DE3317869C2 - Elektrische Leckleitung entlang einer Autostraße - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Leckwellenleiter-Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Leckwellenleiter-Antenne dient z. B. zur Versorgung der Autofahrer längs der Autostraße mit Rundfunkprogrammen oder zur Aussendung von Informationen, die den Autofahrer innerhalb eines Streckenbereichs der Autostraße betreffen. Aufgrund der Reziprozität der Übertragungsstrecke zwischen der Einspeisestelle des Leckkabels und den Antenneneinrichtungen der mobilen Empfangs- bzw. Sendestellen ist auch ein Gegensprechen zwischen der Einspeisestelle und den mobilen Sende- und Empfangsstellen möglich.

Leckwellenleiter-Antennen längs einer Autostraße sind bereits bekannt als koaxiale Schlitzkabel und können z. B. in Tunnels zur gleichwelligen Rundfunkversorgung der Autofahrer mit Rundfunkprogrammen verwendet werden. Auch sind weite Gebiete des Autostraßennetzes, insbesondere auch entlang der Autobahnen, aufgrund der Frequenzknappheit unterversorgt. Für solche Gebiete könnte die Unterstützung der Rundfunkversorgung durch gleichwellige Abstrahlung über koaxiale Schlitzleitungen eine Lösung darstellen. Leckwellenleiter-Antennen dieser Art sind beschrieben von GALE, D.J. et al: Comparative Testing of Leaky Coaxial Cables for Communcations and Guided Radar. In: IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. MTT-28, No.9, Sept.1980, Seiten 1006 bis 1013. Sowohl die Kosten für koaxiale Schlitzleitungen als auch deren Anbringungen entlang der Autostraßen sind jedoch wirtschaftlich so aufwendig, daß ein Leitungssystem dieser Art in einem derart breiten Umfang angewandt, keine Akzeptanz findet. Ähnlich kostenaufwendig sind Leckwellenleiter-Antennen, wie sie z. B. in US 35 34 303, in US 37 31 314 und in GB 641 474 vorgeschlagen sind. In den letztgenannten Fällen wird anstelle eines geschlitzten Außenleiters eines Koaxialkabels jeweils eine vergleichsweise großflächige, wannenförmige bzw. ebene Leiterkonfiguration angewandt. Die in der US 35 34 303 und in der US 37 31 314 beschriebenen wannenförmigen flächigen Leiter sind kostenaufwendig aus elektrisch leitenden Blechen gebildet. Eine ebene Leiterfläche ist in der GB 641 474 durch eine Vielzahl parallel geführter Drähte nachgebildet, eine Lösung, welche aufgrund der Aufwendigkeit und der geringen mechanischen Stabilität wohl nur für Tunnels geeignet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine gattungsgemäße Leckwellenleiter-Antenne derart weiterzubilden, daß deren Material- und Montagekosten so günstig liegen, daß der Einsatz der Antenne in einem großen, weitläufigen Straßennetz eine aufwandarme und gute Funkverbindung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Leckwellenleiter-Antenne erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den folgenden Zeichnungen dargestellt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1: Elektrische Leckwellenleiter-Antenne nach der Erfindung aus Leitplanke und dazu parallel geführtem zweitem Leiter.

Fig. 2: Darstellung des Umfangs des Querschnitts des parallelen zweiten Leiters und der Leitplanke;

Fig. 3: Befestigung des zur Leitplanke parallelen zweiten Leiters mit Hilfe von isolierenden Abstandshaltern;

Fig. 4: übliche Leitplanke für Autostraßen mit darüber angeordnetem parallelem Leiter und leitende Verbindung der Leitplanken an Stoßstellen durch niederohmige Verbindungsleiter;

Fig. 5: übliche Leitplanke für Autostraßen mit parallelem Leiter mit rundem Querschnitt auf der Symmetrielinie der Versteifungssicke der Leitplanke;

Fig. 6: übliche Leitplanke für Autostraßen mit parallelem Leiter mit Rechteckquerschnitt auf der Symmetrielinie der Versteifungssicke;

Fig. 7: Leitplanke mit parallelem Leiter und zusätzlichem drittem Leiter in möglichst kleinem Abstand von der Leitplanke zur Minderung des Einflusses der Übergangswiderstände an den Stoßstellen;

Fig. 8: Leitplanke mit Zweidrahtleitung mit Kunststoffsteg.

In Fig. 1 ist eine einfache Ausführungsform einer Leckwellenleiter-Antenne nach der Erfindung dargestellt. Vielfach sind bei Autostraßen und Autobahnen parallel zur Fahrbahn Leitplanken angeordnet, die ein Abkommen der Fahrzeuge von der Fahrbahn oder ein Überqueren des Mittelstreifens verhindern. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Nutzung dieser bei allen Autobahnstrecken ohnehin vorhandenen Einrichtung als Teil einer elektrischen Leckwellenleiter-Antenne. Sehr vorteilhaft und kostengünstig wirkt sich dabei der Fortfall aufwendiger mechanischer Arbeiten zur Befestigung einer Leckwellenleiter- Antenne längs einer Autostraße aus. Die Leitplanke ist in der Regel mit Hilfe der Streben 9 entlang der Autostraße befestigt. Erfindungsgemäß wird parallel zur Leitplanke 1 ein Leiter 2 geführt. Dadurch bildet sich zwischen dem Leiter 2 und der Leitplanke 1 bei Anlegen einer hochfrequenten Spannung zwischen diesen beiden Leitern eine elektromagnetische Welle aus, die sich längs der Leitplanke ausbreitet und deren elektromagnetisches Feld in der Umgebung der Leitung empfangen werden kann. Hierbei hängt die Funkfelddämpfung oder Koppeldämpfung zwischen der Welle auf der Leitung und den Empfangsantennen auf der Empfangsseite vom Abstand 4 zwischen dem Leiter 2 und der Leitplanke 1 ab. Die Koppeldämpfung wächst mit kleiner werdendem Abstand 4 an. Für eine Funkverbindung zwischen der Leitung und den mobilen Sende- oder Empfangsstellen auf der Autostraße oder in der Umgebung der Autostraße wird durch Wahl eines geeigneten Abstands 4 die Reichweite der Funkverbindung eingestellt. Die Fortleitung der hochfrequenten Signale längs der Leitung erfolgt in der Hauptsache durch eine elektromagnetische Welle vom Leitungswellentyp. Deshalb kann eine derartige Leitung in einem weiten Frequenzbereich eingesetzt werden. Ihr Betriebsfrequenzbereich besitzt lediglich eine obere Grenzfrequenz, die durch den Abstand 4 des Leiters 2 von der Leitplanke 1 bestimmt wird.

In der Regel besteht die Leitplanke aus starkem Stahlblech, dessen Oberfläche häufig feuerverzinkt ist und aus diesem Grunde im Sinne der Hochfrequenztechnik nicht als gut leitende Oberfläche anzusehen ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird der Leiter 2 vorteilhaft aus gut leitendem Material, wie z. B. Kupfer, hergestellt. Da der Widerstandsbeitrag des Leiters 2 von seiner Leitfähigkeit und von seinem Querschnittsumfang abhängt, wird der Umfang 5 in Fig. 2 in einer Ausführungsform der Erfindung vorteilhaft gerade groß genug gewählt, daß der Beitrag des Leiters 2 zur gesamten Fortleitungsdämpfung klein ist im Vergleich zum Dämpfungsbeitrag der Leitplanke 1. Dies führt dazu, daß der Umfang des Querschnitts 3 des Leiters 2 wesentlich kleiner gewählt werden kann als der Umfang 6 des Querschnitts der Leitplanke 1. Aufgrund der Großflächigkeit der Leitplanke und der daraus resultierenden kleinen Stromdichten ist der Widerstandsbeitrag der Leitplanke trotz schlechter Oberflächenleitfähigkeit erträglich. Der Leiter 2 kann deshalb bei kleiner Fortleitungsdämpfung längs der Leitung einen relativ kleinen Querschnitt besitzen. Besonders kostengünstig sind gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Leiter mit vorzugsweise kreisförmigem, quadratischem oder rechteckförmigem Querschnitt, da diese Leiterarten als Meterware zur Verfügung stehen.

Auf besonders einfache Weise und damit kostengünstig wird der zur Leitplanke parallele Leiter 2 gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit Hilfe von isolierenden Abstandshaltern an der Leitplanke 1 befestigt, wie es aus Fig. 3 hervorgeht.

Vielfach besteht der Wunsch, Fahrbahnen zu beiden Seiten der Leitplanke zu versorgen. In solchen Fällen kann es gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig sein, den Leiter 2 in der vertikalen Symmetrieebene 8 der Leitplanke 1 zu führen. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt.

Eine Anordnung wie in Fig. 4 ist jedoch im Hinblick auf Schneefall und Vereisung problematisch. Diesbezüglich günstiger ist es deshalb, bei den üblichen Leitplanken für Autostraßen, die zur Versteifung in mittlerer Höhe eine Sicke besitzen, gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung einen Leiter mit rundem Querschnitt im Bereich dieser Sicke zu führen. Bevorzugt wird der Leiter 2 auf der Höhe der Symmetrielinie 10 der Versteifungssicke an der Leitplanke, wie in Fig. 5 dargestellt, befestigt. Die Koppeldämpfung wird mit dem Abstand 4 vom Boden der Sicke eingestellt. Im Interesse einer kleinen Sendeleistung wird vielfach eine möglichst kleine Funkfelddämpfung angestrebt. Die Anbringung des Leiters 2 etwa in der Ebene 11 der Frontflächen der Leitplanke 1 bietet somit einen für die Anwendung interessanten Kompromiß zwischen kleiner Funkfelddämpfung und mechanischem Schutz des Leiters 2. Das elektromagnetische Feld dieser Leckwellenleiter-Antenne erfüllt auch den Raum auf der dem Leiter 2 abgewandten Seite der Leitplanke. Damit kommt auch mit dieser Ausführungsform der Erfindung ein Funkkontakt mit Sende- und Empfangsstellen auf dieser Seite der Leitplanke zustande. Anstelle eines runden Leiters wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch ein Bandleiter mit rechteckigem Querschnitt, wie in Fig. 6, verwendet. Hierbei ist jedoch aus Gründen der Abstrahlung und des Wellenwiderstands zu fordern, daß die Breite 12 des Bandleiters kleiner ist als die um 2 cm verminderte Breite 19 der Sicke in der Ebene 11 der Frontflächen. Mit einer derartigen Anordnung wird aufgrund der sich ergebenden glatten Frontstruktur der Leitplanke eine mechanisch besonders widerstandsfähige Anordnung erzielt.

Leitplanken werden an ihren Stoßstellen überlappend aneinander gefügt und verschraubt oder vernietet. Um Übergangswiderstände an solchen Stoßstellen zu vermeiden, werden gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Verbindungsleiter 18 aus elektrisch gut leitendem Material eingesetzt, wie es aus Fig. 4 hervorgeht. Um insbesondere auch den Gleichstromwiderstand einer längeren Kette von Leitplankenelementen gering zu halten, was wegen der Gleichstromversorgung von Leitungsverstärkern notwendig sein kann, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Einführung eines dritten, zur Leitplanke parallelen Leiters vorteilhaft. Eine solche Leitung ist in Fig. 7 dargestellt. Damit für die Wellenführung weiterhin die großflächige Leitplanke wirksam ist, muß dieser dritte Leiter 13 in möglichst kleinem Abstand zur Leitplanke geführt werden.

Außerdem muß er mindestens an den beiden Enden der elektrischen Leckwellenleiter-Antenne mit der Leitplanke 1 leitend verbunden sein. Eine Leitung nach Fig. 7 läßt sich gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sehr einfach aus einer Doppelleitung mit Kunststoffsteg 14, die direkt an der Leitplanke befestigt wird, herstellen. Dabei wird ein Leiter 13 der Doppelleitung in einem möglichst kleinen Abstand 15 parallel zur Leitplanke 1 geführt. Die Doppelleitung wird so angebracht, daß der Leiter 2 maximalen Abstand 4 von der Leitplanke besitzt. Mindestens an den beiden Enden der elektrischen Leckwellenleiter- Antenne wird der Leiter 13 mit der Leitplanke 1, entweder galvanisch oder hochfrequenzmäßig leitend, verbunden. Die Doppelleitung ist dabei so auszuführen, daß der Abstand 4 zu einer geeigneten Koppeldämpfung führt.

Claims (13)

1. Leckwellenleiter-Antenne für Funkverbindungen mit Empfangs- oder Sendestellen auf oder in der näheren Umgebung einer Autostraße bestehend aus zwei entlang der Autostraße im wesentlichen parallel zueinander geführten voneinander isolierten Leitern, von denen einer flächenhaft ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die längs der Autostraße vorhandene, metallisch leitende, ebene oder im wesentlichen wannenförmig ausgebildete Leitplanke (1) als erster Leiter verwendet ist und daß der zweite Leiter (2) im wesentlichen parallel, beabstandet zur Leitplanke (1) geführt und an dieser isoliert befestigt ist.

2. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) aus Kupfer oder einem anderen ähnlich hochleitenden Material besteht und der Umfang (5) des Querschnitts (3) des zweiten Leiters (2) wesentlich kleiner ist als die Höhe der Leitplanke (1) (Fig. 2).

3. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) mit einer elektrischen Isolierschicht umgeben ist.

4. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) mit diskret angebrachten, dielektrisch isolierenden Abstandshaltern (7) an der Leitplanke (1) befestigt ist (Fig. 3).

5. Leckwellenleiter-Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der flächenhaft ausgeführte Leiter am oberen und am unteren Rand angewinkelt ist und in halber Höhe der Leitplanke eine Sicke vorhanden ist (Fig. 4).

6. Leckwellenleiter-Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) oberhalb des oberen Randes in der vertikalen Mittelebene (8) der Leitplanke (1) geführt ist (Fig. 4).

7. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) in Höhe der Symmetrielinie (10) der Sicke an der Leitplanke (1) befestigt ist (Fig. 5).

8. Leckwellenleiter-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt (3) des zweiten Leiters (2) kreisförmig, quadratisch oder rechteckförmig ist.

9. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) drahtförmig ausgebildet ist und dieser Draht bei kreisförmigem Leiterquerschnitt nahezu in der Ebene (11) der Frontflächen der Leitplanke (1) geführt ist (Fig. 5).

10. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) aus einem Blechstreifen gebildet ist, dessen Breite (12) kleiner ist als die um 2 cm verminderte Breite (19) der Sicke in der Ebene (11) der Frontflächen der Leitplanke (1) und daß der Blechstreifen (2) in dieser Ebene (11) geführt ist (Fig. 6).

11. Leckwellenleiter-Antenne nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Leitplanke (1) aus aneinandergefügten Leitplankenteilen besteht, die an den Stoßstellen (17) vernietet bzw. verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile an den Stoßstellen zur Verminderung der Übergangswiderstände durch Verbindungsleiter (18) hochfrequenzmäßig gut leitend miteinander verbunden sind (Fig. 4).

12. Leckwellenleiter-Antenne nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Leiter (1) und dem zweiten Leiter (2) ein dritter Leiter (13) parallel geführt ist, der zumindest an den beiden Enden Längsenden der Leckwellenleiter-Antenne mit der Leitplanke (1) leitend verbunden ist (Fig. 7).

13. Leckwellenleiter-Antenne nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Leiter (2) und der dritte Leiter (13) durch eine Doppelleitung mit Kunststoffsteg (14) realisiert ist (Fig. 8).