DE2613845B2 - Die Dopplerverschiebung der Reflexion von elektromagnetischer und Ultraschall-Strahlung auswertendes Einbruchalarmgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Einbruchssicherung, wie es im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben ist.

Es ist bekannt, das sogenannte Doppler-Prinzip zur Realisierung von Geräten zur Einbruchssicherung anzuwenden. In solchen Geräten wird von einem Sender eine Strahlung ausgesandt, die an Gegenständen, zu denen hier auch Personen zu rechnen sind, reflektiert wird. Die reflektierte Strahlung wird von einem Empfänger aufgenommen und ausgewertet. Erfolgt die Reflexion an einem ruhenden Gegenstand, stimmt die Frequenz der empfangenen Strahlung mit der Frequenz der ausgesandten Strahlung überein. Erfolgt jedoch die Reflexion an einem Gegenstand, der sich mit einer Geschwindigkeitskomponente in Richtung auf den Sender und/oder den Empfänger zu oder von diesem wegbewegt, tritt eine Doppler-Frequenzverschiebung in der empfangenen Strahlung auf.

Bekannte, z. B. schon im Handel befindliche Geräte zur Einbruchssicherung verwenden elektromagnetische Strahlung des sogenannten X-Bandes (Funkwellen). Ihr Frequenzbereich liegt z. B. bei 9,5 GHz. Eine derartige elektromagnetische Strahlung läßt sich relativ gut handhaben. Erzeugen läßt sie sich z. B. mit einer sogenannten Halbleiter-Gunn-Diode und der Empfänger ist beispielsweise mit einer Schottky-Diode ausgerüstet. Ein solches im X-Band arbeitendes Gerät hat jedoch einen zumindest im Einzelfall sehr schwerwiegenden Nachteil, der auf den Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung beruht. Diese tritt nämlich ohne weiteres durch Wände und insbesondere durch Fenster hindurch und bei der Reflexion an einem bewegten Gegenstand, z. B. an einer Person, kommt es dann nicht darauf an, ob sich die Person in dem mit dem Gerät zu überwachenden Raum oder auf einem benachbarten Gang oder etwa außerhalb auf der Straße bewegt. Zur Behebung dieses Nachteiles hat man ein derartiges Gerät derart umempfindlich gemacht, daß es dann leider auch für die Überwachung des betreffenden Raumes nicht mehr völlig zuverlässig ist.

Es sind auch bereits Geräte zur Einbruchssicherung im Handel, die anstelle mit Funkwellen mit Ultraschall-Strahlung, z. B. in einem Frequenzbereich um 40 kHZ herum, arbeiten. Ein Vorteil derartiger Geräte ist, daß sie vergleichsweise zu den mit Funkwellen arbeitenden Geräten technisch weniger aufwendig und entsprechend billiger sind. Diese mit Ultraschall arbeitenden Geräte haben jedoch ebenfalls schwerwiegende Nachteile. Ein wesentlicher Nachteil ist, daß die ausgesandte Ultraschall-Strahlung z. B. auch von bewegter Luft, etwa durch Dämpfungsschwankungen, beeinflußt wird. Luftturbulenzen sind aber insbesondere in beheizten Räumen gar nicht auszuschließen. Um Fehlalarm zu

vermeiden, hat man auch hier den Weg beschritten, das Gerät sehr unempfindlich zu machen. Andererseits hat man Ultraschall-Geräte aus diesen und aus anderen Gründen praktisch nur zur Überwachung kleiner Räume, wie Kraftwagen und Wohnwagen, verwendet.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 29 518 (= US-PS 38 46 778) ist ein Gerät zur Einbruchssicherung bekannt, bei dem sowohl elektromagnetische Strahlung (Funkwellen) als auch UltraschaJl-Strahlung zur Detektion einer festzustellenden, bewegten Perscn verwendet werden. Dieses Gerät ist jedoch so aufgebaut, d?.ß die Funkwellen für einen Überwachungsbereich und die Ultraschall-Wellen für einen anderen, davon verschiedenen Überwachungsbereich eingesetzt werden. Alarm wird dann gegeben, wenn schon in einem einzigen der Bereiche ein Ereignis festgestellt wird. Koinziidenz für ein Ansprechen des mit elektromagnetischer Strahlung arbeitenden Teils ist nicht vorgesehen und ist auch dort gar nicht sinnvoll und nicht ausführbar. Um bei diesem bekannten Gerät eine Vereinfachung der für beide Geräteteile, nämlich für den Funkwellenteif und den UltraschaJI-WeJlenteil ein und dieselbe elektronische Auswerteschaltung verwenden zu können, ist dort vorgesehen, die Frequenzen von Funkwelle und Ultraschall-Welle so aufeinander abzustimmen, daß beide Strahlungsarten in Luft gleich große Wellenlängen haben.

Aus der britischen Patentschrift 13 86 223 ist ein Gerät zur Einbruchssicherung bekannt, das ein mit elektromagnetischer Strahlung (Funkwellen) arbeitendes Geräteteil und ein mit Ultraschall-Wellen arbeitendes Geräteteil hat. Bei diesem Gerät ist vorgesehen, daß Alarm nur bei Koinzidenz gegeben wird, nämlich wenn in beiden Geräteteilen gleichzeitig ein anzuzeigendes Ereignis festgestellt wird. Bei diesem bekannten Gerät handelt es sich um ein solches, bei dem praktisch zwei einzelne Geräte, nämlich ein Gerät mit elektromagnetischer Strahlung und ein Gerät mit Ultraschall-Strahlung, mit ihren Ausgängen für die Signalabgabe miteinander verbunden sind.

Bei diesem aus der britischen Patentschrift bekannten Gerät ist nicht gewährleistet, daß ein Ansprechen der beiden Geräteteile auf Reflexion am identischen Objekt beruht. Dieses Gerät würde nämlich bereits Alarm auslösen, wenn sich in dem zu überwachenden Raum, z. B. aufgrund der Heizung oder einer Ventilation, eine Bewegung von Gardinen oder auch nur Luftturbulenz ergibt, und gleichzeitig außerhalb des Raumes, z. B. in einem außenliegenden Gang, eine Person an dem Raum vorbeigeht. Wie eingangs schon erläutert, spricht nämlich die Ultraschall-Strahlung auf bewegte Vorhänge und dergleichen an. Elektromagnetische Strahlung wiederum ist ohne weiteres in der Lage, auch durch eine Mauer hindurch zu dringen, so daß das mit elektromagnetischer Strahlung festgestellte Objekt gar nicht in dem Überwachungsbereich aufgetreten sein muß.

Ein dem in der genannten britischen Patentschrift beschriebenen Gerät ähnliches Gerät ist in der US-PS 37 27 216 beschrieben, bei dem wiederum ein Gerätetetl mit elektromagnetischer Strahlung und ein Geräteteil mit Ultraschall-Strahiung miteinander in bezug auf Koinzidenz verbunden sind. Bei dem mit Ultraschall arbeitenden Geräteteil handelt es sich wieder um ein vollständiges Gerät, das an seinem Ausgang dann ein Signal abgibt, wenn das Ausgangsspannungssignal einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Mit diesem Signal, das keine Information über die Geschwindigkeit des ursprünglich festgestellten, bewegten Objekts mehr enthält, wird ein »UND«-Gatter derart gesteuert, daß nur bei Vorliegen dieses Schwellenwertsignals dieses »UND«-Gatter ein Dopplerfrequenz-Signal des Geräteteils, das mit elektromagnetischer Strahlung arbeitet, an eine Auswerteschaltung hindurchiäßt. Auch bei diesem aus der US-Patentschrift bekannten Gerät zur Einbruchssicherung ist nicht sichergestellt, daß die Koinzidenz auf Reflexion am identischen Objekt beruht. Auch hier kann das Ansprechen des Geräteteils, der mit

ίο Ultraschall-Strahlung arbeitet, auf einer bewegten Gardine beruhen und das Ansprechen des mit elektromagnetischer Strahlung arbeitenden Geräteteils von einer außerhalb des zu überwachenden Raumes sich bewegenden Person hervorgerufen sein. Eine solche Koinzidenz zweier verschiedener Ereignisse ist keineswegs selten. In ganz anderem Zusammenhang, nämlich mit der Ortung und Überwachung fremder Flugkörper, ist aus DE-AS 12 62 376 ein Doppler- Radarsystem bekannt, das in der Lage ist, von dem Flugkörper ausgehende, absichtlich erzeugte Stör-Frequenzverschiebungen des Doppler-Radarechos zu erzeugen. Um diese Störung wieder zu beseitigen, nämlich um die wahre Fluggeschwindigkeit feststellen zu können, ist bei diesem Radarsystem vorgesehen, von dem mit Funkwellen arbeitenden Radarsender Signale mit zwei verschiedenen Senderfrequenzen auszusenden. Liegt dann eine durch den Frequenzunterschied der Sendefrequenzen vorgegebene Proportionalität zwischen den Frequenzverschiebungen der einzelnen empfangenen Radarechos vor, sind diese frei von irreführenden Störungen, so daß sich die wahre Radargeschwindigkeit des Flugkörpers ergibt. Liegt die vorgegebene Proportionalität nicht vor, unterbleibt jegliche Informationsauswertung bezüglich der Bewegung des Zieles, obwohl ein solches Objekt vorhanden ist, dessen Bewegung das bestimmende Kriterium für die Anzeige ist, die von dem noch nachfolgend näher zu beschreibenden erfindungsgemäßen Gerät zur Einbruchssicherung zu erfolgen hat. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Einbruchssicherung anzugeben, daß hohe Ansprechempfindlichkeit und große Sicherheit gegen Fehlalarm hat, insbesondere gewährleistet, daß eine festgestellte Koinzidenz nicht auf zwei verschiedenen Ereignissen beruht, die im praktischen Falle durchaus gleichzeitig auftreten können.

Dieses Gerät soll darüber hinaus für den speziellen Bedarfsfall auch derart weitergebildet sein, daß es andererseits zudem gegen derartige gezielte Störungen unempfindlich ist, die von einer Person ausgeübt werden

so könnten, die sehr detaillierte technische Kenntnisse über derartige Geräte hat. Dabei ist zu berücksichtigen, daß ein solcher Bedarfsfall wohl nur für solche Anwendungsfälle relevant ist, in denen hochwichtige Objekte gegen Einbruch zu schützen sind.

Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gerät erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, ein Gerät zur Einbruchssicherung derart aufzubauen, daß die Prinzipien der beiden oben zum Stand der Technik genannten Geräte kombiniert angewendet sind. Bei

b5 einem wie erfindungsgemäßen Gerät liegen zwei Strahlungs-Überwachungszweige vor, nämlich eines mit Funkwellen und eines mit Ultraschall-Wellen. Ein solches erfindungsgemäßes Gerät kann ohne weiteres

auf die hohe erreichbare Empfindlichkeit eingestellt sein, ohne daß Fehlalarme ausgelöst werden, weil das erfindungsgemäße Gerät nur auf Koinzidenz des Ansprechens beider Zweige, nämlich des Funkwellen-Zweigs und des Ultraschallwellen-Zweigs, entspricht. Eine z. B. außerhalb der Begrenzungswand des zu überwachenden Raumes sich bewegende Person würde zwar von dem mit Funkwellen arbeitenden Zweig registriert werden, doch fehlt dann die gleichzeitige Anzeige des Ultraschallwellen-Zweigs, dessen Ultraschall-Wellen über den Bereich der Begrenzungswand hinaus wenigstens praktisch nicht vorzudringen vermögen. Andererseits würde der mit Funkwellen arbeitende Anteil keineswegs auf Luftbewegungen oder bewegte Gardinen ansprechen, was an sich für den Ultraschallwellen-Zweig der Fall wäre.

Wird bei der Erfindung vorgesehen, daß die Wellenlänge der Funkwellen in Luft und die Wellenlänge der ausgesandten Ultraschall-Strahlung in Luft gleich groß sind, so ergibt dies, daß ein und derselbe Gegenstand aufgrund seiner in bezug auf die Sender für die Funkwellen und die Ultraschall-Strahlung wirksamen Doppler-Geschwindigkeitskomponente frequenzmäßig gleichgroße Doppler-Verschiebungen für die Funkwellen und für die Ultraschallwellen erzeugt, wie dies z.B. auch in der DE-OS 24 29 518 in anderem Zusammenhang näher erläutert ist. Der Koinzidenz-Detektor braucht dann danach nur noch auf das gleichzeitige Auftreten ein und derselben Doppler-Frequenz im Funkwellen-Zweig des Gerätes und im Ultraschallwellen-Zweig des Gerätes anzusprechen. Dabei ist zu beachten, daß sich die beiden Sender für die Funk- und die Ultraschall-Wellen und die Empfänger für die Funk- und für die Ultraschall-Wellen wenigstens jeweils im wesentlichen an einem Ort befinden, damit für beide Strahlungsarten dieselbe Geschwindigkeitskomponente des bewegten Gegenstandes wirksam ist. Ein Vergleich der beiden Doppler-verschobenen Frequenzen der empfangenen Funkwellen und der empfangenen Ultraschall-Wellen kann nach dem an sich bekannten Schwebungsprinzip erfolgen.

Wenn aber für die beiden Zweige die reflektierte Strahlung von jeweils verschiedenen bewegten Gegenständen kommen, z. B. für den Ultraschall von einer im Raum vorhandenen bewegten Gardine und für die Funkwellen von einem vor dem Fenster vorbeigehenden Passanten, werden in den beiden Zweigen verschieden große Doppler-Verschiebungen der empfangenen Frequenz festgestellt werden, abgesehen von dem praktisch völlig unwahrscheinlichen Fall, daß sich die beiden verschiedenen Gegenstände mit gleichgroßer Geschwindigkeitskomponente bezüglich des Ortes der Sender und/oder Empfänger bewegen sollten.

Die Idee der Verwendung gleichgroßer Wellenlängen für beide Strahlungen beruht auf der Erkenntnis, daß es für die Frequenz f» der Doppler-Verschiebung auf die zeitliche Wellenlängen-Änderung durch die Bewegung des reflektierten Gegenstandes ankommt.

Gleiche Wellenlängen in Luft werden z. B. für eine Funkwellenfrequenz von 19GHz und eine Ultraschall-Frequenz von 20 kHz erreicht, wobei für die untere Grenze der Ultraschall-Frequenz der Hörbereich zu berücksichtigen ist. Vorteilhafter wäre es, wenn man eine vergleichsweise niedrigere Funkwellen-Frequenz verwenden könnte. Dies ist bei der Erfindung tatsächlich auch ohne weiteres möglich. Die Erfindung läßt sich /.. B. mil großem Vorteil mil 4OkIIz Ultraschall-Frequenz und 9,5GH/. Furikwcllen-I'requcnz realisieren, wobei sich für die Wellenlängen der Ultraschall-Strahlung unc der Funkwellen-Strahlung ein Verhältnis von 1 : ergibt. Umgekehrt proportional ist dann das Verhältni: der Frequenzen fp der Doppler-Verschiebung für die Ultraschall-Wellen und für die Funkwellen. Ein Fre quenzvergleich ist dennoch in einfacher Weise möglich indem man die höhere Doppler-Frequenz herunterteil und/oder die niedrigere Doppler-Frequenz vervielfacht so daß sich im Ergebnis für Doppler-Verschiebung vor

in ein und demselben bewegten Gegenstand herrührend das Frequenzverhältnis 1 :1 ergibt, das dann derr Produkt-Detektor zugeführt wird. Zweckmäßigerweisf wird man ganzzahlige Verhältnissen für die Wellenlän gen bzw. Frequenzen der Ultraschall-Strahlung und dei Funkwellen-Strahlung verwenden. Es können aber aucr Verhältnisse η in der Größe rationaler Brüche verwendet werden, wozu dann eine entsprechenc reziproke Frequenzvervielfachung bzw. -teilung vorge nommen wird.

Die Erfindung läßt sich aber auch im Falle eine: vorgegebenen Verhältnisses der Wellenlängen dei Ultraschall-Strahlung und der Funkwellen-Strahluni zueinander mit anderen elektronischen Mitteln realisie ren. Zum Beispiel empfiehlt es sich, eine »PLL«-Schal tung zu verwenden. Mit der Abkürzung ist eine »phase locked loop« bezeichnet. Einzelheiten hierüber lasser sich z. B. dem Buch »Signetics«, Integrated Circuits, Tei B, Applications, entnehmen. Es handelt sich dabei urr eine Schaltung, die einen Produkt-Mischer und einer

so Oszillator hat. Dem Produkt-Mischer werden eir Eingangssignal und ein Signal des Oszillators zugeführt Das Ausgangssignal des Produkt-Mischers wird übei die Regelschleife dem Oszillator wieder zugeführt, urr diesen in Frequenz und Phase auf die Frequenz unc

s"> Phase des dem Produkt-Mischer zugeführten Eingangs signals nachzustimmen. Wird z. B. eine solche PLL Schaltung in dem Ultraschall-Zweig des Empfangen verwendet und ihr das vom Ultraschall-Doppler-Detek tor demodulierte Doppler-Frequenzsignal zugeführt, se

·»<> wird der Oszillator der PLL-Schaltung stets auf diese Doppler-Frequenz nachgestimmt. An dieser Nachstim mung der PLL-Schaltung wird ein zweiter Oszillatoi angekoppelt, von dem ein Mischsignal an der Produkt-Mischer des Funkwellen-Bereiches geliefer wird, dem außerdem das vom Funkwellen-Doppler-De tektor demodulierte Doppler-Frequenzsignal diese; Zweiges zugeführt wird. Dieser zweite Oszillator is frequenzmäßig um das obengenannte vorgegebene Verhältnis verschieden von dem Oszillator der PLL·

■5» Schaltung. Dieser zweite Oszillator liefert also eine urr das vorgegebene Verhältnis verschiedene Frequenz ar den Produkt-Mischer des Funkwellen-Zweiges (dei diese PLL-Schaltung nicht enthält). Für den Fall, daß die Empfangssignale der beiden Zweige von ein unc

3^r> demselben bewegten Gegenstand herrühren, wird danr aufgrund der Wirkung der PLL-Schaltung Koinzidenz für beide Zweige festgestellt und entsprechend Alarrr gegeben.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be

^h" steht darin, Maßnahmen vorzusehen, mit dener verhindert werden kann, daß ein Unbefugter, z. B. eir Einbrecher, das erfindungsgemäße Gerät zur Einbruchs sicherung überlisten kann. Eine Überlistung wäre nämlich dadurch möglich, daß man mit einem externer

"■'' Sender — im Regelfall wird dies stets ein Ultraschall Sender sein — in den Empfänger des erfindungsgemä ßcn Gerätes eine derart intensitätsstarke Strahlung einstrahlt, daß der jeweilige Zweig, z. B. der Ultraschall

Zweig des erfindungsgemäßen Gerätes, mit einer fremden Frequenz sozusagen zugestopft wird, d. h. für den Empfang eines festzustellenden, von bewegten Gegenstand herrührenden Doppler-Signals funktionsunfähig gemacht wird. Der Empfänger des jeweiligen Zweiges würde dann die in störender Weise eingestrahlte Frequenz — bezogen auf die Frequenz des eigenen Senders des erfindungsgemäßen Gerätes — als Doppler-Signal demodulieren und dessen Frequenz /Ό eine scheinbare Geschwindigkeit zuordnen, die im Regelfall verschieden von derjenigen Doppler-Frequenz fp bzw. Geschwindigkeit ist, die in dem anderen Zweig, z. B. dem Funkwellen-Zweig, ordnungsgemäß aufgrund der Reflexion am bewegten Gegenstand — dem sich bewegenden Einbrecher — festgestellt wird. Das erfindungsgemäße Gerät würde feststellen, daß keine Koinzidenz vorliegt, nämlich deshalb, weil es das wirkliche Doppler-Signal des anderen Zweiges wegen der Überlastung in diesem Zweig bzw. neben dem viel größeren Störsignal gar nicht feststellen kann.

Gemäß der Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß stets dann, wenn von wenigstens einem der Zweige ein übermäßig großes Empfangssignal aufgenommen wird, und zwar unabhängig von der Koinzidenz, Alarm ausgelöst wird. Die Schwelle für diese Alarmauslösung wird so hoch gewählt, daß sie in jedem Falle höher liegt als es denjenigen Empfangsintensitäten entspricht, die äußerstenfalls im bestimmungsgemäßen Betrieb des erfindungsgemäßen Gerätes auftreten können. Diese Weiterbildung der Erfindung kann so ausgestaltet sein, daß auch bei gewoilter Störeinstrahlung mit genau der Sendefrequenz dieses Zweiges, d. h. es tritt dann auch scheinbar keine Doppler-Verschiebung auf, aufgrund der übermäßigen empfangenen Intensität Alarm ausgelöst wird. Das erfindungsgemäße Gerät würde dann sogar dagegen gesichert sein, daß irgendjemand, z. B. am Tage, während das Gerät naturgemäß außer Betrieb gesetzt ist, durch nahes Davorstellen einer ruhenden Wand das Gerät dann für den Betriebsfall unwirksam macht, weil das erfindungsgemäße Gerät dann einerseits daran gehindert ist, seine Strahlungen in den ganzen Raum zu senden, und andererseits nur Reflexion von einer ruhenden Wand feststellen würde. Eine nahe davorstehende Wand würde aber eine derartige Reflexionsintensität liefern, die oberhalb des einzustellenden Schwellenwertes liegt und zwangsläufig zu Alarmauslösung gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung führt.

Zweckmäßig ist, nur einen Frequenzbereich für die Detektion der Doppler-Frequenz vorzusehen. Dies läßt sich in einfacher Weise mit einem Bandpaßfilter erreichen. Durch dieses werden dann Doppler-Frequenzen von der Detektion ausgeschlossen, die auf — aus welchen Gründen auch immer — gar nicht interessierenden Geschwindigkeiten beruhen. Damit ist auch der Empfang der eigenen Frequenz der jeweiligen ausgesandten Strahlung ausgeschlossen.

Es ist auch zweckmäßig, für den Vergleich der Doppler-Frequenzen bzw. für das Verhältnis der Dopplcr-Frequcnzcn der beiden Zweige des erfindungsgemäßen Gerätes eine Art Toleranzbreite k vorzusehen. Zum einen dient dies dazu, aufgrund etwas unterschiedlicher Sende- und Empfangsrichtungen auftretende, auf etwas unterschiedlichen Komponenten der Dopplcr-Geschwindigkcit des an sich selben bewegten Gegenstandes beruhende etwas unterschiedliche Frequenzen /}>uvund Am auszugleichen. Außerdem ist damit eine höhere Ansprcchgcschwindigkcit zu erreichen, die auch vom Einschwingverhalten der Empfangsteile, einschließlich der Filter, abhängt. Die Toleranzbreite k für den Frequenzunterschied bzw. für den Unterschied des tatsächlichen Verhältnisses vom vorgegebenen Verhältnis η der Doppler-Frequenzen der beiden Zweige darf jedoch nicht so groß bemessen sein, daß bloße Ereignis-Koinzidenz vorliegt, die nicht auf Reflexion auf ein und demselben Objekt beruhen muß. Die Toleranz k läßt sich durch entsprechende

ίο Bemessung des ausgangsseitigen Tiefpasses einstellen.

Nachfolgend werden anhand von skizzenartigen Figuren weitere Einzelheiten der Erfindung erläutert.

F i g. 1 zeigt ein die Erfindung erläuterndes Prinzipbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes mit Frequenzteilung für den einen Zweig,

F i g. 2 zeigt eine im Vergleich zu F i g. 1 bezüglich der Art des Frequenzvergleiches alternative Ausführungsform und

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform mit gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehener Sicherung gegen Störeinwirkung.

In Fig. 1 ist mit 2 ein Ultraschall-Sender mil zugehörigem Aussendewandler bezeichnet. Mit 4 ist ein für die Aussendung von Funkwellen vorgesehener Sender, zusammen mit seiner Dipol-Antenne, bezeichnet. Beide Sender 2 und 4 senden, wie mit den Pfeilen 3 und 5 angedeutet, Ultraschall-Strahlung bzw. Funkwellen-Strahlung aus. Reflektierte Anteile der Strahlunger 3 und 5 sind mit den Pfeilen 13 und 15 angedeutet. Diese Anteile werden vom Empfangswandler 10 bzw. von dei Antenne 11 empfangen und in den Ultraschall-Empfänger 12 bzw. in den Funkwellen Empfänger 14 geleitet Sofern die empfangenen, durch die Pfeile 13 und If angedeuteten Anteile auf der Reflexion an einem mil einer Doppler-Geschwindigkeitskomponente ν beweg ten Gegenstand 6 beruhen, werden von den Empfängern 12 und 14 Doppler-Frequenz-verschobene Signali empfangen. In diesen Empfängern 12 und 14 sine Demodulatoren enthalten, die am jeweiligen Ausgang des Empfängers 12 bzw. 14 ein Signal entsprechend dei Doppler-Frequenz auftreten lassen. Für den Ausgang des Empfängers 12, der zu dem Ultraschallwellen-Zweif des erfindungsgemäßen Gerätes gehört, ist diese: Ausgangssignal mit fovs bezeichnet. Für den Ausgang des Empfängers 14, der zu dem Funkwellen-Zweij gehört, ist dieses Ausgangssignal mit fox bezeichnet. Be dem hier dargestellten Beispiel sei angenommen, dal die Wellenlänge der vom Sender 2 ausgesandter Ultraschall-Strahlung 3 4 mal so kurz wie die der von Sender 4 ausgesandten Funkwellen-Strahlung 5 ist, Be auf gleicher Doppler-Geschwindigkeit ν beruhende! Doppler-Frequenzverschiebung ist dann die Doppler Frequenz fous 4mal größer als die Doppler-Frequen; fox des Funkwellen-Zweiges. Um dieses vorgegeben« Frequenzverhältnis η für den nachgeschalteten Pro dukt-Detektor 16 auf den Wert 1 : ! zu bringen, ist ii den Ultraschall-Zweig noch ein Teiler 116 mit einen Teilerverhältnis 4 :1 eingefügt. Das Ausgangssignal de Produkt-Detektors 16 wird über einen Tiefpaß 17 al Auswertesignal an einen Ausgangsanschluß 18 gegeben Die obere Grenzfrequenz dieses Tiefpasses 17 is

vorteilhafterweise so bemessen, daß man die vorgege benc Toleranzbreite k für den Frequenzvergleich de beiden Doppler-Frequenzsignal fous und Fox erreich und sich damit eine Toleranzbrcitc für von dei einzelnen Zweigen zunächst getrennt, festgestellti Dopplcr-Gcschwindigkeit (v) ergibt. Für ideale Fre qiicnzübercinstiminung ergibt sich als Ausgangssigno

für das Vorliegen der Koinzidenz, die zur Alarmauslösung führen soll, ein Gleichstromsignal.

Wie oben bereits näher erläutert, sind den Empfängern 12, 14 wahlweise Bandpässe 121, 141, wie aus der Figur ersichtlich, nachgeschaltet, mit denen der Frequenzbereich für die Doppler-Frequenzsignale fous und fox und damit für die Detektion von Geschwindigkeiten gegenüber nicht zu detektierenden, weil nicht interessierenden höheren und tieferen Geschwindigkeiten eines reflektierenden Gegenstandes begrenzt werden kann.

Fig.2 zeigt vergleichsweise zur Fig. 1 nur den Empfangsteil einer (anderen) Ausführungsform der Erfindung. Mit 10, 11, 12, 14, 121 und 141 sind in F i g. 2 dieselben wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 vorgesehenen Teile bezeichnet. Das Signal der Frequenz fous wird einer PLL-Schaltung 21, und zwar einem darin enthaltenen Mischer 22, zugeführt. Das Ausgangssignal des Mischers 22 wird über die »phase locked loop« 23 einem (ersten) Oszillator 24 über einen Verstärker 25 zugeführt. Auf diese Weise erfolgt die für eine PLL-Schaltung übliche Steuerung des Oszillators 24, dessen Ausgangssignal dem Mischer 22 mit der Frequenz fous übereinstimmender Frequenz zugeführt wird. Wie aus F i g. 2 ersichtlich, ist an die PLL-Schaltung 21 ein zweiter Oszillator 26 zwecks Steuerung desselben angekoppelt. Die Eigenfrequenzen der Oszillatoren 24, 26 unterscheiden sich um den Faktor η dts vorgegebenen Verhältnisses für die Doppler-Frequenzen. In einem Mischer 27 erfolgt die Mischung des Ausgangssignals des Oszillators 26 mit dem Ausgangssignal fox des Empfängers 14. Wegen der Ankopplung des Oszillators 26 und der damit verbundenen Frequenzsteuerung mit der Frequenz fous liefert der Ausgang des Mischers 27 direkt das Mischprodukt der beiden Frequenzen n.fous und fox über den Tiefpaß 17 an den Ausgang 18 zur Auswertung dieses Mischproduktes.

Fig. 3 zeigt ebenfalls wie Fig.2 nur den Empfangsteile, und zwar in noch mehr auf das Prinzipielle beschränktem Umfang. Im Zusammenhang mit den voranstehenden Figuren beschriebene Einzelheiten haben in Fig.3 dieselben Bezugszeichen und bedürfen keiner weiteren Erläuterung. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 sind in den einzelnen Zweigen getrennte Bandpaßfilter 121, 141 für die obere und untere Frequenzbegrenzung des Doppler-Frequenzsignals vorgesehen. Der hier nur prinzipiell wiedergegebene Frequenzvergleicher ist mit 33 bezeichnet. Sein Ausgangssignal gelangt zur Auswertung an den Ausgang 18. Mit 34 und 35 sind Schwellenwert-Detektoren bezeichnet, die — wie aus F i g. 3 zu entnehmen — in der Schaltung des jeweiligen Zweiges zwischen dem jeweiligen Empfänger 12, 14 (der auch den Doppler-Frequenzdemodulator enthält) und dem Bandpaßfilter 121,141 angeschlossen sind. Es ist damit vermieden, daß das vom Schwellenwert-Detektor 34, 35 festzustellende Signal anderenfalls möglicherweise im Bandpaßfilter zuvor intensitätsmäßig derart gedämpft wird, daß es als übergroßes Signal nicht mehr erkannt werden kann. Die Schwellenwert-Detektoren 34, 35 haben Ausgänge 38, 138 für ein Auswertesignal.

Die am Ausgangsanschluß 18 und gegebenenfalls 38 und 138 auftretenden Auswertesignale werden einer in der Figur nicht dargestellten, an sich bekannten Alarmvorrichtung zugeführt. Bei einer Ausführungsform nach Fig.3 entspricht ein Auswertesignal am Ausgang 18 einem Ansprechen des erfindungsgemäßen Gerätes auf einen bewegten Gegenstand, z. B. auf das Eintreten eines Einbrechers. Ein Auswertesignal am Ausgangsanschluß 38 oder 138 weist auf eine wie oben schon näher beschriebene gezielte Störung des erfindungsgemäßen Gerätes hin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Gerät zur Einbruchssicherung, bei dem elektromagnetische Strahlung und Ultraschall-Strahlung gleichzeitig ausgesandt und an bewegten Objekten Dopplerfrequenz-verschobene Strahlungen reflektiert und daraus entsprechende elektrische Signale erzeugt werden, die bei zeitlich koinzidentem Auftreten (Ereignis-Koinzidenz) in einer elektronischen Einrichtung zu einem einen Alarm auslösen- ι ο den Auswertesignal verwertet werden, gekennzeichnet dadurch, daß zur Gewährleistung, daß die bei jeweiliger Reflexion auftretenden elektrischen Signale tatsächlich auf jeweiligen Dopplerfrequenz-verschobenen Reflexionen am seiben Objekt (6) (Objekt-Koinzidenz) beruhen, die elektronische Einrichtung (12, 14, 16, 27, 33) zur Feststellung und Auswertung nur dann bei in beiden Zweigen (12, 14) erfolgendem Empfang derartiger Dopplcrfrequenz-verschobener Strahlungen (13,15) ein gemeinsames Auswertesignal liefert, wenn in an sich bekannter Weise ein Verhältnis der Dopplerfrequenzen (fDus,fox) festgestellt wird, das innerhalb einer vorgegebenen Toleranzbreite (k) in bezug auf ein im Gerät vorgegebenes Frequenzverhältnis (n) liegt, wobei das vorgegebene Verhältnis (n) durch den Reziprokwert des Wellenlängen-Verhältnisses der ausgesandten Strahlungen (3,5) bestimmt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Toleranzbreite (k) gleich ±1% bis 10% beträgt.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß sich die die Strahlungen (3, 5) aussendenden Einrichtungen der Sender (2, 4) der beiden Zweige am gleichen Ort befinden.

4. Gerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Empfangseinrichtungen (10, 11) der Empfänger (12, 14) der beiden Zweige am gleichen Ort befinden.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß zum Umsetzen des Frequenzverhältnisses der Dopplerfrequenz-verschobenen Signale (fous) und (fox) in ein Frequenzverhältnis 1 :1 ein Frequenzteiler und/oder -vervielfacher (116) vorgesehen ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß in der Einrichtung zum Feststellen und Auswerten des einen Zweiges eine Phasenverriegelungsschleife (»PLL«-Schaltung) (21) und im anderen Zweig ein an diese »PLL«-Schaltung (21) zum gleichartigen Mitführen angekoppelter zweiter Oszillator (26), der auf das η-fache der Frequenz des Oszillators der »PLL«-Schaltung (21) abgestimmt ist, vorgesehen sind, mit denen für die empfangenen Dopplerfrequenz-verschobenen Signale (7dus) und (fox) das Vorliegen des vorgegebenen Frequenzverhältnisses (n) innerhalb der vorgegebenen Toleranzbreite fjtj feststellbar ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Einrichtung zur Feststellung und Auswertung in demjenigen Zweig, für den eine gewollte Störung zu befürchten ist, einen von den Verhältnissen im anderen Zweig unabhängig ansprechenden Schwellenwert-Detektor (34, 35) enthält, dem das empfangene Störsignal nach erfolgter Dopplerfrequenz-Demodulation voll zugeführt ist, und daß· der Schwellenwert-Detektor (34, 35) einen Ausgangsanschluß (38, 138) für ein weiteres Auswertesignal hat

8. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Toleranzbreite (k) durch Wahl der oberen Grenzfrequenz eines ausgangsseitigen Tiefpasses (17) bestimmt ist.

9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß in den einen oder in beiden Zweigen (je) ein Bandpaßfilter (121,141) zur frequenzmäßigen Begrenzung des Doppler-Signals und damit des Ansprechbereithes des Gerätes für Geschwindigkeiten ^vorgesehen ist.