DE1416100B2

DE1416100B2 - Einrichtung zum identifizieren von beweglichen objekten mittels hochfrequenter elektrischer signale

Info

Publication number: DE1416100B2
Application number: DE19611416100
Authority: DE
Inventors: Clarence S Los Altos Kleist Robert A Sunnyvale Calif Jones (V St A )
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1960-02-15
Filing date: 1961-02-10
Publication date: 1971-05-13
Also published as: JPS386663B1; GB981161A; US3022492A; CH390736A; DE1416100A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Iden- fragestation übertragen. Dort erfolgt eine Entschlüsse-

tifizieren von beweglichen Objekten mittels hoch- lung der Frequenzen des Antwortsignals, die alle für

frequenter elektrischer Signale, welche von dem verschiedene Antwortstationen verschieden sind.

Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Auch bei dieser Einrichtung erfolgt eine Verzögerung

Trägerfrequenz und einer Anzahl von Seitenband- 5 zwischen Abfragesignal und Antwortsignal auf Grund

frequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Gleichrichtung des Abfragesignals, in der ein

der Abfragestation genäherten Antwortstation über- Siebkondensator zur Aussiebung der Frequenz des

tragen werden und von dieser nach Unterdrückung Abfragesignals enthalten sein muß, weil die einzelnen

von einzelnen ausgewählten Seitenbandfrequenzen in Oszillatoren für die Kodefrequenzen mit einer Gleich-

Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten io spannung gespeist werden sollen. Der Siebkondensator

Frequenzen enthaltenden Antwortsignals zu dem benötigt zur Aufladung eine gewisse Zeit. Darüber

Empfänger der Abfragestation zurückgesendet wer- hinaus besteht ein Nachteil darin, daß die Oszillato-

den, der das Antwortsignal unter Bildung der den ren für die Kodefrequenzen in der Antwortstation

ausgewählten Seitenbandfrequenzen entsprechenden exakt und stabil auf der gleichen Frequenz wie die

Audiosignale demoduliert und in ein Entschlüsse- 15 Entschlüsselungsnetzwerke in der Abfragestation

lungsnetzwerk einspeist. . liegen müssen. Die Einrichtung ist außerdem anfällig

Durch die deutsche Auslegeschrift 1068 769 ist ein auf Rausch- und Störsignale.

Funksystem zur Übermittlung von Nachrichten von Es ist eine Einrichtung zum Identifizieren von einem modulierbaren Antwortsender ohne eigene beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektri-Stromversorgung zu einer primären Funkstation mit 20 scher Signale, welche von dem Sender einer Abfrageeigener Stromversorgung, die als kombinierter Impuls- station in Form eines aus einer Trägerfrequenz mit Sender-Empfänger ausgebildet ist, bekannt, das da- aufmodulierten Signalfrequenzen bestehenden Abdurch gekennzeichnet ist, daß als Antwortsender ohne fragesignals zu einer sich der Abfragestation genäher-Stromversorgung ein Hochfrequenzkreis mit ange- ten Antwortstation übertragen werden und von dieser koppelter elektromechanischer Schwingungsvorrich- 25 nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten tung benutzt ist, zu der eine Taste bzw. ein Mikrofon Signalfrequenzen in Form eines verschlüsselten Antparallel liegt und die eine Verzögerung der rück- wortsignals, bei dem die nicht unterdrückten Signalgestrahlten Impulse bewirkt, die ungefähr der Impuls- frequenzen auf eine andere Trägerfrequenz aufmoduperiode des als primäre Station arbeitenden Impuls- liert sind, zu dem Empfänger der Abfragestation Sender-Empfängers entspricht. Die elektromechani- 30 zurückgesendet wird, der das Antwortsignal unter sehe Schwingungsvorrichtung ist z. B. ein Schwing- Bildung der den ausgewählten Signalfrequenzen entquarz. Durch diese elektromechanische Schwingungs- sprechenden Audiosignale demoduliert, vorgeschlavorrichtung soll eine Verzögerung der rückgestrahlten gen. Diese ältere Einrichtung ist dadurch gekenn-Impulse bewirkt werden. Das bedeutet, daß das Ant- zeichnet, daß die Trägerfrequenz des Antwortsignals wortsignal zeitlich dem Abfragesignal folgt, und zwar 35 ein ganzzahliger Teiler der Trägerfrequenz des Abauf der gleichen Frequenz. Wegen dieser Zeitverzöge- fragesignals ist und daß dem Empfänger von dem rung zwischen Abfragen und Antworten ist dieses Sender der Abfragestation ein Synchronisiersignal bekannte Funksystem zur Identifizierung sich schnell zugeleitet wird, welches den Empfänger auf die bewegender Objekte ungeeignet; denn das Antwort- Trägerfrequenz des Antwortsignals synchronisiert,
signal erscheint erst dann, wenn sich die das Antwort- 4° Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine signal erzeugende Antwortstation in dem beweglichen Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekt wieder von der Abfragestation entfernt hat. Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale Die zu erzielende Empfindlichkeit reicht bei solchen zu schaffen, die eine schnelle sofortige Antwortgabe Entfernungen zu einem sicheren Betrieb nicht mehr ermöglicht und empfindlich gegenüber Rausch- und aus. Durch die geringe Empfindlichkeit ist auch der 45 Störsignalen ist und sehr genau arbeitet, die außer-Einfluß von Rausch- und Störsignalen besonders dem mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen für groß. Abfrage- und Antwortsignal arbeiten kann. Die zu

Durch die deutsche Auslegeschrift 1063 219 ist ein schaffende Einrichtung soll gleichzeitig noch genauer Funkübertragungssystem bekannt, das im Prinzip wie und zuverlässiger sowie weniger rauschanfällig sein das zuvor genannte Funkübertragungssystem mit zeit- 50 als die genannte vorgeschlagene Einrichtung,
licher Verzögerung des Antwortsignals auf der glei- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird chen Frequenz arbeitet, also auch die gleichen Nach- dadurch gelöst, daß der Empfänger der Abfrageteile aufweist. Es sind lediglich besondere Maßnahmen station eine der Zahl der Seitenbandfrequenzen im zur Verschlüsselung der Abfragesignale vor ihrer Abfragesignal gleiche Anzahl von Mischkreisen entAusstrahlung und zur Entschlüsselung des Antwort- 55 hält, von denen jeder mit der Trägerfrequenz aus der Signals vorgesehen. Dadurch soll verhindert werden, Abfragestation und mit einer bestimmten Seitenbanddaß nicht berechtigte Personen das Antwortsignal frequenz gespeist ist und daraus ein Differenzsignal empfangen können. bildet, das als Bezugssignal an einen dem betreffenden

Durch die USA.-Patentschrift 2 910579 ist eine Mischkreis zugeordneten und zugleich mit dem vom Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Ob- 60 Empfänger aufgenommenen Antwortsignal gespeisten jekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale Synchrondetektor angelegt ist, wobei der Synchronbekannt, bei der von einer Abfragestation ein Abfrage- detektor alle Signale sperrt, die nicht in der richtigen signal in eine Empfangsspule einer Antwortstation Phasen- und Frequenzbeziehung zu der bestimmten übertragen wird. Das Abfragesignal wird gleich- Seitenbandfrequenz im Abfragesignal stehen,
gerichtet und liefert die Energie von verschiedenen, 65 Da bei der erfindungsgemäßen Lösung Phase und auf bestimmten Kodefrequenzen schwingenden Oszil- Frequenz einer jeden der auf die Trägerfrequenz des latoren, die jeweils ihre Frequenzsignale über züge- Antwortsignals aufmodulierten niederfrequenten hörige Sendespulen in eine Empfangsspule der Ab- Komponente (Differenzsignal f_v /,... /,,) direkt von

dem Phasen- und Frequenzverhältnis zwischen der Trägerfrequenz des Abfragesignals und.den darauf aufmodulierten Seitenbandfrequenzen (Z₀ + Z₁, · · · Z₀ + fn) abhängt, ist es möglich, die Originalsignale über Mischkreise als Differenzbezugssignale an die Synchrondetektoren anzulegen, wodurch sämtliche empfangenen Seitenbandfrequenzen und auch Rauschoder Störsignale unterdrückt werden, die nicht in der richtigen Phasen- und Frequenzbeziehung zu den Originalsignalen stehen. _

Zwar ergeben sich durch das Mischen der Trägerfrequenz mit den betreffenden Seitenbandfrequenzen nicht nur Differenzsignale, sondern auch Summensignale, Signale mit der Frequenz der Trägerfrequenz und der Seitenbandfrequenz sowie zahlreiche andere Frequenzen, jedoch liegen alle diese im Mischkreis erzeugten Frequenzen sehr viel höher als die Differenzsignale, so daß einfache und billige Tiefpaß-ÄC-Filter ausreichen, sämtliche mit Ausnahme der gewünschten Differenzfrequenz erzeugten Frequenzen auszufiltern.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Abfragestation einen Trägerfrequenzoszillator und eine Anzahl gesonderter Seitenbandfrequenzoszillatoren enthält, wobei der Trägerfrequenzoszillator mit allen Mischkreisen und jeweils einer der Seitenbandoszillatoren mit einem der Mischkreise verbunden ist. Es ist weiterhin zweckmäßig, daß die Antwortstation ein verschlüsseltes Antwortsignal durch Zweiseitenbandmodulation erzeugt und daß jeder der Synchrondetektoren nur auf eine Seitenbandfrequenz in einem Seitenband anspricht.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der Zeichnung stellt dar:

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 2 eine grafische Darstellung eines typischen, durch die Abfragestation in Fig. 1 erzeugten Abfragesignals.

Die in Fig. 1 gezeigte Schaltung ist durch gestrichelte Linien in drei Hauptabschnitte unterteilt, nämlich eine Abfragestation 101, eine Antwortstation 108 und einen Empfänger 111. Hierbei sind Abfragestation 101 und Empfänger 111 wegen ihrer verschiedenen Funktionen als gesonderte Einheiten dargestellt worden, in der Praxis können sie jedoch innerhalb eines gleichen Gehäuses untergebracht sein.

Die Abfragestation 101 enthält einen Sender mit einem Trägerfrequenzoszillator 102, der eine Trägerfrequenz Z₀ erzeugt. Weiterhin sind eine Anzahl von Seitenbandfrequenzoszillatoren 103, 104, 105 vorhanden, von denen in F i g. 1 zur Vereinfachung nur drei Stück gezeigt sind, während in der Praxis im allgemeinen mehr als drei solcher Oszillatoren vorgesehen sind. Trägerfrequenzoszillator 102 und alle Seitenbandfrequenzoszillatoren 103 bis 105 sind vorzugsweise kristallgesteuert und arbeiten bei einer festen Frequenz. Der erste Seitenbandfrequenzoszillator 103 ist auf die Frequenz (/„ + Z₁) eingestellt, der zweite Seitenbandfrequenzoszillator 104 auf die Frequenz (fn + /2) ^und der letzte Seitenbandfrequenzoszillator 105 auf die Frequenz (Z₀ + /„). Die Trägerfrequenz /₀ und jede der Seitenbandfrequenzen wird über einen der Bemessungswiderstände ί?-1, R-2, R-3 oder R-4 an einen rückgekoppelten Verstärker U-I angelegt, der zum Summieren der Signale dient und eine Rückkopplungsimpedanz RS besitzt. Die Ausgangsspannungen der verschiedenen Oszillatoren und die Bemessungswiderstände sind so aufeinander abgestimmt, daß ein gewünschtes Modulationsbild gebildet wird. Falls zehn Seitenbandfrequenzoszillatoren benutzt werden, kann sich dabei ein Summensignal ergeben, wie es grafisch in F i g. 2 skizziert ist. Dieses Summensignal entspricht in seiner Natur dem Ausgangssignal eines üblichen Einseitenbandsenders.

Das Ausgangssignal wird in einem Leistungsverstärker 106 (der sehr linear betrieben ist, um die relativen Seitenbandamplituden zu erhalten) verstärkt und dann einer Sendespule 107 der Abfragestation 101 zugeleitet. Die Sendespule 107 erzeugt ein Feld innerhalb einer gewissen Identifizierungszone längs einer Schienenspur, so daß jede Antwortstation, die in diese Identifizierungszone gelangt, durch das Abfragesignal erregt wird.

Der soweit beschriebene Sender ermöglicht die Bildung eines Einseitenbandsignals ohne Verwendung eines Modulators ausschließlich durch die Hochfrequenzoszillatoren, während die bislang bekannten Einseitenbandsender Audiooszillatören und Modulatoren benötigten.

In der Antwortstation 108 ist ein Eingangskreis 109 vorhanden, der aus Induktivität L-I und Kapazität C-I besteht. Dieser Eingangskreis ist so abgestimmt, daß er die Trägerfrequenz und sämtliche Seitenbandfrequenzen des Abfragesignals empfangen kann. An den Eingangskreis 109 ist ein Verschlüsselungsnetzwerk angeschlossen, das aus zwei Kristallfiltern F-I und F-2 besteht, von denen jedes in einen Frequenzbereich in Resonanz gerät, der einem der zehn unterschiedlichen Seitenbandfrequenzen des Abfragesignals entspricht. Durch die Kristallfilter wird der Eingangskreis 109 für die beiden ausgewählten Seitenbandfrequenzen kurzgeschlossen, so daß die über dem Eingangskreis durch Induktion von der Sendespule 107 her erzeugte Spannung zwischen den Punkten A und B die Trägerfrequenz/₀ und sämtliche Seitenbandfrequenzen, mit Ausnahme der beiden durch die Kristallfilter F-I und F-2 unterdrückten Seitenbandfrequenzen, enthält. Nach Demodulation durch eine Diode X-I und einen Kondensator C-2 entsteht zwischen Punkten C und D eine zusammengesetzte Spannung, die aus einer von der Trägerfrequenz herrührenden Gleichspannungskomponente besteht, der sämtliche Seitenbandfrequenzen Z₁ bis f_n (mit Ausnahme der beiden ausgefilterten) überlagert sind. Diese zusammengesetzte Spannung dient zum Betrieb eines Antwortoszillators, der einen Transistor T-I, einen Schwingkreis 110, eine Drosselspule L-3, einen Widerstand R-6 und einen Kondensator C-A enthält. Die zusammengesetzte Spannung wird von dem Schwingkreis 110 (bestehend aus Spule L-2 und Kondensator C-3) auf den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors T-I gekoppelt, so daß die nicht ausgefilterten Seitenbandfrequenzen auf die durch den Antwortoszillator erzeugte Trägerfrequenz aufmoduliert werden.

In F i g. 1 sind in der Antwortstation zwei Kristallfilter F-I und F-2 gezeigt. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, daß einzelne Antwortstationen nur ein solches Kristallfilter oder aber auch mehr als zwei enthalten, da Anzahl und Frequenz der Kristallfilter lediglich von der gewünschten Verschlüsselung abhängen.

Das von der Antwortstation 108 während der Speisung durch das Abfragesignal ausgestrahlte Antwort-

signal wird durch eine Empfangsspule 112 aufgenommen, die sich in unmittelbarer Nähe der Sendespule 107 befinden kann. Das aufgenommene Antwortsignal wird durch einen Verstärker 113 verstärkt und sodann parallel einer Anzahl von Synchrondetektoren 117, 118 und 119 zugeführt. Für jede der in der Einrichtung benutzten Seitenbandfrequenzen ist ein gesonderter Synchrondetektor vorgesehen.

Die Ausgangssignäle des Trägerfrequenzoszillators 102 und der Seitenbandfrequenzoszilltoren 103 bis 105 werden zu Mischkreisen 114, 115 und 116 geleitet, wobei jedenfalls ein Mischkreis für jede der in der Einrichtung benutzten Seitenbandfrequenzen vorgesehen ist. In jedem Mischkreis werden Trägerfrequenz und eine der Seitenbandfrequenzen einander überlagert, so daß sich ein der Differenz dieser Frequenzen entsprechendes Differenzsignal ergibt. Das Differenzsignal aus jedem Mischkreis wird als weiteres Eingangssignal in den dem betreffenden Mischkreis zugeordneten Synchrondetektor eingespeist. Beispielsweise werden Trägerfrequenz Z₀ und Seitenbandf requenz (Z₀ + Z₁) in dem Mischkreis 114 miteinander kombiniert, wobei sich ein Differenzsignal der Frequenz Z₁ ergibt. Dieses Differenzsignal wird als ein Eingangssignal an den Synchrondetektor 117 angelegt und dort mit sämtlichen Komponenten der Frequenz Z₁ verglichen, die in dem von dem Verstärker 113 gelieferten Signal vorhanden sind.

Da Phase und Frequenz einer jeden der auf die Trägerfrequenz des Antwortsignals aufmodulierten niederfrequenten Komponenten direkt von dem Phasen- und Frequenzverhältnis zwischen der Trägerfrequenz des Abfragesignals und den darauf modulierten Seitenbandfrequenzen abhängt, ist es möglich, die Originalsignale über Mischkreise als Differenzbezugssignale an die Synchrondetektoren anzulegen und sämtliche in dem vom Verstärker 113 gelieferten Signal enthaltenen Komponenten zu unterdrücken, die nicht in der richtigen Phasen- und Frequenzbeziehung zu den Originalsignalen stehen und daher vornehm-Hch als Rausch- oder sonstige Störsignale in Erscheinung treten.

Durch das Mischen der Trägerfrequenz Z₀ mit den betreffenden Seitenbandfrequenzen ergeben sich nicht nur Differenzsignale, sondern auch Summensignale, Signale mit der Frequenz der Trägerfrequenz und der Seitenbandfrequenz sowie zahlreiche andere Frequenzen. Sämtliche im Mischkreis erzeugten Frequenzen liegen jedoch sehr viel höher als die Differenzfrequenz, so daß einfache und billige Tiefpaß-ÄC-Filter dazu verwendet werden können, sämtliche, mit Ausnahme der gewünschten Differenzfrequenz, erzeugten Frequenzen auszufiltern. Solche Tiefpaßfilter 141, 142 und 143 sind in F i g. 1 gesondert gezeigt, aber in manchen Anwendungsfällen werden sie nur, zumindest teilweise, Belastungswiderstände und Streukapazitäten enthalten.

Die von den Synchrondetektoren über Leitungen 120, 121, 122 gelieferten Ausgangssignale bilden ein paralleles Ziffernsignal, das für jede Antwortstation spezifisch ist. Die an jeder der Leitungen erscheinende Spannung ist über ein Tiefpaßfilter 130, 131 oder 132 zu Gleichrichtern 133, 134 oder 135 geleitet und ist von dort der zugehörigen Stufe eines n-stufigen Registers 136 zugeführt worden. Falls gewünscht, können die Gleichrichter 133 bis 135 auch fehlen.

Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 113 kann ebenfalls auch an einen nicht weiter dargestellten, beispielsweise aus einem üblichen Hochfrequenzempfangskreis bestehenden Demodulator angelegt werden, um eine Spannung zur automatischen Verstärkungsregelung zu gewinnen. Die aus diesem weiteren Modulator abgeleitete Spannung kann mit einer Bezugsspannung über einem Differenzdetektor oder einem Schwellwertdetektor verglichen werden, die ihrerseits zur Regelung des Verstärkers 106, des Zustandes von nicht weiter dargestellten und zwischen den Leitungen 120 bis 122 und im Register gelegenen Gatterkreisen oder einer nicht dargestellten und zum Erzeugen von Registerfreigabeimpulsen dienenden Schaltung Verwendung finden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dem Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz und einer Anzahl von Seitenbandfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragestation genäherten Antwortstation übertragen werden und von dieser nach Unterdrükkung von einzelnen ausgewählten Seitenbandfrequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten Frequenzen enthaltenden Antwortsignals zu dem Empfänger der Abfragestation zurückgesendet werden, der das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Seitenbandfrequenzen entsprechenden Audiosignale demoduliert und in ein Entschlüsselungsnetzwerk einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger der Abfragestation (101) eine der Zahl der Seitenbandfrequenzen (Z₀ + Z₁, /0 + h> · ■ ■ U + fn) ^im Abfragesignal gleiche Anzahl von Mischkreisen (114 bis 116) enthält, von denen jeder mit der Trägerfrequenz (Z₀) aus der Abfragestation (101) und mit einer bestimmten Seitenbandfrequenz (z. B. Z₀ + Z₁) gespeist ist und daraus ein Differenzsignal (Z₁, Z₂ · · -Z_n) bildet, das als Bezugssignal an einen dem betreffenden Mischkreis (z. B. 114) zugeordneten und zugleich mit dem vom Empfänger (111) aufgenommenen Antwortsignal gespeisten Synchrondetektor (z. B. 117) angelegt ist, wobei der Synchrondetektor (z. B. 117) alle Signale sperrt, die nicht in der richtigen Phasen- und Frequenzbeziehung zu der bestimmten Seitenbandfrequenz (z. B. Z₀ + Zi) ün Abfragesignal stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragestation (101) einen Trägerfrequenzoszillator (102) und eine Anzahl gesonderter Seitenbandfrequenzoszillatoren (103 bis 105) enthält, wobei der Trägerfrequenzoszillator (102) mit allen Mischkreisen (114 bis 116) und jeweils einer der Seitenbandoszillatoren (z. B. 103) mit einem der Mischkreise (z. B. 115) verbunden ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortstation (108) ein verschlüsseltes Antwortsignal durch Zweiseitenbandmodulation erzeugt und daß jeder der Synchrondetektoren (z. B. 117) nur auf eine Seitenbandfrequenz (z. B. Z₁) in einem Seitenband anspricht.