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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
Übertragungsverfahren für ein Signal, das eine Steuer- oder
Alarminformation, insbesondere ein nummerisches Signal trägt,
zwischen einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung
zwecks Auswertung des empfangenen Signals.
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Die Druckschriften WO-A-91 18 458 und US-A-2 397 884
beschreiben Sendesysteme, die mit mehreren Nennfrequenzen
arbeiten. Diese Druckschriften befassen sich ausschließlich
mit der Differenzierung dieser Nennfrequenzen.
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In einem besonders interessierenden, in dem Patent FR-
A-8814782 beschriebenen Ausführungsbeispiel für die
Übertragung ist ein Verfahren und ein System zur Übertragung
eines Signals geoffenbart, das in zwei Zwischensignale
transformiert wird, die mittels Trägerfrequenzen auf
mindestens zwei unterschiedlichen Übertragungskanälen gesendet
werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es
insbesondere, dieses bekannte Verfahren und diese bekannte
Einrichtung zu verbessern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, um ein Signal, das
mindestens eine Steuer- oder Alarminformation, insbesondere
ein nummerisches Signal, trägt, drahtlosem zwischen einer
Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung zwecks
Auswertung des empfangenen Signals zu übertragen, schafft eine
Sendeeinrichtung, die mindestens ein erstes Sendemittel und
ein zweites Sendemittel umfasst, die derart ausgeführt
sind, dass sie Signale, die dieselbe Information tragen,
auf mindestens zwei unterschiedlichen Übertragungskanälen
mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen entsenden, und eine
Empfangseinrichtung, die mindestens ein erstes
Empfangsmittel und ein zweites Empfangsmittel umfasst, die
unabhängig voneinander dazu dienen, die Signale jeweils auf den
Übertragungskanälen mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen
zu empfangen und zu demodulieren bzw. zu detektieren. Im
Allgemeinen ist jedes Empfangsmittel in dem
Empfangsfrequenzband empfindlich, in dem sich die entsprechende
Trägerfrequenz befindet, und weist ein oder mehrere
Nebenfrequenzbänder auf, die außerhalb seines eigentlichen
Empfangsfrequenzbandes liegen und in denen es Signale
verarbeitet, die einen Feldstärkepegel aufweisen, der über einem
bestimmten Wert liegt.
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Erfindungsgemäß sind das Empfangsfrequenzband und das
bzw. die Nebenfrequenzbänder eines der Empfangsmittel und
das Empfangsfrequenzband und das bzw. die
Nebenfrequenzbänder des anderen Empfangsmittels voneinander getrennt.
Dementsprechend ist jedes Signal mit einem Pegel unter dem
vorgenannten Pegel, das von einem der Empfangsmittel
empfangen wird und sich in dem Empfangsfrequenzband oder in
dem bzw. einem der Nebenfrequenzbänder dieses
Empfangsmittels befindet, für das andere Empfangsmittel nicht
empfangbar bzw. erfassbar.
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Erfindungsgemäß ist das Verhältnis zwischen den
Trägerfrequenzen größer oder gleich 1, 1.
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Erfindungsgemäß wird eine der Trägerfrequenzen
vorzugsweise in ein Empfangsfrequenzband gelegt, das unter 300
MHz liegt, während die andere vorzugsweise in einem
Empfangsfrequenzband über 300 MHz liegt.
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Erfindungsgemäß liegt der vorgenannte bestimmte Wert
des Feldstärkepegels, bei dem in den vorgenannten
Nebenfrequenzbänder empfangen wird, um 20 dB oder mehr über dem
Wert des kleinsten Signals, das die Empfangsmittel an sich
empfangen sollen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung weist
zahlreiche Vorteile auf, insbesondere wenn es für die
Übertragung von Alarm- oder Sicherheitsinformationen verwendet
wird, bei denen es wünschenswert ist, dass die gesendeten
Daten auf jeden Fall für eine Auswertung empfangen werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich an die
Empfangscharakteristiken von bekannten Funkempfängern
beliebiger Bauart anpassen, die insbesondere auch Signale aus
einem Frequenzbereich empfangen können, der außerhalb des
Empfangsfrequenzband liegt, in dem sich die Trägerfrequenz
des zugeordneten Übertragungskanals befindet, und die
insbesondere, auch Signale aus einem oder mehreren anderen
Nebenfrequenzbändern des Frequenzspektrums empfangen
können.
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Demzufolge kann es im Falle eines absichtlichen oder
unbeabsichtigten Sendens eines Signals, dessen Amplitude
unterhalb eines bestimmten Pegels und in dem einen der oben
erwähnten Frequenzbänder des einen der Empfangsmittel
liegt, geschehen, dass der Empfang und demzufolge die
Auswertung des durch das zugeordnete Sendemittel gesendeten
Signals durch das Empfangsmittel nicht möglich ist, selbst
wenn das (Stör-)Signal außerhalb des Empfangsfrequenzbandes
liegt, das die Trägerfrequenz seine zugehörigen
Empfangskanals enthält.
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Dank des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens kann
das durch das andere Sendemittel auf dem anderen
Übertragungskanal übertragene Signal durch das zugeordnete
Empfangsmittel empfangen und infolgedessen auch ausgewertet
werden, da weder in dem Empfangsband noch in dem bzw. den
Nebenfrequenzbänder des anderen Empfangsmittels Störsignale
aus dem oben erwähnte Signal auftauchen, soweit dessen
Amplitude unter dem bestimmten Pegel liegt.
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Darüber hinaus sind die oben erwähnten
unterschiedlichen Trägerfrequenzen der Übertragungskanäle und die oben
erwähnten Empfangsbänder der Empfangsmittel erfindungsgemäß
wie oben angegeben so gewählt, dass die Ausbreitungsformen
des elektromagnetischen Feldes unterschiedlich und
komplementär sind.
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Wenn die oben erwähnte Trägerfrequenz niedriger als
300 MHz ist, breitet sich die elektromagnetische Welle, die
das das zu übertragende Signal trägt, in der Praxis durch
die Hindernisse hauptsächlich geradlinig aus, wohingegen
die Ausbreitung der elektromagnetischen Welle, die das das
zu übertragende Signal enthält, bei einer Frequenz von über
300 MHz im Wesentlichen von Reflexion und Brechung bestimmt
ist.
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Erfindungsgemäß ermöglicht die gleichzeitige und
unabhängige Verwendung von Frequenzbändern mit zwei
gegensätzlichen Ausbreitungsformen und unterschiedlicher
Empfindlichkeit gegenüber derselben Störungsquelle eine sehr
große Zuverlässigkeit der Übertragung zwischen der
Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung, und zwar
unabhängig von deren Ort, deren elektrischen oder hochfrequenten
Umfeld und der zeitlichen Entwicklung.
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Die vorliegende Erfindung wird nach dem Studium einer
Übertragungseinrichtung verständlicher, die das
erfindungsgemäße Verfahren zur Übertragung verwendet und anhand eines
nicht als beschränkend zu wertenden Ausführungsbeispiels
beschrieben und durch die Zeichnungen veranschaulicht ist:
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- Fig. 1 zeigt die Ausgangskennlinie eines bekannten
Empfängers;
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- Fig. 2 stellt schematisch eine
Übertragungseinrichtung eines Signals dar, die das erfindungsgemäße Verfahren
zur Übertragung verwendet;
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- und Fig. 3 stellt die relative Läge der
Ausgangskennlinien der Empfänger der Übertragungseinrichtung nach
Fig. 2 dar.
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Die bekannten Funkempfänger, beispielsweise ausgeführt
als Superhet-Empfänger, sind mittels elektronischen oder
elektrischen Komponenten aufgebaut, die ihnen eine
Ausgangskennlinie von der Art verleihen, wie sie in Fig. 1
dargestellt ist.
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Die Ausgangskennlinie 1 im
Frequenz-Amplituden-Diagramm weist einen Höcker 2 mit einer Nennempfindlichkeit
auf, in dem der eigentliche Empfangsfrequenzbereich 3 des
Empfängers liegt, wobei dieser Bereich die
Nennempfangsfrequenz f des Empfängers enthält sowie
Seitenfrequenzbereiche, die an anderen Stellen des Frequenzspektrums
liegen. Diese Ausgangskennlinie kann, abhängig von der für den
Aufbau und den Betrieb verwendeten Technologie, von
Empfänger zu Empfänger variieren. In dem Ausführungsbeispiel
enthält diese Kurve im Wesentlichen zwei Seitenbereiche 4 und
5, deren Frequenzen über der Nennfrequenz f liegen, und
Nebenhöcker 6 und 7, deren Frequenzen unterhalb der
Nennfrequenz f liegen.
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Derartige Empfänger sind daher in der Lage, auch
elektromagnetische Signale zu empfangen, deren Frequenz in
einem beliebigen der oben erwähnten Bereiche 2, 4, 5 und 6
liegen, und dies um so mehr, je höher die Feldstärke des
empfangenen Signals ist. Wenn, wie in Fig. 1 gezeigt, der
Feldstärkepegel eines Funksignals über einem Wert N liegt,
schneidet dementsprechend dieser Pegel den Höcker 7 nicht,
bei weiter steigender Frequenz aber den Höcker 6, wo er ein
Nebenempfangsband 8 verursacht, schneidet den Höcker 2, wo
er ein Seitenfrequenzband 9 und ein Seitenfrequenzband 10
verursacht, die beiderseits des Nennempfangsbandes des
Empfängers liegen, schneidet weiterhin den Höcker 4, wo er ein
Nebenfrequenzband 11 verursacht, und den Höcker 5, wo er
ein Nebenfrequenzband 12 hervorruft. Bei einem niedrigen
Pegel würden lediglich die Höcker 2 und 4 geschnitten und
bei einem noch niedrigeren Pegel würde nur der Bereich 2
geschnitten und würde zwei Nebenfrequenzbänder beiderseits
des Nennempfindlichkeitsbandes 3 bestimmen.
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Daraus folgt, dass eine Störung des betreffenden
Empfängers durch Signale mit großer Amplitude möglich ist, die
auf von seinem Nennempfangsband abweichenden Frequenzen
auftreten.
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Es wird nun auf Fig. 2 eingegangen, in der ein System
zur Übertragung eines Signals mittels Funk dargestellt ist.
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Dieses Sendesystem enthält eine insgesamt mit dem
Bezugszeichen 13 bezeichnete Sendeeinrichtung und eine insgesamt
mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnete
Empfangseinrichtung.
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Zu der Sendeeinrichtung 13 gehört ein elektronischer
Transformationsschaltkreis 15, der an seinem Eingang ein
Signal 5 im Niederfrequenzband entgegennimmt, das eine zu
übertragende Steuer- oder Alarminformation trägt,
beispielsweise ein Signal, das von einem Schalter, einem
Anwesenheitssensor, einer Diebstahlsicherung, einem Brandmelder
oder dergleichen stammt, und der über seine zwei Ausgänge
Zwischensignale S1 und S2 im Niederfrequenzband an die
Eingänge von zwei unabhängigen Sendern 16 und 17 liefert,
wobei die Ausgänge der Sender 16 und 17 an Antennen 18 und 19
angeschlossen sind.
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Der elektronische Transformationsschaltkreis 15 ist so
gestaltet, dass die Signale S1 und S2 Abbilder des zu
übertragenden Signals S sind, d. h. sie sind Träger derselben
Information wie das Signal S im Niederfrequenzband und
befinden sich ebenfalls im Niederfrequenzband. Gemäß einem
einfachen Ausführungsbeispiel kann, da das Signal S
nummerisch ist, die Schaltung 15 durch einen Inverter gebildet
sein von der Art, dass beispielsweise das Signal S1
identisch mit dem Signal S ist und das Signal S2 die
Invertierung des Signals S darstellt.
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Zu der Empfangseinrichtung 14 gehören zwei Antennen 20
und 21, die an zwei unabhängige Empfänger 22 und 23
angeschlossen sind, deren Ausgänge mit Eingängen einer
elektronischen Verarbeitungsschaltung 24 verbunden sind, die die
über die Antennen 20 und 21 empfangenen Funksignale
auswertet.
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Die Sender 16 und 17 sind derart ausgeführt, dass sie
über ihre Antennen 18 und 19 die Signale S1 und S2 auf zwei
mit 25 und 26 bezeichneten, unterschiedlichen
Übertragungskanälen mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen f1 und f2
senden.
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Die unabhängigen Empfänger 22 und 23 sind derart
ausgeführt, dass sie die Signale auf den Kanälen 25 bzw. 26
empfangen und erfassen, d. h. sie weisen eine
Nennempfindlichkeit auf, d. h. ein Empfangsfrequenzband, das auf den
oben erwähnten Trägerfrequenzen f1 und f2 festgelegt ist.
Somit sind die Empfänger 22 und 23 in der Lage die durch
die Sender 16 und 17 auf den Frequenzen f1 und f2 der
Übertragungskanäle 25 und 26 entsandten Signale S1 bzw. S2 im
Basisbandband der elektronischen Auswertungsschaltung 24
zur Verfügung zu stellen.
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Aus Fig. 3, ist zu sehen, dass die Empfänger 22 und 23
Ausgangskennlinien 1a und 1b aufweisen, die im Wesentlichen
der zuvor ganz allgemein anhand von Fig. 1 beschriebenen
Ausgangskennlinie 1 entsprechen.
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Die Ausgangskennlinie 1a weist einen
Empfindlichkeitshöcker 2a, wo sich das Nennempfangsband 3a der Frequenz f1
befindet, und die Nebenhöcker 4a, 5a, 6a und 7a auf.
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Die Ausgangskennlinie 1b weist einen Höcker 2b, wo
sich das Nennempfangsband 3b der Frequenz f2 befindet, und
die Nebenhöcker 4b, 5b und 6b auf.
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Ein beispielsweise oberhalb von 20 dB liegender Pegel
N1 des elektromagnetischen Feldes eines Funksignals mit
einer beliebigen Frequenz des Frequenzspektrums schneidet
die Höcker 2a und 2b der Empfänger 22 und 23, wobei dieser
Pegel hinreichend niedrig ist, um über den Scheiteln der
Nebenhöcker 4a, 5a, 6a und 7a des Empfängers 22 und der
Nebenhöcker 4b, 5b und 6b des Empfängers 23 vorbei zu
laufen ohne diese zu schneiden.
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Dieser Pegel verursacht einerseits Empfang in dem
Empfangsband 3a des Empfängers 22 sowie in den
Nebenfrequenzbänder 9a und 10a und andererseits in dems Empfangsbands 3b
des Empfängers 23 sowie in den Nebenfrequenzbänder 9b und
10b.
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Erfindungsgemäß sind die Nebenfrequenzbänder 9a und
10a und die Nebenfrequenzbänder 9b und 10b getrennt.
Insbesondere sind die benachbarten Nebenfrequenzbänder 10a und
9b getrennt.
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D. h., dass jedes Funksignal mit einem Pegel, der
niedriger ist, als der Pegel N1, das von dem Empfänger 22
in seinen Nebenfrequenzbändern 9a und 10a empfangen wird,
durch den Empfänger 23 nicht erfassbar ist, und dass jedes
Funksignal mit einem Pegel, der unterhalb des Pegels N1
liegt, das von dem Empfänger 23 in seinen
Nebenfrequenzbändern 9b und 10b empfangen wird, durch den Empfänger 22
nicht erfassbar ist.
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Im Falle eines Pegels N2 des elektromagnetischen
Feldes, der höher ist als N1, schneidet dieser Pegel N2, wie
in Fig. 3 gezeigt, die Höcker 2a, 9a, 5a und 6a des
Empfängers 22 und die Höcker 2b, 4b, und 6b des Empfängers 23.
Dieser Pegel N2 bestimmt der obigen Definition entsprechend
Empfangsbereiche 6a, 2a, 4a, 5a des Empfängers 22, die
Nebenempfangsänder 8'a, 9'a, 10'a, 11'a bzw. 12'a und an den
Höckern 6b, 2b, 4b, 5b des Empfängers 23 die
Nebenempfangsbänder 8'b, Vb, 10'b, 11'b bzw. 12'b. Erfindungsgemäß sind
die Nebenempfangsbänder 8'a, 9'a, 10'a, 11'a und 12'a des
Empfängers 22 und die Nebenempfangsbänder 8'b, 9'b, 10'b,
11'b und 12b des Empfängers 23 getrennt. Dementsprechend
ist jedes Funksignal mit einem Pegel unterhalb des Pegels
N2, das von dem einen der Empfänger 22 und 23 empfangen
wird, für den anderen Empfänger nicht erfassbar.
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Dies hat zur Folge, dass, wenn der Empfänger 22 andere
Signale empfängt als das Signal S1, die zur gleichen Zeit
einen über dem Pegel eines ausgewählten Wertes liegenden
Feldstärkepegel aufweisen, der die oben erwähnten
Nebenempfangsbänder erzeugt, diese Fremdsignale in der Lage sind,
den Auswertungsschaltkreis 24 zu stören und dessen
Auswertung des Signals S1 zu beeinträchtigen und/oder zu
verhindern. Indessen hat diese Störung zufolge der Erfindung
keinerlei Einfluss auf den Empfänger 23, der daher in der Lage
ist, das Signal S2 zu erfassen und zu empfangen. Das
empfangene Signal S2 kann dann durch den
Auswertungsschaltkreis 24 interpretiert werden. Die in dem zu übertragenen
Signal S enthaltene Information hat den
Auswertungsschaltkreis 24 trotz der oben erwähnten Störungen folglich
einwandfrei erreicht. Umgekehrt trifft dies auf eine
eventuelle Störung des Empfängers 23 zu.
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Dementsprechend ermöglicht es die Erfindung, die
Übertragung des Signals S bis hin zu dem Auswertungsschaltkreis
24 auch dann sicherzustellen, wenn der eine der
Übertragungskanäle 25 und 26 durch ein beliebiges Funksignal,
selbst wenn dieses eine hohe Amplitude aufweist, in seinen
durch den Wert dieser Amplitude vorgegebenen Empfangsfrequenzbändern
gestört wird, indem die Übertragung des
Signals S über den anderen Kanal geschieht.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das
Verhältnis zwischen den Trägerfrequenzen f1 und f2
vorzugsweise größer oder gleich 1,1, wobei es klar ist, dass die
Erfindung vorschlägt, dass die Trägerfrequenz f1 in einem
Empfangsfrequenzband gelegt ist, das unterhalb von 300 MHz
liegt, und dass die Frequenz f2 in einem
Empfangsfrequenzband gelegt ist, das oberhalb von 300 MHz liegt, wobei die
Sender 16 und 17 die Signale S1 und S2 auf den so
ausgewählten Frequenzen f1 und f2 senden und die Empfänger 22
und 23 Nennempfangsbänder aufweisen, die für diese
ausgewählten Frequenzen vorgesehen sind. Diese spezielle Wahl
weist den Vorteil auf, dass Übertragungskanäle 25 und 26
zur Verfügung stehen, bei denen die Formen der Ausbreitung
der elektromagnetischen Felder sich unterscheiden, wobei
die Vorteile dieser Wahl weiter oben genannt sind.
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Beispielsweise kann die Frequenz f1 ca. 40 MHz und die
Frequenz f2 ca. 400 MHz betragen und der Wert, der durch
den Feldstärkepegel bestimmt wird, auf das die Empfänger 22
und 23 ansprechen können, kann größer oder gleich 20 dB
sein.
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Die vorliegende Erfindung ist insbesondere
hinsichtlich des Aufbaus der Sender und der Empfänger nicht auf das
oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.
Vielfältige Abwandlungen sind möglich, ohne den Schutzbereich der
beigefügten Ansprüche zu verlassen.