DE2531148B2

DE2531148B2 - Antwortgerät mit schaltbaren Leitungsresonatoren für ein periodisch frequenzveränderndes drahtloses Abfrage/ Antwort-Informationsübertragungssystem, insbes. für Eisenbahn-Triebfahrzeuge

Info

Publication number: DE2531148B2
Application number: DE2531148A
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: 1978-08-31
Also published as: AT359125B; DE2531148A1; SE7607883L; CA1065027A; BE843980A; DE2531148C3; ZA763418B; PL112006B1; DK253576A; LU75358A1; US4070672A; SE413590B; NL7607667A; CH601809A5; GB1551323A; FR2317665A1; FR2317665B1; ATA382476A

Description

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 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 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 als Filter für alle vorgesehenen Frequenzen fest abgestimmte Hochfrequenzleitungsresonatoren in Koaxial- oder Hohlleitertechnik vorgesehen sind, die zum Einstellen einer gewünschten Information durch starke

ίο Verstimmung oder starke Bedämpfung einzeln unwirksam schaltbar sind.

Ein derartiges Antwortgerät ist durch die DE-AS 19 01 890 bekannt Bei in Koaxial- oder Hohlleitertechnik ausgeführten Resonatoren ist dabei für jeden Resonator ein beweglicher Stift vorgesehen, der bedarfsweise in den Resonator eintauchbar ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antwortgerät 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 bei an sich bekannter Verwendung einer Mikrowellendiode, die jeweils so an den entsprechenden Resonator angekoppelt ist, daß durch Anlagen von Steuerspannungen an die Mikrowellendiode der Resonator verstimmt oder bedämpft wird, diese als Dioden-Chip ausgebildet und in einem induktiven

jo Koppelelement integriert ist, das in eine Bohrung des Topfbodens des Resonators einsteckbar ist.

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.

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

In vorteilhafter Weiterbildung des Anmeldungsgegenstandes ist ferner vorgesehen, die Leitungen zur Zuführung der Steuerspannung für die Mikrowellendiode auf einer an der Außenseite des Topfbodens des Resonators angeordneten Platine aufzubringen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 das Ersatzschaltbild eines Mikrowellenresonators mit angeschlossenem Diodenkreis,

F i g. 2 eine Ausführungsform eines schaltbaren Mikrowellenresonators.

Das Ersatzschaltbild nach F i g. 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 L 4 und der Kapazität CA und einem parallelliegenden Widerstand A4. Die einzelnen Teile I bis IV haben dabei folgende

b5 Wirkung: Ein in der Gleichspannungszuführung angeordnetes nr-Glied aus den Querkapazitäten Cl, C2 und der Längsinduktivität L 1 wirkt als HF-Kurzschluß, die Mikrowellendiooe D wirkt als Schalter oder variable

Kapazität, der Koppelteil III dient der Einkopplung des Diodenkreises in den Resonator und der Mikrowellenjssonator bestimmt durch seine Resonanzfrequenz die Information. Die Mikrowellendiode, deren Impedanz durch die über die Gleichspannungszuführuni; angelegte Steuerspannung St verändert werden kann, wird über den Koppelteil HI induktiv mit dem Koppelfaktor k an den Mikrowellenresonator, der beispielsweise als λ/4 Koaxialresonator ausgebildet ist, angekoppelt

Als Mikrowellendiode wird in vorteilhafter Weise eine PIN-Diode verwendet, die als steuerbarer Mikrowellenwiderstand 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 bedampft 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 an sich 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 Frequenzänderungen durchzuführen. Bei der zweistufigen sogenannten »duaI-stage«-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 ersten Kapazitätswert und darüber den zweiten Kapazitätswert einnehmen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform 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 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 Topfboden 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 ICoaxiahesonators 1

ίο 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 π Ziffern codiert werden. Bei einem System, das im 2-aus-5-Code arbeitet, werden für jede Ziffer zwei oder drei Resonatoren benötigt und 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 χ χ

inverse ZSC 3 χ χ χ

Frequenzplatz Nr.

Bei der Bedämpfung der Resonatoren durch PIN-Dioden erfolgt bei Verwendung von zwei Resonatoren

in 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 werden 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.

Bei der kontinuierlichen Durchstimmbarkeit durch Varaktordioden wird bei Verwendung 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 erste Resonator von Frequenzplatz No. 1 bis 4 und der zweite

4^r> Resonator von Frequenzplatz No. 2 bis 5 durchgestimmt werden. Im Bedarfsfall kann auch hierbei die gesamte Information geändert werden. Die abzuschaltenden Resonatoren lassen sich mit Hilfe der Varaktordiode auch in einen Bereich außerhalb des Nutzbandes

so 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 Durchstimmung mittels Halbleiterdioden, die mehrere diskrete Kapazitäts-Zustände einnehmen können, kann jeder Resonator beispielswei-

hi) se zwei Resonanzfrequenzen einnehmen. Damit kann bei zwei Resonatoren pro Ziffer die Ziffer auf vier verschiedene Zahlen eingestellt werden, bei mehr Resonatoren pro Ziffer können entsprechend mehr Zahlen pro Ziffer eingestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 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 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 als Filter für alle vorgesehenen Frequenzen fest abgestimmte Hochfrequenzleitungsresonatoren in Koaxial- oder Hohlleitertechnik vorgesehen sind, die zum Einsteilen einer gewünschten Information durch starke Verstimmung oder starke Bedämpfung einzeln unwirksam schaltbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei an sich bekannter Verwendung einer Mikrowellendiode (D), die jeweils so an den entsprechenden Resonator (1) angekoppelt ist, daß durch Anlegen von Steuerspannungen (St) an die Mikrowellendiode der Resonator verstimmt oder bedämpft wird, diese als Dioden-Chip ausgebildet und in einem induktiven Koppelelement (4) integriert ist, das in eine Bohrung (3) des Topfbodens des Resonators einsteckbar ist.

2. Antwortgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellendiode (D) eine PIN-Diode ist.

3. Antwortgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrowellendiode (D) eine Varaktor-Diode ist.

4. Antwortgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zur Zuführung der Steuerspannung (St) für die Mikrowellendiode (D) auf einer an der Außenseite des Topfbodens des Resonators angeordneten Platine (5) aufgebracht sind.