DE2728765A1

DE2728765A1 - Tunnel-funkanlage

Info

Publication number: DE2728765A1
Application number: DE19772728765
Authority: DE
Inventors: Werner Baeschlin; Rene Gnaegi
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1977-05-20
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2391604A1; DE2728765C2; YU55778A; CH615545A5; IT7823563A0; IT1095625B; AT377400B; ATA364378A; FR2391604B1

Description

PATELHOLD Patentverwertungs- und Elektro-Holding AG, Glarus

Tunne1-Funkanlage

Die Erfindung betrifft eine Tunnel-Funkanlage zur Herstellung einer Funkverbindung zwischen mobilen Funkgeräten und in einem Tunnel fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten, bei welcher Anlage im Tunnel fest verlegte strahlende Kabel verwendet werden, die über Koppelschaltungen mit den Sende- und Empfangsgeräten verbunden sind.

Funkverbindungen in Strassentunnels werden von Polizeiorganisationen, Unterhalts- und Rettungsdiensten immer dringender gefordert, da diese Abschnitte des Strassennetzes ganz besondere Gefahren aufweisen. Sehr wünschenswert ist weiter die Versorgung mit einem UKW-Rundfunkkanal, damit der einzelne Kraftfahrer laufend über die Verkehrssituation orientiert werden kann. In Bahntunneln dienen die Funkanlagen vorwiegend den Unterhaltsdiensten und der zentralen Betriebs· führung.

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Tunnel-Funkanlagen sind verschiedenenorts schon in Verwendung. Fig. 1 zeigt den klassischen Aufbau, wie er in der Fachliteratur verschiedentlich beschrieben wurde. Der Tunnel wird in Abschnitte etwa gleicher Länge aufgeteilt, und in der Mitte jedes Abschnittes sind die ortsfesten Sendeempfangsgeräte SE über Koppelschaltungen K auf das Kabel Ka geschaltet. Versuche haben ergeben, dass die mittlere Dämpfung zwischen einem modernen strahlenden Kabel und einer "X/4-Antenne auf einem Fahrzeug ca. 75 dB beträgt, und zwar praktisch fretiuenzunabhängig zwischen 50 und 500 MHz. Die örtliche Verteilung der Empfangsfeldstärke folgt einer Ryleigh-Verteilung, d.h. sie ist relativ starken Schwankungen unterworfen. Für moderne, hochempfindliche Empfänger ist ein Kabelpegel von mindestens -20 dBm notwendig. Sendet man in jeden Kabelast eine Leistung von 1 Watt (+ 30 dBm), so darf die Längsdämpfung des Kabels 50 dB nicht überschreiten. Dies entspricht bei 160 MHz einer Kabellänge von ca. 1,5 km. Das System nach Fig. 1 hat den Nachteil, dass am Einspeisepunkt sehr grosse Unterschiede zwischen Sende- und Empfangspegel bestehen und für benachbarte Kanäle die für unabhängigen Betrieb notwendige Entkopplung nicht realisiert werden kann. Zudem wird für eine hohe Anzahl Funkkanäle der Geräteaufwand sehr gross.

Deshalb sind andere Lösungen nach Fig. 2 vorgeschlagen wor-•den. Hier werden auf einer Seite des Kabels sämtliche Signale eingespeist und auf der anderen Seite die Empfänger

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parallelgeschaltet. In regelmässigen Abständen werden die Signale breitbandig verstärkt (Breitbandverstärker V). Diese Zwischenverstärker müssen linear arbeiten, damit nicht unzulässig starke Intermodulationsprodukte entstehen. Für das l60 MHz-Band sind Abschnitte von ca. 1 km Länge realisiert worden. Auch beim System nach Fig. 2 ist der unabhängige Betrieb benachbarter Kanäle beeinträchtigt, da am Empfangsende immer noch Unterschiede von ca. 90 dB zwischen Sendepegel und Empfangsempfindlichkeit existieren. Zudem stören oft die Intermodulationsprodukte der Zwischenverstärker.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Lösungen zu vermeiden, vor allem aber ein System zu schaffen, das den Betrieb zahlreicher, auch eng benachbarter Funkkanäle gestattet. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Tunnel-Funkanlage der eingangs beschriebenen Art für Sender und Empfänger getrennte strahlende Kabel verwendet sind.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren 3 bis 5 beispielsweise näher erläutert. Die Figuren 3 und 4 zeigen die zwei möglichen Konfigurationen mit Zwischenverstärker, Gekoppelte Kabel bilden bekanntlich einen Richtkoppler, wobei die Koppel dämpfung eine periodische Funktion der Kabellänge ist. Nach Meinke-Grundlach "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", 1962, S. 379, beträgt die Periode dieser Funktion \l2. In Fig.

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sind die breitbandigen Zwischenverstärker V, wie ersichtlich, gegenläufig angeordnet. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass sich alle Tunnelsender und -empfänger am gleichen Ende befinden, so dass keine zusätzlichen Verbindungsleitungen benötigt werden. Mit R ist der Abschlusswiderstand der Kabel bezeichnet.

Da in einem Kabelrichtkoppler die gekoppelten Wellen gegenläufig sind, bringt die Konfiguration nach Fig. Ί, bei der gleichläufige Zwischenverstärker V verwendet werden, bei reflexionsfreiem Kabelabschluss eine grössere Entkopplung. Vom Standpunkt der Koppeldämpfung aus gesehen ist es hier zudem vorteilhaft, die Verstärkerabschnitte beim Sende- und beim Empfangskabel gleich lang zu wählen. Dann liegen sich stets die hohen Pegel (Verstärkerausgänge) und die tiefen Pegel (Verstärkereingänge) gegenüber.

Man muss sich natürlich fragen, ob eine Lösung mit zwei strahlenden Kabeln überhaupt wirtschaftlich tragbar ist. Wie sich gezeigt hat, ist bei Anlagen mit zahlreichen Funkkanälen der Preis des Kabels und dessen Montage nicht mehr ausschlaggebend.

Bei Tunnelfunkprojekten wird oft verlangt, dass der Betrieb auch nach einer Explosion gewährleistet sein müsse. Die strahlenden Kabel müssen notgedrungen sehr exponiert an der Wand

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oder an der Decke des Tunnels angebracht werden. Das Kabeldielektrikum hat zudem einen sehr tiefen Schmelzpunkt (ca. 100 C), so dass bei Explosionen und Bränden mit einer Verbindungsunterbrechung gerechnet werden muss. Eine Anordnung, die die Punkverbindungen auch bei einer Unterbrechung praktisch im ganzen Tunnel sicherstellt, ist in Fig. 5 dargestellt. Im Normalfall sind die Sender Sl und die Empfänger El im Betrieb und über die Umschaltlogik Ll an die Steuerleitung angeschlossen. Dieser normale Betriebsfall entspricht der Konfiguration gemäss Fig. 3. Beide strahlenden Kabel werden durch ein Pilotsignal überwacht (vom Pilotgenerator PG erzeugt). Meldet der Pilotauswerter PAl eine Unterbrechung im Empfangskabel, so empfangen die Empfänger El nur noch Signale aus einem Teil des Tunnels. Deshalb werden die Empfänger E2 eingeschaltet. Meldet der Pilotauswerter PA2 eine Unterbrechung des Sendekabels, so werden die Sender S2 in Betrieb genommen.

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Claims

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Patentansprüche

Tunnel-Funkanlage zur Herstellung einer Funkverbindung zwischen mobilen Funkgeräten und in einem Tunnel fest angeordneten Sende- und Empfangsgeräten, bei welcher Anlage im Tunnel fest verlegte strahlende Kabel verwendet werden, die über Koppelschaltungen mit den Sende- und Empfangsgeräten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass für Sender (S) und Empfänger (E) getrennte strahlende Kabel (Ka) verwendet sind.

2. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass längs der strahlenden Kabel breitbandige Zwischenverstärker (V) angeordnet sind.

3. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Sendegeräte (S) und Empfangsgeräte (E) am gleichen Tunnelende befinden und die Zwischenverstärker

(V) in jedem strahlenden Kabel (Ka) bezüglich des anderen strahlenden Kabels gegenläufig sind (Fig. 3).

4. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sendegeräte (S) und die Empfangsgeräte (E) an verschiedenen Enden des Tunnels befinden und die Zwi schenverstärker (V) in jedem strahlenden Kabel (Ka) be züglich des anderen strahlenden Kabels gleichläufig sind ~ (Fig. Ό. 809848/0514

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_ 5. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte zwischen den Verstärkern (V) beim Sende- und beim Empfangskabel gleich lang sind.

6. Tunnel-Funkanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der einen Tunnelseite angeordneten Sende- und Empfangsgeräte im Sinne einer Geräteverdopplung auch auf der anderen Tunnelseite vorgesehen sind, derart, dass das Sendekabel der einen Seite zugleich das Empfangskabel der anderen Seite bildet, ferner gekennzeichnet durch beiderseits auf die Sende-Koppeleinheiten (K) geschaltete Pilotgeneratoren (PG) sowie durch beiderseits mit den Empfangs-Koppeleinheiten (K) verbundene Pilotauswerter (PAl, PA2) und schliesslich gekennzeichnet durch beiderseits vorgesehene Umschalt-Logikeinheiten (Ll, L2), die von den Pilotauswertern (PAl, PA2) gesteuert werden und dafür sorgen, dass die beiderseitigen Sende- bzw. Empfangsgeräte (Sl, Eli S2, E2) bei Unterbrechung und somit Teilausfall eines strahlenden Kabels (Ka) durch die homologen Geräte der jeweils anderen Seite ersetzt werden.

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Patentverwertungs- und Elektro-Holding AQ.

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