DE19503440C2 - Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen, bestehend aus einem abstrahlenden, ersten koaxialen Hochfrequenz-Kabel mit einem Außenleiter, der über seine ganze Länge verteilt Öffnungen hat, und aus einem parallel zu demselben angeordneten, zweiten koaxialen Hochfrequenz-Kabel mit geschlossenem Außenleiter, in welcher die beiden Hochfrequenz-Kabel jeweils mit einem Ende an eine gemeinsame Sende- und Empfangseinrichtung für Hochfrequenz-Signale angeschlossen und in ihrem Verlauf mindestens an einer Stelle elektrisch miteinander verbunden sind (DE 21 61 574 C2).

Abstrahlende Hochfrequenz-Kabel - im folgenden "AHF-Kabel" genannt - werden beispielsweise im Rahmen von, Mobilfunksystemen dort eingesetzt, wo eine Nachrichtenverbindung zwischen einer Feststation und einer ortsveränderlichen Station gewünscht wird. Ein spezielles Einsatzgebiet sind beispielsweise Tunnelstrecken, in denen eine drahtlose Funkübertragung nicht oder nur eingeschränkt möglich ist. Wegen der Öffnungen im Außenleiter kann an jeder Stelle eines solchen AHF-Kabels HF-Energie mittels geeigneter Antennen empfangen oder in dasselbe eingekoppelt werden. Durch diese Ausbildung des Außenleiters werden die HF-Signale allerdings stark gedämpft. Bei längeren Tunnelstrecken müssen daher Zwischenverstärker in die Übertragungsstrecke eingeschaltet werden. Die Zwischenverstärker sind nicht nur zusätzliche aktive Bauteile mit eigener Stromversorgung, sondern sie müssen gewartet und gegebenenfalls ersetzt werden. Das kann in Tunnelstrecken zu Schwierigkeiten führen.

Die Anordnung nach der eingangs erwähnten DE-PS 21 61 574 soll das vermeiden. Bei dieser bekannten Anordnung werden zwei zu einem Kabel vereinte koaxiale HF-Kabel mit einem inneren und einem äußeren System verwendet. Das innere System besteht aus einem koaxialen HF-Kabel mit geschlossenem Außenleiter. Das äußere System ist ein konzentrisch dazu angeordnetes AHF- Kabel, dessen Innenleiter der Außenleiter des inneren Systems ist. In Abständen sind beide Systeme kapazitiv oder induktiv miteinander gekoppelt. Obwohl die HF-Signale im inneren System verlustarm übertragen werden, ist die Reichweite dieser Anordnung ohne Verstärker begrenzt, da das innere System wegen seiner vergleichsweise geringen Abmessungen insbesondere bei höheren Frequenzen eine hohe Dämpfung aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung so weiterzubilden, daß eine größere Reichweite erhalten wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

• - daß das zweite HF-Kabel einen deutlich größeren Durchmesser als das AHF-Kabel hat,
• - daß das AHF-Kabel in mindestens zwei Abschnitte unterteilt ist, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und von denen ein erster Abschnitt an die Sende- und Empfangseinrichtung angeschlossen ist und
• - daß das zweite HF-Kabel mit Ausnahme des ersten Abschnitts mit vorgegebener Kopplung jeweils mit mindestens einem der Abschnitte des AHF-Kabels verbunden ist.

In dieser Anordnung werden die HF-Signale im zweiten HF-Kabel verlustarm übertragen, und zwar wegen seiner großen Abmessungen auch bei höheren und hohen Frequenzen. Vom Sender kommende HF-Signale werden an den Koppelstellen mit einstellbarer Leistung vorzugsweise in jeweils zwei Abschnitte des AHF-Kabels eingespeist - mindestens aber in einen Abschnitt -, so daß entlang dieser Abschnitte stets HF-Signale mit ausreichend hohem Pegel empfangen werden können. Die Reichweite der Übertragung kann dadurch ohne den Einsatz von Zwischenverstärkern wesentlich erhöht werden, auch wenn im Verlauf der Übertragungsstrecke mehrere Koppelstellen zwischen beiden HF-Kabeln vorhanden sind. Die Übertragung der HF- Signale wird sicherer. Wartungsarbeiten für aktive Bauteile entfallen. Das alles gilt analog auch für in das AHF-Kabel eingespeiste HF-Signale eines Fahrzeugs.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 die Anordnung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.

Fig. 2 einen Ausschnitt einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Anordnung.

Fig. 3 und 4 Einzelheiten der Anordnung in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen in vergrößerter Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung mit einem abstrahlenden, ersten koaxialen HF-Kabel, dem AHF-Kabel 1, und einem zweiten koaxialen HF-Kabel mit geschlossenem Außenleiter, dem HF-Kabel 2, soll in einer Tunnelstrecke für Schienenfahrzeuge angeordnet sein. Beide Kabel 1 und 2 sind an eine außerhalb des Tunnels befindliche Sende- und Empfangseinrichtung 3 angeschlossen, die mit einer Antenne 4 ausgerüstet sein kann.

AHF-Kabel 1 und HF-Kabel 2 verlaufen parallel zueinander, und zwar möglichst dicht nebeneinander. Das HF-Kabel 2 hat gegenüber dem AHF-Kabel 1 einen deutlich größeren Durchmesser.

Er ist vorzugsweise etwa doppelt so groß wie der des AHF- Kabels 1. Die HF-Signale können daher auch bei sehr hohen Frequenzen wesentlich verlustärmer über das HF-Kabel 2 als über das AHF-Kabel 1 übertragen werden.

Das AHF-Kabel 1 kann beispielsweise als 1 5/8"-Kabel ausgeführt sein, während für das HF-Kabel 2 beispielsweise ein 3"-Kabel verwendet wird. Beispielsweise bei einer Frequenz der zu übertragenden HF-Signale von 1900 MHz (E-Netz bzw. PCN) haben diese Kabel eine typische Längsdämpfung von etwa 66 dB/km für das AHF-Kabel 1 und von etwa 21 dB/km für das HF-Kabel 2.

Das AHF-Kabel 1 ist in Abschnitte 5 und 6 unterteilt, die beispielsweise eine Länge von 700 m haben. Die Anzahl der Abschnitte 6 richtet sich nach der Länge der Tunnelstrecke. Es werden mindestens ein Abschnitt 5 und ein Abschnitt 6 im Tunnel angebracht. Der erste Abschnitt 5 des AHF-Kabels 1 ist direkt an die Sende- und Empfangseinrichtung 3 angeschlossen. Von den Abschnitten 6 sind jeweils zwei an Koppelstellen 7 elektrisch mit dem HF-Kabel 2 verbunden. Es könnte aber auch jeder Abschnitt 6 einzeln mit dem HF-Kabel 2 elektrisch verbunden sein.

In bevorzugter Ausführungsform sind der erste Abschnitt 5 des AHF-Kabels 1 und das HF-Kabel 2 gemäß Fig. 2 unter Zwischenschaltung eines Leistungsteilers 8 an die Sende- und Empfangseinrichtung 3 angeschlossen.

In den Koppelstellen 7 werden vom Sender S der Sende- und Empfangseinrichtung 3 kommende HF-Signale vom HF-Kabel 2 in zwei benachbarte Abschnitte 6 des AHF-Kabels 1 eingespeist. Die HF-Signale können dann entlang der beiden Abschnitte 6 mittels einer geeigneten Antenne empfangen werden. Von einem Fahrzeug in die Abschnitte 6 eingespeiste HF-Signale werden über die Koppelstellen 7 in das HF-Kabel 2 eingekoppelt und von demselben verlustarm zum Empfänger E der Sende- und Empfangseinrichtung 3 übertragen. Bei einer längeren Tunnelstrecke wird - wie bereits erwähnt - eine größere Anzahl von Abschnitten 6 des AHF-Kabels 1 hintereinander angeordnet. Die Anzahl der Koppelstellen 7 erhöht sich dementsprechend.

Eine Koppelstelle 7 kann beispielsweise gemäß den Fig. 3 und 4 aufgebaut sein:

Am Ort der Koppelstelle 7 wird das HF-Kabel 2 geschnitten. Über handelsübliche HF-Stecker 9 und 10 mit angeschlossenen flexiblen Stücken 11 und 12 eines koaxialen HF-Kabels wird ein Leistungsteiler 13 in das HF-Kabel 2 eingeschaltet. Das HF- Kabel 2 ist dadurch wieder leitend durchverbunden. Durch den beispielsweise als 3 dB-Koppler ausgebildeten Leistungsteiler 13 wird ein Teil der Leistung des zu übertragenden HF-Signals ausgekoppelt und über ein weiteres Stück 14 eines flexiblen koaxialen HF-Kabels einem zweiten Leistungsteiler 15 zugeführt, der wieder als 3 dB-Koppler ausgeführt sein kann. An den Leistungsteiler 15 sind zwei Abschnitte 6 des AHF-Kabels 1 angeschlossen, und zwar über flexible Stücke 16 und 17 eines koaxialen HF-Kabels und handelsübliche HF-Stecker 18 und 19.

Zweckmäßig werden die Koppelstellen 7 so ausgelegt, daß an jeder Koppelstelle die gleiche Leistung ausgekoppelt wird. Am Streckenanfang, also in der Nähe der Sende- und Empfangseinrichtung 3, wird dementsprechend weniger Energie aus dem HF-Kabel 2 ausgekoppelt als an weiter entfernten Koppelstellen 7.

Am Ende der Übertragungsstrecke vereinfacht sich der Aufbau der Koppelstelle 7 so wie es aus Fig. 4 hervorgeht. Da das HF- Kabel 2 nicht durchverbunden werden muß, fallen die Teile 10 und 12 weg. Ein ähnlich vereinfachter Aufbau der Koppelstelle 7 ergibt sich dann, wenn immer nur ein Abschnitt 6 der AHF- Kabels 1 an das HF-Kabel 2 angeschlossen wird. Allerdings erhöht sich dann die Anzahl der Koppelstellen 7.

Die gesamte, aus Leistungsteilern, HF-Kabelstücken und HF- Steckern bestehende Koppelstelle 7 kann vorgefertigt werden. Sie braucht dann beim Verlegen von AHF-Kabel 1 und HF-Kabel 2 nur noch montiert zu werden. Das ist dann besonders einfach, wenn flexible HF-Kabelstücke eingesetzt werden. Prinzipiell können aber auch nicht so gut biegbare HF-Kabelstücke verwendet werden. Wenn Leistungsteiler mit sogenannten "Rücken an Rücken"-Ausgängen verwendet werden, kann auf die verbindenden Kabelstücke auch ganz verzichtet werden.

Der Vollständigkeit halber wird erwähnt, daß bei sehr langen Tunnelstrecken in das HF-Kabel 2 mindestens ein Verstärker eingeschaltet werden kann. Das ändert aber nichts an der geschilderten vorteilhaften Anordnung, die grundsätzlich ohne aktive Bauteile in der AHF-Kabelstrecke auskommt.

Claims (4)

1. Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen, bestehend aus einem abstrahlenden, ersten koaxialen Hochfrequenz-Kabel mit einem Außenleiter, der über seine ganze Länge verteilt Öffnungen hat, und aus einem parallel zu demselben angeordneten zweiten koaxialen Hochfrequenz-Kabel mit geschlossenem Außenleiter, in welcher die beiden Hochfrequenz-Kabel jeweils mit einem Ende an eine gemeinsame Sende- und Empfangseinrichtung für Hochfrequenz-Signale angeschlossen und in ihrem Verlauf mindestens an einer Stelle elektrisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,

• 1. - daß das zweite Hochfrequenz-Kabel (2) einen deutlich größeren Durchmesser als das abstrahlende Hochfrequenz-Kabel (1) hat,
• 2. - daß das abstrahlende Hochfrequenz-Kabel (1) in mindestens zwei Abschnitte (5,6) unterteilt ist, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind und von denen ein erster Abschnitt (5) an die Sende- und Empfangseinrichtung (3) angeschlossen ist und
• 3. - daß das zweite Hochfrequenz-Kabel (2) mit Ausnahme des ersten Abschnitts mit vorgegebener Kopplung jeweils mit mindestens einem der Abschnitte (5) des abstrahlenden Hochfrequenz-Kabels (1) verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zweiten Hochfrequenz-Kabels (2) etwa doppelt so groß wie der des ersten Hochfrequenz-Kabels (1) ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden koaxialen Hochfrequenz-Kabeln (1, 2) jeweils Koppler mit vorgegebener Leistungsteilung über HF-Stecker angeschlossen sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt (5) des ersten Hochfrequenz-Kabels (1) und das zweite Hochfrequenz-Kabel (2) über einen Leistungsteiler (8) an die Sende- und Empfangseinrichtung (3) angeschlossen sind.