DE4305009C1 - Steckerkompatibles Datenübertragungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Daten- und Signal­ übertragung in stationären und mobilen Großanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mobile Großanlagen, wie beispielsweise Flugabwehrsysteme im militäri­ schen Bereich oder bei Großbaustellen im zivilen Bereich, weisen im all­ gemeinen eine mehr oder weniger komplexe Verkabelung der im Feld ver­ teilt aufgestellten Einzelgeräte auf. Die dazu verwendeten vieladrigen Kabel sind wegen der geltenden Schutzanforderungen im allgemeinen sehr schwer, unhandlich, aber auch empfindlich und störanfällig. Außerdem ist der maximale Abstand der Einzelgeräte voneinander durch die Kabellängen begrenzt und die Geräteaufstellordnung damit nur bedingt den Umgebungs- und Betriebsanforderungen anpaßbar.

Vereinzelt sind schon spezielle Waffensysteme bekannt geworden, die mit einem integrierten drahtlosen Datenübertragungssystem ausgerüstet sind, um Daten innerhalb des Systems zu übertragen.

Im übrigen ist sowohl das Federmultiplexverfahren als auch die Tatsache bekannt, daß Wasserdampf und Sauerstoff elektromagnetische Strahlung im Bereich von 30 bis 300 GHz absorbieren (OPPENHEIM, Alan V. et al.: Signals an Systems, Prentice-Hall, Inc., 1983, ISBN 0-13-811175-8).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein drahtloses Datenübertra­ gungssystem zu schaffen, das ohne besondere Eingriffe in bestehende ka­ belverknüpfte Systeme ansetzbar ist und als kompletter Ersatz für Daten­ übertragungskabel mit einer größeren Anzahl paralleler Datenkanäle (Lei­ tungen) an die Stelle der bisher erforderlichen Kabel tritt und einen zuverlässigen digitalen und analogen Datenfunk gewährleistet, wobei die auszurüstende Anlage soweit unangetastet bzw. unverändert bleibt, daß auch alternativ die Benutzung der ursprünglichen Verkabelung nach wie vor ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispie­ le erläutert. Die Figuren der Zeichnung ergänzen diese Erläuterungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein perspektivisches Schaubild des beschriebenen Ausführungsbei­ spiels von einem steckerkompatiblen Übertragungssystem,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Transceiver-Moduls.

Das in Fig. 1 skizzierte Übertragungssystem dient, wie bereits erwähnt, sozusagen als 1 : 1-Ersatz für ein Datenübertragungskabelsystem mit einer größeren Anzahl paralleler Datenkanäle. Dabei ist es unerheblich, ob digitale oder analoge Daten zu übertragen sind. Als begrenzend ist die relativ beschränkte Bandbreite anzusehen, die das System pro Kanal zur Verfügung stellen kann. Zu erwähnen ist, daß im vorliegenden Fall die auszurüstende oder umzurüstende Anlage soweit unangetastet bleibt, daß auch der - alternative - Einsatz der ursprünglichen Verkabelung nach wie vor möglich bleibt.

Da also die innere Dynamik der Anlage, in der das vorgeschlagene Über­ tragungssystem zur Anwendung kommt, a priori nicht oder nicht vollstän­ dig bekannt ist, darf das Übertragungssystem keine zusätzlichen Totzei­ ten in die Datenübertragung einbringen. Daher wird vorgeschlagen, zur Übertragung der unterschiedlichen Kanäle ein Frequenzmultiplexverfahren Hv einzusetzen, wie es aus dem Bereich der Telekommunikation bekannt ist. Darüber hinaus wird für die Übertragung aus Gründen der Übertragungs- und Störsicherheit ein Frequenzbereich gewählt, welcher in einem Bereich hoher atmosphärischer Dämpfung liegt, beispielsweise 60 GHz.

Aufgrund der kurzen Entfernungen von ca. 10 m bis einige wenige 100 m, ist trotzdem ein hinreichend großes Empfangssignal erreichbar, ohne daß mit äußeren Störungen oder kompromittierender Abstrahlung gerechnet wer­ den muß.

Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, setzt sich das vorgeschlagene Funküber­ tragungssystem aus je zwei modulartig aufgebauten Geräten 1 und 2 pro zu ersetzendem Kabel zusammen, und zwar als Sender und Empfänger bei unidi­ rektionaler Übertragung oder als baugleiche Transceiver bei bidirektio­ naler Übertragung.

Der Aufbau eines solchen Transceivers ist in Fig. 2 gezeigt. Jedes Modul besteht demnach aus einer Signalverarbeitungseinheit 3, einer Stecker­ schnittstelle 4 und einem Hochfrequenz-Frontend mit Mastantenne 5 und einem Stromversorgungsteil, das aus Übersichtlichkeitsgründen nicht ge­ zeichnet ist, und aus geeigneten Befestigungselementen für das Anbringen an der auszurüstenden Anlage. Ferner ist eine Visiereinrichtung 6 ange­ ordnet, beispielsweise in Form eines einfachen Zielfernrohres mit Faden­ kreuz, welche eine Ausrichtung der Antenne auf das zugehörige Modul auf der Gegenseite der Übertragungsstrecke erlaubt.

Die Signalverarbeitungseinheit 3 ist unterschiedlich ausgeführt, je nachdem es sich um ein Sende-, Empfangs- oder Transceiver-Modul handelt. Bei einem Sendemodul besteht die Signalverarbeitungseinheit aus einer Anzahl von Kanalverstärkern 31 geeigneter Frequenzlage und Bandbreite, welche das zu übertragende Signal entkoppeln und normieren, sowie einem Multiplexer 32, welcher die verschiedenen Kanäle überlagert und ins Fre­ quenzband des Übertragungskanals hebt.

Handelt es sich nun um ein Empfangsmodul, so besteht die Signalverarbeitungseinheit 3 wieder aus einer Anzahl von Kanalverstärkern 34, und aus einem Demultiplexer 33. Die Kanalverstärker 34 transformieren die vom Demultiplexer 33 gelieferten Einzelsignale hinsichtlich Pegel und Impedanz auf die Originalverhältnisse zurück.

Wird das Modul als Transceiver eingesetzt, so bildet die Signalverarbeitungseinheit, wie in Fig. 2 veranschaulicht, eine Kombination der vorbe­ schriebenen Sende- und Empfangskonzeption.

Die Steckerschnittstelle 4 besteht aus einem Kabelstück mit Stecker, welcher anwendungsspezifisch ausgeführt ist und identisch dem Original­ stecker des zu ersetzenden Kabels ist. Aus dem Ersatzteillager der aus­ zurüstenden Anlage ist er problemlos zu entnehmen.

Das Hochfrequenz-Frontend mit Antenne 5 ist je nach Verwendung des Mo­ duls als Sender oder Empfänger mit richtbarer Mastantenne 51, Sende- oder Empfangsbaustein 52a bzw. 52b, sowie Modulator 53a bzw. Demodulator 53b ausgeführt. Im Falle des Transceiver-Moduls sind alle aufgeführten Komponenten, wie in Fig. 2 veranschaulicht, im Modul vorhanden. Die Antennen-Charakteristik hat die Form einer hochkant stehenden Ellipse, so daß die Ausrichtung der Antenne nur im Azimut erforderlich ist.

Die Visiereinrichtung 6 besteht, wie bereits erwähnt, aus einem Fernrohr mit Fadenkreuz 61 und ist fest mit der richtbaren Antenne verbunden. Sie erlaubt das Anvisieren der Gegenstation, womit eine optimale Antennen­ ausrichtung problemlos ermöglicht wird. Selbstverständlich müssen die beiden Antennen in einer sichtbaren Position zueinander stehen. Um die Antennen ausrichten zu können, ist eine selbstarretierende Verstellein­ richtung 62 im Azimut vorhanden, beispielsweise in Form eines Schneckengetriebes mit Rändelrad. Weiterhin wird noch eine flexible Hochfrequenz- Zuleitung zwischen Antenne und Frontend (Hohlleiter) benötigt.

Da je nach Kundensystem eine unterschiedliche Konfiguration der Module erforderlich ist, wird die Signalverarbeitungseinheit jeweils aus Fer­ tigbausteinen zusammengesetzt. Für die Kanalverstärker 31, 34 ist hier­ bei eine Anzahl von Ausführungen unterschiedlicher Bandbreite erforder­ lich, die je nach Aufgabenstellung kombiniert und mit der Multiplexer/ Demultiplexereinheit zusammengeschaltet werden. Zu jedem Übertragungs­ kanal gehört demgemäß ein Paar komplementärer Kanalverstärker, von denen je einer auf der Sende- bzw. Empfangsseite eingesetzt wird.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Daten- und Signalübertragung in stationären und mobilen Großanlagen, wie beispielsweise Luftverteidigungssysteme, mittels drahtlosem Daten-Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur digitalen oder analogen Datenübertragung der unterschied­ lichen Kanäle für ein Frequenzmultiplexverfahren in einem Frequenzbereich hoher atmosphärischer Dämpfung (beispielsweise 60 GHz) konzipiert ist und aus jeweils zwei Modulen (1, 2) besteht, welche bei unidirektionaler Datenübertragung als Sender (1) und Empfänger (2) oder als baugleicher Transceiver (T) bei bidirektionaler Übertragung ausgebildet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Modul (1, 2, T) sich aus einer Signalverarbeitungseinheit (3), einer Steckerschnittstelle (4) und einem Hochfrequenz-Frontend mit Mastantenne (5) und einem Stromversorgungsteil zusammensetzt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die richtbare Mastantenne (51) eine mit ihr kraftschlüssig verbundene Visiereinrichtung (6), vorzugsweise ein Fernrohr mit Fadenkreuz (61), auf­ weist und zu ihrer Ausrichtung eine selbstarretierende Verstellmöglichkeit (62) in Azimut aufweist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signalverarbeitungseinheit (3) als Sendermodul sich aus einer Anzahl von Kanalverstärkern (31) geeigneter Frequenzlage und Band­ breite, sowie aus einem Multiplexer (32) zusammensetzt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signalverarbeitungseinheit (3) als Empfangsmodul sich aus einer Anzahl von Kanalverstärkern (34) und einem Demultiplexer (33) zusam­ mensetzt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit (3) als Transceiver (T) sich aus einer Anzahl Kanalverstärkern (31 und 34), einem Multiplexer (32) und einem Demultiplexer (33) zusammensetzt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Signalverarbeitungseinheit (3) aus elektronischen Fertigbau­ steinen gebildet wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Antenne (5) eine Charakteristik der Form einer hochkant ste­ henden Ellipse aufweist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steckerschnittstelle (4) für Einrichtung und Kabel dieselbe Konzeption aufweist.