DE1082942B

DE1082942B - Oberflaechenwellenuebertragungssystem fuer die Nachrichtenverbindung mit Fahrzeugen

Info

Publication number: DE1082942B
Application number: DEH33895A
Authority: DE
Inventors: Theodore Hafner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-08-06
Filing date: 1958-07-25
Publication date: 1960-06-09
Also published as: US2921979A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

kl. 21a² 39/40

INTERNATIONALE KL.

H 04b; j

H33895VIIIa/21a²

ANMKLDETAG: 25.JULI1958

B EKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DEB
AÜSLEGESCHRIFT:

9. JUNI 19 6 0

Die Erfindung bezieht sich auf ein. Hochfrequenzübertragungssystem, bei welchem die Signale längs einer stationären, im wesentlichen horizontalen Leitung übertragen und in einer Empfangsstation empfangen werden, die sich in einem Fahrzeug befindet, das sich nahe dieser Leitung und parallel zu ihr bewegt. Es sind bereits Hochfrequenzübertragungssysteme für die Nachrichtenverbindung mit Fahrzeugen bekanntgeworden, bei welchen die zu übermittelnden Signale durdi längs des Weges des Fahrzeuges angeordnete Drahtleitungen auf in diesem befindliche Empfangsstationen übertragen werden. Bei diesen Systemen trat jedoch eine hohe Dämpfung und damit ein verhältnismäßig großer Energiebedarf auf. Derartige Anordnungen konnten deshalb nur immer für ganz geringe Entfernungen Verwendung finden und erforderten gegebenenfalls besondere Vorkehrungen, um eine unzulässige Abnahme der Übertragungsenergie zu vermeiden. Die bekannten Systeme waren darüber hinaus als Zweidrahtsysteme ausgebildet, was einen hohen Material- a» und Arbeitsaufwand mit sich brachte.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß durch ein Oberflächenwellenüibertragungssystem für die Nachrichtenverbindung mit Fahrzeugen vermieden, bei welchem stationäre und bewegliche Oberfläehenwellenleitungen parallel zueinander derart angeordnet sind, daß die bewegliche Leitung gegenüber der stationären Leitung kurz und gegenüber der Betriebswellenlänge lang ist, und eine im wesentlichen gleiche Phasengeschwindigkeit sowie eine solche gegenseitige Feldverteilung aufweisen, daß zumindest ein zum Verstärkerempfang hinreichender Teil der Oberflächenwellenenergie von der stationären auf die bewegliche Oberfläohenwellenleitung übertragen wird und umgekehrt.

Im Gegensatz zu den bekannten Systemen wird also bei dem erfindungsgemäß en System von nicht strahlenden elektromagnetischen Wellentypen Gebrauch, gemacht, welche durch einen einzelnen metallischen Leiter fortgeleitet werden, dessen Oberfläche derart verformt und/oder belegt ist, daß das Feld der fortgeleiteten Energie hauptsächlich auf die Umgebung des Leiters dadurch konzentriert ist, daß die Phasengeschwindigkeit der übertragenen Welle verringert ist (vgl. deutsche Patentanmeldung G 5506 Villa/ « 21a⁴). Die Erfindung macht von einem den Oberflächenwellen eigentümlichen Kopplungsresonanzeffekt Gebrauch, bei welchem zwischen parallelen Oberflächenwellenleitungen von gleicher Phasengeschwindigkeit und geeigneter Feldverteilung ein Energieaustausch zwischen den beiden Leitungen herbeigeführt wird. Da der Energieaustausch nicht etwa auf irgendeinem Strahlungseffekt beruht, kann er nicht auf andere öffentliche Strahlungskanäle störend ein-Oberflächenwellenübertragungssystem

für die Nachrichtenverbindung

mit Fahrzeugen

Anmelder:

Theodore Hafner,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. ν. Schumann, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 5

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. August 1957

Theodore Hafner, New York, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

wirken. Da sich die Oberflächenwellen durch eine besonders geringe Dämpfung auszeichnen, ist bei dem erfindungsgemäßen System nur eine verhältnismäßig geringe Energieübertragung notwendig.

In der Literatur war bisher die Kopplung mehrerer stationärer Oberflächenwellenleitungen als unerwünscht angesehen worden, da sich daraus ein unerwünschtes Hin- und Herpendeln der Energie ergäbe. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Kopplung einer stationären mit einer beweglichen Oberflächenwellenleitung vorteilhaft für die Nachrichtenverbindung mit Fahrzeugen ausgenutzt.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung stellt die

Fig. 1 ein Oberflächenwellen-Sende- und -Empfangssystem dar, in welchem die Erfindung verkörpert ist; das System nach Fig. 1 ist in den

Fig. 2 bis 6 abgewandelt; die

Fig. 7 zeigt das Schema einer Anordnung, die den Empfang und die Übertragung von Fernseh-, TeIefonie- und anderen Signalen wechselweise, wahlweise oder gleichzeitig ermöglicht; die

Fig. 8 und 9 zeigen das erfindungsgemäße Übertragungssystem bei Tunnel- oder Brückendurchfahrten; in

Fig. 10 ist eine besondere Art der Abzweigung dargestellt; die

Fig. 11 zeigt die Übertragung mehrerer Kanäle in entgegengesetzter Richtung über eine stationäre Übertragungsleitung; in den

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-Fig. 12 und 13 sind'Verfahren zur Messung oder kanäle oder mindestens vierhundert Telefonie- oder Regelung der Geschwindigkeit von Fahrzeugen ver- Signalisierungskanäle von einer stationären Oberanschaulicht, die sich längs der stationären Ober- fiächenwellenleitung zu einem bewegten Fahrzeug flächenwellenleitung fortbewegen; die übertragen werden.

Fig. 14 und 15 schließlich zeigen abgewandelte Ab- 5 Außer als Empfangsvorrichtung kann das Horn 9

zweigungen von einer stationären oder beweglichen auch als Sender Verwendung finden, wobei über die

Übertragungsleitung, die derjenigen der Fig. 10 ahn- gleiche Oberflächenwellenleitung 8 Signale einer Vor-

lich sind. richtung 16 im Inneren des Wagens, beispielsweise

In der Fig. 1 stellt 1 eine drahtförmige Ober- einer Fernsehkamera oder eines Fernschreib- oder fiächenwellenleitung dar, wie sie im vorstehenden be- ίο Telefoniesenders oder eines Meßgerätes, auf die Überbreits beschrieben worden ist. Der Oberflächenwellen- tragungsleitung 1 übertragen werden und von dieser leitungsdraht 1 ist an den Tragarmen 4 der Masten 2 aus auf jede Station des Systems, die auf eine vor- und 3 mittels Nylonschlingen 5 aufgehängt. Dabei soll gegebene Trägerfrequenz dieser Signale abder Abstand des Drahtes 1 von anderen Gegenständen gestimmt ist.

von der Größenordnung der Betriebswellenlänge und 15 Um in beiden Richtungen der stationären Obernach Möglichkeit nicht kleiner als eine halbe Wellen- flächenwellenleitung 1 empfangen und/oder senden zu länge sein, um Dämpfung und Störungen möglichst können, ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, der bewegliche gering zu halten. Dem Oberflächenwellenfeld kann Oberflächenwellenleiter 9 an beiden Enden mit Hör-3ede gewünschte Ausdehnung gegeben werden, je nach nern 7, 18 oder anderen geeigneten Sende- oder Empder Entfernung, die das Oberflächenwellenfeld er- 20 fangsvorrichtungen versehen, die sowohl als Empfänfassen soll, und nach der Stärke der Kopplung, die ger als auch als Sender dienen können und dadurch zwischen dem bewegten Fahrzeug und dem Ober- die Übertragung und den Empfang einer großen Anflächenwellenleiter 1 erforderlich ist. Beim Eisen- zahl von Kanälen geeigneter Bandbreite weiter erbahnbetrieb hat sich beispielsweise gezeigt, daß der leichtern und verbessern.

Radius des Oberflächenwellenfeldes vorteilhaft von 25 Wie in Fig. 3 dargestellt, kann außerdem der Empder Größe mindestens einer Wellenlänge der Betriebs- fang von Oberflächenwellen mit einem einzigen Horn wellenlänge oder des Wellenlängenbereiches sein soll. oder Oberflächenwellenempfänger aus einer der Horn-Bei Anwendung der Oberflächenwellenübertragung auf richtung entgegengesetzten Richtung ermöglicht wereinem Weg, für den ein größeres Oberflächenwellen- den, indem das freie Ende des bewegten Oberflächenfeld erforderlich sein kann, kann dem Oberflächen- 30 Wellenleiters 9 mit einer leitenden Reflexionsplatte 19 wellenfeld ein Radius von etwa der zwei- bis drei- versehen wird, so daß ein den stationären Oberflächenfachen Größe der Betriebswellenlänge gegeben werden. wellenleiter 1 in der Richtung 20 durchlaufendes

Die Fig. 1 zeigt schematisch den Wagen 6 eines Signal durch die Wand 19 in der Richtung 21 in das

Fahrzeuges, im Ausführungsbeispiel einer Eisenbahn, Empfahgshorn 17 reflektiert wird. Die Reflexions-

die sich längs der Gleise 7 bewegt. Auf der Oberseite 35 wand 19 kann auch beweglich ausgebildet sein oder

des Wagens 6 ist in einem geeigneten Abstand von sich in eine horizontale Richtung umlegen lassen, wie

seinem Dach, nämlich etwa im Abstand einer halben in Fig. 3 gestrichelt angedeutet. Ähnlich lassen sich

Wellenlänge oder sogar weniger, ein Oberflächen- das Horn 17, der Leiter 9 und die Reflexionswand 19

wellenleiter 8 angeordnet, auf dem an einem Ende ein bei der Übertragung von Oberflächenwellen zwischen

bei 9 schematisch dargestelltes Empfangshorn an- 40 einem bewegten Fahrzeug und einer stationären

gebracht ist, das zusammen mit dem Oberflächen- Oberflächenwellenleitung in beiden Richtungen ein-

■wellenleiter 8 eine koaxiale Leitung bildet, die in setzen.

Form eines dem Widerstand des Hornausganges an- Eine weitere Vorrichtung zum Senden und Empgepaßten,an sich bekannten Koaxialkabels 10 in das fangen von Oberflächenwellen an eine bzw. von einer Innere des Wagens 6 führt, wo sie mit einem bei 11 45 stationären Oberflächenwellenleitung ist in Fig. 4 darangedeuteten Fernsehempfänger verbunden sein kann. gestellt, wo auf dem Dach eines Wagens 25 eine An Stelle des Koaxialkabels 10 kann auch ein ange- Antenne, beispielsweise in Form eines Dipols 26, anpaßter Hohlleiter oder eine angepaßte Doppelleitung geordnet ist, deren innere Enden über eine Doppelverwendet werden, leitung, etwa ein bei 27 angedeutetes Koaxialkabel,

Erforderlichenfalls kann vor dem Koaxialkabel oder 5° mit einem im Wagen 25 angebrachten Empfänger Hohlleiter 10, d. h. dem koaxialen Ausgang, der zwi- oder Sender verbunden sind. Grundsätzlich kann das sehen dem Ende des Oberflächenwellenleiters 8 und Feld einer Oberflächenwellenleitung von jeder Antenne dem Horn 9 gebildet wird, ein in Fig. 1 mit 12 be- aufgenommen werden, vorausgesetzt, daß die Antenne zeichneter Widerstandstransformator angeordnet wer- sich genügend nahe an der Leitung befindet und eine den, um den Widerstand des Hornausganges an den 55 geeignete Stellung hat, um auf eine der Feldkompo-Widerstand des Koaxialkabels 10 und der mit ihm nenten der Oberflächenwelle anzusprechen. Eine herverbundenen Einrichtung anzupassen. Außerdem oder kömmliche Antenne, wie etwa eine Stabantenne oder wahlweise kann das Koaxialkabel 10 mit einem TeIe- ein Dipol, würde jedoch jedes von außen kommende fonie-, Telegrafie- oder Fernschreibempfänger 13 ver- Signal mit dem gleichen Wirkungsgrad oder sogar bunden werden. Insbesondere bei Eisenbahnen kann 60 mit einem besseren Wirkungsgrad empfangen. Die das Koaxialkabel 10 auch mit anderen Wagen 14 des Antenne müßte sich ganz nahe an der Leitung begleichen Zuges oder mit der Lokomotive 15 verbun- finden, um zu gewährleisten, daß unvermeidliche den werden, um Weisungen an das Zugpersonal oder Schwankungen der Entfernung nicht zu einem Ausautomatische Steuerungsimpulse für Zuganlagen zu fall des Nutzsignals führen. Wenn andererseits die übertragen. 65 Antenne sich sehr nahe an der Leitung befindet, wür-

Da die Oberflächenwellenleitung 1 eine außerordent- den kleine Änderungen der Entfernung starke Feldlich große Bandbreite hat, können bei Verwendung Stärkeschwankungen verursachen,
einer sogenannten VHF-Leitung, die für niedrige Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird Dämpfung in einem Frequenzbereich von 100 bis zweckmäßig ein Antennensystem verwendet, das in 300 MHz entwickelt wurde, etwa vierzig Fernseh- 70 erster Linie auf das Feld einer Oberflächenwelle an-

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spricht. Diese Antenne besteht im Prinzip aus einer Leitung 44 entspricht, kann für eine Anzahl von Oberflächenwellenleitung mit einem Wellenleiter, der Signalisierungskanälen vorgesehen sein, die verschieim wesentlichen die gleiche Phasengeschwindigkeit dene, längs der Eisenbahngleise stationär angeordnete wie die zu empfangende Oberflächenwelle hat. Um die Signal vorrichtungen 45 bis 47 betreiben. Der Fre-Gleichheit der Phasengeschwindigkeiten im ganzen 5 quenzbereich 170 bis 178 MHz kann dazu dienen, lei-Frequenzbereich sicherzustellen, wird vorzugsweise tungsgebundene Fernsehdarbietungen der Stationen für die Empfangsantenne im wesentlichen der gleiche 48 und 49 in beiden Richtungen der stationären Lei-Leiter wie für die Oberflächenwellenleitung ver- tung zu übertragen. Diese Fernsehprogramme können wendet. Wie sich aus Versuchen ergeben hat, ist auf von stationären Stellen, die mit Wartesälen oder diese Weise eine vollständige Übertragung der Lei- io anderen Eisenbahneinrichtungen verbunden sind, aufstung von der Oberflächenwellenleitung zur Emp- genommen werden; gleichzeitig kann jedoch auch das fangsantenne möglich, obgleich dies für den Zweck diesem Frequenzband entsprechende Oberflächendes erfindungsgemäßen Übertragungssystems nicht un- wellenfeld von fahrenden Zügen 50 und 50' empfangen bedingt notwendig ist. werden. Schließlich kann ein weiteres Frequenzband Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel 15 51, beispielsweise von 180 bis 220 MHz, für Verbinwerden zwei bewegliche Oberflächenwellenleiter 28 düngen innerhalb des Zuges und für Verkehr zwischen und 29 verwendet, die auf getrennten Wagen eines Zügen und Stationen benutzt werden.
Zuges angeordnet sind, um durchgehenden Empfang Da die Obernächenwellenleitung ein sehr breites sicherzustellen, wenn der Zug an der Verstärker- Band abstrahlungsfrei übertragen kann, beispielsweise anlage 30 in der stationären Oberflächenwellenleitung 20 im Fall einer besonderen, im Handel verfügbaren 31 vorbeifährt. Der Empfang der beiden Antennen 28 VHF-Ausführung eine Bandbreite von 100 bis und 29 kann nach einem der bekannten, in Diversity- 300 MHz mit der geringen Dämpfung von 2,5 bis 6 db Empfangsanlagen benutzten Verfahren kombiniert pro lon, je nachdem ob ein mit Polyäthylen Überzogewerden. Statt dessen können einzelne Oberflächen- ner Kupferdraht von 5 oder 4 mm Durchmesser verwellenleiter vorgesehen sein, die genügend lang sind, 25 wendet wird, ist die Erfindung nicht auf die in den um über mehrere Wagen und damit über Strecken zu Zeichnungen und der Beschreibung angegebene Zahl reichen, die groß sind gegenüber den durch die Ein- und Art der Kanäle beschränkt, sondern kann in jeder fügung der Verstärkeranlage 30 verursachten Zwischen- beliebigen Form oder Weise angewendet werden,
räumen, so daß auch während des Passierens einer In den Fig. 8 und 9 ist 52 eine Oberflächenwellen-Verstärkeranlage durchgehender Empfang gesichert 30 leitung, die längs einer Eisenbahnlinie verläuft, welche ist. Die Phasengeschwindigkeit ändert sich, wenn die durch Tunnels (Fig. 8) oder andere Unterführungen bewegte Antenne sich nahe am Dach des Wagens be- (Fig. 9) hindurchläuft. Um in diesem Fall den Empfindet. Es kann daher nötig sein, die Abmessungen des fang der Oberflächenwelle vom fahrenden Zug aus zu Wellenleiters beispielsweise durch Verstärkung seiner ermöglichen, kann die ganze Leitung 52 im Raum 54 Isolation zu ändern, um diesen Effekt auszugleichen. 35 zwischen dem Zug 55 und der Tunnelwand 53 durch Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel den Tunnel geführt werden, wobei sie beispielsweise ist die leitungsgebundene Aussendung von Ober- über die Strecke 56 von kurzen Polystyrolstäben 57 flächenwellensignalen von einem Fahrzeug und der z. B. von 250 mm Länge für einen Frequenzbereich Empfang solcher Signale auf einem anderen Fahrzeug von beispielsweise 100 bis 300 MHz getragen wird, durch Verwendung des Oberflächenwellenfeldes einer 40 Wenn die Obernächenwellenleitung im obenerwähnten stationären Oberflächenwellenleitung als nicht strah- Frequenzbereich arbeitet und beispielsweise einen lendes Übertragungsmedium ermöglicht. Hierbei emp- Leiterdurchmesser von 4 mm und einen Durchmesser fängt ein Oberflächenwellenleiter 28 Signale aus dem der Umkleidung von 10 mm aufweist, tritt eine Stö-Inneren des Fahrzeuges 25 über das Koaxialkabel 15 rung des Obernächenwellenfeldes und damit eine Er- und das Horn 17. Die Signalwelle wird über das 45 höhung der Dämpfung durch den geringen Abstand Oberflächenwellenfeld der stationären Oberflächen- des Drahtes 56 von der Tunnelwand 53 ein. Dieser wellenleitung 31, die längs des Weges des Fahrzeuges Abstand soll daher je nach der Konstruktion der 25 angeordnet ist, übertragen und von einem anderen Tunnelwand 53 mindestens 60 bis 90 cm betragen. Ein Fahrzeug 32, das sich längs des gleichen Weges fort- Abstand dieser Größe wird gewöhnlich im Tunnel bewegt, mittels des Oberflächenwellenleiters 33, des 50 nicht zu verwirklichen sein.

Horns 34 und der Koaxialverbindung 35 auf- Deshalb wird es meist notwendig sein, die Ausgenommen, dehnung des Obernächenwellenfeldes zu verringern, Ähnlich können Sendung und Empfang in entgegen- um eine Verringerung des Abstandes zwischen dem gesetzter Richtung erfolgen, wenn mit den freien Oberflächenwellenleiter und der Tunnelwand zu erEnden der Obernächenwellenleiter 28 und 33 Reflek- 55 möglichen. Diese Verringerung des Oberflächenwellentorplatten 37 verbunden werden. feldes kann erreicht werden, indem die Wandstärke Bei dem in Fig. 7 gezeigten besonderen Oberflächen- der dielektrischen Umkleidung des Leitungsteiles 56 wellen-Übertragungs- und -Empfangssystem für Eisen- beispielsweise von 3 mm auf 6 mm vergrößert wird, bahnkontrolle ist wieder eine stationäre Oberflächen- wodurch sich das Verhältnis zwischen Isolationswellenleitung 38 vorhanden, die längs des Eisenbahn- 60 und Leiterdurchmesser von dem üblichen Wert 2,5 gleises oder der Gleise angeordnet ist und auf einem auf 4 erhöht.

einzigen Draht eine Anzahl von Übertragungskanälen Diese durch Vergrößerung des Verhältnisses zwifür verschiedene Signalisierungszwecke umfaßt. Bei- sehen Außen- und Innendurchmesser des Oberflächenspielsweise kann eine Anzahl von Trägerkanälen, die Wellenleiters verursachte Verringerung des Feldes durch die Leitung 39 symbolisiert sind und sich über 65 vergrößert die Eigendämpfung der Leitung. Nötigeneine Bandbreite von 150 bis 158 MHz verteilen, für falls kann jedoch die vergrößerte Dämpfung insbesondie Herstellung von Telefon- und Fernschreibverbin- dere bei Durchgang durch verhältnismäßig lange Tundungen zwischen den verschiedenen Eisenbahnhalte- nels und damit großer Länge des Abschnittes 56 des stellen 40 bis 43 verwendet werden. Die Bandbreite Oberflächenwellenleiters wenigstens teilweise dadurch zwischen 160 und 168 MHz, die einer breitbandigen 70 ausgeglichen werden, daß für den Oberflächenwellen-

leiter 56 auf seiner ganzen Länge beispielsweise statt eines Kupferdrahtes mit einem Durchmesser von 4 mm ein Kupferdraht von 6 mm Durchmesser verwendet wird. Im letzteren Fall erhöht sich bei verstärkter dielektrischer Umkleidung (Verhältnis 4) der Außendurchmesser auf 24 mm; dabei werden die durch die relative Vergrößerung der dielektrischen Umkleidung verursachten Verluste an Dämpfung wenigstens bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen.

Um die Störungen und den Dämpfungsanstieg weiter zu verringern, kann die ankommende Oberflächenwellenleitung 52 vor dem Tunnel verzweigt werden, indem ein Abzweigdraht 58 von ähnlichen Abmessungen wie die Leitung 56 oder von einer beliebigen anderen geeigneten Abmessung mit ihr in Berührung gebracht, nötigenfalls auch leitend verbunden und durch den Tunnel 53 geführt wird. Die Abzweigung 58 kann so ausgeführt werden, daß das Drahtstück 58 vor und nach dem Tunnel an der Leitung 52 befestigt und über mehrere Wellenlängen hin längs desselben geführt wird.

Wenn nötig, kann eine solche Abzweigung auch von einer Zwischenverstärkeranlage aus, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, durchgeführt werden; die Zwischenverstärkeranlage umfaßt ein Paar Hörner 59 und 60, die durch ein weiteres Verstärkerchassis 61 miteinander verbunden sind. Dabei ist der Verstärker derart direkt im Zuge der Leitung an den Masten angeordnet, daß die an einer Unterbrechungsstelle der Leitung vorhandenen freien Leitungsenden durch die einander gegenüberliegenden Wandungsteile eines Gehäuses abgestützt sind, welches unter Vorschaltung eines federnden Leitungsstückes zusätzlich Mündungstrichter trägt, um die elektrisch aktiven Teile des zwischen die Leitungsabschnitte unter Leistungsanpassung eingefügten Verstärkers wirkt (Patentanmeldung H 29874 VIII a/21 a*, 29/50). Im vorliegenden Fall erlaubt es diese Anordnung, nur einen Teil des Frequenzspektrums von der Hauptübertragungsleitung 52 abzuzweigen, z. B. den Bereich 180 bis 222 MHz, der für den Verkehr zwischen Zug und Station oder zwischen einzelnen Zügen reserviert ist, und zwar mittels eines weiteren Hornes 62, das über ein für den gewünschten Frequenzbereich geeignetes Filter 63 mit dem Verstärker 61 verbunden ist. Der gegebenenfalls in der oben angegebenen Weise für verlustarme Übertragung im Tunnel abgewandelte Oberflächenwellenleiter 58 erstreckt sich vom Horn 62 durch den Tunnel 53 und ist später in der oben beschriebenen Art oder in einer anderen geeigneten Art wieder an der Hauptübertragungsleitung befestigt.

Die Fig. 11 zeigt die Übertragung mehrerer Oberflächenwellen in entgegengesetzter Richtung auf einer einzigen stationären Oberflächenwellenleitung 63, die den gesamten Übertragungsbereich etwa von 150 bis 250 MHz umfassen kann. In diese Übertragungsleitung sind an den jeweiligen Verstärkerstellen, von denen, eine bei 64 schematisch dargestellt ist, zwei Filter 65 eingeschaltet, welche, aus je einem Tiefpaß und einem Hochpaß bestehend, die gezeigten Kennlinien aufweisen und jeweils zwei getrennte Leitungswege 67, 68 bzw. 69, 70 zu jedem Verstärkerpaar 71, 72 bzw. 73, 74 herstellen, die jeweils eine für Farbfernsehen genügende Bandbreite, beispielsweise 200 bis 210 MHz, 180 bis 194 MHz, 136 bis 146 MHz bzw. 120 bis 123 MHz haben. Die Filter 65 sind mit den Oberflächenwellenleitern 63 über die Hörner 75 verbunden, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen nicht strahlender Oberflächenwellen in der bekannten Weise dienen. Ähnlich können die empfangenen Oberflächenwellen zur getrennten Anzeige und Verwendung aufgespalten werden, indem nur ein Filter der in Fig. 11 bei 65 gezeigten Art mit dem auf einem Wagen oder Fahrzeug in der in den Fig. 1 bis 10 gezeigten Weise angebrachten empfangenden Oberflächenwellenleiter verbunden wird.

Es ist auch möglich, an den verschiedenen Fahrzeugen, z. B. Lokomotiven oder Kraftwagen, selbsttätige Meßvorrichtungen, etwa Geschwindigkeitsmesser, vorzusehen, die durch Oberflächenwellensignale oder -impulse vorgegebener Art gesteuert werden, beispielsweise durch Impulse konstanter Form und Wiederholungsfrequenz, die, wie aus Fig. 12 ersichtlich, über eine stationäre Oberflächenwellen-" leitung 76 übertragen und über die Leitung 78 und den Empfänger 79 im Fahrzeug 77 empfangen werden. Dort werden sie in der Vergleichseinrichtung 80 in an sich bekannter Weise mit einer Impulsfolgefrequenz verglichen, die von einem mit dem Geschwindigkeitsmesser 81 des Fahrzeuges 77 oder einer anderen geschwindigkeitsproportionalen Vorrichtung gekoppelten Impulsgenerator '81' abgeleitet wird. Das Ergebnis dieses Vergleiches gestattet eine objektive Geschwindigkeitsanzeige und gegebenenfalls die Übertragung einer solchen Geschwindigkeitsanzeige zu einer Zentrale.

Es ist außerdem möglich, vorgegebene, der stationären Oberflächenwelle entnommene Signale oder Impulse für die Führung eines Fahrzeuges durch Nebel zu verwenden. In diesem in Fig. 13 dargestellten Fall kann die Frequenz der Signale oder Impulse zur Sicherstellung einer vorgegebenen Geschwindigkeit oder Entfernung von dem vorausfahrenden Fahrzeug und die Amplituden der Signale oder Impulse können zur Sicherung eines vorgegebenen Abstandes des bewegten Fahrzeuges von einem in der Nähe befindlichen stationären Oberflächenwellenleiter und damit von der Bordsteinkante benutzt werden. Durch Anbringung von zwei Oberflächenwellenleitern 82, 83 auf gegenüberliegenden Seiten des Weges kann die radiale Ausdehnung der beiden durch diese Leiter erzeugten Oberflächenwellenfelder einen genau vorgegebenen Weg zwischen diesen beiden Feldern bestimmen und dadurch die gewünschte Bewegungsrichtung des 'Fahrzeuges sicherstellen. Eine solche in Fig. 13 bei 84 schematisch dargestellte Meßeinrichtung ist mit zwei am Fahrzeug angebrachten Oberflächenwellenleitern 85, 86 verbunden, um Frequenzen oder Frequenzbereiche bzw. Signalamplituden oder Amplitudendifferenzen in an sich bekannter oder von jedem Fachmann leicht durchführbarer Weise vergleichen oder messen zu können.

Die Fig. 14 zeigt eine einfache Abzweigung von einem Oberflächenwellenleiter 87 üblicher Ausführung, die durch eine bei 88 schematisch gezeigte Doppelhornanordnung hindurchführt, die ihrerseits am Querarm 89 eines nicht dargestellten Eisenbahnmastes befestigt ist. Der Außenleiter 90 eines Koaxialkabels ist an einem zentralen Punkt unter Einhaltung eines geeigneten Widerstands- und Phasenverhältnisses zur Oberflächenwellencharakteristik der Doppelhornanordnung 88 mit dieser verbunden. Der Innenleiter 91 des Koaxialkabels ist mit dem Oberflächenwellenleiter 87 verbunden und ermöglicht dadurch eine direkte koaxiale oder konzentrierte Entnahme der Oberflächenwelle vom Oberflächenwellen-Übertragungssystem. Die Abmessungen der Hornanordnung88 sind vorzugsweise so zu wählen, daß diese das Obernächenwellenfeld der Übertragungsleitung 87 im wesentlichen nicht beeinflußt; dieses

Feld ist durch, seinen Durchmesser 92 schematisch gekennzeichnet, der beispielsweise von der Größenordnung einer Wellenlänge sein kann, während der Außendurchmesser der Hornanocdnung 88 die Größe nur einer halben Wellenlänge oder weniger aufweisen kann. Die inneren Abmessungen der Hornanordnung 88 sind dabei in an sich bekannter Weise so gewählt, daß sich Anpassung an den Widerstand des Koaxialkabels 90 ergibt.

Bei der abgewandelten Abzweigung nach Fig. 15 besteht die Hornanordnung aus getrennten Sende- und Empfangshörnern 93, 94, die in der bereits oben unter Bezugnahme auf Fig. 10 beschriebenen Weise an einem Verstärkerchassis befestigt sind. Sowohl das Empfangs- wie auch das Sendehorn hat einen größten Durchmesser, der, wie bei 95 schematisch gezeigt, klein ist im Verhältnis zur Wellenlänge oder zum wirksamen Durchmesser 96 des Oberflächenwellenfeldes des Oberflächenwellenleiters 97. In diesem Fall ist das koaxiale Abzweigkabel 98 an der Ver-Stärkeranordnung befestigt, wobei der Außenleiter mit den Hörnern 93 und 94 und dem Chassis des Verstärkers leitend verbunden ist und der Innenleiter 100 unter Beachtung der Anpassungsbedingungen an eine geeignete Eingangs-, Ausgangs- oder Zwischenklemme der Verstärkerschaltung angeschlossen ist. Auf diese Weise ist es nicht nur möglich, einfache Verbindungen zur Einspeisung und Entnahme von Energie für die Hauptoberflächenwellenleitung 97 herzustellen, sondern auch mit geringstem Verlust Nebenwege vorzusehen, die es gestatten, die Oberflächenwellenenergie durch eine Unterführung, einen Tunnel oder einen, sonstigen Verkehrsweg zu führen, und zwar ohne das Hauptoberflächenwellenübertragungsfeld wesentlich zu stören.

Claims

Patentansprüche:

1. Oberflächenwellenübertragungssystem für die Nachrichtenverbindung mit Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß stationäre und bewegliche Oberfiächenwellenleitungen parallel zueinander derart angeordnet sind, daß die bewegliche Leitung gegenüber der stationären Leitung kurz und gegenüber der Betriebswellenlänge lang ist, und eine im wesentlichen gleiche Phasengeschwindigkeit sowie eine solche gegenteilige Feldverteilung aufweisen, daß zumindest ein zum Verstärkerempfang hinreichender Teil der Oberflächenwellenenergie von der stationären auf die bewegliche Oberflächenwellenleitung übertragen wird und umgekehrt.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Fahrzeug angebrachte Oberfiächenwellenleitung einen Dipol bildet.

3. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Fahrzeug angebrachte Oberflächenwellenleiter eine Länge von mehreren Wellenlängen aufweist.

4. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Fahrzeug angebrachte Oberflächenwellenleiter an seinen beiden Enden Kopplungseinrichtungen aufweist.

5. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der am Fahrzeug angebrachte Oberflächenwellenleiter an einem Ende in eine Kopplungs- und Empfangseinrichtung mündet und am anderen Ende mit einer Oberflächenwellen reflektierenden Einrichtung verbunden ist.

6. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Fahrzeug angebrachte Kopplungseinrichtung für die Oberflächenwellen aus einem zylindrischen Horn besteht.

7. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Feldes der von der stationären Oberfiächenwellenleitung übertragenen Oberflächenwelle wenigstens deren Wellenlänge entspricht.

8. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Feld der von der stationären OberfLächenwellenleitung übertragenen Oberflächenwelle etwa über die Breite der Fahrbahn erstreckt.

9. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Oberflächenwellenleitung Mittel zum Senden und Empfangen von Oberflächenwellen enthält und daß im Zug der Leitung angeordnete Zwischenverstärker zum Senden und Empfangen von Oberflächenwellen verschiedener Frequenzbereiche und entgegengesetzter Richtung auf dieser Oberflächenwellenleitung vorgesehen sind.

10. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten der Fahrbahn stationäre Oberflächenwellenleitungen angeordnet sind.

11. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Oberfiächenwellenleitung zusätzlich zur Energieversorgung für im Zug der Leitung vorhandene Einrichtungen dient.

12. System gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenwellenleitung aus zwei miteinander verdrillten Oberflächenwellenleitern besteht, deren Schlaglänge von der Größenordnung der Wellenlänge ist, wobei die beiden Leiter zur Energieversorgung dienen und zusammen gleichzeitig eine einzige Oberfiächenwellenleitung bilden.

13. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer stationärer Oberflächenwellenleiter an einem bestimmten Punkt an die stationäre Oberflächenwellenleitung angekoppelt ist, sich über eine Strecke von mehreren Wellenlängen zunehmend von ihr entfernt, über eine vorbestimmte Strecke im wesentlichen parallel zu ihr verläuft und daß er nach gleichartiger Annäherung wieder mit ihr gekoppelt ist.

14. System gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Oberflächenwellenleitung eine Dämpfung aufweist, die wesentlich geringer ist als die der ursprünglichen Oberflächenwellenleitung.

15. System gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Oberflächenwellenleitung im wesentlichen die gleiche oder eine kleinere Dämpfung, jedoch einen wesentlich kleineren Felddurchmesser als die ursprüngliche Oberflächenwellenleitung aufweist.

16. System gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung des Felddurchmessers durch ein Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser der Isolierung und dem Durchmesser des Leiters des zusätzlichen Oberflächenwellenleiters erreicht wird, welches größer ist als das entsprechende Verhältnis der ursprünglichen Oberflächenwellenleitung.

17. System gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Verhältnis auf der ursprünglichen Oberflächenwellenleitung 2,5, auf der zusätzlichen Oberflächenwellenleitung dagegen wenigstens doppelt so groß ist.

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18. System gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung der zusätzlichen Oberflächenwellenleitung an die ursprüngliche Oberflächenwellenleitung mittels eines über zugehörige Sende- und Empfangseinrichtungen in den Zug der ursprünglichen Leitung eingefügten Verstärkers erfolgt, der eine weitere Sende- bzw. Empfangskopplungseinrichtung enthält, über die er mit der zusätzlichen Oberflächenwellenleitung verbunden ist.

19. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der stationären Oberflächenwellenleitung ein Koaxialkabel dadurch gekoppelt ist, daß wenigstens an einem Ende sein Innenleiter

mit der stationären Oberflächenwellenleitung und sein Außenleiter mit den Sende- und Empfangskopplungseinrichtungen verbunden ist.

20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Koaxialkabel an einen in den Zug der ursprünglichen Oberflächenwellenleitung eingefügten Zwischenverstärker angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 963 244, 653 937;
Zeitschrift »AEÜ«, Bd. 5, 1951, S. 399 bis 414;
Zeitschrift »Rhode & Schwarz-Mitteilungen«,
Nr. 8/1956, S. 48 bis 58.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen