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Induktive Koppelantenne
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Die Erfindung bezieht sich auf eine induktive Koppelantenne in Verbindung
mit einem Bandpaß.
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Es ist bekannt, Linienleitungen zwischen den Schienen eines Eisenbahngleises
zu verlegen, welche an bestimmten Stellen Narkierungen (Kreuzen zweier Leiter oder
Verlegung von einer Schienenseite auf die andere und dergleichen) besitzen, in diese
Leitungen einen oder mehrere Wechselströme von einer Zentrale aus einzuspeisen,
die Fahrzeuge mit Antennen zu versehen, die mit den verlegten Leitungen induktiv
gekoppelt sind und an die Fahrzeuganten nen auf den Fahrzeugen Sende- - und Empfangs
einrichtungen zu installieren. Mittels der Markierungen der Leitungen kann eine
relative Positionsfeststellung für die Fahrzeuge erfolgen; gleichzeitig erfolgt
über diese Leitungen ein Datenaustausch von der Zentrale zu den Fahrzeugen und umgekehrt.
Zwischen die Koppelantennen der Fahrzeuge und die Sende/Empfangseinrichtungen auf
diesen werden Bandpässe geschaltet, die auf die zu übertragende Trägerfrequenz (fO)
abgestimmt sind und die eine bestimmte Bandbreite'aufweisen müssen. Ein solcher
Bandpaß kann als T-Glied aufgebaut sein.
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Die Fig. 1 zeigt einen solchen als T-Glied aufgebauten Bandpaß. Mit
1 ist dort ein Generator dargestellt, der eine in der Amplitude konstante, jedoch
in der Frequenz veränderliche Wechselspannung U erzeugt.
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Mit 2 ist der Innenwiderstand des Generatorkreises CRi = RL), mit
9 der Lastwiderstand (RL) bezeichnet; mit 5 ist der induktive Widerstand( L2) und
mit 6 der kapazitive Widerstand (2 C2) des Quergliedes des T-Gliedes dargestellt.
Mit 3 ist der kapazitive Widerstand (01), mit 4 der induktive Widerstand (L1) des
generatorseitigen Längsgliedes des T-Gliedes bezeichnet; mit 7 ist der induktive
Widerstand (ei), mit 8 der kapazitive Widerstand (01) des lastseitigen L-ngsgliedes
dargestellt.
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Es liegen also in Reihe der kapazitive Widerstand 3, der induktive
Widerstand 4, der induktive Widerstand 7 und der kapazitive Widerstand 8. Zwischen
die induktiven Widerstände 4 und 7 ist das Querglied des T-Gliedes angeschlossen,
bestehend aus dem induktiven Widerstand 5 und dem kapazitiven Widerstand 6, die
beide parallel liegen. Das gesamte T-Glied ist schraffiert umrahmt und mit 14 bezeichnet;
es liegt zwischen den Eingangsklemmen 12 und 13 und den Ausgangsklemmen 10 und 11;
die Ausgangsspannung zwischen diesen Klemmen ist mit UL bezeichnet.
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auf Zur Abstimmungdie Frequenz fo werden die Widerstände wie folgt
bestimmt:
mit ZO : ellenwiderstand für f0 (Nennwiderstand). 4 = 2 und und f2 : untere und
obere Grenzfrequenz für die Bandbreite (fO + auf).
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Der Verlauf der Ausgangsspannung UL (Klemme 10, 11) in Abhängigkeit
von der Änderung der Frequenz f des Generators 1 ist in Fig. 1a dargestellt.
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Als Antennen kommen zunächst Rahmenantennen in Betracht; Rahmenantennen
haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, so z.B., daß sie nicht beliebig unter einem
Fahrzeug angebracht werden können rund bei Leitungs-Abschnitten mit Frequenzwechsel
keine klare Frequenztrennung ermöglichen.
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Außerdem paßt der Eingangswiderstand dieser Antennen nicht zum Wellenwiderstand
der Bandpässe. Es hat sich gezeigt, daß Ferritspulen, die so am Fahrzeug angebracht
sind, daß sie sich über dem Linienleiter, quer dazu ausgerichtet, befinden, besser
geeignet sind, was das Anbringen und die Frequenztrennung anbelangt. Das Antennensystem,
das aus der Ferritspule, einem Ohmschen und einem kapazitiven Widerstand, in Reihe
geschaltet, besteht, wird normalerweise an das Bandfilter angeschlossen und entsprechend
abgestimmt.
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Es ist ferner durch die DT-OS 22 59 062 eine induktive Koppelantenne
in
Verbindung mit einem als T-Glied aufgebauten Bandpaß bekannt, bei der als Induktivität
des lastseitigen Längsgliedes des T-Gliedes die Induktivität einer Empfangs/ Sendespule
benutzt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine induktive Koppelantenne
mit ähnlichen Eigenschaften wie die letztgenannte anzugeben, wobei diese im Unterschied
zu jener auch an vorhandene Kabelkapazitäten angepaßt werden kann.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß beides
zusammen aus einem #~Glied besteht, wobei als Induktivität des lastseitigen Quergliedes
die Induktivität einer Empfangs/Sendespule benutzt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Antenne gemäß der Erfindung wird an Hand
der Zeichnung nachstehend beschrieben.
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Es zeigt die Fig. 2 eine induktive Koppelantenne in Verbindung mit
einem Bandpaß gemäß der Erfindung; es zeigen die Figuren 3a, 3b, 3c Strom- und Spannungsverläufe
im Durchlaßfrequenzbereich>und es zeigt die Figur 4 eine Schaltung zum Ausgleich
der Zuleitungskapazitäten.
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In der Figur 2 ist mit 1a ein Sender oder Empfänger dargestellt. Mit
iist wie in Figur 1 der Innenwiderstand des Sende- (Empfangs-) kreises bezeichnet;
entsprechendes wie in Figur 1 gilt auch für die den kapazitiven Widerstand 3 und
induktiven Widerstand 4 des Sender/Empfänger-seitigen Längsgliedes des -Gliedes
gemäß Figur 1 und auch für den induktiven Widerstand 5 und den kapazitiven Widerstand
6 des Quergliedes des T -Gliedes gemäß Figur 1. Der Bandpaß beginnt rechts von den
Klemmen 12 und 13, schließt aber im Unterschied zur Fig. 1 mit angehängter Antenne
die Antenne 15 (gestrichelt dargestellt) mit ein. Zwischen den Klemmen 16, 17 und
18, 19 liegt die abgeschirmte (Abschirmung 20) möglichst kurz zu haltende Zuleitung
zur Antenne 15. Die parallel zu den Klemmen 18, 19 liegenden Widerstände 22 (kapazitiv)
und 21 (induktiv) dieser Antenne bilden das lastseitige Querglied des r-Gliedes.
Der Widerstand 9, ebenfalls parallel zu den Klemmen 18, 19 geschaltet, bildet wieder
den Lastwiderstand. Als Bandpaß-Induktivität 21 wird die Sende/Empfangsspule des
Fahrzeugs verwendet.
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Die an gleicher Stelle wie in Fig. 1 liegenden Widerstände 7 und 8
sind jetzt anders bemessen, und zwar hat der kapazitive Widerstand 8 die Kapazität
7 C1 und der induktive Widerstand 7 die Induktivität 2 L2.
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L1 bestimmt sich wieder zu
C1 wiederzu
die Induktivität der Spule 21 zu
die parallel geschaltete Kapazität 22 zu
schließlich
Ri = 0,8 Z0 und t = 1,25 ZO.
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Nach der Filtertheorie ist im Durchlaßgebiet LJ2 1 der Phasengang
Ur - U, (Ur gleich Empfangs spannung in dem verlegten Leitersystem, UE = 6 . const.
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U1 : Spannung am Sender 1a, U2 : Spannung zwischen den Klemmen 18
und 19, d.h. an der Antenne) annähernd linear, d.h. wir haben eine annähernd konstante
Gruppenlaufzeit.
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Ferner ist im Durchlaßgebiet Q2 - 1 der Amplitudengang von U2 annähernd
konstant. Es zeigen die Figuren 3a, 3b, 3c den Verlauf von IRL (Strom durch den
Widerstand 9),
(Strom durch die Spule 21, d.h. die Sendespule) und UE in Abhängigkeit von X . Man
erkennt als wesentlichen Vorteil der vorliegenden induktiven Koppelantenne, daß
der Amplitudengang der Empfangs spannung an der Empfangsschleife konstant ist. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß die Kabelkapazitäten mit dem Antennenkondensator
22 ausgeglichen werden können. Gegenüber dem Filter gemäß Fig. 1 erreicht man durch
Zufügung eines Filterhalbgliedes bei gleichem Bauteileaufwand eine höhere Selektion.
Die Fig. 4 schließlich zeigt die Zuschaltung eines in seiner Kapazität ( α.CO
mit 044 51) veränderlichen Kondensators 23 zwischen die Klemmen 16 und 17.
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Hierdurch kann ein Ausgleich der Betriebskapazität des Kabels vorgenommen
werden.
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Der Widerstand 9 (R) kann auch in das Sende/Empfangsgerät (d.h. links
von den Klemmen 16, 17) verlegt werden; dadurch entstehen thermisch und konstruktiv
Vorteile.
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