CH677299A5 - Signal transmission device using magnetic fields - Google Patents

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CH677299A5
CH677299A5 CH2894/85A CH289485A CH677299A5 CH 677299 A5 CH677299 A5 CH 677299A5 CH 2894/85 A CH2894/85 A CH 2894/85A CH 289485 A CH289485 A CH 289485A CH 677299 A5 CH677299 A5 CH 677299A5
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signal
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CH2894/85A
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Svaetopluk Radakovic
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Svaetopluk Radakovic
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
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    • H04B7/02Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/12Frequency diversity

Abstract

The signal transmission device uses at least two transmitting coils (Ls1, Ls2-Lsn) which all lie in a horizontal plane and between their planes, the electrical axes Es1, Es2, Esn) all have the same angle (alpha) of intersection. The magnetic fields used to transmit the signals are excited at the same frequency using a current derived from a common oscillator, in which case only a single receiving coil (Le) is required. Where each of the signal transmission magnetic fields is excited at another frequency, so that in space their mutual compensations are excluded, then in this case several, but at least two, receiving coils (Le1, Le2 etc.) are required to receive the signal-transmitting magnetic fields.

Description

       

  
 



  In vielen Fällen bringt eine Signalübertragung ausschliesslich mit magnetischem Feld Vorteile, so zum Beispiel die Signaldämpfung bei einem Durchgang durch nicht-magnetische Metalle oder andere elektrisch leitende Stoffe ist wesentlich kleiner als der elektrischen Komponente des elektromagnetischen Feldes. Ein Nachteil dabei sind die Richtcharakteristiken der zur Ausstrahlung und Empfang des signalübertragenden magnetischen Feldes verwendeten Sende- und Empfangsspulen. Diese Richtcharakteristiken sind ringförmig, wichtig sind die Richtdiagramme in dem Schnitt dieser Richtcharakteristik mit der Ebene der elektrischen Achse der Spule und in dem Schnitt mit einer zu der Ebene der elektrischen Achse senkrechten und durch die Spule gehender Ebene. 



  In der Zeichnung zeigen: 
 
   Fig. 1 Richtdiagramme einer Sendespule; 
   Fig. 2 Richtdiagramme einer Empfangsspule; 
   Fig. 3 Richtdiagramme unterschiedlicher Feldstärke einer Sendespule in einer Ebene senkrechten zu der Ebene ihrer elektrischen Achse, 
   Fig. 4 Signalübertragung mit einer Ausschliessung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule in einer Ebene durch einen Empfang mit zwei Empfangs spulen gegenseitig senkrechter Ebene ihrer elektrischen Achsen; 
   Fig. 5 Blockschaltung einer Einrichtung mit einer Ausschliessung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule durch einen Empfang mit zwei Empfangsspulen;

   
   Fig. 6 Signalübertragung mit einer Ausschliessung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule in einer Ebene durch gleichzeitige Ausstrahlung mehrerer signalübertragender magnetischer Felder gleicher Frequenz, aber unterschiedlicher Richtungen ihrer Ausbreitung; 
   Fig. 7 Signalübertragung mit einer Ausschliessung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule in einer Ebene durch gleichzeitige Ausstrahlung mehrerer signalübertragender magnetischer Felder verschiedener Frequenzen und unterschiedlicher Richtungen; 
   Fig. 8 Blockschaltung einer Einrichtung mit einer Ausschliessung der Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule durch gleichzeitige Ausstrahlung mehrerer signalübertragender magnetischer Felder  verschiedener Frequenzen und unterschiedlicher Richtungen ihrer Ausbreitung;

   
   Fig. 9 Ausgleichung der durch unterschiedliche Winkel @ verursachten Schwankungen im Pegel des summierten Signals UsNF mit einem Glied regulierbaren Dämpfung. 
 



  In Fig. 1 sind Richtdiagramme einer Sendespule "Ls" dargestellt, im Anriss liegt das Richtdiagramm "Rdsv" in der vertikalen Ebene "Vs", im Grundriss das Richtdiagramm "Rdse" in der horizontal liegenden Ebene der elektrischen Achse. In Fig. 2 sind Richtdiagramme einer Empfangsspule "Le" dargestellt, im Anriss liegt das Richtdiagramm "Rdev" in der vertikalen Ebene "Ve", im Grundriss das Richtdiagramm "Rdee" in der horizontal liegenden Ebene "Ee" der elektrischen Achse. Die in einem Punkt im Feld "H" in einer Empfangsspule in Abhängigkeit von dem Winkel @ zwischen der Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule und der Tangente zu der Richtung der Ausbreitung des magnetischen Feldes induzierte Spannung beträgt U=K.sin@, wobei "K" eine mit der Feldstärke in diesem Punkt und mit der Ausführung der Empfangsspule gegebene Konstante ist. 



  Nur in der Ebene der elektrischen Achse "Es" der Sendespule "Ls" und in der Ebene der elektrischen Achse "Ee" der Empfangsspule "Le" sind die Richtdiagramme "Rdse" und "Rdee" Kreise (Fig. 1, Fig. 2), die Bedingung der Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule gegenüber der Richtung der Ausbreitung des magnetischen Feldes muss auch hier erfüllt werden. 



  Eine Signalübertragung bei einem ununterbrochenen Informationsfluss, wo eine Voraussetzung ein ständiger Empfang des Signals ist, zum Beispiel bei der Sprache, ist also nur dann möglich, wenn die Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule gegen die Richtung der Ausbreitung des signalübertragenden magnetischen Feldes ändert sich während der Signalübertragung nicht oder nur wenig. Auch bei einer nicht bekannten, aber stabilen oder nur langsam sich ändernden Richtung der Ebene  der elektrischen Achse der Sendespule, aber bei einer veränderlichen und einstellbaren Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule "Le" ist eine Verfolgung der Richtung des signalübertragenden magnetischen Feldes möglich.

  Eine Signalübertragung ist auch nicht möglich, wenn die Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule nicht einstellbar sein kann und muss beliebig sein dürfen. 



  Es sind Einrichtungen bekannt, die folgende ist geeignet für den Betrieb im Nahfeld, bei welchen dieses Problem teilweise gelöst ist mit einem Empfang des signalübertragenden magnetischen Feldes mit mehreren, aber  mindestens zwei Empfangsspulen (Fig. 4, Fig. 5), welche Ebenen der elektrischen Achsen gegenseitig einen bestimmten Winkel  alpha , es kann auch ein rechter Winkel sein, schliessen, so dass der Raum dauernd auf magnetische Felder bestimmten Richtungen überwacht wird, und die Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Sendespule kann im Raum, aber mindestens in einer Ebene beliebig sein. Zum Beispiel bei drei Empfangsspulen gegenseitig senkrechter Ebenen der elektrischen Achsen wird der Raum überwacht auf drei Felder gegenseitig senkrechter Richtungen ihrer Ausbreitung, und die Richtung der Ebene der elektrischen Achse der Sendespule kann im Nahfeld im Raum beliebig sein.

  Mindestens bei einer Empfangsspule wird der Winkel @ zwischen der Richtung der Ausbreitung des Feldes und der Ebene der elektrischen Achse so gross sein, dass in der Empfangsspule eine Signalspannung induziert wird. Feldlinien einer Sendespule im Nahfeld sind in Fig. 3 dargestellt, es ist ersichtlich, dass im Gegensatz einem Fernfeld (Fig. 1) auch in einer senkrechten durch die Sendespule zu ihrer Ebene der elektrischen Achse die Feldstärke ausreichend gross ist. Bei einem Kreuzrahmen sind die Ebenen der elektrischen Achsen beider Empfangsspulen senkrecht und beide Spulen sind in Serie geschaltet, und es wird die Summe beider induzierter Spannungen abgenommen. Bei anderen Systemen (Fig. 4, Fig. 5) werden die in den einzelnen Empfangsspulen Le1, Le2 ... Len induzierte Spannungen U1, U2 ... Un einzeln in den Verstärkern A1, A2 ...

   An verstärkt, und  bei kleinen Phasenunterschieden zwischen ihnen können die Ausgangsspannungen aller Verstärker in ein einziges Ausgangssignal addiert werden. Wenn die Phasenunterschiede zwischen den induzierten Spannungen gross sind, können nach Demodulation in Demodulatoren D1, D2 ... Dn die NF-Signale U1NF, U2NF ... UnNF mit einem summierenden Verstärker "As" zu einem Ausgangssignal "UsNF" addiert werden. Eine Voraussetzung bei solcher Einrichtung ist, dass entweder die Empfangsspulen Le1 Le2 ... Ln nicht gleichzeitig Induktivitäten auf die Senderfrequenz abgestimmten Resonanzkreise sind, oder, wenn sie Induktivitäten solcher Resonanzkreise sind, dass die Entfernungen zwischen ihnen so gross sind, dass sich die Resonanzkreise gegenseitig nicht beeinflussen können.

  Ein weiterer Nachteil dieser Lösung ist, dass mit Rücksicht auf die Felddiagramme (Fig. 1, Fig. 3) sie vorwiegend im Nahfeld brauchbar ist, im Fernfeld besteht das Richtdiagramm der Sendespule aus zwei Kreisen mit einer gemeinsamen Zentrallinie (Fig. 1), und in der Richtung der Senkrechten "sp"  durch die Sendespule "Ls" zu der Ebene ihrer elektrischen Achse "Es" ist keiner oder nur ein schlechter Empfang möglich, nur im Nahfeld kann auch hier ein ausreichendes Signal empfangen werden. 



  Diese Nachteile hat die Einrichtung, die Gegenstand dieser Erfindung ist, nicht. 



  Das signalübertragende magnetische Feld wird hier nicht mit einer Sendespule, aber gleichzeitig mit mehreren Ls1, Ls2 ... Lsn (Fig. 6), aber mindestens zwei Sendespulen  mit gegenseitig bestimmten Richtungen ihrer Ebenen der elektrischen Achsen erregt. Mindestens das Feld einer Sendespule muss gegen die Ebene der elektrischen Achse der Empfangsspule solche Richtung haben, dass der Winkel @ zwischen der Tangente zu der Feldlinie und der Ebene der elektrischen Achse ausreichend gross ist und in der Empfangsspule eine Signalspannung induziert wird. Im Beispiel in Fig. 6 liegen alle Sendespulen Ls1, Ls2 ... Lsn in horizontaler Ebene und zwischen ihren Ebenen der elektrischen Achsen Es1, Es2 ... Esn liegt immer derselbe Schnittwinkel  alpha .

  Alle Felder können mit einer und derselben Frequenz und mit einem von demselben Oszillator abgeleiteten Strom erregt werden, dann genügt nur eine Empfangsspule "Le". In Fällen, wo die Gefahr besteht, dass sich diese Felder in bestimmten Entfernungen und in bestimmten Punkten im Raum kompensieren können, dort muss (Fig. 7, Fig. 8) jedes signalübertragende magnetische Feld H1, H2 ... Hn auf einer andere Sendefrequenz  omega 1 NOTEQUAL ,  omega z NOTEQUAL  ...  NOTEQUAL  omega n erregt werden, dabei muss der gegenseitige Abstand der Sendefrequenzen einen minimalen Wert haben. In diesem Fall zum Empfang der signalübertragenden magnetischen Felder werden mehrere Le1, Le2 ...

  Len, aber mindestens zwei Empfangsspulen mit in ausreichend kleiner Distanz parallel liegenden Ebenen der elektrischen Achse verwendet, diese Spulen sind gleichzeitig Induktivitäten der auf die einzelnen Sendefrequenzen abgestimmten Empfangsresonanzkreise, diese können sich auch bei kleinen gegenseitigen Distanzen nicht stören, die Anzahl der Empfangsspulen ist gleich der Anzahl der  Sendespulen. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, dass das Feld "H" von mindestens einer Sendespule "Ls" und einer Frequenz  omega gegenüber seiner Empfangsspule "Le" solche Richtung haben muss, dass der Winkel @  NOTEQUAL  0 und in der Empfangsspule eine Signalspannung induziert wird.

  Bei solcher Einordnung dürfen dann die Richtungen der Ebenen der elektrischen Achsen der Sendespulen, oder der Empfangsspulen, oder beiden im Raum, aber mindestens in einer Ebene beliebig sein, und eine Signalübertragung auch bei einem ununterbrochenen Informationsfluss ist möglich. Bei einer Signalübertragung bei einem ununterbrochenen Informationsfluss wird in jedem Zeitpunkt mit jedem signalübertragenden magnetischen Feld ein und derselbe Informationsinhalt übertragen. Als Ausgangssignal der Einrichtung wird nach Demodulation der einzelnen Signale die Summe der einzelnen NF-Signale verwendet.

  In allen Fällen, wo es sich um keine ausgesprochene Informationsübertragung handelt, aber das Feld der einzelnen Sendespulen soll, zum Beispiel zu Ortungszwecken, verfolgt werden, kann jede Sendespule mit einem Zeichen, einer Ziffer oder einem Buchstaben oder einer Kombination von beiden bezeichnet werden und dieses mit einem geeigneten Code, zum Beispiel mit einem NF-Frequenzcode übertragen werden. Im Gegensatz zu einer echten Informationsübertragung trägt hier jedes von den gleichzeitig ausgestrahlten signalübertragenden magnetischen Feldern einen anderen Informationsinhalt. In Fig. 7, Fig. 8 ist ein Beispiel "n" Sendespulen Ls1, Ls2 ... Lsn und "n" Empfangsspulen Le1, Le2 ... Len mit  in vertikaler Richtung liegenden Ebenen der elektrischen Achsen der Sendespulen Es1, Es2 ... Esn und der Empfangsspulen Ee1, Ee2 ... Een.

  Zwischen den Ebenen der elektrischen Achsen der Sendespulen liegt ein Schnittwinkel  alpha . Jedes empfangene HF-Signal U1, U2 ... Un wird einzeln mit einem eigenen Verstärker A1, A2 ... An verstärkt und Demodulatoren D1, D2 ... Dn demoduliert, die einzelnen NF-Signale U1NF, U2NF ... UnNF werden in einem Summierungsverstärker "As" zu einer NF-Ausgangsspannung UsNF = U1NF + U2NF + ...UnNF addiert. Die Grösse dieser Summe UsNF ist abhängig von den Richtungen der signalübertragenden magnetischen Felder gegen die Ebenen der elektrischen Achsen der Empfangsspulen, ist also auch abhängig von der Anzahl der verwendeten Sendefrequenzen und der Sende- und Empfangsspulen.

  Wenn diese Schwankungen nicht stören, zum Beispiel bei einer Sprachübertragung und schnell sich ändernden Richtungen der Achsen der Sendespulen und Empfangsspulen, dann kann auch eine Summe U=s- der Gleichstromkomponenten U<=>1, U=2 ... U=n der demodulierten HF-Signale gebildet werden, U=s = U=1 + U=2 +...+U=n und mit dieser kann dann die Verstärkung eines die Summenspannung UsNF verstärkenden NF-Verstärkers oder eine Dämpfung eines Dämpfungsgliedes reguliert werden. Eine Voraussetzung dabei ist, dass in jeder Empfangsspule Le1, Le2 ... Len bei einer gleichen Feldstärke und bei einem gleichen Winkel @ eine gleiche Signalspannung U1 = U2 = ... = Un induziert wird. Kleinere Unterschiede können mit der Verstärkung  der einzelnen Signalverstärker A1, A2 ... An ausgeglichen werden. 



   Wenn die Richtungen der Ebenen der elektrischen Achsen der Sendespulen und der parallel liegenden Ebenen der elektrischen Achsen der Empfangsspulen nicht lediglich in einer Ebene, aber im Raum beliebig sein müssen, dann werden die Sendespulen in zwei Gruppen geteilt, und in jeder Gruppe sind die Ebenen der elektrischen Achsen gegen den zu dieser Gruppe zugeordneten Ebenen der geometrischen Achsen senkrecht, und zwischen den benachbarten Ebenen elektrischen Achsen liegt ein Schnittwinkel immer desselben Wertes. Die Ebene der geometrischen Achsen ist die Ebene, zu welcher die geometrischen Achsen der zu dieser Ebene geometrischen Achsen gehörenden Spulen parallel liegen. Die beiden Ebenen der geometrischen Achsen sind gegenseitig senkrecht. 



   Bei einer Einordnung der Sende- und Empfangsspulen, welche Gegenstand dieser Erfindung ist, die gegenseitige Richtungen der Ebenen der elektrischen Achsen der Sendespulen sowie die gegenseitige Richtung der Ebenen der elektrischen Achsen der Empfangsspulen sind definiert, aber ihre Richtung im Raum oder mindestens in einer Ebene kann beliebig sein, und eine Signalübertragung auch bei einem ununterbrochenen Informationsfluss ist möglich. 



  
 



  In many cases, signal transmission using only a magnetic field has advantages, for example the signal attenuation when passing through non-magnetic metals or other electrically conductive substances is significantly smaller than the electrical component of the electromagnetic field. A disadvantage here is the directional characteristics of the transmitting and receiving coils used to transmit and receive the signal-transmitting magnetic field. These directional characteristics are ring-shaped, the directional diagrams are important in the section of this directional characteristic with the plane of the electrical axis of the coil and in the section with a plane perpendicular to the plane of the electrical axis and passing through the coil.



  The drawing shows:
 
   Fig. 1 directional diagrams of a transmitter coil;
   Fig. 2 directional diagrams of a receiving coil;
   3 directional diagrams of different field strengths of a transmitter coil in a plane perpendicular to the plane of its electrical axis,
   Fig. 4 signal transmission with an exclusion of the directional effects of the transmitting and receiving coil in one plane by receiving with two receiving coils mutually perpendicular plane of their electrical axes;
   5 block circuit of a device with an exclusion of the directional effects of the transmitting and receiving coil by a reception with two receiving coils;

   
   6 signal transmission with an exclusion of the directional effects of the transmitting and receiving coil in one plane by simultaneous emission of several signal-transmitting magnetic fields of the same frequency but different directions of their propagation;
   7 signal transmission with an exclusion of the directional effects of the transmitting and receiving coil in one plane by simultaneous emission of several signal-transmitting magnetic fields of different frequencies and different directions;
   8 block circuit of a device with an exclusion of the directional effects of the transmitting and receiving coil by simultaneous emission of several signal-transmitting magnetic fields of different frequencies and different directions of their propagation;

   
   Fig. 9 compensation of the fluctuations caused by different angles @ in the level of the summed signal UsNF with a damping element that can be regulated.
 



  1 shows directional diagrams of a transmission coil "Ls", the directional diagram "Rdsv" lies in the vertical plane "Vs" in the outline, the directional diagram "Rdse" lies in the horizontal plane of the electrical axis in the plan view. 2 shows directional diagrams of a receiving coil "Le", the directional diagram "Rdev" lies in the vertical plane "Ve" in the outline, the directional diagram "Rdee" lies in the horizontal plane "Ee" of the electrical axis in the plan view. The voltage induced at a point in the field "H" in a receiving coil as a function of the angle @ between the plane of the electrical axis of the receiving coil and the tangent to the direction of the propagation of the magnetic field is U = K.sin @, where "K "is a constant given the field strength at this point and the design of the receiving coil.



  The directional diagrams "Rdse" and "Rdee" are circles only in the plane of the electrical axis "Es" of the transmitter coil "Ls" and in the plane of the electrical axis "Ee" of the receiver coil "Le" (FIGS. 1, 2) , The condition of the direction of the plane of the electrical axis of the receiving coil relative to the direction of the propagation of the magnetic field must also be met here.



  A signal transmission in an uninterrupted flow of information, where a prerequisite is constant reception of the signal, for example in speech, is only possible if the direction of the plane of the electrical axis of the receiving coil changes in the direction of the propagation of the signal-transmitting magnetic field little or no during signal transmission. Even if the direction of the plane of the electrical axis of the transmitting coil is not known, but is stable or changes only slowly, but if the direction of the plane of the electrical axis of the receiving coil "Le" is variable and adjustable, it is possible to track the direction of the signal-transmitting magnetic field.

  A signal transmission is also not possible if the direction of the plane of the electrical axis of the receiving coil cannot be set and must be arbitrary.



  Devices are known, the following is suitable for operation in the near field, in which this problem is partially solved by receiving the signal-transmitting magnetic field with several, but at least two receiving coils (FIGS. 4, 5), which levels of electrical Axes mutually close a certain angle alpha, it can also be a right angle, so that the room is constantly monitored for magnetic fields in certain directions, and the direction of the plane of the electrical axis of the transmitter coil can be in space, but at least in one plane as desired be. For example, with three receiving coils of mutually perpendicular planes of the electrical axes, the room is monitored for three fields of mutually perpendicular directions of their propagation, and the direction of the plane of the electrical axis of the transmitting coil can be arbitrary in the near field in the room.

  At least in the case of a receiving coil, the angle @ between the direction of the field propagation and the plane of the electrical axis will be so large that a signal voltage is induced in the receiving coil. Field lines of a transmitter coil in the near field are shown in FIG. 3, it can be seen that, in contrast to a far field (FIG. 1), the field strength is sufficiently large even in a perpendicular through the transmitter coil to its plane of the electrical axis. In the case of a cross frame, the planes of the electrical axes of both receiving coils are perpendicular and both coils are connected in series, and the sum of both induced voltages is taken off. In other systems (Fig. 4, Fig. 5), the voltages U1, U2 ... Un induced in the individual receiving coils Le1, Le2 ... Len are individually in the amplifiers A1, A2 ...

   On amplified, and with small phase differences between them, the output voltages of all amplifiers can be added into a single output signal. If the phase differences between the induced voltages are large, the AF signals U1NF, U2NF ... UnNF can be added to an output signal "UsNF" with a summing amplifier "As" after demodulation in demodulators D1, D2 ... Dn. A prerequisite for such a device is that either the receiving coils Le1 Le2 ... Ln are not simultaneously inductors of resonant circuits tuned to the transmitter frequency, or, if they are inductors of such resonant circuits, that the distances between them are so great that the resonant circuits are mutually exclusive cannot influence.

  Another disadvantage of this solution is that with regard to the field diagrams (Fig. 1, Fig. 3) it is mainly useful in the near field, in the far field the directional diagram of the transmitter coil consists of two circles with a common central line (Fig. 1), and in the direction of the vertical "sp" through the transmitter coil "Ls" to the plane of its electrical axis "it" no or only poor reception is possible, only in the near field can a sufficient signal be received here.



  The device which is the subject of this invention does not have these disadvantages.



  The signal-transmitting magnetic field is not excited with one transmitter coil, but simultaneously with several Ls1, Ls2 ... Lsn (Fig. 6), but at least two transmitter coils with mutually determined directions of their planes of the electrical axes. At least the field of a transmitting coil must have a direction against the plane of the electrical axis of the receiving coil such that the angle @ between the tangent to the field line and the plane of the electrical axis is sufficiently large and a signal voltage is induced in the receiving coil. In the example in FIG. 6, all transmitter coils Ls1, Ls2 ... Lsn lie in the horizontal plane and between their planes of the electrical axes Es1, Es2 ... Esn there is always the same cutting angle alpha.

  All fields can be excited with one and the same frequency and with a current derived from the same oscillator, then only one receiving coil "Le" is sufficient. In cases where there is a risk that these fields can compensate each other at certain distances and at certain points in space, each signal-transmitting magnetic field H1, H2 ... Hn (Fig. 7, Fig. 8) must have a different transmission frequency omega 1 NOTEQUAL, omega z NOTEQUAL ... NOTEQUAL omega n must be excited, the mutual distance between the transmission frequencies must have a minimum value. In this case, several Le1, Le2 ... are used to receive the signal-transmitting magnetic fields.

  Len, but at least two receiving coils with planes of the electrical axis lying parallel to each other at a sufficiently small distance, these coils are at the same time inductors of the receiving resonance circuits tuned to the individual transmitting frequencies, these cannot interfere even with small mutual distances, the number of receiving coils is the same Number of transmit coils. From FIG. 7 it can be seen that the field "H" of at least one transmitter coil "Ls" and a frequency omega must have a direction relative to its receive coil "Le" such that the angle @ NOTEQUAL 0 and a signal voltage is induced in the receive coil.

  With such a classification, the directions of the planes of the electrical axes of the transmitting coils, or of the receiving coils, or both in the room, but at least in one plane, may be arbitrary, and signal transmission is possible even with an uninterrupted flow of information. In the case of a signal transmission with an uninterrupted flow of information, the same information content is transmitted with every signal-transmitting magnetic field. After demodulation of the individual signals, the sum of the individual LF signals is used as the output signal of the device.

  In all cases where there is no pronounced information transmission, but the field of the individual transmitter coils is to be tracked, for example for location purposes, each transmitter coil can be designated with a character, a number or a letter or a combination of both and this with a suitable code, for example with an LF frequency code. In contrast to a real information transmission, each of the simultaneously transmitted signal-transmitting magnetic fields carries a different information content. 7, 8 show an example of "n" transmission coils Ls1, Ls2 ... Lsn and "n" reception coils Le1, Le2 ... Len with the electrical axes of the transmission coils Es1, Es2 .. lying in the vertical direction. Esn and the receiving coils Ee1, Ee2 ... Een.

  An intersection angle alpha lies between the planes of the electrical axes of the transmitter coils. Each received RF signal U1, U2 ... Un is amplified individually with its own amplifier A1, A2 ... An and demodulated by demodulators D1, D2 ... Dn, the individual NF signals U1NF, U2NF ... UnNF added "As" to a NF output voltage UsNF = U1NF + U2NF + ... UnNF in a summing amplifier. The size of this sum UsNF depends on the directions of the signal-transmitting magnetic fields against the planes of the electrical axes of the reception coils, and is therefore also dependent on the number of transmission frequencies used and the transmission and reception coils.

  If these fluctuations do not interfere, for example in a voice transmission and rapidly changing directions of the axes of the transmitting coils and receiving coils, then a sum U = s- of the direct current components U <=> 1, U = 2 ... U = n der demodulated RF signals are formed, U = s = U = 1 + U = 2 + ... + U = n and this can then be used to regulate the amplification of an LF amplifier which amplifies the sum voltage UsNF or an attenuation of an attenuator. A prerequisite for this is that the same signal voltage U1 = U2 = ... = Un is induced in each receiving coil Le1, Le2 ... Len with the same field strength and at the same angle @. Smaller differences can be compensated for with the amplification of the individual signal amplifiers A1, A2 ... An.



   If the directions of the planes of the electrical axes of the transmitting coils and the parallel planes of the electrical axes of the receiving coils need to be arbitrary not only in one plane but in space, then the transmitting coils are divided into two groups, and in each group the planes are electrical axes are perpendicular to the planes of the geometric axes assigned to this group, and an intersection angle always lies between the neighboring planes of the electrical axes of the same value. The plane of the geometrical axes is the plane to which the geometrical axes of the coils belonging to this plane lie parallel. The two planes of the geometric axes are mutually perpendicular.



   With a classification of the transmitting and receiving coils, which is the subject of this invention, the mutual directions of the planes of the electrical axes of the transmitting coils and the mutual direction of the planes of the electrical axes of the receiving coils are defined, but their direction in space or at least in one plane can be arbitrary, and signal transmission is possible even with an uninterrupted flow of information.


    

Claims (17)

1. Einrichtung zur drahtlosen Signalübertragung ausschliesslich mit magnetischem Feld und zur Minderung des Signalverlustes durch die Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule bei nicht einstellbaren Richtungen der elektrischen Achsen der Sende und/oder Empfangsspulen im Raum, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sendespulen vorhanden sind, deren elektrische Achsen einen nicht veränderlichen Winkel miteinander bilden.       1.Device for wireless signal transmission exclusively with a magnetic field and for reducing the signal loss due to the directional effects of the transmitting and receiving coil in the case of non-adjustable directions of the electrical axes of the transmitting and / or receiving coils in the room, characterized in that at least two transmitting coils are present, the electrical axes form an invariable angle with each other. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen an eine einzige oder mehrere Stromquellen, die gleiche Frequenz und Phase haben, angeschlossen sind. 2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter coils are connected to a single or more current sources having the same frequency and phase. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sendespule an eine Stromquelle einer anderen Frequenz angeschlossen ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that each transmitter coil is connected to a current source of a different frequency. 4. 4th Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sendespulen mit einem Signal eines individuellen Codes beaufschlagt wird, so dass das Feld dieser Sendespule identifiziert werden kann. Device according to claim 1, characterized in that at least one of the transmitter coils is acted upon by a signal of an individual code, so that the field of this transmitter coil can be identified. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Code ein Frequenzcode ist. 5. Device according to claim 4, characterized in that the code is a frequency code. 6. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in demselben Zeitpunkt mit jeder Sendespule ein- und derselbe Informationsinhalt übertragen wird. 6. Device according to claim 1, characterized in that one and the same information content is transmitted at the same time with each transmitter coil. 7. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Achsen der Sendespulen, oder deren Projektionen in einer Ebene, symmetrisch angeordnet sind. 7. Device according to claim 1, characterized in that the geometric axes of the transmitter coils, or their projections in one plane, are arranged symmetrically. 8. Einrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sendespulen mit gegenseitig senkrechten elektrischen Achsen vorhanden sind. 8. Device according to claim 2 or 3, characterized in that two transmitter coils with mutually perpendicular electrical axes are present. 9. 9. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel ( alpha ) zwischen zwei benachbarten elektrischen Achsen der Sendespulen 60 DEG beträgt. Device according to claim 7, characterized in that the cutting angle (alpha) between two adjacent electrical axes of the transmitter coils is 60 °. 10. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sendespulen, deren Achsen senkrecht aufeinander stehen, vorhanden sind. 10. Device according to claim 1, characterized in that three transmitter coils, the axes of which are perpendicular to one another, are present. 11. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen in zwei in gegenseitig senkrechten Ebenen liegenden Gruppen geteilt sind. 11. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter coils are divided into two groups lying in mutually perpendicular planes. 12. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Empfangsspulen mit parallelen elektrischen Achsen vorhanden sind. 12. Device according to claim 3, characterized in that at least two receiving coils with parallel electrical axes are present. 13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspulen die Induktivitäten von auf die einzelnen Empfangsfrequenzen abbgestimmten Resonanzkreisen sind. 13. Device according to claim 12, characterized in that the receiving coils are the inductances of resonant circuits tuned to the individual receiving frequencies. 14. 14. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Demodulation der einzelnen Signale die von allen Demodulatoren erhaltenen Niederfrequenzsignale zu einem einzigen NF-Signal addiert werden.  Device according to claim 12, characterized in that after demodulation of the individual signals, the low-frequency signals obtained from all demodulators are added to a single LF signal. 15. Einrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die von allen Demodulatoren nach Demodulation erhaltenen Gleichstromkomponenten zu einer einzigen Gleichspannung addiert werden. 15. Device according to claim 14, characterized in that the DC components obtained from all demodulators after demodulation are added to a single DC voltage. 16. Einrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Schwankungen im Pegel des summierten Empfangssignales mit einem einstellbaren Dämpfungsglied oder einem einstellbaren Verstärker ausgeglichen werden. 16. Device according to claim 15, characterized in that fluctuations in the level of the summed received signal are compensated with an adjustable attenuator or an adjustable amplifier. 17. Einrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Dämpfung oder Verstärkung dieses Gliedes die durch Summierung der Gleichstromkomponenten der demodulierten Signale gewonnene Gleichspannung dient. 1. Einrichtung zur drahtlosen Signalübertragung ausschliesslich mit magnetischem Feld und zur Minderung des Signalverlustes durch die Richtwirkungen der Sende- und Empfangsspule bei nicht einstellbaren Richtungen der elektrischen Achsen der Sende und/oder Empfangsspulen im Raum, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Sendespulen vorhanden sind, deren elektrische Achsen einen nicht veränderlichen Winkel miteinander bilden. 2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen an eine einzige oder mehrere Stromquellen, die gleiche Frequenz und Phase haben, angeschlossen sind. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sendespule an eine Stromquelle einer anderen Frequenz angeschlossen ist. 4. 17. Device according to claim 16, characterized in that the DC voltage obtained by summing the DC components of the demodulated signals is used to adjust the damping or amplification of this element.       1.Device for wireless signal transmission exclusively with a magnetic field and for reducing the signal loss due to the directional effects of the transmitting and receiving coil in the case of non-adjustable directions of the electrical axes of the transmitting and / or receiving coils in the room, characterized in that at least two transmitting coils are present, the electrical axes form an invariable angle with each other. 2. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter coils are connected to a single or more current sources having the same frequency and phase. 3. Device according to claim 1, characterized in that each transmitter coil is connected to a current source of a different frequency. 4th Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Sendespulen mit einem Signal eines individuellen Codes beaufschlagt wird, so dass das Feld dieser Sendespule identifiziert werden kann. 5. Einrichtung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Code ein Frequenzcode ist. 6. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in demselben Zeitpunkt mit jeder Sendespule ein- und derselbe Informationsinhalt übertragen wird. 7. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Achsen der Sendespulen, oder deren Projektionen in einer Ebene, symmetrisch angeordnet sind. 8. Einrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sendespulen mit gegenseitig senkrechten elektrischen Achsen vorhanden sind. 9. Device according to claim 1, characterized in that at least one of the transmitter coils is acted upon by a signal of an individual code, so that the field of this transmitter coil can be identified. 5. Device according to claim 4, characterized in that the code is a frequency code. 6. Device according to claim 1, characterized in that one and the same information content is transmitted at the same time with each transmitter coil. 7. Device according to claim 1, characterized in that the geometric axes of the transmitter coils, or their projections in one plane, are arranged symmetrically. 8. Device according to claim 2 or 3, characterized in that two transmitter coils with mutually perpendicular electrical axes are present. 9. Einrichtung nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittwinkel ( alpha ) zwischen zwei benachbarten elektrischen Achsen der Sendespulen 60 DEG beträgt. 10. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Sendespulen, deren Achsen senkrecht aufeinander stehen, vorhanden sind. 11. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespulen in zwei in gegenseitig senkrechten Ebenen liegenden Gruppen geteilt sind. 12. Einrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Empfangsspulen mit parallelen elektrischen Achsen vorhanden sind. 13. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsspulen die Induktivitäten von auf die einzelnen Empfangsfrequenzen abbgestimmten Resonanzkreisen sind. 14. Device according to claim 7, characterized in that the cutting angle (alpha) between two adjacent electrical axes of the transmitter coils is 60 °. 10. Device according to claim 1, characterized in that three transmitter coils, the axes of which are perpendicular to one another, are present. 11. Device according to claim 1, characterized in that the transmitter coils are divided into two groups lying in mutually perpendicular planes. 12. Device according to claim 3, characterized in that at least two receiving coils with parallel electrical axes are present. 13. Device according to claim 12, characterized in that the receiving coils are the inductances of resonant circuits tuned to the individual receiving frequencies. 14. Einrichtung nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach Demodulation der einzelnen Signale die von allen Demodulatoren erhaltenen Niederfrequenzsignale zu einem einzigen NF-Signal addiert werden. 15. Einrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die von allen Demodulatoren nach Demodulation erhaltenen Gleichstromkomponenten zu einer einzigen Gleichspannung addiert werden. 16. Einrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Schwankungen im Pegel des summierten Empfangssignales mit einem einstellbaren Dämpfungsglied oder einem einstellbaren Verstärker ausgeglichen werden. 17. Einrichtung nach Patentanspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einstellung der Dämpfung oder Verstärkung dieses Gliedes die durch Summierung der Gleichstromkomponenten der demodulierten Signale gewonnene Gleichspannung dient.  Device according to claim 12, characterized in that after demodulation of the individual signals, the low-frequency signals obtained from all demodulators are added to a single LF signal. 15. Device according to claim 14, characterized in that the DC components obtained from all demodulators after demodulation are added to a single DC voltage. 16. Device according to claim 15, characterized in that fluctuations in the level of the summed received signal are compensated with an adjustable attenuator or an adjustable amplifier. 17. Device according to claim 16, characterized in that the DC voltage obtained by summing the DC components of the demodulated signals is used to adjust the damping or amplification of this element.  
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