DE2606570A1

DE2606570A1 - Communication system in thousand to giga Hz range - identifies moving bodies by attached response transmitter with aerial and diode

Info

Publication number: DE2606570A1
Application number: DE19762606570
Authority: DE
Inventors: Theo Ing Grad Huesgen; Klaus Dipl Phys Dr Loehn; Gerd Dr Schiefer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1976-02-19
Filing date: 1976-02-19
Publication date: 1977-08-25

Abstract

Transmitting and receiving system in 103 to 109 HZ frequency ranges identifies moving bodies involved in shoplifting or bodies bured by avalanches, explosions etc. The transmitter of a mobile locator radiates a search signal which is modulated by a corresponding by lower frequency (102 to 108 HZ). The response transmitter (5) if fixed to an article or a person and consists of an aerial and now-linear component for example, diode. The modulation frequency received and amplified is fed back to the modulator of the transmitter, so that self-excitation of modulation takes place only if the response transmitter (5) is present.

Description

"Sende- und Empfangssystem im Frequenzbereich von 103 bis"Transmission and reception system in the frequency range from 103 to

109 Hz zur Erkennung von bewegbaren Körpern" Die Erfindung bezieht sich auf ein Sende- und Empfangssystem im Frequenzbereich von 103 bis 109 Hz zur Erkennung von bewegbaren Körpern, bei dem der Sender eines gegebenenfalls ebenfalls bewegbaren Suchgerätes ein Suchsignal abstrahlt, das über eine Modulationseinrichtung durch eine von außen zugeführte, entsprechend niedrigere Frequenz (102 bis 108 Hz) moduliert werden kann, und bei dem der z.B. an einer Ware oder einer Person befestigte Antwortgeber, bestehend zumindest aus einer Antenne und einem nichtlinearen Bauelement, z .3. 109 Hz for the detection of movable bodies "The invention relates rely on a transmission and reception system in the frequency range from 103 to 109 Hz Detection of movable bodies, in which the transmitter may also have one Movable search device emits a search signal via a modulation device by an externally supplied, correspondingly lower frequency (102 to 108 Hz) can be modulated, and in which the e.g. attached to a product or a person Responder, consisting of at least one antenna and one non-linear component, z .3.

Diode, das evtl. modulierte Suchsignal empfangen, demodulieren und die Modulationsfrequenz an einen entsprevchenden Enpfängr des Suchgerätes zurückstrahlen kann.Diode, which may receive modulated search signal, demodulate and the modulation frequency to a corresponding Enpfängr of the locator can radiate back.

Derartige Sende- und Empfangssysteme sind bereits aus der DT-OS 23 52 807 und 24 26 993 bekannt und auch in der älteren Anmeldung der Anmelderin nach P 25 55 505 beschrieben. Während sich der Gegenstand nach der DT-OS 23 52 807 mit der beispielsweisen Ausbildung eines Antwortgebers befaßt, beschreibt die DT-OS 24 26 993 ein Sende- wld Empfangs system, bei dem der Sender des Suchgerätes nur eine Frequenz abstrahlt, dessen zweite Harmonische bereits um mehr als 100 dB unterdrückt ist und bei der der- Emtknger des Suchgerätes zum Empfang dieser zweiten Harmonischen der Festfrequenz ausgelegt ist.Such transmission and reception systems are already from DT-OS 23 52 807 and 24 26 993 and also in the applicant's earlier application P 25 55 505 described. While the object according to DT-OS 23 52 807 with concerned with the exemplary training of a responder, describes the DT-OS 24 26 993 a broadcast receiving system in which the transmitter of the locator only emits a frequency whose second harmonic is already suppressed by more than 100 dB and the receiver of the locator to receive this second harmonic the fixed frequency is designed.

Dazu muß der Antwortgeber natürlich derart ausgebildet sein, daß er diese zweite Harmonische beim Anpeilen abstrahlt. Das Sende- und Empfangs system nach der Anmeldung P 25 55 505 befaßt sich mit einer speziellen Ausbildung des Antwortgebers mit einem piezoelektrischen Resonator.To this end, the responder must of course be trained in such a way that he this second harmonic radiates when aiming. The sending and receiving system after registration P 25 55 505 deals with a special training of the responder with a piezoelectric resonator.

Derartige hochfrequente Suchsysteme gewinnen in neuerer Zeit besondere Bedeutung bei der Anwendung zur Erkennung von Ladendiebstählen. Aber auch die Suche nach Verschütteten von Lawinen, Erdbeben, Gasexplosionen usw. fordert hochempfindliche Suchgeräte. Die bisher bekanntgewordenen Verfahren, also nicht die oben genannten, arbeiten im wesentlichen nach dem Prinzip des "Sekundärradars", d.h. nach dem Ausstrahlen eines Suchsignals werden nicht alle zurückkommenden Reflektionen detektiert, wie beim sog. normalen Radar, sondern nur solche, die von einer bestimmten Vorrichtung, im folgenden Antwortgeber genannt, zurückkommen. Um diesen Effekt zu erreichen, muß der Antwortgeber, wie bereits oben in den Anmeldungen beschrieben, das ursprüngliche Signal verändern, damit es von den anderen Reflektionen unterscheidbar ist. Zu diesem Zweck enthält der Antwortgeber, wie bereits in der genannten DT-OS 23 52 807 erwähnt, als nichtlineares Element eine Diode zur Verzerrung des Suchsignals. Hierdurch entstehen in dem Antwortgeber neue Frequenzen, z.B. Oberwellen der Suchfrequenz, wie in der Anmeldung nach DT-OS 24 26 993 beschrieben.Such high-frequency search systems have been gaining particular in recent times Importance in the application for the detection of shoplifting. But also the search after being buried in avalanches, earthquakes, gas explosions etc. calls for highly sensitive Search devices. The processes that have become known so far, i.e. not the ones mentioned above, work essentially on the principle of "secondary radar", i.e. after emitting of a search signal, not all returning reflections are detected, such as with so-called normal radar, but only those that are triggered by a certain device, hereinafter referred to as the answerer, come back. To achieve this effect, the responder must, as already described above in the registrations, the original Modify the signal so that it can be distinguished from the other reflections. To this The purpose of the responder, as already mentioned in the DT-OS 23 52 807 mentioned, is a diode as a non-linear element to distort the search signal. This creates new frequencies in the responder, e.g. harmonics of the search frequency, how in the application according to DT-OS 24 26 993 described.

Bei dem oben genannten Stand der Technik und auch bei oben genannten Anme ldungs gegenständen bestand die Schwierigkeit darin, daß die auf dem Antwortgeber entstehende neue Frequenz nur sehr schwach abgestrahlt wird und entsprechend schlecht empfangen werden kann. Dies führte naturgemäß zu einer geringen Reichweite des Suchsystems, was insbeondere bei Verschüttetensuchgeräten zur Suche von Lawinenverschütteten sehr nachteilig war.With the above prior art and also with the above The difficulty was that the respondents resulting new frequency is radiated only very weakly and accordingly badly can be received. This naturally led to a limited range of the search system, what especially with avalanche search devices for searching for avalanche victims was very disadvantageous.

Die Aufgabe der Erfindung bestand daher darin, die Empfangsempfindlichkeit des Suchgerätes wesentlich zu vergrößern, z.B. die Reichweite zu verdoppeln.The object of the invention was therefore to improve the reception sensitivity to increase the search device significantly, e.g. to double the range.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Sende- und Empfangssystem der eingangs genannten Art nach der Erfindung die vom Empfänger empfangene und verstärkte Modulationsfrequenz nach Amplitude und Phase so auf den Modulator des Senders zurückgekoppelt, daß nur bei Anwesenheit des Antwortgebers eine Selbsterregung der Modulation stattfindet.To solve this problem, a transmitting and receiving system of the type mentioned according to the invention, the received and amplified by the recipient The modulation frequency is fed back to the transmitter's modulator in terms of amplitude and phase, that self-excitation of the modulation takes place only when the responder is present.

Die Erfindung nutzt die an sich bekannte Tatsache aus, daß es nach den Prinzipien der Informationstheorie an sich gelingen müßte, innerhalb des Rausch- und Störpegels am Empfänger nur das Signal zu detektieren, das nach Frequenz und gleichzeitiger Phasenlage das Richtige ist.The invention takes advantage of the fact, known per se, that it is after the principles of information theory would have to succeed within the intoxication and interference level at the receiver to detect only the signal that is based on frequency and simultaneous phasing is the right thing.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Empfänger zwei getrennte Empfangszweige aufweisen, die die Modulationsfrequenz gleichzeitig über eine Entzerrerschaltung mit gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Phasenlage auf den Modulator zurückkoppeln.In a further embodiment of the invention, the receiver can have two separate Have reception branches that simultaneously control the modulation frequency via an equalization circuit feed back to the modulator with the same amplitude but opposite phase position.

Weiterhin kann die Empfangsantenne aus zwei elektrisch um 1800 phasenverschoben angeschlossenen Teilantennen bestehen.Furthermore, the receiving antenna can be electrically phase-shifted by 1800 out of two connected partial antennas exist.

Auch kann nur eine Empfangsantenne und nur ein Empfänger, jedoch zusätzlich ein Phasenschieber für die Phasenschiebung von 1800 bzw. 3600 für die Modulationsfrequenz f2 angeordnet sein. Auch kann zwischen dem Sender und der Sendeantenne ein Filter angeordnet sein, das die Abstrahlung der Modulationsfrequenz um mehr als 100 dB unterdrückt. Die Vorteile dieser weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.It is also possible to have only one receiving antenna and only one receiver, but in addition a phase shifter for the phase shift of 1800 or 3600 for the modulation frequency be arranged f2. A filter can also be used between the transmitter and the transmitting antenna be arranged that the radiation of the modulation frequency by more than 100 dB suppressed. The advantages of this further embodiment of the invention are in the the following description of the figures explained in more detail.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

In einem Generator 1 wird die sinusförmige Trägerfrequenz f1, z.B. im Bereich von 105 bis 109 Hz, erzeugt. Diese Trägerfrequenz f1 kann in einem Modulator 2 durch eine von außen zugeführte entsprechend niedrige Frequenz f2, die im entsprechenden Bereich von 102 bis 107 liegen kann, amplitudenmoduliert werden. Ein nachfolgendes Filter 3 läßt nur die Trägerfrequenz f1 und die beiden Seitenbänder f1 + f2 und fl f2 hindurch, während die Modulationsfrequenz f2 dagegen soweit wie möglich, also praktisch fast vollständig, unterdrückt wird. Die AbstShlung erfolgt über eine Antenne 4, hier also als Spulen- oder Rahmenantenne aufgeführt.In a generator 1 the sinusoidal carrier frequency f1, e.g. in the range from 105 to 109 Hz. This carrier frequency f1 can be used in a modulator 2 by an externally supplied correspondingly low frequency f2, which in the corresponding Range from 102 to 107 can be amplitude modulated. A subsequent one Filter 3 leaves only the carrier frequency f1 and the two sidebands f1 + f2 and fl f2 through, while the modulation frequency f2, however, as far as possible, that is practically almost completely, is suppressed. The radiation is provided by an antenna 4, listed here as a coil or loop antenna.

Der Antwortgeber besteht aus einer Antenne, die im einfachsten Fall wieder aus einem Rahmen, evtl. einer Spule mit einem Ferritkern, mit einer parallelgeschalteten Diode besteht.The responder consists of an antenna, which in the simplest case again from a frame, possibly a coil with a ferrite core, with a parallel connected There is a diode.

Kommt der Antwortgeber 5 in das Feld des Suchgerätes bzw. des Senders, so wird die in ihm induzierte Spannung an der Diode gleichgerichtet. Ist das Sendesignal auf der Trägerfrequenz f1 unmoduliort, so entsteht im wesentlichen im Kreis des Antwortgebers nur ein Gleichstrom. Ist das Sendesignal mit der Trägerfrequenz f1 jedoch moduliert, so ist der Antwortgeber 5 derart ausgebildet, daß in ihm vorwiegend ein Strom mit der Modulationsfrequenz f2 entsteht, dessen Magnetfeld vom Antwortgeber 5 abgestrahlt wird. Die Empfangsantenne 6 des Suche gerätes und die selektiVen Empfänger 7 sind auf die Modulationsfrequenz f2 abgestimmt. Das Ausgangssignal der Empfänger 7 wird nun auf den Modulator 8 zurückgekoppelt und kann so, wenn die Schleifenverstärkung größer als 1 ist, die Modulation des Trägers bewirken. Hierdurch wird also eine Selbsterregung der Modulation erreicht, die nur bei Vorhandensein des Antwortgebers 5 stattfinden kann. Eine Anzeige kann dann z.B.If the responder 5 comes into the field of the search device or the transmitter, so the voltage induced in it is rectified at the diode. Is the broadcast signal unmodulated on the carrier frequency f1, then occurs essentially in the circle of the Responder only a direct current. Is the transmission signal with the carrier frequency f1 but modulated, the response generator 5 is designed such that in it predominantly a current with the modulation frequency f2 is generated, the magnetic field of which is generated by the responder 5 is emitted. The receiving antenna 6 of the search device and the selective receivers 7 are based on the modulation frequency f2 matched. The output signal the receiver 7 is now fed back to the modulator 8 and can so when the Loop gain is greater than 1, causing modulation of the carrier. Through this a self-excitation of the modulation is thus achieved, which only when it is present of the responder 5 can take place. An advertisement can then e.g.

durch Detektieren der Modulationsspannung bei 8 erfolgen.by detecting the modulation voltage at 8.

Wie alle selbst-erregten Schaltungsanordnungen kann das System jedoch nur arbeiten, wenn die Rückkopplung in der richtigen Phasenlage erfolgt. Dies geschieht in gewissen Grenzen automatisch, da der Phasengang der schmalbandigen Empfangsanordnung im Suchgerät immer frequenzabhängig ist. Dadurch stellt sich eine Rückkopplungsfrequenz auf der Modulationsfrequenz f2 ein, die die"richtige" Phase hat. Die Tatsache aber, daß die Phase im System je nach Position des Antwortgebers um 1800 springen kann, wird hierdurch nicht kompensiert. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist daher eine Antenne mit zwei elektrisch um 1800 verdrehten Anschlüssen vorgesehen, die auf zwei getrennte Empfänger 7 arbeiten. Die Empfängerausgänge sind dann eventuell über eine Entkopplungsschaltung miteinander verbunden.Like all self-excited circuit arrangements, however, the system can only work if the feedback is in the correct phase position. this happens Automatically within certain limits, as the phase response of the narrow-band receiving arrangement is always frequency-dependent in the search device. This creates a feedback frequency on the modulation frequency f2, which has the "correct" phase. But the fact that the phase in the system can jump to 1800 depending on the position of the responder, is not compensated by this. In the embodiment described is therefore an antenna with two connections electrically rotated by 1800 is provided, the work on two separate receivers 7. The receiver outputs are then possibly connected to one another via a decoupling circuit.

Je nach der Lage des Antwortgebers 5 erfolgt nun die Rückkopplung über den einen oder den anderen Empfängerzweig.Depending on the position of the responder 5, the feedback now takes place via one or the other recipient branch.

Eine andere Lösung könnte im Prinzip mit nur einem Empfangsteil arbeiten, benötigt dann aber einen zusätzlichen Phasenschieber, der in einem relativ geringen Frequenzbereich der Modulationsfrequenz f2 eine Drehung um 3600 bewirken muß.Another solution could in principle work with just one receiver, but then requires an additional phase shifter, which in a relatively small Frequency range of the modulation frequency f2 must cause a rotation by 3600.

Dann kann sich auch in diesem Fall eine Frequenz mit der richtigen Phasenlage aufschaukeln. Eine derartige Anordnung ist jedoch schwierig zu realisieren, weil im gesamten Frequenz bereich im Filter 3 eine Sperrwirkung erzielt werden muß.Then, in this case too, a frequency with the correct one can be found Increase the phase position. However, such an arrangement is difficult to implement, because in the entire frequency range in the filter 3, a blocking effect must be achieved.

Die genannte Anordnurlg arbeitete bei einer Trägerfrequenz f1 von 130 kHz und einer Modulationsfrequenz f2, die etwa bei 2 kHz lag. Gegenüber dem bekannten Verfahren konnten hiermit Empfindlichkeitsgewinne von etwa 20 dB oder, anders ausgedrückt, eine doppelte Pkeichweite mit dem Suchgerat erreicht werden.Said arrangement operated at a carrier frequency f1 of 130 kHz and a modulation frequency f2, which was around 2 kHz. Compared to the known methods could use this to gain sensitivity of around 20 dB or In other words, double the range can be achieved with the search device.

PATENTMSPRÜC1iP:PATENT MSPRÜCK1iP:

Claims

PATENT CLAIM 1. Transmission and reception system in the frequency range of 10³ to 10 'Hz for the detection of movable bodies, in which the transmitter may have one also movable search device emits a search signal via a modulation device by an externally supplied, correspondingly lower frequency (102 to 108 Hz) can be modulated, and in which the e.g. attached to a product or a person Responder, consisting of at least one antenna and one non-linear component, E.g. diode, which may receive modulated search signal, demodulate and the modulation frequency can radiate back to a corresponding receiver of the search device, characterized in that that the modulation frequency received and amplified by the receiver according to amplitude and phase is fed back to the modulator of the transmitter in such a way that only when present self-excitation of the modulation takes place.

2. transmitting and receiving system according to claim 1, characterized in that that the receiver has two separate reception branches, the modulation frequency at the same time via an equalization circuit with the same amplitude, but opposite Feed the phase position back to the modulator.

3. transmitting and receiving system according to claim 2, characterized in that that the receiving antenna (6) consists of two electrically connected by 1800 out of phase Teilantewlen exists.

4. transmitting and receiving system according to claim 1, characterized in that that only one receiving antenna (6) and only one receiver (7), but also one Phase shifter for the phase shift of 1800 or 3600 for the modulation frequency £ 2 are arranged.

5. transmitting and receiving system according to claim 1, characterized in that that between c, cp ert and transmitting antenna e: is used in filter (3), the di.e Radiation of the modulation frequency suppressed by more than 100 dB.