DE2460280C3 - Kennungsziel mit Oberwellenstrahler und Codierer für ein elektronisches Nahbereich-Erfassungs- und Identifizierungssystem - Google Patents
Kennungsziel mit Oberwellenstrahler und Codierer für ein elektronisches Nahbereich-Erfassungs- und IdentifizierungssystemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kennungsziel für ein System zur Erfassung und Identifizierung von Objekten
im Nahbereich, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der ständigen Verkehrszunahme auf öffentlichen Straßen werden Engpässe (sogenannte »Flaschenhälse«),
wie sie z. B. an Mautstationen eingerichtet sind, zu einem ernsthaften Problem. Es besteht daher Bedarf an
Einrichtungen, welche eine Identifizierung und Registrierung von Fahrzeugen von einer entfernten Stelle
aus vornehmen können, ohne daß das Fahrzeug dazu anhalten oder seine Geschwindigkeit verringern muß.
Optische Systeme, wie sie in verschiedener Art vorgeschlagen wurden, eignen sich jedoch nicht für den
Einsatz an oder auf Straßen, da sie hier eine sorgfältige Wartung benötigen, um Linsen, Fenster und optische
Kennzeichen frei von Verschmutzung zu halten, denn andernfalls besteht die Gefahr falscher Ablesungen.
Außerdem ist gewöhnlich eine sorgfältige räumliche Ausrichtung zwischen den optischen Fühlern und den
optischen Kennzeichen notwendig.
Zur Fahrzeugidentifizierung hat man auch im Hochfrequenzbereich arbeitende Transpondersysteme
verwendet, wie sie z. B. in der US-Patentschrift 70 338 beschrieben sind. Solche Systeme sind jedoch
zu umfangreich und teuer, um eine so weit gestreute Anwendung wie die allgemeine Identifizierung von
Kraftfahrzeugen finden zu können.
Im Mikrowellengebiet arbeitende Transpondersysteme, wie sie z.B. in der US-Patentschrift 37 45 569
beschrieben sind, haben einen Transponder mit kleinen Abmessungen, der einen Oszillator und einen voreingestellten
Speicher mit einer Vielzahl von Zählern,
Decodierern und einer Diodenmatrix enthält Der Sendeteil liefert einen pulsmodulierten Abfragestrahl,
um den Oszillator in Betrieb zu setzen und den Speicher zu steuern. Die Oszillatorfrequenz unterscheidet sich
jedoch von der Frequenz des Senders und steht auch in keiner Beziehung zu dieser Frequenz, d h. die Abfrage-
und Antwortsignale sind unkorreliert Der Ausgang des voreingestellten Speichers wird zur Pulsmodulation des
Oszillatorausgangssignals mit einem vorgegebenen Identifizien'sgscode verwendet, und das modulierte
Signal wird zu einem Empfänger gesendet, der den Code identifizieren kann.
Solche Systeme enihalten jedoch aktive Mikrowellenschaltungen
wie z. B. einen Oszillator, und da Mikrowellenoszillatoren in den höheren Frequenzbändern
gewöhnlich unzuverlässig arbeiten, sind diese Systeme aus praktischen Gründen auf modulierte
Aiitwortsignale in den unteren Bändern des Mikrowellenspektrums
beschränkt Bei dem in der US-Patentschrift 37 45 569 beschriebenen System liegt die
Frequenz des Abfragestrahls beispielsweise im X-Band
des Mikrowellenspektrums (8 bis 12 GHz), während die
Frequenzen des modulierten Antwortsignals vom Oszillator im L-Band (1 bis 2GHz) liegen. Die
Verwendung dieses unteren Frequenzbandes als Informationsträger für die Antwortsignale ist weniger
günstig als die Verwendung des .Y-Bandes oder des K„-Bandes (12,5 bis 18 GHz), und zwar aus verschiedenen
Gründen:
erstens ist in den höheren Frequenzbereichen die Verfügbarkeit des Spektrums besser;
zweitens sind elektromagnetische Störungen in den höheren Frequenzbändern seltener;
drittens ist bei höheren Frequenzen der erzielbare Antennengewinn für eine gegebene Gesamtgröße der Antenne besser.
zweitens sind elektromagnetische Störungen in den höheren Frequenzbändern seltener;
drittens ist bei höheren Frequenzen der erzielbare Antennengewinn für eine gegebene Gesamtgröße der Antenne besser.
Die Verwendung unkorrelierter Abfrage- und Antwortfrequenzen, wie es bei einem System der in der
US-Patentschrift 37 45 569 beschriebenen Art der Fall ist, bedingt außerdem den Einsatz von Breitbanddetektoren.
Ferner macht es die bei solchen System notwendige Sendeleistung schwierig, die Strahlung
innerhalb sicherer Grenzen zu halten.
Es sind auch Systeme zur Fahrzeugerfassung beschrieben worden, bei welchen eine »reflektierte«
zweite Harmonische aus einer gesendeten Grundwelle abgeleitet und erfaßt wird. Diese Systeme arbeiten mit
passiven nichtlinearen Elementen, die als Ziele die zweite Harmonische ableiten und »reflektieren«. Ein
solches System ist in der US-Patentschrift 37 81 879 beschrieben. Das dort verwendete Ziel liefert als
Echosignal eine Oberwelle mit einer zur gesendeten Grundwelle orthogonalen Polarisation, so daß sowohl
die Polarisierung als auch die Frequenz (bestimmte Oberwelle) des Rücksignals Unterscheidungskriterien
gegenüber Blendungen und Störflecken (Nebenzielen) sind.
Bei einem anderen, in der US-Patentschrift 36 31 484 beschriebenen System erfolgt eine Amplitudenmodulation
des reflektierten Signals durch Anlegen einer analogen periodischen Vorsp!i"~!:ng an ein nichtlineares
Element. Die Amplitudenmodulation wird dazu verwendet, eine der modulierenden Frequenz gleiche
Verschiebung der modulierten Frequenz zu bewirken. Die Frequenz der modulierenden Spannung wird ■
gemessen, und bestimmte Fahrzeuge werden anhand ihrer individuellen Modulaticnskerinlinien identifiziert.
Solche Systeme haben den Nachteil, daß sie sich nicht ohne weiteres für automatische Korrelationsverfahren
für große Zahlen von Fahrzeugen eignen.
Ein weiteres Beispiel für den Stand der Technik ist das
in der US-Patentschrift 37 54 250 beschriebene System, welches zur Erfassung und Identifizierung im Nahbereich
geeignet ist Es besteht aus einem Sender, aus einem Empfänger und einer Verarbeitungseinrichtung,
die mit irgendeinem einer Vielzahl entfernter Kennungsziele zusammenwirken. Der Sender erzeugt
Signale elektromagnetischer Energie einer vorgegebenen Frequenz, die so gerichtet werden, daß sie auf ein
solches Kennungsziel auftreffen. Jedes Kennungsziel besteht aus einem Oberwellenstrahler, der Signale,
ableitet, die in einer harmonischen Beziehung zu den von ihm empfangenen Signalen stehen. Ferner ist für
jedes Kennungsziel eine Einrichtung zur Pulsmodulation der harmonischen Signale vorgesehen, wobei diese
Modulation entsprechend einem vorbestimmten digitalen Kenncode erfolgt der dem betreffenden Kennungsziel
eindeutig zugeordnet ist. Ein Taktgeber liefert ein Taktsignal zur Steuerung des Codierers. Der Empfänger
erfaßt die von irgendeinem solchen Kennungsziel ausgestrahlten modulierten harmonischen Signale und
erzeugt Ausgangssignale, die charakteristisch für die Kenncodemodulation der ausgestrahlten Signale sind.
Die Ausgangssignale des Empfängers werden decodiert, um die Kenncodenummer des Kennungsziels zu
ermitteln.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kennungsziel der aus der US-Patentschrift 37 54 250
bekannt und im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 allgemein umrissenen Gattung so auszubilden, daß es
besonders schnell auf die vom Sender kommende Abfrage antworten kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Kombination des Kenncodespeichers und des Taktgebers mit einem
Schieberegister und einem die Serienausgabe und die Eingabe am Register steuernden Betriebsartenwählers
wird das Kennungsziel in die Lage versetzt, den gespeicherten Kenncode sofort nach Aktivierung des
Kennungsziels auszugeben. Dies ist vorteilhaft gerade für die Nahbereichs-Erfassung, da hier die Verweildauer
der Sende/Empfangs-Keule im Kennungszielbereich extrem kurz sein kann, wenn rieh das Kennungsziel
bewegt. Außerdem fallen hier die Systemzeiten der verwendeten Geräte im Vergleich zu den Laufzeiten der
elektromagnetischen Wellen zwischen dem Sender/ Empfänger und dem Ziel stärker ins Gewicht. Hinzu
kommt, daß weil das Trägersignal für die Antwort als Oberwelle aus dem Abfragestrahl abgeleitet wird, für
die Bereitstellung und Aussendung des Antwortsignals nur die begrenzte Zeit zur Verfugung steht, während
welcher der Abfragestrahl (Grundfrequenz) am Ziel empfangen wird.
Die Verwendung eines mit einem Kenncode-Speicher gekoppelten Schieberegisters mit Paralleleingabe und
Serienausgabe in Transpondersystemen ist bisher nur in Verbindung mit Anlagen zur FJugzeugerfassung, also
bei der Weitbereichs-Erfassung, an sich bekannt geworden (vgl. die Deutsche Offenlegungsschrift
2117 340). Dort können jedoch relativ lange Verzögerungen
zwischen Abfrage und Antwort am Ziel gut in Kauf genommen werden, und in der Tat werden dort
alle Anstrengungen weniger auf die Reduzierung dieser Verzögerungen sondern vielmehr auf deren Konstanthaltung gerichtet. Eine mit der oben formulierten
Aufgabe vergleichbare Aufgabenstellung besteht also dort nicht, und somit bietet sich nicht ohne weiteres die
Erkenntnis an, daß die bei der Weitbereichs-Erfassung an sich bekannte Anordnung aus einem Speicher und
einem Schieberegister mit Paralleleingabe und Serienausgabe eine Hilfe darstellen könnte, um mit dem
Problem der Zeitbeschränkung bei der Naherfassung fertigzuwerden.
Die Mitbenutzung von aus der Weitbereichs-Erfassung an sich bekannten Mitteln im Zusammenhang mit
einem Nahbereichs-Kennungsziel der gattungsgemäßen Art zum Zwecke einer beschleunigten Abgabe der
Antwort gestattet es, auch vierteilige (d. h. lange) Kenncodes und somit eine erhöhte Anzahl verschiedener
identifizierbarer Objekte zuzulassen. Außerdem kann durch die erfindungsgemäße abwechselnde Betriebsartenumschaltung
des Schieberegisters jeder Kenncode innerhalb kurzer Zeit mehrmals abgegeben werden, was die Sicherheit bei der Identifizierung
erhöht.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Einzelheiten
werden nachstehend an Ausführungsbeispielen an Hand von Zeichnungen erläutert:
F i g. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Erfassungs- und Identifizierungssystems, in welchem
die Erfindung angewendet werden kann;
F i g. la und Ib zeigen eine Ausführungsform eines im
erfindungsgemäßem Kennungsziel verwendbaren Oberwellengenerators und -Strahlers;
F i g. 2 und 3 veranschaulichen in Blockschaltbildern Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kennungszicls;
Fig.4, 5, 6 und 7 zeigen nähere Einzelheiten verschiedener Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Kennungsziels;
Fig.8 zeigt ein Blockschaltbild eines Decodieren,
der mit einem erfindungsgemäßen Kennungsziel zusammenwirken kann;
Fig.9 zeigt in einem Diagramm die zeitliche Zuordnung verschiedener Signale im Decodierer nach
F i g. 8 während des Decodierungsvorgangs.
Das in Fig. 1 gezeigte Nahbereichs-Erfassungs- und Identifizierungssystem hat einen Sender 10, der mit
einer geeigneten Sende-Richtantenne 12 gekoppelt ist, und einen Empfänger 14, der mit einer Empfangs-Richtantenne
16 gekoppelt ist. Der Empfänger 14 ist über Ausgänge 18 und 20 mit einer Verarbeitungseinrichtung
verbunden, die insgesamt mit 22 bezeichnet ist und sich an entfernter Stelle vom Empfänger befinden kann.
Der Sender erzeugt elektromagnetische Wellen einer vorgegebenen Frequenz /"und niedriger Leistung in der
Größenordnung von 150 mW. Im vorliegenden Beispiel dient hierzu ein Halbleiterelement mit negativem
Widerstand, wie z. B. das Element TEO11, welches mit
einem Tiefpaßfilter 13 verbunden ist, um zu verhindern, daß ungewollte Harmonische zur Sendeantenne 12
gelangen.
Die Antenne 12, die vorzugsweise eine Richtcharakteristik aufweist, sendet eine elektromagnetische
Welle in Form eines Strahls 24 in vorgegebener Frequenz /in eine vorbestimmte Richtung, um ein Ziel
an einem Fahrzeug oder an einer Person zu beleuchten, welches im Weg des Strahls liegt oder diesen kreuzt
Das in Fig. 1 dargestellte Ziel 26 enthält einen Oberwellenstrahler 27, der aus einer für eine Grundfrequenz
/ und eine ausgewählte Oberwelle dieser Frequenz ausgelegten Antenne und einem Oberwellengenerator
30 besteht. Die Antenne 28 empfängt den vom Sender 10 ausgehenden Strahl 24 der vorgegebenen
Frequenz /"und ist über einen Oberwellengenerator 30 geschaltet. Der Oberwellengenerator 30 wird durch
ein passives nichtlineares Element gebildet, z. B. durch eine nicht vorgespannte Siliziumdiode mit Schottky-Sperrschicht.
Die Antenne 28 ist zweckmäßigerweise eine flach ausgebildete Strahlergruppe in gedruckter Schaltung
wie sie in der US-Patentschrift 35 87 110 beschrieben ist
Sie besteht aus 16 Dipolen und einer gemeinsamer Zuleitung und ist auf eine Frequenz abgestimmt, die da;
geometrische Mittel der Grundfrequenz f und der ausgewählten Oberwellenfrequenz ist. Falls die Grundfrequenz
beispielsweise 8,75 GHz beträgt (.Y-Band) unc
die ausgewählte Oberwelle die zweite Harmonische (2/ dieser Frequenz ist, d.h. bei 17,5GHz (/(„-Band) liegt
dann beträgt die Länge der Antennendipole eine halbe Wellenlänge bei 12,4 GHz. Eine solche Antennenanord
nung ist schematisch in der Fig. la gezeigt. Eine Hälfte
des Antennenmusters (in Fig. la mit durchgehender Linien gezeichnet) ist auf eine Seite einer Schaltungs
platte gedruckt, bei der es sich zweckmäßigerweise urr eine 0,5 mm dicke, beidseitig überzogene Platte vor
7,6 cm Breite und 9,0 cm Länge handelt (wenn dif Grundfrequenz wie im angeführten Beispiel 8,75GH;
beträgt). Die andere Hälfte des Antennenmusters ist au der gegenüberliegenden Seite der Platte ausgeätzt (mi
gestrichelten Linien gezeichnet). Die gemeinsarm Zuleitung 28.1 ist über einen auf der ersten Hälfte de;
Schaltungsmusters ausgeätzten kapazitiven Spalt 28.1 mit meinem Oberwellengenerator 30 gekoppelt, der irr
vorliegenden Fall ein Frequenzverdoppler ist.
In die Zuleitung eingefügte Einrichtungen zui Impedanztransformation passen die Antennenimpe
danz bei 8,75GHz und 17,5GHz an den Frequenzver doppler an. Um ein einseitig gerichtetes Strahlungsdia
gramm der Antenne zu erreichen, ist hinter der Antenm
ein Rückhohlraum angeordnet. Eine 6,1 mm dick« Polystyrolplatte von 7,6 cm im Quadrat hält der
Abstand der Antenne im Rückhohlraum. Ein Abstanc von 6,1 mm entspricht einer Viertelwellenlänge bei de
geometrischen Mittenfrequenz von 12,4 GHz.
Der Oberwellengenerator (Frequenzverdoppler 30 besteht aus einem nichtlinearen Element 30.1 (zweck
mäßigerweise ein Chip mit Schottky-Sperrschichtdi ode), welches asymmetrisch zwischen einer am Endi
offenen 50-n-Hochfrequenzleitung 30.2 und eine kurzgeschlossenen 50-fi-Hochfrequenzleitung 30.3 an
geordnet ist. Die Längen der offenen und de kurzgeschlossenen Leitung sind so gewählt, dal
Hochfrequenzleitung und Diode eine Schaltung bilder die bei 8,75 GHz und bei 17,5 GHz in Resonanz ist. Da
Ersatzschaltbild des Oberwellengenerators (Frequenz verdoppler) 30 ist in F i g. Ib dargestellt Die Resonanz
bedingung verbessert den Wirkungsgrad der Verdopp lung bei niedriger Mikrowellenleistung. Eine Anpas
sungs-Blindleitung 283 ist 0,22 Wellenlängen be
8,75 GHz vom offenen Ende entfernt zur Antenne 2) hin angeordnet um die Leistungskopplung von de
Antenne auf den Frequenzverdoppler bei 8,75 GHz zi verbessern. In ähnlicher Weise befindet sich eil
reaktiver Abschluß 30.4, vorzugsweise eine offene 44-n-Blindleitung an der kurzgeschlossenen Leitunj
303, wo das 17,5-GHz-Signal nahe dem Maximum is
d.h. etwa eine Viertelwellenlänge bei 17,5GHz vor
kurzgeschlossenen Ende entfernt Zweckmäßigerweis' beträgt diese Entfernung 0375 Wellenlängen von
Kurzschlußende aus, um das 17,5-G Hz-Signal (Oberwelle)
an der Antenne 28 wiederzugewinnen.
An Stelle der vorstehend beschriebenen einzigen, für zwei Frequenzen ausgelegten Antenne können auch
eine gesonderte Empfangsantenne und eine gesonderte Sendeantenne vorgesehen werden.
Wie in F i g. 1 veranschaulicht, strahlt die Antenne 28 die Ausgangssignale des Oberwellengenerators 30, die
als Antwort auf das Signal 24 erzeugt wurden, als elektromagnetischen Richtstrahl 34 in Richtung auf die
Quelle des Signals 24. Der Strahl 34 kann Komponenten der Grundfrequenz /"(hier 8,75GHz) des Signals 24
enthalten sowie Komponenten von Frequenzen der Oberwellen dieser Grundfrequenz. Das Ausgangssignal
34 des Oberwellengenerators 30 kann gewünschtenfalls gefiltert werden, z.B. durch die in Fig. Ib gezeigten
Resonanzleitungen, um alle Harmonischen mit Ausnahme der gewählten Oberwelle, vorzugsweise der zweiten
Harmonischen, zu dämpfen. Das Signal 34 steht daher in einer harmonischen Beziehung zur vorgegebenen
Frequenz f. Wenn die Ebene des Oberwellenstrahlers 27 senkrecht auf der Einfallsrichtung der empfangenen
Strahlung steht, dann strahlt der Oberwellenstrahler als Antwort auf eine empfangene Grundfrequenz f
elektromagnetische Oberwellenenergie zur Quelle (Antenne 12) der Grundfrequenz zurück.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vorgegebene Frequenz f des auftreffenden
Strahls 24 eine Mikrowellenfrequenz im X-Band des Strahlungsspektrums, z.B. 8,75GHz. Somit erscheint
das Oberwellensi(;nal im /(„-Band des Spektrums
(2 /"= 17,5 GHz), wo das Spektrum eine höhere Verfügbarkeit
hat und wo elektromagnetische Störungen geringer sind als in den unteren Bereichen des
Spektrums. Außerdem ist es bei Rücksignalen in höheren Spektralbereichen möglich, kleinere Antennen
zur Erzielung eines gegebenen Antennengewinns zu verwenden.
Das Ziel oder Kennobjekt 26 ist mit einem Taktgeber 36 und mit einem Codierer 38 versehen. Der Taktgeber,
zweckmäßigerweise ein Kristalloszillator, liefert über die Leitung 40 (Fi g. 1) ein Taktsignal an den Codierer
38. Der Codierer 38 enthält einen geeigneten Speicher (nicht dargestellt) zur Speicherung eines voreingestellten
digitalen Kenncodes und ist über eine Leitung 42 mit dem Oberwellengenerator 30 gekoppelt. Bei einer
Antennenanordnung und einem Oberwellengenerator, wie sie in F i g. 1 a dargestellt sind, ist die Leitung 42 mit
einer Hochfrequenzleitung 30.5 gekoppelt, die über ein Tiefpaßfilter 30.6 mit der offenen Hochfrequenzleitung
30.2 des Oberwellengenerators (Frequenzverdopplers) 30 verbunden ist. Das Tiefpaßfilter 30.6 besteht aus
einem als HF-Drossel wirkenden Draht von 25 μίτι
Durchmesser und 3,5 mm Länge und aus einem Kondensatorchip 30.7 mit einer Kapazität von 60 pF.
In der Zeichnung sind die Verbindungsleitungen als einfache Leitungen dargestellt Die praktische Ausführung
ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt, d. h. die Verbindungsleitungen können auch Vielfachleitungen
sein.
Der Taktgeber 36 und der Codierer 38 in der Anordnung nach F i g. 1 können freilaufend sein oder
durch Beleuchtung des Ziels 26 mit dem Signal 24 getriggert werden (wie es später in Verbindung mit
Fig.6 beschrieben wird). In beiden Fällen wird der
Oberwellengenerator 30 mit Beleuchtung des Ziels 26 durch den Strahl 24 eingeschaltet, und der Oberwellenstrahler
27 erzeugt und sendet Oberwellensignale 34.
Der vom Taktgeber 36 gesteuerte Codierer ist so beschaffen, daß er den Oberwellengenerator 30 selektiv
in Übereinstimmung mit dem vorgegebenen Kenncode sperrt, wobei diese Zeitspannen durch den Taktgeber 36
definiert werden. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Oberwellengenerator 30 auch normalerweise
gesperrt sein und durch den Codierer selektiv während Perioden der aktivierenden Beleuchtung eingeschaltet
werden. Auf diese Weise wird die abgestrahlte zweite Harmonische 34 gemäß dem vorgegebenen Kenncode
pulsmoduliert.
Die Empfangsanlenne 16 des Empfängers 14 wird mit
den vom Ziel 26 abgestrahlten Signalen beleuchtet. Der die Oberwellensignale enthaltende Strahl 34 und der
Strahl 46, der einem normalen durch Oberflächenreflexioii hei'Vüi gerufenen Radarecho gleicht, stellen die
Signale dar, die vom Kennobjekt bzw. von dem das Kennobjekt tragenden Fahrzeug (oder Person) zurückgestrahlt
werden. Die Bandbreite des Empfängers 14 sei ausreichend groß, damit solche Signale empfangen
werden können. Die Empfangsantenne 16 sei zweckmäßigerweise eine für zwei Frequenzen ausgelegte
Antenne, oder sie bestehe aus getrennten Antennen für die Grundfrequenz (f)\md die gewünschten Oberwellen.
Der Empfänger 14 enthält einen Detektor oder Demodulator 48, der parallel zu einer Serienschaltung
aus einem Hochpaßfilter 50 und aus einem weiteren Detektor 52 liegt. Jeder der Parallelzweige empfängt die
von der Antenne 16 aufgefangenen Signale.
Der Detektor 48, zweckmäßigerweise ein Diodendetektor, liefert ein Ausgangssignal, welches aus der
Modulationshüllkurve der Gesamtheit der empfangenen Signale besteht, d. h. sowohl des einer Oberflächenreflexion
entsprechenden Rücksignals 46 als auch des Oberwellensignals 34 vom Ziel 26. Hiermit wird der
Durchgang jedes Fahrzeugs oder sonstigen Objekts angezeigt, unabhängig davon, ob das Fahrzeug ein als
»Kennzeichen« ausgebildetes Ziel 26 trägt oder nicht. Im Falle eines mit Kennzeichen 26 versehenen
Fahrzeugs ist die Anzeige auch unabhängig davon, ob dieses kennzeichen eine Kennung liefert oder nicht, wie
es weiter unten im einzelnen erläutert werden wird. Die am Anschluß 18 erscheinenden Ausgangssignale des
Detektors 48 werden auf ein in der Verarbeitungseinrichtung 22 enthaltenes Anzeigegerät 54 gegeben,
welches das Vorhandensein eines Fahrzeugs anzeigt.
Die von der Antenne 16 aufgefangenen Signale 34 und 46 werden über ein Hochpaßfilter 50 auf den
Detektor oder Demodulator 52 gegeben, der zweckmäßigerweise ebenfalls ein Diodendetektor ist. Das
Hochpaßfilter 50 dämpft alle Frequenzen unterhalb der ausgewählten Oberwellenfrequenz (z. B. unterhalb 2 F).'
um eine genaue Siebung der Ausgangssignale des im Ziel 26 befindlichen Oberwellengenerators zu erleichtern.
Das Ausgangssignal des Detektors 52 ist somit die Pulsmodulations-Hüllkurve des Oberwellenstrahls 34.
Die vom Detektor 52 demodulierte Pulsmodulations-Hüllkurve wird über den Anschluß 20 auf einen
Decodierer in der Verarbeitungseinrichtung 22 gegeben.
Wenn also ein Ziel 26 vom Strahl 24 beleuchtet wird, dann leitet es aus diesem Strahl Oberwellensignale 34
ab, die dann in pulsmodulierter Form zurückgestrahlt werden. Die Pulsmodulation erfolgt bei jedem Ziel nach
einem diesem Ziel eigenen vorbestimmten Code. Der Empfänger 14 erfaßt die Oberwellensignale 34 sowie
Signale 46, die von dem das Kennzeichen oder Ziel 26 tragenden Fahrzeug wie bei einem gewöhnlichen
Oberflächenreflexions-Radar zurückgestrahlt werden.
Aufgrund dieser Signale wird das Vorhandensein eines Fahrzeugs angezeigt, und falls das Fahrzeug ein
mitwirkendes Ziel trägt, wird es identifiziert.
Der Codierer 38 des Ziels 26 kann in verschiedener Weise ausgebildet sein, wie es nachstehend anhand der
F i g. 2,3 und 4 erläutert wird.
Das in Fig.2 dargestellte Kennungsziel 26 enthält
einen Codierer 38 mit einem Binärspeicher 60, der über eine Leitung 64 mit einer Steuereinrichtung 62
verbunden ist. Ein Taktgeber 36 liefert über eine Leitung 66 Taktsignale zur Steuereinrichtung 62. Die Steuereinrichtung
62 ist über eine Leitung 68 mit dem Oberwellengenerator 30 verbunden.
Die Sieuereinriehlung 62 spricht auf die vom Taktgeber 36 kommenden Taktsignale an, um den
Binärinhalt jeder einzelnen Binärzelle des Speichers 60 nacheinander als Steuersignal zum Oberwellengenerator
30 durchzulassen, um diesen zu aktivieren bzw. zu sperren.
Der Speicher 60 kann zweckmäßigerweise ein binärer (lediglich auslesbarer) Mikroprogrammspeicher sein,
während die Steuereinrichtung eine Schaltung aus binärlogischen Verknüpfungsgliedern sein kann, wie sie
in der Technik an sich bekannt sind.
Die Steuereinrichtung 62 arbeitet unter dem Einfluß des Taktgebers 36, um die Ableitung (und Ausstrahlung)
von Oberwellen durch den Oberwellenstrahler 27 entsprechend einem im Speicher 60 gespeicherten
Kenncode selektiv einzuschalten (oder zu sperren).
Die F i g. 3 zeigt schematisch eine Ausführungsforrn des Kennungsziels 26, bei welcher die Steuereinrichtung
62 aus einem Schieberegister mit Paralleleirigang und Serienausgang und einer Betriebsartensteuerung für das
Register besteht. Der Taktgeber 36 liefert fortlaufende Taktimpulse über die Leitung 66 an einen automatischen
Betriebsartenwähler 116, zweckmäßigerweise einen untersetzenden Zähler, und an das Schieberegister 18.
Das Schieberegister 18 spricht außerdem auf ein Betriebsarten-Steuersignal an, welches über die Leitung
120 vom Betriebsartenwähier 116 kommt, um den Inhah
des Speichers 60 in Parallelform über die Parallelleitungen
64 zu empfangen. Die Ausgangssignale des Schieberegisters 118 werden über die Leitung 68 und
eine HF-Drossel 122 zum Oberwellengenerator 30 gegeben. Der Wert (0 oder 1) der Bits auf den einzelnen
Leitungen 64 ist durch bestimmte Verdrahtung dieser Leitungen mit einer Spannung S+ oder mit Masse
bestimmt. Auf diese Weise ist der Speicher 60 fähig, an das Register einen 16stelligen binären Kenncode zu
liefern.
Im Betrieb liefert der Betriebsartenwähler 116 abhängig von den aus dem Taktgeber 36 kommenden
Taktsignalen ein Steuersignal, z. B. den Binärwert 1,
über die Leitung 120 an das Schieberegister 118, womit
dieses Register veranlaßt wird, im Paralleleingabebetrieb die Speicherbits über die Leitungen 64 zu
empfangen. Auf diese Weise wird das Schieberegister 118 mit dem Inhalt des Speichers 60 gefüllt, indem
entsprechend dem Kenncode bestimmte Leitungen 64 an die Spannung B+ gelegt werden, während die
restlichen Leitungen 64 an Masse gelegt werden.
Am Ende der Eingabe in das Register, d. h. nach dem
Einlaufen einer bestimmten Anzahl von Taktimpulsen (z. B. 16 Impulse) vom Taktgeber 36, liefert der
Betriebsartenwähler 116 ein zweites Steuersignal (z. B.
eine binäre 0 über die Leitung 120), durch welches das Register 1 !8 in den Serienausgabebetrieb umgeschaltet
wird. In dieser Betriebsart schiebt das Register abhängig von den Taktsignalen aus dem Taktgeber 36 die Bits des
im Register 118 gespeicherten Codes in Serienform zur
Ausgangsleitung 68. Jedes der nacheinander erscheinen-
. den Bits des Binärcodes auf der Leitung 68 wird über die HF-Drossel 122 dem Oberwellengenerator 30 zugeführt.
Dieser Generator besteht z. B. aus einer nichtlinearen Diode 124, die entsprechend den über die
Leitung 68 kommenden Binärsignalen vorgespannt
κι wird, um die Erzeugung der zweiten Harmonischen zu
sperren oder einzuschalten. Der Generator 30 liefert daher Ausgangssignale entsprechend dem im Speicher
60 voreingestellten Code. Die HF-Drossel 122 dient dazu, die Kopplung irgendwelcher HF-Streusignale von
ί der Antenne 28 auf den Codierer 38 zu verhindern.
Nach dem Anlegen einer Anzahl von Taktimpulsen (16 Impulse), die ausreichend groß ist, alle Bits des
voreingestellten Codes vom Schieberegister 18 auf die Leitung 68 zu geben, liefert der Betriebsartenwähler 116
j» wieder das Steuersignal (binäre 1) für den Paralleleingabebetrieb,
so daß das Schieberegister 118 wiederum in der gleichen Weise wie oben mit dem selben im
Speicher 60 eingestellten Code beladen wird. Anschließend folgt wieder der zyklische Serienausgabebetrieb
.'"> entsprechend den Taktsignalen.
Die Ausführungsform nach F i g. 3 kann als Betriebsartenwähler 116 einen 32-Bit-Zähler in COS-MOS-Bauweise
des Typs RCA CD 4004 enthalten, und als Schieberegister 118 zwei hintereinandergeschaltete
in achtstufige Schieberegister in COS-MOS-Bauweise des
Typs RCA CD 4014. Der Speicher 60 eignet sich für 16 aktive Bits eines 32-Bit-Kenncodes. Der Code enthält
außerdem 16 Bits für eine Leer- oder Ausschaltzcit.
während der die Eingabe in das Schieberegister 118
r> erfolgt.
Die Fig.4 bis 7 veranschaulichen in Form von Schaltbildern weitere besondere Ausgestaltungen.
Das Schaltbild nach F i g. 4 zeigt ein Kennungsziel 26 mit einer Energiequelle 150 für den Taktgeber 36 und
in den Codierer 38. Das dargestellte Kennziel ist für ein
System ausersehen, bei welchem das auftreffende Signal (24) vom Sender (10 in Fig. 1) mit einem Signal eines
bestimmten Tastverhältnisses (z. B. 50%) pulsmoduliert ist (Rechteckwellen-Amplitudenmodulation). In einer
ι■"> solchen Anordnung fühlt und verstärkt der Taktgeber
die Pulsmodulation· Hüllkurve des auftreffenden Signals
(24), und dieses verstärkte Signal wird als Taktsignal verwendet.
Gemäß Fig.4 ist die eine Klemme 126a einer
'» symmetrischen Hochfrequenzleitung, welche die Zielanipnnp
τα snc!s' über einen Ko^^elkondensator t28 und
eine Leitung 132 mit der Anode einer Detektordiode 130 verbunden. Die andere Klemme 126i? der die
Zielantenne speisenden Hochfrequenzleitung ist über
«eine Leitung 134 und eine HF-Drossel 136 mit einem
Ende eines Widerstands 138 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 138 liegt an einem Verbindungspunkt 142 mit der Kathode der Detektordiode 130. Dem
Widerstand 138 ist ferner ein Kondensator 138a als
wi HF-Nebenschluß parallel geschaltet Die Leitungen 132
und 134 sind über eine HF-Drossel 144 miteinander verbunden. Die HF-Drossel 144 hat bei niedrigen
Frequenzen eine kleine Impedanz, während sie für hochfrequente Signale eine hohe Impedanz darstellt
b5 Die Drossel 144 »drosselt« somit hochfrequente Signale
ab, bildet jedoch andererseits einen Gleichstromrückweg für den Kondensator 128. Über den Widerstand 138
ist ein Operationsspannungsverstärker 146 geschaltet,
dessen nicht-invertierender Eingang 145 am Verbindungspunkt
142 zwischen dem Widerstand 138 und der Diode 130 liegt und dessen invertierender Eingang 147
am Verbindungspunkt 140 liegt. Der Ausgang des Verstärkers 146 ist über eine Leitung 148 mit dem
Codierer 38 verbunden, um diesen mit Taktsignalen 149 zu versorgen. Der Verstärker 146 und der Codierer 38
werden über die Leitungen 152 und 154 aus der Energiequelle versoigt, die z.B. eine Trockenbatterie
150 sein kann. Der Codierer 38 ist über HF-Drosseln 156 und 158 mit dem aus einem nichtlinearen Element 124
bestehenden Oberwellengenerator verbunden. Der Oberwellengenerator ist seinerseits an die symmetrische
Hochfrequenzleitung angeschlossen, welche die Zielantenne 28 versorgt
Beim Betrieb des in F i g. 4 dargestellten Kennungsziels wirken die Detektordiode 130, der Widerstand 138
und der Kondensator 138a als Hüllkurvendetektor 160,
der die Modulationshüllkurve des von fern gesendeten und aut die Antenne 28 treffenden Strahls (24) der
vorgegebenen Frequenz erfaßt. Ein die Gestalt der Modulationshüllkurve aufweisendes Signal wird vom
Verstärker 146 verstärkt und als Taktsignal 149 auf den Codierer 38 gegeben. Der Koppelkondensator 128 und
die HF-Drosseln 136, 144, 156 und 158 dienen mit ihren frequenzabhängigen Reaktanzen dazu, Gleichstromsignale,
die Codemodulation und HF-Signale voneinander zu entkoppeln.
Die Fig.5 zeigt das Schema eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Kennungsziels, bei welchem nur dann Leistung an den Taktgeber und den Codierer gelegt
wird, wenn das Ziel von Signalen vorgegebener Frequenz getroffen wird. Ein Anschluß der die
Zielantenne 28 speisenden symmetrischen Hochfrequenzleitung ist über den Kondensator 128 und die
Leitung 132 mit der Anode einer Gleichrichterdiode 164 verbunden. Der zweite Anschluß 126b der die
Zielantenne 28 speisenden symmetrischen Hochfrequenzieitung ist über die Leitung 134 am Punkt 172 mit
der einen Seite eines Kondensators 168 verbunden. Die andere Seite des Kondensators 168 ist am Punkt 173 mit
der Kathode der Detektordiode 164 verbunden. Der Anschlußpunkt 172 liegt über eine HF-Drossel 174
gleichstrommäßig an Masse. Die Leitungen 132 und 134 sind über die HF-Drossel 144 gleichstrommäßig
miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt 173 zwischen der Detektordiode 164 und dem Kondensator
168 ist an den nicht-invertierenden Eingang 177 eines
Operations-Spannungsverstärkers 178 angeschlossen. Eine Energiequelle (Batterie 180) versorgt den Verstärker
178 mit elektrischer Leistung, Die Batterie 180 hat eine Anzapfung, von der aus der invertierende Eingang
184 des Verstärkers 178 über die Leitung 182 mit einem
niedrigen Gleichspannungs »e« versorgt wird. Die Ausgangssignale des Verstärkers 178 werden als
Spannung B+ über eine Leitung 186 der Takt- und Codiereinrichtung 188 zugeführt Die Einrichtung 188 ist
über die beiden HF-Drosseln 156 und 158 an das als Oberwellengenerator dienende nichtlineare Element
124 geschaltet Die HF-Drosseln 156 und 158 lassen die relativ niederfrequenten Codesignale vom Codierer 188
gut durch, stellen jedoch für hochfrequente Signale wie
z. B. das auf treffende Signal /eine hohe Impedanz dar.
Der Oberwellengenerator 124 ist seinerseits über die Anschlüsse der symmetrischen Hochfrequenzleitung
geschaltet, welche die Zielantenne 28 speist
Beim Betrieb des in Fig.5 dargestellten Kennungsziels wirken die Diode 364 und der Kondensator 168 als
Spannungsgleichrichter 196, der eine positive Gleichspannung
erzeugt, die höher ist als die Schwellenspannung von »e« Volt am Verbindungspunkt 173, wenn
Signale der Frequenz /mit ausreichender Amplitude auf die Antenne 28 treffen. Der Verstärker 178 dient somit
als Vergleicher, der nur dann ein Ausgangssignal B+ liefert, wenn die Spannung am Verbindungspunkt 173
(und somit die Spannung an dem mit diesem Punkt verbundenen nichtinvcrtierenden Eingang 177) höher
ist als die Bezugsspannung »e« am invertierenden Eingang 184. Das Ausgangssignal des Verstärkers 178
gelangt als Spannung B+ zur Takt- und Codiereinrichtung 188. Der Gleichrichter 196 und der Verstärker
(Vergleicher) 178 bilden somit eine Schalteinrichtung, welche auf empfangene Signale der vorgegebenen
Frequenz f/} anspricht, um die Takt- und Codiereinrichtung
188 nur beim Vorhandensein solcher Signale mit Leistung zu versorgen.
Der H F-Koppelkondensator 128 dient dazu, die
Gleichstromsignale, das Codesignal und die Hochfrequenz von gegenseitiger Überlagerung zu entkoppeln.
Der Kondensator 168 entlädt sich bei Abwesenheit des Empfangssignals über den endlichen Eingangswiderstand
des Verstärkers 178 und den endlichen Rückwiderstand der Diode 164 oder über einen geeigneten
Nebenschlußwiderstand (nicht dargestellt).
Die F i g. 6 und 7 zeigen schematisch andere Ausführungsformen des Kennungsziels, bei welchen die
Leistung zum Betrieb der Takt- und Codiereinrichtung Suj der Energie des auftreffenden Signals gewonnen
wird.
Die F i g. 6 zeigt schematisch ein solches Kennungsziel,
welches im Zusammenhang mit einem auftreffenden Signal in Form einer ungedämpften Welle
(Dauerstrichsignal) verwendet werden kann. Die Anschlüsse der die Zielantenne 28 speisenden symmetrischen
Hochfrequenzleitung liegen an einem geeigneten Impedanzwandler, der z. B. aus einem oder mehreren
λ/4-Anpassungsübertragern 202 bestehen kann. Von dort aus sind sie wechselstrommäßig über einen
HF-Kondensator 204 mit den Punkten 206 und 208
verbunden. Die Anschlußpunkte 206 und 208 sind gleichstrommäßig über eine HF-Drossel 210 miteinander
verbunden. Der Anschlußpunkt 208 ist gleichstrommäßig über eine zweite HF-Drossel 212 mit Masse
verbunden. Der Anschlußpunkt 206 liegt an der Anode einer Gleichrichterdiode 214, deren Kathode an einen
Verbindungspunkt 216 angeschlossen ist Die Spannung am Verbindungspunkt 216 wird als Spannung B+ über
die Leitung 186 an die Takt- und Codiereinrichtung 188 gelegt.
Im Betrieb des Kennungsziels nach Fig.6 wird die Impedanz der Antenne 28 durch den Impedanzwandler
202 herauftransformiert, wodurch die am Verbindungspunkt
206 gemessene HF-Spannung gegenüber Masse erhöht wird. Die Gleichrichterdiode 214 und der
Kondensator 218 richten diese Spannung gleich und erzeugen eine Betriebsspannung B+ zur Versorgung
der Takt- und Codiereinrichtung. Die sonstige Arbeitsweise der in F i g. 6 gezeigten Anordnung ist dieselbe
wie weiter oben beschrieben.
Die Fig.7 zeigt schematisch den Aufbau eines
Kennungsziels, bei welchem die Leistung für die Taktgabe und Codierung von einem amplitudenmodu-
lierten Signal abgeleitet wird, welches eine vorgegebene Frequenz hat Die Anschlüsse der die Zielantenne 28
speisenden symmetrischen Hochfrequenzleitung liegen an einem geeigneten Impedanzwandler, der beispiels-
ί4
weise aus einem oder mehreren λ/4-Anpassungsübertragern
202 besteht. Von dort führen sie über den Kondensator 204 zu den Anschlußpunkten 206 und 208.
die über die HF-Drossel 210 miteinander verbunden sind. Der Anschlußpunkt 206 liegt an der Anode der
Detektordiode 214, deren Kathode an einem Ende der Primärwicklung eines Aufwärtstransformators 244 liegt.
Das andere Ende der Primärwicklung ist mit dem Anschlußpunkt 208 verbunden. Das eine Ende der
Sekundärwicklung des Transformators 244 führt zu einem Verbindungspunkt 240 und von dort zur Anode
einer Gleichrichterdiode 246. Das Spannungsmodulationssignal am Verbindungspunkt 240 wird außerdem
über eine Leitung 240a als Taktsignal dem Codierer 38 zugeführt Die Kathode der Diode 246 ist mit einem
Punkt 248 verbunden, der seinerseits über einen Kondensator 250 wechselstrommäßig an Masse liegt.
Die am Punkt 248 abgeleitete Gleichspannung gelangt über die Leitung 252 als Spannung B+ zum Codierer 38.
Beim Betrieb des Kennungsziels nach F i g. 7 wird die
Impedanz der Antenne 28 durch den Impedanzanpasser 202 herauftransformiert, wodurch die am Verbindungspunkt 206 gemessenen Spannungspegel der Modulation
des an der Antenne 28 empfangenen Signals erhöht werden. Die Diode 214 demoduliert die verstärkte
Modulationshüllkurve des empfangenen Signals und legt das demodulicrte Signal an die Primärwicklung (P)
des Aufwärtstransformators 244. Der Transformator 244 macht die Spannung des Modulationssignals noch
höher und legt das Signal an den Verbindungspunkt 240, von wo aus es zum Codierer 38 als Taktsignal und
außerdem zu einem Gleichrichter 262 gelangt, der aus der Diode 246 und dem Kondensator 250 besteht. Der
Gleichrichter 262 erzeugt eine im wesentlichen konstante Spannung B+, die über die Leitung 252 dem
Codierer 38 als Versorgungsspannung zugeführt wird. Das Kennungsziel arbeitet dann wie weiter oben
beschrieben. Die in F i g. 7 benutzte Punktkennzeichnung am Aufwärtstransformator 244 für die Modulationsfrequenz
entspricht der üblichen Norm.
Bevor die weiteren Ausführungsformen beschrieben werden, sei noch einmal auf die F i g. 1 eingegangen. Der
im Empfänger 14 vorgesehene Detektor 52 liefert, wie weiter oben beschrieben, ein Ausgangssignal, welches
der Codemodulation des vom Kennungsziel 26 reflektierten Oberwellensignals 34 entspricht. Die Codemodulation
gelangt über den Ausgang 20 zu einem Decodierer 56 in der Verarbeitungseinrichtung 22. Die
F i g. 8 zeigt nun das Schema einer bevorzugten Ausführungsform dieses Decodierers 56, welches
nachstehend ausführlich in Verbindung mit dem Signaldiagramm nach F i g. 9 erläutert wird.
Der gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendete Kenncode ist ein 32-Bit-Code,
bestehend aus 16 »aktiven« Bits und 16 nachfolgenden Bits, die stets den Binärwert 0 haben, während das erste
der 16 aktiven Bits den Binärwert 1 hat.
Die vom Empiängerausgang 20 (Fig. 1) kommende
Codemodulation wird im Decodierer 56 auf eine geeignete verstellbare Schwellenanordnung 272 gegeben,
bei der es sich um einen geeigneten Vergleicher handeln kann. Die Ausgangssignale 270A der Schwellenanordnung
272 werden über Leitungen 274 und 276 auf einen 16stufigen Frequenzteiler oder Untersetzer
278 gegeben, der außerdem Taktsignale 326 von einem Decodierertaktgeber 282 empfängt. Ein typischer Wert
für die Taktfrequenz ist 400 kHz. Die Ausgangssignale 328 von der dritten Stufe des Untersetzers 278 werden
als Taktsignale über die Leitung 279 dem Eingangsregister 280 zugeführt Die Ausgänge aller Stufen oder
Bitzellen des Eingangsregisters 280 sind gesondert über Parallelleitungen 284 mit entsprechenden Zellen eines
Speicherregisters 286 verbunden. Der Ausgang der sechzehnten (d. h. der letzten Zelle ist außerdem über
eine Leitung 287 mit einem Flipflop 285 verbunden, welches mit »Erste 1 «-Detektor bezeichnet ist. Die
Ausgänge der einzelnen Zellen des Speicherregisters 28G sind ihrerseits über Parallelleitungen 288 mit
einzelnen Zellen eines Lese- u. Registriergeräts 290 verbunden. Die Ausgänge aller Zellen des Eingangsregisters
280 und des Speicherregisters 286 sind einzeln über Leitungsbündel 292 und 294 mit einem Parallelvergleicher
296 verbunden.
Der Vergleicher 296 empfängt an einem Start-Eingang 298 über eine Leitung 300 Ausgangssignale vom
Flipflop 285. Das Flipflop 285 sendet seine Ausgangssignale außerdem über eine Leitung 301 und ein
ODER-Glied 303 zu einem Stopp-Eingang 320 des Untersetzers 278 und über eine Leitung 300a zur
Einschaltklemme 306a einer Rückstell- u. Eingabesteuerschaltung 306.
Der Vergleicher 296 erzeugt bei Empfang eines Startbefehls ν >m Detektor (Flipflop) 285 ein erstes
Ausgangssignal (im vorliegenden Fall vom Binärwert 1) wenn der Inhalt des Eingangsregisters 280 dem Inhalt
des Speicherregisters 286 Bit für Bit entspricht, und ein zweites Ausgangssignal (im vorliegenden Fall vom
Binärwert 0), wenn die jeweiligen Bits ungleich sind. Die Ausgangssigr.ale des Vergleichers 296 werden über
Leitungen 308, 310 und 312 erstens über das ODER-Glied 303 dem Stopp-Eingang 320 des Unterset
zers 278, zweitem:; einem Steuereingang 304 des Lese· und Registriergeräts 290 und drittens der Rückstell- u
Eingabesteuerschaltung 306 zugeführt.
Die Rückstell- u. Eingabesteuerschaltung 306, typischerweise eine logische Verknüpfungsschaltung, legi
abhängig von den Ausgangssignalen des Vergleichen 2% ein erstes Ausgangssignal über die Leitung 314 ar
den Rückstelleingang des Eingangsregisters 280 und eir zweites Ausgangssignal über die Leitungen 322 und 32<
an den Eingabe-Steuereingang 318 des Speicherregi sters 286 und an den Rückstelleingang 302 des Flipflop!
285.
Mit der Schwellenanordnung 272 wird dafür gesorgt daß nur Signale mit einem gewünschten Rauschabstanc
(z. B. im Bereich von 3 bis 6 dB) und keine ungewollten relativ schwachen Signale in den Decodierer gelangen
Außerdem kann die Bandbreite der Schwellenanord nung 272 geringer sein als die Bandbreite de;
Empfängers 14 (zweckmäßigerweise um einen Faktor ; zu 1), um die Wahrscheinlichkeit, daß ein ungewollte:
Signal Decodierfehler erzeugt, weiter zu verringern. Di( Schwellenanordnung 272 kann außerdem als Anpas
sungsstufe (Interface) zwischen der Codemodulatior 270 und der Decodierlogik dienen, um die Codemodula
tionssignale in Spannungswerte umzusetzen, die mit der logischen Schaltungen des Decodierers 56 kompatibe
sind. Alternativ kann die Schwellenanordnung auch al; Tor wirken, welches nach Einstellung durch einer
geeigneten Signalpegel Signale für eine zum Decodier Vorgang ausreichende Zeit durchläßt. Mit Ausnahme
der Schwellenanordnung 272 kann der Decodierei vollständig in TTL-Chips (integrierte Transistor-Transi
stor-Logikschaltung) ausgeführt sein, um ihm di< vorteilhafte kompakte Form geben zu können.
Die Arbeitsweise des in F i g. 8 dargestellten Decodie
rers ist folgendermaßen: Der erste positiv gerichtete
Signalwechsel oder »Sprung« des Codes 270 (und somit auch des damit gleichartigen umgesetzten Codes 270A)
schaltet den untersetzenden Zähler 278 ein und läßt ihn auf die Taktsignal 326 ansprechen. Der Untersetzer
278 zählt dann die vom Taktgeber 282 des Decodieren kommenden Taktimpulse 328. Die Frequenz (400 kHz)
des Taktgebers 282 ist so gewählt, daß sie ein Vielfaches (zweckmäßigerweise das Achtfache) der vom Taktgeber des Kennungsziels 26 erzeugten Taktfrequenz
(50 kHz) hat, welche die Zeitbasis der !Codemodulation
270 ist
Das Eingangsregister 280 fragt den augenblicklichen Binärwert des Codeworts 270A ab und speichert ihn,
und zwar jeweils bei den negativen Signalwechseln des Signals 328, welches über die Leitung 278 von der
dritten Stufe des Untersetzers 278 kommt Die Gründe hierfür werden weiter unten noch erläutert Wie in
Fig.9 veranschaulicht, schaltet der erste positive Sprung 330 der umgesetzten Codemodulation 270A den
Untersetzer 278 zum Empfang der Taktimpulse 326 ein. Die erste Stufe des Untersetzers 278 ändert anschließend ihren Zustand bei jedem positiven Sprung des
Taktsignals 326. In ähnlicher Weise ändert die zweite Stufe des Untersetzers 278 ihren Zustand bei jedem
positiven Sprung des Ausgangssignals der ersten Stufe. Die dritte Stufe ändert ihrerseits ihren Zustand bei
jedem positiven Sprung des Ausgangssignals der zweiten Stufe, usw. Das Ausgangssignal 328 der dritten
Stufe ändert somit das erste Mal seinen Zustand von 1 auf 0 nach vier Perioden des Taktsignals 326, und die
weiteren negativen Sprünge des Signals 328 folgen dann alle acht Perioden des Taktsignals 326. Wie es in F i g. 9
zu erkennen ist, fallen die negativen Sprünge des Ausgangssignals 328 der dritten Untersetzerstufe in die
Mitte jedes Bits des Modulationscodes 270A. Durch Abfragung des Codes 270Λ jeweils zum Zeitpunkt der
negativen Sprünge des Ausgangssignals der dritten Untersetzerstufe werden die Codebits im wesentlichen
in der Mitte der ihnen zugeteilten Zeitspanne abgefragt, so daß eine absolut genaue Frequenzsynchronisierung
zwischen den Taktsignalen des Kennungsziels 26 und den Taktsignalen 236 des Decodierers 56 nicht
unbedingt erforderlich ist. Eine relative Frequenzverschiebung zwischen dem Takt des Kennungsziels und
dem Takt des Decodierers bis zu ±'/2 Bit pro Wort kann zugelassen werden, ohne daß die Genauigkeit des
Decodierers darunter leidet. Für ein aus 16 aktiven Bits bestehendes Codewort kann eine geforderte Genauigkeit von etwa 3% leicht erreicht werden, wenn man für
die jeweiligen Taktgeber kristallgesteuerte Oszillatoren verwendet.
Im Decodierer ns>ch F i g. 8 gelangt das Ausgangssignal 328 von der dritten Untersetzerstufe über die
Leitung 279 als Taktsignal zum Schiebe- und Eingabe-Eingang 332 des Eingangsregisters 280. Mit dem
negativen Sprung des Signals 328 wird der umgesetzte Code 270A über die Leitung 276 abgefragt und in der
ersten Zelle des Eingangsregisters 280 gespeichert. Die bisher gespeicherte Information wird bei jeder Abfrage
innerhalb des Registers weitergeschoben, bis das erste Codebit, welches im vorliegenden Fall wie erwähnt den
Binärwert 1 hat, in die sechzehnte (d. h. die letzte) Zelle des Eingangsregisters 280 geschoben ist.
Das Vorhandensein des Binärwerts 1 in der sechzehnten Zelle des Eingangsregisters 280 wird vom
Flipflop 285 (»Erste 1 «-Detektor) gefühlt, welches daraufhin ein Ausgangssignal erzeugt. Dieses »Erste
1 «-Signal gelangt über das ODER-Glied 303 zum Stopp-Eingang 320 des Untersetzers 278, so daß dieser
gesperrt wird und keine Taktsignale 328 mehr zum Eingangsregister 280 liefert Das »Erste 1 «-Signal
gelangt außerdem über die Leitung 300 zum Start-Eingang 298 des Vergleichers 296, worauf dieser damit
beginnt, den Inhalt des Eingangsregisters 280 auf parallele Weise Bit für Bit mit dem Inhalt des
Speicherregisters 286 zu vergleichen.
Der Vergleicher 296 erzeugt ein erstes Ausgangssignal (Binärwert 1) wenn Gleichheit vorhanden ist, und
ein zweites Ausgangssignal (Binärwert 0), wenn keine Gleichheit vorhanden ist
Das Lese- und Registriergerät 290 empfängt an
seinem Steuereingang 304 die Ausgangssignale des
Vergleichers 296. Falls das erste Ausgangssignal (Binärwert 1 als Anzeige für Gleichheit) am Steuereingang 304 erscheint, wird das Lese- und Registriergerät
290 für den Empfang der an den Parallelleitungen 288
liegenden Information bereit gemacht Der Inhalt des
Speicherregisters 286 gelangt dann über die Leitungen 288 zum Lese- und Registriergerät 290 und wird dort
registriert und/oder in Dezimalform umgesetzt und in irgendeiner Weise sichtbar angezeigt Das Lese- u.
zurücksetzen (nicht dargestellt), oder das System kann
von Hand (wie in Fig.8 angedeutet) zurückgesetzt
werden.
keine Gleichheit zwischen den Inhalten der beiden Register 280 und 286 besteht dann erzeugt der
Vergleicher 296 das zweite Ausgangssignal (Binärwert 0), auf welches die Eingabe-Steuerschaltung 306 und der
Untersetzer 278 (letzterer über das ODER-Glied 303)
ansprechen.
Die Rüc'cstell- und Eingabesteuerschaltung 306
erzeugt daraufhin die weiter oben erwähnten ersten und zweiten Ausgangssignale, um eine Parallelübertragung
des Inhalts des Eingangsregisters 280 in das Speicherre
gister 286 über die Parallelleitungen 284 zu bewirken,
das Eingangsregister 280 zu löschen und das Flipflop 285 (»Erste 1 «-Detektor) zurückzustellen. Der Untersetzer 278 ist zurückgestellt, seine Sperrung ist aufgehoben,
und anschließend wird er mit dem nächsten positiven
Sprung des an seinem Start-Eingang über die Leitung
274 empfangenen Signals wieder gestartet.
Wenn das Kennungsziel 26 (Fig. 1) vom Strahl 24 getroffen wird, dann sendet es das pulsmodulierte
Oberwellensignal 34 zurück. Die Pulsmodulation ent
spricht einem 32-Bit-Codewort, bestehend aus 16
aktiven Bits und 16 Leerbits, wobei das erste aktive Bit stets den Binärwert 1 hat. Das Oberwellensignal 34 wird
mit dem Empfänger 14 erfaßt, und seine Codemodulation 270 wird dem Decodierer 56 (F i g. 8) zugeführt. Der
Decodierer 56 wird von dem ersten Bit des Binärwerts 1 im empfangenen Codewort eingeschaltet und fragt
anschließend 16 aufeinanderfolgende Codebits ab und gibt sie in das Eingangsschieberegister 280. Das
abgefragte Codewort wird mit dem Inhalt des
Speicherregisters 286 verglichen, und da dieser Inhalt
anfänglich 0 ist, wird das abgefragte Codewort in das Speicherregister 286 gegeben. Wenn der Strahl 24 zu
einer solchen Zeit auf das Kennungsziel 26 trifft, daß der erste vom Decodierer empfangene Binärwert 1 zufällig
auch das erste aktive Bit des Codeworts ist, (welches notwendigerweise eine binäre 1 darstellt), dann wird
eine genaue Probe des Codes im Speicherregister 286 gespeichert. Somit fällt der Vergleich des nächsten
abgefragten Codeworts mit dem gespeicherten Codewort günstig aus, und das Codewort wird daher
registriert.
Wenn jedoch der Strahl 24 zu einer solchen Zeit auf das JCennungszie! 26 trifft, daß der erste vom
Decodierer 56 empfangene Binärwert 1 nicht das erste aktive Bit des Codeworts 270 ist, dann wird die Abfrage
des Codeworts falsch. Wenn z. B. der Beginn des ersten
Rücksignals vom Kennungsziel mit dem zweiten Bit des Codeworts 270 zusammenfällt, dann wird der Decodierer durch das dritte Bit des Codeworts 270 eingeschaltet,
und die aktiven Bits Nr. 3 bis Nr. 16 und die Laerbits Nr.
1 und Nr. 2 des Codeworts werden abgefragt und anschließend im Speicherregister 286 gespeichert. Da
jedoch das Codewort 270 sechzehn Leerbits enthält, beginnt die zweite Abfrage durch den Decodierer 56
zwangsläufig mit dem ersten aktiven Bit des Codeworts,
unabhängig davon, bei welchem Bit des Codeworts 270 in der vorangegangenen Abfrage begonnen wurde. Der
Vergleich der nachfolgenden Abfrage mit der ersten Abfrage fällt daher ungünstig aus, und das Ergebnis der
genauen nachfolgenden Abfrage ersetzt im Speicherregister 286 das ungenaue Ergebnis der ersten Abfrage.
Das Ergebnis einer vom Decodierer 56 vorgenommenen dritten Abfrage ist daher gleich mit dem
gespeicherten Codewort und wird mittels des Lese- u.
Registriergeräts 290 registriert
S Der Decodierer muß daher zweimal hintereinander
eine gleiche Codemodulation 270 empfangen, um eine richtige Identifizierung und Registrierung oder Darstelung der Indentifizierung sicherzustellen. Um eine
richtige Identifizierung in Fällen zu erreichen, wo der
ίο Strahl 24 zur einem solchen Zeitpunkt auf das
Kennungsziel 26 trifft, daß der erste vom Decodierer 56 empfangene Binärwert 1 nicht mit dem ersten aktiven
Bit des Codeworts 270 zusammenfällt, muß die Bitgeschwindigkeit des Kenncodes, d. h. die Frequenz
des Taktgebers im Kennungsziel 26 so gewählt werden, daß während der Bestrahlungszeit des Kennungsziels
durch den Strahl 24 mindestens 3 Anworten zurückgestrahlt werden. Bei einer praktischen Ausführungsform
mit einem Code von 50 000 Bits je Sekunde konnte eine
genaue Identifizierung von Kennungszielen erfolgen,
die sich mit Geschwindigkeiten von bis zu 160 km/h durch den Strahl 24 bewegten.
Claims (6)
- Patentansprüche:!. Kennungsziel für ein Nahbereich-Erfassungsund Identifizierungssystem, welches außerdem einen Sender, einen Empfänger und eine die Ausgangssignale des Empfängers aufnehmende Verarbeitungseinrichtung enthält, wobei der Sender Einrichtungen zum Ausstrahlen elektromagnetischer Signale einer vorbestimmten Grundfrequenz auf das Kennungsziel aufweist und der Empfänger Einrichtungen zum Erfassen pulsmodulierter Oberwellensi£nale dieser Grundfrequenz und zur Erzeugung eines die Pulsmodulation der erfaßten Signale wiedergebenden Ausgangssignals enthält, und wobei das Kennungsziel einen Oberwellenstrahler aufweist, der aus den am Kennungsziel empfangenen Signalen der Grundfrequenz die Oberwellensignale erzeugt und zum Empfänger strahlt, und wobei das Kennungsziel ferner einen Codierer zur Putsmodulation der Oberwellensignale enthält, der einen Speicher zur Speicherung eines einem vorbestimmten digitalen Kenncode entsprechenden Binärcodes und eine Steuereinrichtung aufweist, die abhängig von aus einem Taktgeber kommenden Taktsignalen die Erzeugung und Ausstrahlung der Oberwellensignale gemäß dem vorbestimmten Kenncode steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Codierer (38) des Kennungsziels (26) folgendes aufweist:
ein mit dem Speicher (60) und dem Taktgeber (36) gekoppeltes Schieberegister (118), welches bei Empfang eines ersten Betriebsarten-Steuersignals die Bits einej in ihm enthaltenen Kenncodes in Serienform abhängig von den Taktsignalen auf eine den Oberwellenstrahler (28,30) steuernde Ausgangsleitung (68) gibt, und welches bei Empfang eines zweiten Betriebsarten-Steuersignals die Bits des im Speicher gespeicherten Kenncodes aufnimmt;
einen Betriebsartenwähler (116), der unter Steuerung durch das Taktsignal abwechselnd das erste und das zweite Betriebsarten-Steuersignal an das Schieberegister legt. - 2. Kennungsziel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (24) der vorbestimmten Grundfrequenz (f) eine mit bestimmten Tastverhältnis ein- und ausgeschaltete Welle ist, und daß der Taktgeber (36) aus einem diese Welle empfangenen Hüllkurvendetektor (160) besteht, dessen Ausgangssignale als Taktsignale dem Schieberegister (118) und dem Betriebsartenwähler (116) des Codierers (38) zuführbar sind, um diese Schaltungen zu betreiben, wenn das Signal der vorbestimmten Grundfrequenz auf das Kennungsziel (26) trifft.
- 3. Kennungsziel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (196, 178), die auf die Signale der vorbestimmten Grundfrequenz anspricht, um den Speicher (60), das Schieberegister (118) und den Betriebsartenwähler (116) des Codierers (38 in 188) nur während derjenigen Zeiten zu versorgen, in denen das Kennungsziel (26) vom Signal (24) der vorbestimmten Grundfrequenz (f) bestrahlt wird.
- 4. Kennungsziel nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine mit dem Oberwellenstrahler (28, 30) gekoppelte Versorgungsschaltung (202 bis 218), die aus dem Signal (24) der vorbestimmten Grundfrequenz (f) Leistung zur Versorgung des Speichers (60), des Schieberegisters (118) und des Betriebsartenwählers (116) gewinnt
- 5. Kennungsziel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (24) der vorbestimmten Grundfrequenz (f) eine kontinuierliche Welle ist und daß die Versorgungsschaltung (202 bis 218) einen Impedanzwandler (202) enthält, der das an der Antenne (28) aufgefangene Signal der vorbestimmten Grundfrequenz empfängt, um die Impedanz der Antenne heraufzutransformieren, und einen die Ausgangssignale des Impedanzwandlers empfangenden Gleichrichter (242) mit einer Siebschaltung (210, 212, 218) zur Gewinnung von Gleichstromleistung (F i g. 6).
- 6. Kennungsziel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal (24) der vorbestimmten Grundfrequenz (f) amplitudenmoduliert ist und daß die Versorgungsschaltung folgendes enthält: einen das an der Antenne (28) aufgefangene amplitudenmodulierte Signal der vorbestimmten Grundfrequenz empfangenden Impedanzwandler (202) zur Erhöhung der Spannung des amplitudenmoduiierten Signals durch Herauftransformierung der Antennenimpedanz; einen das spannungserhöhte modulierte Signal empfangenden Hüllkurvendetektor (214); einen das vom Hüllkurvendetektor demorfulierte Signal empfangenden Transformator (244) zur Erzeugung der Taktsignale; eine das weiter verstärkte Modulationssignal empfangende Filterschaltung (262) zur Erzeugung eines Gleichstromsignals (F ig. 7).
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