DE19503744A1 - Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen - Google Patents

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

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    • H04B5/0018Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type using leaky or radiating cables, e.g. leaky coaxial cables or power lines for inductive transmission
    • HELECTRICITY
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    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/203Leaky coaxial lines

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen, bestehend aus einem an eine Sende- und Empfangseinrichtung angeschlossenen abstrahlenden Hochfrequenz-Kabel, das in voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und aus einem parallel zu den Abschnitten des Hochfrequenz-Kabels angeordneten, zur verlustarmen Führung von Hochfrequenz- Signalen geeigneten Signalkabel, das mit der Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist, bei welcher das Signalkabel an in Abständen angeordneten Koppelstellen mit je zwei nebeneinander liegenden Abschnitten des Hochfrequenz-Kabels in einer zur Führung der HF-Signale geeigneten Art und Weise verbunden ist (Proceedings of the 1st International Conference on Tunnel Control and Communication, 28. bis 30. November 1994, Seiten 181 bis 192).

Derartige Anordnungen mit abstrahlenden Hochfrequenz-Kabeln - 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 abstrahlenden Eigenschaft 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 das AHF-Kabel eingebaut werden, die den einwandfreien Empfang von HF-Signalen entlang der gesamten Übertragungsstrecke gewährleisten.

Bei der bekannten Anordnung nach der eingangs erwähnten Druckschrift "Proceedings . . ." sind derartige Zwischenverstärker nicht erforderlich. Die Abschnitte des AHF- Kabels werden hier in Abständen paarweise mit dem als optisches Kabel ausgeführten Signalkabel verbunden, und zwar unter Zwischenschaltung von elektro-optischen Wandlern. In den Koppelstellen sind außerdem Verstärker untergebracht, durch welche ein ausreichender Empfang der HF-Signale entlang der beiden angeschlossenen Abschnitten des AHF-Kabels sichergestellt ist. Diese bekannte Anordnung benötigt viele Einzelteile der Übertragungsstrecke und insbesondere viele aktive Komponenten. Eine Beschädigung der Einzelteile oder ein Ausfall von Komponenten führt zu einer empfindlichen Störung der Signalübertragung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Anordnung so zu gestalten, daß der Ausfall einzelner Teile derselben sich nicht störend bemerkbar macht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

  • - daß mit je zwei nebeneinander liegenden Abschnitten des AHF-Kabels an ihren den Koppelstellen abgewandten Enden ein zum Empfang und zur Auswertung eines von der Sende- und Empfangseinrichtung ausgehenden Pilotsignals geeignetes, mit einem Schaltelement ausgerüstetes Bauteil elektrisch leitend verbunden ist und
  • - daß zwei durch das Bauteil verbundene Abschnitte des AHF- Kabels jeweils dann durch das Schaltelement elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, wenn das Pilotsignal in dem betreffenden Bauteil zumindest über einen der angeschlossenen Abschnitte des AHF-Kabels nicht empfangen wird.

In dieser Anordnung werden die HF-Signale im Signalkabel verlustarm übertragen. Vom Sender kommende HF-Signale werden an den Koppelstellen mit einstellbarer Leistung in jeweils zwei nebeneinander liegende Abschnitte des AHF-Kabels eingespeist, 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 dem AHF-Kabel und dem Signalkabel vorhanden sind. Das alles gilt analog auch für in das AHF-Kabel eingespeiste HF-Signale eines Fahrzeugs. Durch das Pilotsignal und die jeweils zwischen zwei benachbarten Abschnitten des AHF-Kabels angeordneten Bauteile wird die Funktionsfähigkeit der Übertragungsstrecke außerdem sicherer. Falls aus irgendwelchen Gründen über einen der Abschnitte des AHF-Kabels kein Pilotsignal mehr empfangen wird, schaltet das Bauteil direkt die Verbindung zum benachbarten, noch funktionierenden Abschnitt des AHF-Kabels durch, so daß der gestörte Abschnitt wieder mit HF-Signalen versorgt wird bzw. HF-Signale wirksam aufnehmen und weiterleiten kann. Die Verfügbarkeit der ganzen der bidirektionalen Kommunikation dienenden Anordnung wird durch den Einsatz der Bauteile sicherer. Auf Redundanz durch Installation eines Parallelsystems kann verzichtet werden. Durch die erst bei einer Störung wirksamen Bauteile kann außerdem keine Mehrwegeausbreitung auftreten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

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

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in ergänzter Form ebenfalls in schematischen Darstellung.

Fig. 3 eine Einzelheit der Anordnung in vergrößerter Darstellung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, die zum besseren Verständnis der Erfindung eine gesamte Übertragungsstrecke ohne Einzelheiten zeigt, sind ein AHF-Kabel 1 und ein parallel zu demselben verlaufendes Signalkabel 2 an eine Sende- und Empfangseinrichtung 3 angeschlossen, die mit einer Antenne 4 ausgerüstet sein kann. Das Signalkabel 2 kann ein optisches Kabel mit Lichtwellenleitern (LWL-Kabel), ein koaxiales HF- Kabel oder auch ein Telefonkabel für Basisbandübertragung sein. In allen Fällen werden die HF-Signale verlustarm über das Signalkabel 2 übertragen. Bei Einsatz eines LWL-Kabels müssen in den Koppelstellen zwischen AHF-Kabel 1 und Signalkabel 2 elektro/optische Wandler zwischengeschaltet werden. Diese entfallen bei Verwendung eines HF-Kabels oder eines Telefonkabels als Signalkabel 2. Im folgenden wird statt der Bezeichnung "Signalkabel 2" die Bezeichnung "LWL-Kabel 2" verwendet, stellvertretend auch für das koaxiale HF-Kabel. Die Anordnung ist insgesamt für bidirektionale Kommunikation vorgesehen und ausgelegt.

Das AHF-Kabel 1 ist in Abschnitte 5 und 6 unterteilt, die beispielsweise eine Länge von jeweils 750 m haben. Die Anzahl der Abschnitte 6 richtet sich nach der Länge der Tunnelstrecke. Es werden ein Abschnitt 5 und mindestens zwei Abschnitte 6 im Tunnel angebracht. Der 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 so mit dem LWL-Kabel 2 verbunden, daß HF- Signale in beiden Richtungen übertragen werden können.

In den Koppelstellen 7 werden vom Sender S der Sende- und Empfangseinrichtung 3 kommende HF-Signale unter Zwischenschaltung von elektro/optischen Wandlern 8 vom LWL- 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 in den Koppelstellen 7 über die Wandler 8 in das LWL-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.

In den Koppelstellen 7 wird beispielsweise an einen im LWL- Kabel 2 enthaltenen LWL ein zum Wandler 8 führendes Verbindungsstück angeschlossen. Das kann beispielsweise mit Steckern oder Schmelzkopplern oder auf jede andere geeignete Art und Weise durchgeführt werden. Der Wandler 8 wird elektrisch leitend mit den in der jeweiligen Koppelstelle 7 endenden Abschnitten 6 des AHF-Kabels 1 verbunden. Grundsätzlich kann zu jeder Koppelstelle 7 auch ein eigener LWL geführt werden. Wenn statt des LWL Kabels 2 ein HF-Kabel verwendet wird, dann können in den Koppelstellen 7 ebenfalls beispielsweise als 3 dB-Koppler ausgebildete Leistungsteiler über HF-Stecker an das aufgetrennte HF-Kabel einerseits und die beiden Abschnitte 6 des AHF-Kabels 1 andererseits angeschlossen werden. Bei Einsatz eines Telefonkabels für Basisbandübertragung als Signalkabel 2 müssen in den Koppelstellen 7 Frequenzumsetzer eingesetzt werden. Durch die Leistungsteiler wird ein Teil der Leistung des zu übertragenden HF-Signals aus dem HF-Kabel ausgekoppelt. Zweckmäßig werden die Koppelstellen 7 in allen Fällen 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 ausgekoppelt als an weiter entfernten Koppelstellen 7.

An den den Koppelstellen 7 abgewandten Enden der Abschnitte 6 des AHF-Kabels 1 werden zwischen zwei benachbarten Abschnitten 6 sowie zwischen dem Ende des Abschnitts 5 und dem benachbarten Abschnitt 6 Bauteile 9 eingeschaltet, die jeweils elektrisch leitend mit den beiden benachbarten Abschnitten des AHF-Kabels 1 verbunden sind. Sie dienen der Überwachung und gegebenenfalls zur Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit der Anordnung.

Ein Bauteil 9 hat gemäß der Darstellung in Fig. 3 i. w. zwei Empfänger E, mindestens eine Auswerteeinheit A und ein Schaltelement 10. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Empfänger E eine Auswerteeinheit A zugeordnet. Die Empfänger E dienen zum Empfang eines Pilotsignals, das vom Sender S der Sende- und Empfangseinrichtung 3 ständig in das LWL-Kabel 2 eingespeist wird. Es kann sich um handelsübliche Empfänger handeln. Das Ausgangssignal der Empfänger E wird von der Auswerteeinheit A ausgewertet und verarbeitet. Die Auswerteeinheit A ist dazu mit einem Entscheider und einer Logik ausgerüstet. Das Schaltelement 10, das als mechanischer oder elektronischer Schalter ausgeführt sein kann, ist solange geöffnet, wie die Anordnung störungsfrei arbeitet. Die benachbarten Abschnitte des AHF-Kabels 1 sind dann also nicht elektrisch leitend miteinander verbunden.

Wenn das Pilotsignal in einem Empfänger E des Bauteils 9 ausfällt, wird das von der zugehörigen Auswerteeinheit A erkannt. Das Pilotsignal kann beispielsweise bei einer Störung in einer Koppelstelle 7 oder bei einer Beschädigung eines der Abschnitte 5 bzw. 6 des AHF-Kabels 1 ausfallen. Von dem entsprechenden Abschnitt des AHF-Kabels 1 kann dann kein HF- Signal mehr empfangen werden und es kann auch kein HF-Signal weitergeleitet werden. Durch die Auswerteeinheit A wird dann sofort das Schaltelement 10 geschlossen, so daß eine leitende Verbindung zwischen den beiden an das Bauteil 9 angeschlossenen Abschnitten 6 bzw. 5 und 6 hergestellt wird. Das auf dem noch funktionsfähigen Abschnitt 5 bzw. 6 geführte HF-Signal wird dadurch in den gestörten Abschnitt eingespeist. In denselben von einem Fahrzeug eingekoppelte HF-Signale können dann wieder weitergeleitet werden.

Um sicherzustellen, daß der Pegel des HF-Signals auf der durch das Bauteil 9 verlängerten Strecke auch im Bereich des gestörten Abschnitts des AHF-Kabels 1 für einen einwandfreien Empfang ausreicht, kann der Verstärkungsgrad von in den Koppelstellen 7 angeordneten regelbaren Verstärkern durch ein Signal des Bauteils 9 bzw. durch ein Signal der Sende- und Empfangseinrichtung 3 gegebenenfalls erhöht werden. Bei Einsatz des LWL-Kabels 2 sind die Verstärker in den Koppelstellen 7 ohnehin vorhanden. Wenn ein HF-Kabel als Signal-Kabel 2 verwendet wird, sollten regelbare Verstärker in den Koppelstellen 7 angeordnet werden. Beispielsweise für den Bahnfunk oder für die Datenübertragung werden die Frequenzen sinnvoll so gewählt, daß sie bei Erhöhung des Verstärkungsgrades störungsfrei bleiben.

Die Auswerteeinheit A sendet während des Betriebs der Anordnung ständig Signale an die Sende- und Empfangseinrichtung 3, in welcher dadurch die Funktionsfähigkeit der Anordnung überwacht werden kann. Ein Fehler in der Übertragungsstrecke wird dort direkt erkannt. Es kann gegebenenfalls auch ein Alarmsignal ausgelöst werden. Dadurch ist sichergestellt, daß der Fehler in kürzester Zeit beseitigt werden kann.

Claims (5)

1. Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen, bestehend aus einem an eine Sende- und Empfangseinrichtung angeschlossenen abstrahlenden Hochfrequenz-Kabel, das in voneinander getrennte Abschnitte unterteilt ist, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind und aus einem parallel zu den Abschnitten des Hochfrequenz-Kabels angeordneten, zur verlustarmen Führung von Hochfrequenz-Signalen geeigneten Signalkabel, das mit der Sende- und Empfangseinrichtung verbunden ist, bei welcher das Signalkabel an in Abständen angeordneten Koppelstellen mit je zwei nebeneinander liegenden Abschnitten des Hochfrequenz- Kabels in einer zur Führung der Hochfrequenz-Signale geeigneten Art und Weise verbunden ist, dadurch gekennzeichnet
  • - daß mit je zwei nebeneinander liegenden Abschnitten (5, 6) des Hochfrequenz-Kabels (1) an ihren den Koppelstellen (7) abgewandten Enden ein zum Empfang und zur Auswertung eines von der Sende- und Empfangseinrichtung (3) ausgehenden Pilotsignals geeignetes, mit einem Schaltelement (10) ausgerüstetes Bauteil (9) elektrisch leitend verbunden ist und
  • - daß zwei durch das Bauteil (9) verbundene Abschnitte (5, 6) des Hochfrequenz-Kabels (1) jeweils dann durch das Schaltelement (10) elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, wenn das Pilotsignal in dem betreffenden Bauteil (9) zumindest über einen der angeschlossenen Abschnitte (5, 6) des Hochfrequenz-Kabels (1) nicht empfangen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalkabel (2) als optisches Kabel mit Lichtwellenleitern ausgebildet ist, das an den Koppelstellen (7) über opto/elektrische Wandler (8) mit den Abschnitten (6) des Hochfrequenz-Kabels (1) verbunden ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalkabel (2) als koaxiales Hochfrequenz-Kabel ausgebildet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalkabel (2) als Telefonkabel für Basisbandübertragung ausgebildet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Koppelstellen (7) jeweils ein regelbarer Verstärker vorgesehen ist.
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