DE1605864C3 - Signalübertragungseinrichtung für spurgebundene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalübertragungseinrichtung für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, die sich entlang einer aus zwei periodisch ihre räumliche Anordnung zueinander ändernde Leiter bestehenden Übertragungsleitung bewegen und zur Ankopplung an das elektromagnetische Feld eines von einer Signalquelle in die Übertragungsleitung eingespeisten, nachrichtenmodulierten Signalstroms eine an einen Empfänger angeschlossene Antennenanordnung aufweisen.

Anhand von Figuren sollen im folgenden bekannte Signalübertragungseinrichtungen erläutert werden, und zwar zeigen die F i g. 1A, 2A, 3A und 4A Signalübertragungseinrichtungen für Eisenbahnen in Blickrichtung der Gleise und die Fig. IB, 2B, 3B und 4B die Signalübertragungseinrichtungen in Blickrichtung e.

In den Fig. IA und IB sind zwei Leiter 2 einer Übertragungsleitung parallel zu Gleisen 1 in gleicher Höhe vom Untergrund angeordnet Eine schleifen- bzw. ringförmige Antenne 3 ist mit den elektromagnetischen Feldern entlang der Übertragungsleitung gekoppelt Die Antenne 3 ist am Eisenbahnzug befestigt und kann Signale empfangen und aussenden.

In den Fig.2A und 2B sind zwei Leiter 2 einer Übertragungsleitung übereinander und parallel zu den Gleisen 1 angeordnet Die an die Übertragungsleitung ankoppelnde Antenne 3 ist wiederum am Eisenbahnzug angebracht

Die in den Fig. IA und IB und 2A und 2B dargestellten Übertragungseinrichtungen weisen jedoch aufgrund ihrer Konstruktion hohe induzierte Störungspegel und unerwünschte Ausstrahlungsniveaus auf.

Bei der Übertragungseinrichtung gemäß den F i g. 3A und 3B ist eine Übertragungsleitung mit einem Leiter 2 parallel zu den Gleisen 1 angeordnet Die Antenne 3 ist am Eisenbahnzug befestigt Die Übertragungsleitung ist über das elektromagnetische Feld zwischen dem Leiter

2 und der Erde mit der Antenne 3 gekoppelt Diese Übertragungseinrichtung hat folgenden Nachteil: Ein Teil der übertragenen elektromagnetischen Energie pflanzt sich entlang der Erde fort Deshalb ist eine gleichförmige Übertragungsleitung nur äußerst schwierig zu realisieren.

Die Fig.4A, 4B zeigen eine aus der Zeitschrift »Signal und Draht« 1964, Heft 2, Seiten 17, 18, sowie 1965, Heft 2, Seite 21, bekannte Übertragungseinrichtung, deren Übertragungsleitung zwei parallel zu den Gleisen verlaufende Leiter 2 aufweist, die sich in einer im wesentlichen parallel zur Erde verlaufenden Ebene in gleichbleibenden Abständen überkreuzen. Die Antenne

3 ist am Eisenbahnzug befestigt

Die Übertragungseinrichtung nach den Fig.4A und 4B weist periodisch wiederkehrende Kreuzungspunkte der beiden Leiter 2 auf. Dadurch werden induzierte und unerwünschte Störungspegel von äußerer Strahlung, welche von anderen Sendeeinrichtungen herrühren, niedrig gehalten. Mit dieser Übertragungseinrichtung lassen sich aber hochfrequente Signale nicht übertragen, da die Übertragungscharakteristik der hochfrequenten Wellen durch die Kapazität, welche an den Kreuzungspunkten vorhanden ist, beeinflußt wird. Des weiteren unterbrechen die Kreuzungspunkte das Signal an der mit der Übertragungsleitung gekoppelten Antenne. Zwar kann durch Abzählen der Unterbrechungen der vom Fahrzeug zurückgelegte Weg ermittelt werden, doch sind derartige Unterbrechungen bei der Übertragung kontinuierlicher Signale nachteilig, da sie unerwünschte Störungen im Signal verursachen.

Bei den in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Übertragungseinrichtungen sind die Übertragungsleitungen in einer Ebene parallel zur Erde und nahe der Erde angeordnet Es besteht die Gefahr, daß Fremdkörper in den Raum gelangen, in welchem sich das elektromagnetische Feld aufbaut Dadurch wird die Übertragungscharakteristik verschlechtert Des weiteren wächst die Strahlung nach außen hin und damit die Gefahr von Interferenzen mit anderen Übertragungseinrichtungen. Des weiteren sind die bekannten Übertragungseinrichtungen bei der Instandhaltung der Gleisanlagen hinderlich. Mit den in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Übertragungseinrichtungen ist es außerdem unmöglich, den Eintritt von äußeren Störungen in die Antenne und von äußerer Strahlungsenergie zu unterdrücken, da die bekannten Übertragungseinrichtungen nur eine Antenne verwenden.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, eine gegenüber Störsignalen aus der Umgebung unempfindliche Übertragungseinrichtung anzugeben, bei der die Amplitude des Empfangssignals bei Bewegung des Fahrzeugs gleich bleibt

Die Erfindung löst diese Aufgabe, ausgehend von der eingangs näher erläuterten Übertragungseinrichtung, dadurch, daß die beiden Leiter der Übertragungsleitung mit gleicher und gleichbleibender Steigungshöhe schraubenförmig um eine Längsachse der Übertragungsleitung gewunden und in Richtung der Längsachse um eine halbe Steigungshöhe versetzt sind und daß die Antennenanordnung am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Übertragungsleitung angebracht ist und wenigstens ein Antennenpaar aufweist, dessen Antennen zueinander und zur Übertragungsleitung derart versetzt am Fahrzeug angeordnet sind, daß sie mit einer räumlichen Phasenverschiebung eines einfachen oder eines ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Steigungshöhe an das elektromagnetische Feld des Signalstroms angekoppelt sind, wodurch die Empfangsamplitude der einen Antenne maximal ist, wenn die Empfangsamplitude der anderen Antenne minimal ist und daß eine Phasenkombinierschaltung die Phase des Empfangssignals einer der beiden Antennen um 90° verschiebt und das phasenverschobene Empfangssignal zum Empfangssignal der anderen Antenne addiert wodurch die Amplitude des gesamten Empfangssignals bei Bewegung des Fahrzeugs gleich bleibt Die erfindungsgemäße Übertragungsleitung ermöglicht einen gleichförmigen Zwischenraum zwischen den beiden Leitern entlang der gesamten Übertragungsleitung. Auf diese Weise wird die Übertragungscharakteristik auch bei hohen Frequenzen nicht beeinträchtigt und es steht ein breites Frequenzband zur Übertragung zur Verfügung. Durch das Wendeln der Leiter werden von außen auf die Übertragungsleitung einwirkende Störungen unterdrückt Weiterhin-wird hierdurch eine unerwünschte Abstrahlung vermieden. Die erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung vermeidet * periodische Störungen, wie sie etwa an den Kreuzungspunkten der Leiter bekannter Übertragungseinrichtungen' auftreten.

ίο Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß ist diese dadurch gekennzeichnet daß jede der beiden Antennen in einer auf der jeweils anderen Ebene senkrecht stehenden Ebene liegt wobei sich die Ebenen in einer auf der Längsachse der Übertragungsleitung senkrecht stehenden Ebene schneiden. Diese Anordnung der Antennen bringt den Vorteil mit sich, daß die in dem Antennenpaar induzierten Ströme eine Phasenverschiebung von genau 90° aufweisen, die Phasenverschiebung daher entsprechend kompensiert werden und ein gleichmäßiges Antennensignal zur Verfügung steht Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß ist

diese dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne eine Schleifenspule ist Somit kann vorteilhafterweise das empfangene Signal verstärkt und eine dementsprechend bessere Anpassung an die nachfolgenden Stufen erzielt werden.

Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß ist diese dadurch gekennzeichnet daß die Antennenahordnung zwei entlang der Übertragungsleitung räumlich getrennt angeordnete Antennenpaare aufweist, deren Mitte-zu-Mitte-Abstand ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Steigungshöhe der Übertragungsleitung ist und daß die Phasenkombinierschaltungen die Polarität der Ausgangsklemmen eines Antennenpaares umkehren und diese Ausgangsklemmen mit den Ausgangsklemmen des anderen Antennenpaares verbinden. Da der Mitte-zu-Mitte-Abstand der Antennenpaare ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Steigungshöhe der Übertragungsleitung ist sind die Richtungen der Magnetfelder in diesem Abstand einander entgegengesetzt Daher ergibt eine Addition der Signalspannungen vorteilhafterweise eine doppelte Signalspannung. Außerdem werden Störungen von außen durch die Addition in verschiedenen Richtungen beseitigt

Einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß ist diese dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung vier mit gleichem Abstand schraubenförmig um eine zur Längsachse der Übertragungsleitung parallel verlaufende Antennenlängsachse gewundene Antennenleiter aufweist wobei die Steigungshöhe der Antennenleiter gleich der Steigungshöhe der Leiter der Übertragungsleitung ist, und daß einander gegenüberliegende Antennenleiter zur Bildung des Antennenpaares an einem Ende leitend miteinander verbunden sind und an die Ausgangsklemmen am anderen Ende der Antennen die Phasenkombinierschaltung angeschlossen ist Bei dieser Ausbildung der Antennenanordnung läßt sich der Vorteil einer verbesserten Kopplung zwischen

Übertragungsleitung und Antenne erzielen, da die

Antenne sich in zu der Übertragungsleitung paralleler Richtung erstreckt und die Kopplung über die gesamte Länge der Antenne erfolgt

Außerdem läßt sich die Kopplung durch entgegengesetzten Windungssinn zwischen Antenne und Drahtleiter gemäß Anspruch 6 verbessern.
• Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden,

und zwar zeigt ·...,.. ,_ .

." -F i g. 5 eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels, Rig. 6 eine Frontansicht desselben; die -.-

F i g. 7 und 8 zeigen Frontansichten anderer Ausführungsbeispiele; -.. . _„....._..

Fig.9 und 10 sind Seitenansichten weiterer Xusführungsbeispiele; . .

Fig. 11 zeigt in .einem Schaltbild, wie die beiden Antennen eines Antennenpaares miteinander verbunden sind;

F ig. 12 zeigt einen Querschnitt durch das Magnetfeld der Übertragungsleitungen;

Fig. 13A bis 13C zeigen verschiedene Ausführungsformen von Übertragungsleitungen, welche bei der Erfindung zur Anwendung kommen;

Fig. 14zeigt Installationsarten von Übertragungsleitungen;

F i g. 15 zeigt an einem Modell den Aufbau einer in der erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung verwendbaren Antennenanordnung;-

Fig. 16 zeigt in axialer Richtung den Verlauf der gesamten empfangenen Signalspannung;

Fig. 17A bis 17C zeigen Ausgestaltungen der Antennenanordnung der F i g. 15.

In den Fig.5 und 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Signalübertragungseinrichtung für spurgebundene Fahrzeuge und Eisenbahnzüge dargestellt Die Übertragungsleitung besteht aus zwei elektrischen Leitern 5 und 6, weiche wendelförmig mit gleicher und konstanter Steigung gewunden sind. Sie sind beide um die Steigungshöhe einer halben Windung in Richtung der Achse eines Zylinders 4, um den sie gewunden sind, voneinander getrennt Sie verlaufen parallel zu Gleisen 1. An dem auf den Gleisen 1 entlang der Übertragungsleitung sich bewegenden Fahrzeug sind zwei ein Antennenpaar bildende Antennen 7 und 8 befestigt Die Antennen 7 und 8 sind so befestigt daß die Flächen, welche die Antennen 7, 8 umschließen, einander in einem Punkt rechtwinklig berühren, der in einer senkrecht zu der Achse der Übertragungsleitung verlaufenden Ebene liegt Wenn die Empfangsamplitude der einen Antenne maximal ist so ist die Empfangsamplitude der anderen Antenne minimal.

Wie in F i g. 11 dargestellt sind die beiden Antennen 7 und 8 mit einer Mischschaltung 10 verbunden, wobei weiterhin ein Phasenschieber 9 vorgesehen ist der die Phase des in der Antenne 8 induzierten Stromes dreht

Im folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Übertragungseinrichtung im einzelnen beschrieben werden. An die beiden wendelförmig um den Zylinder 4 gewundenen Leiter 5, 6 wird das zu übertragende Signal abgegeben. In den mit den Magnetfeldern der beiden Leiter 5 und 6 gekoppelten Antennen 7 und 8 wird dann eine Spannung induziert Der elektrische Strom, der infolge der induzierten Spannung in der Antenne 8 erzeugt wird, wird durch den Phasenschieber 9 um π/2 phasenverschoben. Dieser elektrische Strom fließt zusammen mit dem Strom, welcher durch die in der Antenne 7 induzierte Spannung erzeugt wird, zur Mischschaltung 10, die ein Empfangssignal abgibt , . ,- -,,

Der Zusammenhang zwischen den elektrischen Leitern 5 und 6 und ihren Magnetfeldern ist in Fig. 12 dargestellt F i g. 12 zeigt mit Pfeilen die Richtungen der in einer vertikalen Ebene liegenden Magnetfelder der beiden Leiter 5 und 6 an. 1/4 Steigungshöhe der Windung weiter sind die beiden Leiter 5 und 6 in einer horizontalen Ebene angeordnet Wiederum ¹A* Steigungshöhe von der letzten Stelle entfernt d. h. um eine halbe Steigungshöhe von derStelle;;welche in Fig. 12 dargestellt, ist sind die beiden Leiter:5 und 6 wiederum in einer vertikalen Ebene angeordnet Die. Richtung der Magnetfelder hat sich jedoch umgekehrt

Dadurch wird erreicht daß sich die Strahlung der beiden. Leiter 5 und 6 gegenseitig aufhebt und die resultierende Strahlung der Übertragungsleitung ausgenommen in unmittelbarer Nachbarschaft verschwindet Dadurch werden Verbindungen mit anderen Übertragungseinrichtungen vermieden.

Desgleichen heben sich elektromagnetische Felder, welche von außen eindringen, gegenseitig auf, da sie jeweils innerhalb einer halben Steigungshöhe Ströme mit entgegengesetzter Phase induzieren. Dadurch werden von außen eindringende Störungen in der Übertragungsleitung vermieden.

Die Antennen 7 und 8 sind so angeordnet daß die beiden Flächen, welche beide Antennen 7, 8 einschließen, in einem Punkt senkrecht aufeinanderstellen, der in einer Ebene senkrecht zur Achse der Übertragungsleitung liegt Die Antenne 7 empfängt das Magnetfeld der Richtung a, und die Antenne 8 empfängt das Magnetfeld der Richtung b, die mit der Richtung a einen rechten Winkel bildet

Die Spannung des gesamten Empfangssignals V_c setzt sich aus der Empfangsspannung V₃ der Antenne 7 und der Empfangsspannung Vt der Antenne 8 zusammen und wird durch die in der F i g. 11 dargestellten Phasenkombinierschaltung erhalten. Es ergibt sich folgende Beziehung:

\K\² =

(i)

In Fig.6 sind die beiden Leiter 5 und € in einer vertikalen Ebene angeordnet Das Magnetfeld ist dabei von rechts nach links gerichtet Die Amplitude der Empfangsspannung der Antenne 8 befindet sich im Maximum und die der Antenne 7 im Minimum oder bei Null.

An der Stelle, welche um >/4 der Steigungshöhe von der in F i g. 6 dargestellten Position entfernt ist liegen die beiden Leiter 5 und 6, in einer horizontalen Ebene. Die Richtung des Magnetfeldes zeigt nach oben. Die Amplitude der Empfangsspannung der Antenne 7 befindet sich im Maximum und die der Antenne 8 bei Null oder im Minimum.

Die beiden von den Antennen 7, 8 umschlossenen Flächen liegen in Ebenen, welche senkrecht aufeinander stehen. Wenn deshalb die Amplitude des in der einen Antenne induzierten Stromes sich im Maximum befindet besitzt die Amplitude des Stromes der anderen Antenne ein Minimum. Die beiden Antennen 7,8 sind am Fahrzeug, welches sich entlang der Übertragungsleitung bewegt befestigt Das Empfangssignal wird von der Phasenkombinierschaltung gemäß Fig. 11 aus den Empfangsspannungen der beiden Antennen 7 und 8 erzeugt Infolgedessen ist das gesamte Empfangssignal zu jeder Zeit gleichförmig und unabhängig davon, wo sich das Fahrzeug befindet und mit welcher Geschwin- · digkeit es sich fortbewegt

Die Fig.7 und 8 zeigen eine Übertragungseinrichtung mit zwei Antennen 7 und 8, deren Richtungen senkrecht aufeinander stehen. Die Richtungen schneiden sich in einem Punkt welcher in einer zur Achse der Übertragungsleitung senkrechten Ebene angeordnet ist Im Fall der Fig.8 sind die Ebenen, in welchen die Antennen 7 und 8 Hegen, senkrecht zur radialen

Richtung in bezug auf das Zentrum der Achse der Übertragungsleitung.

F i g. 9 zeigt eine Übertragungseinrichtung, bei der die zwei Antennen 7 und 8 so am Fahrzeug befestigt sind, daß sie sich gerade an Punkten P und Q befinden, weiche >Λ» der Steigungshöhe voneinander auf der Übertragungsleitung entfernt sind. Befindet sich die Empfangsamplitude der einen Antenne im Maximum, dann besitzt die Amplitude der anderen Antenne, ein Minimum.

Die Flächen, welche von den Antennen 7 und 8 umschlossen werden, sind zueinander parallel, und sie liegen hintereinander parallel zur Richtung der Übertragungsleitung.

Die beiden Antennen 7 und 8 sind voneinander um Ά der Steigungshöhe der Leiter 5,6 der Übertragungsleitung entfernt und die Richtungen der Magnetfelder an den beiden Punkten Q und P sind um den Winkel von 90° gegeneinander verdreht Deshalb liegt z. B. an der Antenne 8 ein Minimum der Empfangsamplitude, wenn an der Antenne 7 ein Maximum der Empfangsamplitude vorhanden ist

Werden die Spannungen, die bei Empfang in den beiden Antennen 7 und 8 induziert werden, in der in Fig. 11 dargestellten Phasenkombinierschaltung phasenkombiniert, dann erhält man ein zusammengesetztes Empfangssignal, wie bei den Übertragungseinrichtungen der F i g. 5 und 6.

Fig. 10 zeigt eine Übertragungseinrichtung, bei welcher die Übertragungsleitung aus den beiden Leitern 5 und 6 wie z. B. zwei elektrisch leitenden Drähten besteht Die Leiter 5,6 sind spiralig bzw. wendelförmig um eine zylindrische Achse gewunden bzw. gewickelt Die beiden Leiter 5,6 sind um eine halbe Steigungshöhe auf dem Mantel des Zylinders 4 voneinander entfernt Am Fahrzeug sind zwei um eine halbe Steigungshöhe der Leiter 5, 6 der Übertragungsleitung voneinander entfernte Antennen 7 und 8 aufweisende Antennenpaare angebracht (in Fig. 10 über den Punkten R und S). Befindet sich an einer der beiden Antennen 7 bzw. 8 die Empfangsamplitude im Maximum, dann liegt die andere Antenne im Minimum der Empfangsamplitude.

Die beiden Antennen 7 und die^beiden Antennen 8 befinden sich an zwei Punkten der Übertragungsleitung, und die von den Schleifen eingeschlossenen Flächen der Antennen 7 sind parallel ebenso wie die eingeschlossenen Flächen der Antennen 8.

Sind die Spannungen, welche am Punkt R in den beiden Antennen 7, 8 des einen Antennenpaares bei Empfang induziert werden, phasenkombiniert, dann ergibt sich ein Zusammengesetzes Empfangssignal, wie es bei einer. Anordnung der Fig.5 erhalten wird. Dasselbe Signal wird auch am Punkt S empfangen, wenn die Spannungen phasenkombiniert sind. Da die beiden Punkte R und S um eine halbe Steigungshöhe voneinander entfernt sind, sind die Richtungen der Magnetfelder an diesen Punkten einander entgegengesetzt Wenn das am Punkt R empfangene zusammengesetzte Empfangssignal zu dem am Punkt Sempfangenen addiert wird, dann erhält man eine doppelte Signalspannung. Gleichfalls werden die von außen kommenden Störungen, die sich aus der Kopplung der Antenne mit anderen Empfangs- bzw. Sendegeräten ergeben, unterdrückt Es wird unabhängig von der Position und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ein konstantes Spannungssignal empfangen.

Der Kopplungsgrad zwischen der Übertragungsleitung und den Antennen kann entlang der gesamten Übertragungsleitung konstant_; gehalten werden.. Die Übertragungscharakteristik ist gleichförmig und stabil, da die beiden Leiter 5, 6 der Übertragungsleitung mit konstantem Abstand voneinander um einen- Zyündermantel gewickelt sind. Außerdem kann in einem breiten Frequenzübertragungsband übertragen werden; Gleichfalls können Unzulänglichkeiten wie das plötzliche Unterbrechen an den Kreuzungspunkten der.Leiter der in der Fig.4 dargestellten Übertragungsleitung, wie es

ίο sich bei Bewegung des Zuges durch den Wechsel des Kopplungsgrades ergibt vermieden werden. . -

Bei der Übertragungseinrichtung gemäß der Fig. 10 befinden sich an jedem der Punkte. Ji /und S Antennenpaare aus zwei Antennen 7 und 8. Die beiden Antennenpaare sind um -ein ungerades Vielfaches einer halben Steigungshöhe auf der Übertragungsleitung voneinander entfernt Die Spannungssignale, welche von den Antennenpaaren an den Punkten R und S empfangen werden, sind phasenkombiniert und addieren sich miteinander in entgegengesetzten Richtungen. Störungen, welche von außen kommen, werden an den Punkten R und S als Folge der Addition in verschiedenen Richtungen beseitigt Das Eindringen von äußeren Störungen wird somit vermieden, und gleichfalls hebt sich die Abstrahlung der Antennen nach außen hin auf. Gleichfalls finden Interferenzen und Überlagerungen mit anderen Empfangs- bzw. Sendestationen nicht statt
Die Antennen der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können als Schleifen- oder Spulenantennen ausgebildet sein.

Die Fig. 13A bis 13C zeigen Ausführungsformen der Übertragungsleitungen der Übertragungseinrichtung für Eisenbahnen.

Die F i g. 13A zeigt eine Übertragungsleitung, bei der zwei Leiter 5,6 spiralig bzw. wendelförmig aufgewickelt sind. Die Leiter sind eine halbe Steigungshöhe voneinander entfernt und entlang der Achse eines kreisförmigen Hohlzylinders 11 oder auch eines elliptischen Zylinders, welcher aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff besteht in der genannten Art und Weise aufgewickelt

Da für die Übertragungsleitung an den Konzentrationsstellen des elektromagnetischen Feldes ein Hohlzylinder 11 vorgesehen ist, weist diese eine stabilisierte Charakteristik auf. Es treten keine Hindernisse auf, weiche die Charakteristik beeinträchtigen, da kein Regen und kein Schmutz in den Hohlzylinder eindringen kann. Außerdem können die Zwischenräume zwischen den Leitern 5 und 6 auf einem konstanten Wert gehalten werden, wodurch die Übertragungscharakteristik bei hohen Frequenzen nicht beeinträchtigt wird.
Die F i g. 13B zeigte eine Übertragungsleitung, bei der zwei bandförmige, elektrische Leiter 5 und 6 in einem Abstand entsprechend einer halben Steigungshöhe einer Windung voneinander entfernt entlang der Achse des Hohlzylinders 11 auf diesen aufgewickelt sind. Der Hohlzylinder 11 besteht aus einem Isoliermaterial aus Kunststoff und über diesem und über den Leitern 5,6 ist eine Schutzschicht 12 aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen od. dgL angeordnet

Die Schutzschicht 12 schützt die Leiter 5 und 6 und hält sie auf dem Hohlzylinder 11 fest Dadurch wird eine Veränderung der Lage und des Steigungswinkels der Drähte verhindert

Die F i g. 13C zeigt eine Übertragungsleitung, welche aus zwei elektrischen Leitern 5 und 6 besteht Die

709540/15

Drähte sind miteinander' äneinanderliegend verdrillt und mit Isoliermaterial 13,14 umhüllt und bilden eine ArtStra'ngV -~-- · - V^: - -j·--- ■>''-._.
''■ Die Fig:14 zeigt,'^j wie -die Übertragungsleitung installiert werden kann." Mit 1 sind die Gleise, mit 4i, 42, 4₃die Übertragungsleitüngen und mit 23 die Traggerüste der Leitungen bezeichnet"Die Übertragungsleitung 4i ist auf überhöhten Trägkörpern neben den Gleisen 1 angeordnet. Die Übertragungsleitung 42 ist auf den verhältnismäßig niedrigen Tragkörpern zwischen den Gleisen 1 angeordnet und die Übertragungsleitung 43 ist an Tragkörpern neben den Gleisen 1 aufgehängt

Die Antennen, weiche einen Ferrit-Kern od. dgl. besitzen können, sind als Sende- bzw. Empfangsantennen mit dem Magnetfeld der Übertragungsleitung in der geschilderten Art und Weise gekoppelt

In der Fig. 15 ist eine Ausführungsform einer Antennenanordnung mit zwei Paaren von miteinander verbundenen Leitern 34, 34' bzw. 36, 36' dargestellt, welche die gleiche^ Steigungshöhe einer Windung besitzen, wie die Übertragungsleitung und welche voneinander um den Betrag eines Viertels der Steigungshöhe entfernt sind. Die Leiter 34 und 34' bzw. 36 und 36' sind durch elektrisch leitende Verbindungsstücke 32 und 33 kurzgeschlossen. Die Länge der Antenne PoPa (F i g. 16) ist gleich dem ganzen Vielfachen der Steigungshöhe. Vergrößert man die Länge der Antennenanordnung, dann vergrößert sich der Kopplungsgrad. Die Empfangssignalspannungen der Antennen werden in einer Phasenkombinierschaltung 30 phasenkombiniert 31 und 31' sind Anschlußklemmen.

Die Empfangssignalspannungen der Leiter 34, 34' ändern sich, wie in Kurve A der F i g. 16 in Abhängigkeit der Lage der Anschlüsse 35 und 35' der Leiter 34 und 34' dargestellt, sinusförmig. Die Empfangssignalspannungen der Leiter 36,36' ändern sich ebenfalls sinusförmig, wie es in Kurve Z? der F i g. 16 dargestellt ist Die Kurven A und B sind um die Phasendifferenz π/2 gegeneinander verschoben. Die Kurve B ist in Abhängigkeit von der Lage der Anschlüsse 37 und 37' der Leiter 36 und 36' gezeichnet Die Empfangssignalspannungen besitzen Maxima an den Punkten, an denen die Lage zwischen den beiden Leitern 34, 34' bzw. 36, 36' der Antennenanordnung und den Leitern 5 und 6 der Übertragungsleitung den Querschnitten 32, at oder &\, &i, as entsprechen, während die Empfangssignalspannungen an den Querschnitten a\, ay, as oder 32, at Null wird.

Haben diese beiden Empfangssignalspannungen eine Phasendifferenz von it/2, welche einer zeitlichen Phasendifferenz von π/2 entspricht dann wird ein von der Position der Antennenanordnung unabhängiges gleichförmiges Signal empfangen. Der Grund dafür ist folgender: Wenn die Empfangssignalspannung der beiden Leiter 34,34'der Beziehung . .
■ : V_A = A sin -ψ-Ζ:

und die Empfangssignalspannung der beiden Leiter 36, 36' der Beziehung

V_n = A cos

2 π

genügen und die Phasendifferenz zwischen beiden π/2 ■ο beträgt dann ergibt sich die zusammengesetzte Spannung nach folgender Gleichung:

K = V_A+JV_B
,₅ = A sm—~-Z ± jA cos —~ Z.

Infolgedessen ist
|V_r|² = |Kj* + \V_Bf

2 _o:„2 2π

= A² sin²

Z + A² cos²

Z = A².

Das empfangene Signal kann daher niemals Null sein. Die Richtung der Windungen der Leiter 34,34' und 36, 36' der Antennenanordnung ist der Richtung der Windungen der Leiter 5, 6 der Übertragungsleitung entgegengesetzt

Die Fig. 17A bis 17C zeigen Ausführungsformen der Antennenanordnung.

Die Fig. 17A zeigt eine Kunststoffröhre 48, auf welche als Leiter 34, 36, 34', 36' Drähte spiralig bzw. wendelförmig in derselben Richtung und mit der gleichen Steigungshöhe aufgewickelt sind. Die unterbrochenen Pfeillinien bezeichnen die elektrische FeIdverteilung und die durchgezogenen Pfeillinien bezeichnen die magnetische Feldverteilung. Es ist zu bemerken, daß sich das elektromagnetische Feld in der Kunststoffröhre 48 konzentriert so daß die Charakteristik der Antennenanordnung stabil ist Es kann keine Verschlechterung durch Hindernisse, durch Regen oder Schmutz eintreten. Mit 41 sind Befestigungsvorrichtungen bezeichnet

Die Fig. 17B zeigt eine Konstruktion, in der die Leiter 34, 36 und 34', 36' der Fig. 17A mit einer Schutzhülle 42 aus Polyvinylchlorid od. dgl. versehen, sind. Diese werden dadurch geschützt und in ihrer Position festgehalten. Es kann sich die Steigung der Windungen der elektrisch leitenden Drähte nicht verändern.

Die Fig. 17C zeigt eine Ausführungsform der Antennenanordnung, bei der die Leiter 34, 36 und 34', 36' aus flachen Bändern bestehen. Dadurch wird die Schutzhülle 42 dünner.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Signalübertragungseinrichtung für spurgebundene Fahrzeuge, insbesondere Eisenbahnen, die sich entlang einer aus zwei periodisch ihre räumliche Anordnung zueinander ändernde Leiter bestehenden Übertragungsleitung bewegen und zur Ankopplung an das elektromagnetische Feld eines von einer Signalquelle in die Übertragungsleitung eingespeisten, nachrichtenmodulierten Signalstroms eine an einen Empfänger angeschlossene Antennenanordnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leiter (5 und 6) der Übertragungsleitung mit gleicher und gleichbleibender Steigungshöhe schraubenförmig um eine Längsachse der Übertragungsleitung gewunden und in Richtung der Längsachse um eine halbe Steigungshöhe versetzt sind und daß die Antennenanordnung (7, 8) am Fahrzeug in unmittelbarer Nähe der Übertragungsleitung angebracht ist und wenigstens ein Antennenpaar aufweist, dessen Antennen (7 und 8) zueinander und zur Übertragungsleitung derart versetzt am Fahrzeug angeordnet sind, daß sie mit einer räumlichen Phasenverschiebung eines einfachen oder eines ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Steigungshöhe an das elektromagnetische Feld des Signalstroms angekoppelt sind, wodurch die Empfangsamplitude der einen Antenne (8 in Fig.6) maximal ist, wenn die Empfangsamplitude der anderen Antenne (7 in Fig.6) minimal ist, und daß eine Phasenkombinierschaltung(9,10) die Phase des Empfangssignals einer der beiden Antennen (8 in F i g. 11) um 90° verschiebt und das phasenverschobene Empfangssignal zum Empfangssignal der anderen Antenne (7 in F i g. 11) addiert, wodurch die Amplitude des gesamten Empfangssignals bei Bewegung des Fahrzeugs gleich bleibt

2. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Antennen (7 und 8) in einer auf der jeweils anderen Ebene senkrecht stehenden Ebene liegt, wobei sich die Ebenen in einer auf der Längsachse der Übertragungsleitung senkrecht stehenden Ebene schneiden.

3. Signalübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antenne (7,8) eine Schleifenspule ist

4. Signalübertragungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung (Fig. 10) zwei entlang der Übertragungsleitung räumlich getrennt angeordnete Antennenpaare (7, 8) aufweist, deren Mitte-zu-Mitte-Abstand ein ungeradzahliges Vielfaches einer halben Steigungshöhe der Übertragungsleitung ist, und daß die Phasenkombinierschaltungen (9, 10) die Polarität der Ausgangsklemmen eines Antennenpaares (7 und 8) umkehren und diese Ausgangsklemmen mit den Ausgangsklemmen des anderen Antennenpaares (7 und 8) verbinden.

5. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenanordnung (Fig. 15) vier mit gleichem Abstand schraubenförmig um eine zur Längsachse der Übertragungsleitung parallel verlaufende Antennenlängsachse gewundene Antennenleiter (34, 34', 36, 36') aufweist, wobei die Steigungshöhe der Antennenleiter (34, 34', 36, 360 gleich der Steigungshöhe der Leiter der Übertragungsleitung ist, und daß einander gegenüberliegende Antennenleiter (34,34', 36, 36') zur Bildung des Antennenpaares an einem Ende (38, 38'; 39,39') leitend miteinander verbunden sind und an die Ausgangsklemmen (35, 35'; 37, 37') am anderen Ende der Antennen (34, 34'; 36, 36') die Phasenkombinjerschaltung (30) angeschlossen ist

6. Signalübertragungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Windungssinn der schraubenförmig gewundenen Antennenleiter (34,34', 36,36') entgegegengesetzt dem Windungssinn der Leiter (5,6) der Übertragungsleitung ist