DE1959849A1

DE1959849A1 - System for automatic wireless transmission of multi-digit information between interrogation and response devices that can be moved relative to one another

Info

Publication number: DE1959849A1
Application number: DE19691959849
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Goetz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1971-06-03
Also published as: DE1959849B2

Description

System zum selbsttätigen'drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren Abfrage- und Antwortgeräten Zusatz ZU Patent . ... ... (Akt.Z.: P 15 16 838.4, VPA 66/2540) Das Hauptpatent . ... ... (Akt.Z.: P 15 16 838,4, VPA 66/2540) bezieht sich auf ein System zum selbsttätigen drahtlosen Ubertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander bewegbaren Abfrage- und AntwortgerSten, bei dem jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, aus dem das Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch Filter auswählt und für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurticksendet und bei dem der Empfangs teil des Abfragegerätes ein Uberlagerungsempfänger ist, dessen UberlagerungsschwiRgung aus der Sendeschwingung abgeleitet ist und zu deren Aussendung und Empfang am Abfragegerät und am Antwortgerät als Richtantenne auggebildete Sende- und Empfangsantennen angeordnet sind. System for automatic wireless transmission of multi-digit Information between mutually movable interrogation and response devices addition TO patent. ... ... (Akt.Z .: P 15 16 838.4, VPA 66/2540) The main patent. ... ... (Akt.Z .: P 15 16 838.4, VPA 66/2540) refers to a system for automatic wireless transmission of multi-digit information between mutually movable Interrogation and response devices, in which each interrogation device is in a given frequency band sends out an interrogation signal which periodically changes its frequency, from which the Responder selects the frequencies assigned to the information through filters and a predetermined number of response frequencies for each position of the information Interrogation device ticks back and in which the receiving part of the interrogation device The superposition receiver is whose superposition oscillation is derived from the transmission oscillation is derived and for their transmission and reception at the interrogator and the answering device Transmitting and receiving antennas designed as a directional antenna are arranged.

Unter anderem wird im Hauptpatent vorgeschlagen, die Antworigeräte mit einem Hochfrequenzleitungsabschnitt zu verstehen, an den Jeweils die vor allem als auf Resonanz abgestimmte Stichleitungen ausgebildeten Filter für die auszuwählenden Frequenzen angekoppelt sind und der einzelne Hochfrequenzleitungsabschnitt mit wenigstens einer vorzugsweise als Richtantenne ausgebildeten Antenne versehen ist, die am jeweiligen Antwortgerät 5.0 angeordnet ist, daß das Hauptmaximum ihres Strahlungsdiagramms beim Vorbeibewegen des Antwortgerätes am Abfragegerät dessen ebenfalls als Richtantenne ausgebildete Sende-und Empfangsantenne überstreicht.Among other things, the main patent suggests the answer devices to understand with a high-frequency line section, at each of the above all filters designed as resonance-tuned stub lines for the filters to be selected Frequencies are coupled and the individual high-frequency line section with at least an antenna preferably designed as a directional antenna Mistake is, which is arranged on the respective transponder 5.0 that the main maximum of their Radiation diagram when moving the transponder past the interrogator Transmitting and receiving antenna also designed as a directional antenna is passed over.

Systeme, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind, lassen sich vor allem in der Eisenbahnsignaltechnik zur Güterwagenerkennung vorteilhaft einsetzen. Vor allem bei derartiger Anwendung kann jedoch der Fall eintreten, daß die vom Sender abgestrahlten Mikrowellen nicht nur zum Antwortgerät, sondern außerdem zu weiter entfernt- gelegenen, reflektierenden Gegenständen gelangen. Die dort .reflektierten Wellen können Antwortsignale vortäuschen, die von den Nutzsignalen nicht ohne weiteres unterscheidbar sind.Systems as described in the main patent can be used Use especially in railway signaling technology for freight wagon detection. Especially with such an application, however, it can happen that the transmitter radiated microwaves not only to the transponder, but also to further distant, reflective objects. Those who reflected there Waves can simulate response signals that are not easily generated by the useful signals are distinguishable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem System der einleitend beschriebenen Art diesen Schwierigkeiten wirksam zu begegnen.The invention is based on the object in a system of the introductory part described type to counteract these difficulties effectively.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Polarisationsrichtung der Empfangsantenne des Abfragegerätes wenigstens nahezu um 900 gegen die Polarisationsw richtung der Sendeantenne des Abfragegerätes gedreht ist, und daß zumindest in eine der beiden Antennenzuleitungen, vorzugsweise in die von der Empfangsantenne zum EmpSangsteil des Abfragegerätes, eine Richtungsleitung derart eingeschaltet ist, daß nur Signale in der bestimmungsgemäßen ffbertragungsrichtung in dieser Antennenzuleitung sich ausbreiten können Beider Erfindung wird von der ueberlegung ausgegangen, daß unmittelbare Reflexionen der ausgesendeten Mikrowellen in die Empfangsantenne des Abfragegerätes dadurch weitgehend ausgeschaltet werden können, daß die ausgesendeten Mikrowellen polarisationsentkoppelt werden gegen die zu empfangenden Mikrowellen des Abfragegerätes. Der einfachste Fall für diese Lösung besteht darin, daß linearpolarisierte Mikrowellen zur Anwendung gelangen und gegen eine gemeinsame Bezugsebene die gesendeten und die im Abfragegerät empfangenen Mikrowellen in ihrer Polarisationsebene gegensinnig um je 45° gedreht orientiert sind. Dadurch wird die Polarisationsebene der über das Abfragegerät zu empfangenden Mikrowellen unter 900 zu der Polarisationsebene der vom Abfragegerät ausgesendeten Mikrowellen gedreht. Trotzdem sind jedoch noch Störungen möglich, die beispielsweise darauf beruhen, daß die ausgesendeten Mikrowellen in die Sendeantenne reflektiert werden und von dort über den eigentlichen Sender und die entsprechende Kopplungsleitung zum Empfangsüberlagerer gelangen. Diese reflektierten Mikrowellen bilden mit den unmittelbar vom Sender abgeleiteten berlagerungsschwingungefl' des Empfang mischers berlagerungsprodukte, die wegen der Wobblüng des Senders Nutzsignale vortäuschen können. Durch die Einschaltung der Richtungsleitung in die Sendeantennenzuleitung wird diesem unerwünschten Effekt vorgebeugt.According to the invention this is achieved in that the polarization direction the receiving antenna of the interrogator at least nearly 900 against the polarization direction of the transmitting antenna of the interrogator is rotated, and that at least in one of the two antenna leads, preferably in the one from the receiving antenna to the Receiving part of the interrogation device, a directional line is switched on in such a way that that only signals in the intended transmission direction in this antenna feed line can spread Both invention is based on the consideration assumed that direct reflections of the transmitted microwaves in the receiving antenna of the interrogator can be largely switched off that the transmitted Microwaves are polarization-decoupled from the microwaves to be received of the interrogation device. The simplest case for this solution is that linearly polarized Microwaves are used and the transmitted against a common reference plane and the microwaves received in the interrogator have opposite directions in their polarization plane are oriented rotated by 45 °. This makes the plane of polarization the over the interrogator to receive microwaves below 900 to the plane of polarization of the microwaves emitted by the interrogator. Even so, however, are still Interferences are possible based, for example, on the fact that the emitted microwaves be reflected in the transmitting antenna and from there via the actual transmitter and get the corresponding coupling line to the receiving superimposed. These reflected Microwaves form superimposed vibrations directly derived from the transmitter of the reception mixer overlay products, the useful signals because of the wobblüng of the transmitter can pretend. By switching on the directional line in the transmission antenna feed line this undesirable effect is prevented.

Gleichartige Wirkungen treten auf, wenn nur die Empfangsantenne betrachtet wird, über die im Regelfall unvermeidbar ein geringer Anteil der Uberlagerungsschwingungen des Empfangsmischers abgestrahlt wird. Dieser abgestrahlte Anteil gelangt bei störenden Reflexionen wieder zum Empfangsmischer und täuscht wegen der Wobblung des Senders ebenfalls Nutæsignale vor. Auch diese Störung kann mittels einer Richtungsleitung wirksam unterbunden werden.Similar effects occur when only looking at the receiving antenna over which a small proportion of the superimposition vibrations is inevitable as a rule the receiver mixer is emitted. This radiated part reaches the disturbing Reflections back to the receiver mixer and deceiving because of the wobble of the transmitter also Nutæsignale. This disturbance can also be caused by a directional line effectively prevented.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment explained.

In der Figur sind ein Abfrage- und ein Antwortgerät schematisch dargestellt. Das Antwortgerät besteht hierbei aus einer Empfangsantenne 1, einer Sendeantenne 2 sowie einem von Resonatoren gebildeten Verschldsselungsnetz 3.In the figure, an interrogation device and a response device are shown schematically. The transponder consists of a receiving antenna 1, a transmitting antenna 2 and an encryption network 3 formed by resonators.

Statt zweier getrennter Antennen im Antwortgerät ist auch, wie bereits im Hauptpatent angegeben, eine Ausführung möglich, bei der eine einzige Richtantenne für den Empfang des Abfragesignales und die Aussendung des Antwortsignales vorgesehen' ist. An die Hochfrequenzleitung, die mit der Richtantenne verbunden ist, sind ähnlich wie bei der AusfUhrung mit zwei getrennten Antennen, reine Resonanzkreise bestimmter Frequenzabstimmung anzuschalten. Wesentlich ist jedoch, daß das der Richtantenne abgewandte Ende des Hochfrequenzleitungsabschnittes möglichst total reflektierend, vor allem durchFeinen Leitungskurzschluß abgeschlossen ist.Instead of two separate antennas in the transponder, it is also the same as before specified in the main patent, a design possible in which a single directional antenna intended for the reception of the query signal and the transmission of the response signal ' is. The radio frequency line connected to the directional antenna are similar As with the version with two separate antennas, pure resonance circuits are certain To switch on frequency tuning. However, it is essential that that of the directional antenna remote end of the high-frequency line section as totally reflective as possible, is terminated mainly by a fine line short circuit.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel arbeitet die Anlage mit linear polarisieren Wellen. Es steht das Antwortgerät gerade einem Abfragegerät mit einer Sendeäntenne 4 und einer Empfangsantenne 5 gegenüber. Die Polarisationsrichtung von Sendeantenne 4 und der EmpSangsaEtenne 5 des Abfragegerätes sind um 900 gegeneinander verdreht.In the illustrated embodiment, the system works with linear polarize waves. The answering device is currently available to an interrogator with a Transmitting antenna 4 and a receiving antenna 5 opposite. The direction of polarization of the transmitting antenna 4 and the receiving antenna 5 of the interrogation device are around 900 against each other twisted.

Bei zwei Antennen im Antwortgerät ist die PolArisation der Antenne 1 der der Sendeantenne 4 entsprechend und die Polarisation der Antenne 2 der' der Antenne 5 entsprechend. Bei einer für das Antwortgerät ist diese in der Polarisationsrichtung gegenüber den Abfragegeräteantennen um 450 gedreht. Ein in der Frequenz gewobbelter Sender 6 erzeugt, wie im Haupt patent angegeben,'das' für die Abfrage benötigie, periodisch frequenzveränderbare Abfragesignal, das über einen Richtkoppler 7 an die Sendeantenne 4 des Abfragegerätes gegeben wird. Im Richtkoppler 7 wird außerdem ein geringer Teil der Sendeenergie ausgekoppelt und über einen weiteren Richtungskoppler 7' einem Empfangsmischer 8, dem ein Tiefpaß 9 nachgeschaltet ist, zugeführt. Im Empfangs mischer entsteht beim Empfang eines Signals vqn der Antenne 2 und gleichzeitigem Durchwobbeln des Frequenzbandes eine Impulsfolge, die das Nutzsignal darstellt, welches für die weitere Auswertung entsprechend dem Hauptpatent bestimmt ist. Die Sendeenergie des Antwortgerätes wird'nämlich von der Antenne 5 des Abfragegerätes aufgenommen und zum Empfangsmischer 8 geleitet.If there are two antennas in the transponder, the polarization of the antenna is 1 of the transmitting antenna 4 and the polarization of the antenna 2 of 'the Antenna 5 accordingly. With one for the transponder, this is in the direction of polarization rotated by 450 compared to the interrogator antennas. A swept in frequency Transmitter 6 generates, as stated in the main patent, 'the' required for the query, interrogation signal, periodically variable in frequency, via a directional coupler 7th is given to the transmitting antenna 4 of the interrogator. In the directional coupler 7 is also a small part of the transmission energy is decoupled and via another directional coupler 7 'to a receiving mixer 8, which is followed by a low-pass filter 9. in the Reception mixer is created when a signal is received from antenna 2 and at the same time Sweeping through the frequency band a pulse sequence that represents the useful signal, which is intended for further evaluation according to the main patent. the Transmitting energy of the transponder is namely from the antenna 5 of the interrogator recorded and passed to the receiving mixer 8.

Im Abfragegerät ist erfindungsgemäß im Sende- und Empfangsweg jeweils eine Richtungsleitung 10 bzw. 1i derart eingeschaltet, daß im Sende- und Empfangsweg nur Signale in der einen, gewünschten Richtung übertragen werden. Durch diese Richtungsleitungen und die erwähnte Drehung der Polarisationsrichtungen der linear polarisietren Sende-und Empfangsantenne des Abfragegerätes und dee Antwortgerätes wird ein störungsfreier Empfang und damit eine exakte Auswertung der-NutzsignaIe gewährleistet. Die Drehung der Polarisationsrichtungen verhindert nämlich, daß an entfernten, insbesondere metallischen Gegenständen, wie Eisenmasten, Eisenbahnwagen oder Gebäuden; reflektierte Teile der Sende energie als Störsignal zusätzlich zum Nutzsignal auf die Empfangsantenne des Abfragegerätes treffen und evtl. von der Empfangsantenne abgestrahlte Energie durch Reflexionen als Störsignal auf die Sendeantenne des Abfragegerätes gelangen. Im Ridhtungskoppler 7 sind die Anschlüsse a und c bzw. b und d gegenseitig entkoppelt. Der Anschluß a wird, wie angedeutet, zweckmäßig reflexionefrei abgeschlossen. Allerdings ist die Entkopplung nicht vollständig. Hlnaiohtlich des Richtungskopplers 7' mit den Anschlüssen a' bis d' gelten diese Bedingungen entsprechend. Die eingeschalteten Richtungsleitungen ihrerseits verhindern, daß an die Sendeantenne des Abfragegerätes gelangende, von Reflexionen herrührende Störsignale, über den. Sendeweg des Abfragegerätes in den Empfangsmischer 8 gelangen, und daß vom Sender abgeleitete Uberlagerungsschwingungen vom Empfangsmischer 8 über den Empfangsweg an die Empfangsantenne 5 zu Reflexionsstellen und von dort über die Empfangsantenne 5 wieder zum Empfangsmischer 8 gelangen. Es ist damit auch möglich, die Anforderungen an die Entkopplung in dem Richtungskoppler 7 bzw. in dem Empfangsmischer 8 sowie gegebenenfalls auch an die Anpassung des Senders wesentlich zu vermindern, bezogen auf denxFall ohne Richtungsleltungen.According to the invention, the interrogation device is in the transmission and reception path, respectively a directional line 10 or 1i switched on in such a way that in the transmission and reception path only signals in the one desired direction are transmitted. Through these directional lines and the mentioned rotation of the polarization directions of the linearly polarized transmission and transmission The receiving antenna of the interrogation device and the answering device becomes interference-free Reception and thus an exact evaluation of the useful signals is guaranteed. The rotation namely prevents the polarization directions from being at distant, in particular metallic objects such as iron masts, railroad cars or buildings; reflected Part of the transmitted energy as an interfering signal in addition to the useful signal on the receiving antenna of the interrogation device and any energy radiated by the receiving antenna reach the transmitting antenna of the interrogator as an interfering signal through reflections. In the directional coupler 7, the connections a and c or b and d are mutually decoupled. The connection a is, as indicated, expediently closed without reflection. However the decoupling is not complete. Hello of the directional coupler 7 'with the connections a' to d ', these conditions apply accordingly. The switched on Directional lines in turn prevent them from reaching the transmitter antenna of the interrogator arriving interference signals originating from reflections, via the. Transmission path of the interrogation device get into the receiving mixer 8, and that superimposed vibrations derived from the transmitter from the receiving mixer 8 via the receiving path to the receiving antenna 5 to reflection points and from there return to the receiving mixer 8 via the receiving antenna 5. It it is thus also possible to meet the requirements for decoupling in the directional coupler 7 or in the receiving mixer 8 and possibly also to the adaptation of the transmitter to be reduced significantly, based on the case without directional lines.

1 Figur 1 Patentanspruch1 Figure 1 claim

Claims

System for automatic wireless transmission of multi-digit information between interrogation and response devices that can be moved against each other, in which each interrogator in a given frequency band has its own periodically Frequency changing interrogation signal sends out, from which the transponder transmits the Information assigned frequencies through filter selects and for each digit of the Information sends back a predetermined number of Antwortfrequen zen to the interrogator and in which the receiving part of the interrogation device is a superimposition receiver, whose superimposition oscillation is derived from the transmission oscillation and to their Transmission and reception on the interrogator and trained as directional antennas on the transponder Transmitting and receiving antennas are arranged according to patent. ... ... (Act.Z .: P 15 16 838.4, VPA 66/2540), that the polarization direction the receiving antenna of the interrogator at least nearly 900 against the polarization direction the transmitting antenna of the interrogator is rotated, and that at least in one of the two antenna feed lines, preferably in the one from the receiving antenna to the receiving part of the interrogation device, a directional line is switched on in such a way that only signals in the intended transmission direction in this antenna feed line can spread. Blank page