DE2658669C2

DE2658669C2 - Objekt-Identifiziervorrichtung

Info

Publication number: DE2658669C2
Application number: DE2658669A
Authority: DE
Inventors: Shohichi Kamata; Yoshinori Yokohama Kimura; Johji Hachioji Tokio Sakuragi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-12-25
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1985-03-21
Also published as: US4069472A; DE2658669A1; CA1069606A; FR2336837A1; FR2336837B1; GB1534750A

Description

Fig.7 ein Schaltbild eines bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 5 verwendeten, abgewände!ien Resonanzfilters.

Die in Fig. 1 dargestellte Objekt-Identifiziervorrichtung weist eine im allgemeinen am Boden befestigte Abfragevorrichtung 1 zur Aussendung von Abfragesignalen und eine beispielsweise von einem Güterzug

getragene Antwortvorrichtung 2 zur Abgabe von Antwortsignalen mit vorbestimmten Koden bei Empfang der von der Abfragevorrichtung 1 ausgesandten Abfragesignale auf. Die Abfragevorrichtung !wird bei Empfang eines Ausgangssignals von der Antwortvorrichtung 2 betätigt, wobei sie den speziellen Kode eines Antwortsignals interpretiert bzw. bewertet
Die Abfragevorrichtung 1 umfaßt eine erste Signalgeneratoreinrichtung (Wobbelgenerator oder Kippgenera-

w tor) 10 zur Abgabe eines Wobbeisignals, dessen Frequenz f_s sich schnell ändert, z. B. alle 30 ms von 269 auf 532 kHz, und einen Trägerwellengenerator 12 zum Aussenden einer Trägerwelle mit einer Frequenz /Ό von z. B. 10,5 GHz. Ein Ausgangssignal vom Trägerwellengenerator 12 wird durch einen Energieteüer 14, der beispielsweise durch eine 3-Dezibel-Hybridschaltung oder einen Richtkoppler gebildet wird, in zwei Teile unterteilt. Das eine Ausgangssignal des Energieteilers 14 wird durch einen weiteren Energieteüer 16 wiederum in zwei Teile

unterteilt Das eine der beiden Teilsignale des Energieteilers 16 wird an einen Frequenzmischer 18 angekoppelt, während das andere Teilsignal an einen Koppler 20 angelegt wird. Der Frequenzmischer 18 mischt eine Trägerweüe und ein vom Wobbelgenerator 10 geliefertes Wobbelsignal zum Modulieren der Trägerwelle durch das Wobbelsignal, und er liefert zum Koppler 20 ein moduliertes Signal, dessen Frequenz sich durch k±($ ausdrücken läßt. Der Koppler 20 erzeugt somit ein zusammengesetztes Signal oder Signalgemisch aus dem

Signal mit der Frequenz fo±f, und dem Signal mit der Frequenz Z₀. Das Signalgemisch erfährt eine Verstärkung auf einen vorbestimmten Leistungspegel durch einen Verstärker 22, der beispielsweise aus einem 1 —40 GHz-Wanderfeldröhren-Verstärker, einem Gunn-Dioden-Reflexionsverstärker oder einem lnjektions-Synchronverstärker mit IMPATT-Diode besteht Das auf diese Weise verstärkte Signalgemisch wird als Abfragesignal von einer Antenne 26 zu einer Antwortvorrichtung 32 über einen Zirkulator 24 ausgesandt Die Antenne 26 besteht

z. B. aus einer Hornantenne, einer Schlitzantenne oder einer Parabolspiegelantenne.

Die an einem Objekt montierte Antwortvorrichtung empfängt ein von der Antenne 26 ausgestrahltes Abfragesignalgemisch, das aus einem Signal mit der Frequenz /Ό ± f, und einem Signal mit der Frequenz /o besteht, über eine Antenne 28, die z. B. aus einem Wellenleiter oder einer Flanschschlitzantenne besieht 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 /Ό± f„ wird durch die nichtlineare Schaltung 30 demoduliert, die ihrerseits ein demoduliertes Signal mit der Frequenz f„ an eine Induktivität bzw. Spule La abgibt Hierbei werden Signalkomponenten mit Frequenzen wie 2/Ό±4 2/₀±2£,... außerdem über eine Diode Di geliefert Diese Signalkomponenten werden jedoch durch den Kondensator Co kurzgeschlossen und nicht zur Spule La geleitet

Die nichtlineare Schaltung30 weist eine Anpaßschaltung aus einer Bandleitung SLt. die als offene Stichleitung wirkt eine Bandleitung SL₂, die über die Anpaßschaltung an die Antenne 28 angeschlossene Diode D₁, eine an die Anode der Diode D\ angeschlossene RF-Drosselspule L\ und einen zum Kurzschließen eines Mikrowellensignals mit der Kathode der Diopde D\ verbundenen Kondensator Ca auf.
Die die Anpaßschaltung bildenden Bandleitungen SLi und SL₂ sind so ausgebildet daß ein über die Antenne

"Λ 28 empfangenes Mikrowellensignal ohne wesentliche Dämpfung zur Diode D\ geleitet wird. Die Diode D\ besteht z. B. aus einer Schotikv-Sperrschichtdiode oder einer Varaktordiode.

Ein die Frequenz f_s besitzendes, zur Spule U übertragenes Signal wird über eine mit der Spule Li elektromagnetisch gekoppelte Spule oder Induktivität Lj v/eitergeleitet und dann einer Kodierschaltung bzw. einem Resonanzfilter 32 zugeführt die bzw. das durch eine Parallelanordnung mehrerer Resonanzschaltungen Q bis

Cn gebildet ist die beispielsweise einen Quarzoszillator mit hohem Q-Faktor und ein Keramik-Resonanzelement aufweisen. Obgleich die genannte Frequenz f_s im Bereich von z. B. 269—532 kHz variiert sind die Resonanzschaltungen C\ bis Cn so ausgelegt daß sie bei einer Frequenz von /Ί bis /w resonieren, die vorher innerhalb des Bereichs der Frequenz /, bestimmt wurde.
Im folgenden sei angenommen, daß sich eine große Zahl von z. B. Güterzügen, die durch 4000 verschiedene

so Identifizierungskode repräsentiert werden, auf der Dienststrecke befindet daß ein bestimmter dieser Züge mittels eines Binärkodes identifiziert werden soll, daß ein Resonanzfilter zwölf Resonanzschaltungen mit zwölf verschiedenen Resonanzfrequenzen ft — fn zur Verarbeitung der genannten 4000 verschiedenen identifizierungskode enthalten kann und daß das Resonanzfilter so ausgelegt ist daß es einen bestimmten Binärkode zum identifizieren eines beliebigen der genannten 40CO verschiedenen identifizierungskode der Güterzüge durch selektive Betätigung mindestens einer der zwölf Resonanzschaltungen G—(^enthält

Zur Verkürzung der Beschreibung sei weiter angenommen, daß das Resonanzfilter 32 aus zwei Resonanzkreisen besteht die mit Frequenzen von h bzw. U in Resonanz schwingen. Die Ausgangs-Rufsignale mit den Frequenzen k bzw. U, die vom Resonanzfilter 32 abgegeben werden, werden über die Spulen Li und L₃ zur ^nichtlinearen Schaltung 30 geliefert Letztere moduliert eine Trägerwelle mit der Frequenz k mittels Signalen

ω mit den Frequenzen /j und /4, und sie erzeugt ein Ausgangssignal mit Frequenzen entsprechend (fo±fy und (fo±U\ Dieses Ausgangssignal wird zur Abfragevorrichtung 1 übertragen. Es ist zu beachten, daß die Antwortvorrichtung 2 nicht mit einer ansteuernden Stromversorgung versehen ist sondern bei Eingang eines Signals von der Abfragevorrichtung 1 betätigt wird.
Ein von der Antenne 28 zur Antenne 26 der Abfragevorrichtung 1 übermitteltes Signal wird durch den

Zirkulator 24 der einen Eingangsklemme des in der Abfragevorrichtung 1 enthaltenen Frequenzmischers 34 zugeführt an dessen andere Eingangsklemme bereits ein Ausgangssignal mit der Frequenz /& vom Energieteüer 14 angelegt ist und weicher das Signal mit der Frequenz h mit einem Signal mit Frequenzen entsprechend k±h und f_o±f4 mischt und ein Ausgangssignal mit den Frequenzen h und /4 liefert Dieses Ausgangssignal vom

Frequenzmischer 34 wird über ein Entstör-Bandpaßfilter 36 zur einen Eingangsklemme eines Frequenzmischers 38 geleitet, dessen andere Klemme mit einem Ausgangswobbelsignal vom Wobbelgenerator 10 gespeist wird. ' Der Frequenzmischer 38 mischt ein vom Wobbelgenerator 10 geliefertes Wobbelsignal mit der Frequenz /_s mit einem die Frequenzen h und U besitzenden Signal, das vom Frequenzmischer 34 über das Bandpaßfilter 36 abgegeben wird, und er erzeugt ein Rufsignal mit Frequenzen entsprechend f₀ ± h und k ± & Dieses Ausgangs-Rufsignal vom Frequenzmischer 38 wird zu einer Signalkode-Bewertungsschaltung 40 geleitet, in welcher ein bestimmter, bereits im Resonanzfilter 32 eingestellter Identifizierkode ausgewertet wird.

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

Die unmittelbar oder mittelbar mit den Umsetzern verbundenen Schieberegister sind versuchsweise so ausgelegt, daß ein Taktimpuls (Fig.3D) vorn UND-Glied 50 abgegeben wird, wenn die Schieberegister einen einem Rufsignal entsprechenden Inhalt halten oder speichern.

Bei Speisung mit einem Wobbelsignal vom Wobbelgenerator 10 erzeugt ein Resonanzfilter 52, das ebenso aufgebaut ist wie das Resonanzfilter 32 gemäß F i g. 1 und welches Signale mit den Frequenzen f\ bis (n durchläßt, ein Ausgangssignal, dessen Wellenform durch eine Wellen-Formschaltung 54 zu einem Signalimpuls gemäß F i g. 3E geformt wird. Der von einem Impulsgenerator 56 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 Taktimpulsgenerators 56 verschoben.

Da das Resonanzfilter 32 bei der beschriebenen Anordnung aus Resonanzschaltungen besteht, die mit Frequenzen /*. U schwingen, wird die Schaltung 58 anfänglich mit einem Signal mit einem logischen Pegel oder Wert 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 56 abgegeben wurde, nämlich nach Ablauf vor 30 ms, wird die Schaltung 58 mit Daten gespeist, deren Inhalt einen Identifizierkode bezeichnet, welcher durch die speziellen Resonanzschaltungen im Resonanzfilter 32 bestimmt wird. Die Inhalte der Schieberegisterschaltung 58 werden durch den Dekoder 60 entschlüsselt Das entschlüsselte Signal wird als Identifizierkode durch eine Anzeigevorrichtung 62 dargestellt. '

Bei der beschriebenen Ausführungsform kann die abgewandelte Anordnung der Antwortvorrichtung 2 gemäß F i g. 4 angewandt werden. Gemäß F i g. 4 wird ein Signalgemisch mit den Frequenzen k und k ± fs, das über die Antenne 28 in die Antwortvorrichtung 2 eingeführt wird, über einen Zirkulator 64 zu einem Energieteiler 66 geleitet Ein Ausgangssignal von einer der Ausgangsklemmen des Energieteilers 66 wird einem Mischer 68 zugeführt, während ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Teilers 66 einem weiteren Mischer 70 zugeleitet wird. Da die örtliche Signalklemme des Mischers 68 offen bzw. unbelegt ist, wird ein an der Eingangsklemme des Mischers 68 empfangenes Signalgemisch mit Frequenzen von /0 und fo±f_s durch ein nichtlineares Element im Mischer 68 abgegriffen. Infolgedessen liefert der Mischer 68 an seiner Zwischenfrequenzklemme ein Mischsignal mit Frequenzen von nicht nur 4 sondern auch von 2/Ό ± 4 2/₀ ± 4 - · - Ein mit einem Äusgangssignalgemisch vom Mischer 68 gespeistes Resonanzfilter 72 ist dabei jedoch so ausgelegt, daß es nur bei Empfang einer Signalkomponente mit einer Frequenz f_s betätigt wird. Aus diesem Grund brauchen die anderen Signalkomponenten nicht betrachtet zu werden. Ebenso wie das Resonanzfilter 32 weist das Resonanzfilter 72 gemäß F i g. 4 Resonanzschaltungen auf, die auf Frequenzen von /1 — /# schwingen, wobei es ein Signal mit Frequenzen /i—/)v abgibt. Der Mischer 70 moduliert ein Ausgangssignal vom Energieteiler 66 mit einem Ausgangssigiial vom Resonanzfilter 72 unter Erzeugung eines Signalgemisches mit Frequenzen entsprechend /o±(/i. · · 1 /Jv)· Dieses Signalgemisch wird wiederum über den Zirkulator 64 und die Antenne 68 nach außen ausgesandt.

Die Abfragevorrichtung 1 kann außerdem auf die in F i g. 5 dargestellte Weise angeordnet sein. Die Abfragevorrichtung 1 gemäß F i g. 5 ähnelt derjenigen gemäß F ig. 1 mit dem Unterschied, daß eine vom Trägerwellengenerator 12 abgegebene Trägerwelle zur ersten Eingangsklemme des Kopplers 19 geleitet wird, der beispielsweise aus einem Richtkoppler besteht, während ein Signal entsprechend der Trägerwelle von der ersten Ausgangsklemme des Kopplers 19 zu einem Energieteiler 13 geleitet wird, ein Ausgangssignal von einem Frequenzmischer 18 an die zweite Eingangsklemme des Kopplers 19 angelegt wird und ein Signalgemisch aus Ausgangssignalen vom Frequenzmischer 18 und vom Trägerwellengenerator 12 von der zweiten Ausgangsklemme des Kopplers 19 zum Zirkulator 24 geleitet wird. Ein Ausgangssignal von der einen Ausgangsklemme des Energieteilers 13 erfährt eine Phaseneinstellung durch einen Phasenschieber 15, worauf es zum Frequenzmischer 18 geführt wird. Ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Energieteilers 13 wird dem > Frequenzmischer 12 zugeführt Der 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 36 angeordneter Verstärker 35 verstärkt ein Ausgangssignal vom Frequenzmischer 34 zur Erhöhung des Rauschabstands.

% Wenn bei der Objekt-Identifiziervorrichtung gemäß F i g. 1 der Abstand zwischen den Antennen der Abfragevorrichtung 1 und der Antwortvorrichtung 2 gleich nA/4 entspricht, mit η = eine ganze Zahl und A=Länge der

angewandten elektrischen Welle (etwa 3 cm, weil bei der Ausführungsform nach P i g. 1 eine Trägerwelle mit einer Frequenz von 10,5 GHz verwendet wird), entsprechend einer Phasenbeziehung zwischen einem von der Antwortvorrichtung 2 zur Abfragevorrichtung 1 gelieferten Signalgemisch mit einer Frequenz gleich /ο±(/Ί, h, ..., /„) und einer mit dem Signalgemisch zu mischenden Trägerwelle mit einer Frequenz /b, ergibt sich die

unerwünschte sog. »Nullpunkte-Erscheinung, bei der ein von der Abfragevorrichtung 1 abgegriffenes Signal in seinem Spannungspegel auf Null reduziert wird.

Fig.6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Objekt-Identifiziervorrichtung gemäß einer anderen Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher das Auftreten der genannten »Nuflpunkt«-Erscheinung vermieden wird.

ίο Die Vorrichtung gemäß F i g. 5 ist mit einem Wobbelgenerator ICO und einem Trägerwellengenerator 102 der

^gleichen Art wie bei der Abfragevorrichtung 1 gemäß Fig. 1 versehen. Ein vom Trägerwellengenerator 102 abgegebenes Ausgängssignal mit einer Frequenz k wird durch einen Energieteiler 104 in zwei Teile geteilt Der eine Teil wird einem Frequenzmischer 106 eingespeist und der andere Teil wird zu einem Koppler 108 geleitet.

Der Frequenzmischer 106 mischt ein ihm bereits vom Wobbelgenerator 100 zugeführtes Signal mit einer

Frequenz /j mit einem vom Energieteiler 104 gelieferten Signal einer Frequenz /& und er gibt ein Signal mit der Frequenz fo±f_s an einen Koppler 108 ab. Letzterer mischt ein vom Frequenzmischer 106 geliefertes Signal mit der Frequenz fo±f_s und ein vom Frequenzteiler 104 übertragenes Signal mit der Frequenz Z₀. Infolgedessen überträgt der Koppler 108 ein Signalgemisch mit Frequenzen fo±f_s und k von einer Antenne 112 über einen Zirkulator 110 zu einer Antenne 114. Ein auf diese Weise zur Antwortvorrichtung 2 geliefertes Signa! wird durch eine Diode Eh als eine Frequenz f_s besitzend festgestellt und dann über elektromagnetisch verbundene Spulen L₂ und Lz 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—532kHz liefert das Resonanzfilter 1IS ein Signal mit Resonanzfrequenzen f\ —/w(269 < f_t,.. „ f_N<-532), die durch die im Resonanzfilter 115 vorgesehenen Resonanzkreise Ci-Cw bestimmt werden. Da* Ausgangssignal des Resonanzfilters 115 wird durch die Diode lh mit einem Signal mit einer Frequenz /Ό gemischt Infolgedessen wird ein Signalgemisch mit der Frequenz fo±(f\ —//v) von der Antenne 114 der Antwortvorrichtung 2 abgestrahlt.

Das von der Antenne 114 zur Antenne 112 der Abfragevorrichtung 1 übertragene Signalgemisch wird zu einem Energieteiler 116 geleitet Das Ausgangssigna! von der einen Ausgangsklemme des Energieteilers 116 wird zu einem Frequenzmischer 118 übermittelt, während ein Ausgangssignal von der anderen Ausgangsklemme des Energieteilers 116 zu einem anderen Frequenzmischer 120 geleitet wird. Die Mischer 118 und 120 sind jeweils an eine andere Eingangsklemme des Energieteilers 122 angeschaltet, welcher das Ausgangssigna! des Trägerwellengenerators 102 zur Lieferung zweier Ausgangssignale mit einer Frequenz /Ό und einem Phasenunterschied von 90° teilt. Infolgedessen liefern diese Mischer 118 und 120 Ausgangssignale mit Frequenzen f\,... /w und einem Phasenunterschied bzw. einer Phasenverschiebung von 90°. Die Ausgangssägnale der Frequenzmischer 118 und 120 werden zu den entsprechenden Frequenzmischern 124 und 126 geleitet, die jeweils mit einem Wobbelsignal vom Wobbelgenerator 100 gespeist werden. Der Frequenzmischer 124 mischt ein Wobbeisignal einer Frequenz 4 das vom Wobbelgenerator 100 geliefert wird, und ein vom Frequenzmischer 118 geliefertes Signal mit einer Frequenz /i—/)v zusammen. Infolgedessen gibt der Frequenzmischer 124 ein Signalgemisch mit einer Frequenz f$±(f\—/w) an eine Quadrierschaltung 128 ab. Der Frequenzmischer 126 vermischt ein Wobbelsignal mit einer Frequenz 4 das vom Wobbelgenerator 100 geliefert wird, mit einem vom Frequenzmischer 120 geliefertes Signal einer Frequenz von h—fu- Aus diesem Grund überträgt der Frequenzmischer 126 ein Signalgemisch mit einer Frequenz U±(f\—Λν) zu einer anderen Quadrierschaltung 130. Die Schaltungen 128, 130 quadrieren die Ausgangssignale der Frequenzmischer 124 und 126. Die so quadrierten Signale werden einer Addierstufe 132 eingegeben, um miteinander addiert zu werden. Nach der Beseitigung von Rauschen oder Störsignaien mitteis eines Filters !34 werden die addierten, quadrierten Signale durch eine Sigrialkode-Bcwertungsschaltung 136 der gleichen Art wie diejenige gemäß F i g. 1 verarbeitet wodurch der spezielle, durch das Resonanzfilter 116 definierte oder festgelegte Identifizierkode ausgewertet wird.

Im folgenden ist der Vorgang beschrieben, mit dem die »Nulipunkt«-Erscheinung bei der Objekt-Identifiziervorrichtung gemäß F i g. 5 beseitigt werden kann. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß

so ein von der Antenne 112 über den Zirkulator 110 und den Energieteiler 116 zu den Frequenzmischern 118 und 120 übertragenes Signal eine Frequenz von k ± /w und eine Anfangsphase θ besitzt und sich als

ausdrücken läßt während die Energieteiler 122 zu den Frequenzmischern 118 und 120 gelieferten Signale ebenfalls eine Frequenz k und eine Anfangsptiase Φ besitzen und sich als

cos (2?r /of + Φ) bzw. (2λτ f₀+ Φ)

ausdrücken lassen. Die Frequenzmischer 118 und 120 erzeugen dann in Form von
cos (Θ— Φ) · cos 2n int und sin (θ— Φ) ■ cos 1π ftf

demodulierte Rufsignale, die in den Frequenzmischern 124 und 126 mit einem vom Wobbelgenerator 100 gelieferten Signal mit der Frequenz f, gemischt werden.
Infolgedessen werden als

cos (θ— Φ) · cos 2λγ(/,—ϊν) iundsin (θ— Φ) · cos Tn(U-(n) t

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ausgedrückte Ruf-Antwortsignale von den Frequenzmischern 124 und 126 übertragen. Diese Signale werden durch die betreffenden Quadrierschaltungen 128 und 130 quadriert und in der Addierstufe 132 addiert, wobei letztere ihrerseits ein Signalgemisch abgibt, das sich wie foigt ausdrücken läßt:

cos²(0-0) · cos² 2π(U-f_N)t+sin² (θ-Φ) ■ cos²2ά(f_s-f_N)t = cos²2n(h-f_N)t 5

Das als cos² 2 3t(f_s—{n) t ausgedrückte Signal wird unabhängig von einem Phasenunterschied zwischen einem von der Antenne 114 der Antwortvorrichtung 115 abgestrahlten Antwortsignal mit einer Frequenz /ö±//v und einer Trägerwelle mit einer Frequenz f₀ erhalten, wodurch das Auftreten der »Nullpunkw-Erscheinung vermieden wird. Das genannte Signa! cos² 2 Jc(f_s—f_N) t wird durch ein Filter 134 verarbeitet. Danach wird das resultie- 10 rende Signal 4 π (f_s—fn) zur Signalkode-Bewertungsschaltung 136 geleitet, um den betreffenden Identifizierkode auszuwerten.

Bei der beschriebenen Ausführungsform bestimmt sich der Leistungsbedarf für die Übermittlung eines Antwortsignals yon der Antwortyorrichtung 2 zur Abfragevorrichtung 1 hauptsächlich durch die für die Abgabe · ' eines Ausgangssignals von der Abfragevorrichtung 1 erforderliche Leistung (von den Antennen 26 öder 112 is abgestrahlte Effektivleistung), die Strecke zwischen der Abiragevorrichtung 1 und der Antwortvofrichtung 2 ' . sowie den Wirkungsgrad, mit welchem die Antwortvorrichtung 2 die Modulation und Demodulation durchführt. Wenn die Übertragungsleistüng mit 10 W angenommen wird, und wenn der Gesamivvrsidrkwgsgn!'^1!« den i Antennen 26 und 28 bzw. 112 und 11440 dB beträgt, wird von der Abfragevorrichtung 1 ein ausreichend starkes .³ Signal empfangen, auch wenn die Antwortvorrichtung 2 etwa 10 η von ihr entfernt ist 20

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, in welchem das Resonanzfilter aus einem Resonanzkreis oder einer Anzahl von parallelgeschalteten Resonanzkreisen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen gebildet ist. Es ist jedoch auch möglich, gemäß Fig.7 Reihenschaltungen aus Resonanzkreisen C, -Cy υπό entsprechenden Schaltelementen SWi-SWn parallel zu schalten. Wenn beispielsweise 4000 Güterzüge durch unterschiedliche Identifizierungskodes dargestellt sind, wird an jedem dieser Züge je ein Resonanzfilter era' 25 jeweils zwölf Resonanzkreisen montiert In diesem Fall wird ein Identifizierungskode für einen bestimmten Güterzug durch selektives Schließen der Schaltelemente der zwölf Resonanzkreise gebildet.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen 30

Claims

10 IS 20 25 30 45 30 55 60 65 Patentansprüche:

1. Objekt-Identifiziervorrichtung mit einer Abfragevorrichtung mit einer ersten Signftlgeneratorainrichtung turn Erzeugen eines ersten Signals, dessen Frequenz sich linear eines vorgeschriebenen Frequenzbereiches ändert, mit einer zweiten Signalgeneratoreinrichtung zum Erzeugen eines zweiten Signals mit einer höheren Frequenz als diejenige des ersten Signals, mit einer ersten Frequenzmischeinrichtung zum Mischen der Ausgangssignale der ersten und zweiten Signalgeneratoreinrichtung und zum Modulieren des zweiten Signals mit dem ersten Signal zur Erzeugung eines modulierten Signals, mit einer Kopplungseinrichtung, die das modulierte Signal von der ersten Frequenzmischeinrichtung und das zweite Signal von der zweiten Signalgeneratoreinrichtung erhält, mit einer ersten Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden eines Ausgangssignals von der Kopplungseinrichtung, einer Antwortvorrichtung mit einer zweiten Sende- und Empfangseinrichtung zum Empfangen eines von der ersten Sende- und Empfangseinrichtung der Ablagevorrichtung ausgesendeten Signals, mit einer Kodiereinrichtung mit wenigstens einem Resonanzkreis, der an die zweite Sende- und Empfangseinrichtung gekoppelt ist, um ein kodiertes Signal mit einer Zeitsteuerung entsprechend der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises zu erzeugen, mit einer nicht linearen Schaltung, die ein nicht lineares zwischen die zweite Sende-und Empfangseinrichtung und die Kodiereinrichtung eingeschaltetes Element enthält und ein von der zweiten Sende- und Empfangseinrichtung abgegebenes Signal erfaßt, um der Kodiereinrichtung ein dem ersten Signal entsprechendes Signal zuzuführen und ein dem zweiten Signa! entsprechendes Signal mit ein.nn kodierten Signal der Kodiereinrichtung zu modulieren, so -daß die zweite Sende- und Empfangseinrichtung ein moduliertes Signal aussendet, mit einer zweiten Fre-

% quenzmischeinrichtung in der Abfragevorrichtung zum Mischen des Ausgangssignals der zweiten Signalgey-; neratoreinrichtung mit einem von der zweiten Sende- und Empfangseinrichtung abgegebenen Signal, welsches Ober die erste Sende' und Empfangseinrichtung empfangen wurde, und zum Erzeugen eines Ausgangssignals, weiches eine Signalkomponente oder Signalkomponenten entsprechend einer gedämpften Schwin-'· -gung enthält die mit einer Zeitsteuerung entsprechend der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises erzeugt '.'werden, und mit einer Signaikode-Bewertungsschaltung zur Bewertung des Signalkodes, dadurch ge-'; kennzeichnet, daß in der Abfragevorrichtung (1) eine dritte Frequenzmischeinrichtung (38) vorgesehen ; üst, welche das von der ersten Signalgeneratoreinrichtung (10) erzeugte erste Signal (L) mit dem Ausgangssignal der zweiten Frequenzmischeinrichtung (34) mischt, um dadurch für die Signaikode-Bewertungsschaltung (40) ein Signa! zu erzeugen, welches ein gedämpftes Schwebungssignal oder gedämpfte Schwebungssignale enthält, die zeitmäßig entsprechend der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises erzeugt werden und die untereinander im wesentlichen die gleiche bestimmte Wellenform aufweisen und deren Amplitude '„ übergangsmäßig abnimmt, und daß die Signalkode-Bewertungsschaltung (40) zur Verarbeitung der bestimmten Wellenform der gedämpften Schwebungssignale ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Energieteilereinrichtung (16) zum ' Teilen des Ausgangssignals vom zweiten Signalgenerator (12) in zwei Teile, von denen der eine dem ersten

Frequenzmischer (18) und der andere der zweiten Eingangsklemme der Kopplungseinrichtung (20) zugeführt wird, vorgesehen sind und daß die erste Sender/Empfängereinrichtung eine Antenne (26) und einen Zirkulator (24) aufweist, der so geschaltet ist, aaß er ein Ausgangssignal von der Kopplungseinrichtung (70) an einer ersten Klemme annimmt, das Signal an einer zweiten Klemme an die Antenne abgibt und ein an der zweiten Klemme über die Antenne empfangenes Signal an einer dritten Klemme zum zweiten Frequenzmischer (34) liefert

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten und den dritten Frequenzmischer (34, 38) ein Filter (36) zum Entfernen der Störkomponenten des Ausgangssignals des zweiten Frequenzmischers eingeschaltet ist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Phasenschieber (15) zur Einstellung der Phase eines an der zweiten Ausgangsklemme des Energieteilers (13) abgegebenen Signals und zur Anlegung des phasenverschobenen Signals an den ersten Frequenzmischer (18).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (35) zum Verstärken eines Ausgangssignals vom zweiten Frequenzmischer (34) vorgesehen ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine erste Energieteilereinrichtung (116) vorgesehen ist um ein über die erste Sende- und Empfangseinrichtung (112) empfangenes Signal in *wei Teile aufzuteilen; daß eine zweite Energieteilereinrichtung (122) vorgesehen ist, um das Ausgangssignal der zweiten Signalgeneratoreinrichtung (102) in zwei Teile mit einer Phasendifferenz von

tip

(n ist ein positive ganze Zahl) aufzuteilen, oaß die zweite Frequenzmischeinrichtung aus einem ersten und einem zweiten Frequenzmischer (118,120) besteht, die an einem Eingangsanschluß die jeweiligen Ausgangssignale der ersten Energieteilereinrichtung (116) empfangen und die an dem anderen Eingangsanschluß die jeweiligen Ausgangssignale der zweiten Energieteilereinrichtung (122) empfangen und Ausgangssignalc erzeugen, die der Frequenz eines Ausgangssignals der (Codiereinrichtung (115) entspricht; daß die dritte Frequenzmischeinrichtung aus einem dritten und vierten Frequenzmischer (124,126) besteht, die an einem Eingangsanschluß die jeweiligen Ausgangssignale des ersten und des zweiten Frequenzmischers (118,120) und die ein Ausgangssignal von der ersten Signalgeneratoreinrichtung (100) am anderen Eingangsanschluß empfangen; daß eine erste und eine zweite Quadriereinrichtung(128,130) vorgesehen ist, um die Ausgangssignale jeweils von dem dritten und dem vierten Frequenzmischer (124, 126) zu quadrieren; weiter eine

Addierstufe (132) vorgesehen ist, um die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Quadriereinrichtung (124, 126) zum Erzeugen eines dem kodierten Signal entsprechenden Signals zu addieren, und daß die Kodiersignal-Eewertungsschaltung (136) das kodierte Signal aus dem Ausgangssignal der Addierstufe (132) bewertet.

Die Erfindung betrifft eine Objekt-Identifizie« vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Neuere Entwicklungen auf dem Verkehrssektor ermöglichen den Schnelltransport großer Gütermengen auf Schiene oder Schnellstraßen. Infolgedessen besteht ein Bedarf für ein zuverlässiges Verkehrskontrollsystem zur Durchführung einer sicheren und schnellen Güterbeförderung.

Eine de: -?eit bekannte Objekt-Identifiziervorrichtung verwendet ein elektromagnetisches Induktionssystem für die Identifizierung ζ. B. eines bestimmten Güterwaggons oder -zuges. Diese, eine elektromagnetische Induktionskopplung verwendende bisherige Vorrichtung ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß das elektromagnetische Induktionsankupplungselement einer Antwortvorrichtung nicht in der Nähe eines aus Eisenmetall bestehenden Elements eines bestimmten, zu identifizierenden Güterwaggons oder -zuges angebracht werdet, kann. Außerdem muß eine zwischen den Schienen liegende Abfragevorrichtung so angeordnet sein, daß sie sich der Antwortvorrichtung auf einen Abstand von weniger als einigen Zentimetern annähert, um eine effektive elektromagnetische Induktionsankopplung an die Antwortvorrichtung herzustellen. Beim Gütertransport beispielswei-,_t i-ise in Containern auf Lastkraftwagen oder Sattelschleppern und Anhängern bzw. Waggons ist es daher unmög- ,

tv lieh, diese genannte Objekt-Identifiziervorrichtung einzusetzen, wodurch der Anwendungsbereich dieser Vorrichtung erheblich eingeschränkt wird.
r „ Eine Objekt-Identifiziervorrichtung der eingangs genannten Art ist z. B. aus der DE-OS 23 16 411 bekannt Bei ,dieser bekannten Vorrichtung wird die Einhüllende der Signalkomponenten entsprechend einer gedämpften * Schwingung erfaßt, um dadurch das kodierte Signal auszuwerten Dieses kodierte Signal kann aber durch Störeinfl'isse beeinflußt und durch Rausch:.! verändert werden, was eine sichere Auswertung der Signale erschwert.

,-·; Eine ähnliche Identifiziervorrichtung ist aus der CH-PS 4 97 009 bekannt Diese Identifiziervorrichtung hat eine hohe Empfindlichkeit und eine gute Selektivität; die mit Störeinflüssen auf die kodierten Signale verbündenen Nachteile werden aber nicht ausgeschlossen.

Weiterhin ist in dem Fachbuch Tischer: »Mikrowellen-Meßtechnik«, Berlin 1958, Seite 29 bis 31 das allgemein bekannte Überlagerungs-Frequenzmeßverfahren beschrieben, bei welchem ein Vergleich zwischen einer unbekannten Frequenz und einer bekannten Frequenz oder deren Harmonischen eines frequenzstabilisierten Oszillators vorgenommen wird. Der Vergleich erfolgt dabei mittels Mischung und Abhören des Differenztones.

Schließlich wird noch in Baier »Elektronik Lexikon«, Stuttgart 1974, Stichwort »Frequenzmesser« darauf |

hingewiesen, daß besonders genaue Frequenzmessungen auf der Erzeugung einer Schwebungsfrequenz basie- ,';,

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, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Objekt-Identifiziervorrichtung zu schaffen, bei der eine "%

Dekodierung bzw, Auswertung der den Identifizierkode tragenden Signale mit größerer Sicherheit bzw, Selek- 40 :'. | tion als bisher möglich ist. '

Diese Aufgabe wird bei einer Objekt-Identifiziervorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ' " erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Die Technik zwei Signale mit unterschiedlicher Frequenz .niteinander zu mischen, um dadurch ein Schwebungssignal zu erzeugen, ist seit langem bekannt und auch nicht Gegenstand des Patentanspruchs 1. Ein Konzept, bei welchem ein Ausgangssignal einer Frequenzmischeinrichtung mit dem Ausgangssignal einer Signalgeneratoreinrichtung gemischt wird, um dadurch ein gedämpftes Schwebungssignal bzw. gedämpfte Schwebungssignalkomponenten zu erzeugen, die eine ganz bestimmte Wellenform aufweisen, ist jedoch bisher noch nicht beschrieben worden. Diese gedämpften Schwebungssignalkomponenten werden mit einer Zeitsteuerung erzeugt, die der Resonanzfrequenz eines Resonanzkreises entspricht, wobei die Wellenform der erzeugten Signalkomponentcn untereinander gleich ist Die Signalkode-Bewertungsschaltung kann also so ausgelegt werden, daß sie nur Signale mit dieser spezifischen Wellenform verarbeitet bzw. annimmt, so daß eine Dekodierung mit sehr viel höherer Zuverlässigkeit bzw. Selektion möglich wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Objekt-Identifiziervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.? ein Blockschaltbild einer bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten Ideniifizierkode-Detektorschaltung, _ω

F i g. 3A bis 3E graphische Darstellungen von Wellenformen von Signalen zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 2,

F i g. 4 eine abgewandelte Ausführungsform einer bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten Antwortvorrichtung,

"f F i g. 5 eine abgewandelte Ausführungsform einer bei der Vorrichtung gemäß F ί g. 1 verwendeten Abfrage- es

Vorrichtung,

g Fig.6 ein Blockschaltbild einer Objekt-Identifiziervorrichtung gemäß einer abgewandelten Ausführungs-

form der Erfindung und