DE2531148A1

DE2531148A1 - Antwortgeraet fuer ein system zum selbsttaetigen drahtlosen uebertragen von mehrstelligen informationen zwischen gegeneinander beweglichen abfragegeraeten und antwortgeraeten an beweglichen traegereinheiten mit energieversorgung, insbesondere der nummern von eisenbahntriebfahrzeugen nach ortsfesten abfragegeraeten

Info

Publication number: DE2531148A1
Application number: DE19752531148
Authority: DE
Inventors: Friedbert Dipl Ing Becker; Karl Dipl Ing Laufer; Jan Dr Ing Steinkamp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-07-11
Filing date: 1975-07-11
Publication date: 1977-01-13
Also published as: BE843980A; FR2317665B1; AT359125B; CH601809A5; CA1065027A; NL7607667A; DE2531148C3; FR2317665A1; ATA382476A; GB1551323A; DK253576A; SE7607883L; ZA763418B; LU75358A1; PL112006B1; US4070672A; DE2531148B2; SE413590B

Description

Antwortgerät für ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfragegeräten und Antwortgeräten an beweglichen Trägereinheiten mit Energieversorgung, insbesondere der Nummern von Eisenbahntriebfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten

Die Erfindung betrifft ein Antwortgerät für ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfragegeräten und Antwortgeräten an beweglichen Trägereinheiten mit Energieversorgung, insbesondere der Nummern von Eisenbahntriebfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten, bei dem jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen, im Mikrowellenbereich gelegenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch aus Hochfrequenzleitungsresonatoren bestehende Filter auswählt, die für diese Frequenzen auf Resonanz abgestimmt sind, und für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antv/ortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet, und bei dem jedes Antworgerät mit einem Hochfrequenzleitungsabschnitt versehen ist, an dem jeweils die Filter für die auszuwählenden Frequenzen angekoppelt sind und bei dem ferner für alle vorgesehenen Frequenzen fest abgestimmte Resonatoren angeordnet sind, die zum Einstellen einer gewünschten Information durch starke Verstimmung oder starke Bedampfung einzeln unwirksam schaltbar sind.

Ein derartiges Antwortgerät ist durch die DT-PS 1 901 890 bekannt. Bei in Koaxial- oder Hohlleitertechnik ausgeführten Resonatoren ist dabei für jeden Resonator ein beweglicher Stift vorgesehen, der bedarfsweise in den Resonator eintauchbar ist.

609882/0683

VPA 75 E 6537/641 Klu/Shy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antworgerät der vorstehend beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine definierte bzw. totale Verstimmung oder eine Bedämpfung der Mikrowellenresonatoren ohne mechanisch bewegte Teile möglich ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß jedem Resonator eine Mikrowellendiode zugeordnet ist, die jeweils so an den entsprechenden Resonator angekoppelt ist, daß durch Anlegen von Steuer spannungen an die Mikrowellendiode der Resonator verstimmt oder bedämpft wird.

Durch die vollelektronische Ferneinstellung des Antwortgerätes wird außer der hohen Schaltgeschwindigkeit eine wesentlich größere Zuverlässigkeit und eine höhere Lebensdauer als bei der Ferneinstellung mittels mechanisch bewegter Teile erreicht. Weiterhin können die Schaltzustände der Dioden auf einfache Weise überwacht werden, wodurch die Zuverlässigkeit erhöht wird.

Als Mikrowellendiode wird in vorteilhafter Weise eins PIN-Diode verwendet, die als steuerbarer Mikrowellenwiderstand betrieben werden kann oder eine Varaktordiode, die als steuerbare Mikrowellenkapazität betrieben werden kann.

Bei einem Antwortgerät mit in Koaxial- oder Hohlleitertechnik ausgeführten Resonatoren erfolgt die Ankopplung der Mikrowellendiode an den Resonator in vorteilhafter Weise über ein induktives Koppelelement am Topfboden des Resonators, wobei die Mikrowellendiode in vorteilhafter Weise als Dioden-Chip ausgebildet und in dem Koppelelement integriert ist, das in eine Bohrung des Topfbodens des Resonators einsteckbar ist. Dabei ist es ferner vorteilhaft, die Leitungen zur Zuführung der Steuerspannung für die Mikrowellendiode auf einer an der Außenseite des Topfbodens des Resonators angeordneten Platine aufzubringen.

G09882/0683
VPA 75 E 6537/641

Die Ankopplung kann in vorteilhafter Weise auch kapazitiv mit einer Schaltantenne erfolgen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 das Ersatzschaltbild eines Mikrowellenresonators mit angeschlossenem Diodenkreis,

Fig. 2 bis 4 verschiedene Anordnungsniöglichkeiten der Mikrowellendiode im Resonator und

Fig. 5 eine Ausführungsform eines schaltbaren Mikrowellenresonators.

Das Ersatzschaltbild nach Fig. 1 besteht aus dem Gleichspannungszuführungsteil I, dem Teil II mit der Mikrowellendiode D, dem Koppelteil III und dem Teil IV mit dem Mikrowellenresonator in Form eines Parallelschwingkreises aus der Induktivität L4 und der Kapazität C4 und einem parallelliegenden Widerstand R4. Die einzelnen Teile I bis IV haben dabei folgende Wirkung: Ein in der Gleichspannungszuführung angeordnetes or -Glied aus den Querkapazitäten C1, C2 und der Längsinduktivität 1.1 wirkt als HF-Kurzschluß, die Mikrowellendiode D wirkt als Schalter oder variables C, der Koppelteil III dient der Einkopplung des Diodenkreises in den Resonator und der Mikrowellenresonator bestimmt durch seine Resonanzfrequenz die Information. Die Mikrowellendiode, deren Impedanz durch die über die Gleichspannungszuführung angelegte Steuerspannung St verändert werden kann, wird über den Koppelteil III induktiv mit dem Koppelfaktor k - die Ankopplung kann aber auch kapazitiv erfolgen - an den Mikrowellenresonator, der beispielsweise als A/4 Koaxialresonator ausgebildet ist, angekoppelt.

Als Mikrowellendiode wird in vorteilhafter Weise eine PIN-Diode verwendet, die als steuerbarer Mikrowellenwiderstand VPA 75 E 6537/641 609882/0683

2531H8

betrieben werden kann. Für den Fall, daß keine Spannung bzw. eine Sperrspannung an der PIN-Diode anliegt, zeigt diese einen hohen Mikrowellenwiderstand (einige kOhm). Wird dagegen eine Spannung angelegt, die die Diode in Durchlaßrichtung betreibt, dann erniedrigt sich der Mikrowellenwiderstand. Durch eine entsprechend hohe Spannung (ca. 1 Volt) kann der Mikrowellenwiderstand sehr klein gemacht werden (ungefähr 1 Ohm).

Bei richtiger Wahl der Ankopplung k der Diode an den Mikrowellenresonator wird beim Anlegen einer negativen Steuerspannung, die im Extremfall auch null Volt sein kann, der Resonator durch den dem Mikrowellenresonator parallelliegenden hohen Diodenwiderstand nur unwesentlich bedämpft. Beim Anlegen einer positiven Steuerspannung hingegen wird der Resonator durch den parallelliegenden niedrigen Diodenwiderstand sehr stark bedämpft und dadurch unwirksam geschaltet.

Als Mikrowellendiode läßt sich in vorteilhafter Weise auch eine Varaktordiode verwenden, die als steuerbare Mikrowellenkapazität betrieben werden kann. Durch Anlegen einer entsprechenden (meist negativen Sperr-) Spannung wird die Mikrowellenkapazität der Diode geändert.

Die Änderung der Kapazität kann dabei stetig erfolgen mittels eines Diodentyps, bei dem mit wachsender Sperrspannung die Kapazität der Diode kontinuierlich zunimmt. Durch entsprechende Ankopplung dieser Diodenkapazität an den Mikrowellenresonator kann also durch eine Steuerspannung die Resonanzfrequenz des Resonators kontinuierlich in einem gewissen Bereich durchgestimmt werden.

Die Änderung der Kapazität kann aber auch sprunghaft erfolgen, Dies läßt sich dazu benutzen, mit Steuerspannungen, die in einem gewissen Bereich schwanken können, definierte Frequenz-

VPA 75 E 6537/641 609882/0683

2531U8

änderungen durchzuführen. Bei der sogenannten "duaühstage"-Diode beispielsweise wird durch entsprechende Dotierung des Halbleitermaterials erreicht, daß die Diode im wesentlichen nur zwei definierte Kapazitätswerte einnehmen kann; d.h. beim Anlegen einer Steuerspannung wird die Diode unterhalb einer bestimmten Spannung den Kapazitätswert 1 und darüber den Kapazitätswert 2 einnehmen.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Anordnungsvarianten der Mikrowellendiode am Resonator, der als Koaxialresonator ausgebildet ist. In Fig. 2 ist die Diode D innerhalb des Resonators, in Fig. 3 innerhalb der am Topfboden angeordneten Durchführung 3 des Koppelteiles in den Resonator und in Fig. 4 außerhalb des Resonators angeordnet. Die Ankopplung erfolgt hierbei jeweils induktiv am Topfboden, wobei der Koppelteil durch die Durchführung 3 hindurchgeführt und mit dem Innenleiter 2 des Koaxialresonators 1 verbunden ist. Der Koppelteil kann aber sowohl induktiv als auch kapazitiv in den Resonator einkoppeln, so daß eine Einführung am Topfboden des Koaxialresonators, an der Seite sowie auch am offenen Ende möglich ist. Die Ansteuerung der Mikrowellendiode D erfolgt jeweils über den Gleichspannungszuführungsteil aus den Elementen L1, C1 und C2, wobei die Querkapazitäten C1 und C2 einseitig an die Außenfläche des Topfbodens des Koaxialrescnators 1 geführt sind. Die bei der induktiven Ankopplung schwierige Verbindung des einen Koppelelementes mit dem Innenteil des Resonators kann durch Rückführung dieses Endes auf die Oberseite des Resonators vermieden v/erden.

Fig. 5 zeigt eine Ausijührungsform eines schaltbaren Resonators mit einsteckbarem Koppelteil 4, integriertem Dioden-Chip D und einer Ansteuerplatine 5. Der Einbau von Dioden in Glasgehäusen oder der direkte Einbau von glaspassivierten Dioden-Chips gewährleistet einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau des Resonators, Ein Dioden-Chip läßt

VPA 75 E 6537/641 6 0 9 8 8 2/0683

2531U8

sich infolge der geringen Abmessungen in günstiger Weise in den Koppelteil integrieren, wie dies auch beim Ausführungsbeispiel vorgesehen ist. Der Koppelteil 4 ist samt dem Dioden-Chip D in die Durchführung 3 am Topf boden des Koaxialresonators 1 eingesteckt, wobei der Dioden-Chip D etwa im Bereich der Durchführung liegt und der Koppelteil 4 senkrecht in den Resonatorraum hineinragt. Der Gleichspannungszuführungsteil ist auf einer Ansteuerplatine 5 aufgebracht, die an der Außenfläche des Topfbodens des Koaxialresonators 1 angeordnet ist. Die elektrische Verbindung der Gleichspannungszuführung mit dem Dioden-Chip D und Koppelteil 4 erfolgt über einen Lötanschluß 6.

Mit Hilfe der verschiedenen Diodentypen ist eine Reihe von Gerätevarianten realisierbar. Im Antwortgerät können mit den Resonatoren η Ziffern codiert werden. Bei einem System, das im 2 aus 5-Code arbeitet, werden für jede Ziffer zwei oder drei Resonatoren benötigt, um im inversen ZSC 3- oder im ZSC 3-Code die Ziffern 0 bis 9 darzustellen. In der folgenden Darstellung sind die Frequenzplätze und Belegungen am Beispiel der Zahl 8 für beide Code gezeichnet.

ZSC 3 X X inverse ZSC 3 XXX

Prequenzplatz 12 3 4 5

Bei der Bedämpfung der Resonatoren durch PIN-Dioden erfolgt bei Verwendung von zwei Resonatoren pro Ziffer die Änderung der Information durch das Ab- bzw. Umschalten von Informationsblöcken. Bei Verwendung von fünf Resonatoren pro Ziffer können alle Ziffern im Bedarfsfall von 0 bis 9 eingestellt werden. Von den fünf Resonatoren v/erden je nach gewünschter Ziffer zwei bzw. drei Resonatoren mit Hilfe der PIN-Dioden unwirksam geschaltet, so daß im Bedarfsfall die gesamte Information geändert werden kann.

VPA 75 E 6537/641 609882/0683

Bei der kontinuierlichen Durchstimmung durch Varaktordioden wird bei Vervrendung von zwei Resonatoren pro Ziffer jeder Resonator innerhalb des Nutzfrequenzbereichs definiert verstimmt. Jeder Resonator muß dabei auf vier Frequenzplätze definiert durchstimmbar sein; beispielsweise kann der Resonator 1 von Frequenzplatz 1 bis 4 und der Resonator von Frequenzplatz 2 bis 5 durchgestimmt werden. Im Bedarfsfall kann auch hierbei die gesamte Information geändert werden. Die abzuschaltenden Resonatoren lassen sich mit Hälfe der Varaktordiode auch in einem Bereich außerhalb des Nutzbandes verstimmen, so daß sich eine totale Verstimmung ergibt. Für den Fall der totalen Verstimmung läßt sich das Antwortgerät wiederum mit zwei Resonatoren pro Ziffer oder mit fünf Resonatoren pro Ziffer realisieren, wobei die Wirkungsweise derjenigen entspricht, wie sie für den Fall der Bedämpfung durch PIN-Dioden beschrieben wurde.

Bei der sprunghaften Durchstimraung mittels Halbleiterdioden, die mehrere diskrete Kapazitäts-Zustände einnehmen können, kann jeder Resonator beispielsweise zwei Resonanzfrequenzen einnehmen. Damit kann bei zwei Resonatoren pro Ziffer die Ziffer auf vier verschiedene Zahlen eingestellt v/erden, bei mehr Resonatoren pro Ziffer können entsprechend mehr Zahlen pro Ziffer eingestellt v/erden.

7 Patentansprüche
5 Figuren

VPA 75 E 6537/641

609882/0683

Claims

Patentansprüche

'iy Antwortgerät für ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander beweglichen Abfragegeräten und Antworgeräten an beweglichen Trägereinheiten mit Energieversorgung, insbesondere der Nummern von Eisenbahn-Triebfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten, bei dem jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen im Mikrowellenbereich gelegenen Frequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch aus Hochfrequenzleitungsresonatoren bestehende Filter auswählt, die für diese Frequenzen auf Resonanz abgestimmt sind, und für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet, und bei dem jedes Antwortgerät mit einem Hochfrequenzleitungsabschnitt versehen ist, an dem jeweils die Filter für die auszuwählenden Frequenzen angekoppelt sind und bei dem ferner für alle vorgesehenen Frequenzen fest abgestimmte Resonatoren angeordnet sind, die zum Einstellen einer gewünschten Information durch starke Verstimmung oder starke Bedämpfung einzeln unwirksam schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Resonator eine Mikrowellendiode zugeordnet ist, die jeweils so an den entsprechenden Resonator angekoppelt ist, daß durch Anlegen von Steuerspannungen an die Mikrowellendiode der Resonator verstimmt oder bedämpft wird.
2. Antwortgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrowellendiode eine PIN-Diode ist.

VPA 75 E 6537/641

609882/0683
3. Antwortgerät nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Mikrowellendiode eine Varaktor-Diode ist.
4. Antworgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit in Koaxial- oder Hohlleitertechnik ausgeführten Resonatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung der Mikrowellendiode an den Resonator über ein induktives Koppelelement am Topfboden des Resonators erfolgt.
5. Antwortgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrowellendiode als Dioden-Chip ausgebildet und in dem Koppelelement integriert ist, das in eine Bohrung des Topfbodens des Resonators einsteckbar ist.
6. Antwortgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Leitungen zur Zuführung der Steuerspannung für die Mikrowellendiode auf einer an der Außenseite des Topfbodens des Resonators angeordneten Platine aufgebracht sind.
7. Antwortgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit in Koaxial- oder Hohlleitertechnik ausgeführten Resonatoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung kapazitiv mit einer schaltbaren Antenne erfolgt.

VPA 75 E 6537/641

609882/0683

Leerse ite