DE19503744C2 - Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-Signalen - Google Patents
Anordnung zur Übertragung, zur Abstrahlung und zum Empfang von Hochfrequenz-SignalenInfo
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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 schematischer 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,
- 1. - 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
- 2. - 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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