DE1762741A1 - Hochfrequenz-Nachrichtenuebertragungssystem fuer mobile Teilnehmer - Google Patents

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. RWeickmann, Dr. Ing. A.Weickmann

Dipl.-Ing. H.Weigkmann, Dipl.-Phys.Dr. K. FiNCKE Dipl.-Ing. RA.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN
. MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Bumitorao Electric Industries, Ltd.,

15, 5-chome, Kitahama, Higashi-ku, Osaka City, Japan

Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem
für mobile teilnehmer

Die Kx'i'indung "bezieht sich auf ein Hochfrequenz-riachrichtenübertragunf:;ssystem für mobile 'feilnehnier.

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Bisher wurde im Bereich eines Tunnels bzw. einer Zone, in welcher elektrische Wellen nicht zu empfangen waren, ein System verwendet, bei dem zunächst mit Hilfe einer am Eingang des betreffenden Tunnels bzw. der betreffenden Zone angeordneten itodenantenne entsprechende Wellen empfangen wurden. Diese Wellen wurden dann mit Hilfe einer übertragungsleitung durch den Tunnel hindurchgeleitet. Die über die betreffende übertragungsleitung übertragenen Wellen waren mit Hilfe einer außerhalb eines den betreffenden Tunnel durchfahrenden Zuges angeordneten Antenne aufnehmbar. War der Tunnel lang, so wurden zum Ausgleich der durch die übertragungsleitung hervorgerufenen Dämpfung Verstärker an die betreffende übertragungsleitung angeschlossen.

Im folgenden soll auf das vorstehend betrachtete bekannte System und auf das erfindungsgemäße System unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher eingegangen werden.

i?ig. 1 veranschaulicht ein bisher" in Verbindung mit Eisenbahn-Tunnels angewandtes liochfrequenz-flachrichtenübertragungssystem für mobile Teilnehmer.

1"¹Ig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Machrichten-Übertragungssystem für mobile Teilnehmer. j?ig. 3 zeigt an einem Beispiel den Aufbau einer das erfindungsgemäße System umfassenden Übertragungsleitung.

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Fig. 4- zeigt ein in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendetes geschlitztes Koaxialkabel. Fig. 3 zeigt an einem Beispiel ein gemäß der Erfindung verwendetes Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Ji'ilter.

In J?iy;. 1 ist ein Beispiel eines bisher angewandten Übertragungssystems dargestellt. Dabei ist ein gewöhnliches Koaxialkabel, das auf der Außenseite des Koaxial-Aulienleiters keine Induktionsfelder und Strahlungsfelder her- (J

vorruft, mit Λ bezeichnet. Mit 2 sind zwei parallellaufende Leitungen bezeichnet, die zur Erzeugung von Induktionsfeldern oder Strahlungsfeidern dienen, hit 5 ist ein Verstärker und mit 4- eine Bodenantenne bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 sind Gleichstroraverstärkex· über das Koaxialkabel Λ miteinander verbunden. Ein Teil der auf diese Vi eise jeweils verstärkten Signale wird über das Koaxialkabel 1 zu dem Jeweils nächsten Verstärker abgegeben. Ein anderer Teil des jeweils verstärkten Signals ruft zwischen den beiden parallel verlaufenden Leitungen 2 Induktionsfeider bzw. Strahlungsfelder hervor, die in der Antenne eines neben den beiden parallel verlaufenden Leitungen vorbeifahren, diese Antenne tragenden ijUges eine entsprechende Signalspannung induzieren, welche einer in dem Zug enthaltenden Empfangseinrichtung zugeführt wird.

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Werden von dem Zug Signale ausgesendet, so werden diese mit Hilfe der parallel verlaufenden Leitungen aufgenommen und einer Boden-Empfangsstation zugeführt.

Dem gerade beschriebenen bekannten System haften jedoch einige Nachteile an. Da die jeweiligen Verstärker Gleichstromverstärker sind, ist der Verstärkungsgrad klein. Dies bedeutet, daß die Ausgangsspannung des jeweiligen Verstärkers begrenzt ist. Außerdem ist es unmöglich, den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Verstärkern groß zu machen. Von Wachteil ist weiterhin, daß zwei verschiedene Arten von Leitungen benutzt werden, nämlich ein Koaxialkabel und zwei parallel zueinander verlaufende Leitungen; dies ist unwirtschaftlich. Ferner ist von ilachteil, daß bei der Signalübertragung über die beiden parallel zueinander verlaufenden Leitungen eine, zunehuende Bedämpfung auftritt, wenn diese Leitungen Regen oder haftenbleibendem Schmutz ausgesetzt sind. Damit ändert sich der Signalpegel in Abhängigkeit von den jeweiligen Umgebungsbedingungen.

Die Erfindung zeigt nun einen neuen Weg, wie ein Hochfrequenz-Lachrichtenübertragungssystem für mobile teilnehmer, z.B. für Eisenbahnzüge, realisiert werden kann, ohne daß die dem bekannten Nachrichtenübertragungssystem anhaftenden Nachteile in Kauf genommen werden müssen.

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¹ Wie weiter unten noch näher ersichtlich werden wird, eignet sich das erfindungsgemäße Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem vorzugsweise zur Herstellung von Hochfrequenz-Nachrichtenverbindungen zu mobilen Teilnehmern, die sich innerhalb und außerhalb eines Tunnels bewegen.

Im folgenden sei die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In Fig. 2(a) ist ein Verstärker mit 11, eine Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Filteranordnung mit 12 und ein geschlitztes Koaxialkabel mit 15 bezeichnet. Im Unterschied zu dem bisher bekannten Nachrichtenübertragungssystem, bei dem gleiche Übertragungsfrequenzen für die Signalübertragung zwischen den Verstärkern und zu bzw. von dem jeweiligen mobilen Teilnehmer benut.zt wurden, werden gemäß der vorliegenden Erfindung für die Signalübertragung zwischen den Verstärkern und für die Kopplung mit dem jeweiligen mobilen Teilnehmer unterschiedliche Frequenzen gewählt. Dabei werden Signale dieser unterschiedlichen Frequenzen über ein und dieselbe Übertragungsleitung übertragen, nämlich über ein geschlitztes Koaxialkabel 13·

Der Verstärker 11 stellt dabei keinen Gleichstromverstärker dar, er ist vielmehr ein Verstärker vom sogenannten Frequenzumsetzungstyp. Ein derartiger Verstärker bewirkt eine Verstärkung durch Frequenzumsetzung von einer mittleren

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!Frequenz (z.B. mehrere zehn Megahertz) in eine hohe Frequenz (z.B. mehrere hundert Megahertz).

Die Mittel- bzw. Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Filteranordnung 12 ist an den Verstärker 11 und an das geschlitzte Koaxialkabel 13 angeschlossen. Wach Mischen der mit einer mittleren Frequenz auftretenden Signale und der von dem Verstärker abgegebenen, mit einer hohen Frequenz auftretenden Signale gibt die Filteranordnung 12 ein Signalgemisch an das geschlitzte' Koaxialkabel 13 ab. Umgekehrt trennt die Filteranordnung die Über das geschlitzte Koaxialkabel 13 übertragenen, mit mittlerer und hoher Frequenz auftretenden Signale voneinander und führt die Signale mittlerer Frequenz dem Verstärker 11 zu. In Fig. 2(b) ist die Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Filteranordnung 12 näher gezeigt. .

Im folgenden sei unter Bezugnahme auf Fig. 2(a) und 2(b) die Abgabe von Signalen von der Bodenstation und der Empfang der Signale von einem Zug erläutert. Die von der Bodenstation ausgesendeten Signale mögen sich dabei in Richtung des in der Zeichnung stark ausgezogenen Pfeiles ausbreiten. In diesem Fall tritt ein eine erste mittlere Frequenz besitzendes Signal und ein eine erste hohe Frequenz besitzende Signal durch das geschlitzte Koaxialkabel. Am Ende d des geschlitzten Koaxialkabels 13 ist das Mittelfrequenz-Hochfrequenz-Filter angeschlossen.

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Dabei gelangt das die erste hohe Frequenz besitzende Signal zur Klemme f, an welcher es durch eine nxchtreflektierende Anschlußklemmen-Belastung absorbiert wird. Das die erste mittlere Frequenz besitzende Signal gelangt demgegenüber zu einer Klemme b hin; es dient als Eingangssignal für den Verstärker 11. Durch den Verstärker 11 wird ein Teil des die erste mittlere Frequenz besitzenden Eingangssignals von der Klemme b in der Frequenz umgesetzt, und zwar in die erste hohe Frequenz. Das mit dieser Frequenz aufti'etende Signal wird dann von der Klemme a wieder ausgesendet. Ein anderer Teil des die erste mittlere Frequenz besitzenden Signals wird verstärkt und als die erste mittlere Frequenz besitzendes Signal von der Klemme c ausgesendet. Das von der Klemme a abgegebene, die erste hohe Frequenz besitzende Signal wird mit dem von der klemme c abgegebenen, die erste mittlere Frequenz besitzenden Signal in dem Filter 12 gemischt. Das so erzielte Signalgemisch wird von der Klemme e an ein geschlitztes Koaxialkabel 13 abgegeben. Das die erste hohe Frequenz besitzende Signal wird durch das geschlitzte Koaxialkabel-abgestrahlt, wodurch es von der Zugantenne eines an der betreffenden Leitung vorbeifahrenden Zuges aufgenommen und dem jeweiligen Zugempfänger zugeführt werden kann. Das die erste mittlere Frequenz besitzende Signal wird über das geschlitzte Koaxialkabel übertragen, ohne dabei nennenswert abgestrahlt zu werden. Das betreffende Signal gelangt zu dem nächsten Verstärker hin. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich dann in entsprechender Weise. 00 9838/062 8

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In dem Fall, daß von einem Zug ein Signal ausgesendet und von der Bodenstation empfangen wird, läuft der zuvor beschriebene Vorhang in umgekehrter Richtung ab. In diesem Zusammenhang* sei angenommen, daß ein von einem Zug abgegebenes Signal sich in Richtung des in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Pfeiles ausbreitet. Bei diesem Signal handelt es sich um ein mit einer zweiten hohen Frequenz auftretendes Signal. Dieses von der Zugantenne abgestrahlte, eine zweite hohe Frequenz besitzende Signal wird durch das geschlitzte Koaxialkabel 13 zu der Klemme e des Filters 12 hin geleitet. Das an der Klemme e auftretende, die zweite hohe Frequenz besitzende Signal wird zu der Klemme a hin geleitet; es dient als Eingangssignal für den Verstärker 11. In dem Verstärker 11 wird das an der Klemme a aufgenommen, die zweite hohe Frequenz besitzende Eingangssignal hinsichtlich seiner Frequenz umgesetzt, und zwar in ein eine zweite mittlere Frequenz besitzendes Signal. Dieses die zweite mittlere Frequenz besitzende Signal wird dann von der Klemme b über die Klemme d des Filters und das geschlitzte Koaxialkabel 15 zu dem vorhergehenden Verstärker hin (links in der Zeichnung) übertragen.

Das von dem nächsten Verstärker (von rechts in der Zeichnunp aus betrachtet) fbregebene, mit der zweiten mittleren Frequenz auftretende Signal gelangt zur Klemme c des Verstärkers hin. Das betreffende Signal wird als ein eine mittlere Frequenz besitzendes Signal verstärkt und von der Klemme b vieler abgegeben.

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Pig. 3 veranschaulicht eine Modifikation des in Pis· 2 gezeigten Systems. Gemäß Fig. 3 wird das von dem Verstärker 11 abgegebene, eine hohe Frequenz besitzende Signal, das von der Bodenstation ausgesendet wird, von der Klemme a aus sowohl nach links als nach rechts ausgesendet. Das System unterscheidet sich im übrigen nicht wesentlich von dem bereits beschriebenen System.

Beispiele für geschlitzte Koaxialkabel, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind gewöhnliche Koaxialkabel, in deren Außenleiter öffnungen vorgesehen sind, wie dies in -⁰Ig. 4(a) bis (e) angedeutet ist. Es können selbstverständlich auch andere geschlitzte Koaxialkabel verwendet werden.

Den eigentlichen Aufbau des Zwischenfrequenz-Hochfrequenz-Filters zeigt Fig. 5· Fig..'5. zeigt im übrigen auch den näheren Aufbau der in Fig. 3(b) gezeigten Anordnung. Die .Klemmen a bis e entsprechen den entsprechenden Klemmen in Fig. 3(b). Die betreffende FiIteranordnung ist dabei so ausgelegt, daß an der Klemme a nur die Signale hoher Frequenz, an den Klemmen b und c nur die Signale der mittleren Frequenz und an den Klemmen d und e die voneinander getrennten oder miteinander gemischten Signale mit hoher und mittlerer Frequenz auftreten.

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Im Vergleich zu dem oben betrachteten bekannten Nachrichten-Übertragungssystem zeichnet sich das erfindungsgemäße Wachrichten-Übertragungssystem durch folgende Vorteile aus.

1) Die Ausgangssignale der Verstärker besitzen höhere Werte. Ferner ist der Abstand, in welchem ,jeweils Verstärker vorzusehen sind, größer, und zwar zufolge der wiederholten Frequenzumsetzung von einer ersten mittleren Frequenz in

™ eine erste hohe Frequenz und von einer zweiten hohen Frequenz in eine zweite mittlere Frequenz in dem jeweiligen Verstärker.

2) Die übertragungsleitung wird durch Ausnutzen zwei verschiedener Signalübertragungs-Frequenzbänder (mittleres und hohes Frequenzband) wirtschaftlich ausgenutzt.

3) Zufolge der Verwendung eines geschlitzten Koaxialkabels als übertragungsleitung werden die hochfrequenzten Signale mit hohem Wirkungsgrad gleichmäßig entlang der Leitung abgestrahlt, während die mit mittlerer Frequenz auftreten-

fe den Signale nur schv/ach abgestrahlt werden bzv/. einen Abstrahlungsverlust erleiden, so daß die Abstrahlung dieser Signale weitestgehend unterdrückt ist. Dabei erreichen die mit einer mittleren Frequenz auftretenden Signale jedoch noch mit hinreichend hohem Pegel den jeweils nächsten Verstärker.

4) Das geschlitzte Koaxialkabel führt den größten Energieänteil zwischen seinem Innen- und seinem Außen-Koaxialleiter, so daß die Übertragungsverluste sich nicht ändern, sondern

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unabhängig von den jeweiligen Außenbedingungen, wie dem Haftenbleiben von Regenwasser und Schmutz, konstant bleiben. 5) Als Übertragungsleitung wird bei dem erfindungsgemäßen System nur ein Koaxialkabel verwendet, das mit nur geringer Abweichung von der Bahnlinie oder dgl. angeordnet werden kann. Femer können geschlitzte Koaxialkabel verwendet werden, deren Undichtheit unterschiedlich stark ist. Die Verwendung derartiger Koaxialleitungen hängt von dem Abstand von der jeweiligen Signalverarbeitungsstelle ab. Auf diese Weise kann ein gleichmäßiger Koppelgrad erreicht werden. Demgemäß wird der erforderliche Dynamikbereich des Boden- und des Zugempfängers und der Verstärker kleiner.

Wie oben bereits ausgeführt, beziehen sich die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem für Züge. Abschließend sei jedoch erwähnt, daß die Erfindung nicht nur zur Kachrichtenübertragung innerhalb und außerhalb von Tunneln gut anwendbar ist, sondern ganz allgemein zur hochfrequenzmäßigen Kachrichtenverbindung 'mit mobilen Teilnehmern.

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Claims (1)

1. -U-

   Patentanspruch

   Hochfrequenz-Nachrichtenübertragungssystem für mobile Teilnehmer, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Bewegungsbahn der mobilen Teilnehmer geschlitzte Koaxialkabel (13) mit jeweils zwischengeschalteten Verstärkern (11) angeordnet sind, die an einen mobilen Teilnehmer abzugebende Signale als mit einer ereten mittleren Frequenz auftretende Signale zusammen mit durch Frequenzumsetzung aus diesen Signalen gewonnenen, mit einer ersten hochen Frequenz auftretenden Signalen über das jeweilige geschlitzte Koaxialkabel (13) zu dem jeweils benachbarten Verstärker (-11) hin übertragen, wobei die mit der ersten hohen Frequenz auftretenden Signale aus dem jeweiligen geschlitzten Koaxialkabel (13) austreten und von dein jeweiligen mobilen Teil- '· nehmer aufnehmbar sind, während die mit der ersten mittleren Frequenz auftretenden Signale unter geringer Dämpfung zu dem jeweiligen Verstärker (11) hin gelangen, und daß von dem jeweiligen mobilen Teilnehmer ausgesendete Signale mit einer zweiten hohen Frequenz abgegeben und nach Aufnahme durch das jeweilige geschlitzte Koaxialkabel (13) wenigstens einem mit dem betreffenden Koaxialkabel (13) verbundenen Verstärker (11) zugeführt v/erden, in welchem eine Frequenzumsetzung der mit der zweiten hohen Frequenz auftretenden Signale in mit einer zweiten mittleren Frequenz auftretende Signale erfolgt, die unter geringer Dämpfung über das jeweilige Koaxialkabel (13) zu dem jeweiligen benachbarten Verstärker (11) hin übertragen v/erden.

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