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System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen
zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage-und Antwortgeräten, insbesondere der
Nummern von Eisenbahnfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten Die Erfindung bezieht
sich auf ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen
zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten, insbesondere der
Nummern von Eisenbahnfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten, bei dem jedes Abfragegerät
in einem vorgegebenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal
aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten
Frequenzen durch Filter auswählt und für jede Stelle der Information eine vorgegebene
Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet.
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Derartige Systeme werden beispielsweise in der Eisenbahnsicherungstechnik
verwendet, um Kennzeichen, z. B. Ordnungsnummern, Anzahl der Achsen, Leergewicht,
zulässiges Gesamtgewicht, tatsächliches Gesamtgewicht, Länge, Höhe usw., von Eisenbahnwagen
und/oder Triebwagen beim Vorbeifahren an einem oder mehreren ortsfesten Geräten
abzufragen und an eine Zentrale zu melden. So kann, z. B. auf der Kuppe eines Ablaufberges
in einem Rangierbahnhof, ein aktives Abfragegerät ein am Fahrzeug angeordnetes passives
Antwortgerät beeinflussen und zum Abgeben des eingestellten Kennzeichens veranlassen.
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Es ist bekannt, Informationen zum Identifizieren von Antwortgeräten
durch ein Abfragegerät unter Verwendung von Licht-, Schall- oder elektromagnetischen
Wellen zu übertragen. Bei Licht-, Schall- und elektromagnetischen Wellen im Millimeterwellenbereich
besteht bei den bisher bekannten Vorschlägen jedoch der Nachteil, daß die Informationsübertragung
durch Verschmutzung, Eis, Schnee, Rauch, Pendelbewegungen des Wagens während des
Abfragens und Lagetoleranzen des Antwortgerätes erheblich gestört werden kann.
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Technisch schon weiter entwickelte Systeme mit elektromagnetischen
Wellen im Rundfunkfrequenzbereich (schweizerische Patentschrift 374 575 und deutsche
Patentschrift 1. 140 245) besitzen im Antwortgerät ein Empfangsnetz zum Empfangen
eines Abfragesignalträgers, dem mehrere unterschiedliche Abfragesignalkomponenten
aufmoduliert sind. Im Antwortgerät wird das Abfragesignal demoduliert, und die empfangene
Energie des Trägers speist über einen Gleichrichter einen Oszillator. Dieser Oszillator
erzeugt wiederum einen von dem Abfragesignalträger in der Frequenz verschiedenen
Antwortsignalträger, dem entsprechend dem darzustellenden Kennzeichen nach einem
Code in einem dem Antwortgerät eigenen Auswahl- oder Verschlüsselungsnetz ausgewählte
Abfragesignalkomponenten aufmoduliert werden. Dieser modulierte Antwortsignalträger
wird zum Abfragegerät zurückgesendet und dort entsprechend ausgewertet.
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Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß in den Antwortgeräten
auf den Eisenbahnfahrzeugen eigene Oszillatoren vorgesehen sein müssen, für welche
die Speiseenergie zum Antwortgerät durch den Abfragesignalträger drahtlos übertragen
werden muß, da auf den Fahrzeugen eigene Stromversorgungseinrichtungen unerwünscht
sind. Die Abfragegeräte müssen daher Signale relativ hoher Leistung abstrahlen.
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Weitere Nachteile ergeben sich daraus, daß bei hohen Geschwindigkeiten
zwischen den Abfrage-und Antwortgeräten die Zeiten zum Übertragen der Informationen
zu kurz für die notwendigen Zugriffszeiten sind. Um diesen Nachteil zu vermeiden,
wird ein anderer Nachteil in Kauf genommen; nämlich eine große Länge der Sende-
und Empfangsantennen, wodurch die Abfragegeräte an der Strecke viel Raum einnehmen.
Ferner sind die bekannten Einrichtungen wegen der Verwendung der für die Verschlüsselungsnetze
erforderlichen Bauelemente störanfällig. Durch die notwendige Frequenzumsetzung
des Trägers in den Antwortgeräten dieser Einrichtungen erhöhen sieh außerdem die
Kosten und die Störanfälligkeit.
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Weiterhin ist eine Einrichtung zum Übertragen von Informationen bekannt
(Control Engineering, Januar
1964, S. 63), bei der ein Wobbel-Oszillator
im Abfragegerät eine Sendespule mit Frequenzen von 280 bis 650 kHz speist. Das Antwortgerät
besteht aus sechs Leiterschleifen, die mit einer Kapazität einen Resonanzkreis bilden,
in den mehrere parallel zueinander liegende Keramikfilter für unterschiedliche Resonanzfrequenzen
geschaltet sind. Bei jeder der Resonanzfrequenzen entsteht eine große Kopplung zwischen
der Sendespule und den Leiterschleifen des Antwortgerätes einerseits und zwischen
den Leiterschleifen und einer Empfangsspule im Abfragegerät andererseits. Der Wobbel-Oszillator
treibt außerdem einen Taktgeber, der bei jeder Frequenz, für die ein Keramikfilter
vorhanden sein kann, in einer Auswerteschaltung einen Frequenzplatz markiert. Die
bei Resonanz der Keramikfilter eines Antwortgerätes rückübertragenen Frequenzen
dienen zum Identifizieren des Antwortgerätes in der Auswerteschaltung.
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Hierbei bestehende Nachteile ergeben sich aus dem Frequenzband von
280 bis 650 kHz. Zwischen 490 kHz und 510 kHz liegt das für internationale
Notsignale freizuhaltende Frequenzband. Hier muß also in dem gewobbelten Frequenzband
eine Lücke bleiben. Wegen der relativ langen Wellen der übertragenen Frequenzen
ist auch hier die Zugriffszeit recht groß, d. h., es können keine hohen Geschwindigkeiten
zwischen Abfrage- und Antwortanlagen zugelassen werden, wenn nicht die einzelnen
Spulen sehr lang sein sollen. Ferner entstehen durch die Verwendung von Keramikfiltern
Nachteile. Für jede Stelle einer mehrstelligen Information werden z. B. bei Verwendung
eines »2 aus 5«-Codes zwei Filter dieser Art benötigt. Da Keramikfilter relativ
teuer sind, kommt ihre Verwendung bei 12stelligen Informationen, für die 24 Filter
in jedem Antwortgerät benötigt werden, damit schon aus Preisgründen im Regelfall
nicht in Betracht. Außerdem sind mit Keramikfilter ausgerüstete Antwortgeräte im
rauhen Eisenbahnbetrieb sehr störanfällig, da Keramikfilter stoßempfindlich sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher
bekannten Systeme und Einrichtungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird bei einem System
der einleitend beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abfragesignale
der Abfragegeräte im Mikrowellenbereich gelegene Frequenzen haben und die Antwortgeräte
mit einem Hochfrequenzleitungsabschnitt versehen sind, an den jeweils die vor allem
als auf Resonanz abgestimmte Stichleitungen ausgebildeten Filter für die auszuwählenden
Frequenzen angekoppelt sind, und daß der einzelne Hochfrequenzleitungsabschnitt
mit wenigstens einer vorzugsweise als Richtantenne ausgebildeten Antenne versehen
ist, die am jeweiligen Antwortgerät so angeordnet ist, daß das Hauptmaximum ihres
Strahlungsdiagramms beim Vorbeibewegen des Antwortgerätes am Abfragegerät dessen
ebenfalls als Richtantenne ausgebildete Sende-und Empfangsantenne überstreicht.
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Vorteilhaft ist, wenn folgende Ausbildungen einzeln oder in Kombination
in Weiterbildung der Erfindung angewendet werden: Der Hochfrequenzleitungsabschnitt
verbindet eine Empfangsantenne für das vom Abfragegerät gesendete Abfragesignal
mit einer vorzugsweise in anderer Richtung polarisierten Sendeantenne für das vom
Antwortgerät zurückzusendende Antwortsignal; der Hochfrequenzleitungsabschnitt ist
an einem Ende mit seinem Wellenwiderstand abgeschlossen, und das andere Hochfrequenzleitungsabschnittsende
ist mit der zum Empfangen des Abfragesignals und zum Zurücksenden des Antwortsignals
dienenden Richtantenne versehen, und die vor allem als Stichleitungen ausgebildeten
Filter sind zwischen dem Abschlußwiderstand und der Antenne an den Hochfrequenzleitungsabschnitt
angekoppelt; der Hochfrequenzleitungsabschnitt ist an seinem einen Ende reflektierend,
insbesondere mit einem Leitungskurzschluß abgeschlossen, das andere Hochfrequenzleitungsabschnittsende
ist mit einer zum Empfangen des Abfragesignals und zum Zurücksenden des Antwortsignals
dienenden Richtantenne versehen, und die vor allem als Stichleitungen ausgebildeten
Filter sind zwischen dem Leitungsabschluß und der Antenne an den Hochfrequenzleitungsabschnitt
derart im Abstand vom reflektierenden Leitungsabschluß angeordnet, daß sie sich
für ihre Abstimmungsfrequenz außerhalb des Bereichs minimaler Ankopplung vorzugsweise
im Bereich maximaler Ankopplung befinden; die Polarisationsrichtung der Empfangsantenne
jedes Antwortgerätes ist um 45° und die der Empfangsantenne des Abfragegerätes um
90° gegenüber der Polarisationsrichtung der Sendeantenne des Abfragegerätes gedreht;
an die Speiseleitung der Sendeantenne des Abfragegerätes ist eine Hochfrequenzleitung
angekoppelt, an die für jede der insgesamt vorgesehenen, in den Antwortsignalen
vorkommenden möglichen Frequenzen ein darauf abgestimmtes Filter (Bezugsfilter)
vor allem in Form einer Stichleitung angekoppelt ist, das beim Wobbeln des Abfragefrequenzbandes
die jeweils abgestrahlten Frequenzen in einem Auswertegerät für die Antwortsignale
markiert; bei frequenzselektiver Absorption des Abfragesignals im Antwortgerät hat
das Abfragegerät in seiner Auswerteschaltung einen Vergleicher, der die Aussgangssignale
des Bezugsfilters mit den Frequenzen des Antwortsignals nach Art einer UND-Schaltung
auswertet und mit einer Logik-Schaltung verbunden ist, die den im Ausgang des Vergleichers
auftretende Seriencode zur Identifizierung auswertet; bei frequenzselektiver und
durch die Filter bestimmter phasenabhängiger Reflexion enthält das Abfragegerät
in seiner Auswerteschaltung einen Phasendetektor, an dessen Ausgang eine Vergleichsschaltung
angeschlossen ist, die zur Durchführung des Vergleichs zusätzlich an den Ausgang
des Bezugsfilters angeschaltet ist, und an den Ausgang des Vergleichers ist eine
Logikschaltung angeschlossen, die aus dem im Ausgang des Vergleichers auftretenden
Seriencode die Identifizierung vollzieht; die Periodizität des Abfragesignals ist
so hoch gewählt, daß während der Vorbeibewegung des Antwortgeräts am Abfragegerät
eine mehrfache 'Oberprüfung sich vollzieht, und im Abfragegerät ist eine Bewertungsschaltung
vorgesehen, die aus der Gesamtzahl der insgesamt erhaltenen Auswerteergebnisse,
die das der größten Anzahl gleicher Auswerteergebnisse entsprechende Ergebnis zur
Identifizierung freigibt.
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Nachstehend wird die Erfindung an Hand vonAusführungsbeispielen näher
erläutert. In der Zeichnung zeigt F i g. 1. schematisch die Anordnung der Abfragegeräte
an der Strecke und des Antwortgerätes an einem Güterwagen, F i g. 2 einen Frequenzraster
für nach einem »2 aus 5«-Code zu übertragende 12stellige Informationen,
F
i g. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild für ein Antwortgerät mit einer Empfangs-
und einer Sendeantenne, F i g. 4 das Frequenzspektrum der Sendeleistung des Antwortgerätes
nach F i g. 3, F i g. 5 das elektrische Ersatzschaltbild für ein anderes Antwortgerät
mit nur einer zum Empfangen und Senden dienenden Antenne, F i g. 6 das Frequenzspektrum
der Sendeleistung des Antwortgerätes nach F i g. 5, Fi g. 7 das Antwortgerät nach
F i g. 3 in Vorderansicht und Draufsicht, F i g. 8 das Antwortgerät nach F i g.
5 in Seitenansicht und Draufsicht, F i g. 9 ein Blockschaltbild eines Abfragegerätes,
dem gerade ein Antwortgerät gegenübersteht, F i g. 10 das Ersatzschaltbild eines
Antwortgerätes für das in der F i g. 11 dargestellte System.
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In F i g. 1. ist ein Güterwagen 1. dargestellt, der an seinem Chassis
ein Antwortgerät 2 trägt. Neben dem Gleis stehen rechts und links je ein Abfragegerät
3, von welchen das rechte gerade mit dem Antwortgerät 2 korrespondiert. Würde der
Güterwagen verdreht auf dem Gleis stehen, käme das Antwortgerät 2 in die Nähe des
linken Abfragegerätes 3, womit dieses in Aktion träte. Die vom Antwortgerät 2 zurückgesendeten
Frequenzen werden vom Abfragegerät 3 an ein örtliches Auswertegerät 4 gemeldet,
das die weitere Verarbeitung der Informationen vornimmt.
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Das Abfragegerät 3 sendet dauernd ein in der Frequenz gewobbeltes
Abfragesignal aus, das periodisch ein Frequenzband von beispielsweise 4 bis 6 GHz
überstreicht. Dieses Frequenzband ist für die zu übertragenden 12stelligen Zifferninformationen
unterteilt in zwölf Bereiche B 1 bis B 12 (F i g. 2)
mit je fünf Frequenzen f 1 bis f 5, f 6
bis f 10 usw. bis f 56 bis f 60. Wird nun das Antwortgerät
2 am Abfragegerät 3 vorbeibewegt, so wird das gesamte Frequenzband vom Antwortgerät
aufgenommen. Für jede Stelle der Information sind im Fahrzeuggerät zwei Filter angeordnet,
die aus den fünf Frequenzen des der betreffenden Stelle zugeordneten Bereiches zwei
Frequenzen auswählen, welche die zu übertragende Ziffer dieser Stelle in einem »2
aus 5«-Code kennzeichnen. Beispielsweise werden aus den Frequenzen f 11 bis f
15 für die dritte Stelle der Information die in F i g. 2 durch stark ausgezogene
Striche angedeuteten Frequenzen f 13 und f 14 ausgewählt. Diese
bei-den Frequenzen werden beim Überstreichen des Bereiches B 3 vom Antwortgerät
2 entweder bevorzugt unterdrückt oder bevorzugt zurückgesendet. . Beim Unterdrücken
werden im Bereich B 3 die Frequenzen f 11, f 12 und f 15 zurückgesendet,
beim Zurücksenden jedoch diese drei Frequenzen absorbiert.
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F i g. 3 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild für ein Antwortgerät
mit Resonanzkreisen zum Absorbieren derjenigen Frequenzen, die in F i g. 2 stark
ausgezogen angedeutet sind. Hierbei gelangt die vom Abfragegerät ausgesendete elektromagnetische
Schwingungsenergie des stetig überstrichenen Frequenzbandes über die Empfangsantenne
5 in das Antwortgerät. Die elektromagnetischen Wellen jeder Frequenz laufen über
die Doppelleitung 6, bis sie einen der Reihenresonanzkreise, z. B. den Resonanzkreis
7 gefunden haben, der für die betreffende Frequenz gerade einen Kurzschluß darstellt.
Ist für eine Frequenz des Abfragesignals kein entsprechender Resonanzkreis vorhanden,
so läuft das Abfragesignal bis zur Sendeantenne 8, von wo es als Antwortsignal zum
Abfragegerät 3 zurückgesendet wird.
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Beim in F i g. 2 angenommenen »2 aus 5«-Code wird jede Ziffer einer
Stelle durch zwei von fünf Frequenzen dargestellt. Da für jede Stelle fünf andere
Frequenzen vorgesehen und im Antwortgerät für jede Stelle zwei Resonanzkreise vorhanden
sind, werden also zum Darstellen einer 12stelligen Information 24 Resonanzkreise
benötigt. Hierdurch werden 24 Frequenzen des vom Abfragegerät ausgesendeten Frequenzbandes
im Antwortgerät nach F i g. 3 unterdrückt und die restlichen Frequenzen zum Abfragegerät
zurückgesendet. Wie der zeitliche Verlauf der Amplitude des Antwortsignals eines
derartigen Antwortgerätes aussieht, das beispielsweise die in F i g. 2 mit starken
Strichen angedeuteten Frequenzen unterdrückt, zeigt die F i g. 4. Dabei ist zu berücksichtigen,
daß die Zeitachse mit der Frequenzachse wegen der Wobbelung zusammenfällt.
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F i g. 5 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild für ein anderes Antwortgerät
mit Resonanzkreisen für diejenigen Frequenzen, die in F i g. 2 stark ausgezogen
markiert sind. Auch hierbei gelangt die elektromagnetische Schwingungsenergie des
Abfragegerätes über die Empfangsantenne 9 in das Antwortgerät. Die an die Antenne
9 angeschlossene Doppelleitung 10 ist am Ende mit ihrem Wellenwiderstand Zo abgeschlossen.
Diejenigen Wellen, für deren Frequenzen ein entsprechender Reihenresonanzkreis vorhanden
ist, werden von diesem reflektiert und von derselben Antenne 9 wieder zum Abfragegerät
zurückgesendet. Ist für eine Frequenz kein entsprechender Resonanzkreis vorhanden,
so läuft ihre Welle bis an das Ende der Doppelleitung und wird im Wellenwiderstand
Zo absorbiert.
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F i g. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Amplitude des Abfragesignals
für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 5, wenn dieselbe darzustellende Information
mit demselben Code wie für F i g. 3 gewählt wird. Dieser Verlauf ist invers zum
in F i g. 4 gezeigten Verlauf des in F i g. 3 dargestellten Antwortgerätes. Auch
hier fällt die Zeitachse des Diagramms mit der Frequenzachse desselben wegen der
Wobbelung zusammen.
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In F i g. 7 ist der mechanische Aufbau eines Antwortgerätes mit dem
elektrischen Ersatzschaltbild aus F i g. 3 in Vorderansicht und Draufsicht dargestellt.
Hierbei bestehen die Empfangsantenne 5 und die Sendeantenne 8 aus je einem
Hornstrahler. Die Doppelleitung 6 der F i g. 3 ist in F i g. 7 als Hohlleitung 6
verwirklicht, an die, wie dargestellt, in vorteilhaft raumsparender Weise 24 Stichleitungen
angekoppelt sind. Jede Stichleitung besteht aus einem Koaxialleitungsresonator,
der mit Hilfe seines nicht näher dargestellten Innenleiters an die Hohlleitung 6
angekoppelt ist. Die Hornstrahler 5 und 8 haben zum Entkoppeln des
Sende- und des Empfangskanals unterschiedliche, vorzugsweise um 90° versetzte Polarisationsrichtungen.
Die erforderliche Polarisationsdrehung innerhalb des Antwortgerätes läßt sich vorteilhaft
einfach durch Verwendung eines Hohlleiters 6 mit Rechteckquerschnitt erreichen,
der einen sogenannten Polarisationsdreher bzw. 90°-Twist enthält.
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F i g. 8 zeigt den mechanischen Aufbau eines Antwortgerätes mit dem
elektrischen Ersatzschaltbild aus F i g. 5 in Seitenansicht und Draufsicht. Die
zum Senden und Empfangen dienende Antenne 9 besteht
auch hier aus
einem Hornstrahler und die Hochfrequenzleitung 10 aus einem Hohlleiter, der am Ende
mit dem Wellenwiderstand Zo in Form sogenannter Dämpfungskeile abgeschlossen ist.
An den Hohlleiter sind ebenfalls in der vorteilhaft raumsparenden Weise 24 Koaxialleitungsresonatoren
11 mittels ihrer nicht näher dargestellten Innenleiter angekoppelt. Zum Entkoppeln
des Sendekanals vom Empfangskanal ist das Antwortgerät so gedreht, daß die Flächenachsen
der rechteckigen Öffnung des Hornstrahlers in einem Winkel von jeweils 45° zur Sendeantenne
bzw. zu der um 90° gegen diese versetzt polarisierten Empfangsantennen des Abfragegerätes
stehen. Hierbei erfolgt jeweils eine Polarisationsdrehung von 453 im Abfrage- und
Antwortkanal.
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In F i g. 9 ist schematisch ein Antwortgerät nach F i g. 3 mit einer
Empfangsantenne 5 und einer Sendeantenne 6 sowie einem aus Resonatoren bestehenden
Verschlüsselungsnetz 12 angedeutet. Dieses Antwortgerät steht gerade einem Abfragegerät
3 (F i g. 1) mit einer Sendeantenne 13 und einer Empfangsantenne 14 gegenüber. Ein
Wobbel-Generator 15 erzeugt im örtlichen Auswertegerät 4 das für die Abfrage benötigte
periodisch frequenzveränderliche Abfragesignal, das über einen Richtkoppler 16 an
die Antenne 13 des Abfragegerätes gegeben wird. Im Richtkoppler 16 wird ein geringer
Teil der Sendeenergie ausgekoppelt und über ein Rasterfilter 17, das aus einer Hochfrequenzleitung
mit je einem angekoppelten Resonator für die Frequenz f 1 bis f
60
besteht, und über einen Gleichrichter 18 mit nachgeschaltetem Impulsformer
einem Speicher 19 zugeleitet. Hier kommt beim Durchwobbeln des Frequenzbandes eine
stetige Impulsfolge an, die für jede Frequenz f 1 bis f 60 einen zugeordneten
Speicherplatz markiert. Die Sendeenergie des Antwortgerätes 2 wird von der Antenne
14 aufgenommen und gegebenenfalls nach Verstärkung und Gleichrichtung im
Gleichrichter 20 vorzugsweise über einen nicht näher dargestellten Impulsformer
zum Speicher 19 geleitet. Im Speicher werden die Impulse in die zugehörigen
Speicherplätze gegeben. Beim Abfragen des Speichers wird in einem Codeprüfer 21
die Vollständigkeit des übertragenen Codes geprüft. Nach positiver Prüfung wird
die entschlüsselte Information in einem Meldegerät 22 angezeigt und/oder an eine
nicht dargestellte Zentrale weitergegeben.
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Da jede Information auch bei hohen Geschwindigkeiten zwischen Abfrage-
und Antwortgerät mehrfach abgefragt werden kann, ist es möglich, bei jeder Abfrage
erneut eine Codeprüfung durchzuführen und nach mehrmaliger Abfrage eine Auswertung
nach dem Mehrheitsprinzip vorzunehmen. Dabei gilt diejenige Information als richtig,
die am häufigsten ausgewertet wurde.
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Durch die Verwendung von Frequenzen im Mikrowellenbereich ist es möglich,
auf die in bekannten Abfrage-Antwort-Systemen verwendeten Bauelemente für Resonanzkreise,
z. h Spulen und Kondensatoren oder Keramikfilter, zu verzichten and dafür die weit
weniger störanfälligen Bauele-iente der Mikrowellentechnik zu verwenden. Fernei
sind diese Bauelemente billiger in der Herstelluytg. Als Resonatoren können leicht
und schnell abstimmbare Stichleitungen dienen, die keiner Wartung bedürfen und kaum
einer Veränderung der elektrischen Daten durch Alterung unterliegen. Die Herstellung
und Abstimmung von kompletten Antwortgeräten nach der Erfindung ist sehr einfach,
schnell und billig. Beispielsweise können Antwortgeräte nach den F i g. 7 und 8
aus einem oder mehreren in Spritzgußtechnik hergestellten Teilen bestehen. Die Resonatoren
können durch Einschrauben oder Verschieben von Verschlußstücken, in denen eine Bohrung
für einen verstellbaren Koppelstift vorhanden ist, leicht abgestimmt werden. Auch
ist für den Hochfrequenzteil die Technik der gedruckten Schaltung, vor allem die
Microstrip-Technik, anwendbar.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt.
Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung der Abfrage- und Antwortgeräte kann beispielsweise
so geändert werden, daß das Antwortgerät am Wagenboden in der Mitte zwischen den
Schienen angebracht ist und nach unten strahlt. Die Antennen der Abfragegeräte müßten
dann zwischen den Schienen stehen und nach oben strahlen. Bei dieser Anordnung ist
je Abfragestelle nur ein Abfragegerät 3 erforderlich.
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Ferner ist es beispielsweise möglich, Antwortgeräte mit zwei Antennen
herzustellen, bei denen die auszuwählenden Frequenzen nicht wie in F i g. 3 durch
parallel an die Doppelleitung angekoppelte Resonanzkreise absorbiert, sondern auch
parallel in die Leitung geschaltete Resonanzkreise bevorzugt durchgelassen und mit
maximaler Leistung zurückgesendet werden. Ebenso ist die Umkehrung auch bei dem
Antwortgerät nach F i g. 8 möglich. Ferner können zum Auswählen der Frequenzen anstatt
der dargestellten Reihenresonanzkreise auch Parallelresonanzkreise verwendet werden,
die ebenfalls aus abstimmbaren Stichleitungen bestehen.
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Der angenommene »2 aus 5«-Code kann auch durch einen anderen Code
ersetztwerden. Dann müßte jedoch gegebenenfalls das ausgesendete Frequenzband in
andere Frequenzplätze aufgeteilt und jedem Bereich mehr bzw. weniger Frequenzen
zugeordnet werden. Die Anzahl der aufgeteilten Bereiche des Frequenzbandes ist abhängig
von der Anzahl der Stellen einer darzustellenden Information.
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Die Ausführung des in F i g. 9 schematisch dargestellten Abfragegerätes
ist ebenfalls mit anderen Mitteln möglich und nicht auf die dargestellte Ausführungsform
beschränkt.
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In den F i g. l.0 und 11 ist eine Weiterbildung der Erfindung dargestellt,
auf die die vorstehenden Ausführungen analog anwendbar sind. Es handelt sich hierbei,
wie vor allem aus der F i g. 10 ersichtlich, die ein Ersatzschaltbild wiedergibt,
um ein Antwortgerät, bei dem eine einzige Richtantenne 9 für den Empfang des Abfragesignals
und die Aussendung des Antwortsignals vorgesehen ist. An die Hochfrequenzleitung,
die mit der Richtantenne 9 verbunden ist, sind ähnlich wie bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen Reihenresonanzkreise 11 bestimmter Frequenzabstimmung angeschaltet.
Wesentlich ist jedoch daß das der Richtantenne 9 abgewandte Ende des Hochfrequenzleitungsabschnittes
10 möglichst totalreflektierend, vor allem durch einen Leitungskurzschluß K abgeschlossen
ist.
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Für ein solches Antwortgerät existieret nun verschiedene Anwendungsmöglichkeiten,
je nach dem Verlustfaktor, der dem einzelnen Reihenresonanzkreis 11 zugeordnet wird.
Wird der Verlustwiderstand R des einzelnen Reihenresonanzkreises so groß gewählt,
daß dieser Resonanzkreis im Resonanzfall
den Hochfrequenzleitungsabschnitt
10 an seiner Einschaltungsstelle reflexionsfrei abschließt, so könnte an
sich bei entsprechender Abstandswahl des Kurzschlusses K von dem Reihenresonanzkreis
ein reines Absorptionsverhalten für bestimmte Frequenzen des periodisch überstrichenen
Frequenzbandes erreicht werden.
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Eine vorteilhafte weitere Anwendung ist jedoch dann gegeben, wenn
der Verlustwiderstand R möglichst klein gewählt wird. In diese Falle besteht die
Möglichkeit, die im Bereich der Reihenresonanzfrequenz des einzelnen Resonanzkreises
auftretende starke frequenzabhängige Phasenverschiebung des Antwortsignals gegenüber
dem Abfragesignal auszuwerten.
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Ein für diese Verfahren brauchbares Abfragegerät ist in Form eines
Ausführungsbeispiels in der diese Weiterbildung der Erfindung wiedergebenden F i
g. 11 gezeigt. Zu den vorausgehenden Figuren gleichartige Teile sind hierbei mit
den gleichen Bezugsziffern versehen. Vor allem wird diesbezüglich auf die F i g.
9 verwiesen. Die Reihenresonanzkreise 11 sind an den Hochfrequenzleitungsabschnitt
10
gleichartig zu dem Ausführungsbeispiel der F i g. 8 angeschaltet. Unterschiedlich
hierzu ist lediglich der dort vorgesehene Leitungsabschnitt Z" durch den Leitungskurzschluß
K ersetzt. Der Hornstrahler 9 ist die gemeinsame Sende- und Empfangsantenne des
Antwortgerätes. Im Abfragegerät sind Änderungen nur insofern vorhanden, als an die
Stelle des Gleichrichters 20 ein Phasendetektor 23 tritt, dem ein impulsformendes
Netzwerk 24 nachgeschaltet ist. Der Phasendetektor, der beim Ausführungsbeispiel
als sogenannte Phasenbrücke angenommen ist, erhält einen geringen Anteil der Sendeleistung
des Oszillators 15, der über den Richtungskoppler 16 abgezweigt und
dem Phasendetektor 23 zugeführt wird.
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Die Wirkungsweise dieses Systems kann man sich wie folgt vorstellen.
Der Generator 15 ändert zeitlich periodisch seine Frequenz innerhalb des
für den Betrieb vorgesehenen Frequenzbereiches, beispielsweise zwischen 4 und 6
GHz. Es ist auch an höhere Betriebsfrequenzen, vor allem im Bereich der längeren
Millimeterwellen, gedacht. Über den Richtungskoppler 16 wird der überwiegende
Teil der Ausgangsenergie des Oszillators 15 der Sendeantenne 13 zugeführt.
Die Sendeantenne 13 gibt die Sendeenergie in Richtung zu dem Antwortgerät ab, das
mittels der gemeinsamen Sende-Empfangs-Antenne 9 dieses Abfragesignal aufnimmt.
Das Abfragesignal überstreicht, frequenzmäßig betrachtet, während der Vorbeibewegung
der Richtantenne 9 am Abfragegerät 3, 4 vorzugsweise mehrmals das für die Identifizierung
vorgesehene Frequenzband von beispielsweise 4 bis 6 GHz. Bei diesem Überstreichen
dieses Frequenzbandes sprechen die auf unterschiedliche Resonanzfrequenzen abgestimmten
Resonanzkreise 11 an, und jeweils beim Passieren einer dieser Resonanzfrequenzen
durch die Frequenz des Abfragesignals wird eine stark frequenzabhängige Phasendrehung
hervorgerufen. Das Antwortsignal, das über die Richtantenne 9 in Richtung auf die
Empfangsantenne 14 des Abfragegerätes abgestrahlt wird, enthält diese frequenzselektiven,
starken Phasendrehungen. Das Antwortsignal, welches von der Empfangsantenne 14 des
Abfragegeräts in den Phasendetektor 23 eingespeist wird, beinhaltet somit
die für die Auswertung erforderlichen Kriterien. Durch den Phasenvergleich des Antwortsignals
mit dem Sendesignal im Phasendetektor 23 werden Ausgangsspannungen erhalten, die
bei den durch die Resonanzkreise 11 vorgegebenen Frequenzstellen einen charakteristischen
Verlauf aufweisen. Aus diesen Ausgangsspannungen werden im impulsformenden Netzwerk
24 Impulse gebildet, die gleichartig zum Ausführungsbeispiel nach der F i g. 9 dem
Speicher 19 zur Auswertung zugeführt werden.
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Es empfiehlt sich, für die Resonanzkreise 11 solche Ausführungen
vorzusehen, die das elektrische Verhalten eines einzelnen Resonanzkreises aufweisen,
weil hierdurch in besonders einfacher Weise die Vermeidung von Mehrfachauswertesignalen
im Phasendetektor 23 sichergestellt ist. Weiterhin empfiehlt es sich, gegensätzlich
zu den vorausgehenden Ausführungsbeispielen die einzelnen phasendrehenden Resonanzkreise
11 so an die Hochfrequenzleitung anzukoppeln, daß ihre Kreisgüte nur unwesentlich
vermindert wird. Die Phasendrehung eines einzelnen Resonanzkreises, die dieser an
eine Nochfrequenzleitung abgibt, an die er angeschlossen ist, ist nämlich um so
größer, je höher die Kreisgüte des Resonanzkreises im Betriebsfall ist. Es muß dabei
lediglich berücksichtigt werden, daß noch eine ausreichende Rückwirkung vom Reihenresonanzkreis
auf das Feld der Hochfrequenzleitung vorhanden ist; mit anderen Worten bedeutet
dies, daß es einen optimalen Wert für den Ankopplungsfaktor des einzelnen Reihenresonanzkreises
an die Hochfrequenzleitung 10 gibt, der experimentell von Fall zu Fall je
nach den Güten der Hochfrequenzleitung und der Kreise ermittelt werden kann.