DE2751417A1

DE2751417A1 - Einrichtung zur uebertragung der ausgangssignale mehrerer funkempfaenger ueber eine gemeinsame datenleitung

Info

Publication number: DE2751417A1
Application number: DE19772751417
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Uebel
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1977-11-17
Filing date: 1977-11-17
Publication date: 1979-05-23
Also published as: CH637511A5; ES475185A1; DE2751417C2; AT376342B; ATA809578A

Description

Finrichtung zur übertragung der Ausgangssignale mehrerer
Funkempfänger über eine gemeinsame Datenleitung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung der Ausgangssignale mehrerer Funkempfänger zu einer Zentrale über eine gemeinsame Datenleitung, wobei alle Funkempfänger dasselbe frequenzmodulierte Eingangssignal mit unterschiedlieber Pegeln empfangen.
Rei der Steuerung von Fahrzeugen, die sich entlang eines vorbestimmten Weges bewegen, besteht die Möglichkeit, anstatt eine Lösung zu wählen, bei welcher der notwendige Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen und ihrer Steuerzentrale über Induktionsschleifen oder induktiv mit den Fahrzeugen gekoppelte Antennen abgewickelt wird, die Fahrzeuge über Funk zu steuern.
Es werden bei dieser Lösung Funk-Sende- und Empfangseinrichtungen in regelmäßigen Abständen entlang der Fahrstrecke montiert, welche mit gleichartigen Einrichtungen auf den Fahrzeugen kommunizieren. Die ortsfesten Sende- und Empfangseinrichtungen sind dabei über eine gemeinsame Datenleitung mit der Steuerzentrale verbunden.
Da bei Verwendung von Funk keine eindeutige Zuordnung zwischen sendendem Fahrzeug und ortsfestem Empfänger möglich ist, fallen in der Zentrale immer die Ausgangssignale mehrerer Empfänger, die alle dasselbe Funksignal aufgenommen haben, an.
Diese Überlagerung mehrerer gleicher Signale kann zu Störungen führen, die vor allem durch Laufzeitunterschiede zwischen deri einzelnen Signalen verursacht werden. Auch Störungen durch sich überlagerdes Rauschen mehrerer Empfänger sind denkbar.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zu schaffen, mit der ein von mehreren Funkempfängern empfangenes Signal, über eine gemeinsame Datenleitung zu einer Zentrale übertragen und dort verarbeitet werden kann, ohne daß Störungen durch Laufzeitunterschiede oder Empfängerrauschen auftreten.
Die Einrichtung, welche die Aufgabe der Erfindung löst, ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Zentrale Mittel zur Erzeugung und Übertragung einer konstanten Taktfrequenz an die Funkempfänger und in den Funkempfängern Mittel zur Rückübertragung dieser Taktfrequenz an die Zentrale vorgesehen sind, daß die Funkempfänger weiterhin Mittel zur Beeinflussung der Phaserilage und Mittel zur Beeinflussung der Amplitude der ScXkzuübertragenden Taktfrequenz enthalten und daß die Mittel zur Beeinflussung der Phasenlage abhängig von Eingangssigm1 und die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude abhängig vom Eingangspegel der Funkempfänger gesteuert werden.
Damit kann der Ausgangspegel des zum Fahrzeug am günstigsten gelegenen Empfängers gegenüber den Ausgangspegeln der anderen Empfänger stark erhöht werden, so daß letztere nur noch wenig zum in der Zentrale empfangenen Signal beitragen.
Durch die zur Übertragung verwendete Phasenmodulation wird es möglich, auch noch die Reststörungen zu unterdrücken.
Eine Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Empfängern ausgangsseitig zur Signalverzögerung geeignete Einrichtungen vorgesehen sind urid diese so dimensioniert sind, daß die Untersiede in der Signallaufzeit zwischen den einzelnen Empfängern und der Zentrale ausgeglichen werden. Durch diese Maßnahme werden die durch unterschiedliche Länge der Datenleitung entstehenden Laufzeitunterschiede beseitigt und damit der Störpegel weiter abgesenkt.
Den gleichen Zweck erfüllt eine Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Übertragung der konstanten Taktfrequenz von der Zentrale zu den Funkempfängern über die gemeinsame oder eine gesonderte Datenleitung erfolgt und daß die konstante Taktfrequenz dabei an dem der Zentrale gegenüberliegenden Ende der Datenleitung eingespeist wird.
Eine noch weitere Absenkung des Störpegels und vor allem eine weitere Absicherung gegen Störungen durch Rauschen weit vom Fahrzeug entfernter Empfänger ist der Zweck einer anderen Weiterbildung der Einrichtung nach der Erfindung.
Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Empfänger bei Unterschreiten eines bestimmten Eingangspegels abgeschaltet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Beeinflussung der Phasenlage der rückzuübertragenden Taktfrequenz im Empfänger aus einem Exklusiv-Oder-Gatter bestehen, welchem einerseits die von der Zentrale her übertragene Taktfrequenz, andererseits das über einen Diskriminator und eine Triggerschaltung aufbereitete Eingangssignal des Empfängers zugeführt wird und daß die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude der rückzuübertragenden T-aktfrequenz aus einer Multiplizierschaltung und einem Verstärker bestehen, wobei die Multiplizierschaltung das Ausgangssignal des Exklusiv-Oder-Gatters mit den Ausgangssignal des Verstärkers verknüpft und wobei dem Verstärker eingangsseitig das Eingangssignal des Empfängers über einen Tiefpaß zugeführt wird. Diese Einrichtung läßt sich mit wenigen handelsüblichen Bauelementen realisieren und ist wenig stOranfSllig.
Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude der rückzuübertragenden Taktfrequenz diese Beeinflussung in Abhängigkeit vom Eingangspegel nach einer nichtlinearen Funktion vornehmen. Hiermit läßt sich die Abhängigkeit des Ausgangspegels der Empfänger vom Eingangspegel, dem speziellen Problem angepaßt, auch nach einer nichtlinearen Funktion einstellen.
Anhand der Figuren soll nun ein AusrUhrungsbeispiel der Einrichtung nach der Erfindung beschrieben und seine Funktion erklärt werden.
Fig.1 zeigt die Anordnung von Sende- und Empfangseinrichtungen zusan-en mit einer Zentrale und einem Fahrzeug; Fig.2 zeigt das Prinzipschaltbild eines Empfängers; Fig.3 zeigt mogliche Abhängigkeiten des Empfãngerausgangspegels vom Empfangereingangspegel; Fig.4a-c zeigt Formen der von der Zentrale auszuwertenden Signale.
InFiglist dargestellt eine Zentrale ZE zur Steuerung eines Fahrzeuges FZ entlang einer Wegstrecke W. Die Zentrale ist über Datenleitungen 5 mit ortsfesten Sende- ulld Empfangseinrichtungen SE1...3 verbunden. Eine Sende- und Empfangseinrichtung SE auf dem Fahrzeug empfangt Steuerbefehle in Form von Datentelegrammen von den ortsfesten Sende- und Empfangseinrichtungen und sendet ihrerseits Datentelegramme aus, welche von mehreren ortsfesten Sende- und Empfarlgscirictungen empfangen und über die gemeinsame Datenleitung S an die Zentrale übermittelt werden.
Fig.2 zeigt den Aufbau des Empfängerteiles einer Sende-und Empfangseinrichtung SE. Über einen Eingang FM gelangt das frequenzmodulierte Nutzsignal von der Antenne in die Schaltung. Es wird hier einmal über einen Diskriminator D und eine Triggerschaltung T in eine Rechteckspannung verwandelt, welche die zur Zentrale zu übermittelnde Bitfolge wiedergibt. Ein nachgeschaltetes Exklusiv-Oder-Gatter fungiert als Phasenmodulator, in dem es eine von der Zentrale über einen Taktfrequenzeingang TF in die Schaltung eingespeiste Taktfrequenz im Rhythmus der zu übertragenden Bitfolge in ihrer Phasenlage zwischen 0 und 180 Grad ändert. Dieses phasenmodulierte Signal wird, bevor es über einen Bandpaß BP auf die gemeinsame Datenleitung S gelangt, noch mit einem Faktor multipliziert, der aus dem Pegel des Eingangssignales abgeleitet wird.
Das Eingangssignal wird dazu über einen Tiefpaß TP auf einen Verstärker V gegeben. Dieser Verstärker braucht das geglättete Eingangssignal nicht unbedingt linear zu verstärken, sondern er kann auch als Funktionsgenerator pine unterschiedliche Verstärkung in verschiedenen Pegelbereichen vornehmen.
Fig.3 zeigt dazu eine lineare VerstärkerkurveOC und eine für den beschriebenen Fall möglicherweise günstigere nichtlineare Kurve (3.
Eine Verstärkung nach der Funktionp bewirkt eine Abschaltung des Empfängerausganges bei niedrigen Eingangspegcln.
In Fig.4 sind Formen des von der Zentrale zu verarbeitenden Signales dargestellt. Fig.4a zeigt das ungestörte Signal.
Fig.4b zeigt ein Signal wie es etwa empfangen würde, wenn unterschiedlich vom Fahrzeug und von der Zentrale entfernte Empfänger das aufgenommene Signal mit gleichen Ausgangspegeln in die Datenleitung einspeisen würden. Man erkennt, daß hier nicht nur die Rechteckform des Signals weitgehend zerstört wird, sondern daß sich auch die Stellen, an derenNulldurchgänge erfolgen, verschieben. In Fig.4c ist ein Signal dargestellt, wie es die Einrichtung nach der Erfindung in der Zentrale hervorruft. Die Beiträge der vom Fahrzeug entfernt liegenden Empfänger zum Signal sind zusammen kleiner als die Hälfte des vom bevorzugten Empfänger stammenden Signales. Der Nulldurchgang wird dadurch nicht verschoben und eine Auswertung des phasenmodulierten Signales kann fehlerfrei erfolgen.
Ein zusätzlicher Ausgleich der Laufzeiten auf der Datenleitung, der z.B. durch den Einbau von mehr oder weniger signalverzögernden Bauteilen in die Empfänger (z.B. Verzögerungsleitungen, Schieberegister) oder durch Einspeisung der Taktfrequenz in die Datenleitung von dem der Zentrale gegenüberliegenden Ende her verwirklicht werden kann, reduziert die Laufzeitunterschiede um mehr als die Hälfte.
Eine Schwächung des Empfangssignals durch die Kabeldämpfung, was sich insbesondere dann ungünstig auswirken kann, wenn der bevorzugte, dem Fahrzeug am nächsten liegende Empfänger sehr weit von der Zentrale entfernt ist, kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Verstärkung der in den Empfängern angeordneten Verstärker mit zunehmender Entfernung von der Zentrale höher eingestellt wird.

Claims

Patentansprüche 1. Einrichtung zur übertragung der Ausgangssignale mehrere Funkempfänger zu einer Zentrale über eine gemeinsame Datenleitung, wobei alle Funkempfänger dasselbe frequenzmodulierte Eingangssignal mit unterschiedlichen Pegel empfangen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in der Zentrale Mittel zur Erzeugung und Übertragung einer konstanten Taktfrequenz an die Funkempfänger und in den Funkempfängern Mittel (M, BP) zur Rückübertragung dieser Taktfrequenz an die Zentrale vorgesehen sind, daP.

die funkrnpfänger weiterhin Mittel (D, T, EO) zur Heeinflussung der Phasenlage und Mittel (TP, V, M) zur Beeinflussung der Amplitude der rückzuübertragenden Taktfrequenz enthalten und daß die Mittel zur Beeinflussung der Phasenlage abhängig vom Eingangssignal und die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude abhängig vom Eingangspegel der Funkempfänger gesteuert werden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Empfängern ausgangsseitig zur Signalverzögerung geeignete Einrichtungen vorgesehen sind und diese so dimensioniert sind, daß die Unterschiede in der SIgnllaufzeit zwischen den einzelnen Empfängern und der Zentrale ausgeglichen werden.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der konstanten Taktfrequenz von der Zentrale zu den Funkempfängern über die gemeinsame oder eine gesonderte Datenleitung erfolgt und daß die konstante Taktfrequenz dabei an dem der Zentrale gegenüberliegenden Ende der Datenleitung eingespeist wird.
4. Einrichtung nach Anspruch 1,2 Wer 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Empfänger bei Unterschreiten eines bestimmter Eingangspegels abgeschaltet werden.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichrlet, daß die Mittel zur Beeinflussung der Phasenlage der rückzuübertragenden Taktfrequenz im Empfänger aus einem Exklusiv-Oder-Gatter (EO) bestehen, welchem einerseits die von der Zentrale her übertragene Taktfrequenz, andererseits das über einen Diskriminator (D) und eine Triggerschaltung (T) aufbereitete Eingangssignal des Empfängers zugeführt wird und daß die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude der rückzuübertragenden Taktfrequenz aus einer Multiplizierschaltung (M) und einem Verstärker (V) bestehen, wobei die Multiplizierschaltung das Ausgangssignal des Exklusiv-Oder-Gatters mit dem Ausgangssignal des Verstärkers verknüpft und wobei dem Verstärker eingangsseitig das Eingangssignal des Empfängers über einen Tiefpaß (TP) zugeführt wird.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Beeinflussung der Amplitude der rückzuübertragenden Taktfrequenz diese Beeinflussung in Abhängigkeit vom Eingangspegel nach einer nichtlinearen Funktion vornehmen.