DE1762741C - Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem zur Nachrichtenübermittlung zwischen mobilen Teilnehmern und einer feststehenden Station mittels einer geschlitzten Koaxialleitung - Google Patents

Description

ändert sich der von einem Zug empfangene Signal pegel in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen.

Die Erfindung zeigt nun einen neuen Weg, wie ein Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem für mobile Teilnehmer, z. B. für Eisenbahnzüge, realisiert werden kann, ohne daß die dem bekannten Nachrichtenübertragungssystem anhaftenden Nachteile in

zung von einer ersten mittleren Frequenzlage in eine sehen den beiden parallel verlaufenden Leitungen 2 erste hohe Frequenzlage und von einer zweiten hohen Induktionsfelder bzw. Strahlungsfelder hervor, dse in Frequenzlage in eine zweite mittlere Frequenzlage in der Antenne eines neben den beiden parallel verlaudem jeweiligen Verstärker. fenden Leitungen vorbeifahrenden, diese Antenne tra-

2. Die Übertragungsleitung wird durch Ausnutzen 5 genden Zuges eine entsprechende Signalspannung zweier verschiedener -Sigmriübertragungs-Frequenz- induzieren, welche einer in dem Zug enthaltenden bänder (in mittlerer und hoher Frequenzlage) wirt- Empfangseinrichtung zugeführt wird.

schaftlich ausgenutzt Werden von dem Zug Signale ausgesendet, so wer-

3. Zufolge der Verwendung eines geschlitzten Ko- den diese mit Hilfe der parallel verlaufenden Leitunaxiaikabels als Übertragungsleitung werden die hoch- io gen aufgenommen und einer Boden-Empfangsstation frequenten Signale mit hohem Wirkungsgrad gleich- zugeführt. · mäßig entlang der Leitung abgestrahlt, während die Dem gerade beschriebenen bekannten System hafin mittlerer Frequenzlage auftretenden Signale ten jedoch einige Nachteile an. Von Nachteil ist nämnur sehr schwach abgestrahlt werden, so daß die lieh, daß zwei verschiedene Arten von Leitungen Ubertragungsverluste der Signale in dieser Frequenz- 15 benutzt werden, nämlich ein Koaxialkabel und zwei lage auf den einzelnen Abschnitten der Koaxialleitung parallel zueinander verlaufende Leitungen; dies ist nur gering sind. Daher erreichen die mit einer mitt- unwirtschaftlich. Ferner ist von Nachteil, daß bei der leren Frequenz auftretenden SigniJe noch mit hinrei- Signalübertragung über die beiden parallel zuemanchend hohem Pegel den jeweils nächsten Verstärker. der verlaufenden Leitungen eine zunehmende Be-

4. Das geschlitzte Koaxialkabel führt den größten ao dämpfung auftritt, wenn diese Leitungen Regen oder Energieanteil zwischen seinem Innen- und seinem haftenbleibendem Schmutz ausgesetzt sind. Damit Außenleiter, so daß die Übertragungsverluste sich

nicht ändern, sondern unabhängig von den jeweiligen Außenbedingungen, wie dem Haftenbleiben von Regenwasser und Schmutz, konstant bleiben.

5. Als Übertragungsleitung wird bei dem erfindungsgemäßen System nur ein Koaxialkabel verwendet, das mit nur geringer Abweichung von der Bahnlinie od. dgl. angeordnet werden kann. Feruer können

geschlitzte Koaxialkabel verwendet werden, deren 30 Kauf genommen werden müssen. i:ndichtheit unterschiedlich stark ist. Die Verwen- - Im folgenden sei die Erfindung unter Bezugnahme dung derartiger Koaxialleitungen hängt von dem Ab- auf die Zeichnungen näher erläutert. In F i g. 2 (a) stand von der jeweiligen Signalverarbeitungsstelle ab. ist ein Verstärker mit 11, eine Zwischenfrequer?- Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Koppelgrad Hochfrequenz-Filteranordnung mit 12 und die tnierreicht werden. Demgemäß wird der erforderliche 35 zelnen eines geschlitzten Koaxialkabels mit 13 be-Dynamikbereich des Empfängers der auch als Bo- zeichnet. Im Unterschied zu dem bisher bekannten

Nachrichtenübertragungssystem, bei dem gleiche Ubertragungsfrequenzen für die Signalübertragung zwischen den Verstärkern und zu bzw. von dem jeweiligen mobilen Teilnehmer benutzt wurden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung für die Signalübertragung zwischen den Verstärkern und für die Kopplung mit dem jeweiligen mobilen Teilnehmer unterschiedliche Frequenzlagen gewählt. Dabei werden die Signale in diesen unterschiedlichen Frequenzlagen über ein und dieselbe Übertragungsleitung übertragen, nämlich über das geschlitzte Koaxialkabel.

Der Verstärker 11 stellt dabei keine Gleichstromverstärker dar, er ist vielmehr ein Verstärker vom

den Erfindung verwendetes geschütztes Koaxialkabel; 50 sogenannten Frequenzumsetzungstyp. Ein derartiger F i g. 5 zeigt an einem Beispiel ein gemäß der Er- Verstärker bewirkt eine Verstärkung durch Frequenzlindung verwendetes Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Filter.

In F i g. 1 ist ein Beispiel eines bisher angewandten Übertragungssysteins dargestellt. Dabei ist ein gewöhnliches Koaxialkabel, das auf der Außenseite des Koaxial-Außenleilers keine Induktionsfelder und Strahlungsfelder hervorruft, mit 1 bezeichnet. Mit 2

sind zwei parallellaufende Leitungen bezeichnet, die ei

zur Erzeugung von Induktionsfeldern oder Strah- 60 benen, in hoher Frequenzlage übertragenen Signale lungsfeldem dienen. Mit 3 sind Verstärker, mit 4 ist gibt die Filteranordnung 12 ein Signalgemisch an das eine Bodenantenne bezeichnet. geschlitzte Koaxialkabel ab. Umgekehrt trennt die

Gemäß F i g. 1 sind mehrere Verstärker 3 in den Filteranordnung die über das geschlitzte Koaxialka-Leitungsweg des Koaxialkabels 1 eingeschaltet. Ein bei übertragenen, in mittlerer und hoher Frequenz-Teil der auf diese Weise jeweils verstärkten Signale 65 lage auftretenden Signale voneinander und führt die wird über einen Abschnitt des Koaxialkabels 1 zu Signale in mittlerer Frequenzlage dem Verstärker Il dem jeweils nächsten Verstärker abgegeben. Ein an- zu. In F i g. 2 (b) ist die Mittelfrequenz-Hocnfrederer Teil des jeweils verstärkten Signals ruft zwi- quenz-Filteranordnung 12 näher gezeigt.

denstation zu bezeichnenden festen Station und des Zugempfängers sowie der Verstärker kleiner.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung ι.ichstehend näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein bisher in Verbindung mit Eisenbahn-Tunnels angewandtes Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem für mobile Teilnehmer;

F i g. 2 zeigt das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem;

F i g. 3 zeigt eine Modifikation des erfindungsgemäßen HochfreCjjenz-Nachrichtenübertragungssystems;

F i g. 4 zeigt ein in Verbindung mit der vorliegen-

umsetzung von einer mittleren (z. B. mehrere zehn Megahertz) in eine hohe Frequcnzlage (z. B. mehrere hundert Megahertz).

Die Mittelfrequenz-Hochfrequenz-Filteranordnung

12 ist an den Verstärkern und an zwei Abschnitte

13 des geschlitzten Koaxialkabels angeschlossen. Nach Mischen der in mittlerer Frequenzlage übertragenen Signale und der von dem Verstärker abgege-

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5 J 6

Im folgenden sei unter Bezugnahme auf F i g. 2 (a) strahlt, im betreffenden Leitungsabschnitt durch das

und 2 (b) die Abgabe von Signalen von der Bodensta- geschlitzte Koaxialkabel empfangen und zu der

tion und der Empfang der Signale von einem Zug Klemme e des Filters 12 hingeleitet wird. Dort wird

erläutert. Die von der Bodenstation ausgesendeten dieses Signal zu der Klemme α geleitet; es dient als

Signale mögen sich dabei in Richtung des ausgezo- 5 Eingangssignal für den Verstärker 11 und wird in

genen Pfeiles [F i g. 2 (b)] ausbreiten. In diesem Fall diesem in seiner Frequcnzlage umgesetzt, und zwar

durchläuft ein Signal in einer ersten mittleren Fre- in eine zweite mittlere Frequenzlage. In dieser Fre-

quenzlage und ein solches in einer ersten hohen Fre- quenzlage wird das Signal dann von der Klemme b

quenzlage das geschlitzte Koaxialkabel. Am Ended über die Klemmed des Filters und das geschlitzte

des ersten Abschnitts des geschlitzten Koaxialkabels io Koaxialkabel zu dem vorhergehenden Verstärker hin

ist das Mittelfrequenz-Hochfrequenz-Filter 12 ange- (links in der Zeichnung) übertragen.

schlossen. Das von dem rechten Verstärker nach F i g. 2 (a)

Dabei gelangt das Signal in der ersten hohen Fre- in Richtung des gestrichelten Pfeiles abgegebene, in

quenzlage zur Klemme/, an welcher es durch eine . der zweiten mittleren Frequenzlage übertragene Si-

nichtreflektierende Anschlußklemmen-Belastung ab- 15 gnal gelangt über die Klemme e zur Klemme c des

sorbiert wird. Das Signal in der ersten mittleren Fre- Verstärkers; ohne Änderung der Frequenzlage wird

quenzlage gelangt demgegenüber zu einer Klemme b dieses Signal dort verstärkt und von der Klemme b

hin; es dient als Eingangssignal für den Verstärker 11. wieder abgegeben.

Durch den Verstärker 11 wird ein Teil des Signals in F i g. 3 (a) und 3 (b) veranschaulichen eine Modifi-

der ersten mittleren Frequenzlage in der Frequenz ao kation des in F i g. 2 (a) und 2 (b) gezeigten Systems,

umgesetzt, und zwar in die erste hohe Frequenzlage. bei der das von dem Verstärker 11 abgegebene Signal

In dieser Frequenzlage wird das Signal von der in hoher Frequenzlage, das von der Bodenstation aus- Klemme α ausgesendet. Ein anderer Teil des Signals gesendet wird, von der Klemme α aus sowohl nach

in der ersten mittleren Frequenzlage wird verstärkt links als nach rechts ausgesendet wird. Das System

und in der gleichen Frequenzlage von der Klemme c »5 unterscheidet sich im übrigen nicht wesentlich von

ausgesendet. Das von der Klemme α abgegebene Si- dem bereits beschriebenen System.

gnal in der ersten hohen Frequenzlage wird mit dem Beispiele für geschlitzte Koaxialkabel, die in Ver-

von der Klemme c abgegebenen Signal in der ersten bindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet

mittleren Frequenzlage im Filter 12 gemischt Das so werden, sind gewöhnliche Koaxialkabel, in deren

erzielte Signalgemisch wird von der Klemme e an den 30 Außenleiter Öffnungen vorgesehen sind, wie dies in

nächsten Abschnitt des geschlitzten Koaxialkabels F i g. 4 (a) bis 4 (e) angedeutet ist. Es können selbst-

abgegeben. Das Signal in der ersten hohen Frequenz- verständlich auch andere geschlitzte Koaxialkabel

lage wird durch das geschlitzte Koaxialkabel abge- verwendet werden.

strahlt, von der Zugantenne eines an dem betreffen- Den eigentlichen Aufbau des Mittelfrequenz-Hoch-

den Leitungsabschnitt vorbeifahrenden Zuges auf ge- 35 frequenz-Filters zeigt F i g. 5. F i g. 5 zeigt im übri-

nommen und dem jeweiligen Zugempfänger zugeführt. gen auch den näheren Aufbau der in Fig. 3(b)

Das Signal in der ersten mittleren Frequenzlage wird gezeigten Anordnung. Die Klemmen α bis e entspre-

über das geschlitzte Koaxialkabel übertragen, ohne chen den entsprechenden Klemmen in F i g. 3 (b). Die

dabei nennenswert abgestrahlt zu werden, und ge- betreffende Filteranordnung ist dabei so ausgelegt,

langt daher mit geringen Übertragungsverlusten zu 40 daß an der Klemme α nur die Signale in hoher Fre-

dem nächsten Verstärker. Der beschriebene Vorgang quenzlage, an den Klemmen b und c nur die Signale

wiederholt sich dann in entsprechender Weise in den in mittlerer Frequenzlage und an den Klemmen d

nachfolgenden Abschnitten. und e die miteinander gemischten Signale in hoher

In dem Fall, daß von einem Zug ein Signal ausge- und mittlerer Frequenzlage auftreten. sendet und von der Bodenstation empfangen wird, 45 Wie oben bereits ausgeführt, beziehen sich die Ausläuft der zuvor beschriebene Vorgang in umgekehrter führongsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Richtung ab. In diesem Zusammenhang sei angenom- Hochfrequenz-Nachrichtenubemagungssystem für men, daß ein von einem Zug abgegebenes Signal sich Züge. Abschließend sei jedoch erwähnt, daß die Erin Richtung des in der Zeichnung F i g. 2 (a) gestri- findung nicht nur zur Nachrichtenübertragung innerchelt dargestellten Pfeiles ausbreitet. Bei diesem Si- 5° halb und außerhalb von Tunnels gut anwendbar ist, gnal handelt es sich tun ein solches in einer zweiten sondern ganz allgemein zur hochfrequenzmäßigen hohen Frequenzlage, das von der Zugantenne abge- Nachrichtenverbindung mit nwbBen Teilnehmern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. ϊ762741 J

   gen oder Kabel sich zur energiesparenden Lenkung

   Patentanspruch: von Land-, See- und Luftfahrzeugen längs einer vorgegebenen Bahn eignen, tritt jedoch auch hierbei das

   Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem Problem einer relativ hohen Bedämpfung von Nach-

   zur Nachrichtenübermittlung zwischen mobilen 5 richtensignalen auf, wenn ein derartiges Kabel für

   Teilnehmern und einer feststehenden Station, bei eine Nachrichtensignalübertragimg auf mobile Tefl-

   welchem parallel zur Bewegungsbahn der aiobi- nehmer innerhalb eines relativ langen Tunnels benutzt

   len Teilnehmer ein mit Schlitzen versehenes Ko- wird.

   axialkabel verläuft, die die Abstrahlung der an die Es ist auch schon ein Oberflächenwellenubertramobilen Teilnehmer abzugebenden Nachrichten- ro gungssystem für die Nachrichtenverbindung mit signale an deren Empfänger und den Empfang Fahrzeugen bekannt (deutsche Auslegeschrift von von mobilen Teilnehmern ausgesendeten 1082 942), bei dem stationäre und bewegliche Ober-Signaler, jeweils in hoher Frequenzlage erroög- flächenwellenleitungen parallel zueinander· derart anlichen, dadurch gekennzeichnet, daß geordnet sind, daß die bewegliche Leitung gegenüber das Koaxialkabel aus mehreren Abschnitten (13) 15 der stationären Leitung kurz und gegenüber der Bern it jeweils zwischengeschalteten Verstärkern (11) triebswellenlänge lang ist und eine im wesentlichen

   • besteht, die an einen mobilen Teilnehmer abzu- gleiche Phasengeschwindigkeit sowie eine solche gegebende Nachrichtensignale sowohl in einer ersten genteilige Feldverteilung aufweisen, daß zumindest mittleren Frequenzlage als auch in einer durch ein zum Verstärkerempfang ausreichender Teil der Frequenzumsetzung aus dieser Frequenzlage ge- ao Oberflächenwellenenergie von der stationären auf die wonnenen ersten hohen Frequenzlage über den bewegliche Oberflächenwellenleitung übertragen wird jeweiligen Abschnitt des geschlitzten Koaxialka- und umgekehrt. Obwohl dieses bekannte Oberfläbels zu dem jeweils benachbarten Verstärker hin chenwellenübertragungssystem durch Ausnutzung übertragen werden, wobei das Nachrichtensignai eines für Oberflächenwellentypischen Kopplungsresoin der ersten hohen Frequenzlage aus dem jewei- 25 nanzeftekts =rtit einem relativ geringen Energieaufligen Abschnitt des geschlitzten Koaxialkabels wand für die Nachrichtenübertragung zwischen einer austreten und von einem in diesem Abschnitt stationären und einer beweglichen Oberflächenwelbefindlichen mobilen Teilnehmer empfangen wer- lenleitung auszukommen vermag, treten jedoch erden, während sie in der ersten mittleren Frequenz- hebliche Dämpfungen auf, wenn eine derartige Nachlage unter geringer Dämpfung zu dem jeweils 30 richtenübertragung über lange Strecken, z. B. in verbenachbarten Verstärker gelangen, und daß von hältnismäßig langen Tunnels, vorzunehmen ist Um einem in einem bestimmten Abschnitt des Ko- die betreffenden hohen Dämpfungen zumindest teilaxialkabels befindlichen mobilen Teilnehmer aus- weise auszugleichen, ist für den Oberflächenwelle η gesendete Signale in einer zweiten hohen Fre- leiter auf seiner gesamten Länge ein größerer Durchquenzlage abgegeben und nach Empfang durch 35 messer zu verwenden als in dem Fall, daß eine Nachden betreffenden Abschnitt des Koaxialkabeis richtenübertragung außerhalb eines Tunnels zwischen wenigstens einem mit diesem verbundenen Ver- einer stationären Oberflächenwellenleitung und einer stärker zugeführt werden, in welchem eine Fre- beweglichen Oberflächenwellenleitung vorzunehmen quenzumsetzung aus der zweiten hohen Frequenz- ist.

   lage in eine zweite mittlere Frequenzlage erfolgt. 40- Zur HF-Nachrichtenübermittlung für mobile Teilin der diese Signale unter geringer Dämpfung nehmer ist es ferner bekannt (»IRE Transactions«,

   • über den betreffenden Abschnitt des Koaxialka- 1956, Dezember, Seiten 21 bis 28), in einem Tunnel bels zu dem jeweiligen benachbarten Verstärker parallel zur Bewegungsbahn der mobilen Teilnehmer hin übertragen werden. ein Koaxialkabel vorzusehen. Bei Anordnung einer

   ♦5 festen Station am Tunneleingang sind dabei bis zu

   Tunnellängen von 2000 Fuß mit dem Koaxialkabel

   Funkverbindungen ohne die Verwendung zusätzlicher Antennen möglich. Bei größeren Tunnellängen ist es

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochfrequenz- erforderlich, zum Ausgleich der jeweils auftretenden Nachrichtenübertragungssystem zur Nachrichtenüber- 50 Dämpfung entsprechend viele Verstärker bzw. Vermittlung zwischen mobilen Teilnehmern und einer Stärkungsstationen im Zuge des Koaxialkabels vorfeststehenden Station, bei welchem parallel zur Be- zusehen.

   wegungsbahn der mobilen Teilnehmer ein mit Schiit- Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, zen versehenes Koaxialkabel verläuft, die die Ab- einen Weg zu zeigen, wie ein Hochfrequenz-Nachstrahlung der an die mobilen Teilnehmer abzugeben- 55 richtenübertragungssystem der eingangs genannten den Nachrichtensignale an deren Empfänger und den Art auszubilden ist, um auf relativ einfache Weise auf Empfang von von mobilen Teilnehmern ausgesende- einem dabei als Übertragungsleitung ausgenutzten ten Signalen jeweils in hoher Frequenzlage ermög- Koaxialkabel auftretende Nachrichtensignaldämpfunlichen. Ein solches System ist aus der deutschen Pa- gen mit geringem Verstärkeraufwand ausgleichen zu tentschrift 1 044 199 bekannt. 60 können, wie sie bei Verwendung eines derartigen Ko-

   Das Koaxialkabel weist hierbei Durchtrittsöffnun- axialkabels über lange Strecken, insbesondere in

   gen für elektromagnetische Felder in bestimmten Vor- einem relativ langen Tunnel, auftreten,

   zugsrichtungen in Längsrichtung auf. Bei diesen Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch

   Durchtrittsöffnungen erstrecken sich die Durchtritts- angegebene Erfindung gelöst Durch die Erfindung

   orte kontinuierlich über eine im Vergleich zur WeI- «5 werden folgende Vorteile erzielt.

   Jenlänge der verwendeten Energien großen Ausdeh- 1. Der Abstand, in welchem jeweils Verstärker vor-

   nung in Richtung der Kabellängsachse, z. B. nach zusehen sind, ist größer als bei bekannten Systemen,

   Art einer elektrischen Schiene. Obwohl diese Leitun- und zwar zufolge der wiederholten Frequenzumset-