DE2357367A1

DE2357367A1 - Verfahren und vorrichtung fuer einen gegen stoerungen geschuetzten empfang von informationssignalen

Info

Publication number: DE2357367A1
Application number: DE2357367A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Charbonnages de France CDF
Current assignee: Charbonnages de France CDF
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1973-11-16
Publication date: 1974-07-04
Also published as: FR2207396B1; FR2207396A1; JPS504488A; NL7315739A

Description

DR. MOLLER-BORg DIPL-FHY3. DR. My&N'ITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-lNG. GRÄMK0W

PATENTANWÄLTE

München, den .·* «W WS We/Sv - C 2807

GHARBONNAGES DE FRANCE 9, Avenue Percier 75008 Paris, Frankreich

Verfahren und Vorrichtung für einen gegen Störungen geschützten

Empfang von InformationsSignalen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Empfang von Informationssignalen wie Befehlen oder Kommandos, welches gegen Störungen unempfindlich ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine gegen Störungen unempfindliche Vorrichtung zum Empfang von In formations s ignalen, welche zwei verschiedene Zustände einnehmen können.

Es ist bekannt, daß bei einem gegen jegliche Störung gesicherten Empfang eines Befehlssignals Schwierigkeiten auftreten, insbesondere bei einer elektrischen oder einer funkelektrischen Einrichtung. Sogar Einrichtungen zur Abtastung von reinen Frequenzsignalen sind nicht gegen einen unbeabsichtigten Betrieb aufgrund von Störungen sicher. Eine einfache Lösung für dieses Problem besteht darin, gleichzeitig zwei Frequenzen auszusenden, welche eine Information darstellen, und die Information nur dann als gültig anzunehmen, wenn die beiden Frequenzen gleichzeitig empfangen werden. Ein solches Ver-

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Dr. Müller-Borö - Dr. Manitz ■ Dr. Deu'fel · Dipl.-Ing. Finsterwald Dipl.-Ing. Grämkow

Braunschweig, Am Bürgerpark 8 8 München 22, Robert-Koch-Straße 1 7 Stuttgart-Bad Cannstatt, Marktstraße 3

Telefon (0531) 73887 Telefon (0811) 293645, Telex 5-22050 mbpat Telefon (0711) 567261

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fahren, kann 'jedoch auch nicht verhindern, und zwar besonders nicht in komplexen - industriellen Anlagen, daaB Störsignale mit erheblichen Bandbreiten und mit gelegentlich hohem Pegel die zwei Frequenzdetektoren gleichzeitig beeinflussen. Die Erhöhung der Anzahl der Frequenzen bei entsprechender Erhöhung der Anzahl der Detektoren ändert daran nichts.

Der Erfindung liegt die Hauptaufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, welche es gestatten, mit Sicherheit die binären Informationssignale vom Rauschen und von beliebigen Störungen zu unterscheiden. Mit anderen Worten, durch die Erfindung sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung geschaffen werden, die gegen Störungen unempfindlich sind, welche zugleich, eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen, und zwar selbst bei Anwesenheit von Störungen und sogar auch dann, wenn diese Störungen einen höheren Pegel aufweisen als die Signale, welche die Information enthalten.

Durch die Erfindung soll weiterhin insbesondere erreicht werden, eine Information zu empfangen, welche zwei Zustände annehmen kann, wobei der eine der Zustände durch das Aussenden von wenigstens einem Signal mit fester Frequenz dargestellt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß nur in dem einen der Zustände der zu übertragenden Information wenigstens ein Signal mit fester Frequenz ausgesendet wird, daß jedes Signal mittels eines Empfängers empfangen wird, der wenigstens ein Paar von Detektoreinrichtungen aufweist, wobei in jedem Paar jede Einrichtung jeweils auf die Signalfrequenz und eine benachbarte Frequenz abgestimmt ist, und wobei die Detektoreinrichtungen gegeneinandergasehaltet sind, und alle Abstimmfrequenzen der Detektoreinrichtungen voneinander verschieden sind.

Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, und zwar im Hinblick auf die Verbesserung der Empfangssicherheit der

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Information, daß der eine der Zustände der Information durch das gleichzeitige Aussenden von wenigstens zwei Frequenzsignalen dargestellt ist und daß jedes Signal mittels eines Empfängers empfangen wird, der wenigstens zwei Paare von Detektoreinrichtungen aufweist, die gemäß der Beschreibung aufgebaut und geschaltet sind*

Auf diese Weise liefern die Paare der gegeneinander geschalteten Detektoreinrichtungen nur ein Signal, wenn sie ein. Signal empfangen, welches die entsprechende feste Frequenz aufweist· Jedes Störsignal erregt wenigstens ein Paar von gegeneinander geschalteten Detektoreinrichtungen oder auch eine einzige Detektoreinrichtung. Es ist höchst unwahrscheinlich, daß ein Stör- signal zugleich alle Detektoreinrichtungen fester Frequenz und nur diese erregt.

Die erfindungsgemäße Empfangseinrichtung weist Paare von Frequenz-Detektofeinrichtungen auf, welche schmale benachbarte Durchlaßbänder haben, wobei die eine der Detektoreinrichtungen von jedem Paar auf das eine der Frequenzsignale abgestimmt ist, während die andere Detektoreinrichtung von jedem.Paar auf eine benachbarte Frequenz abgestimmt ist und wobei die Detektoreinrichtüngen jedes Paares gegeneinander geschaltet sind und alle Abstimmfrequenzen der Filter voneinander verschieden sind.

Die erfindungsgemäße Empfangseinrichtung weist für jede übertragene Frequenz ein Hauptfilter auf, welches auf diese Frequenz abgestimmt ist, und besitzt ein Hilfsfilter, welches auf eine benachbarte Frequenz abgestimmt ist, wobei die Durchlaßbänder der zwei Filter voneinander getrennt sindj wobei weiterhin jedes aus einem Hauptfilter und einem Nebenfilter bestehende Paar in Gegeneinander schaltung auf eine selbe entsprechende Införmationsverarbeitungsschal tung arbeitet, und wobei die Abstimmfrequenzen der Hilfsfilter untereinander und von den Abstimmfrequenzen der Hauptfilter jeweils verschieden sind.

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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 das Funktionsschema eines funkelektrischen Senders, welcher zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gut geeignet ist,

Fig. 2 das Funktionsschema eines Empfängers gemäß der Erfindung, welcher dazu bestimmt ist, von dem Sender gemäß Fig. 1 ausgesandte Informationen zu empfangen und

Fig. 3 das elektrische Schaltschema der wesentlichen Schaltelemente gemäß der Erfindung, die in der Fig. 2 in gestrichelten Blöcken eingerahmt sind.

Gemäß den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen wird vorgeschlagen, mit Hilfe des in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichneten Senders eine Information zu übertragen, die zwei Zustände aufweisen kann. Diese Information kann beispielsweise ein Befehl oder ein Kommando sein.

In der Fig. 2 ist ein Relais dargestellt, dessen Funktion darin besteht, einen Befehl auszuführen oder ein Kommando zu erteilen, und zwar gemäß einem der zwei Zustände, welche durch die Information bestimmt ist, die durch den Sender 1 ausgesandt wird.

Der Sender 1 umfaßt zwei Niederfrequenzoszillatoren 11 und 12 mit festen und voneinander verschiedenen Frequenzen f1 und f2 sowie einen Hochfrequenz-Quarz-Oszillator 13, dessen Verbindungsstufe die zwei Frequenzen f1 und f2 zugeführt werden. Die Hochfrequenz F des Hochfrequenz-Oszillators wird in der Amplitude durch fi und f2 moduliert und der Verstärkerstufe 14 zugeführt, welche eine Antenne 15 aufweist. Alle diese Elemente sind in an sich bekannter Weise geschaltet.

Der in der Fig. 2 dargestellte Empfänger ist in seiner Gesamtheit

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mit dem Bezugsζeichen 2 bezeichnet und ist ein Superhet-Empfanger mit einer einzigen Frequenzwahl.

Der Hochfrequenzteil dieses Empfängers umfaßt eine Empfangsantenne 21, eine Ho'chfrequenz-Verstärkerstufe 22, deren Verstärkungsgrad mit Hilfe einer automatischen Verstärkungsregelschaltung einstellbar ist, weiterhin einen Hochfrequenz-Quarz-Oszillator 23, einen Verstärker 24- mit einem Frequenzumsetzer und zwei Verstärkerstufen der modulierten Mittenfrequenz, welche durch die vorhergehende Stufe geliefert wird; schließlich ist noch eine Detektorstufe vorgesehen, welche durch die Diode 25 gebildet ist.

Das Niederfrequenzsignal wird durch den Operationsverstärker 26 verstärkt, dem eine Regelschaltung 27 für die Amplitude der Niederfrequenzen zugeordnet ist, welche durch die Detektorstufe 25 geliefert werden, wobei die Regelung im sinusförmigen Betrieb durchgeführt wird.

Das Verstärkte Niederfrequenzsignal wird gleichzeitig zwei Eingängen 30 und 31 von zwei Filterschaltungen 34· und 35 zugeführt. Diese zwei Schaltungen"sind identisch und weisen jeweils Filter auf, die gegeneinander geschaltet sind. Die Schaltung 34- weist ein Hauptfilter auf, welches in seiner Gesamtheit mit 36 bezeichnet isty und ein Hilfsfilter, welches in seiner Gesamtheit mit bezeichnet ist. Das Filter 36 ist auf die Frequenz f1 abgestimmt, -während das Filter 37 auf eine benachbarte Frequenz fΊ abgestimmt ist. Zwischen f1 und fΊ besteht eine derartige Beziehung, daß die jeweiligen Durchlaßbandbfeiten der Filter einander benachbart sind,· ohne sich jedoch zu überlagern. In ähnlicher Weise weist die Schaltung 35 zwei Filter 36a und 37a auf, die ebenfalls gegeneinander geschaltet sind, wobei diese Filter jeweils auf die Frequenz f2 und auf eine Nachbarfrequenz f'2 abgestimmt sind. Die Durchlaßbandbreiten der Filter 36a und 37a sind zueinander benachbart, ohne sich zu überlagern. Die Konstruktion der vier Filter muß derart gewählt sein, daß sich die Band-

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bereiohe, in welchen die Filter ansprechen, nicht überlagern.

Zur Vereinfachung ist nur die Schaltung 34 dargestellt. Diese Schaltung weist eine Eingangsklemme 30 und eine Speiseklemme sowie eine Ausgangsklemme 32 auf, wo das Ausgangssignal in Bezug auf ein bei 51 angelegtes Bezugspotential angelegt ist.

Die Schaltungen 34 und 35 weisen jeweils zwei Filter 36 und oder 36a und 37a auf, und sie sind folgendermaßen aufgebaut:

Das Hauptfilter 36 weist einen Transformator 40 auf, dessen Primärwicklung auf die Frequenz f1 mittels eines Kondensators 41 abgestimmt ist, und dessen Sekundärwicklung mit einer Gleichrichter- und Filterschaltung ausgestattet ist, die aus einer Diode 42, deren Anode mit dem einen der Enden der Sekundärwicklung des Transformators 40 verbunden ist, und aus einer Schaltung gebildet ist, die aus dem Widerstand 43 und dem polarisierten Kondensator 44 besteht, der in geeigneter Richtung zwischen dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 40 und - mit seinem positiven Anschluß - der Kathode der Diode 42 liegt.

Das Hilfsfilter 37 weist einen Transformator 45· auf, dessen Primärwicklung mittels eines Kondensators 46 auf die Frequenz f'1 leicht unterhalb der Frequenz f1 abgestimmt ist und dessen . Sekundärwicklung mit einer Gleichrichter- und Filterschaltung ausgestattet ist, die aus einer Diode 47, deren Kathode mit dem einen der Enden der Sekundärwicklung des Transformators 45 verbunden .ist, und" aus einer Schaltung gebildet ist, die aus dem Widerstand 46 und dem polarisierten Kondensator 49 besteht, der in geeigneter Richtung zwischen dem anderen Ende des Transformators 45 und - mit seinem negativen Anschluß - der Anode der Diode M liegt.

Der gemeinsame Punkt zwischen dem Widerstand 43 und dem negativen Anschluß des Kondensators 44 des Hauptfilters ist mit dem gemeinsamen Punkt zwischen der Anode der Diode 47 und dem Widerstand

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sowie dem negativen Anschluß des Kondensators 49 des Hilfsfilters verbunden.

Die Niederfrequenzsignale, welche an den Eingangsklemmen 30 und 31 der Filterschaltungen 34 und 35 ankommen, werden ver- · stärkt, wie es an sich bekannt ist, und zwar jeweils durch einen nicht dargestellten Transistor, bevor sie in jede Filterschaltung über einen Mitteläbgriff 45' des Transformators 45 eingespeist und an den·Transformator 41 mittels eines Leiters geführt werden, der mit dem einen der Enden der Primärwicklung des Transformators 45 und einem Mittelabgriff 40* der Primärwicklung des Transformators 40 verbunden ist.

Das an dem gemeinsamen Punkt .zwischen der Kathode der Diode und dem positiven Anschluß des polarisierten Kondensators 44 abgegriffene Signal wird dem Ausgang 32 zugeführt.

Das Signal, welches jeweils am Ausgang 32 bzw. 33 der zwei Filterschaltungen abgegriffen wird, wird jeweils einem der zwei Eingänge eines UND-Gatters 52 zugeführt, dessen Ausgang mit der Steuerschaltung eines Relais 53 verbunden ist. Die Eingänge des UND-Gatters sprechen auf das Vorhandensein des polarisierten Signals an, welches vom Ausgang 32 bzw* 33 geliefert wird, wenn dieses die Richtung aufweist, welche der Ermittlung eines Signals durch das einzige Filter 36, 36a entspricht.

Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Empfängers ist folgende:

Wenn keine Frequenz empfangen wird, so ist keines der Filter 36, 36a, 37 oder 37a erregt. Es gelangt kein Signal an den Eingang des UND-Gatters, und es gelangt somit ebenfalls kein Signal zum Relais 53- Ein derartiger Zustand ist erreicht, wenn weder ein Informationssignal noch ein Störsignal vorliegt.

Wenn ein Hauptfilter und das diesem zugeordnete Hilfsf liter gleichzeitig erregt werden, so liefern sie an den entsprechen-

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den Eingang des UND-Gatters keine Spannung, da ihre Ausgänge gegeneinander geschaltet sind.

Wenn eines der Hilfsfilter erregt ist, ohne daß eines der Hauptfilter erregt ist, so liefert es eine Spannung, deren Polarität den Empfang durch das UND-Gatter nicht gestattet.

Diese zwejAetzteren Zustände werden erreicht, wenn eine Störung zu den Filterschaltungen gelangt, und zwar bei Abwesenheit eines Informationssignals.

Wenn der Sender arbeitet, werden nur die zwei Hauptfilter 36 und 36a erregt, und die von diesen gelieferten Signale werden gleichzeitig und in geeigneter.Polarität den zwei Eingängen des UND-Gatters zugeführt, welches seinerseits das Relais betätigt.

Die Anzahl der Frequenzsignale, welche eine Information darstellen, ist nicht begrenzt. Wenn es wegen einer größeren Sicherheit erwünscht ist, mehr als zwei zur Verfügung zu haben, so genügt es, so viele Filter- und Empfangsschaltungen sowie UND-Gatter auszuwählen und hinzuzufügen, wie Sendefrequenzen vorhanden sind.

Jedenfalls ist es vorteilhaft, in der Irequenzserie die Abstimmung sowohl der Hauptfilter als auch der Nebenfilter alternieren zu lassen.

Außer auf die beschriebene Ausführungsform ist die Erfindung auch auf jede andere Ausführungsform anwendbar. Beispielsweise ist die radioelektrische Übertragung durch Amplitudenmodulation der Trägerfrequenz durch das gleichzeitige Aussenden von zwei Hochfrequenzsignalen mit konstanten Amplituden zu ersetzen. Die funkelektrische Verbindung könnte auch durch eine einfache elektrische Verbindung zur Übertragung der reinen Signale im Niederfrequenzbereich ersetzt werden.

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Ebenso müssen die Frequenzsignale nicht notwendigerweise auf elektrischem Wege übertragen werden. Diese Signale können vielmehr auch auf optischem Wege oder akustischem Wege übertragen werden, wobei die Übertragungsfrequenzen auch außerhalb des sichtbaren oder des ,hörbaren Bereiches liegen können, indem geeignete Sender und Empfänger mit entsprechenden Frequenzen verwendet werden, die gemäß der Erfindung aufgebaut sind.

Jedenfalls ist festzustellen, daß die Ausführung der Erfindung es ermöglicht, das Ergebnis des Informationsempfangs zu erreichen, und zwar nur dann, wenn die zwei Signalfrequenzen, welche die Information enthalten, gleichzeitig empfangen werden, weil nur in diesem Falle die Paare der Detektoreinrichtungen zugleich ein Signal in geeigneter Eichtung (Polarität) an den Eingang eines UND-Gatters liefern. Wenn der Empfänger ein Störsignal mit verhältnismäßig schmalem Spektrum oder,einer reinen Frequenz empfängt, so liefert wenigstens eines der Paare der ' Detektoreinrichtungen kein Signal an den Eingang des UND-Gstters. Wenn das Störsignal ein breites Spektrum aufweist, so liefert keines der Paare der Detektoreinrichtungen ein Signal an den Eingang des UND-Gatters.

Es ist somit ersichtlich, daß in keinem Falle ein Störsignal für das Nutzsignal gehalten werden kann.

Die Erfindung ist ohne weiteres dafür anwendbar, entweder zugleich oder nacheinander mehrere Binärsignale zu empfangen. Es genügt, jedem derselben wenigstens ein Signal mit einer festen Frequenz zuzuordnen und in der Empfangseinrichtung so viele Paare von Detektoreinrichtungen gemäß der Erfindung vorzusehen, an deren Ausgang eine beliebige geeignete logische Schaltung anschließbar ist.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Empfangen eines gegen Störungen geschützten Informationssignals, welches zwei Zustände annehmen kann, wobei der eine der Zustände durch die Übertragung von wenigstens einem Signal mit einer festen Frequenz dargestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Signal mittels eines Empfängers empfangen wird, der wenigstens ein Paar von Detektoreinrichtungen aufweist, wobei in jedem der Paare jede Einrichtung jeweils auf die Signalfrequenz und auf eine Nachbarfrequenz abgestimmt ist, daß weiterhin die Detektoreinrichtungen gegeneinander geschaltet sind und daß alle Abstimmfrequenzen der Detektoreinrichtungen voneinander verschieden sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der Zustände durch das gleichzeitige Aussenden von wenigstens zwei Frequenzsignalen dargestellt ist und daß jedes S%ial mittels eines Empfängers empfangen wird, der wenigstens zwei Paare von Detektoreinrichtungen aufweist.
3- Vorrichtung zur durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Paar von Frequenzdetektoreinrichtungen vorgesehen ist, welche schmale, benachbarte Durchlaßbänder aufweisen, daß eine der Detektoreinrichtungen von jedem Paar auf eines der Signale mit fester Frequenz abgestimmt ist, daß die andere Detektoreinrichtung von jedem Paar auf eine benachbarte Frequenz abgestimmt ist, daß die Detektoreinrichtungen von jedem Paar gegeneinander geschaltet sind und daß alle Abstimmfrequenzen der Filter voneinander verschieden sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale, welche jedes Paar von Frequenzdetektoreinrichtungen verlassen, den Eingängen eines logischen UND-Gatters zugeführt sind, und daß die Information am Ausgang

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des logischen UND-Gatters verwendbar ist.
5. Vorrichtung zum Empfangen einer Information, welche durch wenigstens ein elektrisches Signal mit fester Frequenz dargestellt ist, wo"bei ein Schutz gegen Störungen vorhanden ist, nach einem der Ansprüche 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß zum Empfang von jedem Frequenzsignal ein Hauptfilter vorgesehen ist, welches auf die Frequenz, abgestimmt ist, "and daß weiterhin ein HiI^fsfilter vorgesehen ist, welches auf eine benachbarte Frequenz abgestimmt ist, daß die Durchlaßbänder der zwei Filter voneinander getrennt sind und daß jedes aus einem Hauptfilter und einem Hilfsfilter gebildete Paar in Gegeneinanderchaltung auf eine selbe Verbraucherschaltung der Frequenz des entsprechenden Frequenzsignals arbeitet, wobei die Abstimmfrequenzen der Hilfsfilter untereinander völlig "verschieden sind und sieh außerdem von den Abstimmfrequenzen der Hauptfilter unterscheiden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß in der Ordnung der Frequenzfolge die Folge der Abstimmfrequenzen der Hilfsfilter mit der Folge der Abstimmfrequenzen der Hauptfilter alterniert.
7. Informationsübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzen der Frequenzsignale reine Frequenzen sind.
8. Informationsübertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ,g. e k e η η ζ e i c h η e. t, daß die Frequenzen der Frequenzsignare Niederfrequenzen sind, die eine Träger-Hochfrequenz in der Amplitude modulieren.

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