DE1416096C - Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Identifizieren von beweglichen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer Signale, welche von dein Sender einer .Abfragestation in Form eines aus einer Trägerfrequenz und einer Anzahl darauf aufmodulierter Signalfrequenzen bestehenden Abfragesignals zu einer sich der Abfragesialion genäherten Antwortstation übertragen werden und von dieser nach Unterdrückung von einzelnen ausgewählten Signalfrequenzen in Form eines verschlüsselten, die nicht unterdrückten Signall'requen/en 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 tier von einer Abfragestalion hochfrequente Abfragesignale ausgesandt werden, die eine Antwort-Station auffängt und gleichrichtet. Die gleichgerichtete Spannung dient zur Speisung mehrerer Oszillatoren, die auf Kodefrequenzen abgestimmt sind, die für alle Antwoitslationen 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 I 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 Antwortsignal;» arbeitet. Das Abfragesignal wird vor seiner Ausstrahlung von einem Verschliisselungsgeneralor moduliert. Diese Vcrschlüsselungsmodulation kehrt auf dem von der Antworlslation zurückgesandten Antwortsignal wieder und wird von dem Antwortsignal nach dessen Empfang in der Abfragestation dadurch entfernt, dai3 die Modu-• lationsspaniHing üca Vcrschliisselungsgenerators in geeigneter Phase und Amplitude so hinzugefügt wird, daß die Verschlüsselung aufgehoben wird. Durch diese Maßnahmen soll der Empfang der von der Antwort-Station 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 Jiegl 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 mil einfachen, billigen und leichten Bauelementen auskommt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Empfangs- und Entschlüsseluiigsnetz.werk einen Synchrondeteklor 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 Abfrageslation oder drahtlos über den Abfrage- und Antwortkaiuil erfolgen. Im zuletzt genannten Fall kann der Empfänger der Abfragestation entfernt vom Sender angeordnet sein, was in einigen Anwcndungsfällen bei Auswertung des Antwortsignals aiii Enipfangsort des Antwortsignal von Vorteil ist.

Die erfmdungsgeinäße 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 Fig. I benutzt werden kann; F i g. 3 ist eine Schaltung eines zweiten Ausfiihrungsbeispieles der Erfindung;

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

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

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. I wird die Abfragestation IU durch die innerhalb ties gestrichelten Rechtecks angeordneten Teile gebildet. Oszillatoren Il bis 15 erzeugen eine Anzahl von Signalfrequenzen /,, bis /_l5. Das gezeigte Ausführungsbeispiel benutzt fünf solcher Signalfrequenzen, es ist jedoch ohne weiteres möglich, eine größere oder eine geringere Zahl zu verwenden. Ein Oszillator 16 erzeugt die Trägerfrequenz f_lc des Abfragesignals. In einem üblichen Modulator 17, der mit dem Oszillator 16 verbunden ist, werden¹ 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 /rc mit aiifmodulierten Signalfrequenzen /_n,

.As» Ai ^ur|d /is» jedoch mit fehlender Signalfrequenz /ι:, liefern, während eine andere Antwortstation eine ■ Trägerfrequenz J_n- mit einer anderen Auswahl von j Signalfrequenzen abgibt. Durch die Ermittlung der von der Antwortstation abgestrahlten, der Trägerfrequenz des Antwortsignals aufmodulierten Signalfrequenzen im Vergleich zu den fehlenden Signalfrequenzen läßt sich die betreffende Antwortstation identifizieren. Da bereits bei wenigen Signalfrequenzen die Möglichkeilen zur Auswahl der abgestrahlten und der unterdrückten Signalfrequenzen sehr groß sind, läßt sich eine entsprechend große Anzahl von vorbeilaufcnden Antwortstationen identifizieren.

In der nachfolgenden Beschreibung sollen diejenigen Hochfrequenzsignale, die mit den Signalfrequenzen (Identifizierungssignale) moduliert werden können, als Trägerfrequenzen bezeichnet werden, während die niederfrequenten, auf die Trägerfrequenzen aufzumodulierenden Signale als Signalfrequenzen bezeichnet werden sollen. Diese Bezeichnungsweise soll jedoch ; nur der Erleichterung der Beschreibung dienen, die [ Signalfrequenzen können sehr gut auch außerhalb des f hörbaren Bereiches liegen, und als Trägerfrequenzen ; können irgendwelche Frequenzen im Spektrum von ; oberhalb der Signalfrequenz bis zum Mikrowellen- : bereich benutzt werden. Eine typische Trägerfrequenz liegt zwischen 60 und 200 kHz, wobei die Signal-· frequenzen zwischen 1 und 10 kHz liegen.
' Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird für die Trägerfrequenz des Antwortsignals übliche Doppelseitenbahd-Amplitudenmodulation verwendet, wobei auch die Empfänger zum Empfang dieser Signale ausgelegt sind. Ohne daß vom Erlindungsgedanken abgewichen wird, kann jedoch auch eine Amplitudenmodulation mit unterdrücktem Träger oder ein Einseitenbandempfang angewandt werden. Die Schaltung einer typischen Antwortstation ist in F i g. 2 dargestellt. Abstimmkreis 56, bestehend aus einer Induktivität L-I und einer Kapazität C-I, ist auf die Trägerfrequenz/f,; des Abfragesignals abgestimmt, so daß'sich eine Wechselspannung über diesem Abstimmkreis aufbaut, sobald sich die Antwortstation einer Spule 20 nähert. Die Wechselspannung besteht t aus der Trägerfrequenz Ju mit darauf aufmodulierten Signalfrequenzen J_n bis J₁₅. Durch eine Diode :V-1 und einen Filterkondensator C-2 wird die Trägerfrequenz demoduliert, wobei sich eine zusammengesetzte Spannung zwischen Leitungen 50 und 51 ' ergibt, die aus einer Gleichstromkomponente mit den darauf aufmodulierten fünf Signalfrequenzen besteht. Im Beispiel der F i g. 2 wird sodann die zwischen den Leitungen 50 und 51 bestehende Spannung durch Elimination einer der Signalfrequenzen verschlüsselt. Zu diesem Zweck ist ein Filter 53, bestehend aus Induktivität L-I und Kapazität C-3, in Serie in die Leitung 50 eingeschaltet. Das Filter 53 ist auf die Signalfrequenz J₁₃ abgestimmt, und damit erscheint zwischen den Punkten A und B in F i g. 2 eine Spannung, die aus einer Gleichstromkomponente und den vier übriggebliebenen Signalfrequenzen besteht, während die der Signalfrequenz J₁₃ entsprechende Komponente fehlt. Bei der Betrachtung mag dabei zunächst das Vorhandensein eines Widerstandes R-U)O und einer Kapazität C-100 vernachlässigt werden.

Die verschlüsselte zusammengesetzte Spannung zwischen den Punkten A und B wird an einen Transistoroszillator 54 angelegt, der die Trägerfrequenz des Antwortsignals liefert. Der Gleichstromweg läuft dabei vom Punkt A über die Induktivität L-3 eines Abstimmkreises 55 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T-I zum Punkt B. Zur Unterstützung der. Oszillation ist eine positive Rückkopplung zur Basis des Transistors TA vorgesehen,, und zwar über Induktivität L-4, die mit der Spule L-3 des Abstimm-' kreises 55 gekoppelt ist. Der Widerstand R-I dient zum Vorspannen der Basis.des Transistors, während Kondensator C-5, der parallel zum Widerstand R-i

ίο liegt, die Hochfrequenz überbrückt. Da die Spannung zwischen den Punkten A und B durch einige der Signalfrequenzen moduliert ist, ergibt sich eine entsprechende Modulation der Trägerfrequenz/_rc des Antwortträgers mit den gleichen Signalfrequenzen, während die im Filter 53 unterdrückte Signalfrequenz J₁₃ in der Modulation der Trägerfrequenz des Antwortsignals fehlt. ν

Natürlich kann in einer bestimmten Antwortstation mehr als ein solches Filter 53 benutzt werden. Es ist ebenfalls möglich, an Stelle der Sperrfilter Durchlaßfilter zu verwenden. Überhaupt lassen sich für die Verschlüsselung zahlreiche Möglichkeiten verwenden.

Das aus dem Widerstand R-IQi) und dem Kondensator C-IOO bestehende Netz dient dazu, ein Ab- schneiden der modulierenden Signalfrequenzen zu verhindern, und zwar indem eine Belastungsimpedanz für die Signalfrequenzen erzeugt wird, die nicht den Gleichstromwiderstand des Detektorteils der Antwortstation überschreitet und indem eine Kreuzmodulation der zahlreichen Signalfrequenzen vermieden wird. Es ist zwar möglich, die prozentuale Aussteuerung der übertragenen Trägerfrequenz auf einen Pegel zu reduzieren, bei dem ein Abschneiden nicht auftreten kann, jedoch ergibt dies eine geringere nutzbare prozentuale Aussteuerung der Einrichtung, als wünschenswert sein kann und als sich mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung erreichen läßt. Die Impedanz des Kondensators C-100 ist sehr viel geringer als die des Widerstandes R-U)O bei niedrigster Signalfrequenz. Der Widerstand /MOO ist auf den Maximalwert oder Grenzimpedanzwert eingestellt, bei dem die Signalfrequenzen aufrechterhalten bleiben sollen, ohne daß ein Abschneiden stattfindet. Wenn der Widerstandswert R des Widerstandes/MOD gleich dem Gleich-Strombelastungswiderstand des Detektors ist, läßt sich ein Abschneiden vermeiden. Diesen Vorgang verdeutlicht die nachfolgende Gleichung:

/Z_n/

int.

in

worin

m der Modulationsindex des empfangenen Signals, nit der Modulationsindex des übertragenen Signals und

Z_m die Belastungsinipedanz der Diode .V-I bei Signalfrequenz ist.

Bei der obigen Gleichung ist vorausgesetzt, daß sich weder der Detektorwirkungsgrad noch die Impedanz des Abstiinmkreises zwischen Träger und den Signalfrequenzen (Seitenbändern) ändert und daß weiterhin die Impedanz des Abstimmkreises sehr groß ist gegenüber dem Gleichstrombelastungswiderstand. Ein Ab-. schneiden des aufgenommenen Signals kann nur auftreten, wenn m, der Modulationsindex, den Wert L übersteigt; da die prozentuale Aussteuerung des übertragenen Signals notwendigerweise gleich oder kleiner als L ist, läßt sich durch eine Begrenzung der Be-

Iaslungsimpedanz Z_1n auf einen Wert kleiner oder gleich dem Gleichstroinbclaslungswiderstand ein Abschneiden verhindern.

Der Empfängerlcil ist ebenfalls in Γ ig. 1 dargestellt. Die in der Empfangsspule 60 induzierte Energie (falls gewünscht über Filier und Verstärker) gelangt an einen Synchrondetektor 61, der die empfangene Trägerfrequenz des Antwortsignals dcmodulicrt und ein Signal erzeugt, das aus der Gruppe derjenigen Signalfrequenzen besteht, die durch den Empfänger hiiidiircligelaufen sind. Der Synchrondctektor (»I wird mit einem Eingangssignal aus dem Oszillator 62 gespeist, der, wie nocli weiter unten beschrieben werden soll, gegenüber dem Träger des Antwortsignals phasenstarr ist. Auf diese Weise wird der Synchrondclcklor 61 von dem Oszillator 62 mit einem Bezugssignal versorgt, mit dem das empfangene Antwortsignal verglichen werden kann. Irgendwelche Störungen, die den Synchrondctcklor 61 erreichen und die nicht die richtige Phase oder Frequenz besitzen, können vom Synchrondctektor als Rauschen zurückgeschaltet werden, während die mit richtiger Phase und richtiger Frequenz ankommenden Signale weiterlaufen. Die Selektivität der Einrichtung wird bestimmt durch die Diirchlaßcharakteristik eines Tiefpaßfilters 63, .wall-'an rcnd die Leistung der Einrichtung durch die Leistung eines Verstärkers 64 bestimmt wird. Das Ausgangssignal aus dem Verstärker 64 enthält diejenigen Signal- ·.· frcqucnzcn, die die Antwoi(station passiert haben. Der Verstärker 64 ist mit üblicher und bekannter auto-■malischer Verstärkungsregelung versehen, so daf.i im gesamten Emplindlichkeilsbereich der Einrichtung das Ausgangssignal aus dem Verstärker praktisch konstante Amplitude besitzt.

Die von einer Leitung 65 erscheinenden Signalfreqiienz.cn können durch übliche Filter, beispielsweise Kammfilter, in die einzelnen Signalfrequenzen aufgeteilt werden. Hierbei wird das Ausgangssignal aus jedem Filterabschnitt gleichgerichtet, und die sich ergebende Gleichspannung wird zum Betätigen eines 4" Registers' oder einer anderen Ausgangsvorriclitung benutzt. Falls gewünscht, kann eine automatische Leistungssteuerung zum Steuern einer Anzahl von Gattern verwendet werden, um sicherzustellen, daß Ausgangssignale aus den Filtern, die unterhalb eines bestimmten Pegels liegen, das Register nicht einstellen können. Ein alternatives, jedoch bevorzugtes Ausführungsbeispicl ist in F i g. 5 dargestellt.

Wie bereits erwähnt, ist der Oszillator 62 phasenstarr gegenüber der ankommenden Trägerfrequenz. Die Mitnahme des Antwortsignals des Oszillators 62 erfolgt durch eine Signalfrcqucnz, die von einem der Signalfrequenzoszillatorcn in der Abfragestation IO abgenommen wird und die auf die Trägerfrequenz des Abfragesignals in der gleichen Weise aiifniodulicrt wird wie· die übrigen Signalfrequenzen. Beispielsweise ■kann die Signalfrequcnz /_1B vom Oszillator 15 als Steuersignalfrcqucnz benutzt werden. Diese Steucrsignalfrequcnz wird jedoch zusätzlich zu den zum Verschlüsseln erforderlichen Signalfrequenzen benötigt, und deshalb sind sämtliche Antwortstationcn so aufgebaut, daß die Stcuersignalfrcquenz/₁₅ stets durchgelassen wird. Man erkennt aus der Darstellung der Fig. 1, daß die Stcucrsignalfrcqucnz/i_G-'nicht nur zum Modulieren der Trägerfrequenz des Abfragesignals dient, sondern auch über eine Leitung 67 direkt zum Empfänger geführt wird. Die über diese Leitung geführte Steucrsignalfrequen/ wild durch einen üblichen Phasenschieber 68 um 90' phasenverschoben und dann als Phascnbezugssignal dem Synchrondetektor 69 für die Signalfrequenz zugeführt. Das zweite dem Synchrondetektor 69 zugefülirle Eingangssignal wird von der Leitung 65 abgenommen und enthält damit (neben den übrigen, von der A nt wort station weitergcleitctcn Signalfrequenzen) die über die Antwortstation gelaufene Stcucrsignalfrequcnz /₁₅.

Falls der Oszillator 62 exakt phasenstarr gegenüber der über die Empfangsspule 60 aufgenommenen Trägerfrequenz des Antwortsignals ist, besieht eine Phasendifferenz von 90" zwischen der Signalfrequenz /₁₅ auf der Leitung 67 und'der Signalfrequenz /₁₅ auf der Leitung 65, und zwar wegen der Phasenverschiebung in dem Phasenschieber 68. Der Synchrondeteklor 69 liefert kein Ausgangssignal, wenn sich der Oszillator 62 in exakter Phasenbeziehung zur aufgenommenen Trägerfrequenz des Antwortsignals befindet. Falls jedoch die Frequenz des Oszillators 62 und die Trägerfrequenz des aufgenommenen Antwortsignal unterschiedlich sind, ergib! sich eine Phasenänderung zwischen den ^beiden dem Synchrondclektor 69 zi<gcführtcn Eingangssignalen. Hierauf liefert der Synchrondetektor 69 ein entweder positives oder negatives Ausgangssignal, dessen Polarität von der Richtung der Phasendifferenz abhängt und dessen Größe von dein Ausmaß der Phasendifferenz abhängt. Das Ausgangssignal des Synchroiidctcktors 69 wird in einer geschlossenen Ausgleichsschleife zur Regelung einer automatischen Frcquenzregelschaltung 62« zugeführt, die mit dem Oszillator 62 so verbunden ist, daß die Oszillalorfrequenz starr gegenüber der Phase der Trägerfrequenz des Antwortsignals bleib!. Die den -Frequcnzfehler darstellende Ausgangsspannung des Synchrondclektors 69 kann auf das erforderliche Maß verstärkt werden, so daß die Frequenz des Oszillators 62 stets sehr eng der Trägerfrequenz des Antwortsignal folgt. Es wurde erwähnt, daß die Phasenverschiebung um 90° zwischen den beiden dem Synchrondetektor 69 zugeführten Signalen, durch den Phasenschieber 68 eingeführt wird. In der Praxis ergibt sich jedoch bereits eine konstante Phasenverschiebung durch die Leitung 67, das Tiefpaßfilter 63, den Verstärker 64 und die zugeordneten Schaltteile, so daß der Phasenschieber 68 einstellbar sein kann, um die gesamte Phasenverschiebung zwischen den beiden Eingängen zum Synchrondctcklor 69 auf 90° einstellen zu können.

Die in F i g. 1 dargestellte Einrichtung besitzt beträchtliche Vorteile gegenüber Einrichtungen mit abgestimmter Frequenz oder mit Heterodyn-SchaHungcn, und zwar dadurch, daß keine Bandpaßverstärker benötigt werden. Geeignete Bandpaßfilter sind sehr viel schwieriger herstellbar als geeignete scharfe Tiefpaßfilter 63, so daß sich bei der Einrichtung der F i g. 1 mit einfachen Mitteln eine außerordentlich gute Selektivität ergibt. Weiterhin erfolgt bei der Einrichtung der F i g. 1 die Verstärkung im Empfangsteil bei Signalfrequenzen und nicht bei Trägerfrequenzen. Da Transistoren besser bei niedrigeren Frequenzen arbeiten, ergibt sich hierdurch, daß die an sich zu bevorzugende Anwendung von TransiStorenschr viel leichter möglich ist. .···':''· /■::■:< ··.·.

F i g. 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem keine Signalfrcqucnz ständig zur starren Phasenausrichtung über die Tragerfrcqiidnz des Antwortsignals geleitet zu werdcivbrawHit, so daß 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

ι über den Phasenschieber 72 zugeführte Bezugssignal um 90° außer Phase ist zu der über die Leitung 90 als

ι 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 verschlüsseilen Signalfrequenzen des Antwortsignals zusammengesetztes Ausgangssignal erzeugt wird, welches über Tiefpaßfilter 92 und Verstärker 93 zur Leitung 85 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 Ant-

wortsignals 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 Fig.l. 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 erwähnten 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 auf moduliert werden. Die modulierte Trägerfrequenz wird nach weiterer Verstärkung (ebenfalls im Modulator 117 enthalten) zu der Spule 20 geleitet.

Die bei dem Ausführungsbeispiel 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 Λ'-l und ein Filter C-I demoduliert, wobei sich die volle Gruppe der Signalfrequciizeii ergibt. Einige dieser Signalfrequenzen werden ausgefiltert, während andere durch die betreffenden Filter (z. B. 53) hindiirchlaufen, so daß sich eine cJleiehspannung ergibt, der die verschlüsselte Clnippe von Signalfreqiienzen überlagert ist. Uiα in der Antwortstation enthaltener Oszillator 154 wird durch diese Gleichspannung gespeist und erzeugt eine Trägerfrequenz.

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Claims (9)

1. 9 10

   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 Ai'sführungsbeispiel der F i 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-

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

   Oszillator 154durch 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 er-

   Trägerfrequenz 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 VCA dem Empfänger verbunden, weiterhin aber auch noch

   überbrückt sein, der seinerseits von dem Frequenz- mit dem Modulator in der Abfragestation. Die zii-

   verviclfacher 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 Leitung400 (Fig. 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 30 Für die einzelnen Signalfrequenzen f_n bis /₁₅ sind

   Frequenzvervielfacher 120 bekannt, so daß hier keine jeweils gesonderte Synchrondetektoren 211 bis 215

   Weitere.Erörterung zu erfolgen braucht. vorgesehen, deren Alisgangsspannungen aus einer

   Die vom Oszillator 154 erzeugte Trägerfrequenz des Gruppe von Gleichspannungen besteht, deren Pegel Antwortsignal wird über die Empfangsspule 60 als die Amplituden der einzelnen.Signalfrequenzen in dem Eingangssignal einem Synchrondeteklor 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 Frequcnzvervielfacher 182, der identisch Falls es notwendig sein sollte, die Synchrondetekmit Frcquenzvervielfacher 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 A' 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 Frequenz.vervielfacher 182 45 schlüsselungsnetzwerk (z.B. 311 bis 315) durch ein gelieferte M Litterträgerfrequenz 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 50 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.
   Antwortslaiion gelaufen sind. Dieses Signal wird über _p ...
   ein Tiefpaßfilter 184 und einen Verstärker 186 geleitet 55 Patentansprüche:
   und erscheint auf einer Leitung 187, und zwar wegen 1. Einrichtung zum Identifizieren von bewegciner automatischen Regelschaltung 188 mit einem liehen Objekten mittels hochfrequenter elektrischer praktisch konstanten Pegel. Die über die Leitung 187 Signale, welche von dem Sender einer Abfrageweitergelciteten 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-

   FJn 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 Entschlüsseriicksichtigung der jeweils gegebenen Möglichkeiten lungsnetzwerk der Abfragestation zurückgesendet

   werden, welches das Antwortsignal unter Bildung der den ausgewählten Signalfrequenzen entsprechenden Audiosignale demoduliert und entschlüsselt, dadurchgekennzeichnet, daß das Empfangs- und Entschlüsselungsnetzwerk einen Synchrondetektor (61) enthält, der das Antwortsignal (z. B. J_n, /n, /is, Ζ«, /is) einem Phasenvergleich mit einem von dem Abfragesignal (/<<.., /i2* /im fu, fm) abgeleiteten Bezugssignal (f_ic 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 (/<_c·, f_vl, /is. fu,/μ) befinden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragesignal aus einer Trägerfrequenz (Ji₀) besteht, der zahlreiche Signalfrequenzen (/_u, /₁₂, /i3, /₁₄, /_l5) aufmoduliert sind, während das Antwortsignal aus einer anderen Trägerfrequenz (frc) besteht, der eine Auswahl von einer oder mehreren Signalfrequenzen (J₁₁,- /₁₂, /i4j /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. 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 (/_u, /₁₂, f₁₃, f_u, J₁₅), 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. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 40 ■ kennzeichnet, 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. 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 Vergleichssignale für die Synchrondetektoren (211 bis 215) zur Verfügung stehen.
6. 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. 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. 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. 9. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antwortstation einen Frequenzvervielfacher (120) enthält, der die Trägerfrequenz (Jic) 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