EP1251582A1 - Data transmission system - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
- H01P3/12—Hollow waveguides
Definitions
- the present invention relates to the field of data transmission, especially in the field of high speed data transmission. It affects a data transmission system according to the preamble of claim 1.
- the density of such a network is very close to larger conurbations.
- a system for using existing hollow duct systems of a building, in particular ventilation pipes, for the efficient transmission of electromagnetic waves in the interior of a building is known.
- the system also includes antennas for feeding the electromagnetic waves into the cables. Through openings in the ventilation pipes, the electromagnetic waves enter different rooms separated by walls inside the building. These openings in the ventilation pipes inhibit the propagation of the electromagnetic waves. As a result, larger distances cannot be covered without repeatedly strengthening the waves.
- the object of the present invention is to provide a data transmission system for transmitting data between at least two data terminals via a data transmission medium according to the preamble of claim 1, in which the data transmission medium can be relocated and maintained without the problems mentioned above.
- the object is achieved according to independent claim 1.
- the essence of the invention is that the data transmission medium of the data transmission system with at least two data terminals, each having a modulator for modulating the data on an electromagnetic wave and / or a demodulator for demodulating the data from an electromagnetic wave and an antenna for transmitting and / or Receiving electromagnetic waves comprise, as a waveguide in the form of a closed, at least partially fluid-carrying pipeline.
- the existing pipes which are connected to form a dense network and are not primarily intended for data transmission, are used as waveguides. Thanks to the use of existing infrastructure, there is no need to intervene in the landscape and to change buildings when laying and maintaining the data transmission medium. Closed pipelines or piping systems with a metallic encapsulation and / or a highly conductive coating on the inner surface are particularly suitable as data transmission medium. Thanks to the shallow depth of penetration and the high conductivity in the enclosed encapsulation, optimal propagation of the electromagnetic waves is ensured with low losses. In addition, the enclosed encapsulation rsp. the coating shields external fields, which results in a very low noise level.
- FIG. 1 shows the data transmission system according to the invention with a pipeline.
- a mechanical structure such as a pipeline or pipeline for transporting fluids, is used as the data transmission medium in the data transmission system according to the invention.
- 1 shows such a pipeline 1, which transports a fluid 4 in a given direction.
- the pipeline is used as a data transmission medium for transmitting data between two data terminals 2 and 3.
- the data are coupled from the first data device 2 into the interior of the pipeline 1 as electromagnetic waves 4 by means of a first antenna 5.
- the data signal is processed in a modulator and amplified with a high-frequency amplifier.
- the electromagnetic waves propagate inside the pipeline 1.
- Using a second antenna 5 and a high-frequency receiver the data are decoupled from the inside of the pipeline by the second data terminal 2 and converted back into the original data signal via a demodulator.
- the data transmission system according to the invention works best with electrically conductive, completely encapsulated pipelines which transport fluids with a low dielectric loss factor.
- gases such as natural gas or air, insulating liquids or even solids can be considered as fluids.
- the data transmission system according to the invention functions only to a very reduced extent with tap water, since the attenuation losses due to the increased specific conductivity of the tap water are too high to achieve a reasonable transmission range.
- closed, electrically conductive pipes external fields are strongly shielded from the inside, which means that the interference level is very low. The reception sensitivity of the antennas can thus be set very low, with which large attenuations and thus large distances can be overcome.
- a high output can also be coupled in with the closed, electrically conductive pipelines since the radiation from the pipeline is very small. This also leads to the overcoming of large attenuations and distances.
- the pipelines have the smoothest possible inner surface (small electrical penetration depth) in order to achieve an optimal spread of the microwaves. If necessary, the inner surface of the pipes can be treated accordingly. For example, by applying a coating made of a material with a small depth of penetration and high conductivity, such as aluminum or silver, and / or by polishing. Such treatment leads to reduced losses.
- the data transmission system according to the invention also works reduced with electrically non-conductive pipelines. Different dielectric constants of pipe and transported fluid are used. However, there may be large emissions with such pipelines.
- Conductive coatings on the inner surface of the pipeline remedy this problem.
- the coatings can be applied across the board or at locations that are particularly sensitive to radiation.
- the pipes have a round cross section. However, this is not of the utmost importance for the transmission of electromagnetic waves. Other cross sections, in particular rectangular ones, can also be used.
- the frequency range is mainly due to the roughness of the inner Surface of the pipe is limited, which is dependent on the frequency Depth of penetration influences the spreading characteristics.
- linearly polarized antennas are particularly suitable in the area of end flanges of pipelines.
- Linear or elliptically polarized antennas have the advantage that they are mechanically smaller. For this, the propagation level is specified, which requires the antennas to be aligned in order to achieve the best possible transmission.
- an evaluation for a maximum signal can be made. This means that any necessary alignment can be dispensed with. If, for example, a dipole antenna (10% of the frequency) that is quite narrow-band in its actual characteristics is used, a larger bandwidth (more than 30% of the upper frequency limit) can be used in combination with the pipeline by exciting higher propagation modes.
- This ring is pre-assembled as an open, curved band with a smaller diameter than that of the pipeline and can be inserted and expanded using a pig.
- the patch antennas lying extremely flat on the inner wall of the pipeline also have the great advantage that a cleaning or maintenance pig that passes through the pipeline can easily get past them.
- the signal can be directly coupled through a wire that is insulated from the outside through a possibly sealed bushing into the interior of the pipeline, formed into a loop projecting into the interior along the direction of propagation and contacting the pipeline at the end of the loop.
Landscapes
- Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Datenübertragung,
insbesondere auf das Gebiet der Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung. Sie betrifft
ein Datenübertragungssystem gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to the field of data transmission,
especially in the field of high speed data transmission. It affects
a data transmission system according to the preamble of
Herkömmliche Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungssysteme im Distanzbereich von
bis zu einigen Kilometern sind als Draht- oder Fiberoptikleitungleitung, oder aber als
Mikrowellen- rsp. generell als Funksystem realisiert.
Das Verlegen von neuen und der Unterhalt bestehender Draht- oder Fiberoptikleitungen
ist mit grossem Aufwand verbunden. Insbesondere in stark überbauten Gebieten
verursacht das Verlegen einer neuen Leitung oftmals beinahe unlösbare Probleme.
Nicht selten gilt es beispielsweise Strassen oder Eisenbahnschienen mit einer neuen
Leitung zu kreuzen, was meistens zur Folge hat, dass diese für einige Stunden oder
Tage gesperrt bleiben.
Für funkbasierte Datenübertragungssysteme sind an erhöhten Lagen oder in flacheren
Gebieten auf entsprechend hohen Masten Antennen angebracht. Diese stören das
Landschaftsbild und stossen wegen der Abstrahlung auf immer weniger Akzeptanz bei
der Bevölkerung.
Rohrleitungen, sogenannte Pipelines, insbesondere zum Transportieren von
gasförmigen Stoffen, bilden weltweit ein riesiges und weitvermaschtes Netz. In der
Nähe von grösseren Ballungszentren ist die Dichte eines solchen Netzes sehr gross.
Aus US 5,994,984 ist ein System zur Benutzung von bestehenden
Hohlleitungssystemen eines Gebäudes, insbesondere Lüftungsrohre, zur effizienten
Übertragung von elektromagnetischen Wellen im Innern eines Gebäudes bekannt. Das
System umfasst neben den Leitungen Antennen zum Einspeisen der
elektromagnetischen Wellen in die Leitungen. Durch Öffnungen in den Lüftungsrohren
gelangen die elektromagnetischen Wellen in verschiedene, durch Wände getrennte
Räume im Innern des Gebäudes. Diese Öffnungen in den Lüftungsrohren hemmen die
Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen. Dadurch können keine grösseren
Distanzen überwunden werden, ohne die Wellen immer wieder zu verstärken.Conventional high-speed data transmission systems in the distance range of up to a few kilometers are available as wire or fiber optic line, or as microwave rsp. generally implemented as a radio system.
The laying of new and the maintenance of existing wire or fiber optic cables is associated with great effort. Especially in heavily built-up areas, laying a new line often causes almost insoluble problems. It is not uncommon, for example, to cross streets or railroad tracks with a new line, which usually means that they remain closed for a few hours or days.
For radio-based data transmission systems, antennas are installed at higher altitudes or in flat areas on high masts. These disturb the landscape and, due to the radiation, are less and less accepted by the population.
Pipelines, so-called pipelines, especially for transporting gaseous substances, form a huge and widely meshed network worldwide. The density of such a network is very close to larger conurbations.
From US 5,994,984 a system for using existing hollow duct systems of a building, in particular ventilation pipes, for the efficient transmission of electromagnetic waves in the interior of a building is known. In addition to the cables, the system also includes antennas for feeding the electromagnetic waves into the cables. Through openings in the ventilation pipes, the electromagnetic waves enter different rooms separated by walls inside the building. These openings in the ventilation pipes inhibit the propagation of the electromagnetic waves. As a result, larger distances cannot be covered without repeatedly strengthening the waves.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Datenübertragungssystem zum
Übertragen von Daten zwischen mindestens zwei Datenendgeräten über ein
Datenübertragungsmedium gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu
schaffen, bei welchem das Datenübertragungsmedium ohne die oben erwähnten
Probleme neu verlegt und unterhalten werden kann.
Die Aufgabe wird gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass das Datenübertragungsmedium des
Datenübertragungssystems mit mindestens zwei Datenendgeräten, welche jeweils
einen Modulator zum modulieren der Daten auf eine elektromagnetische Welle und/oder
einen Demodulator zum demodulieren der Daten von einer elektromagnetischen
Welle sowie eine Antenne zum Senden und/ oder Empfangen von elektromagnetischen
Wellen umfassen, als Wellenleiter in der Form einer abgeschlossenen, zumindest
abschnittsweise ein Fluid transportierenden Rohrleitungausgebildet ist.
Erfindungsgemäss werden die bestehenden, zu einem dichten Netz
zusammengeschlossenen, nicht primär zur Datenübertragung vorgesehenen
Rohrleitungen als Wellenleiter genutzt. Dank der Nutzung bestehender Infrastruktur
kann auf das Landschaftsbild negativ verändernde Eingriffe und Bauten beim Verlegen
und Unterhalten des Datenübertragungsmediums verzichtet werden.
Besonders geeignet als Datenübertragungsmedium sind geschlossene Rohrleitungen
oder Rohrleitungssysteme mit einer metallenen Kapselung und/ oder einer gutleitenden
Beschichtung auf der Innenoberfläche. Dank der geringen Eindringtiefe und der hohen
Leitfähigkeit in der abgeschlossenen Kapselung ist eine optimale Ausbreitung der
elektromagnetischen Wellen bei geringen Verlusten gewährleistet. Zudem werden
durch die abgeschlossene Kapselung rsp. die Beschichtung externe Felder
abgeschirmt, was einen sehr tiefen Störpegel zur Folge hat.The object of the present invention is to provide a data transmission system for transmitting data between at least two data terminals via a data transmission medium according to the preamble of
The object is achieved according to
The essence of the invention is that the data transmission medium of the data transmission system with at least two data terminals, each having a modulator for modulating the data on an electromagnetic wave and / or a demodulator for demodulating the data from an electromagnetic wave and an antenna for transmitting and / or Receiving electromagnetic waves comprise, as a waveguide in the form of a closed, at least partially fluid-carrying pipeline.
According to the invention, the existing pipes, which are connected to form a dense network and are not primarily intended for data transmission, are used as waveguides. Thanks to the use of existing infrastructure, there is no need to intervene in the landscape and to change buildings when laying and maintaining the data transmission medium.
Closed pipelines or piping systems with a metallic encapsulation and / or a highly conductive coating on the inner surface are particularly suitable as data transmission medium. Thanks to the shallow depth of penetration and the high conductivity in the enclosed encapsulation, optimal propagation of the electromagnetic waves is ensured with low losses. In addition, the enclosed encapsulation rsp. the coating shields external fields, which results in a very low noise level.
Fig. 1 zeigt das erfindungsgemässe Datenübertragungssystem mit einer Rohrleitung.1 shows the data transmission system according to the invention with a pipeline.
Eine mechanische Struktur, wie eine Rohrleitung oder Pipeline zum Transportieren von
Fluiden, wird im erfindungsgemässen Datenübertragungssystem als
Datenübertragungsmedium genutzt.
Fig. 1 zeigt eine solche Rohrleitung 1, welche ein Fluid 4 in eine gegebene Richtung
transportiert. Die Rohrleitung dient als Datenübertragungsmedium zum Übertragen von
Daten zwischen zwei Datenendgeräten 2 und 3. Mittels einer ersten Antenne 5 werden
die Daten vom ersten Datenengerät 2 ins Innere der Rohrleitung 1 als
elektromagnetische Wellen 4 eingekoppelt. Dabei wird das Datensignal in einem
Modulator aufbereitet und mit einem Hochfrequenzverstärker verstärkt. Die
elektromagnetischen Wellen breiten sich im Innern der Rohrleitung 1 aus. Mittels einer
zweiten Antenne 5 und einem Hochfrequenzempfänger werden die Daten vom zweiten
Datenendgerät 2 aus dem Innern der Rohrleitung entkoppelt und über einen
Demodulator in das ursprüngliche Datensignal zurückgewandelt.
Das erfindungsgemässe Datenübertragungssystem funktioniert am besten mit
elektrisch leitenden, abgeschlossen gekapselten Rohrleitungen, welche Fluide mit
niedrigem dielektrischen Verlustfaktor transportieren. Als Fluide kommen beispielsweise
Gase wie Erdgas oder Luft, isolierende Flüssigkeiten oder sogar Feststoffe in Frage. Mit
Leitungswasser funktioniert das erfindungsgemässe Datenübertragungssystem
allerdings nur sehr reduziert, da die Dämpfungsverluste aufgrund der erhöhten
spezifischen Leitfähigkeit vom Leitungswasser zu hoch ausfallen um eine vernünftige
Übertragungsreichweite zu erreichen.
Bei geschlossenen, elektrisch leitfähigen Rohrleitungen werden externe Felder nach
innen stark abgeschirmt, wodurch der Störpegel sehr tief ist. Die Empfangssensitivität
der Antennen kann somit sehr tief angesetzt werden, womit grosse Dämpfungen und
somit grosse Distanzen überwunden werden können. Ebenso kann mit den
abgeschlossenen, elektrisch leitenden Rohrleitungen eine grosse Leistung eingekoppelt
werden, da die Abstrahlung aus der Rohrleitung heraus sehr klein ist. Auch dies führt
zur Überwindung von grossen Dämpfungen und Distanzen.
Die Rohrleitungen weisen eine möglichst glatte Innenoberfläche auf (kleine elektrische
Eindringtiefe), um eine optimale Ausbreitung der Mikrowellen zu erwirken.
Gegebenenfalls kann die Innenoberfläche der Rohrleitungen entsprechend behandelt
werden. Beispielsweise durch Aufbringen einer Beschichtung aus einem Material mit
kleiner Eindringtiefe und hoher Leitfähigkeit wie etwa Aluminium oder Silber und/ oder
durch Polieren. Eine solche Behandlung führt zu reduzierten Verlusten.
Reduziert funktioniert das erfindungsgemässe Datenübertragungssystem auch mit
elektrisch nichtleitenden Rohrleitungen. Dabei werden unterschiedliche
Dielektrizitätskonstanten von Rohr und transportiertem Fluid genutzt. Allerdings kann es
bei solchen Rohrleitungen zu grossen Abstrahlungen kommen. Leitfähige
Beschichtungen auf der Innenoberfläche der Rohrleitung leisten diesem Problem
Abhilfe. Die Beschichtungen können dabei flächendeckend, oder an gegen Abstrahlung
besonders empfindlichen Stellen aufgetragen werden.
Die Rohrleitungen haben einen runden Querschnitt. Dies ist jedoch für das Übertragen
von elektromagnetischen Wellen nicht von grösster Bedeutung. Andere Querschnitte,
insbesondere rechteckförmige können durchaus auch verwendet werden.
Der Bereich der möglichen Übertragungsfrequenzen ergibt sich aus den Dimensionen
des Rohrleitungsquerschnitts. Je grösser der Durchmesser des
Rohrleitungsquerschnitts, desto tiefer ist die untere Frequenzgrenze fG (Grundmode),
bei der die Datenübertragung noch funktioniert. Für einen runden Querschnitt mit
Durchmesser D ergibt sich als untere Frequenzgrenze
1 shows such a
The data transmission system according to the invention works best with electrically conductive, completely encapsulated pipelines which transport fluids with a low dielectric loss factor. For example, gases such as natural gas or air, insulating liquids or even solids can be considered as fluids. However, the data transmission system according to the invention functions only to a very reduced extent with tap water, since the attenuation losses due to the increased specific conductivity of the tap water are too high to achieve a reasonable transmission range.
In the case of closed, electrically conductive pipes, external fields are strongly shielded from the inside, which means that the interference level is very low. The reception sensitivity of the antennas can thus be set very low, with which large attenuations and thus large distances can be overcome. A high output can also be coupled in with the closed, electrically conductive pipelines since the radiation from the pipeline is very small. This also leads to the overcoming of large attenuations and distances.
The pipelines have the smoothest possible inner surface (small electrical penetration depth) in order to achieve an optimal spread of the microwaves. If necessary, the inner surface of the pipes can be treated accordingly. For example, by applying a coating made of a material with a small depth of penetration and high conductivity, such as aluminum or silver, and / or by polishing. Such treatment leads to reduced losses.
The data transmission system according to the invention also works reduced with electrically non-conductive pipelines. Different dielectric constants of pipe and transported fluid are used. However, there may be large emissions with such pipelines. Conductive coatings on the inner surface of the pipeline remedy this problem. The coatings can be applied across the board or at locations that are particularly sensitive to radiation.
The pipes have a round cross section. However, this is not of the utmost importance for the transmission of electromagnetic waves. Other cross sections, in particular rectangular ones, can also be used.
The range of possible transmission frequencies results from the dimensions of the pipe cross-section. The larger the diameter of the pipe cross-section, the lower the lower frequency limit f G (basic mode) at which the data transmission still works. For a round cross-section with diameter D, the lower frequency limit results
Nach oben ist der Frequenzbereich hauptsächlich durch die Rauheit der inneren Oberfläche der Rohrleitung beschränkt, welche über die frequenzabhängige Eindringtiefe die Ausbreitungscharakteristik beeinflusst. The frequency range is mainly due to the roughness of the inner Surface of the pipe is limited, which is dependent on the frequency Depth of penetration influences the spreading characteristics.
Für eine runde Rohrleitung mit einem Durchmesser von 0.25 m ergibt sich eine untere
Frequenzgrenze von ca. 700 MHz. Nach oben hin kann mit einer Frequenz von bis zu
einigen GHz gearbeitet werden. Daraus ergibt sich eine nutzbare Bandbreite zwischen
einigen hundert MHz und mehreren GHz. Die erreichbare Datenrate beträgt somit
einige hundert Mb/s bis zu einigen Gb/s, womit das erfindungsgemässe
Datenübertragungssystem die Anforderungen heutiger
Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungssysteme erfüllt.
Die überwindbaren Datenübertragungsdistanzen können bis zu einigen Kilometern
betragen.
Vorteilhaft ist der Einsatz von zirkular polarisierten Antennen, da diese eine Ausrichtung
der Antenne im Innern der Rohrleitung überflüssig machen und zudem eine sehr
breitbandige Charakteristik aufweisen. Wegen ihrem relativ aufwendigen mechanischen
Aufbau eignen sich zirkular polarisierte Antennen insbesondere im Bereich von
Endflanschen von Rohrleitungen.
Linear oder elliptisch polarisierte Antennen haben den Vorteil, dass sie mechanisch
kleiner sind. Dafür ist die Ausbreitungsebene vorgegeben, was eine Ausrichtung der
Antennen voraussetzt, um eine möglichst optimale Übertragung zu erreichen.
Durch das Kombinieren mehrerer linear oder elliptisch polarisierter Antennen und unter
Verwendung von mehreren redundanten Empfängern kann eine Auswertung auf ein
maximales Signal gemacht werden. Dadurch kann auf ein allfällig nötiges Ausrichten
verzichtet werden. Beim Einsatz beispielsweise einer in ihrer eigentlichen Charakteristik
recht schmalbandigen (10% der Frequenz) Dipolantenne, wird in Kombination mit der
Rohrleitung durch Anregung höherer Ausbreitungsmodi eine grössere Bandbreite (mehr
als 30% der oberen Frequenzgrenze) nutzbar.
Durch die Kombination mehrerer linear polarisierter Antennen mit versetzter
Phasenansteuerung kann eine zirkulare Charakteristik erreicht werden, ohne dass eine
Ausrichtung nötig ist. Zudem wird keine Redundanz im Empfänger benötigt, dafür bleibt
die nutzbare Bandbreite in einem engen Rahmen beschränkt.
Patchantennen (flache Blechstücke, mit Dielektrikum isoliert im Innern der Rohrleitung
angebracht) ergeben vor allem im Hinblick auf mechanische Montierbarkeit sehr grosse
Vorteile, da sie fast keine Volumen beanspruchen. Auch Patchantennen haben
schmalbandigen Charakter, können aber in Kombination mit der Rohrleitung ebenfalls
mehrere Modi anregen und somit breitbandiger genutzt werden.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung von Patchantennen mit nicht orthogonaler
Strahlcharakteristik. Diese Antenne ist als ein leitender Flachring ausgebildet, welcher
isoliert am Innenrand der Rohrleitung angebracht ist. Dieser Ring wird als zu einem
Kreis gekrümmtes offenes Band mit kleinerem Durchmesser als der der Pipeline
vorkonfektioniert und kann mittels eines Molches eingeführt und expandiert werden.
Die äusserst flach auf der Innenwand der Rohrleitung aufliegenden Patchantennen
haben zudem den grossen Vorteil, dass ein durch die Rohrleitung geführter Reinigungsoder
Unterhaltsmolch problemlos an ihnen vorbeikommt.
Anstelle einer Antenne kann das Signal durch einen von aussen isoliert durch eine
allenfalls abgedichtete Durchführung in das Innere der Rohrleitung geführten, zu einer
ins Innere ragenden Schlaufe längs der Ausbreitungsrichtung geformten und am Ende
der Schlaufe die Rohrleitung kontaktierenden Draht direkt eingekoppelt werden.For a round pipeline with a diameter of 0.25 m there is a lower frequency limit of approx. 700 MHz. Upwards, a frequency of up to a few GHz can be used. This results in a usable bandwidth between a few hundred MHz and several GHz. The achievable data rate is thus a few hundred Mb / s up to a few Gb / s, with which the data transmission system according to the invention fulfills the requirements of today's high-speed data transmission systems.
The data transmission distances that can be overcome can be up to a few kilometers.
The use of circularly polarized antennas is advantageous, since they make it unnecessary to align the antenna inside the pipeline and also have a very broadband characteristic. Because of their relatively complex mechanical structure, circularly polarized antennas are particularly suitable in the area of end flanges of pipelines.
Linear or elliptically polarized antennas have the advantage that they are mechanically smaller. For this, the propagation level is specified, which requires the antennas to be aligned in order to achieve the best possible transmission.
By combining several linearly or elliptically polarized antennas and using several redundant receivers, an evaluation for a maximum signal can be made. This means that any necessary alignment can be dispensed with. If, for example, a dipole antenna (10% of the frequency) that is quite narrow-band in its actual characteristics is used, a larger bandwidth (more than 30% of the upper frequency limit) can be used in combination with the pipeline by exciting higher propagation modes.
By combining several linearly polarized antennas with offset phase control, a circular characteristic can be achieved without the need for alignment. In addition, no redundancy is required in the receiver, but the usable bandwidth remains limited within a narrow range.
Patch antennas (flat pieces of sheet metal, insulated with dielectric attached to the inside of the pipeline) offer great advantages, particularly in terms of mechanical assembly, since they take up almost no volume. Patch antennas also have a narrow-band character, but in combination with the pipeline can also excite several modes and can therefore be used in a broadband manner.
The use of patch antennas with non-orthogonal beam characteristics is particularly advantageous. This antenna is designed as a conductive flat ring, which is attached insulated on the inner edge of the pipeline. This ring is pre-assembled as an open, curved band with a smaller diameter than that of the pipeline and can be inserted and expanded using a pig.
The patch antennas lying extremely flat on the inner wall of the pipeline also have the great advantage that a cleaning or maintenance pig that passes through the pipeline can easily get past them.
Instead of an antenna, the signal can be directly coupled through a wire that is insulated from the outside through a possibly sealed bushing into the interior of the pipeline, formed into a loop projecting into the interior along the direction of propagation and contacting the pipeline at the end of the loop.
- 11
- Datenübertragungsmedium, RohrleitungData transmission medium, pipeline
- 2, 32, 3
- Datenendgerätedata terminals
- 44
- Fluidfluid
- 55
- Antenneantenna
- 66
- Elektromagnetische WellenElectromagnetic waves
Claims (10)
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|---|---|---|---|
| EP01810375A EP1251582A1 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Data transmission system |
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|---|---|---|---|
| EP01810375A EP1251582A1 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Data transmission system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1251582A1 true EP1251582A1 (en) | 2002-10-23 |
Family
ID=8183857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP01810375A Withdrawn EP1251582A1 (en) | 2001-04-17 | 2001-04-17 | Data transmission system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1251582A1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005164219A (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditioner and signal transmission method |
| WO2006068550A1 (en) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | An arrangement relating to antenna communication |
| US7921665B2 (en) | 2004-03-09 | 2011-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioning equipment, signal transmission method, and signal transmission method for air conditioning equipment |
| WO2014124344A1 (en) | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Wilson Kenneth B | An improved power transmission system and method using a conducting tube |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR768505A (en) * | 1933-11-28 | 1934-08-07 | Use of pipes carrying water, gas, oil, etc., to transmit signals, voice and sounds at a distance, either by acoustic waves or by electromagnetic waves | |
| FR2462787A1 (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-13 | Thomson Csf | Planar coupler for waveguide and HF line - is oriented at right angles to waveguide end and has two conductive layers on either side of dielectric |
| GB2235340A (en) * | 1989-08-22 | 1991-02-27 | Funai Electric Engineering Com | Signal receiver for satellite broadcast |
| JPH0650592A (en) * | 1992-07-30 | 1994-02-22 | Daikin Ind Ltd | Signal transmitter for separate type air conditioner |
| JPH07177066A (en) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | Tokyo Gas Co Ltd | Information transmission system |
| US5831549A (en) * | 1997-05-27 | 1998-11-03 | Gearhart; Marvin | Telemetry system involving gigahertz transmission in a gas filled tubular waveguide |
| US5994984A (en) * | 1997-11-13 | 1999-11-30 | Carnegie Mellon University | Wireless signal distribution in a building HVAC system |
-
2001
- 2001-04-17 EP EP01810375A patent/EP1251582A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR768505A (en) * | 1933-11-28 | 1934-08-07 | Use of pipes carrying water, gas, oil, etc., to transmit signals, voice and sounds at a distance, either by acoustic waves or by electromagnetic waves | |
| FR2462787A1 (en) * | 1979-07-27 | 1981-02-13 | Thomson Csf | Planar coupler for waveguide and HF line - is oriented at right angles to waveguide end and has two conductive layers on either side of dielectric |
| GB2235340A (en) * | 1989-08-22 | 1991-02-27 | Funai Electric Engineering Com | Signal receiver for satellite broadcast |
| JPH0650592A (en) * | 1992-07-30 | 1994-02-22 | Daikin Ind Ltd | Signal transmitter for separate type air conditioner |
| JPH07177066A (en) * | 1993-12-20 | 1995-07-14 | Tokyo Gas Co Ltd | Information transmission system |
| US5831549A (en) * | 1997-05-27 | 1998-11-03 | Gearhart; Marvin | Telemetry system involving gigahertz transmission in a gas filled tubular waveguide |
| US5994984A (en) * | 1997-11-13 | 1999-11-30 | Carnegie Mellon University | Wireless signal distribution in a building HVAC system |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 283 (M - 1613) 30 May 1994 (1994-05-30) * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 10 30 November 1995 (1995-11-30) * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005164219A (en) * | 2003-11-14 | 2005-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Air conditioner and signal transmission method |
| US7921665B2 (en) | 2004-03-09 | 2011-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioning equipment, signal transmission method, and signal transmission method for air conditioning equipment |
| CN101266071B (en) * | 2004-03-09 | 2011-10-12 | 三菱电机株式会社 | Signal transmission method |
| US8302875B2 (en) | 2004-03-09 | 2012-11-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Airconditioning equipment, signal transmission method, and signal transmission method for air conditioning equipment |
| US8733119B2 (en) | 2004-03-09 | 2014-05-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioning equipment, signal transmission method, and signal transmission method for air conditioning equipment |
| US8807444B2 (en) | 2004-03-09 | 2014-08-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Air conditioning equipment, signal transmission method, and signal transmission method for air conditioning equipment |
| WO2006068550A1 (en) * | 2004-12-22 | 2006-06-29 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | An arrangement relating to antenna communication |
| WO2014124344A1 (en) | 2013-02-08 | 2014-08-14 | Wilson Kenneth B | An improved power transmission system and method using a conducting tube |
| EP2954351A4 (en) * | 2013-02-08 | 2016-11-02 | Kenneth B Wilson | An improved power transmission system and method using a conducting tube |
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