WO2021004646A1 - Kommunikationssystem - Google Patents
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- WO2021004646A1 WO2021004646A1 PCT/EP2019/076000 EP2019076000W WO2021004646A1 WO 2021004646 A1 WO2021004646 A1 WO 2021004646A1 EP 2019076000 W EP2019076000 W EP 2019076000W WO 2021004646 A1 WO2021004646 A1 WO 2021004646A1
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Classifications
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- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
- H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
- H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
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- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/12—Coupling devices having more than two ports
-
- H—ELECTRICITY
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- H01Q1/32—Adaptation for use in or on road or rail vehicles
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
Definitions
- the invention relates to a communication system according to the preamble of claim 1.
- Such a communication system is known, for example, from DE 10 2013 002 227 B4. It enables communication with a high bandwidth and interference immunity between a vehicle guided along a predetermined movement path and a stationary station.
- An antenna is arranged on a vehicle in such a way that it protrudes through a slot into the cavity of a waveguide and can receive and / or transmit electromagnetic waves that propagate along the waveguide while the vehicle is moving.
- a corresponding antenna of a stationary station is arranged at one end of the waveguide.
- a high data rate in particular because it is used to control the movement of one or more vehicles from the stationary station and this control is in some cases critical to safety. For example, it must be ensured that a control command to stop in front of an obstacle reliably reaches a vehicle within a predetermined time interval so that a collision with the obstacle can be avoided.
- a high data rate can be achieved through the use of system components with a correspondingly large bandwidth, but this is associated with corresponding costs if such components are available on the market.
- the invention is based on the object of showing an expedient and inexpensive possibility of achieving a high data rate for a generic communication system.
- a communication system having the features of claim 1.
- Advantageous configurations are specified in the respective subclaims.
- a communication system for communication between a vehicle guided along a predetermined trajectory and a stationary station using a slotted waveguide extending parallel to the trajectory of the vehicle, at least one antenna connected to a transmitting and receiving device of the vehicle and at least one with An antenna connected to a transmitting and receiving device of the stationary station protrudes, the antenna of the vehicle being moved in the catching direction of the slot during the movement of the vehicle, at least two separate transmitting and receiving devices each for at least one transmission channel on the stationary station and on the vehicle provided and the transmitting and receiving devices are each connected via at least one coupler to at least one common antenna, via which the signals of all transmission channels are transmitted and received .
- An increase in the data rate is thus achieved by providing at least two different transmission channels for which the slotted waveguide is used as a common transmission medium. At least one additional
- Transmission channel is through the use of an additional transmission and
- the signals of the different channels are brought together by means of at least one coupler on the way to the antenna or vice versa
- Receiving devices are transmitted, which simplifies both the preparation of messages on the sender side and their processing on the recipient side.
- different system components on the side of the stationary station as well as on the side of the vehicle can communicate with one another simultaneously, but independently of one another via different transmitting and receiving devices.
- the use of more than a single transmitting and receiving device also creates partial redundancy of the hardware, which enables communication to be maintained even if one of the transmitting and receiving devices fails, which as active system components have a higher probability of failure than passive system components.
- This partial redundancy of the hardware can also be used for redundant data transmission, ie the same message can be transmitted simultaneously by means of different transmitting and receiving devices on different channels in order to increase the reliability of the data transmission. In this case, an increase in the data rate is dispensed with in favor of reliability.
- the coupler is expediently a reciprocal three-port, which couples a first and a second connection each to a third connection. If signal paths lead from the first and the second connection to different transmitting and receiving devices that are intended to transmit and receive independently of one another, then it is useful if the coupler decouples the first and the second connection from one another. This is because a transmitting and receiving device can be in the transmitting mode while the other is in the receiving mode. If the attenuation between these connections of the coupler is too low, this would lead to a disruption of the reception operation.
- a suitable embodiment of such a coupler is a Wilkinson coupler.
- Such a system is characterized by low losses between the connections to be coupled to one another and high attenuation between the connections to be decoupled from one another and can be implemented with simple means.
- the slotted waveguide consists of two separate sections, which extend from a place where their ends are arranged adjacent to each other in opposite directions, and that for each Section of the slotted waveguide is provided with its own antenna of the stationary station which projects into the respective section. This allows the maximum total length of the transmission link to be increased significantly.
- the antennas of the fixed station are preferably arranged at the adjacent ends of the separate sections, which are advantageously in the middle of the Transmission path. With this arrangement, the maximum overall length thereof can be increased to twice the maximum length of each individual section. The latter is limited by the attenuation of a signal as it propagates in the slotted waveguide.
- an advantageous configuration is that two couplers in the form of reciprocal three-ported ports are connected in series so that the first and second connection of the first coupler each with one of the transmitting and receiving devices, the first and second connection of the second coupler are each connected to one of the antennas and the third connections of both couplers are connected to one another.
- two couplers in the form of reciprocal three-ported ports are connected in series so that the first and second connection of the first coupler each with one of the transmitting and receiving devices, the first and second connection of the second coupler are each connected to one of the antennas and the third connections of both couplers are connected to one another.
- the first coupler couples its first and second connection to its third connection and decouples its first and second connection from one another, and the second coupler couples all three of its connections to one another. While the first coupler is connected to two different transmitting and receiving devices, which should not interfere with each other when operated simultaneously, the second coupler is connected to two antennas in different sections of the slotted waveguide, which should not be separated from each other for the transmission of messages, but rather should form a continuous transmission medium. A decoupling between two of the three connections of the second coupler is therefore undesirable.
- Suitable embodiments of the second coupler are a tapper or a reactive power splitter. These two are reciprocal three-port gates which couple all three of their connections to one another, as is desired for the application at hand, wherein the insertion losses between different pairs of connections are not and need not be the same.
- the slotted waveguide consists of two separate sections, it is advantageous that two antennas are arranged on the vehicle one behind the other in the direction of travel at a predetermined distance from one another, that the vehicle has two transmission and Receiving devices for at least two different transmission channels each, and that between the two antennas and the two transmitting and receiving devices, two couplers in the form of reciprocal three-port devices, which couple a first and a second port each to a third port and the first and second ports from one another decouple, are connected in parallel so that the first connection of each coupler is connected to the first transmitting and receiving device, the second connection of each coupler is connected to the second transmitting and receiving device and the third connection of each coupler is connected to one of the antennas.
- each transmitting and receiving device of the vehicle can transmit and receive independently of the other via each antenna of the vehicle.
- the distance between the antennas on the vehicle is preferably at least so much greater than the width of the gap that at least one of the antennas is always in one of the two sections of the slotted waveguide in a transmitting and is ready to receive. This makes it possible to avoid an interruption in communication when driving over a gap between the two sections of the slotted waveguide.
- an attenuator can be connected between the transmitting and receiving devices of the stationary station and / or the vehicle and the associated connection of a coupler in order to reduce the power emitted by an antenna to a desired value for a given power of a transmitter or that of to reduce the power received by an antenna to a desired value before it is fed into a receiver.
- such attenuators can also reduce the residual power that flows undesirably between those connections of a coupler that the coupler is actually supposed to decouple from one another.
- the different transmission channels can also each consist of at least two mutually bundled transmission channels of a multi-channel transmitting and receiving device.
- FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a slotted waveguide with an antenna protruding into it
- FIG. 2 shows a schematic longitudinal sectional view of a slotted waveguide according to FIG. 1 with a block diagram of the further components of a first embodiment of the communication system according to the invention
- FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional view of a slotted waveguide according to FIG. 1 with a block diagram of the further components of a second embodiment of the communication system according to the invention
- FIG. 4 shows a block diagram of the components of a third embodiment of the communication system according to the invention which are arranged at a stationary station.
- FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a slotted waveguide 1 as used in a communication system for communication between a vehicle 4 guided along a predetermined trajectory and a stationary station 5 and / or between several such vehicles with one another in the prior art.
- An antenna 3 of a vehicle protrudes through the slot 2 into the slotted waveguide 1 in order to emit and receive electromagnetic waves that propagate along the slotted waveguide 1.
- the antenna 3 moves together with it in the longitudinal direction of the slotted waveguide 1.
- the vehicle 4 can in particular be guided by rails along a planned route.
- an antenna 6 of the stationary station 5 likewise projects into the slotted waveguide 1. It is connected to two transmitting and receiving devices 10 and 11, hereinafter referred to as transceivers 10 and 11, via a coupler 7 and optional damping elements 8 and 9.
- the antenna 6 of the fixed station 5 could also, like the antenna 3 of the vehicle 4, protrude through the slot 2 into the slotted waveguide 1, but does not have to, since it does not have to be movable.
- the transceivers 10 and 11 are connected to a control device 12 of the stationary station 5, which controls the entire transport system, which can also contain several vehicles 4, and / or its operation, for example using Video signals and status messages monitored.
- the control device 8 can exercise a controlling function, but does not have to, but can also serve exclusively the purpose of monitoring the operation. For this purpose, there is constant bidirectional data communication between the control device 8 of the stationary station 5 and a control device 13 of the vehicle 4 via the slotted waveguide 1 as a transmission path.
- the antenna 3 of the vehicle 4 is also connected via a coupler 14 and optional attenuators 15 and 16 to two transmitting and receiving devices 17 and 18, hereinafter referred to as transceivers 17 and 18.
- the transceivers 17 and 18 are connected to the control device 13 of the vehicle 4, which controls the movement and other functions of the vehicle 4.
- the components of the part of the communication system according to the invention arranged on board the vehicle and their circuit topology thus correspond to the part arranged in the stationary station 5.
- messages could also be transmitted in opposite directions at the same time in this configuration, for example a message from the transceiver 10 of the fixed station 5 to the transceiver 17 of the vehicle 4 and at the same time another message from the transceiver 18 of the vehicle 4 to the transceiver 11 of the stationary station 5.
- the transceivers 10 and 11 of the stationary station 5 operate on different channels, ie frequency ranges of the frequency band for which the slotted waveguide 1 is suitable as a transmission link.
- the same also applies to the transceivers 17 and 18 of the vehicle, the transceivers 10 and 17 and the transceivers 11 and 18 each working on the same channel.
- each on Transceivers operating on different channels both in the stationary station 5 and on board the vehicle 4 results in a doubling of the maximum transferable data rate compared to the use of only a single transceiver.
- a coupler 7 or 14 is provided in order to only need a single antenna 6 or 3 for transmitting and receiving the signals both in the stationary station 5 and on board the vehicle 4.
- the coupler 7 of the fixed station has 3 connections.
- the antenna 6 of the stationary station 5 is connected to one of these.
- One of the transceivers 10 and 11 is connected to each of the two other connections, it being possible for an attenuator 8 or 9 to be interposed between the coupler 7 and the transceivers 10 and 11.
- the coupler 7 is directionally selective, ie it couples each of the connections to which the transceivers 10 and 11 are connected symmetrically to the connection to which the antenna 6 is connected, and decouples the two connections to which the transceivers 10 and 11 are connected are, from each other. It thus acts as a splitter for received signals, ie it distributes the signal power received by the antenna approximately evenly to the two transceivers 10 and 11 and acts as a combiner for transmitted signals from transceivers 10 and 11, ie it feeds them together to the single antenna 6.
- a suitable design of a coupler 7 or 14 is that of a Wilkinson splitter, which essentially consists of two lines each having a quarter of the wavelength of the center frequency of the frequency band to be transmitted between the antenna connection and each of the two other connections and an absorption resistor between the two other connections consists.
- This type of coupler 7 or 14 can be implemented cost-effectively using printed circuit board or hybrid technology.
- the control device 12 of the stationary station 5 is connected to both transceivers 10 and 11 there, and the control device 13 of the vehicle 4 is connected to both of them
- Transceivers 17 and 18 connected.
- the control devices 12 and 13 thus have two channels available for their communication and thus a significantly larger bandwidth overall. This not only enables a correspondingly higher data rate, but is also simplified compared to using a single transceiver with a higher bandwidth thereby also the exchange of messages of different categories.
- messages can be distributed to the two different channels depending on their content and / or priority, which simplifies the processing of messages.
- the bandwidths of the channels can be different as required. For example, a video signal can be transmitted on a channel with a bandwidth of 40MHz and control data can be transmitted on a channel with a bandwidth of 20MHz.
- the two transceivers 10 and 11 or 17 and 18 and, if necessary, the two associated attenuators 8 and 9 or 15 and 16 each create a partial redundancy of the hardware. If a transceiver and / or attenuator fails, the entire communication can be handled via the part of the communication system that is still functional, thereby avoiding a total failure of the communication system and thus increasing its reliability. This is particularly important for transceivers 10 and 11 or 17 and 18, as these, as active components, have a higher probability of failure than passive components such as antennas 3 and 6, couplers 7 and 14 and attenuators 8, 9, 15 and 16. However, a single message can also be transmitted simultaneously via both transceivers 10 and 11 or 17 and 18 in order to increase the reliability of the transmission.
- transceivers 10 and 11 or 17 and 18 there could be two independent units, which are connected to one of the transceivers 10 and 11 or 17 and 18, instead of just one control device 12 or 13, both at the stationary station 5 and on board the vehicle 4 and act as sources or sinks of the messages issued or received by the transceivers 10 and 11 or 17 and 18.
- FIG. 3 A second embodiment of a communication system according to the invention is shown in FIG. 3.
- This embodiment is provided for transport systems of great length, in which the fixed station 105 is not offset at one end, but in the direction of the middle of the transport route or directly in it, in order to achieve a sufficient range of communication Is arranged in the middle and the slotted waveguide 101 A, 101B consists of at least two different sections 101 A and 101B, which are separated from one another by a gap 119 functioning as an expansion joint for a thermal change in length.
- There are two separate antennas 106A and 106B are provided, which are each assigned to one of the different sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B and are connected to a common control device 112 of the stationary station 105.
- two couplers 107 and 120 are provided, the construction of the coupler 107 being the same as that of the coupler 7 of the first embodiment.
- the first two connections of the first coupler 107 are connected to the transceivers 110 and 111 via optional attenuators 108 and 109, as are the corresponding connections of the coupler 7 of the first embodiment with the transceivers 10 and 11 there.
- the second coupler 120 can be of a different design, since the same requirements regarding the decoupling of two of its three connections do not apply to it as to the coupler 107. On the contrary, it may even be desirable for this second coupler 120 to have the lowest possible attenuation between has all three of its connections in order to couple the two antennas 106A and 106B not only to the first coupler 107, but also to each other in order to transmit the signals sent by a vehicle 104 in one of the two sections 101A or 101B of the slotted waveguide 101 for another To make vehicle 104, which is located in the respective other gate 101B or 101A, receivable in order to enable collisions between transmission signals from different vehicles 104 to be avoided.
- a suitable type of coupler is a tapper.
- the third connection of the coupler 107 not a single antenna is connected to the third connection of the coupler 107, but the third connection of the second coupler 120.
- the antennas 106A and 106B are connected to the first two connections of the second coupler 120. These are decoupled from one another by the second coupler 120 and are each coupled to the third connection. Through this circuit, the signals received by the two antennas 106A and 106B are first brought together by the second coupler 120 and then the combined signal is fed to both transceivers 110 and 111 by the first coupler 107 with its power evenly distributed.
- the transmission signals emitted by the two transceivers 110 and 111 are first brought together by the first coupler 107 and then the combined signal is fed to the two antennas 106A and 106B for emission by the second coupler 120, with its power evenly distributed.
- the transmission signals of both transceivers 110 and 111 are radiated equally in both sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B and the signals received from both sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B by the antennas 106A and 106B are both transceivers 110 and 111 supplied.
- the gap 119 between the sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B is preferably in the middle of the travel path of the transport system and the antennas 106A and 106B are arranged near the gap 119, whereby the maximum range of the communication compared to the arrangement of a single Antenna doubled at one end of a single slotted waveguide.
- the two antennas 103A and 103B of the vehicle 104 are offset from one another in the direction of travel so far that at a joint 119 between two sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B one antenna 103A in one section 101A and the other antenna 103B in the other Section 101B of the slotted waveguide 101A, 101B protrudes.
- Two transceivers 117 and 118 are provided on board the vehicle 104 and operate on the same channels as the transceivers 110 and 111 of the stationary station, so that a transceiver 117 and 118 of the vehicle 104 is assigned to each transceiver 110 and 111 of the stationary station.
- the transceivers 117 and 118 each have two connections for signal paths leading up to one antenna each. A signal path leads from the first of these connections to the first antenna 103A and a signal path leads from the second of these connections to the second antenna 103B, so that each transceiver 117 and 118 is connected to each of the antennas 103A and 103B.
- the antennas 103A and 103B are each connected to a third port of a coupler 114A and 114B, respectively, which is of the same design as the coupler 107 of the fixed station 105.
- the first port of each of these couplers 114A and 114B is across an optional attenuator 115A or 115B is connected to a respective connection of the first transceiver 117.
- the second port of each of these couplers 114A and 114B are each connected to a connection of the second transceiver 118 via an optional attenuator 116A or 116B.
- the couplers 114A and 114B each couple their first and second ports to their third ports and decouple their first and second ports from each other.
- antennas are arranged at the mutually facing ends of the various sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B at the gap 119 and are connected by a flexible conductor piece.
- This arrangement of passive elements results in a signal transmission between the various sections 101A and 101B of the slotted waveguide 101A, 101B. Due to the presence of the gap 119, however, two antennas 103A and 103B one behind the other in the longitudinal direction and a vehicle-side part of the communication system according to the second embodiment of FIG. 3 are also required in this case on board the vehicle 104 if uninterrupted communication is required when the gap 119 is passed should be guaranteed.
- FIG. 4 The block diagram of the part of a third embodiment of a communication system according to the invention arranged in or on a stationary station 205 is shown in FIG. 4.
- This embodiment differs from the first embodiment according to FIG. 2 in that the two transceivers 210 and 211 with which the control device 212 of the stationary station 205 is connected, each have two separate connections for antennas which are assigned to different channels.
- Such two-channel transceivers 210 and 211 with two antenna connections are known as such.
- Each of the two antenna connections is initially via a first coupler 221 or 222 with a optional attenuator 208 or 209 and then connected to a first or second input of a coupler 207, which is of the same design as the coupler 7 of the first embodiment.
- An antenna 206 is connected to the third connection of the coupler 207.
- the configuration according to FIG. 4 can be used not only on the side of the stationary station, but also as a mirror image on the side of the vehicle, ie it can replace the configuration on the vehicle side shown in FIG. 1.
- the coupling of the two antenna connections of the transceivers 210 and 211 by the couplers 221 and 222 brings about a bundling of the two channels of each of the transceivers 210 and 211 to form a channel with double the bandwidth, which thus enables double the data rate of a single channel.
- This channel bundling is known as such and is not the subject of the present invention.
- This exemplary embodiment is only intended to show that the coupling according to the invention of different transmitting and receiving devices with a common slotted waveguide antenna can also be applied to already bundled channels of such transmitting and receiving devices.
- the configuration according to FIG. 4 can also be used on the vehicle side.
- FIG. 4 can also be applied to an embodiment with two antennas.
- the coupler 120 is connected to the coupler 207 and the antennas 106A and 106B are connected to its other two connections.
- the vehicle requires two transceivers, each with four antenna connections, which would be connected to the two antennas of the vehicle via a total of four couplers corresponding to couplers 221 and 222, four optional attenuators and two couplers corresponding to coupler 207, with the connections between the antenna-side couplers and the optional attenuators or the optional transceiver-side attenuators analogous to the vehicle-side configuration of FIG. 3 partially cross over to provide a signal path between each of the two antennas and two antenna connections of each transceiver.
- two single-channel transceivers or two two-channel transceivers, each with channel bundling are provided.
- a three-channel system could be implemented by using three transceivers each in the stationary station and in the vehicle in combination with couplers in the form of reciprocal four-port gates, which each couple one of the gates with the other three and decouple the other three from each other. Wilkinson couplers with four connections are particularly suitable for this.
- transceivers For a communication system with four channels, four transceivers could be provided in the fixed station and in the vehicle and three couplers, each with three connections, as they occur in the exemplary embodiments described here, could be cascaded together in two stages in order to receive a signal from to split one input into four outputs or, in the opposite direction, to merge signals from four inputs to one output.
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Abstract
Bei einem Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug und einer ortsfesten Station unter Verwendung eines sich parallel zu der Bewegungsbahn des Fahrzeugs erstreckenden Schlitzhohlleiters, in den mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung der ortsfesten Station verbundene Antenne und mindestens eine Antenne des Fahrzeugs hineinragen, wobei die Antenne des Fahrzeugs bei einer Bewegung des Fahrzeugs in Längsrichtung des Schlitzhohlleiters bewegt wird, sind an der ortsfesten Station und an dem Fahrzeug jeweils entweder mindestens zwei separate Sende- und Empfangseinrichtungen für jeweils einen Übertragungskanal und mit jeweils einem Antennenanschluss vorgesehen, oder es ist mindestens eine Sende- und Empfangseinrichtung für mindestens zwei Übertragungskanäle und mit jeweils zwei Antennenanschlüssen vorgesehen und die Antennenanschlüsse der Sende- und Empfangseinrichtungen sind über mindestens einen Koppler mit mindestens einer gemeinsamen Antenne verbunden, über welche die Signale aller Übertragungskanäle abgestrahlt und empfangen werden.
Description
Kommunikationssystem
Die Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Kommunikationssystem ist beispielsweise aus der DE 10 2013 002 227 B4 bekannt. Es ermöglicht eine Kommunikation mit hoher Bandbreite und Störsicherheit zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug und einer ortsfesten Station. An einem Fahrzeug ist jeweils eine Antenne so angeordnet, dass sie durch einen Schlitz in den Hohlraum eines Hohlleiters hineinragt und elektromagnetische Wellen, die sich entlang des Hohlleiters ausbreiten, empfangen und/oder aussenden kann, während sich das Fahrzeug bewegt. An einem Ende des Hohlleiters ist eine entsprechende Antenne einer ortsfesten Station angeordnet.
Bei einem Kommunikationssystem dieser Art besteht ein Bedarf an einer hohen Datenrate, insbesondere deshalb, weil damit die Bewegung eines oder mehrerer Fahrzeuge von der ortsfesten Station aus gesteuert werden soll und diese Steuerung teilweise sicherheitskritisch ist. So muss beispielsweise gewährleistet sein, dass ein Steuerbefehl zum Anhalten vor einem Hindernis ein Fahrzeug innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls zuverlässig erreicht, damit eine Kollision mit dem Hindernis vermieden werden kann. Eine hohe Datenrate kann durch den Einsatz von Systemkomponenten mit entsprechend großer Bandbreite erzielt werden, was jedoch mit entsprechenden Kosten verbunden ist, soweit solche Komponenten auf dem Markt verfügbar sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Kommunikationssystem eine zweckmäßige und kostengünstige Möglichkeit zur Erzielung einer hohen Datenrate aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß sind bei einem Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug und einer ortsfesten Station unter Verwendung eines sich parallel zu der Bewegungsbahn des Fahrzeugs erstreckenden Schlitzhohlleiters, in den mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung des Fahrzeugs verbundene Antenne und mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung der ortsfesten Station verbundene Antenne hineinragen, wobei die Antenne des Fahrzeugs während der Bewegung des Fahrzeugs in Fängsrichtung des Schlitzes bewegt wird, an der ortsfesten Station und an dem Fahrzeug jeweils mindestens zwei separate Sende- und Empfangseinrichtungen für jeweils mindestens einen Übertragungskanal vorgesehen und die Sende- und Empfangseinrichtungen sind jeweils über mindestens einen Koppler mit mindestens einer gemeinsamen Antenne verbunden, über welche jeweils die Signale aller Übertragungskanäle abgestrahlt und empfangen werden.
Eine Erhöhung der Datenrate wird somit durch die Bereitstellung von mindestens zwei verschiedenen Übertragungskanälen erreicht, für welche der Schlitzhohlleiter als gemeinsames Übertragungsmedium benutzt wird. Mindestens ein zusätzlicher
Übertragungskanal wird durch den Einsatz einer zusätzlichen Sende- und
Empfangseinrichtung bereitgestellt. Um weiterhin mit nur einer Antenne senden und empfangen zu können, werden die Signale der verschiedenen Kanäle mittels mindestens eines Kopplers auf dem Weg zur Antenne zusammengeführt bzw. in der umgekehrten
Übertragungsrichtung mittels besagten Kopplers den Sende- und Empfangseinrichtungen gleichzeitig zugeführt.
Dies ermöglicht aber nicht nur eine entsprechend höhere Datenrate, sondern im Vergleich zu Verwendung einer einkanaligen Sende- und Empfangseinrichtung höherer Bandbreite vereinfacht sich hierdurch auch der Austausch von Nachrichten unterschiedlicher Kategorien. So können beispielsweise Nachrichten je nach Inhalt und/oder Priorität in einfacher Weise verschiedenen Kanälen zugeordnet und von verschiedenen Sende- und
Empfangseinrichtungen übertragen werden, wodurch sich sowohl die Aufbereitung von Nachrichten auf der Senderseite, als auch deren Verarbeitung auf der Empfängerseite vereinfacht. Außerdem ergibt sich die Möglichkeit, dass jeweils verschiedene Systemkomponenten sowohl auf der Seite der ortsfesten Station, als auch auf der Seite des Fahrzeugs gleichzeitig, aber unabhängig voneinander über verschiedene Sende- und Empfangseinrichtungen miteinander kommunizieren können.
Die Verwendung von mehr als einer einzigen Sende- und Empfangseinrichtung schafft darüber hinaus eine teilweise Redundanz der Hardware, die eine Aufrechterhaltung der Kommunikation auch bei einem Ausfall einer der Sende- und Empfangseinrichtungen, die als aktive Systemkomponenten eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit als passive Systemkomponenten haben, ermöglicht. Diese teilweise Redundanz der Hardware kann auch zu einer redundanten Datenübertragung benutzt werden, d.h. es kann dieselbe Nachricht gleichzeitig mittels verschiedener Sende- und Empfangseinrichtungen auf verschiedenen Kanälen übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu erhöhen. In diesem Fall wird zugunsten der Zuverlässigkeit auf eine Erhöhung der Datenrate verzichtet.
Zweckmäßigerweise ist der Koppler ein reziprokes Dreitor, welches einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppelt. Wenn von dem ersten und dem zweiten Anschluss aus Signalpfade zu verschiedenen Sende- und Empfangseinrichtungen führen, die unabhängig voneinander senden und empfangen sollen, dann ist es zweckmäßig, wenn der Koppler den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppelt. Es kann sich nämlich eine Sende- und Empfangseinrichtung im Sendebetrieb befinden, während die andere im Empfangsbetrieb ist. Bei einer zu geringen Dämpfung zwischen diesen Anschlüssen des Kopplers würde dies zu einer Störung des Empfangsbetriebs führen. Eine geeignete Ausführungsform eines solchen Kopplers ist ein Wilkinson-Koppler. Ein solcher zeichnet sich durch geringe Verluste zwischen den miteinander zu koppelnden Anschlüssen und eine hohe Dämpfung zwischen den voneinander zu entkoppelnden Anschlüssen aus und kann mit einfachen Mitteln realisiert werden. Für lange Übertragungsstrecken ist es zur Erzielung einer ausreichenden Reichweite der Kommunikation von Vorteil, dass der Schlitzhohlleiter aus zwei voneinander separaten Abschnitten besteht, die sich von einem Ort aus, an dem ihre Enden einander benachbart angeordnet sind, in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und dass für jeden Abschnitt des Schlitzhohlleiters eine eigene in den jeweiligen Abschnitt hineinragende Antenne der ortsfesten Station vorgesehen ist. Hierdurch kann die maximale Gesamtlänge der Übertragungsstrecke deutlich erhöht werden.
Die Antennen der ortsfesten Station sind vorzugsweise an den einander benachbarten Enden der separaten Abschnitte angeordnet, die sich zweckmäßigerweise in der Mitte der
Übertragungsstrecke befinden. Durch diese Anordnung kann deren maximale Gesamtlänge auf das Doppelte der maximalen Länge jedes einzelnen Abschnitts erhöht werden kann. Letztere wird durch die Dämpfung eines Signals bei der Ausbreitung in dem Schlitzhohlleiter begrenzt.
Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei separaten Abschnitten besteht und an der ortsfesten Station zwei Antennen verwendet werden sollen, besteht eine vorteilhafte Konfiguration darin, dass zwei Koppler in Form reziproker Dreitore so in Serie geschaltet sind, dass der erste und zweite Anschluss des ersten Kopplers jeweils mit einer der Sende- und Empfangseinrichtungen, der erste und zweite Anschluss des zweiten Kopplers jeweils mit einer der Antennen und die dritten Anschlüsse beider Koppler miteinander verbunden sind. Gegenüber einer Anordnung mit nur einer Antenne wird somit außer der zweiten Antenne als weitere Systemkomponente lediglich noch ein weiterer Koppler der gleichen Art, wie er bei der Variante mit nur einer Antenne bereits vorhanden ist, benötigt, um die Erweiterung auf den Betrieb mit zwei Antennen zu bewerkstelligen.
Bei einer solchen Konfiguration ist es von Vorteil, wenn der erste Koppler seinen ersten und zweiten Anschluss mit seinem dritten Anschluss koppelt und seinen ersten und zweiten Anschluss voneinander entkoppelt, und der zweite Koppler alle drei seiner Anschlüsse miteinander koppelt. Während nämlich der erste Koppler mit zwei verschiedenen Sende- und Empfangseinrichtungen verbunden ist, die sich bei gleichzeitigem Betrieb nicht gegenseitig stören sollen, ist der zweite Koppler mit zwei Antennen in verschiedenen Abschnitten des Schlitzhohlleiters verbunden, die für die Nachrichtenübertragung nicht voneinander getrennt sein sollen, sondern ein durchgängiges Übertragungsmedium bilden sollen. Eine Entkopplung zwischen zweien der drei Anschlüsse des zweiten Kopplers ist daher unerwünscht. Geeignete Ausführungsformen des zweiten Kopplers sind ein Tapper oder ein reaktiver Leistungsteiler. Diese Beide sind reziproke Dreitore, die alle drei ihrer Anschlüsse miteinander koppeln, wie es für die hier vorliegende Anwendung erwünscht ist, wobei die Einfügedämpfungen zwischen verschiedenen Paaren von Anschlüssen nicht die gleichen sind und auch nicht zu sein brauchen.
Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei separaten Abschnitten besteht, ist es von Vorteil, dass an dem Fahrzeug zwei Antennen in Fahrtrichtung hintereinander in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, dass das Fahrzeug zwei Sende- und
Empfangseinrichtungen für jeweils mindestens zwei verschiedene Übertragungskanäle aufweist, und dass zwischen den zwei Antennen und den zwei Sende- und Empfangseinrichtungen zwei Koppler in Form reziproker Dreitore, die einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppeln und den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppeln, so parallelgeschaltet sind, dass der ersten Anschluss jedes Kopplers jeweils mit der ersten Sende- und Empfangseinrichtung, der zweiten Anschluss jedes Kopplers jeweils mit der zweiten Sende- und Empfangseinrichtung und der dritte Anschluss jedes Koppler jeweils mit einer der Antennen verbunden sind. Hierdurch kann jede Sende- und Empfangseinrichtung des Fahrzeugs unabhängig von der jeweils anderen über jede Antenne des Fahrzeugs senden und empfangen.
Wenn der Schlitzhohlleiter aus zwei durch eine Lücke voneinander getrennten Abschnitten besteht, ist der Abstand der Antennen an dem Fahrzeug vorzugsweise mindestens um so viel größer als die Weite der Lücke, dass stets zumindest eine der Antennen in einem der beiden Abschnitte des Schlitzhohlleiters in einer sende- und empfangsbereiten Position ist. Hierdurch kann beim Überfahren einer Lücke zwischen den zwei Abschnitten des Schlitzhohlleiters eine Unterbrechung der Kommunikation vermieden werden.
Optional kann zwischen die Sende- und Empfangseinrichtungen der ortfesten Station und/oder des Fahrzeugs und den ihr zugeordneten Anschluss eines Kopplers jeweils ein Dämpfungsglied geschaltet werden, um die von einer Antenne abgestrahlte Leistung bei gegebener Leistung eines Senders auf einen gewünschten Wert zu reduzieren oder die von einer Antenne empfangene Leistung vor der Einspeisung in einen Empfänger auf einen gewünschten Wert zu reduzieren. Darüber hinaus kann durch solche Dämpfüngsglieder auch die Restleistung reduziert werden, die unerwünscht zwischen denjenigen Anschlüssen eines Kopplers fließt, die der Koppler eigentlich voneinander entkoppeln soll.
Eine bevorzugte Lösung zur den Trennung der verschiedenen Übertragungskanäle ist deren Zuordnung zu verschiedenen Frequenzbändern. Die verschiedenen Übertragungskanäle können auch jeweils aus mindestens zwei miteinander gebündelten Übertragungskanälen einer mehrkanaligen Sende- und Empfangseinrichtung bestehen.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Schlitzhohlleiters mit einer in ihn hineinragenden Antenne, Fig. 2 eine schematische Längsschnittansicht eines Schlitzhohlleiters nach Fig. 1 mit einem Blockschaltbild der weiteren Komponenten einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäß en Kommunikationssystems ,
Fig. 3 eine schematische Längsschnittansicht eines Schlitzhohlleiters nach Fig. 1 mit einem Blockschaltbild der weiteren Komponenten einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäß en Kommunikationssystems ,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der an einer ortsfesten Station angeordneten Komponenten einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Schlitzhohlleiters 1, wie er in einem Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug 4 und einer ortsfesten Station 5 und/oder zwischen mehreren solchen Fahrzeugen untereinander im Stand der Technik verwendet wird. Durch den Schlitz 2 ragt eine Antenne 3 eines Fahrzeugs in den Schlitzhohlleiter 1 hinein, um elektromagnetische Wellen, die sich längs des Schlitzhohlleiters 1 ausbreiten, abzustrahlen und zu empfangen. Wenn sich das Fahrzeug entlang seiner vorbestimmten Bewegungsbahn bewegt, dann bewegt sich die Antenne 3 zusammen mit diesem in Längsrichtung des Schlitzhohlleiters 1. Das Fahrzeug 4 kann insbesondere durch Schienen entlang einer vorgesehenen Fahrstrecke geführt sein.
Wie Fig. 2 zeigt, ragt eine Antenne 6 der ortsfesten Station 5 ebenfalls in den Schlitzhohlleiter 1 hinein. Sie ist über einen Koppler 7 und optionale Dämpfüngsglieder 8 und 9 mit zwei Sende- und Empfangseinrichtungen 10 und 11, nachfolgend Transceiver 10 und 11 genannt, verbunden. Die Antenne 6 der ortsfesten Station 5 könnte auch wie die Antenne 3 des Fahrzeugs 4 durch den Schlitz 2 in den Schlitzhohlleiter 1 hineinragen, muss es aber nicht, da sie nicht bewegbar sein muss. Die Transceiver 10 und 11 sind mit einer Steuereinrichtung 12 der ortsfesten Station 5 verbunden, die das gesamte Transportsystem, welches auch mehrere Fahrzeuge 4 beinhalten kann, steuert und/oder seinen Betrieb beispielsweise anhand von
Videosignalen und Statusmeldungen überwacht. Die Steuereinrichtung 8 kann eine steuernde Funktion ausüben, muss es aber nicht, sondern kann auch ausschließlich dem Zweck der Überwachung des Betriebs dienen. Zu diesem Zweck findet eine ständige bidirektionale Datenkommunikation zwischen der Steuereinrichtung 8 der ortsfesten Station 5 und einer Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 über den Schlitzhohlleiter 1 als Übertragungsstrecke statt.
Wie Fig. 2 weiterhin zeigt, ist die Antenne 3 des Fahrzeugs 4 ebenfalls über einen Koppler 14 und optionale Dämpfungsglieder 15 und 16 mit zwei Sende- und Empfangseinrichtungen 17 und 18, nachfolgend Transceiver 17 und 18 genannt, verbunden. Die Transceiver 17 und 18 sind mit der Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 verbunden, welche die Bewegung und andere Funktionen des Fahrzeugs 4 steuert. Die Komponenten des an Bord des Fahrzeugs angeordneten Teils des erfindungsgemäßen Kommunikationssystems und deren Schaltungstopologie entsprechen somit dem in der ortsfesten Station 5 angeordneten Teil.
Es muss aber keineswegs jeweils nur eine einzige Steuereinrichtung 12 bzw. 13 an der ortsfesten Station 5 bzw. an dem Fahrzeug 4 als jeweilige Nachrichtenquelle bzw. -senke vorgesehen sein, sondern sowohl die Transceiver 10 und 11 der ortsfesten Station 5, als auch die Transceiver 17 und 18 des Fahrzeugs 4 könnten jeweils mit zwei voneinander separaten Nachrichtenquellen bzw. -senken verbunden sein, die gleichzeitig, aber unabhängig voneinander kommunizieren können sollen. Eine solche gleichzeitige und unabhängige Kommunikation zwischen mindestens zwei Paaren von Nachrichtenquellen und -senken über einen einzigen Schlitzhohlleiter wird durch die Erfindung ohne weiteres ermöglicht. Insbesondere könnten in dieser Konfiguration auch gleichzeitig Nachrichten in entgegengesetzten Richtungen übertragen werden, also beispielsweise eine Nachricht von dem Transceiver 10 der ortsfesten Station 5 zu dem Transceiver 17 des Fahrzeugs 4 und gleichzeitig eine andere Nachricht von dem Transceiver 18 des Fahrzeugs 4 zu dem Transceiver 11 der ortsfesten Station 5. Die Transceiver 10 und 11 der ortsfesten Station 5 arbeiten auf verschiedenen Kanälen, d.h. Frequenzbereichen des Frequenzbandes, für welches der Schlitzhohlleiter 1 als Übertragungsstrecke geeignet ist. Gleiches gilt auch für die Transceiver 17 und 18 des Fahrzeugs, wobei die Transceiver 10 und 17 und die Transceiver 11 und 18 jeweils auf demselben Kanal arbeiten. Durch die gleichzeitige Verwendung von zwei jeweils auf
verschiedenen Kanälen arbeitenden Transceivern sowohl in der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 ergibt sich im Vergleich zur Verwendung jeweils nur eines einzigen Transceivers eine Verdopplung der maximal übertragbaren Datenrate. Um zur Abstrahlung und zum Empfang der Signale sowohl in der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 jeweils nur eine einzige Antenne 6 bzw. 3 zu benötigen, ist jeweils ein Koppler 7 bzw. 14 vorgesehen. Der Koppler 7 der ortsfesten Station weist 3 Anschlüsse auf. An einem von diesen ist die Antenne 6 der ortsfesten Station 5 angeschlossen. An jedem der beiden anderen Anschlüsse ist jeweils einer der Transceiver 10 und 11 angeschlossen, wobei optional zwischen dem Koppler 7 und den Transceivern 10 und 11 jeweils ein Dämpfüngsglied 8 bzw. 9 zwischengeschaltet sein kann. Der Koppler 7 ist richtungsselektiv, d.h. er koppelt jeden der Anschlüsse, an denen die Transceiver 10 und 11 angeschlossen sind, symmetrisch mit dem Anschluss, an dem die Antenne 6 angeschlossen ist, und entkoppelt die beiden Anschlüsse, an denen die Transceiver 10 und 11 angeschlossen sind, voneinander. Er wirkt somit für Empfangssignale als Splitter, d.h. er verteilt die von der Antenne empfangene Signalleistung annähernd gleichmäßig auf die beiden Transceiver 10 und 11 und wirkt für Sendesignale der Transceiver 10 und 11 als Combiner, d.h. er führt sie gemeinsam der einzigen Antenne 6 zu. Dasselbe gilt sinngemäß für die Funktion des Kopplers 14 des Fahrzeugs 4 hinsichtlich der dortigen Antenne 3 und der dortigen Transceiver 17 und 18.
Eine geeignete Bauart eines Kopplers 7 oder 14 ist diejenige eines Wilkinson-Teilers, der im wesentlichen aus zwei Leitungen von jeweils einem Viertel der Wellenlänge der Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes zwischen dem Antennenanschluss und jedem der beiden anderen Anschlüsse sowie einem Absorptionswiderstand zwischen den beiden anderen Anschlüssen besteht. Diese Bauart eines Kopplers 7 oder 14 ist kostengünstig in Leiterplatten- oder Hybridtechnik realisierbar.
Die Steuereinrichtung 12 der ortsfesten Station 5 ist mit beiden dortigen Transceivern 10 und 11 verbunden und die Steuereinrichtung 13 des Fahrzeugs 4 ist mit beiden dortigen
Transceivern 17 und 18 verbunden. Den Steuereinrichtungen 12 und 13 stehen somit für ihre Kommunikation zwei Kanäle und damit insgesamt eine deutlich größere Bandbreite zur Verfügung. Dies ermöglicht nicht nur eine entsprechend höhere Datenrate, sondern im Vergleich zu Verwendung eines einzigen Transceivers höherer Bandbreite vereinfacht sich
hierdurch auch der Austausch von Nachrichten unterschiedlicher Kategorien. So können beispielsweise Nachrichten je nach Inhalt und/oder Priorität auf die beiden verschiedenen Kanäle verteilt werden, wodurch sich die Verarbeitung von Nachrichten vereinfacht. Bei einer solchen Verteilung von Daten unterschiedlicher Kategorien auf verschiedene Kanäle können die Bandbreiten der Kanäle bedarfsgemäß unterschiedlich sein. Beispielweise kann ein Videosignal auf einem Kanal mit einer Bandbreite von 40MHz und Steuerdaten können auf einem Kanal mit einer Bandbreite von 20MHz übertragen werden.
Darüber hinaus wird durch die jeweils zwei Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 und ggf. die jeweils zwei zugeordneten Dämpfungsglieder 8 und 9 bzw. 15 und 16 eine teilweise Redundanz der Hardware geschaffen. Beim Ausfall eines Transceivers und/oder Dämpfungsgliedes kann die gesamte Kommunikation über den jeweils noch funktionstüchtigen Teil des Kommunikationssystems abgewickelt werden, wodurch ein Totalausfall des Kommunikationssystems vermieden wird und sich somit dessen Zuverlässigkeit erhöht. Dies ist insbesondere für die Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 von Bedeutung, da diese als aktive Komponenten eine größere Ausfallwahrscheinlichkeit haben als passive Komponenten wie die Antennen 3 und 6, die Koppler 7 und 14 und die Dämpfungsglieder 8, 9, 15 und 16. Es kann aber auch eine einzige Nachricht gleichzeitig über beide Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 übertragen werden, um die Zuverlässigkeit der Übertragung zu erhöhen.
Wie zuvor bereits erwähnt könnte es sowohl an der ortsfesten Station 5, als auch an Bord des Fahrzeugs 4 anstelle nur einer Steuereinrichtung 12 bzw. 13 jeweils zwei voneinander unabhängige Einheiten geben, die mit einem der Transceiver 10 und 11 bzw. 17 und 18 verbunden sind und als Quellen bzw. Senken der von den Transceivern 10 und 11 bzw. 17 und 18 abgegebenen bzw. empfangenen Nachrichten füngieren.
Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems zeigt Fig. 3. Diese Ausführungsform ist für Transportsysteme großer Länge vorgesehen, bei denen zur Erzielung einer ausreichenden Reichweite der Kommunikation die ortsfeste Station 105 nicht an einem Ende, sondern in Richtung der Mitte der Transportstrecke versetzt oder unmittelbar in deren Mitte angeordnet ist und der Schlitzhohlleiter 101 A, 101B aus mindestens zwei verschiedenen Abschnitten 101 A und 101B besteht, die durch eine als Dehnungsfüge für eine thermische Längenänderung fungierende Lücke 119 voreinander getrennt sind. Es sind zwei
separate Antennen 106A und 106B vorgesehen, die jeweils einem der verschiedenen Abschnitte 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B zugeordnet sind und mit einer gemeinsamen Steuereinrichtung 112 der ortsfesten Station 105 verbunden sind. Hierzu sind zwei Koppler 107 und 120 vorgesehen, wobei die Bauart des Kopplers 107 dieselbe ist wie diejenige des Kopplers 7 der ersten Ausführungsform. Die ersten beiden Anschlüsse des ersten Kopplers 107 sind mit den Transceivern 110 und 111 ebenso über optionale Dämpfungsglieder 108 bzw. 109 verbunden wie die entsprechenden Anschlüsse des Kopplers 7 der ersten Ausführungsform mit den dortigen Transceivern 10 und 11.
Der zweite Koppler 120 kann von anderer Bauart sein, da an ihn nicht die gleichen Anforderungen hinsichtlich der Entkopplung von zweien seiner drei Anschlüsse bestehen wie an den Koppler 107. Im Gegenteil kann es sogar erwünscht sein, dass dieser zweite Koppler 120 eine möglichst geringe Dämpfung zwischen allen drei seiner Anschlüsse hat, um die beiden Antennen 106A und 106B nicht nur mit dem ersten Koppler 107 zu koppeln, sondern auch miteinander, um die von einem Fahrzeug 104 in einem der beiden Abschnitte 101 A oder 101B des Schlitzhohlleiters 101 gesendeten Signale für ein anderes Fahrzeug 104, welches sich in dem jeweils anderen Anschnitt 101B bzw. 101 A befindet, empfangbar zu machen, um damit die Vermeidung von Kollisionen zwischen Sendesignalen verschiedener Fahrzeuge 104 zu ermöglichen. Eine hierfür geeignete Art von Koppler ist ein Tapper.
An dem dritten Anschluss des Kopplers 107 ist jedoch nicht eine einzelne Antenne angeschlossen, sondern der dritte Anschluss des zweiten Kopplers 120. An den ersten beiden Anschlüssen des zweiten Kopplers 120 sind die Antennen 106A und 106B angeschlossen. Diese werden durch den zweiten Koppler 120 voneinander entkoppelt und jeweils mit dem dritten Anschluss gekoppelt. Durch diese Schaltung werden die von beiden Antennen 106A und 106B empfangenen Signale zunächst durch den zweiten Koppler 120 zusammengeführt und anschließend wird das kombinierte Signal durch den ersten Koppler 107 unter gleichmäßiger Aufteilung seiner Feistung beiden Transceivern 110 und 111 zugeführt. In der umgekehrten Richtung werden die von beiden Transceivern 110 und 111 abgegebenen Sendesignale zunächst durch den ersten Koppler 107 zusammengeführt und anschließend wird das kombinierte Signal durch den zweiten Koppler 120 unter gleichmäßiger Aufteilung seiner Feistung beiden Antennen 106A und 106B zur Abstrahlung zugeführt.
Auf diese Weise werden die Sendesignale beider Transceiver 110 und 111 gleichermaßen in beide Abschnitte 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B abgestrahlt und die aus beiden Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B von den Antennen 106A und 106B empfangenen Signale werden beiden Transceivern 110 und 111 zugeführt. Die Lücke 119 zwischen den Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B befindet sich vorzugsweise in der Mitte der Fahrstrecke des Transportsystems und die Antennen 106A und 106B sind nahe der Lücke 119 angeordnet, wodurch sich die maximale Reichweite der Kommunikation im Vergleich zur Anordnung einer einzigen Antenne an einem Ende eines einzigen Schlitzhohlleiters verdoppelt.
Die beiden Antennen 103A und 103B des Fahrzeugs 104 sind in dessen Fahrtrichtung soweit gegeneinander versetzt, dass an einer Fücke 119 zwischen zwei Abschnitten 101 A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B eine Antenne 103A in den einen Abschnitt 101A und die andere Antenne 103B in den anderen Abschnitt 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B hineinragt. Hierdurch wird eine Unterbrechung der Kommunikation vermieden, wenn das Fahrzeug 104 über eine Fücke 119 zwischen zwei verschiedenen Abschnitten 101A und 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B fährt, insbesondere auch dann, wenn sich eine Antenne 101 A oder 101B im Bereich der Fücke 119 befindet und daher kein Signal mehr über diese Antenne 101 A oder 101B übertragen werden kann.
An Bord des Fahrzeugs 104 sind zwei Transceiver 117 und 118 vorgesehen, die auf denselben Kanälen arbeiten wie die Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station, so dass jedem Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station ein Transceiver 117 bzw. 118 des Fahrzeugs 104 zugeordnet ist. Die Transceiver 117 und 118 haben jeweils zwei Anschlüsse für bis zu jeweils einer Antenne führende Signalpfade. Von dem ersten dieser Anschlüsse führt jeweils ein Signalpfad zu der ersten Antenne 103A und von dem zweiten dieser Anschlüsse führt jeweils ein Signalpfad zu der zweiten Antenne 103B, so dass jeder Transceiver 117 und 118 mit jeder der Antennen 103A und 103B verbunden ist. Um dies zu bewerkstelligen, sind die Antennen 103A und 103B jeweils mit einem dritten Anschluss eines Kopplers 114A bzw. 114B verbunden, der von der gleichen Bauart ist wie der Koppler 107 der ortsfesten Station 105. Der erste Anschluss jedes dieser Koppler 114A und 114B ist über ein optionales Dämpfungsglied 115A bzw. 115B mit jeweils einem Anschluss des ersten Transceivers 117 verbunden. Der zweite Anschluss jedes dieser Koppler
114A und 114B ist über ein optionales Dämpfungsglied 116A bzw. 116B mit jeweils einem Anschluss des zweiten Transceivers 118 verbunden. Die Koppler 114A und 114B koppeln jeweils ihren ersten und ihren zweiten Anschluss mit ihrem dritten Anschluss und entkoppeln jeweils ihren ersten und zweiten Anschluss voneinander. Somit besteht jederzeit ein durchgängiger Signalpfad zwischen jedem Transceiver 110 und 111 der ortsfesten Station 105 zu dem ihm jeweils zugeordneten Transceiver 117 bzw. 118 des Fahrzeugs 104, insbesondere auch dann, wenn das Fahrzeug 104 die Lücke 119 zwischen den Schlitzhohlleiterabschnitten 101A und 101B überfährt und sich eine der beiden Antennen 103A oder 103B des Fahrzeugs 104 im Bereich der Lücke 119 befindet.
Es ist auch möglich, dass die Reichweite der Kommunikation mit einer Schaltungsanordnung der ortsfesten Station 5 entsprechend der ersten Ausführungsform von Fig. 2, die nur eine einzige Antenne 6 und einen einzigen Koppler 7 aufweist, ausreichend ist, jedoch zum Ausgleich einer thermischen Längenänderung ein aus zwei separaten Abschnitten 101 A und 101B mit einer als Dehnungsfuge fungierenden Lücke 119 bestehender Schlitzhohlleiter
101A, 101B benötigt wird. In diesem Fall sind an den einander zugewandten Enden der verschiedenen Abschnitte 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B an der Lücke 119 Antennen angeordnet, die durch ein flexibles Leiterstück verbunden sind. Durch diese Anordnung passiver Elemente erfolgt eine Signalübertragung zwischen den verschiedenen Abschnitten 101A bzw. 101B des Schlitzhohlleiters 101A, 101B. Aufgrund des Vorhandenseins der Lücke 119 werden jedoch auch in diesem Fall an Bord des Fahrzeugs 104 zwei Antennen 103A und 103B in Längsrichtung hintereinander und ein fahrzeugseitiger Teil des Kommunikationssystems entsprechend der zweiten Ausführungsform von Fig. 3 benötigt, wenn beim Überfahren der Lücke 119 eine unterbrechungsfreie Kommunikation gewährleistet werden soll.
Das Blockschaltbild des in bzw. an einer ortsfesten Station 205 angeordneten Teils einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kommunikationssystems zeigt Fig. 4. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nach Fig. 2 dadurch, dass die zwei Transceiver 210 und 211, mit denen die Steuereinrichtung 212 der ortsfesten Station 205 verbunden ist, jeweils zwei separate Anschlüsse für Antennen aufweisen, die verschiedenen Kanälen zugeordnet sind. Derartige zweikanalige Transceiver 210 bzw. 211 mit zwei Antennenanschlüssen sind als solche bekannt. Jeder der zwei Antennenanschlüsse ist über zunächst über einen ersten Koppler 221 bzw. 222 mit einem
optionalen Dämpfungsglied 208 bzw. 209 und anschließend mit einem ersten bzw. zweiten Eingang eines Kopplers 207 verbunden, der von derselben Bauart ist wie der Koppler 7 der ersten Ausführungsform. An dem dritten Anschluss des Kopplers 207 ist eine Antenne 206 angeschlossen. Die Konfiguration gemäß Fig. 4 kann nicht nur auf der Seite der ortsfesten Station, sondern auch spiegelbildlich auf der Seite des Fahrzeugs verwendet werden, d.h. sie kann die in Fig. 1 gezeigte fahrzeugseitige Konfiguration ersetzen.
Die Kopplung der beiden Antennenanschlüsse der Transceiver 210 und 211 durch die Koppler 221 und 222 bewirkt eine Bündelung der beiden Kanäle jedes einzelnen der Transceiver 210 und 211 zu jeweils einem Kanal doppelter Bandbreite, der somit die doppelte Datenrate eines einzelnen Kanals ermöglicht. Diese Kanalbündelung ist als solche bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Es soll mit diesem Ausführungsbeispiel nur aufgezeigt werden, werden, dass die erfindungsgemäße Kopplung verschiedener Sende- und Empfangseinrichtungen mit einer gemeinsamen Schlitzhohlleiter- Antenne auch auf bereits gebündelte Kanäle solcher Sende- und Empfangseinrichtungen angewendet werden kann. Analog zur ersten Ausführungsform von Fig. 1 kann die Konfiguration gemäß Fig. 4 auch fahrzeugseitig eingesetzt werden.
Die Konfiguration gemäß Fig. 4 kann auch auf eine Ausführungsform mit zwei Antennen angewandt werden. So kann bei der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 derjenige Teil des Kommunikationssystems, welcher aus der Steuereinrichtung 112, den Transceivern 110 und 111, den Dämpfungsgliedem 108 und 109 sowie dem Koppler 107 besteht, durch die Konfiguration von Fig. 4 mit Ausnahme der dortigen Antenne 206 ersetzt werden. Anstelle der Antenne 206 ist in diesem Fall an den Koppler 207 der Koppler 120 angeschlossen und an dessen anderen beiden Anschlüssen sind die Antennen 106A und 106B angeschlossen.
Fahrzeugseitig werden in diesem Fall zwei Transceiver mit jeweils vier Antennenanschlüssen benötigt, die über insgesamt vier den Kopplern 221 und 222 entsprechende Koppler, vier optionale Dämpfungsglieder und zwei dem Koppler 207 entsprechende Koppler mit den zwei Antennen des Fahrzeugs verbunden wären, wobei sich die Verbindungen zwischen den antennenseitigen Kopplern und den optionalen Dämpfungsgliedem bzw. den optionalen transceiverseitigen Dämpfungsgliedem analog zu der fahrzeugseitigen Konfiguration von Fig. 3 teilweise überkreuzen, um einen Signalpfad zwischen jeder der beiden Antennen und jeweils zwei Antennenanschlüssen jedes Transceivers bereitzustellen.
In den vorausgehend beschriebenen Ausführungsbcispiclcn sind zwei einkanalige Transceiver oder zwei zweikanalige Transceiver jeweils mit Kanalbündelung vorgesehen. Dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung auf zwei Kanäle zu verstehen. Vielmehr umfasst die Erfindung auch Konfigurationen mit mehr als zwei Kanälen. So könnte beispielsweise ein dreikanaliges System durch den Einsatz von jeweils drei Transceivern in der ortsfesten Station und in dem Fahrzeug in Kombination mit Kopplern in Form reziproker Viertore, die jeweils eines der Tore mit den drei anderen koppeln und die drei anderen voneinander entkoppeln, realisiert werden. Hierfür kommen insbesondere Wilkinson-Koppler mit vier Anschlüssen in Frage. Für ein Kommunikationssystem mit vier Kanälen könnten jeweils vier Transceiver in der ortsfesten Station und in dem Fahrzeug vorgesehen werden und es könnten drei Koppler mit jeweils drei Anschlüssen, wie sie in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen Vorkommen, in zwei Stufen kaskadiert zusammengeschaltet werden, um ein Signal von einem Eingang auf vier Ausgänge aufzuteilen bzw. in der umgekehrten Richtung Signale von vier Eingängen auf einen Ausgang zusammenzuführen.
Claims
1. Kommunikationssystem zur Kommunikation zwischen einem entlang einer vorbestimmten Bewegungsbahn geführten Fahrzeug (4; 104) und einer ortsfesten Station (5; 105; 205) unter Verwendung eines sich parallel zu der Bewegungsbahn des Fahrzeugs (4; 104) erstreckenden Schlitzhohlleiters (1; 101), in den mindestens eine mit einer Sende- und Empfangseinrichtung (10, 11; 110, 111; 210, 211;) der ortsfesten Station (5; 105; 205) verbundene Antenne (6; 106A, 106B; 206) und mindestens eine Antenne (3; 103A; 103B) des Fahrzeugs (4; 104) hineinragen, wobei die Antenne (3; 103A; 103B) des Fahrzeugs (4; 104) bei einer Bewegung des Fahrzeugs (4; 104) in Längsrichtung des
Schlitzhohlleiters (1; 101) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an der ortsfesten Station (5; 105; 205) und an dem Fahrzeug (4; 104) jeweils mindestens zwei separate Sende- und Empfangseinrichtungen (10, 11, 17, 18; 110, 111, 117, 118; 210, 211) für jeweils mindestens einen Übertragungskanal vorgesehen sind, und dass die Sende- und Empfangseinrichtungen (10, 11, 17, 18; 110, 111, 117, 118; 210, 211) jeweils über mindestens einen Koppler (7, 14; 107, 120, 114A, 114B; 207) mit mindestens einer gemeinsamen Antenne (3, 6; 103A, 103B, 106A, 106B; 206) verbunden sind, über welche jeweils die Signale aller Übertragungskanäle abgestrahlt und empfangen werden.
2. Kommunikationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppler (7, 14; 107, 120, 114A, 114B; 207; 307A, 307B) ein reziprokes Dreitor ist, welches einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppelt.
3. Kommunikationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Koppler (7, 14; 107, 114A, 114B; 207) den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppelt.
4. Kommunikationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Koppler (7, 14; 107, 114A, 114B; 207) ein Wilkinson-Koppler ist.
5. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitzhohlleiter (101) aus zwei voneinander separaten Abschnitten (101A, 101B) besteht, die sich von einem Ort aus, an dem ihre Enden einander benachbart angeordnet sind, in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, und dass für jeden Abschnitt (101 A, 101 B) des Schlitzhohlleiters (101) eine eigene, in den jeweiligen Abschnitt (101A, 101B) hineinragende Antenne (106A, 106B; 306A, 306B) der ortsfesten Station (105) vorgesehen ist.
6. Kommunikationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antennen (106A, 106B) der ortsfesten Station (105) in die beiden Abschnitte (101A, 101B) nahe dem Ort, an dem deren Enden einander benachbart sind, angeordnet sind.
7. Kommunikationssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Station zwei separate Sende- und Empfangseinrichtungen (110, 111) aufweist, und dass zwischen diesen und den zwei Antennen (106A, 106B) zwei Koppler (107, 120) in Form reziproker Dreitore so in Serie geschaltet sind, dass der erste und zweite Anschluss des ersten Kopplers (107) jeweils mit einer der Sende- und Empfangseinrichtungen (110, 111), der erste und zweite Anschluss des zweiten Kopplers (120) jeweils mit einer der Antennen (106A, 106B) und die dritten Anschlüsse beider Koppler (107, 120) miteinander verbunden sind.
8. Kommunikationssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Koppler (107) seinen ersten und zweiten Anschluss mit seinem dritten Anschluss koppelt und seinen ersten und zweiten Anschluss voneinander entkoppelt, und dass der zweite Koppler (120) alle drei seiner Anschlüsse miteinander koppelt.
9. Kommunikationssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Koppler (120) ein Tapper oder ein reaktiver Leistungsteiler ist.
10. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Fahrzeug (104) zwei Antennen (103A, 103B) in Fahrtrichtung hintereinander in einem vorbestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, dass das Fahrzeug (104) zwei Sende- und Empfangseinrichtungen (117, 118) für jeweils mindestens zwei verschiedene Übertragungskanäle aufweist, und dass zwischen den zwei Antennen (103A, 103B) und den zwei Sende- und Empfangseinrichtungen (117, 118) zwei Koppler (114A, 114B) in Form reziproker Dreitore, die einen ersten und einen zweiten Anschluss jeweils mit einem dritten Anschluss koppeln und den ersten und den zweiten Anschluss voneinander entkoppeln, so parallelgeschaltet sind, dass der erste Anschluss jedes Kopplers (114A, 114B) jeweils mit der ersten Sende- und Empfangseinrichtung (117), der zweite Anschluss jedes Kopplers (114A, 114B) jeweils mit der zweiten Sende- und Empfangseinrichtung (118) und der dritte Anschluss jedes Kopplers (114A, 114B) jeweils mit einer der Antennen (103A, 103B) verbunden ist.
11. Kommunikationssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitzhohlleiter (101) aus zwei durch eine Lücke (119) voneinander getrennten Abschnitten (101 A, 101 B) besteht, und dass der Abstand der Antennen (103A, 103B) an dem Fahrzeug (104) mindestens so viel größer als die Weite der Lücke (119) ist, dass stets zumindest eine der Antennen (103A, 103B) in einem der
beiden Abschnitte (101A, 101B) des Schlitzhohlleiters (101) in einer sende- und empfangsbereiten Position ist.
12. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen eine Sende- und Empfangseinrichtung (10, 11;
110, 111; 210, 211) der ortsfesten Station (5; 105; 205) und den ihr zugeordneten Anschluss eines Kopplers (7; 107; 207) und/oder zwischen eine Sende- und Empfangseinrichtung (17, 18; 117, 118) des Fahrzeugs (4; 104) und den ihr zugeordneten Anschluss eines Kopplers (14; 114A, 114B) jeweils ein Dämpfungsglied (8, 9, 15, 16; 108, 109, 115A, 115B, 116A, 116B; 208, 209) geschaltet ist.
13. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass den verschiedenen Übertragungskanälen verschiedene Frequenzbänder zugeordnet sind.
14. Kommunikationssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Übertragungskanäle jeweils aus mindestens zwei miteinander gebündelten Übertragungskanälen einer mehrkanaligen Sende- und Empfangseinrichtung (210, 211) bestehen.
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