DE1416096B2

DE1416096B2 - Einrichtung zum identifizieren von beweglichen objekten mittels hochfrequenter elektrischer signale

Info

Publication number: DE1416096B2
Application number: DE19601416096
Authority: DE
Inventors: Robert A Sunnyvale Calif Kleist (V St A) H03j 1 08
Original assignee: General Precision Inc
Current assignee: General Precision Inc
Priority date: 1959-11-04
Filing date: 1960-11-02
Publication date: 1971-12-09
Also published as: CH389673A; DE1416096A1; US3137847A; JPS3819355B1; GB973695A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dem Sender einer Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz und einer Anzahl darauf aufmodulierter Signalfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragestation genäherten Antwortstation übertragen werden und von dieser nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten Signalfrequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten Signalfrequenzen enthaltenden Antwortsignals zu einem Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk der Abfragestation zurückgesendet werden, welches das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Signalfrequenzen entsprechenden Audiosignale demoduliert und entschlüsselt.

Durch die USA.-Patentschrift 2 910 579 ist eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale bekannt, bei der von einer Abfragestation hochfrequente Abfragesignale ausgesandt werden, die eine Antwortstation auffängt und gleichrichtet. Die gleichgerichtete Spannung dient zur Speisung mehrerer Oszillatoren, die auf Kodefrequenzen abgestimmt sind, die für alle Antwortstationen verschieden bzw. verschieden kombiniert sind. Diese Kode- oder Signalfrequenzen werden wieder abgestrahlt und von der Abfragestation aufgefangen und entschlüsselt. Für die Entschlüsselung ist das Vorhandensein der einzelnen Signalfrequenzen, also deren Amplitude, maßgebend. Durch Störsignale oder durch Rauschen können jedoch Fehldekodierungen auftreten. Darüber hinaus lassen sich die hochfrequenten Signalfrequenzen wegen ihrer hohen Frequenzlage nur mit aufwendigen Filtern trennen und auch nur mit aufwendigen Verstärkern verstärken. Die Verstärkung bei hoher Frequenzlage kann besonders bei Verwendung von Transistoren nachteilig sein.

Durch die deutsche Patentschrift 1 063 219 ist ein Funkübertragungssystem bekannt, das im wesentlichen wie die zuvor geschilderte Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten aufgebaut ist und mit zeitlicher Verzögerung des Antwortsignals arbeitet. Das Abfragesignal wird vor seiner Ausstrahlung von einem Verschlüsselungsgenerator moduliert. Diese Verschlüsselungsmodulation kehrt auf dem von der Antwortstation zurückgesandten Antwortsignal wieder und wird von dem Antwortsignal nach dessen Empfang in der Abfragestation dadurch entfernt, daß die Modulationsspannung des Verschlüsselungsgenerators in geeigneter Phase und Amplitude so hinzugefügt wird, daß die Verschlüsselung aufgehoben wird. Durch diese Maßnahmen soll der Empfang der von der Antwortstation übertragenen Signale durch nicht berechtigte Personen verhindert werden. Die zuvor beschriebenen Nachteile bezüglich der verwendeten Amplitudenmodulation (Auftreten von Fehlern durch Störungen und Rauschen, komplizierte Bauteile) sind durch diese Maßnahmen nicht beseitigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale zu schaffen, bei der Fehidekodierungen auf Grund von Stör- oder Rauschsignalen nicht auftreten können, die zuverlässig arbeitet und mit einfachen, billigen und leichten Bauelementen auskommt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk einen Synchrondetektor enthält, der das Antwortsignal einem Phasenvergleich mit einem von dem Abfragesignal abgeleiteten Bezugssignal unterwirft und die Leitung zum Entschlüsselungsnetzwerk gegen alle Signale sperrt, die sich nicht in richtiger Phasenbeziehung zu einer der Signalfrequenzen des Abfragesignals befinden.

Gemäß der Erfindung erfolgt also eine phasenstarre Verknüpfung der Abfrage- und Antwortsignale, so daß eine Synchronentschlüsselung möglich ist. Nur

ίο solche Signalfrequenzen des Antwortsignals werden zur Dekodierung herangezogen bzw. durchgelassen, die eine exakte Phasenbeziehung zum Abfragesignal haben. Dadurch werden Stör- und Rauschsignale völlig eliminiert. Der Synchronismus kann mittels einer zusätzlichen Signalfrequenz oder auch mittels der verwendeten Trägerfrequenzen selbst hergestellt werden. Die Zuführung des Synchronsignals zur Synchronentschlüsselung kann entweder über Draht von der Abfragestation oder drahtlos über den Abfrage- und Antwortkanal erfolgen. Im zuletzt genannten Fall kann der Empfänger der Abfragestation entfernt vom Sender angeordnet sein, was in einigen Anwendungsfällen bei Auswertung des Antwortsignals am Empfangsort des Antwortsignals von Vorteil ist.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht darüber hinaus zweckmäßigerweise eine Dekodierung der Signalfrequenzen im niederfrequenteren Bereich vor, wodurch sich einfachere Filter und Verstärker ergeben. An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung an Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert werden.

F i g. 1 ist eine Schaltung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung;
F i g. 2 ist eine Schaltung einer Antwortstation, die bei dem Beispiel nach F i g. 1 benutzt werden kann; F i g. 3 ist eine Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

F i g. 4 ist eine Schaltung eines dritten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

F i g. 5 ist eine Schaltung einer besonderen Ausführungsform eines Entschlüsselungsnetzwerkes.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird die Abfragestation 10 durch die innerhalb des gestrichelten Rechtecks angeordneten Teile gebildet. Oszillatoren 11 bis 15 erzeugen eine Anzahl von Signalfrequenzen /_u bis /₁₅. Das gezeigte Ausführungsbeispiel benutzt fünf solcher Signalfrequenzen, es ist jedoch ohne weiteres möglich, eine größere oder eine geringere Zahl zuverwenden. Ein Oszillator 16 erzeugt die Trägerfrequenz fu des Abfragesignals. In einem üblichen Modulator 17, der mit dem Oszillator 16 verbunden ist, werden die Signalfrequenzen auf die Trägerfrequenz des Abfragesignals aufmoduliert. Die modulierte Trägerfrequenz läuft über eine regelbare Vorrichtung 18 und einen Verstärker 19 zu einer Spule 20, die beispielsweise in einer Bahnanlage unterhalb der Schienenebene zwischen den Schienen stationär befestigt sein kann.

Im Betrieb laufen Eisenbahnwagen, die mit Antwortstationen 22 ausgerüstet sind, periodisch über die Spule 20 hinweg. Sobald eine Antwortstation in die Nähe der Spule 20 gelangt, nimmt sie das Abfragesignal, bestehend aus der Trägerfrequenz mit den fünf aufmodulierten Signalfrequenzen, auf und liefert ein Antwortsignal, dessen Modulation eindeutig auf die betreffende Antwortstation bezogen ist. Beispielsweise kann eine gegebene Antwortstation 22 eine Trägerfrequenz frc mit aufmodulierten Signalfrequenzen /_n,

3 4

/i2> /i4 ^und /i5> jedoch mit fehlender Signalfrequenz dabei vom Punkt A über die Induktivität L-3 eines /₁₃ liefern, während eine andere Antwortstation eine Abstimmkreises 55 und die Kollektor-Emitter-Strecke Trägerfrequenz f_rc mit einer anderen Auswahl von eines Transistors T-I zum Punkt B. Zur Unterstützung Signalfrequenzen abgibt. Durch die Ermittlung der der Oszillation ist eine positive Rückkopplung zur von der Antwortstation abgestrahlten, der Träger- 5 Basis des Transistors T-I vorgesehen, und zwar über frequenz des Antwortsignals aufmodulierten Signal- Induktivität L-4, die mit der Spule L-3 des Abstimmfrequenzen im Vergleich zu den fehlenden Signal- kreises 55 gekoppelt ist. Der Widerstand R-I dient frequenzen läßt sich die betreffende Antwortstation zum Vorspannen der Basis des Transistors, während identifizieren. Da bereits bei wenigen Signalfrequenzen Kondensator C-5, der parallel zum Widerstand R-I die Möglichkeiten zur Auswahl der abgestrahlten und io liegt, die Hochfrequenz überbrückt. Da die Spannung der unterdrückten Signalfrequenzen sehr groß sind, zwischen den Punkten A und B durch einige der Signalläßt sich eine entsprechend große Anzahl von vorbei- frequenzen moduliert ist, ergibt sich eine entsprechende laufenden Antwortstationen identifizieren. Modulation der Trägerfrequenz/_r(- des Antwortin der nachfolgenden Beschreibung sollen diejenigen trägers mit den gleichen Signalfreqüenzen, während Hochfrequenzsignale, die mit den Signalfrequenzen 15 die im Filter 53 unterdrückte Signalfre'qüenz /₁₃ in der (Identifizierungssignale) moduliert werden können, als Modulation der Trägerfrequenz des Antwortsignal Trägerfrequenzen bezeichnet werden, während die fehlt.

niederfrequenten, auf die Trägerfrequenzen aufzu- Natürlich kann in einer bestimmten Antwortstation modulierenden Signale als Signalfrequenzen bezeichnet mehr als ein solches Filter 53 benutzt werden. Es ist werden sollen. Diese Bezeichnungsweise soll jedoch 20 ebenfalls möglich, an Stelle der Sperrfilter Durchlaßnur der Erleichterung der Beschreibung dienen, die filter zu verwenden. Überhaupt lassen sich für die Ver-Signalfrequenzen können sehr gut auch außerhalb des schlüsselung zahlreiche Möglichkeiten verwenden,
hörbaren Bereiches liegen, und als Trägerfrequenzen Das aus dem Widerstand i?-100 und dem Kondenkönnen irgendwelche Frequenzen im Spektrum von sator C-100 bestehende Netz dient dazu, ein Aboberhalb der Signalfrequenz bis zum Mikrowellen- 25 schneiden der modulierenden Signalfrequenzen zu verbereich benutzt werden. Eine typische Trägerfrequenz hindern, und zwar indem eine Belastungsimpedanz liegt zwischen 60 und 200 kHz, wobei die Signal- für die Signalfrequenzen erzeugt wird, die nicht den frequenzen zwischen 1 und 10 kHz liegen. Gleichstromwiderstand des Detektorteils der Antwort-Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird station überschreitet und indem eine Kreuzmodulation für die Trägerfrequenz des Antwortsignals übliche 30 der zahlreichen Signalfrequenzen vermieden wird. Es Doppelseitenband-Amplitudenmodulation verwendet, ist zwar möglich, die prozentuale Aussteuerung der wobei auch die Empfänger zum Empfang dieser übertragenen Trägerfrequenz auf einen Pegel zu redu-Signale ausgelegt sind. Ohne daß vom Erfindungs- zieren, bei dem ein Abschneiden nicht auftreten kann, gedanken abgewichen wird, kann jedoch auch eine jedoch ergibt dies eine geringere nutzbare prozentuale Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger 35 Aussteuerung der Einrichtung, als wünschenswert sein oder ein Einseitenbandempfang angewandt werden. kann und als sich mit der nachfolgend beschriebenen Die Schaltung einer typischen Antwortstation ist in Anordnung erreichen läßt. Die Impedanz des Konden-F i g. 2 dargestellt. Abstimmkreis 56, bestehend aus sators C-100 ist sehr viel geringer als die des Widereiner Induktivität L-I und einer Kapazität C-I, ist auf Standes /MOO bei niedrigster Signalfrequenz. Der die Trägerfrequenz fi_c des Abfragesignals abgestimmt, 40 Widerstand i?-100 ist auf den Maximalwert oder so daß sich eine Wechselspannung über diesem Ab- Grenzimpedanzwert eingestellt, bei dem die Signalstimmkreis aufbaut, sobald sich die Antwortstation frequenzen aufrechterhalten bleiben sollen, ohne daß einer Spule 20 nähert. Die Wechselspannung besteht ein Abschneiden stattfindet. Wenn der Widerstandsaus der Trägerfrequenz fic mit darauf auf modulierten wert R des Widerstandes i?-100 gleich dem Gleich-Signalfrequenzen /_u bis /₁₅. Durch eine Diode X-I 45 Strombelastungswiderstand des Detektors ist, läßt sich und einen Filterkondensator C-2 wird die Träger- ein Abschneiden vermeiden. Diesen Vorgang verdeutfrequenz demoduliert, wobei sich eine zusammen- licht die nachfolgende Gleichung:
gesetzte Spannung zwischen Leitungen 50 und 51 IZ_m!
ergibt, die aus einer Gleichstromkomponente mit den ^m ^ ~j7~^mt'
darauf aufmodulierten fünf Signalfrequenzen besteht. 50
Im Beispiel der F i g. 2 wird sodann die zwischen den worin

Leitungen 50 und 51 bestehende Spannung durch _m _{der ModuIationsindex} des empfangenen Signals,

Elimination einer der Signalfrequenzen verschlüsselt. _{der Modulationsind}ex des übertragenen Signals

Zu diesem Zweck ist ein Filter 53, bestehend aus _un(j

Induktivität L-2 und Kapazität C-3, in Serie in die 55 _Zro die Belastungsimpedanz der Diode X-I bei Signal-Leitung 50 eingeschaltet. Das Filter 53 ist auf die frequenz ist
Signalfrequenz /₁₃ abgestimmt, und damit erscheint

zwischen den Punkten A und B in F i g. 2 eine Span- Bei der obigen Gleichung ist vorausgesetzt, daß sich

nung, die aus einer Gleichstromkomponente und den weder der Detektorwirkungsgrad noch die Impedanz

vier übriggebliebenen Signalfrequenzen besteht, wäh- 60 des Abstimmkreises zwischen Träger und den Signal-

rend die der Signalfrequenz /₁₃ entsprechende Korn- frequenzen (Seitenbändern) ändert und daß weiterhin

ponente fehlt. Bei der Betrachtung mag dabei zunächst die Impedanz des Abstimmkreises sehr groß ist gegen-

das Vorhandensein eines Widerstandes i?-100 und über dem Gleichstrombelastungswiderstand. Ein Ab-

einer Kapazität C-100 vernachlässigt werden. schneiden des aufgenommenen Signals kann nur auf-

Die verschlüsselte zusammengesetzte Spannung 65 treten, wenn m, der Modulationsindex, den Wert 1

zwischen den Punkten A und B wird an einen Tran- übersteigt; da die prozentuale Aussteuerung des über-

sistoroszillator 54 angelegt, der die Trägerfrequenz tragenen Signals notwendigerweise gleich oder kleiner

des Antwortsignals liefert. Der Gleichstromweg läuft als 1 ist, läßt sich durch eine Begrenzung der Be-

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lastungsimpedanz Z_m auf einen Wert kleiner oder liehen Phasenschieber 68 um 90° phasenverschoben gleich dem Gleichstrombelastungswiderstand ein Ab- und dann als Phasenbezugssignal dem Synchronschneiden verhindern. detektor 69 für die Signalfrequenz zugeführt. Das

Der Empfängerteil ist ebenfalls in F i g. 1 dar- zweite dem Synchrondetektor 69 zugeführte Eingangsgestellt. Die in der Empfangsspule 60 induzierte Energie 5 signal wird von der Leitung 65 abgenommen und entrails gewünscht über Filter und Verstärker) gelangt hält damit (neben den übrigen, von der Antwortan einen Synchrondetektor 61, der die empfangene station weitergeleiteten Signalfrequenzen) die über die Trägerfrequenz des Antwortsignals demoduliert und Antwortstation gelaufene Steuersignalfrequenz /₁₅.
ein Signal erzeugt, das aus der Gruppe derjenigen Falls der Oszillator 62 exakt phasenstarr gegenüber Signalfrequenzen besteht, die durch den Empfänger io der über die Empfangsspule 60 aufgenommenen hindurchgelaufen sind. Der Synchrondetektor 61 wird Trägerfrequenz des Antwortsignals ist, besteht eine mit einem Eingangssignal aus dem Oszillator 62 ge- Phasendifferenz von 90° zwischen der Signalfrequenz speist, der, wie noch weiter unten beschrieben werden /₁₅ auf der Leitung 67 und der Signalfrequenz /₁₅ auf soll, gegenüber dem Träger des Antwortsignals phasen- der Leitung 65, und zwar wegen der Phasenverschiestarr ist. Auf diese Weise wird der Synchrondetektor 61 15 bung in dem Phasenschieber 68. Der Synchrondetekvon dem Oszillator 62 mit einem Bezugssignal ver- tor 69 liefert kein Ausgangssignal, wenn sich der Oszilsorgt, mit dem das empfangene Antwortsignal ver- Iator62 in exakter Phasenbeziehung zur aufgenomglichen werden kann. Irgendwelche Störungen, die den menen Trägerfrequenz des Antwortsignals befindet. Synchrondetektor 61 erreichen und die nicht die Falls jedoch die Frequenz des Oszillators 62 und die richtige Phase oder Frequenz besitzen, können vom 20 Trägerfrequenz des aufgenommenen Antwortsignals Synchrondetektor als Rauschen zurückgeschaltet wer- unterschiedlich sind, ergibt sich eine Phasenänderung den, während die mit richtiger Phase und richtiger zwischen den beiden dem Synchrondetektor 69 zuFrequenz ankommenden Signale weiterlaufen. Die geführten Eingangssignalen. Hierauf liefert der Syn-Selektivität der Einrichtung wird bestimmt durch die chrondetektor 69 ein entweder positives oder negatives Durchlaßcharakteristik eines Tiefpaßfilters 63, wäh- 25 Ausgangssignal, dessen Polarität von der Richtung der rend die Leistung der Einrichtung durch die Leistung Phasendifferenz abhängt und dessen Größe von dem eines Verstärkers 64 bestimmt wird. Das Ausgangs- Ausmaß der Phasendifferenz abhängt. Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 64 enthält diejenigen Signal- signal des Synchrondetektors 69 wird in einer gefrequenzen, die die Antwortstation passiert haben. Der schlossenen Ausgleichsschleife zur Regelung einer Verstärker 64 ist mit üblicher und bekannter auto- 30 automatischen Frequenzregelschaltung 62a zugeführt, matischer Verstärkungsregelung versehen, so daß im die mit dem Oszillator 62 so verbunden ist, daß die gesamten Empfindlichkeitsbereich der Einrichtung das Oszillatorfrequenz starr gegenüber der Phase der Ausgangssignal aus dem Verstärker praktisch kon- Trägerfrequenz des Antwortsignals bleibt. Die den stante Amplitude besitzt. Frequenzfehler darstellende Ausgangsspannung des

Die von einer Leitung 65 erscheinenden Signal- 35 Synchrondetektors 69 kann auf das erforderliche Maß frequenzen können durch übliche Filter, beispielsweise verstärkt werden, so daß die Frequenz des Oszillators Kammfilter, in die einzelnen Signalfrequenzen auf- 62 stets sehr eng der Trägerfrequenz des Antwortgeteilt werden. Hierbei wird das Ausgangssignal aus signals folgt. Es wurde erwähnt, daß die Phasenjedem Filterabschnitt gleichgerichtet, und die sich verschiebung um 90° zwischen den beiden dem Synergebende Gleichspannung wird zum Betätigen eines 40 chrondetektor 69 zugeführten Signalen durch den Registers oder einer anderen Ausgangsvorrichtung Phasenschieber 68 eingeführt wird. In der Praxis ergibt benutzt. Falls gewünscht, kann eine automatische sich jedoch bereits eine konstante Phasenverschiebung Leistungssteuerung zum Steuern einer Anzahl von durch die Leitung 67, das Tiefpaßfilter 63, den Ver-Gattern verwendet werden, um sicherzustellen, daß stärker 64 und die zugeordneten Schaltteile, so daß Ausgangssignale aus den Filtern, die unterhalb eines 45 der Phasenschieber 68 einstellbar sein kann, um die bestimmten Pegels liegen, das Register nicht einstellen gesamte Phasenverschiebung zwischen den beiden Einkönnen. Ein alternatives, jedoch bevorzugtes Aus- gangen zum Synchrondetektor 69 auf 90° einstellen führungsbeispiel ist in F i g. 5 dargestellt. zu können.

Wie bereits erwähnt, ist der Oszillator 62 phasen- Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung besitzt bestarr gegenüber der ankommenden Trägerfrequenz. 50 trächtliche Vorteile gegenüber Einrichtungen mit ab-Die Mitnahme des Antwortsignals des Oszillators 62 gestimmter Frequenz oder mit Heterodyn-Schaltungen, erfolgt durch eine Signalfrequenz, die von einem der und zwar dadurch, daß keine Bandpaßverstärker be-Signalfrequenzoszillatoren in der Abfragestation 10 nötigt werden. Geeignete Bandpaßfilter sind sehr viel abgenommen wird und die auf die Trägerfrequenz des schwieriger herstellbar als geeignete scharfe Tiefpaß-Abfragesignals in der gleichen Weise aufmoduliert 55 filter 63, so daß sich bei der Einrichtung der F i g. 1 wird wie die übrigen Signalfrequenzen. Beispielsweise mit einfachen Mitteln eine außerordentlich gute Selekkann die Signalfrequenz /₁₅ vom Oszillator 15 als tivität ergibt. Weiterhin erfolgt bei der Einrichtung Steuersignalfrequenz benutzt werden. Diese Steuer- der F i g. 1 die Verstärkung im Empfangsteil bei Signalfrequenz wird jedoch zusätzlich zu den zum Ver- Signalfrequenzen und nicht bei Trägerfrequenzen. Da schlüsseln erforderlichen Signalfrequenzen benötigt, 60 Transistoren besser bei niedrigeren Frequenzen arund deshalb sind sämtliche Antwortstationen so auf- beiten, ergibt sich hierdurch, daß die an sich zu bevorgebaut, daß die Steuersignalfrequenz/₁₅ stets durch- zugende Anwendung von Transistoren sehr viel leichter gelassen wird. Man erkennt aus der Darstellung der möglich ist.

Fig. 1, daß die Steuersignalfrequenz/₁₅ nicht nur F i g. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel

zum Modulieren der Trägerfrequenz des Abfrage- 65 der Erfindung, bei dem keine Signalfrequenz ständig

signals dient, sondern auch über eine Leitung 67 direkt zur starren Phasenausrichtung über die Trägerfrequenz

zum Empfänger geführt wird. Die über diese Leitung des Antwortsignals geleitet zu werden braucht, so daß

geführte Steuersignalfrequenz wird durch einen üb- sämtliche Signalfrequenzen zum Verschlüsseln zur

Verfügung stehen. Hierdurch wird die maximale Kapazität der Einrichtung wesentlich erhöht. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 liegt darin, daß keine zusätzliche Signalfrequenz auf die Trägerfrequenz des Abfragesignals aufmoduliert wird, sondern daß der Oszillator 62 in F i g. 3 durch die Signalfrequenzmodulation in den Seitenbändern der Trägerfrequenz des Antwortsignals phasenstarr gehalten wird. Aus diesem Grunde kann auch eine der Leitung 67 in F i g. 1 entsprechende direkte Leitung von der Abfragestation zum Empfänger entfallen. Dies ist ein weiterer Vorteil, der sich besonders auswirkt, "wenn Empfänger und Register im größeren Abstand von der Abfragestation angeordnet werden sollen. Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 3 läuft die aufgenommene Trägerfrequenz des Antwortsignals von der Empfangsspule 60 aus über die Leitungen 80 und 90 zu zwei Synchrondetektoren 81 und 91, von denen jeder mit einem Eingangssignal aus dem Oszillator 62 gespeist wird. Das dem Synchrondetektor 91 zugeführte Signal aus dem Oszillator 62 ist jedoch vermittels des Phasenschiebers 72 um 90° phasenverschoben gegenüber dem dem Synchrondetektor 81 zugeführten Signal. Synchrondetektor 81, Tiefpaßfilter 82, Verstärker 83 und der diesem zugeordnete automatische Regelkreis 84 bilden zusammen den ersten Empfangskanal, während Synchrondetektor 91, Tiefpaßfilter 92, Verstärker 93 und Regelkreis 94 den zweiten Empfangskanal darstellen.

Falls der Oszillator 62 phasenstarr gegenüber der aufgenommenen Trägerfrequenz des Antwortsignals ist, stellt das Ausgangssignal aus dem Synchrondetektor 81 die als Seitenbandenergie in der Trägerfrequenz des Antwortsignals vorhandene Modulation dar. Dieses Ausgangssignal läuft zwecks Selektion der gewünschten Signalfrequenzen über das Tiefpaßfilter 82 und dann über den Verstärker 83. Das auf der Leitung 71 erscheinende Signal wird durch den Regelkreis 84 auf einem nahezu konstanten Pegel gehalten. Während dieses Zustandes der Einrichtung liefert der Synchrondetektor 91 kein Ausgangssignal, und zwar wegen der vorgenommenen Phasenverschiebung um 90°, die bewirkt, daß das dem Synchrondetektor 91 über den Phasenschieber 72 zugeführte Bezugssignal um 90° außer Phase ist zu der über die Leitung 90 als zweites Eingangssignal zugeführten Trägerfrequenz des Antwortsignals. Daher ist auch während dieses Zustandes das vom zweiten Empfangskanal zum Phasenkomparator 87 gelieferte Eingangssignal gleich Null, während vom ersten Empfangskanal über die Leitungen 71 und 86 Signalfrequenzen zum Phasenkomparator 87 geleitet werden. Solange jedoch auf der Leitung 85, die vom zweiten Empfangskanal kommt, kein Signal vorhanden ist, liefert der Phasenkomparator 87 auch kein Ausgangssignal zum Verstärker 88. '

Der Phasenkomparator 87 ist über den Verstärker 88 mit einem automatischen Regelkreis 89 verbunden, der in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 auf den Oszillator 62 einwirkt und diesen phasenstarr zu der empfangenen Trägerfrequenz des Antwortsignals hält. Sobald sich nun im Oszillator 62 die Phase zu verschieben beginnt, d. h. eine Frequenzänderung aufzutreten beginnt, bleiben die Eingangssignale zum Synchrondetektor 91 nicht mehr in exakter Quadratur, so daß ein aus den verschlüsselten Signalfrequenzen des Antwortsignals zusammengesetztes Ausgangssignal erzeugt wird, welches über Tiefpaßfilter 92 und Verstärker 93 zur Leitung 8S geleitet wird. Die Phase jeder der auf der Leitung 85 erscheinenden Signalfrequenzen ist dabei verändert gegenüber der Phase der im Antwortsignal vorhandenen entsprechenden Signalfrequenzen, und zwar in einem Ausmaß und in einer Richtung, die von dem Ausmaß und der Richtung der Frequenzverschiebung des Oszillators 62 gegenüber der aufgenommenen Trägerfrequenz des Antwortsignals abhängen. Das Erscheinen eines Ausgangssignals auf der Leitung 85 des zweiten Empfangskanals bewirkt ein Erscheinen eines Ausgangssignals im Phasenkomparator 87, das zum Verstärker 88 geleitet wird. Die Polarität und Größe dieses Ausgangssignals hängt von der Richtung und dem Ausmaß der Frequenzverschiebung zwischen den Signalen auf den Leitungen 85 und 86 ab. Diese den Phasenfehler darstellende Spannung dient zum Steuern des automatischen Regelkreises 89, der seinerseits den Oszillator 62 wieder in Phase mit der Trägerfrequenz des Antwortsignals bringt.

Die verschlüsselte Signalfrequenz auf der Leitung 71 kann an ein Kammfilter und danach an eine Gruppe von Gleichrichtern angelegt werden, analog der Darstellung der F i g. 1. Alternativ kann aber auch das Ausgangssignal an eine Gruppe von Synchrondetektoren angelegt werden, um die gesonderten einzelnen Signalfrequenzen zu erhalten. Dies soll weiter unten in Verbindung mit F i g. 5 erläutert werden. Die bereits bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 er- wähnten Vorteile der Selektivität, der Rauschunempfindlichkeit und der Einfachheit der Selektionsund Verstärkungsschaltungen gelten auch für das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3.

Das in F i g. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der F i g. 1 und 3 darin, daß nicht ein im Empfänger angeordneter Oszillator phasenstarr gegenüber der Trägerfrequenz des Antwortsignals gehalten wird, sondern daß die im Oszillator der Antwortstation erzeugte Trägerfrequenz des Antwortsignals so geregelt wird, daß sie phasenstarr gegenüber einer von der Abfragestation stammenden Mutterträgerfrequenz ist. Ein Mutteroszillator 116 in F i g. 4 erzeugt eine Trägerfrequenz, mit der in einem Modulator 117 die in den Oszillatoren 11 bis 15 erzeugten Signalfrequenzen aufmoduliert werden. Die modulierte Trägerfrequenz wird nach weiterer Verstärkung (ebenfalls im Modulator 117 enthalten) zu der Spule 20 geleitet.

Die bei dem Ausf ührungsbeispiel der F i g. 4 benutzten Antwortstationen enthalten die gleichen Einrichtungen wie die bereits beschriebenen Antwortstationen (F i g. 2), darüber hinaus aber noch einen Frequenzvervielfacher und einen automatischen Frequenzregelkreis, die dazu dienen, ein kohärentes Empfängersystem zu liefern. Ein Blockschaltbild der modifizierten Antwortstation ist in F i g. 4 dargestellt. Die in den Abstimmkreis 56 der Antwortstation induzierte Trägerfrequenz des Abfragesignals wird durch einen Gleichrichter X-I und ein Filter C-2 demoduliert, wobei sich die volle Gruppe der Signalfrequenzen ergibt. Einige dieser Signalfrequenzen werden ausgefiltert, während andere durch die betreffenden Filter (z. B. 53) hindurchlaufen, so daß sich eine Gleichspannung ergibt, der die verschlüsselte Gruppe von Signalfrequenzen überlagert ist. Ein in der Antwortstation enthaltener Oszillator 154 wird durch diese Gleichspannung gespeist und erzeugt eine Trägerfrequenz

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Claims

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für das Antwortsignal, der die nicht ausgefilterten für die einzelnen Schaltteile kann jede Einrichtung für

Signalfrequenzen aufmoduliert sind. bestimmte Anwendungsbereiche Vorteile besitzen. Bei

Die Höhe der Trägerfrequenz des Antwortsignals der Einrichtung nach F i g. 1 ist die Übertragung einer

hängt bei dem Ausführungsbeispiel der Fi g. 2 voll- Signalfrequenz zwischen den Stationen notwendig,

ständig von den Schaltungsparametern und Schaltungs- 5 und zwar über die Leitung 67. Die Einrichtung nach

konstanten des Transistoroszillators 54 ab. Bei dem F i g. 3 macht keine Leitungen zwischen Abfrage-

Ausführungsbeispiel der F i g. 4 wird jedoch der station und Empfänger nötig, während die in F i g. 4

Oscillator 154 durch das Ausgangssignal des Frequenz- beschriebene Einrichtung die Übertragung einer Trä-

vervielfachers 120 gesteuert. Die Mutterträgerfrequenz gerfrequenz von der Abfragestation zum Empfänger

wird in der Antwortstation nicht nur demoduliert, io erforderlich macht.

sondern auch dem Frequenzvervielfacher 120 züge- Wie bereits erwähnt, kann bei jedem der gezeigten führt. In dem Frequenzvervielfacher 120 wird die Ausführungsbeispiele ein Kammfilter zum Trennen Mutterträgerfrequenz mit einem ganzzahligen unge- der verschlüsselten Signalfrequenzen und Aufteilen ■ raden Vielfachen K, das beispielsweise den Wert 3, 5 dieser Signale auf einzelne Leitungen benutzt werden. oder 7 haben kann, multipliziert. Hierdurch werden 15 Das erlaubt jedoch die Verwendung extrem schmal-Störungen durch Empfang von Oberschwingungen der bandiger Signalfrequenzen mit den sich daraus erTrägerfrequenz des Abfragesignals durch den empfind- gebenden Vorteilen einer Rauschunempfindlichkeit liehen Empfänger auf ein Minimum reduziert. Bei- und Einfachheit. In dem Beispiel der F i g. 5 ist jeder spielsweise kann zur Regelung der Frequenz des Oszillator 11 bis 15 über eine gesonderte Leitung 311 Oszillators 154 der Abstimmkreis dieses Oszillators 20 bis 315 mit einem gesonderten Synchrondetektor in mit einem spannungsvariablen Kondensator FC-I dem Empfänger verbunden, weiterhin aber auch noch überbrückt sein, der seinerseits von dem Frequenz- mit dem Modulator in der Abfragestation. Die zuvervielfacher 120 gesteuert wird, und zwar über einen sammengesetzte Gruppe der durch die Antwortstation (nicht dargestellten) Frequenzdiskriminator, der sich hindurchgelaufenen, vom Empfänger aufgenommenen in einem Frequenzregelkreis 155 befindet. Alternativ 25 und dort demodulierten Signalfrequenzen erscheint kann aber auch der Oszillator 154 mit Impulsen aus auf einer Leitung 400 (F i g. 5), die den Leitungen 65, dem Ausgangssignal des Frequenzvervielfachers 120 71 oder 187 in den F i g. 1, 3 bzw. 4 entspricht. Das gespeist werden, wobei der Frequenzdiskriminator ent- Verschlüsseln und Demodulieren kann dabei nach fallen kann. Es sind zahlreiche Möglichkeiten für eine einer der bereits beschriebenen Methoden erfolgen, geeignete Regelung des Oszillators 154 durch den 3° Für die einzelnen Signalfrequenzen f_n bis /i₅ sind Frequenzvervielfacher 120 bekannt, so daß hier keine jeweils gesonderte Synchrondetektoren 211 bis 215 weitere Erörterung zu erfolgen braucht. vorgesehen, deren Ausgangsspannungen aus einer

Die vom Oszillator 154 erzeugte Trägerfrequenz des Gruppe von Gleichspannungen besteht, deren Pegel Antwortsignals wird über die Empfangsspule 60 als die Amplituden der einzelnen Signalfrequenzen in dem Eingangssignal einem Synchrondetektor 180 züge- 35 Ausgangssignal des Empfängers angeben. Diese Gleichführt. Die in der Abfragestation verwendete Mutter- spannungen können zum Betätigen eines Registers, trägerfrequenz wird über eine Leitung 190 ebenfalls einer Anzeigeeinrichtung oder irgendeines anderen zum Empfänger geführt. In dieser Leitung 190 liegt Datenverarbeitungsgerätes benutzt werden,
ein weiterer Frequenzvervielfacher 182, der identisch Falls es notwendig sein sollte, die Synchrondetekmit Frequenzvervielfacher 120 sein kann und der die 40 toren 211 bis 215 in dem Entschlüsselungsnetzwerk in Mutterträgerfrequenz mit dem gleichen ungerad- größerer Entfernung von den Oszillatoren für die zahligen Vielfachen K multipliziert. Das sich hierbei Signalfrequenzen in der Abfragestation anzuordnen, ergebende Signal ist das als Bezugssignal dienende kann es vorteilhaft sein, die zahlreichen Kabelverbinzweite Eingangssignal zum Synchrondetektor 181. düngen zwischen der Abfragestation und dem Ent-Man erkennt, daß die vom Frequenzvervielfacher 182 45 schlüsselungsnetzwerk (z. B. 311 bis 315) durch ein gelieferte Mutterträgerfrequenz die Stelle des in einziges Kabel zu ersetzen. Beispielsweise können F i g. 1 und 3 gezeigten Oszillators 62 einnimmt. Der hierfür sämtliche senderseitigen Oszillatoren für die Synchrondetektor 181 läßt nur Signale durch, die in Signalfrequenzen gegeneinander phasenstarr gemacht korrekter Phasenbeziehung zur Mutterträgerfrequenz werden, und zwar mittels bekannter Frequenzteiler, liegen, so daß die über eine Leitung 183 weggeführten 5° wobei dann nur eine einzige Signalfrequenz zum Ent-Ausgangssignale rauscharm sind. Das auf der Lei- schlüsselungsnetzwerk geleitet zu werden braucht, tung 183 erscheinende Signal enthält diejenigen Signal- während die übrigen Signalfrequenzen dann aus der frequenzen, die durch den Verschlüsselungsteil in der übertragenen Signalfrequenz rekonstruiert werden.
Antwortstation gelaufen sind. Dieses Signal wird über _ ...
ein Tiefpaßfilter 184 und einen Verstärker 186 geleitet 55 Patentansprüche:
und erscheint auf einer Leitung 187, und zwar wegen 1. Einrichtung zum Identifizieren von bewegeiner automatischen Regelschaltung 188 mit einem liehen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer praktisch konstanten Pegel. Die über die Leitung 187 Signale, welche von dem Sender einer Abfrageweitergeleiteten Signale können entweder an ein station in Form eines aus einer Trägerfrequenz und Kammfilter oder auch an Synchrondetektoren an- 60 einer Anzahl darauf aufmodulierter Signalfregelegt werden, um die einzelnen Signalfrequenzen von- quenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich einander zu trennen und parallele digitale Signale zu der Abfragestation genäherten Antwortstation erzeugen. übertragen werden und von dieser nach Unter-

Ein bemerkenswerter Unterschied zwischen den drei drückung von einzelnen ausgewählten Signalin F i g. 1, 3 und 4 beschriebenen Einrichtungen liegt 65 frequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht in der Natur der benötigten Verbindungen zwischen unterdrückten Signalfrequenzen enthaltenden Antder Abfragestation und dem Empfänger. Unter Be- wortsignals zu einem Empfangs- und Entschlüsserücksichtigung der jeweils gegebenen Möglichkeiten lungsnetzwerk der Abfragestation zurückgesendet

werden, welches das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Signalfrequenzen entsprechenden Audiosignale demoduliert und entschlüsselt, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk einen Synchrondetektor (61) enthält, der das Antwortsignal (z. B. frc, /_n, /i2, Zu, /15) einem Phasenvergleich mit einem von dem Abfragesignal (fi_C, /12, /i3> /w. /15) abgeleiteten Bezugssignal (fic oder z. B. /₁₅) unterwirft und die Leitung (65) zum Entschlüsselungsnetzwerk gegen alle Signale sperrt, die sich nicht in richtiger Phasenbeziehung zu einer der Signalfrequenzen des Abfragesignals (fic, /₁₂> /i3> /i4> /15) befinden. -
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragesignal aus einer Trägerfrequenz (/ic) besteht, der zahlreiche Signalfrequenzen (Z₁₁, /₁₂, /₁₃, /₁₄, /₁₅) auf moduliert sind, während das Antwortsignal aus einer anderen Trägerfrequenz (/Ve) besteht, der eine Auswahl von einer oder mehreren Signalfrequenzen (f_n, f₁₂, /i4> /15) aufmoduliert sind, wobei der Synchrondetektor (61) das Antwortsignal mit einer Signalfrequenz (z. B. /₁₅) vergleicht, das direkt von der Abfrageeinheit (10) hergeleitet ist (F i g. 1).
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk eine Anzahl von Synchrondetektoren (211 bis 215) enthalten, und zwar jeweils einen für jede von der Abfrageeinheit abgestrahlte Signalfrequenz (J₁₁, f₁₂, f_1?, /₁₄, /₁₅), wobei jeder Synchrondetektor (211 bis 215) mit einer der Signalfrequenzen als Vergleichssignal gespeist wird und das demodulierte Antwortsignal als zu vergleichendes Eingangssignal erhält, so daß die Ausgangssignale der Synchrondetektoren (211 bis 215) ein digitales Signal bilden, das nach Maßgabe der in dem Antwortsignal vorhandenen ausgewählten Signalfrequenzen verschlüsselt ist (F i g. 5).
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Vergleichssignal dienenden Signalfrequenzen von der Abfragestation (10) aus zu den jeweiligen Synchrondetektoren (211 bis 215) über eine entsprechende Anzahl von Leitungen (311 bis 315) übertragen werden, wobei jeweils eine Leitung zum Übertragen einer Signalfrequenz dient.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Signalfrequenz über eine Leitung von der Abfragestation (10) zum Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk übertragen wird, wobei in dem Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk Einrichtungen zum Erzeugen der restlichen Signalfrequenzen in Abhängigkeit von der übertragenen Signalfrequenz vorhanden sind, so daß sämtliche Signalfrequenzen als Vergleich ssignale für die Synchrondetektoren (211 bis 215) zur Verfügung stehen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk einen Oszillator (62) enthält, dessen Frequenz in Abhängigkeit von einem Fehlersignal gesteuert wird, das sich aus dem von einem Synchrondetektor (69) bewirkten Vergleich ergibt.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchrondetektor (61) als Eingangssignal das Antwortsignal und das Ausgangssignal eines Oszillators erhält und seinerseits ein Ausgangssignal liefert, das durch ein Tiefpaßfilter (63) gefiltert und durch einen Verstärker (64) verstärkt wird und so das zu entschlüsselnde Signal bildet, während ein zweiter Synchrondetektor (69) als Eingangssignal das zu entschlüsselnde Signal und das Vergleichssignal aus der Abfragestation (10) erhält, wobei das Vergleichssignal aus einer um 90° phasenverschobenen, aus der Abfragestation (10) stammenden Signalfrequenz besteht und der zweite Synchrondetektor (69) das Fehlersignal als Ausgang liefert (F i g. 1).
8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk zwei Synchrondetektoren (81, 91) enthält, von denen der erste als Eingangssignale das Ausgangssignal des Oszillators (62) und das Antwortsignal erhält, während der zweite als Eingangssignale das durch einen Phasenschieber (72) um 90° phasenverschobene Ausgangssignal des Oszillators (62) und das Antwortsignal erhält, wobei das Ausgangssignal des ersten Synchrondetektors (81) durch ein Tiefpaßfilter (82) gefiltert und durch einen Verstärker (83) verstärkt wird, um das zu entschlüsselnde Signal zu bilden, und wobei das Ausgangssignal des zweiten Synchrondetektors (91) ebenfalls durch ein Tiefpaßfilter (92) gefiltert und durch einen Verstärker (93) verstärkt wird und dann, zusammen mit dem zu entschlüsselnden Signal, zwecks Ableitung des Fehlersignals einem Phasenkomparator (87) zugeleitet wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortstation einen Frequenzvervielfacher (120) enthält, der die Trägerfrequenz (fic) des Abfragesignals mit einem ganzzahligen ungeraden Vielfachen (K) multipliziert, um die Trägerfrequenz (f_rc) des Antwortsignals abzuleiten, und daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk einen Synchrondetektor enthält, der als Eingangssignale das Antwortsignal und ein direkt von der Abfragestation hergeleitetes Vergleichssignal, die Trägerfrequenz des Abfragesignals, frequenzmultipliziert mit dem gleichen ganzzahligen ungeraden Vielfachen (K), erhält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen