DE2658669A1

DE2658669A1 - Vorrichtung zum identifizieren eines vordergrundobjekts

Info

Publication number: DE2658669A1
Application number: DE19762658669
Authority: DE
Inventors: Shohichi Kamata; Yoshinori Kimura; Johji Sakuragi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-12-25
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1977-07-07
Also published as: CA1069606A; GB1534750A; FR2336837B1; US4069472A; FR2336837A1; DE2658669C2

Description

Vorrichtung zum Identifizieren eines Vordergrundobjekts

Die Erfindung betrifft aina Vorrichtuna zum Identifizieren eines Vordergrundobjekts.

Neuere Entwicklungen auf dem Varkehrssektor ermöglichen, den Schnell transport groöer Gütermengen auf Scniena odar Schnei!straßen. Infolgedessen Dasteht ein Bedarf für ein zuverlässiges Varkehrskontrol !system zur Durchführung einer sicheren und schnellen Güterbeförderung.

Line derzeit bekannte Vordergrundobjekt-Identifiziarvorrichtung verwendet ein elektromagnetisches Induktionssystem für die Identifizierung z.ü. eines bestimmten Güterwaggons+ oder -zuges. Diese bisherige Vorrichtung unter Anwendung einer elektromagnetischen Induktionskopplung ist jedoch mit dem Wachteil behaftet, dau das elektromagnatische Induktionsankuppl ungselenient einer Antwortvorrichtung nicht in der Nane einas aus Eisenmetall bestehenden Elements eines bestimmten» zu iaentifizierenden Güterwaggons oder -zuges an-

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gebracht werden kann. Außerdem muß ain zwiscnen den Schienen liegender Äbfragesender so angeordnet sein, daß er sich der Antwortvorrichtung auf einen Abstand von weniger als einigen Zentimetern annähert, um eine effektive elektromagnetische Induktionsankopplung an die Antwortvorricntung herzustellen. Beim Gütertransport beispielsweise in Containern auf Lastkraftwagen oder Sattelschleppern und Anhänqern bzw. Waggons ist es daher unmöglich, die genannte Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung einzusetzen, wodurch der Anwendungsbereich dieser Vorrichtung erheblich eingeschränkt wi rd.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Scnaffung einer Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung, die einem weiten Anwendungsbereich zugänglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung erfindungsgemäß gelöst durch einen ersten Signal generator zur Erzeugung eines ersten Signals mit mehreren Frequenzen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, durch einen zweiten Signalgenerator zur Abgabe eines zweiten Signals mit einer höheren Frequenz als derjenigen des ersten Signals, durch einen ersten Frequenzmischer zum Miscnan der Ausgangssignale der beiden Signalgeneratoren und zum Modulieren des zweiten Signals mit dem ersten Signal zur Lieferung eines modulierten Signals, durch eine erste Sender- und Empfängereinrichtung zur übertragung eines Ausgangssignals vom ersten Frequenzmischer, durch eine zweite Sender-und tmpfängereinrichtung zum Empfangen einas von der ersten Einrichtung ausgesandten Signals, durch eine mit mindestens einem Resonanzkreis versehene !Codiereinrichtung zur Erzeugung eines kodierten Signals entsprechend der Frequenz des Resonanzkreises, durch eine zwischen die zweite Sender- und Empfängereinrich-

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■3.

tung und die !«Codiereinrichtung eingeschaltete nicntlineare Schaltung mit einem nichtlinearen Element, die ein von diaser zweiten Einrichtung abgebenes Signal festzustellen bzw. abzugreifen vermag, um die Kodiereinrichtung mit einem Signal entsprechend dem ersten Signal zu speisen und ein dem zweiten Signal entsprechendes Signal mit einem kodierten Signal von dar Kodiereinrichtung zu modulieren und der zweiten Senderund Empfängereinrichtung ein moduliertes Signal zu liefern, durch einen reiten Frequenzmischer zum Mischen eines Ausgangssignals des zweiten Signalgenerators mit einem von der zweiten Sender- und Empfängereinrichtung ausgestrahlten und von der ersten Sender- und Empfängereinrichtung empfanqenen Signal zwecks Lieferuna eines dem kodierten Signal entsprechenden Signals, und durch eine Kodesignal-Auswerteschaltung zur Bewertung des kodierten Signals von einem Ausgangssignal des zweiten Frequenzmischers. Dabei bilden der erste und der zweite Signal generator, der erste Frequenzmischer für eine Sender- und Ernpfängereinrichtung, der zweite Frequenzmischer und die das kodierte Signal erzeugende Einrichtung gemeinsam eine Abfragevorrichtung, während die zweite Sender- und Empfängereinrichtung, die nichtlineare Schaltung und die Kodiereinrichtung gemeinsam eine am Vordergrundobjekt angebrachte Antwortvorrichtung bilden.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 ein Schematisches Blockschal tin Td einer Vordergrund objekt-Identi fiziervorric..tung gemäß einer Ausführunnsform der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bei der Vorrichtung gemäö Fig. 1 verwendeten IdentifizierKode-Detektorschaltung,

Fig. 3A bis 3E graphiscne Darstellungen von ^iells men von Signalen zur Veranschauli cnung eier Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2,

Fig. 4 ein- abgewandelte Ausführungsforni einar bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Antwortvorrichtung,

Fig. 5 eine abgewandelte AusfUhrungsform der bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Abfragevorricntung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Vordergrun-.objekc-Identifiziervorrichtung gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 ein Schaltbild ein^s bei den Ausfiihrunqsformen nach Fig. 1 und 5 verwendeten, abgewandelten ResonanzfiIters.

Die in Fig. 1 dargestellte Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung weist eine im allgemeine^ am «ioden befestigte Abfragevorrichtung 1 zur Aussendung von Abfrage

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• 4/1.

Signalen und eine beispielsweise von einem Güterzug getragene Antwortvorrichtung 2 zur Abgabe von Antwort-Signalen mit vorbestimmten Koden bei Eingang der von der Abfragevorrichtung 1 ausgesandten Abfragesignale auf. Die Abfragevorrichtung 1 wird bei Eingang eines AusgangsSignaIs von der Antwortvorrichtung 2 betätigt, wobei sie den speziellen Kode eines Antwortsignals interpretiert bzw. bewertet.

Die Abfragevorrichtung 1 umfaßt einen Wobbelgenerator oder Kippgenerator 1o zur Abgabe eines WobbeisignaIs, dessen Frequenz f sich schnell ändert, z.B. alle JQ ms von 269 auf 552 kHz, und einen Trägerwellengenerator zum Aussenden einer Trägerwelle mit einer Frequenz f_Q von z.B. 1o,5 GHz. Ein Ausgangssignal vom Trägerwellengenerator 12 wird durch einen Teiler 14, der beispielsweise durch eine J-Dezibel-Hybridschaltung oder einen Richtkoppler gebildet wird, in zwei Teile unterteilt. Das eine Ausgangssignal des Teilers 14 wird durch einen weiteren Teiler 16 wiederum in zwei Teile unterteilt. Das eine der beiden Teilsignale des Teilers 16 wird an einen Frequenzmischer 18 angekoppelt, während das andere Teilsignal an einen Koppler 2o angelegt wird. Der Frequenzmischer 18 mischt eine Trägerwelle und ein vom Wobbelgenerator 1o geliefertes Wobbeisignal zum Modulieren der Trägerwelle durch das Wobbeisignal, und er liefert zum Koppler 2o ein moduliertes Signal, dessen Frequenz sich

durch f_n+f„ ausdrücken läßt. Der Koppler 2o erzeugt somit u— s

ein zusammengesetztes Signal oder Signalgemisch aus dem Signal mit der Frequenz f_n+f_β und dem Signal mit der Frequenz

w— s

f_Q. Das Signalgemisch erfährt eine Verstärkung auf einen vorbestimmten Leistungspegel durch einen Verstärker 22, der beispielsweise aus einem 1 - 4o GHz-Wanderfeldröhren-Verstärker, einem Gunn-Dioden-ReflexionsverstärHer oder

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einem Injektions-Synchronverstärkerbit IfrPATT-Uiode besteht. Das auf diese Weise verstärkte Signal gemisch wird als Abfragesignal von einer Antenne 26 zu einer Antwortvorrichtung 32 über einen zirkulator 24 ausgesandt. Die Antenne 26 besteht z.ö. aus einer Hornantenne, einer Schlitzantenne oder einer Parabol(spiegelantenne.

Die an einem Vordergrundobjekt montierte Antwortvorrichtung empfängt ein von der Antenne 26 ausgestrahltes Abfragesignalgemisch, das aus einem Signal mit der Frequenz fg+f_s und einem Signal mit der Frequenz f_Q besteht, über eine Antenne 28, die z.B. aus einem Wellenleiter oder einer Flachschlitzantenne besteht. Das dabei empfangene Signal wird einer noch zu beschreibenden nichtlinearen Schaltung 30 zugeleitet. Der modulierte Teil des empfangenen Signals, d.h. die Signalkomponente mit der Frequenz fg+f_s» ^w-irci durch die nichtlineare Scnaltung 30 demoduliert, die ihrerseits ein demoduliertes Signal mit der Frequenz f an eine Induktivität bzw. Spule Lp abgibt. Hierbei werden Signalkomponenten mit Frequenzen wis ^2fot^fi* ^2f0*^2fs» ·*·' ^{außerdem uber die} Oiode O₁ geliefert. Diese Signalkomponenten werden jedoch durch den Kondensator kurzgeschlossen und nich·¹: zur Spule L₃ geleitet.

Die nichtlineare Scnaltunq 30 weist eine AnpaSschaltung aus einer Bandleitunn SL,, die als offene Stichleitung (stub) wirkt, eine öandlei^!ung SL2, eine über die Anpa3-schaltung an die Antenne 28 angeschlossene Diode i31, eine an die Anode der Diode Dl angeschlossene RF-Drosselsoule L, und einen zum Kurzschließen einas Mikrowellensignals mit der Kathode der Diode Dl verbundenen Kondensator CO auf.

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Die die Anpaßschal tun.r; bildenden ßandlei tungen SLl und SL2 sind so ausgebildet, daß ein über die Antenne ZS empfangenes Mikrowellensignal ohne wesentliche Dämpfung zur Diode D, geleitet wird. Die Diode Dl besteht z.B. aus einer Schottkyschen Sperrschichtdiode oder einer Varaktor-Diode.

Ein die Frequenz f besitzendes, zur Spule L₂ übertragenes Signal wird über eins mit der Spule L2 elektromagnetisch gekoppelte Spule oder Induktivität L₃ weitergeleitet und dann einer Kodierschaltung bzw. einem Resonanzfilter zugeführt, die bzw. das durch eine Parallelanordnung mehrerer Resonanzschaltung C₁ bis Cm gebildet ist, die beispielsweise einen Quarzoszillator mit hoham Q-Faktor und ein Keramik-Resonanzelement aufweisen. Obgleich die genannte Frequenz f im tiereich von z.B. 269 - 532 kHz variiert, sind dia Resonanzscnaltungen Cl bis CA so ausgelegt, daß sie bei ein.tr Frequenz von f, bis f^ resonieren, die vorher innerhalb des Bereichs der Frequenz f„ bestimmt wurde.

Im folgenden sei angenommen, daß sich eine große Zahl von z.ß. Güterzügen, die durch 4000 verschiedene Identifizierungs· kode repräsentiert werden, auf der Dienststrecke befindet, daß ein bestimmter dieser Züge mittels ein^s Binärkodes identifiziert werden soll, daß ein Resonanzfilter zwölf Resonanzschaltungen mit zwölf verschiedenen Resonanzfrequenzen f, - f.p zur Verarbeitung der genannten 4000 verschiedenen Identifizierungskode enthalten kann und daß das Resonanzfi 1-ter so ausgelegt ist, daß es einen bestimmten Binärkode zum Identifizieren eines beliebigen der genannten 4000 verschiedenen Identifizierungskode der Güterzüge durcn selekt-ive Betätigung mindestens einer der zwölf Resonanzschaltungen ei-cu..mit. _709827/0739

Zur Verkürzung der üeschreibung sei weiter angenommen, daß das Resonanzfiltar 32 aus zwei Resonanzkreisen besteht, die auf Frequenzen von f„ bzw. f. in Resonanz schwingen. Die Ausgangs-Rufsignale mit den Frequenzen f_r bzw. f*, die vom Resonanzfilter 32 abgegeben warden, werden über die Spulen L2 und L3 zur niaitl inaaran Schaltung 30 geliefert. Letztere moduliert eine Trägerwelle mit dar Fraquenz FO mittels Signalen mit den Frequenzen f2 und f4, und sie arzeugt ein Ausganqssignal mit Frequenzen entsprechend Cf₀If₂) ^und (^0^4)· ^i^asas Ausgangssignal wird zur Abfragevorricntun 1 üoercragen. Es ist zu beachten, daS die Antwortvorrichturig I nicht mit einer ansteuernden Stromversorgung versehen ist, sondern bei Eingang eines Signals von der Abfragevorri ciitung 1 betätigt wird.

Ein von der Antenne 23 zur Antenne 26 der Abfragevorrichtung 1 übermitteltes Signal wird durch den Zirkulator 24 der einen Eingannsklemme des in dar Abfragevorricntung 1 enthaltenen Fraquenzmiscners 34 zugeführt, an dessen andere Eingangs klemme bereits ein Ausgangssignal mit der Frequenz f,, vom Teiler 14 angelegt ist und weWier das Signal mit der Frequenz f_Q mit einem Signal mit Frequenzen entsprechend fQ+f^ ^und ^oi^ mischt und ein Ausgan^-ssignal mit den Frequenzen f„ und f» liefert. Dieses Ausgangssignal vom Frequenzmischer 34 wird über ein Entstör-ßandpaSfilter 36 zur einen Eingangsklemme ein s Frequenzmischers 33 geleitet, dessen andere Klemme mit einem Ausgangswoboel-

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signal vom Wobbelgenerator 10 gespeist wird. Der Frequenzmischer 38 mischt ein vom Wobbelgenerator 10 geliefertes Wobbelsignal mit der Frequenz f mit einem die Frequenzen fp und f. besitzenden Signal, das vom Frequenzmischer 34 über das ßandpaßfilter 36 abgegeben wird, und er erzeugt ein Rufsignal (ringing signal) mit Frequenzen entsprechend f +fg und f +f^. Dieses Ausgangs-Rufsignal vom Frequenzmischer 38 wird zu ein^r Identi fizierkode-Deteictorschal tung 40 geleitet, in welcher ein bestimmter, bereits im Resonanzfilter 32 eingestellter Identifizierkode ausgewertet wi rd.

Im folgenden sind anhand von Fig. 2 Anordnung und Arbeitsweise der Identifizierkode-Detektorschaltung 40 beschrieben. Bei Lieferung eines Rufsignals (Fig. 3A) vom Frequenzmischer 38 erzeugt ein Pegeldetektor 42 ein Ausgangssignal (Fig. 3B), das seinerseits einem UND-Glied 46 zugeführt wird, dessen eine Eingangsklemme mit einem Taktimpuls von einem Taktimpulsgenerator 44 gespeist wird. Ein Ausgangssignal (Fig. 3C) des UND-Glieds 46 wird zu einer mehrstufigen Schieberregisterschaltung 48 aus einer großen Zahl von in Kaskade geschalteten und durch einen vom Generator abgegebenen Taktimpuls angesteuerten Schieberegistern geleitet. Infolgedessen halten oder speichern die betreffenden Schieberegister der Schaltung 48 ein Ausgangssignal vom Pegel detektor 42, nämlich den Inhalt entsprechend dem Signal gemäß Fig. 38. Einiqe bestimmte Schieberegister der Schaltung 48 sind unmittelbar mit einem UND-Glied 50 verbunden, während andere spezielle Schieberegister jeweils über einen Umsetzer mit dem UND-Glied 50 verbunden sind.

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Die unmittelbar oder mitteloar mit den Umsetzern verbundenen Schieberegister sind versuchsweise so ausgelegt, daß ein Taktimpuls (Fig. 30} vom UNU-Glied 50 abgegeoen wird, wenn die Schieberegister einen einem Rufsignal entsprechenden Inhalt halten oder speichern.

Bei Speisung mit einem Wobbelsignal vom Wobbelgenerator IU erzeugt ein Resonanzfilter 42, das ebenso aufgebaut ist wie das Resonanzfilter 32 gemäß Fig. 1 und welcnas Signale mit den Frequenzen f. bis f^ durchläßt, ein Ausgangssignal, dessen Wellenform durch eine Wellen-Formschaltung 54 zu einem Signalimpuls gemäß Fig. 3E geformt wird. Der von einem Impulsgenerator bö abgegebene Signalimpuls wird als Taktimpuls zur Betätigung einer Schieberegisterschaltung 58 aus einer Zahl N von in Kaskade geschalteten Schieberegistern benutzt. Ein vom UND-Glied 50 geliefertes Signal wird in der Schieberegisterschaltung 58 bei Eingang eines Taktimpulses vom Impulsgenerator 56 verschoben.

Da das Resonanzfilter 32 bei der beschriebenen Anordnung aus Resonanzschaitunnen besteht, die auf Frequenzen f' , f. schwingen, wird die Scnaltung 58 anfänglich mit einem Signal mit einem logischen Pegel oder tfert von "0" und sodann mit Signalen mit logischen Werten von "1", "0", "1" und "0" in dieser Reihenfolge gespeist. Wenn daher eine Gesamtzahl N von Taktimpulsen vom Impulsgenerator bo abgegeben wurde, nämlich nach Ablauf von 30 ms, wird die Schaltung 58 mit Daten gespeist, deren Inhalt einen Identifi-

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zierungskode bezeichnet;» welcher durch die speziellen Resonanzschaltungen im Resonanzfilter 32 bestimmt wird. Die Inhalte der Schieberegisterschaltung 58 werden durch den Dekoder 60 entschlüsselte Das entschlüsselce Signal wird als Identifizierkode durch eine Anzeigevorrichtung 62 dargestellt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform kann die abgewandelte Anordnung der Antwortvorrichtung 2 gemäß Fig. 4 angewandt werden. Gemäß Fig„ 4 wird ein Signalgemisch mit den Frequenzen f_Q und fg+f-» das über die Antenne 28 in die Antwortvorrichtung 2 eingeführt wird, über einen Zirkulator 64 zu einem Teiler 66 geleitet. Ein Ausgangssign ί von einer der Ausgangsklemmen des Täfers üo wird einem Mischer 68 zugeführt, während ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Teilers 66 einem weiteren Mischer 70 zugeleitet wird, üa die örtliche Signalklemme des Mischers 68 offen bzw. unbelegt ist, wird ein an der Eingangsklemme des Mischers 68 empfangenes Signälgemisch mit Frequenzen von f„ und f_o+f_s durch ein nichtlinearas Element im Mischer 68 abgegriffen. Infolgedessen liefert der Mischer 68 an seiner IF- bzw. Zwischenfrequenzklemrae ein Mischsignal mit Frequenzen von nicht nur f , sondern auch von 2fg+f_s 2f_Q+2f_s, ..... Ein mit einem Ausgangssignalgemisch vom Mischer 68 gespeistes Resonanzfilter 72 ist dabei jedoch so ausgelegt, daß es nur bei Eingang einer Signalkomponente mit einer Frequenz f betätigt wird. Aus diesem Grund brauchen die anderen Signalkomponenten nicnt

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betrachtet zu werden. Euenso wie das Resonanzfilter ic weist das Resonanzfilter 72 gemäß Fig. 4 Resonanzscnaltungen auf, die auf Frequenzen von f, - f. schwingen, wobei es ein Signal mit Frequenzen f - - f , augibt. Der i<li scher 70 moduli art ein Ausgangssignal vom Teiler ob mit einem Ausganossignal vom Resonanzfilter 72 unter Erzeugung eines Signalgemiscnes mit Frequenzen entsprechend fQ+(fi, ...... f.). Dieses Signal gern* sch wird wiederum über den Zirkulator 64 und dioAntenne oö nach außen ausgesandt.

Die Ablagevorrichtung I kann außerdem auf dia in Fig. dargestellte Weise angeordnet sein. Die Abfragevorrichtung gemäß Fig. 5 ännelt derjenigen gemäß Fig. 1 mit den Unterschied, daß eine vom Trägerwallengenerator 12 aogegeuene Trägerwelle zur ersten Einqannsklamme des Kupplers lii geleitet wird, der beispielsweise aus einem RicntKopnler besteht, während ein Signal entsprechend der Trägerwelle von der ersten Ausgangsklemme des Kopplers 19 zu einem Teiler 13 geleitet wird, ein Ausgangssignal von einem Frequenzmischer IH an die zweite Einganqsklemme des Kopplers 19 angelegt wird und ein Signalgemiscn ausAusgangssignalen vom Frequenzmischer 18 und vom Trägerwellengenerator 12 von der zweiten Ausgan-jsklemme des fCopplers I^ zum Zirkulator 24 geleitet wird. Ein Ausgangssignal von der einen Ausgangsklemmen des Teilers 13 erfährt eine Phaseneinstellung durch einen Phasenschieber 15, worauf es zum Frequenzmischer 18 geführt wird. Ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Teilers 13 wird dem

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Frequenzmischer 12 zugct-i .t₀ üer Phasenschieber 15 ist vorgesehen» um die Ausgangssignale des Trägerwellengenerators 12 und des Frequenzmischers 18 mit genau derselben Phase dem Koppler 19 zuzuführen. Ein zwischen einem Frequenzmischer 34 und einem Filter 35 angeordneter Verstärker 35 verstärkt ein Ausgangssignal vom Frequenzmischer zur Erhöhung des Signal/Rauschen-Verhältnisses.

Wenn uei der Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung gemäß Fig_o 1 der Abstand zwischen den Antennen der Auflagevorrichtung 1 und der Antwortvorrichtung 2 gleich ηλ/4 entsprich^ mit η = eine ganze Zahl und λ = Länge der angewandten elektrischen Welle (etwa 3 cm, weil bei der Ausführungsform nach Fig. 1 eine Trägerwelle mit einer Frequenz von 10,5 Griz verwendet wird)₉ entsprechend einer Phasenbeziehunn zwischen einem von -¹^r Antwortvorrichtung 2 zur Abfragevorrichtung 1 gelieferten Signal-

gemisch mit einer Frequenz gleich fg+(fι» f_? f_n)

und einer mit dem Si gna¹ -gemisch zu mischenden Trägerwelle mit einer Frequenz f^» ergibt sich die unerwünschte sog. "NuI Ipunkf'-Erscheinung, bei der ein von der Abfragevorrichtung abgegriffenes Signal in seinem Spannungspegel auf Null reduziert wird.

Fig. 6 veranschauli ent eine Ausführungsforin ein.-r Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung gemäß ein-r anderen Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Auftreten der genannten "NuI Ipunkf'-trscheinung vermieden wird.

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Die Vorrichtung gemäS Fig. 5 ist mit einem Wobbelgenerator und einem Trägerv/el lengenerator 102 der gleichen Art wie bei der Äbf ragevorri chtung 1 ger.iäi3 Fig. 1 versehen, tin vom Trägerwellengenerator 102 abgegebenes Ausgan ssignal mit einer Frequenz f_Q wird durch einen Teiler 104 in zwei Teile geteilt, uer eine Teil wird einem Frequenzmiscncr 105 eingespeist und der andere Teil zu einem Koppler 10G geleitet, üer Frequenzmischer 105 mischt ein ihm bereits vom Joboelgenerator 100 zugeführtes Signal mit einer Frequenz f mit einem vom Teiler 104 gelieferten Signal einer Frequenz f·,, und er gibt ein Signal mit der Frequenz fg+f_s an einen Koppler IuS ab. Letzterer mischt ein vom Frequenzmiscner 106 geliefertes Signal mit der Frequenz f_Q+f_s und ein vom Frequenzteiler 104 übertragenes. Signal mit der Frequenz f_Q. Infolgedessen überträgt der Koppler 103 ein Signal gemisch mit Frequenzen fn+f_s und f_Q von einer Antenne 112 über einen Zirkulator 110 zu einer Antenne 114. Ein auf diese Weise zur Antwortvorrichtung 2 geliefertes Signal wird durch eine Diode u, als eine Frequenz f besitzend festgestellt und dann ilbar elektromagnetisch verbundene Spulen L^ und L^ zu einem Resonanzfilter 115 durchgelassen, das dem Resonanzfilter 32 gemäß Fig. 1 entsprechend angeordnet ist. Bei beschickung mit dem Signal mit einer Frequenz f von z.B. 269 - 532 kHz liefert das Resonanzfilter 115 ein Signal mit Resonanzfrequenzen f, - f,,

(2ö9<f₁, ... , f_N<532), die durch die im Resonanzfilter vorgesehenen Resonanzkreise C₁ - C, bestimmt werden. Das Ausgangssignal des Resonanzfilters 115 wird durcn die Diode D2 mit einem Signal mit einer Frequenz f₀ gemischt. Infolgedessen wird ein Si gnal gemi sch mit der Frequenz f_o+(fi - f.) von der Antenne 114 der Antwortvorricntung 2 abgestrahlt.

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Das von der Antenne 114 zur Antenne 112 der Abfragevorrichtung 1 übertragene Signal gemisch wird zu einem Teiler 116 geleitet. Das Ausgangssignal von der einen Ausgangsklemme des Teilers 116 wird zu einem Frequenzmischer 118 übermittelt» während ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Teilers 116 zu einem anderen Frequenzmischer 120 geleitet wird. Die Mischer 118 und 120 sind jeweils an eine andere Eingangsklemme des Teilers 122 angeschaltet, welchar das Ausgangssignal des Trägerwellengenerators 102 zur Lieferung zweier Ausgangssignale mit einer Frequenz f_Q und einem Phasenunterschied von 90° teilt. Infolgedessen liefern diese Mischer 118 und 120 Ausgangssignale

mit Frequenzen f,, f» und einem Phasenunterschied

bzw. einer Phasenverschiebung von 90°. Die Ausgangssignale der Frequenzmischer 118 und 120 werden zu den entsprechenden Frequenzmischern 124 und 126 geleitet, die jeweils mit einem Wobbelsignal vom Wobbelgenerator gespeist werden. Der Frequenzmischer 124 mischt ein K'obbelsignal einer Frequenz f _t das vom Wobbelgenerator 100 geliefert wird, und ein vom Frequenzmischer 118 geliefertes Signal mit einer Frequenz f, - f^ zusammen. Infolgedessen gibt der Frequenzmischer 124 ein Signalgemisch mit einer Frequenz fg+Cf^ -f$) an eine Quadrierschaltung 128 (squaring circuit) ab. Der Frequenzmischer 126 vermischt ein Wobbelsignal mit einer Frequenz f , das vom Wobbelgenerator 100 geliefert wird, mit einem vom Frequenzmischer 120 gelieferten Signal einer Frequenz von f, -f_N. Aus diesem Grund überträgt der Frequenzmischer ein Signalgemisch mit einer Frequenz ^+Cf₁ - f_H) zu einer

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anderen Quadriersehaltung I30. Die Schaltungen 128, quadrieren die Ausgangssignale der Frequenzmiseher 124 und 126. Die so quadrierten Signale werden einem Addierwerk I52 eingegeben, um miteinander addiert zu werden. Nach der Beseitigung von Rauschen oder Störsignal(komponenten mittels eines Filters 1^4 werden dia addierten, quadrierten Signale durch eine Identifizierkode-Detektorschaltung 156 der gleichen Art wie diejenige gemäß Fig. verarbeitet, wodurch der spezielle, durch das Resonanzfilter 116 definierte oder festgelegte Identifizierkode ausgewertet wird.

Im folgenden ist der Vorgang beschrieben, mit dem die "Nullpunkt"-Erscheinung bei der Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtung gemäß Fig. 5 beseitigt werden kann. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß ein von der Antenne 112 über den Zirkulator Ho und den Teiler 116 zu den Frequenzmischern 118 und 120 übertragenes Signal eine Frequenz von fQ+fN und eine Anfangsphase θ besitzt und sich als cos^^CfQ+fNjt + θ} ausdrucken läßt, während die vom Teiler 122 zu den Frequenzmischern 118 und 120 gelieferten Signale ebenfalls eine Frequenz f_Q und eine Anfangsphase 0 besitzen und sieb, als eos(2>^f₀t + 0) bzw. (2^f_Q + 0) ausdrücken lassen. Die Frequenzmiseher 118 und 120 erzeugen dann in Form von eos(9 - 0).cos 2^-f_Nt und sin(0 - jzf) .cos 2^f_Ht demodulierte Rufsignale, die in den Frequenzmisehern 124 und mit einem vom Wobbelgenerator 100 gelieferten Signal mit der Freqimz f _ gemischt werden.

Infolgedessen werden als cos(G - jzi).eos 2.1/ (f_g - f_N)fc

und sin (θ - ff) .cos ²^(^f _s - f_N) ^Ausgedrückte Ruf-Antwortsignale von den Frequenzmisehern 124 und 126 übertragen. Diese Signale werden durch die betreffenden Quadriersehaltungen 128 und I50 quadriert und im Addierwerk I52 addiert, wobei letzteres seinerseits ein

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Signalgemisch abgibt» d»s sich wie folgt ausdrücken laut:

cos²(e-ii).cos² 2Y(f_s-f_N)t + sin²(§-i5)oCos² 2//"(f^f^t - cos² 2f(f_s-f_N)t

Das als cos ZT(f -f ,)t ausgedrückte Signal wird unaunangig von einem Phasenunterschied zwischen einem von der Antenne 114 der Antwortvorrichtung 115 abgestrahlten Antwortsignal mit einer Frequenz fg^M ^{una e1}'^ner Trägerwelle mit einer Frequenz f_Q erhalten,, wodurch das Auftreten der "NuI Ipunkf'-Erscheinung vermieden wird. Das genannte Signal cos 27T(f - f ,) t wird durch ein Filter 134 verarbeitet.

Danach wird das resultierende Signal 4^(f - f.) zu einer Identifizierkode-Detektorschaltuna 136 geleitet, um den betreffenden Identifizierkode auszuwerten.

Bei der beschriebenen Ausführungsform bestimmt sich der Leistungsbedarf für die Übermittlung 3s Antwortsignals von der Antwortvorri c'itung 2 zur Abfragevorrichtung 1 hauptsächlich durch die für die Abgabe eines Ausgangssignals von der Abfragr*orrichtung 1 erforderliche Leistung (von den Antennen 26 oder 112 abgestrahlte Effektivleistung)» die Strecke zwischen der Abfragevorrichtung 1 und der Antwortvorrichtung 2 sowie den Wirkungsgrad, mit welchem die Antwortvorrichtung 2 die Modulation und Demodulation durchführt. .Jenn die Übertragungsleistung mit 10 W angenommen wird, und wenn der Gesamtgewinn oder -Verstärkungsgrad in den Antennen 26 und 28 bzw. 112 und 114 40 dB beträgt, wird von der Abfragevorrichtung 1 ein ausreichend starkes Signal empfangen, auch wenn die Antwortvorrichtung 2 etwa 10 m von ihr entfernt ist.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicnt auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, vielmehr kann sie auch in anderen Abwandlungen verwirklicht werden.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sicn auf den Fall, in welchem das Resonanzfilter aus einem Resonanzkreis oder einer Anzahl von paralIeI geschalteten Resonanzkreisen mit unterschiedlicnen Resonanzfrequenzen gebildet ist. Für die Erfindungszwecke ist es jedoch auch möglich, gemäS Fig. 7 Reihenschaltungen aus Resonanzkreisen U, C^ und entsprechenden Schaltelementen Sw₁ - Sw^ parallel zu schalten» >4enn beispielsweise 4000 Güterzüge durch unterschiedliche Identifizierungskodes dargestellt sind, wird an jedem dieser Züge je ein Resonanzfilter mit jeweils zwölf Resonanzkreisen montiert. In diesem Fall wird ein Identifizierungskode für einen bestimmten Güterzug durch selektives' Schließen der Schaltelemente der zwölf Resonanzkreise gebildet.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Möhlstraße

Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. D-8000München80

Kawasaki-shi, Japan ™-: ⁰H^f 2085-87

* ^ Telex: 0529802 hnkld

Telegramme: ellipsoid

PATENTANSPRÜCHE

Vordergrundobjekt-Identifiziervorrichtum, gekennzeichnet durch einen ersten Signalgenerator zur Erzeugung einas ersten Signals mit mehreren Frequenzen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, durch einen zweiten Signalgenerator zur Abgabe eines zweiten Signals mit einer höheren
Frequenz als derjenigen des ersten Signals, durch einen ersten Frequenzmischer zum Mischen der Ausgangssignale der beiden Signalgeneratoren und zum Modulieren des zweiten Signals mit dem ersten Signal zur Lieferung eines modulierten Signals, durch eine erste Sender- und Empfängereinricntung zur
Übertragung eines Ausgangssignals vom ersten Frequenzmischer, durch eine zweite Sender- und Empfangseinrichtung zum Empfangen eines von der ersten Einrichtung ausgesandten Signals, durch eine mit
mindestens einem Resonanzkreis versehene Kodiereinrichtungjzur Erzeugung eines kodierten Signals entsprecnend der Frequenz des Resonanzkreises, durcn eina zwischen die zweite Sender- und Empfängereinrichtung und die Kodiereinrichtung eingeschaltete nicht-

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lineare Scnaltung mit einem nichtlinearan Element, die ein von dieser zweiten Einrichtung abgensüenss Signal festzustellen ozw. abzugreifen vermag, urn dieKodiereinricn i-ung mit einem Signal entsprechend dem ersten Signal zu speisen und ein dem zweiten Signal entsprechendes Signal mit einem kodierten Signal von der Kodiereinrichtung zu modulieren und der zweiten Sender- und Enipfangereinriciituncj ein moduliertes Signal zu liefern, durcn einenkweiten Frequenzmiscner zum Mischen eines Ausgangssignals des zweiten Signal generators mit einem von der zweiten Sender- und Emofängereinrichtung ausgestrahlten und von der erstenSender- und Empfängareinrichtung empfangenen Signal zwecks Lieferung eines dem kodierten Signal entsprecnenden Signals, und durch eine Kodesignal-Auswerteschaltung zur Bewertung des kodierten Signals von einem Ausgangssignal des zweiten Frequenzmischers.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator ein Wobbelgenerator zur Speisung des ersten Frequenzmiscners mit einem Wobbelsignal ist, dessen Frequenz sich innerhalb des vorbestimmten Bereichs ständig ändert, und daß der zweite Signalgenerator ein Trägarwellenganerator zur Lieferung einer Trägerwelle ist.

3. Vorricntung nach Anspruch 2, dadurch g e κ e η η zeichnet, daß eins zur Aufnahme dines Ausgangssignals vom ersten Frequenzmiscner an der ersten Eingangsklemme geschaltete Kopplungseinrichtung und eine Teilereinrichtung zum Teilen eines Ausga.tjssi gnals

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vom Trägerwellengenerator in zwei Teile, zur Lieferung des einen Teils dieses Ausganijssi.gnals zum ersten Frequenzmischer und zur Leitung des anderen Teils dieses ausgangssignals zur zweiten Eingangskiemine der Κορρΐ ungsei nri cntunrj vorgesen^n sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e κ e η η zeichnet» daß eine zur Aufnahme ein_s Ausgangssignals vom Frequenzmiscner an der ersten Eingangsklemme geschaltete Kopplungseinrichtung und eine Teilereinrichtung zum Teilen eines Ausgangssignals vom zweiten Signalgenerator in zwei Teile, von denen der eine dem ersten Frequenzmischer und der andere der zweiten Eingangsklemme der Kopplungseinrichtung zugeführt wird, vorgesehen sind und daij die erste Sender/Empfängereinrichtung eine Antenne und einen Zirkulator aufweist, der so gescnaltet ist, daß er ein Ausgangssignal von der Kopp! ungsei nri ctitung an einer ersten Klemme abnimmt, das Signal an ainer zweiten Klemme an die Antenne abgibt una ein an dar zweiten Klemme über die Antenne empfangenes Signal an ein^r dritten Klemme zum zweiten Frequenzmiscner liefert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurcn g e κ e η η zei cnnet, daß ein dritter Frequenzmiscner zum Aufnehmen eines vom ersten Signal generator abgegebenen ersten Signals und ein^s Ausgangssignals vom zweiten Frequenzmischf:r vorgesehen ist.

ü, Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zei chnet, da3 zwischen den zweiten und den dritten Frequenzmiscner ein Filter zum tntfernen der Stö'rkoinponenten eines Ausgangssignal s ae^ z/eiten FrequenziTiischers eingeschaltet ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurcn g e k e η η zei chnet, das3 die nichtl ine- are Schaltung einen Anpaßkreis, eine zwischen diesen und dia Kodiereinrichtung eingeschaltete Diode, aine Induktivität, deren eines Ende zwischen die üiode und den AnpaSkreis eingeschaltet und deren anderes Ende an den Bezugspunkt der nicntlinearen Schaltung angeschlossen ist, und einen Kondensator aufweist, dessen eines Ende zwischen die Diode und die Kodiereinrichtung eingeschaltet und dessen anderes Ende mit dem Bezugspunkt der nichtlinearen Schaltung verDunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k a η η zei chnet, daß die zweite Sender/Empfängereinrichtung eine Antenne und einen Zirkulator aufweist, welcher ein von der Antenne übermitteltes Signal an einer ersten Klemme abzunehmen, das Signal an einer zweiten Klemme abzugeben und ein an der dritten Klemme empfangenes Signal an der ersten Klemme zu liefern vermag, und daß die nichtlineare Schaltung einen Teilerkreis zum Teilen eines von der zweiten Klemme des Zirkulators gelieferten Signals in zwei Teile, einen zwischen die erste Ausgangsklernma des Teilerkreises und die Kodiereinrichtung eingefügten dritten Frequenzmischer und einen vierten Frequenzmischer aufweist, welcher ein Ausgangssignal von der zweiten Ausgangsklemme des Tei lerkrei .;es mit einem Ausgangssignal von der Kodiereinrichtung miscnt und das erhaltene Hischsignal der dritten Klemme das Zirkulators zuführt, um das erhaltene Mischsignal üo&r die Antenne zu übertragen.

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9. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch g e k e η η zei chnet, daß der zweite Fraquenzmischer einen ersten und einen zweiten Mischer umfaßt und daß weiterhin eine erste Teilereinrichtung zum Teilen eines über die erste Sender/Empfängereinriciitung empfangenen

. Signals in zwei Teile und zur Lieferung dieser Teile zum ersten bzw. zweiten Frequenzmischer, eine zweite Teilereinricntung zum Teilen eines Ausgangssignals des zweiten Signal generators in zwei Teile mit einem Phasenunterschied von (n + *Ylf (mit η = eine positive ganze Zahl), zur Lieferung der Teile zum ersten und zum zweiten Frequenzmischer, und um letztere ein Signal entsprechend der Frequenz einas Ausgangssignals der Kodiereinrichtung erzeugen zu lassen, ein dritter und ein vierter Frequenzmischer, die so geschaltet sind, daß sie an einer ersten Eingangsklemme die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Frequenzmischers abnehmen und an einer zweiten Eingangsklemme ein Ausgangssignal vom ersten Signalgenerator abnehmen, zwei Quadriereinrichtungen zum Quadrieren der Ausgangssignale des dritten bzw. vierten Frequenzmischers und ein Addierwerk zum Zusammenaddiereη der Ausgangssignale der beiden Ouadriereinrichtungen vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zei c h η e t , daß die nichtlineare Schaltung aus einer Diode gebildet ist, deren eines Ende mit der zweiten Sender/Empfängereinrichtung und deren anderes Ende mit dem Bezugspunkt der nichtlinearen Schaltung verbunden ist, und daß die nichtlineare Schaltung und die Kodiereinrthtung durch zwei elektromagnetisch miteinander gekoppelte Induktivitäten miteinander verbunden sind, von denen die eine parallel zur nichtlinearen Schaltung und die andere parallel zur Kodiereinrichtung geschaltet ist.

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11. Vorrichtung nach Ansprucn 10, dadurcn gekennzeichnet, da3 die nicntlineare Sc=;altunq einen zwischen der zweiten Sender/tmpfängereinricntung und der Diode angeordneten Anpaßkreis aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch einen Koppler, der zur Aufnahma eines zweiten Signals vom zweiten Signalgenerator an einer ersten Eingangskiemma und eines vom Frequenzmischer gelieferten modulierten Signals an einer zweiten tingangs klemme sowie zur Abgabe eines Signals entsprechend dem ersten Signal an einer ersten Ausgangsklemme und eines Signalgemisches aus dem ersten Signal und dem modulierten Signal an einer zweiten Ausgangs klemme geschaltet ist, durch einen Teiler zum Teilan eines Ausgangssignals von der ersten Ausgangsklemme des Kopplers in zwei Teile und zur Lieferung eines Ausgangssignals von einer ersten Ausgan?sklemme zum zweiten Frequenzmischer, und durch einen Phasenschieber zur Einstellung

. der Phase einas an der zweiten Ausgangsklemme das Frequenzteilers abgegebenen Signals und zur Anlegung des phasenverschobenen Signals an den ersten Frequenzmischer.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da3 ein Verstärker zum Verstärken eines Ausgangssignals vom zweiten Frequenzmischer vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, da3 der Koppler ein ricntender bzw. Richtkoppler ist.

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