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Hochfrequenz-Koppelsystem zur Verbindung von Funkstel-
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len in abgeschirmten Räumen Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Koppensvstem
zur Verbindung einer Vielzahl von ortsfesten oder beweglichen Funkstellen in einem
abgeschirmten Innenraum, beispielsweise einem Tunnel, untereinander oder mit Funkstellen
außerhalb dieses Raumes.
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Es ist aus der bekannten Ausbreitung elektromagnetischer ellen, insbesondere
solcher höherer Frequenz, bekannt, daß größere Erd-, Gesteins-, Eisenbeton- oder
Eisenmengen ebenso wie metallisch abgeschirmte Bauwerke, etwa Flugzeug-Hangars die
nutzbare Empfangsfeldstärke oftmals bis zum Fortfall einer jeden Verständigungsmöglichkeit
dämpfen und daß umgekehrt auch von derartigen Standpunkten abgesetzte -Hochfrequenzsignale'außerhalb
dieses Bereiches nicht oder fast nicht mehr aufnehmbar sind.
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Die tägliche Praxis zeigt Jedoch, daß es in sehr vielen Fällen, etwa
beim Durchfahren von Straßen- oder Bahntunnels mit Personen- oder Lastfahrzeugen,
bei großen Eisenbahnbrücken, bei Schiffen in Großschleusen, bei der Einschleppung
von Flugzeugen in Hangars, bei Bergwerkseinfahrten und bei der Funksteuerung von
Fahrzeugen, etwa Hubstaplern, oder der Sprechverbindung mit dem damit befaßten Personal
unerläßlich ist, direste, nicht drahtgebundene Sprechverbindungen zwischen den Leitungsstellen
und den peripheren Arbeitseinheiten zur Verfügung zu haben. Dies wird umso deutlicher,
je
größer das bearbeitete Unternehmen oder Bauvorhaben ist, so daß bei Fehlen der erwähnten
Verbindungsmöglichkeiten nicht nur unnötige Belastungen des Fuhrparks entstehen
können, sondern darüberhinaus noch viel ernstere Fragen der persönlichen Sicherheit,
etwa bei Eintritt eines unvorhergesehenen Ereignisses.
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Zur Aufhebung des genannten Problemkreises ist es naturgemäß dem Techniker
naheliegend, mittels der bekannten leicht tragbaren Funksprechgeräte oder Fahrzeugfunkeinrichtungen
untereinander in Verbindung zu bleiben. Es ist im weiteren nicht von besonderer
Schwierigkeit, etwa am Ausgang eines Tunnels einen Umsetzer anzuordnen, der den
Tunnelfunk in ein zur Fernleitung geeignetes Frequenzband umordnet und der Bauleitung
zuführt. Es ist im weiteren aus zahllosen Beispielen gerade in den bereits angedeuteten
Fällen bekannt, durch eben diese Mehrfachumsetzungen über-geeignete Stützpunkte
die gerade vorhandenen Geräte nutzbringend einzusetzen und damit die angeführten
Schwierigkeiten' zu überwinden.
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Der scheinbaren Leichtigkeit dieser Lösung steht jedoch ein zunächst
nicht erwartetes Hindernis gegenüber.
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Ein jedes der erwahnten Betriebsgeräte benötigt zu seiner erfolgreichen
Betätigung eine ihm fest zugeordnete Frequenz. Diese Frequenz muß in sehr genauen
elektronischen Schaltungen mit Quarzsteuerung auf einen sehr geringen Fehlerprozentsatz
hin eingehalten werden.
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Wenn man von den wohl auch quarzstabilisierten und derzeit sehr großräumig
verbreiteten sogenannten CB-Funkgeräten absieht, deren Leistung bekanntlich durch
die bestehenden Vorschriften begrenzt sind und die alle innerhalb eines einzigen
Wellenganges arbeiten und einander demgemäß oft bis zur völligen Verwirrung
stören,
erfordern Geräte für die angeführten Verwell dungszwecke eine völlig andere Entwurfslogik.
Es kommt in diesen Fällen verständlicherweise nicht so sehr auf Anschaffungs- oder
Betriebskosten an, als auf die absolute Sicherheit der mit ihnen erzielten Verständigung.
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Demgemäß ist eine Uberlagerung von Frequenzen vonbenachbarten od-er
im Nahebereich arbeitenden Stationen mit Sicherheit auszuschlieBen.-Ebenso kann
an eine Begrenzung der Leistung aus Sicherheitsgründen nicht gedacht werden, so
daß mit jedem weiteren neu zugelassenen Gerät auch eine neue, diesem Gerät ausschließlich
oder zumindest räumlich begrenzt ausschließlich zugeordnete Frequenz belegt wird.
Es ist nun eine Eigentümlichkeit des elektromagnetischen Spektrums, daß seine Bandbreite
nur von einer bestimmten Anzahl von Einzelfrequenzen einer bestimmten Bandbreite
belegt werden kann. Diese Schwierigkeit kann wohl quantitativ durch aufwendige Hilfsverfahren
in einzelnen koordinierbaren Bereichen von Informaiionsnetzen umgangen werden, keinesfalls
aber darf dieses allgemein erwartet werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, zumindest in jenen Bereichen,
die einer koordinierten Planung zugänglich sind, für den weiträumigen Verkehr zwischen
Funkstellen in abgeschirmten Räumen, für die nach dem Gesagten stets Umsetzer und
Relaisfunkstrecken erforderlich sind, eine Einrichtung zu schaffen, die die Jeweilige
Frequenz des verwendeten Gerätes unter Verzicht auf irgendwelche Frequenzumsetzungen
und damit unter Verzicht auf zusätzliche Frequenzzuteilungen unmittelbar an die
Gegenstelle, die auf der gleichen Frequenz arbeitet, weiterleitet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß in
dem abgeschirmten Innenraum eine Hochfrequenzkoppelleitung geführt ist, deren Strahlungsvolumen
den übertragungsbestimmenden Bewegungsraum der Funkstellen erfaßt und die über Frequenzweichen
und Richtkoppler sowie über breitbandige Verstärker mit den diesen Frequenzen jeweils
zugeordneten Antennen im Außenraum über Hochfrequenzleitungen verbunden ist.
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Der Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Lösung gewonnen wird,
folgt unmittelbar aus dem bereits in der Einleitung Gesagten. Das Koppelsystem enthält
keine Sender oder Umsetzer, es erzeugt daher auch keinerlei Eigenschwingungen. Die
Kopplung zum Fahrzeug selbst wird über eine leitungsgeführte Nahfeldkopplung realisiert.
Beim Ein- und Ausfahren in die abgeschirmte Zone müssen keinerlei Änderungen oder
Frequenzwechsel an der Funkanalge des Fahrzeuges vorgenommen werden. Der direkte
Funkverkehr-zwischen zwei oder mehreren Fahrzeugen innerhalb der behinderten Zone
ist möglich.
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Es ist nach dem Gesagten erforderlich,- daß die zwischen dem Fahrzeug
und der Außenzone vorgesehene Koppelleitung für alle in Frage kommenden Frequenzen
ein annähernd gleichmäßiges Ubertragungsverhalten aufweist.
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Erfindungsgemäß wird das in einer vorteilhaften Ausführungsform durch
Ausbildung der Hochfrequenz-Koppe1-leitung als Koaxialleitung erreicht, deren Mantelelektrode
mit einem in Richtung der Längsachse verlaufenden Schlitz versehen ist, der den
Antennen der Funkstellen zugewendet ist.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert
werden.
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Es zeigen Fig. 1 die elektrische Anordnung des Koppelsystems, Fig.
2 einen Vertikalschnitt durch die Tunnelröhre mit der Hochfrequenz-Koppelleitung.
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Der Anwendungsbereich der Erfindung beschränkt sich Jedoch keineswegs
auf die dargestellte Ausfübrungsform eines Tunnelfunksystems, sondern ist in allen
bereits in der Einleitung angerührten Anwendungsbereichen möglich.
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In Fig. 1 sind zwei Kraftfahrzeuge 1 und 1' dargestellt, deren Empfangs-
bzw. Sendeantennen 2, 2' mit der innerhalb des strichlierten Bereiches gezeichneten
Koppelleitung 3 elektromagnetisch verbunden sind, wobei die Koppelleitung 3 über
eine Frequenzweiche 4 mit den Antennenverstärkern 5, 5' der UKli-Antenne 6 in Verbindung
steht. Die ton'der Antenne 6 gelieferten Hochfrequenzsignale, zum Beispiel UKi-
und Fernseh-RundSunk-Programme gelangen somit zur Koppelleitung 3 und von da zur
Antenne 2' des Privatfahrzeugs 1'. Eine Antenne 7 und eine Antenne 8 sind gleichfalls
über Zwischenverstärker mit einem Richtkoppler oder Gyrator 9 verbunden, dessen
gemeinsamer Eingang am anderen Kanal der Frequenzweiche 4 mündet. Die von der Antenne
2 des Einsatzfahrzeuges 1 -abgesetzten Nachrichten gelangen gleichfalls über Koppelleitung
3, Frequenzweiche 4 und Gyrator 9 zum Außensender 10, der sie auf der jeweiligen
Frequenz über die Antenne 7 abstrahlt. Umgekehrt werden eintreffende Signale von
der Antenne 8 über den Antennenverstärker 11, den Gyrator 9, die Frequenzweiche
4 und die Koppelleitung 3 zur nun als Empfangs-Antenne dienendenAntenne 2 des Einsatzfahrzeuges
1 übermittelt. Die dargestellte Gyratorschaltung ist auch durch eine Richtkoppelschaltung
12, die der
Einfachkeit halber am anderen Ende der Leitung 3 Qargestellt
wurde, ersetzbar.
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Fig. 2 stellt die Anordnung der Hochfrequenz-Koppelleitung 3 in der
oberen Bogenwölbung des Tunnelprofils 13 dar.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Koppelleiters 3 wird
sowohl für niedrigere als auch für höhere Frequenzen der gewmnschte Feldstärkenverlauf
bzw.
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Empfindlichkeitsverlauf in der Ebene des Tunnelquerschnittes erzielt.
Die Verbindung des Innenleiters der Hochfrequenz-Koppelleitung 3 mit der Frequenzweiche
4 erlaubt es, die jeweils erforderlichen Breitbandverstärker und Antennensysteme
an die Leitung selbsttätig anzukoppeln. Durch die Verwendung der Zwischenverstärker
im UbertrRgungsweg zwischen Frequenzweiche 4 und.8ußenantennen 6, 7, 8 ist es möglich,
die Leitungsdämpfung der Koppelleitung 3 in allen Frequenzbereichen der Bandbreiten
dieser Verstärker entsprechend auszugleichen. Die Verwendung der Richtkoppler 9
bzw.
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12 gestattet es, ohne zusätzliche Frequenzwandlung und unter voller
Ausnützung von Antennengewinn der Empfangsantenne 8 und der Sendeantenne 9 bzw.
analog im Bereich des Richtkopplers 12 die optimale Leistungsanpassung zwischen
Fahrzeug 1, Koppelleitung 3 und dem Rest des Systems nach außen herzustellen.
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5 Patentansprüche 2 Figuren