies ermöglicht die Verwendung für jeweils einen tausend Meter langen Doppelleiterabschnitt von einem einfachen und billigen Breitbandverstärker mit einer Verstärkung über seinen Frequenzbereich hinweg, die nicht grösser sein muss als 50 bis 60 dB und somit weit unterhalb des Kopplungsverlustes zwischen den Übertragungsleitungen liegt. In der Tat wurde festgestellt, dass Breitbandverstärker mit einer maximalen Verstärkung bis zu 110 dB verwendet werden können, ohne dass die Stabilität des Systems beeinflusst wird, zumindest dann, wenn keine merklichen Temperaturschwankungen oder andere Umgebungseffekte auftreten. However, a thousand meters of the double conductor only show an attenuation of around 50 dB. This enables the use for a thousand meter long double conductor section of a simple and cheap broadband amplifier with a gain across its frequency range, which does not have to be greater than 50 to 60 dB and is thus far below the coupling loss between the transmission lines. In fact, it has been found that broadband amplifiers with a maximum gain up to 110 dB can be used without affecting the stability of the system, at least when there are no noticeable temperature fluctuations or other environmental effects.

v v

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

659 556

2nd

PATENT CLAIMS

1. RF transmission equipment for tunnels, mines and buildings with a first radiating transmission line with a near and a far end, the first transmission line having a unidirectional amplifier to transmit a radio frequency signal from the near end to the far end of the first transmission line and a second radiating transmission line spaced from the first transmission line and having near and far ends and extending substantially along with the first transmission line, the second transmission line having a unidirectional amplifier for a radio frequency signal from the far end to the near end of the second transmission line, and a radio frequency transmitter is coupled to the first or second transmission line or both transmissions by electromagnetic wave propagation in space, and a radio frequency receiver which is connected to the other of the ex Transmission lines or two transmission lines is coupled by electromagnetic wave propagation in space, characterized in that the unidirectional amplifier of the first and second transmission line have a gain that is less than the coupling loss between the first and second transmission line.

2. RF transmission device according to claim 1, characterized in that a plurality of unidirectional amplifiers are provided in each of the transmission lines, and that the gain of each of the unidirectional amplifiers is substantially equal to the loss of loss of the part of the transmission line between this amplifier and the preceding amplifier in the transmission line.

3. RF transmission device according to claim 1, characterized in that the transmitter and receiver work on the same given radio frequency.

4. RF transmission device according to one of claims 1-3, characterized in that the high-frequency transmitter is coupled to the near end of the first transmission line, that the high-frequency receiver is coupled to the near end of the second transmission line and that a mobile transceiver which operates on the same radio frequency as the transmitter and receiver, is coupled to the first and second transmission lines by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends of the lines.

5. RF transmission device according to any one of claims 1-3, characterized in that the transmitter and the receiver are combined in a transceiver which with the first and second transmission line by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends of the lines is coupled, and a second transceiver operating at the same radio frequency as the first transceiver is coupled to the first and second transmission lines by electromagnetic wave propagation in the space between the near and far ends of the lines.

6. RF transmission device according to claim 3, characterized in that a second, operating on the given radio frequency transmitter is coupled to the near end of the first transmission line by electromagnetic wave propagation in space, and a second, operating on the given radio frequency radio-frequency receiver galvanically is connected to the near end of the second transmission line.

7. RF transmission device according to claim 6, characterized in that the second radio frequency receiver is galvanically connected to the near end of the second transmission line by a normally closed switch that the second radio frequency transmitter at a remote

Point is arranged with respect to the first transmission line and is coupled to this by means of an omnidirectional antenna which is galvanically connected to the proximal end of the first transmission line, and the second high-frequency receiver is electrically connected to the second high-frequency transmitter by control means which initiate the high-frequency transmission serve from the second high-frequency transmitter, modulated by audio frequency signals from the receiver, the normally closed switch being opened at the same time.

8. RF transmission device according to claim 1, characterized in that a first high-pass filter is arranged in the first radiating transmission line at the input of said one-way amplifier, and a second high-pass filter in the second radiating transmission line at the input of said one-directional Amplifier is arranged.

9. RF transmission device according to claim 1, characterized in that the first and second radiating transmission lines each have two double-conductor transmission lines, between which the unidirectional amplifier is arranged and coupled by means of impedance matching loops at the input and output of the unidirectional amplifier is.

10. RF transmission device according to claim 9, characterized in that the double-conductor transmission lines are accommodated within an elongated hose made of dielectric material.

11. RF transmission device according to claim 10, characterized in that the dielectric material of the elongated hose is a PVC material.

12. RF transmission device according to claim 1, characterized in that the first and second radiating transmission lines each have a double-conductor transmission line and a coaxial transmission line, which are connected to one another by an impedance matching loop.

13. RF transmission device according to claim 12, characterized in that the center conductor of the coaxial transmission line is galvanically connected to a conductor of the double conductor transmission line, and the impedance matching loop has a section of the coaxial transmission line with an effective length of essentially half a wavelength at the center the operating frequency range of the device, one end of the center conductor being galvanically connected to the connection between the center conductor of the coaxial transmission line and said one conductor of the double conductor transmission line, while the other end of the center conductor being galvanically connected to the other conductor of the double conductor transmission line, and the ends of the outer conductor of this section of the coaxial transmission line are galvanically connected to one another and to the end of the outer conductor of the coaxial transmission line at the connection between the center conductor of the coaxial transmission line supply line and the mentioned one conductor of the double-conductor transmission line are connected.

14. RF transmission device according to claim 1, characterized in that an omnidirectional antenna is coupled to the near end of the first radiating transmission line through a bandpass filter having a given area, and a directional antenna pointing away from the omnidirectional antenna with the near end of the second radiating transmission line a bandpass filter is coupled to an area within the given area.

15. RF transmission device according to claim 1, characterized in that the first and second radiating transmission lines each have two double-conductor transmission lines and a coaxial transmission line, the coaxial transmission line with both double-conductor transmissions

10th

15

20th

25th

30th

35

40

45

50

55

60

65

3rd

659 556

supply lines are connected via a coaxial line splitter and two impedance matching loops.

16. A method for producing a high-frequency transmission device according to claim 1, characterized by the following steps:

a) laying out the first radiating transmission line along the tunnel from the near end to the far end thereof,

b) laying the second radiating transmission line along the tunnel from the near end to the far end thereof at a distance and substantially parallel to the first radiating transmission line, whereby a given radio frequency coupling loss occurs between the radiating transmission lines,

c) arranging a first unidirectional amplifier with a gain less than the given coupling loss, in the first radiating transmission line for amplifying a high-frequency signal in a given frequency range from the near end to the far end of the tunnel,

and d) arranging a second unidirectional amplifier with a gain smaller than the given coupling loss, in the second radiating transmission line for amplifying a high-frequency signal in the given frequency range from the far end to the near end of the tunnel.

17. The method according to claim 16, characterized by the following steps:

e) arrangement of a first high-pass filter in the first radiating transmission line at the entrance to the first unidirectional amplifier, and f) arrangement of a second high-pass filter in the second radiating transmission line at the entrance to the second unidirectional amplifier.

18. The method according to claim 17, characterized in that an antenna receiving from all directions is arranged outside the tunnel and is connected to the first radiating transmission line at the end adjacent to the near end of the tunnel.

19. The method according to claim 18, characterized in that an antenna which transmits in one direction, lies outside the tunnel and is directed away from the antenna receiving in all directions and is connected to the second radiating transmission line at the end thereof which is adjacent to the near end of the tunnel.

20. The method according to claim 18, characterized in that a bandpass filter with a given frequency range is arranged between the antenna receiving in all directions and the first radiating transmission line.

21. The method according to claims 19 and 20, characterized in that a bandpass filter with a frequency range within the given frequency range between the antenna transmitting in one direction and the second radiating transmission line is arranged.

22. The method according to claim 17, characterized in that a receiver is galvanically connected to the end of the second radiating transmission line located at the near end of the tunnel.

23. The method according to claim 18, characterized in that with the end of the second radiating transmission line located at the near end of the tunnel, a receiver is galvanically connected by a normally closed switch, the sound output quantity of the receiver is connected to the modulation input of a transmitter sending in all directions, and Control means are connected to the normally closed switch and the transmitter sending in all directions for selective actuation of the transmitter and simultaneous opening of the normally closed switch.

24. The method for operating the HF transmission device according to claim 1, characterized by the following steps:

a) amplification of high-frequency signals along the first radiating transmission line in a given direction;

b) amplification of high-frequency signals along the second radiating connecting line arranged at a distance essentially parallel to the first radiating connecting line in a direction opposite to the given direction;

c) providing a coupling loss between the first and second radiating connecting lines;

d) limiting the amplification of the high-frequency signal along the first and second radiating connecting lines to a value smaller than the coupling loss, and e) coupling high-frequency signals to and from the first and second radiating transmission lines by electromagnetic wave propagation in space.

25. The method according to claim 24, characterized in that the high-frequency signals are filtered along the first and second transmission lines in order to filter out substantially all frequencies below a given high frequency.