DE1416101C - Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequen ter elektrischer Signale - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Iden- über zugehörige Sendespulen in eine Empfangstifizieren von beweglichen Objekten mittels hoch- spule der Abfragestation übertragen. Dort erfolgt frequenter elektrischer Signale, welche von dem eine Entschlüsselung der Frequenzen des Antwort-Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer signals, die alle für verschiedene Antwortstationen Trägerfrequenz mit aufmodulierten Signalfrequenzen 5 verschieden sind; Auch bei dieser Einrichtung erbestehenden Abfragesignals zu einer sich der Ab- folgt eine Verzögerung zwischen Abfragesignal und fragestation genäherten Antwortstation übertragen Antwortsignal auf Grund der Gleichrichtung des werden und ' von dieser nach Unterdrückung von Abfragesignals, in der ein Siebkondensator zur Auseinzelnen ausgewählten Signalfrequenzen in Form siebung der Frequenz des Abfragesignals enthalten eines verschlüsseitert Antwortsignals, bei dem die io sein muß, weil die einzelnen Oszillatoren für die nicht unterdrückten Signalfrequenzen auf eine andere Kodefrequenzen mit einer Gleichspannung gespeist Trägerfrequenz aufmoduliert sind, zu dem Empfän- werden sollen. Der Siebkondensator benötigt zur ger der Abfragestation zurückgesendet wird, der das Aufladung eine gewisse Zeit. Darüber hinaus besteht Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten ein Nachteil darin, daß die Oszillatoren für die Signalfrequenzen entsprechenden Audiosignale de- 15 Kodefrequenzen in der Antwortstation exakt und moduliert. ' stabil auf der gleichen Frequenz wie die Entschlüsse-

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 068 769 ist lungsnetzwerke in der Abfragestation Hegen müssen,

ein Funksystem zur Übermittlung von Nachrichten Die Einrichtung ist außerdem anfällig auf Rausch-

von einem modulierbaren Antwortsender ohne und Störsignale.

eigene Stromversorgung zu einer primären Funk- 20 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Station mit eigener Stromversorgung, die als kombi- Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Obnierter Impuls-Sender-Empfänger ausgebildet ist, jekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale zu bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als schaffen, die mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen Antwortsender ohne Stromversorgung ein Hoch- für Abfrage- und Antwortsignale arbeitet, eine frequenzkreis mit angekoppelter elektromechanischer 25 schnelle Anwortgabe ermöglicht und unempfindlich Schwingungsvorrichtung benutzt ist, zu der eine gegenüber Rausch- und Störsignalen ist und sehr geTaste bzw. ein Mikrofon parallel liegt und die eine nau arbeitet.

Verzögerung der rückgestrahlten Impulse bewirkt, Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe die ungefähr der Impulsperiode des als primäre wird dadurch gelöst, daß die Trägerfrequenz des Station arbeitenden Impuls-Sender-Empfängers ent- 30 Antwortsignals ein ganzzahliger Teiler der Trägerspricht. Die elektromechanische Schwingungsvor- frequenz des Abfragesignals ist, und daß dem Emp-,richtung ist z. B. ein Schwingquarz. Durch diese fänger von dem Sender der Abfragestation ein Synelektromechanische Schwingungsvorrichtung soll eine chronisiersignal zugeleitet wird, welches den Emp-Verzögerung der rückgestrahlten Impulse bewirkt fänger auf die Trägerfrequenz des Antwortsignals werden. Das bedeutet, daß das Antwortsignal zeit- 35 synchronisiert.

lieh dem Abfragesignal folgt, und zwar auf- der Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in

gleichen Frequenz. Wegen dieser Zeitverzögerung einer hohen Genauigkeit und in einer stark verrin-

zwischen Abfragen und Antworten ist dieses be- gerten Rausch- und Störanfälligkeit. Dieser Vorteil

kannte Funksystem zur Identifizierung sich schnell wird durch Anwendung einer Synchrondemodulation

bewegender Objekte ungeeignet; denn das Antwort- 40 erzielt. Hierbei wird die Trägerfrequenz des Ant-

signal erscheint erst dann, wenn sich die das Ant- wortsignals stets mit festgelegter Phasen- und Fre-

wortsignal erzeugende Antwortstation in dem beweg- quenzbeziehung des Abfragesignals übertragen. Es

liehen Objekt wieder von der Abfragestation entfernt werden die Phase und die Frequenz des aufgenom-

hat. Die zu erzielende Empfindlichkeit reicht bei menen Antwortsignals mit der Phase und Frequenz

solchen Entfernungen zu einem sicheren Betrieb 45 des Abfragesignals verglichen. Das Antwortsignal

nicht mehr aus. Durch die geringe Empfindlichkeit wird so synchron demoduliert, wobei diejenigen

ist auch der Einfluß von Rausch- und Störsignalen Komponenten des empfangenen Antwortsignals als

besonders groß. Rauschkomponenten unterdrückt werden, die sich

Durch die deutsche Auslegeschrift 1063 219 ist nicht in der richtigen Phasenbeziehung zur Trägercin Funkübertragungssystem bekannt, daß im Prinzip 5° frequenz des Abfragesignals befinden,
wie das zuvor genannte Funkübertragungssystem mit Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bezeitlicher Verzögerung des Antwortsignals auf der steht darin, daß die Trägerfrequenz des Antwortgleichen Frequenz arbeitet, also auch die gleichen signals halb so groß wie die Trägerfrequenz des AbNachteile aufweist. Es sind lediglich besondere Maß- fragesignals ist und das der Empfäeger mit der nahmen zur Verschlüsselung der Abfragesignale vor 55 Abfragestation über einen Frequenzteiler gekoppelt ihrer Ausstrahlung und zur Entschlüsselung des ist. Auf diese Weise läßt sich die Schaltung beson-Antwortsignals vorgesehen. Dadurch soll verhindert ders einfach und billig gestalten,
werden, daß nicht berechtigte Personen das Antwort- . Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht signal empfangen können. darin, daß in der Antwortstation ein solcher Teil

Durch die USA.-Patentschrift 2 910 579 ist eine 60 der Trägerfrequenz des Abfragesignals einem die' Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Ob- Trägerfrequenz des Antwortsignals erzeugenden jekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale Oszillator zugeführt ist, daß dieser mit der Trägerbekannt, bei der von einer Abfragestation ein Ab- frequenz des Abfragesignals synchronisiert ist. Ein fragesignal in eine Empfangsspule einer Antwort- Vorteil der Weiterbildung besteht in der Synchronistation übertragen wird. Das Abfragesignal wird 65 sierung des Oszillators, der die Trägerfrequenz des gleichgerichtet und liefert die Energie von verschie- Antwortsignal erzeugt, mit der Trägerfrequenz des denen, auf bestimmten Kodefrequenzen schwingen- Antwortsignals, so daß insgesamt völlig starre Freden Oszillatoren, die jeweils ihre Frequenzsignale quenzbeziehungen hergestellt sind. Schwingt der

Oszillator der Antwortstation mit einer Frequenz, die halb so groß ist wie die Trägerfrequenz des Abfragesignals, so kann der Oszillator sehr leicht durch einen geringen Anteil der Trägerfrequenz des Abfragesignals mitgenommen und damit synchronisiert werden. .

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

F i g. 1 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform der Einrichtung gemäß der Erfindung;

F ig. 2 zeigt ein Schaltbild einer Abwandlung einer Antwortstation. .

In Fig. 1 ist eine Abfragestation 20 mit einer Sendespule 22 erkennbar, die ein Abfragesignal erzeugen kann, das in der Lage ist, irgendeine Antwortstation, die auf das Abfragesignal abgestimmt ist und die sich innerhalb einer vorbestimmten Ent- < fernung der Spule 22 nähert, zu erregen. Das Abfragesignal kann beispielsweise aus einer Abfrageträgerfrequenz/₀ und einer Anzahl von Seitenbandfrequenzen bestehen, die durch Modulieren der Trägerfrequenz mit einer Anzahl gesonderter Audio-Frequenzen gebildet sind. Beispielsweise können zehn oder fünfzehn diskrete Audio-Frequenzen auf eine Trägerfrequenz /₀ von 200 kHz auf moduliert sein. Die Anzahl dieser Audio-Frequenzen bestimmt die maximale Kapazität des Systems, da durch diese Anzahl die Zahl der zum Verschlüsseln verfügbaren Digits bestimmt wird. In der Darstellung der Fig. 1 wird die Trägerfrequenz /₀ erzeugt durch einen Oszillator 26,' während die Audio-Frequenzen ' durch Oszillatoren 26 a, 26 b, 26 c usw. gebildet werden. Aus Gründen der Vereinfachung sind nur einige wenige der Audio-Oszillatoren gezeigt. In einem Modulator 27 werden die diskreten Audio-Frequenzen auf die Trägerfrequenz auf moduliert.

Es soll angenommen werden, daß die Abfrageträgerfrequenz /₀ 200 kHz beträgt und daß zehn Audio-Frequenzen auf die Trägerfrequenz aufmoduliert worden sind, und zwar innerhalb eines 10-kHz-Bandes, das symmetrisch zu der Trägerfrequenz liegt. In diesem Fall ist Abstimmkreis 10 der Antwortstation 25 auf 200 kHz abgestimmt, und zwar breit genug, um auch noch auf alle Seitenbandfrequenzen ansprechen zu können. Der Abstimmkreis 10 enthält, wie sich aus Fig. 1 ergibt, einen üblichen parallelen Resonanzkreis mit einer Induktivität L-I und einer Kapazität C-I.

Die über dem Abstimmkreis 10 durch das Abfragesignal induzierte Spannung wird an einen De- 5o> modulator gelegt, der einen Diodengleichrichter X-I und einen Kondensator C-2 enthält. Nach Demodu- · lation des Abfragesignals erscheint zwischen den Punkten A und B eine zusammengesetzte Spannung, die eine von der Demodulation der Trägerfrequenz herrührende Gleichspannungskomponente und eine Anzahl von Audio-Komponenten enthält. Die Audio-Komponenten entsprechen den auf die Trägerfrequenz in der Abfragestation 20 aufmodulierten Audio-Frequenzen. Diese zusammengesetzte Spannung läuft durch ein Verschlüsselungsnetz, das selektiv einzelne der Audio-Frequenzen durchläßt oder ausfiltert. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besitzt die Antwortstation 25 zwei Sperrfilter F-I und F-2 im Verschlüsselungsnetz. Die beiden Sperrfilter enthalten je eine Induktivität L-2 und L-3 und je eine Kapazität C-S und C-6. Durch diese Filter werden die Audio-Komponenten, deren Frequenz der Resonanzfrequenz der Filterkreise entspricht, ausgelöscht, so daß in der verschlüsselten, zusammengesetzten Spannung, die zwischen den Punkten C und D erscheint, diese Audio-Frequenzen fehlen. Selbstverständlich sind . andere Antwortstationen innerhalb der Anlage mit einer unterschiedlichen Anzahl von Verschlüsselungsfiltern und mit anderen. d. h. auf andere Frequenzen abgestimmten Verschlüsselungsfiltern ausgerüstet, so daß es möglich ist, eine große Anzahl der Antwortstation.en in eindeutiger Weise zu verschlüsseln.

Die verschlüsselte, zusammengesetzte Spannung zwischen den Punkten C und D dient zum Betrieb eines Antwortoszillators 15. Die Gleichspannungskomponente dieser Spannung liegt über Oszillatortankkreis 16, enthaltend Induktivität L-4 und Kapa zitätC-I, an der Kollektor-Emitter-Strecke von Transistor T-I. Eine Rückkopplungsspule L-S ist induktiv mit dem Oszillatortankkreis 16 gekoppelt. Soweit die an den Oszillator angelegte Verschlüsselungsspannung noch Audio-Komponenten enthält, die durch das Verschlüsselungsnetz hindurch gelaufen sind, erscheinen diese Audio-Komponenten als Modulation der vom Oszillator 15 gelieferten Trägerfrequenz des Antwortsignals, das von einer Empfangsspule 23 eines Empfängers 21 aufgenommen wird.

Ein Netzwerk mit in Serie geschaltetem Widerstand R-I und Kondensator C-3 verhindert die Abschneidung der Modulationsfrequenzen. Gleichfalls verbindet dieses Netzwerk eine Kreuzmodulation der zahlreichen durch Demodulation gebildeten Audio-Frequenzen.

. Nach der Erfindung ist die Resonanzfrequenz des Oszillatortankkreises 16 so ausgewählt, daß sie ein ganzzahliger Teiler der Abfrageträgerfrequenz ist, beispielsweise 100 kHz. Demzufolge müssen Induktivität L-4 und Kapazität C-I so ausgewählt sein, daß die Resonanzfrequenz des Oszillatortankkreises 16 auf den gewünschten Wert gelangt. Rückkopplungsspule L-5, die bei den bisherigen Anordnungen in Serie mit dem Kondensator C-4 zwischen Basis und Emitter des Transistors lag, ist über eine Leitung 13 an einen Abgriff 11 der Spule L-I des Abstimmkreises 10 angeschlossen. Auf diese Weise liegt ein kleiner Anteil des Abfragesignals, nämlich derjenige Anteil, der in dem unteren Teil der Spule L-I induziert ist, in Serie mit der 100_rkHz-Rückkopplungsspannung, die in der Rückkopplungsspule L-5 von der Induktivität L-4 des Oszillatortankkreises 16 her induziert ist. Diese einfache Einführung eines kleinen Anteiles der Abfragefrequenz in den Steuerkreis des" Antwortoszillators 15 dient dazu, die Frequenz des Antwortoszillators . auf einem exakten ganzzahligen Teiler der Abfragefrequenz zu synchronisieren. .■■'".:■

Die Größe des Anteiles an Synchronisierspannung ist bestimmt durch das Verhalten des Antwortoszillators gegenüber Synchronisiersignalen aus einer unabhängigen Quelle. Falls der Oszillatortankkreis selbst die Oszillatorfrequenz sehr nahe bei 100 kHz hält (mit nur geringer .Drifttendenz), braucht auch nur ein sehr kleiner Anteil an Synchronisierspannung in den Steuerkreis eingeführt zu werden. Umgekehrt muß, wenn eine merkliche Drift der Oszillatorfrequenz auftreten kann (besonders bei einigen Anwendungsgebieten der Erfindung, bei denen starke Temperaturänderungen toleriert werden müssen), ein

größerer Anteil an Synchronisierspannung eingespeist werden. Es ist jedoch unter Verwendung bekannter und üblicher Maßnahmen ohne weiteres möglich, die Empfindlichkeit des Antwortoszillators 15 so einzustellen, daß das 200-kHz-Synchronisiersignal nicht größer als 5 %> der normalen Oszillator-Betriebsspannung zu sein braucht, d. h. derjenigen Spannung, die über der Induktivität L-4 des Oszillatortankkreises'16 vorhanden ist.

seine Phasen- und Frequenzsteuerung durch die Abfrageträgerfrequenz, die durch den Oszillator 26 erzeugt wird. Auf diese Weise können Komponenten, die im Antwortsignal erscheinen und die nicht in der 5 richtigen Phasenbeziehung zum Bezugssignal stehen, durch den Synchrondetektor 32 als Rauschen unterdrückt werden. Das Ausgangssignal von dem Synchrondetcktor 32 wird über Tiefpaßfilter 34 zur Erzielung der Selektivität und über einen Verstärker

Es ist wünschenswert, den Anteil des Synchroni- ίο 35 (mit automatischer Verstärkungsregelungsschleife siersignals möglichst gering zu halten, da das Syn- 37) zur Erzielung der Empfindlichkeit geleitet. Das chronisicrsignal noch Audio-Komponenten enthält, an der Klemme 36 erscheinende Signal kann beiso daß es bis zu einem gewissen Grad solche Fre- spielsweise über eine übliche Filteranordnung quenzcn wieder in das von der Antwortstation aus- (Kammfilter) entschlüsselt werden, wobei sich ein gesendete Antwortsignal einführen kann, die durch 15 paralleles Digitalsignal ergibt, das die Antwortstation die Filter /'-1 und F-I an sich vollständig unter- identifiziert.

drückt sein sollten. Der Empfänger21 kann jedoch Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Form einer Ant-

einen (nicht weiter dargestellten) Grenzwert detektor wortstation, bei der die die Digits darstellenden enthalten, so daß der geringe Anteil an solchen für Seitenbandfrequenzen vor der Demodulation des Synchronisationszwecke wieder eingeführten Audio- 20 Abfragesignals bestimmt werden. In dem Verschlüs-Frequenzen ignoriert werden kann, wenn das vom selungsnetz sind zwei Kristallfilter F-Il und F-12 Empfänger aufgenommene Antwortsignal entschlüs- vorhanden, von denen jedes in Reihenresonanz mit seit wird. einer der Seitenbandfrequenzen im Abfragesignal

Bei einem typischen praktischen Ausführungs- kommt. Auf diese Weise werden die durch die Frebeispiel der Erfindung zum Identifizieren von Omni- 25 quenz der Filter bestimmten Seitenbandfrequenzen bussen entlang ihres Fahrweges sind Abfrage- kurzgeschlossen. Falls ein üblicher mit einem Modustationen und Empfänger in die Straßen eingelassen, lator gekoppelter Sender zum Erzeugen des Abfrage- und die Omnibusse tragen Antwortstationen. Die signals benutzt wird, ist ein oberes und ein unteres Abfragestation 20 kann dabei beispielsweise ein Seitenband für jede Audio-Frequenz vorhanden, so Signal von etwa 50 Watt an die Sendespule 22 lie- 30 daß zwei Hochfrequenzkristallfilter zum Eliminieren fern. Die an den Omnibussen angeordneten Antwort- einer bestimmten Seitenbandfrequenz notwendig Stationen werden bei Annäherurig an die Sendespule sind. Um eine solche Verdoppelung der- Schaltteile allerdings erst zum Aussenden eines wirksamen Ant- zu vermeiden, wird im allgemeinen bei der Vorrichwortsignals erregt, wenn der Abstand zwischen tung der F i g. 2 ein Einseitenbandsignal benutzt, das Sendespule und Äntwortstation auf unter etwa einen 35 eine Anzahl von diskreten, einzelnen Seitenband-Meter abgesunken ist. Die Signalstärke der Antwort- frequenzen besitzt, von denen jede einem anderen signale verändert sich außerordentlich stark bei Digit im System entspricht.

einer Änderung des Abstandes zwischen Sendespule Die Antwortstation der Fig. 2 arbeitet grundsätz-

und Antwortstation und Empfangsspule. Die maxi- Hch analog der Antwortstation der Fig. 1. Ein wichmale Signalstärke des Abfragesignals, die im Emp- 40 tiger Unterschied besteht jedoch darin, daß beträchtfanger während der dichtesten Kopplung in einem lieh größere Anteile der Abfrageträgerfrequenz als typischen System aufgenommen werden kann, liegt Synchronisierfrequenz zum Antwortoszillator 15 der. in der Größenordnung von 0,01 Mikrowatt. Dieses Fig. 2 geleitet werden können, so daß die Phase starke Mißverhältnis zwischen den Signalstärken des und Frequenz des Antwortoszillators 15 noch fester Abfragesignals und des Antwortsignals würde eine 45 gesteuert werden kann, ohne daß dabei eine Gefahr vollständige Verstümmelung oder Uberdeckung des der Wiedereinführung der für Verschlüsselungs-Antwortsignals zur Folge haben, falls die Träger- zwecke auszufilternden Seitenbandfrequenzen besteht, frequenz des Antwortsignals einer Oberschwingung Dies liegt daran, daß die Filter in Fig. 2 die Seitender Abfrageträgerfrequenz entsprechen oder nahe- bandenergien in dem Abstimmkreis der Antwortkommen würde. Bei der vorliegenden Erfindung 50 station selbst entfernen, so daß das von dem Abliegen jedoch die Oberschwingungen des Abfrage- stimmkreis abgenommene Synchronisiersignal die besignals bei 400, 600, 800 kHz usw., während das treffenden Seitenbandfrequenzen nicht mehr enthält. Antwortsignal bei einer Frequenz von 100 kHz aus- Die von der Abfragestation 20 erzeugte Trägergesendet und vom Empfänger empfangen wird. Auf frequenz kann zahlreiche Oberschwingungen höherer diese Weise kann keine Störung des Antwortsignals 55 Ordnung enthalten. Sie enthält jedoch keine harmodurch die Oberschwingungen des Abfragesignals nischen Unterschwingungen, d. h. Frequenzen, die auftreten. Weiterhin wird dadurch, daß Abfrage- tiefer liegen als die Grundfrequenz der Trägerträgerfrequenz und Antwortträgerfrequenz im Ver- frequenz. Die Kreise können sehr leicht so ausgelegt hältnis eines ganzzahligen Teilers zueinander stehen, werden, daß sie bei einer Frequenz schwingen, die eine sehr große Einfachheit in der Synchronisation 60 ein ganzzahliger Teiler der Abfrageträgerfrequenz des Antwortoszilfators erzielt, so daß leicht eine ge- ist, und diese Kreise können in sehr einfacher und haue und Rauschen vermeidende Synchrondemodu- wirtschaftlicher Weise miteinander und mit der Trälation durchgeführt werden kann. gerfrequenz synchronisiert werden. Aus diesem

Das empfangene Antwortsignal wird von der Grund läßt sich die Einrichtung nach der Erfindung Empfangsspule 23 aus — gegebenenfalls nach Ver- 65 wirtschaftlich auslegen und einfach betreiben. Ein Stärkung an einen üblichen Synchrondetektor 32 ge- besonderer Vorteil der Erfindung liegt, wie erwähnt, leitet, dem eine Bezugsfrequenz über einen Frequenz- darin, daß die Einrichtung praktisch immun gegen teiler 33 zugeführt wird. Dieser Frequenzteiler erhält Rauschen oder die meisten Störinterferenzen ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dem Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz mit aufmodulierten Signalfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragestation genäherten Antwortstation übertragen werden und .von dieser nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten Signalfrequenzen in Form eines verschlüsselten Antwortsignals, bei dem die nicht unterdrückten Signalfrequenzen auf eine andere Trägerfrequenz aufmoduliert sind, zu dem Empfänger der Abfragestation zurückgesendet wird, der das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Signalfrequenzen entsprechenden Audiosignale demoduliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz des Antwortsignals ein

ganzzahliger Teiler der Trägerfrequenz (/₀) des Abfragesignals ist und daß dem Empfänger (21) von dem Sender der Abfragestation (20) ein Synchronisiersignal zugeleitet wird, welches den Empfänger (21) auf die Trägerfrequenz des Antwortsignals synchronisiert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfrequenz des Antwortsignals halb so groß wie die Trägerfrequenz des Abfragesignals ist und daß der Empfänger (21) mit der Abfragestation (20) über einen Frequenzteiler (33) gekoppelt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antwortstation (25) ein solcher Teil der Trägerfrequenz des Abfragesignals einem die Trägerfrequenz des Antwortsignals erzeugenden Oszillator (Γ-l) zugeführt ist, daß dieser mit der Trägerfrequenz des Abfragesignals synchronisiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen