Oblast techniky
Vynález se týká obecně zařízení a způsobů pro přenos informací a konkrétně se vztahuje na zařízení a způsob informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem.
Dosavadní stav techniky
Systém IAGO pro informatizaci a automatizaci vyzařovacím vlnovodem, navržený přihlašovatelem, je například popsán v dokumentu The use of radiating waveguides in guided transportation systems autorů M.Heddebauta a M.Berbineau, spec.č.8, vydaném ústavem Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité.
Tento systém je způsobilý najít (lokalizovat) mobilní jednotky, pohybující se podél vyzařovacího vlnovodu. Toto lokalizování je založeno na využití specifických lokalizačních štěrbin. Tyto lokalizační štěrbiny jsou doplňkové ke štěrbinám pravidelně rozmístěným podél vyzařovacího vlnovodu a jsou kolmé k těmto pravidelně rozmístěným štěrbinám.
Pravidelné štěrbiny dovolují přenos s vysokou rychlostí informačního toku, jakož i měření rychlosti mobilních jednotek. Informace, týkající se lokalizace mobilních jednotek, je však přístupná pouze letmo, t.j. když se mobilní jednotka pohybuje podél vyzařovacího vlnovodu.
V určitých případech použití je mobilní jednotka v depu nebo v dílně nebo v parkovací zóně, nebo na vstupu do stanice. Pro takové případy je zapotřebí použít zařízení pro přenos informací, které by bylo možné číst, když mobilní jednotka stojí nebo je zaparkovaná nad tímto zařízením pro přenos informací.
Pro případy, kdy se mobilní jednotka pohybuje podél vyzařovacího vlnovodu, je zapotřebí používat zařízení pro přenos informací s velkou rychlostí informačního toku.
Cílem vynálezu je proto vytvořit zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem. Dalším cílem je vytvořit způsob přenosu informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem.
Podstata vynálezu
Vynález přináší zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem, podél kterého se pohybuje mobilní jednotka, jehož podstatou je, že zařízení obsahuje prostředky pro injekci nemodulované nosné vlny do vyzařovacího vlnovodu, odebírací prostředky pro bodový odběr části energie nemodulované nosné vlny podél vyzařovacího vlnovodu, modulační prostředky pro modulování lokálního modulačního signálu reprezentujícího informaci, určenou pro uvedenou mobilní jednotku, na uvedenou nosnou vlnu, a vyzařovací prostředky pro vyzařování modulované nosné vlny směrem k mobilní jednotce.
Zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem může mít podle vynálezu také některé z dalších znaků, uváděných v závislých patentových nárocích.
Vynález rovněž přináší způsob přenosu informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem, podél kterého se pohybuje mobilní jednotka, jehož podstatou je, že se provádí injekce nemodulované nosné vlny do vyzařovacího vlnovodu, podél vyzařovacího vlnovodu se bodové odebírá část energie uvedené nemodulované nosné vlny, na nemodulovanou nosnou vlnu se moduluje lokální
- 1 CZ 290348 B6 modulační signál, reprezentující informaci určenou pro mobilní jednotku, a modulovaná nosná vlna se vyzařuje směrem k mobilní jednotce.
Zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem podle vynálezu může být kupříkladu zcela realizováno pomocí krátkého přímočarého úseku vyzařovacího vlnovodu, majícího délku blízkou délce vlny signálů, šířících se ve vyzařovacím vlnovodu, ve vzduchu. Taková technologie byla použita pro vytvoření makety vyrobené původně v laboratořích ústavu Institut National de Recherches sur les Transports et leur Sécurité.
Výhoda zařízení a způsobu přenosu informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem podle vynálezu je to, že odebírá z vyzařovacího vlnovodu pouze velmi malou energii, okolo 0,02 dB, takže zařízení se mohou pro přenos používat tak často, jak to jen vyžaduje použití mobilních jednotek podél vyzařovacího vlnovodu. Další výhodou zařízení a způsobu podle vynálezu je, že se vytvoří jednoduchá a samostatná sestava, opatřená minimálním počtem součástek a spojení. Další výhodou zařízení a způsobu je to, že nepotřebují zdroj stejnosměrného proudu. Dále jsou schopné poskytovat přesný impulzní lokalizační signál. Jsou schopné udávat směr jízdy mobilní jednotky bez dvojsmyslných údajů.
Přehled obrázků na výkresech
Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 celkový pohled na zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem podle přednostního provedení vynálezu, obr. 2 schéma vyzařovacího vlnovodu a jeho směrového vazebního členu pro přenosové zařízení z obr. 1, obr. 3A schéma rezonanční dutiny přenosového zařízení z obr. 1, obr. 3B pohled na horní plochu rezonanční dutiny a jeho modulační zařízení, obr. 3C pohled na rezonanční dutinu a její zařízení pro generování signálu reprezentujícího informaci, která se má přenášet, obr. 4 celkový pohled na zařízení pro přenos informací a jeho dálkové napájecí zařízení a obr. 5 schéma provedení zařízení pro příjem modulované nosné vlny, uložené na mobilní jednotce.
Příklady provedení vynálezu
Systém IAGO využívá velké propustné pásmo mikrovlnného vlnovodu fungujícího ve vidu TEoi pro to, aby dovoloval přenos informace s velkou rychlostí informačního toku mezi zemí a mobilními jednotkami.
Toto značné pásmo propustnosti dovoluje kromě toho přenášet ve vyzařovacím vlnovodu přídavnou nemodulovanou nosnou vlnu. Taková nemodulovaná nosná vlna se vysílá na nízké úrovni a šíří se po celé délce vyzařovacího vlnovodu. Tato nemodulovaná nosná vlna podléhá malému útlumu aje zesilována pomocí stejných linkových opakovačů, jaké se používají pro regenerování jiných signálů přenášených ve vyzařovacím vlnovodu. Nemodulovaná nosná vlna je tedy přítomná po celé délce vyzařovacího vlnovodu v podstatě uvnitř vlnovodu. Tato nemodulovaná nosná vlna není rozeznatelná z mobilní jednotky a nemá vztah k původu informací, ani nemá identifikovatelný znak.
Podle vynálezu jsou zařízení a způsob přenosu informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem, například systém IAGO, taková, že spočívají v odebírání, podél vyzařovacího vlnovodu ave strategických místech, části energie šířící se ve vlnovodu, pro využití mobilními jednotkami, a to tak, že je nerozeznatelná v celkové energetické bilanci. Odebíraná energie je vyzařována směrem k mobilní jednotce.
-2 CZ 290348 B6
V této fázi je na nemodulovanou nosnou vlnu aplikován (modulován) lokální modulační signál, který má být přiváděn do mobilní jednotky, pohybující se podél vlnovodu.
Obr. 1 ukazuje celkový pohled na zařízení pro přenos informací pro systém s vyzařovacím vlnovodem podle přednostního provedení vynálezu. V přednostním provedení zařízení pro přenos informací pro vyzařovací vlnovodový systém podle vynálezu je neznázoměná mobilní jednotka kolejové vozidlo. Je zřejmé, že v jiných oblastech použití mohou být mobilní jednotky vozíky nebo jakékoli jiné mobilní prostředky. Jak je znázorněno na obr. 1, je na jedné straně vyzařovacího vlnovodu 2 umístěna rezonanční dutina 1. Vyzařovací vlnovod 2 a rezonanční 10 dutina 1 obsahují na stranách, které jsou proti sobě obráceny, odpovídající směrové vazební členy 3 a 4. Směrové vazební členy jsou vytvořeny například dvěma kruhovými otvory 30, 40 velikosti, která je vzhledem k periodě nemodulované nosné vlny značná.
Obr. 2 znázorňuje vyzařovací vlnovod přenosového zařízení z obr. 1 a jeho směrový vazební člen 15 3. Obr. 3A ukazuje rezonanční dutinu přenosového zařízení z obr. 1 a její směrový vazební člen
4.
V systému IAGO pracuje vyzařovací vlnovod ve vidu TE01. Na bočních stranách tohoto vyzařovacího vlnovodu tedy není prakticky žádné elektrické pole. Velikost otvorů musí být tedy velká pro to, aby umožňovala požadovanou úroveň vazby. Tento rozměr není proto z mechanického hlediska příliš důležitý. Takové řešení dovoluje získat opakovaně koeficienty vazby řádově -40 dB vzhledem k úrovni výkonu, vysílaného ve vyzařovacím vlnovodu.
Délka rezonanční dutiny 1 je co možná nejmenší tak, aby vnitřní objem této rezonanční dutiny 25 rezonoval v dutině v základním vidu TEOn· V takovém provedení rezonanční dutiny je veškerá směrovost zrušena a koeficient vazby zůstává stejný, ať je vyzařovací vlnovod napájen zjedné nebo z druhé strany dutiny v jeho podélném směru.
Rezonanční dutina, v níž dochází k rezonanci v základním vidu TEOn, je zkratována na koncích 30 a obsahuje půlvlnnou rezonanční štěrbinu (half-wave resonant slot, fente résonante en demionde) 50, tvořící vyzařovací prostředky 5 pro vyzařování modulované nosné vlny směrem k mobilní jednotce ve smyslu definice předmětu vynálezu. Tato půlvlnná rezonanční štěrbina 50 je vytvořena na velké vnější ploše rezonanční dutiny, obrácené ke kolejovému vozidlu. Půlvlnná rezonanční štěrbina je orientována kolmo na štěrbiny 6 vyzařovacího vlnovodu. Tato půlvlnná 35 rezonanční štěrbina vyzařuje energii, napojenou z vyzařovacího vlnovodu k dutině, v níž dochází k rezonanci ve vidu TE011.
K. vyzařování půlvlnné rezonanční štěrbiny dochází s lineární polarizací, kolmou k pravidelným štěrbinám vyzařovacího vlnovodu. Tyto pravidelné štěrbiny jsou označovány jako štěrbiny 40 vlnovodu pro vysílání a pro měření rychlosti. Toto vyzařování tak dovoluje odpojení (découplage, decoupling) o velikosti přibližně 15 dB vzhledem k signálům vysílaným štěrbinami vlnovodu pro vysílání a pro měření rychlosti.
Nosná vlna, šířící se ve vlnovodu, která představuje signál čistého sinusovitého průběhu, je 45 lokálně vázána ke kolejovému vozidlu prostřednictvím rezonanční dutiny a její půlvlnné rezonanční štěrbiny.
Tento sinusový signál se lokálně moduluje. Pro tento účel je mezi okraji půlvlnné rezonanční štěrbiny a bodem majícím na požadovaném kmitočtu vysokou impedanci, uloženo první modu50 lační zařízení 70, například Schottkyho dioda. Obr. 3B ukazuje rezonanční dutinu a její první modulační zařízení 70. První modulační zařízení 70 tvoří jeden z modulačních prostředků 7, 8 ve smyslu definice předmětu vynálezu, a to modulační prostředek 7.
Tato dioda je polarizována pomocí stejnosměrného proudu, přiváděného na její svorky, aje způsobilá zkratovat půlvlnnou rezonanční štěrbinu v rytmu polarizace, přičemž štěrbina má v tomto bodě a pro uvažovanou pracovní frekvenci bod vysoké impedance. Získá se tak amplitudová modulace čistého sinusového signálu, odebíraného podél vyzařovacího vlnovodu.
Koeficient vazby, existující mezi vyzařovacím vlnovodem a rezonanční dutinou je okolo -40 dB, přičemž nepřizpůsobení spojené s tímto zkratováním v rytmu modulace není ve vyzařovacím vlnovodu zjistitelné. Když se uvažuje úroveň kmitočtu mikrovlnného výkonu ve vyzařovacím vlnovodu, stejně tak nedochází ke zpětné injekci modulovaného signálu, nebo kní dochází teprve v úrovni -80 dB pod touto referenční úrovní směrem k vyzařovacímu vlnovodu nebo -40 dB ve směru z vyzařovacího vlnovodu k rezonanční dutině a -40 dB ve směru z rezonanční dutiny k vyzařovacímu vlnovodu. Modulovaný signál, vytvářený v rezonanční dutině, tedy není přenášen ani podél vyzařovacího vlnovodu, ani nemá žádné účinky na první (příjezdovou) nebo druhou (odjezdovou) stranu rezonanční dutiny v podélném směru vlnovodu.
Druhé modulační zařízení 80, tvořící druhý z modulačních prostředků 7, 8 ve smyslu definice předmětu vynálezu, a to modulační prostředek 8, generuje signál, reprezentující informaci, která se má přenášet do kolejového vozidla. Tento signál, reprezentující přenášenou informaci, je například signál složený z binární posloupnosti. Možná bitová rychlost je značná aje omezována pouze dobou přepínání Schottkyho diody a kmitočtem čistého sinusového signálu. Jako příklad je možné uvést, že lze dosáhnout několika megabitů za sekundu.
Jako příklad je možno uvést, že druhé modulační zařízení 80, generující signál reprezentující informaci, která se má přenášet, může být tvořen piko-řídicí jednotkou (piko-řadičem, pikokontrolerem - picocontroller), mající uložený rámec do paměti typu EEPROM a generující tento rámec opakovaně směrem ke Schottkyho diodě, jakmile mu byla poskytnuta energie. Mohou být použita další vhodná zařízení, způsobilá polarizovat Schottkyho diodu v rytmu informace, která se má přenášet.
Jelikož je energie, přítomná v rezonanční dutině, velmi malá, řádově 40 dB pod úrovní výkonu přítomného ve vyzařovacím vlnovodu, je možné účelně umístit druhé modulační zařízení 80 pro generování signálu, reprezentujícího informaci, která se má přenášet, uvnitř rezonanční dutiny, aniž by se znatelně rušila funkce tohoto elektronického obvodu nebo rezonance v rezonanční dutině v základním vidu.
Obr. 3C znázorňuje rezonanční dutinu ajejí druhé modulační zařízení pro generování signálu reprezentujícího informaci. Napájení tohoto druhého modulačního zařízení 80 pro generování signálu reprezentujícího informaci, například prostřednictvím zdroje napětí 5 V při několika miliampérech, může být s výhodou zajišťováno dálkovým napájením prostřednictvím nízkofrekvenčního signálu pracujícího na několika stovkách kilohertzů nebo i několika megahertzech.
Obr. 4 znázorňuje celkový pohled na zařízení pro přenos informací a jeho zařízení pro dálkové napájení. Nízkofrekvenční signál je magneticky vázán s rezonanční dutinou prostřednictvím dvou rezonančních smyček 9, 10A nebo 10B. Kupříkladu je první rezonanční smyčka 9 sériového typu přiřazena k vysílání energie a druhá rezonanční smyčka 10A, 10B paralelního typu je přiřazena k příjmu energie, přičemž vysílání a příjem energie se provádí při frekvenci dálkového napájení.
Vysílací smyčka 9 energie je pevně spojena s neznázoměným kolejovým vozidlem a trvale vyvíjí určitý výkon, například o hodnotě nižší než 1 W, směrovaný k nejméně jedné přijímací smyčce 10A, 10B energie, pevně spojené s rezonanční dutinou 1. Přijímací smyčka 10A, 10B energie dálkově napájí druhé modulační zařízení 80 pro generování signálu reprezentujícího informaci, která se má přenášet, při přejezdu kolejového vozidla.
-4 CZ 290348 B6
Od této chvíle a přes to, že mikrovlnné vyzařování, vycházející z vysílací smyčky 9 energie, je špatně ovládáno a může se šířit odrazem nebo difrakcí relativně daleko od rezonanční dutiny, bude signál reprezentující informaci, která se má přenášet ke kolejovému vozidlu, generován pouze když bude druhé modulační zařízení 80, generující signál, reprezentující informaci, která se má přenášet, napájeno dálkovým napájením.
Ochrana proti přeslechu je zajištěna tím, že mikrovlnné vyzařování, vycházející z vysílací smyčky 9 energie, je nízkofrekvenční signál, jehož amplituda klesá podle zákonitostí magnetostatiky, tj. nepřímo úměrně k třetí mocnině vzdálenosti mezi vysílačem a přijímačem.
Podle možného provedení je první přijímací smyčka 10A uložena před (na příjezdové straně nebo dále pro jednoznačnost první straně) rezonanční dutinou 1 a poskytuje při přibližování nebo při oddalování kolejového vozidla stejnosměrné napájecí napětí V] a druhá přijímací smyčka 10B energie je uložena za (na odjezdové straně nebo dále pro jednoznačnost druhé straně) rezonanční dutinou 1 a poskytuje při oddalování nebo přibližování kolejového vozidla stejnosměrné napájecí napětí V2. Druhé modulační zařízení 80, generující signál, reprezentující informaci, která se má přenášet, tak může být napájeno dálkovým napájením plynule během přejezdu na příjezdové (první) a odjezdové (druhé) straně rezonanční dutiny a obráceně.
Přechod stejnosměrného napětí V! na napětí V2 nebo obráceně může být využit pro poskytování signálu přejezdu kolejového vozidla nad rezonanční dutinou. Přechod ze stejnosměrného napětí V! na stejnosměrné napětí V2 může být rovněž použit pro poskytování signálu udávajícího smysl přejezdu kolejového vozidla od první k druhé straně a přechod ze stejnosměrného napětí V2 na stejnosměrné napětí V] může být obdobně použit pro poskytování signálu, udávajícího smysl přejezdu kolejového vozidla od druhé k první straně.
Obr. 5 znázorňuje provedení zařízení pro přijímání modulované nosné vlny, uložené na mobilní jednotce. Toto přijímací zařízení 11 sestává z antény 12, připojené k sestavě 13 pro zesilování, filtrování kmitočtu čistého sinusového signálu a detekci amplitudy a pro restituci přenášené informace.
PATENTOVÉ NÁROKY