DE2806448C2

DE2806448C2 - System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke

Info

Publication number: DE2806448C2
Application number: DE19782806448
Authority: DE
Inventors: Vilem 8000 München Klir
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1978-02-15
Filing date: 1978-02-15
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE2806448A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Objektsicherung mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfaenger, der eine von der Empfangsfeldstaerke abhaengige Messspannung an eine Auswerteschaltung fuer die Alarmabgabe abgibt. Bei bekannten Systemen der vorstehend genannten Art erfolgt in der Auswerteschaltung eine Ueberwachung dadurch, dass einerseits die Empfangsfeldstaerke auf eine Mindestfeldstaerke hin ueberwacht wird, um eine Alarmabgabe bei einer irrtuemlichen oder vorsaetzlichen Unterbrechung bzw. Abschirmung der Mikrowellenschranke in groesserem Ausmass oder einem Senderausfall zu erzielen, und andererseits durch eine sog. dynamische Feldstaerke-Ueberwachung, mit der eine Alarmabgabe bei Durchschreiten oder Durchspringen der Schranke erzielt werden soll. Nachteilig ist der erweiterte Raumbedarf, der von Hindernissen freigehalten werden muss und die Gefahr bei der dynamischen Ueberwachung, das die Mikrowellenschranke durch Unterkriechen ueberwunden wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, das mit einem raeumlich moeglichst engen und leistungsschwachen Schrankenfeld eine erhoehte Sicherheit gegen Durchdringen der Schranke ohne Alarmabgabe bietet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass in der Auswerteschaltung die Messspannung an eine Gleichspannung-Vergleicherstufe angelegt ist, die ein Ausgangssignal bei einer oberen und einer unteren Ansprechschwellspannung zu einem Spannungsabs...U.S.W

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfanger, der zur Alarmabgabe eine von der Empfangsfeldstärke abhängige Meßspannung an eine Auswerteschaltung abgibt, in der die Meßspannung an ein: Gleich- ^pannungs-Vergleicherstufe angelegt ist, die beim Unterschreiten einer unteren Ansprechschwellspannung ein Ausgangssignal abgibt.

Ein System dieser Art ist in den »Zettler Mitteilungen«, Heft 38, April 1976, Seiten 5 bis 10 als Feldstärkemelder beschrieben, bei dem von dem Empfanger über einen Vorverstärker, einen Regelverstärker, ein Schm.albandfilter, einen Spitzengleichrichter und einen Alarmintegrator eine von der Empfangsfeldstärke abhängige Meßspannung gewonnen wird, die an eine Alarmvergleichsstufe angelegt wird, in der die Meßspannung mit einer Vergleichsspannung verglichen wird. Wenn die Meßspannung unte; die als Ansprechschwellspannung dienende Vergleichsspannung abfällt, wird ein Alarmsignal abgegeben. Die Integrationszeit des Integrators und die Vergleichsspannung werden so eingestellt, daß zur Abgabe eines Alarmsignals die empfangene Energie Pur eine Dauer von ungefähr SO ms auf ungefähr 50% abfallen muß. Damit nun eine Person in dem Feld der Mikrowellenschranke mit Sicherheit durch Alarmabgabe gemeldet wird, müssen bei dem bekannten System die Sendeantenne und die Empfangsantenne so dimensioniert und ausgerichtet werden, daß die Parson in dem Schrankenfeld in jedem Fall, also auch beim »Unterkriechen« die Hälfte oder zumindest einen großen Anteil des Feldquerschnitts abdeckt, über weichen die Mikrowellen-Energie vom Sender zum Empfanger gelangt. Diese Dimensionierung ist bei dem bekannten System jedoch schwierig, da der den Hauptanteil der Energie übertragende Feldquerschnitt einerseits klein gehalten werden muß, damit eine eindringende Person Energie in einem ausreichenden Anteil abfängt und dadurch eine Alarmabgabe herbeiführt, und andererseits so bemessen werden muß, daß eine bestimmte Strecke nicht nur gegen Durchschreiten, sondern auch gegen Unterkriechen oder Überspringen geschützt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, das mit einem räumlich möglichst engen und leistungsschwachen Schrankenfeld eine erhöhte Sicherheit gegen Durchdringen der Schranke ohne Alarmabgabe bietet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angeführten Mitteln gelöst.

Demnach wird bei dem erfindungsgemäßen System die Meßspannung nicht nur hinsichtlich eines durch eine Feldabdeckung verursachten Abfalls, sondern auch auf einen Anstieg hin überwacht. Die zu einer Alarmabgabe führenden Ansprechschwellspannungen bei der für diese Überwachung benutzten Gleichspannungs-Vergleicherstufe werden so gewählt, daß ihr Spannungsabstand kleiner als Mcßspannungsschwankungcn ist, die sich dann ergeben, wenn sich in dem Mikrowellen-Feld der Schranke ein Hindernis außerhalb der ersten

Fresnelzone bis im wesentlichen hin zu der sechsten Fresnelzone befindet und das Feld beeinflußt. Die erste Fresnelzone ist so definiert, daß an ihrem Rand die Weglänge zwischen Sender und Empfänger gegenüber der direkten Strecke zwischen diesen den Unterschied einer halben Wellenlänge hat. In dieser ersten Zone wird der größte Teil der Mikrowellen-Energie übertragen. Während bei dem bekannten System hauptsächlich diese Energie zur Überwachung herangezogen wird, wird bei dem erfindungsgemäßen System der Umstand genutzt, daß sich außerhalb der ersten Zone durch Hindernisse Feldstärkeschwankungen ergeben. Somit wird ein schlauchförmiger Raum um die erste Zone herum überwacht. Die erste Zone kann hierbei unabhängig von einem abzudeckenden Querschnittsan.teil gestaltet werden.

Somit erfolgt mit dem erfindungsgemäßen System eine Übei-wachung bis zu ungefähr der sechsten Fresnelzone der Mikrowellenschranke. Auf diese Weise kann durch entsprechende Gestaltung der Richtcharakteristiken von Sender und Empfänger der Raumbedarf für die Mikrowellenschranke untej gleichzeitiger Verringerung der aufgewandten Leistung verringert werden, während zugleich sichergestellt ist, daß die Mikrowellenschranke nicht durch Unterkriechen oder dergleichen überwunden werden kann. Die engere Bündelung der Strahlen der Mikrowellenschranke bei gleichzeitiger Sendeleislungsverringerung hat den Vorteil, daß mögliche Störungen anderer Systeme verringert werden. Da ferner zugleich die Empfangs-Richtcharakteristik eingeengt werden kann, wird die Störanfälligkeit des Empfängers verringert.

Vorteilhaft ist der Spannungsabstand zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwellspannung einstellbar, so daß das System den jeweiligen Gegebenheiten angepaßt werden kann und Fehlalarme durch kleine Körper vermieden werden können, die ihrer Fläche entsprechend nur kleine Feldstärkeschwankungen hervorrufen könner, wie beispielsweise durch die Mikrowsllenschranke fliegende Vögel oder dergleichen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 3 aufgeführt. Bei dieser Schaltung wird nach Patentanspruch 4 vorteilhaft die Meßspannung mit einer Vergleichsgrundspannung vergehen, die aus der Meßspannung mittels eines Siebglieds mit einer Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten gewonnen wird. Auf diese Weise können Fehlalarme vermieden werden, die durch klirnabedingte Änderungen der Empfangsfeldstärke verursacht sind, wie beispielsweise durch Nebti, Temperaluränderungen, die elektrische Schaltungselemente beeinflussen, oder dergleichen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemüßen Systems besteht darin, daß der Vergleicherstufe ein Zeitglied nachgeschaltet wird, welches nur auf ein Ausgangssignal der Vergleichcrstufe anspricht, das langer als eine vorbestimmte Zeit bestehen bleibt. Durch diese Maßnahmen können kurze Störungen, wie sie beispielsweise durch Grasbewegungen, Blitz, Wolkenbruch o. dgl. hervorgerufen werden, bei der Auswertung zur Alarmabgabe ausgeschaltet werden. Diese vorbestimmte Zeitdauer kann zur Anpassung an jeweilige Gegebenheiten einstellbar sein. Im Zusammenhang damit kann eine dynamische Überwachungsschaltung unempfindlicher gemacht werden, so daß sie damit relativ schnelle Bewegungen eines Hindernisses, wie sie beim Durchgehen oder Durchlaufen der Schranke auftreten, nur noch im Bereich großer Feldstärkcanderungen, d. h. im Bereich der ersten Fresnelzone erfassen. Auf diese Weise kann durch Wahl der vorbestimmten Zeitdauer für ein Signal aus der Vergleicherstufe und eine in ihrer Frequenz entsprechende dynamische Überwachung eine Aufteilung des Schranken-Querschnitts in einen Kernbereich innerhalb der ersten Fresnelzone, in welchem die für relative Feldstärkeänderungen unempfindlich eingestellte dynamische Überwachungs-Auswertung wirksam ist. und einen um den Kernbereich herumliegenden Bereich aufgeteilt werden, in welchem nur langsame Feldstärkeveränderungen zur Alarmabgabe herangezogen werden. Damit können wirkungsvoll Fehlalarme ausgeschlossen werden, die beispielsweise durch schnelle Grasbewegungen oder durchfliegende Vögel im zweiten Bereich verursacht werden könnten. Ein Unterkriechen der Schranke wird selbstverständlich auch bei dieser Ausgestaltung zu einem Alarmsignal ausgewertet.
Bei dem erfindungsgemäßen System wird eine erhöhte Sicherheit gegen FehlalarnK dadurch erzielt, daß der Vergleicherstufe eine monostable Kippstufe und ein Eingang eines UND-Glieds nachgeschaltet wird, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbindbar ist. Auf diese Weise kann wahlweise eine Alarmabgabe davon abhängig gemacht werden, daß aufeinanderfolgend innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums zwei Alarmkriterien auftreten, nämlich eine Veränderung der Empfangsfeldstärke beim Eindringen eines zu meldenden Objekts in die Mikrowellenschranke und danach beim Austreten dieses Objekts aus der Mikrowellenschranke.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Systems unter Verwendung von Parabolspiegeln mit Hohlleitern für den Sender und dem Empfänger erfolgt die Einengung des Mikrowellenschranken-Felds bzw. die Bündelung der Richtcharakteristik von Sender und Empfänger dadurch, daß an die Hohlleiter Trichter mit Rechteckquerschnitt angesetzt werden, die zu den t'arabolspiegeln hin öffnen. Auf diese Weise kann unter Bei-

4u behaMung aller Vorteile des Systems der Flächenbedarf für die Mikrowellenschranke verringert werden, so daß diese leichter beispielsweise zwischen einem Zaun und einem Gebäude errichtet werden kann. Dabsi ist es besonders vorteilhaft, die Hohlleiier und Jie Trichter in bezug auf die Brennpunkte der Parabolspiegel feststellbar zu machen, da auf diese Weise die Form der Mikrowellenschranke den Umständen gemäß eingestellt werden kann. Diese Maßnahme erlaubt somit eine optimale Anpassung des Mikrowellenschranken-Quer-

5(J Schnitts an die örtlichen Gegebenheiten sowie auch an die Sicherungs-Erfordernisse, die beispielsweise durch den zur Verfügung stehenden Raum für die Mikrowellenschranke, durch die Höhe und Art einer Umzäunung, die Höhe und Art angrenzender Gebäude und dergleichen bestimmt sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 ist iin Längsschnitt durch ein Mikrowellenschranken-Feld des Systems.

Fig. 2 zeigt schematisch die Abhängigkeit einer im System über die Mikrowellenschranke erzielten Meßspannung von der Eindringtiefe eines Hindernisses in die Mikrowellenschraiike.

(i5 Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Auswerleschaltung des Systems.

Fig. 4 sind Kurvenformdiagramme zur Darstellung der Funktion der Gleichspannung-Vergleicherstufe in

dem System.

Fig. S zeigt einen detaillierten Schaltungsaufbau der Gleichspannung-Vergleicherstufc des Systems.

Fig. 6 zeigt schematisch den Aufbau eines mit einem Parabolspiegel ausgestatteten Senders oder Empfängers der Mikrowellenschranke des Systems.

Fig. 7 zeigt schematisch Überwachungs-Bereiche im Querschnitt eines Mikrowellcnschranken-Feldes des Systems.

In der Fig. 1 ist schematisch eine Mikrowellenschranke zwischen einem Sender 10 und einem Empfänger 11 dargestellt. In dieser Darstellung sind Fresnelzonen 12,13 und 14 idealisiert angedeutet. Ihr tatsächlicher Verlauf erfährt eine Verfälschung durch den Erdboden, bzw. durch Reflexionen am Erdboden. Ferner können die Richtcharakteristik-Achsen 15 von Sender 10 und Empfänger 11 in einem allerdings sehr kleinen Knirk aufeinanderstoßen, wodurch sich eine weitere Veränderung der Form des von den Fresnelzonen begrenzten Felds ergibt. Die Fresnelzonen sind als Ortspunkte für Elementarwellen definiert, bei denen gegenüber direkt vom Sender zum Empfänger gelangenden Wellen Wegunterschiedc vom η-fachen einer halben Wellenlänge auftreten, wobei η die Ordnung der Fresnelzone bezeichnet. Zwischen diesen Fresnelzonen treten Zonen auf, an denen die Wegunterschiede ein ungeradzahliges Vielfaches der halben Wellenlange sind, so daß Beiträge von Elementarwellen dieser Zonen die Leistungsdichte am Empfänger verringern. Für die Fresnelzonen höherer Ordnung gilt m

(rF)„ = rFxVn,

wenn/·/⁷ der Radius der ersten Frcsnelzone ist und η die Ordnung der Fresnelzone ist.

In der Fig. 2 ist schematisch die Beeinflussung des Empfangs durch Hindernisse im Schrankenfeld gezeigt, die nach der Skizze rechts unten einen Achsabstand A zur Schrankenachse haben, wobei die Schrankenachse geradlinig oder leicht geknickt sein kann. Dieser Achsabstand der Hindernisse ist in Einheiten des Radius der ersten Fresnelzone, nämlich von rf aufgetragen, während die Beeinflussung des Empfangs als eine logarithmisch ausgedrückte Meßspannung Um am Empfänger dargestellt ist. Wie aus der F i g. 2 ersichtlich ist, besteht bei einem Hindernis innerhalb der ersten Fresnelzone, d. h. bei einem positiven Achsabstand bis zu /-fein im wesentlichen ohne Richtungsänderung verlaufender Zusammenhang zwischen log Um und A, während für einen Achsabstand .4 des Hindernisses von mehr als rF der Zusammenhang zwischen log Um und A in Form einer Wellenlinie mit abnehmend großer Amplitude darstellbar ist. Bei dem Objektsicherungssystem wird dieser Hindernislagenbereich mit A ä rF zur Auswertung für die Alarmabgabe genutzt.

Die Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausfiihrungsform für die Auswerteschaltung des Objektsicherungssystems. Bei dieser Schaltung wird eine Empfangsspannung Ue, die aus einer nicht gezeigten Empfangsvorrichtung in Abhängigkeit von der Empfangsfeldstärke unter grober Vorregelung erzielt wird, über einen Vorverstärker 301 einer dynamischen Überwachungsstufe 302 und einer statischen Überwachungsstufe 303 als Meßspannung Um zugeführt. Wenn in diesen beiden Überwachungsstufen 302 und 303 ein Alarmzustand erfaßt wird, wird über ein ODER-Glied 304 eine Alarmstufe 305 gesteuert, die einerseits ein Alarmsignal über eine Meldeleitung 306 abgibt und andererseits zur Anzeige im Empfänger eine Leuchtdiode 307 einschaltet. Die Empfangsspannung Ue wird ferner einer Schwellwertschaltung 308 zugeführt, an der die Überwachung der Feldstärke auf einen Mindestwert erfolgt, bei dessen Unterschreitung ein Störungssignal auf einer Störungs-Mcldelcitung 310 abgegeben wird, während zugleich für die Anzeige im Empfänger eine Leuchtdiode 309 eingeschaltet wird.

In der statischen Überwachungsstufe des System·» wird die Meßspannung Um einer Gleichspannung-Vcrglcicherstufe aus Vergleichern 311 und 312 zugeführt, die die Meßspannung Um mit einer oberen Ansprcchschwellspannung Uo bzw. einer unteren Ansprcchschwellspannung Uu vergleichen. In einer Einstellschaltung 313 ist dabei der Spannungsabstand Δ u zwischen der oberen und der unteren Ansprechschwcllspannung Uo bzw. Uu so eingestellt, daß in dieser Gleichspannung-Vergleicherstufe Meßsparsnungs-Schwankungen aus Empfangsfeldstärke-Schwankungen durch Hindernisse außerhalb der ersten Fresnelzone der Mikrowellenschrankc erfaßt werden. Den beiden Vergleichern 311 und 312 ist ein Zcitglied 314 nachgeschaltet, das ein Ausgangssignal dann abgibt, wenn ein Eingangssignal für eine einstellbar vorbestimmle Zeitdauer Δ ι anliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zeitdauer Δ ι zwischen 0.8 und 3 Sekunden einstellbar. Das ausgangssignai des Zeitglieds 314 ist an eine monostabile Kippstufe 315 sowie an einen ersten Eingang eines UND-Gliedes 316 angelegt, dessen zweiter Eingang über einen Umschalter 317 entweder mit dem Ausgangssignal der monostabilcn Kippstufe 315 oder mit einem festen Signal gespeist ist. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 316 führt über das ODER-Glied zur Auslösung der Alarmstufe 305.

Die Funktion dieser statischen Überwachungsstufe 303 des Objektsicherungssystems wird in Einzelheiten anhand der Fig. 4 erläutert, in der mit Bezugszeichen 1 bis 5 in Kreisen Spannungskurvenlbrmen für Spannungen an Punkten 1 bis 5 in Kreisen in der statischen Überwachungsstufe 303 dargestellt sind. Somit bezeichnet 1 im Kreis die Meßspannung Um, 2 im Kreis die Ausgangsspannung der Vergleicher 311 und 312,3 im Kreis die Ausgangsspannung des Zcitglieds 314, 4 im Kreis die Ausgangsspannung der monostabilen Kippstufe 315 und (T) die Ausgangsspannung des UND-Glieds 316. Nach Fig. 4 gibt der Vergleicher311 bei einer Meßspannung über der oberen Ansprcchschwellspannung Uo und der Vergleicher 312 bei einer Meßspannung Um unter der unteren Ansprcchschwellspannung Uu ein Ausgangssignal »1« ab, das an dem Zeitglied J14 anliegt. Wenn nach dem Anlegen eines derartigen Vergleicher-Ausgangssignals »1« nach der am Zeitglied eingestellten Zeitdauer Δ t das Vergleicher-Ausgangssignal immer noch besteht, wechselt das Ausgangssignai des Zeitglieds von »1« auf »0«. Nach Abschluß des Vergleicher-Ausgangssignals »1« wechselt nach einer weiteren, nicht näher definierten Schaltungs-Verzögerungszeit das Zeitglied-Ausgangssignal wieder von »0« auf »1«. Zugleich damit wird die nachgeschaltete monostabile Kippstufe 315 zur Abgabe eines Ausgangssignals »0« für eine vorbestimmte Zeitdauer ι ausgelöst, die bei dem Ausführungsbeispiel 60 s beträgt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist das UND-Glied 316 als NAND-Glied aufgebaut, so daß es je nach Schaltstellung des Umschalters 317 entweder dann ein Ausgangssignal »1« abgibt, wenn das Zeitglied-Ausgangssignal zu »0« wird» oder dann, wenn sowohl das Zeitglied-Ausgangssignal als auch das Ausgangssignai der Kippstufe

gleich »0« ist. In den Fig. J und 4 isl der letztgenannte Schaltzustand des Umschalters 317 gezeigt.

Wenn unter cüesen Bedingungen eine Person die Mikrowellcnschranke /u unterkriechen versucht, bewirkt sie zunächst einmal durch die verursachte Schrankenabdeckung einen Anstieg der Meßspannung Um oder C) über die obere Ansprcchschwcllspannung i/o, wodurch der Vergleicher 311 für die Dauer der Überschreitung das Ausgangssignal © mit dem Pegel »1« abgibt. Da nach Fig. 4 in dem Zeitabs'.nnd Al vom Beginn des Vergleicher-Ausgangssignals »1« an dieses immer noch den Pegel »1« hall, wechselt das Ausgangssignal Q) des Zeitglieds 314 von »1« auf »0«. Im Falle der nicht dargestellten Schalterstellung des Umschalters 317 würde dieses Zeitglied-Ausgangssignal »0« über das UND-Glied bzw. NAND-Glied 316 und das ODER-Glied 304 die Alarmstufe 305 auslösen. Bei der jiorogctpjjtAn Schäilersicüün⁰ des Umschalters 317

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erfolgt jedoch lediglich nach Abschluß des Vergleichers-Ausgangssignals »1« aus dem Vergleicher 311 nach einer kurzen Schaltungs-Verzögerungszeit ein Triggern der monostabilen Kippstufe 315, durch das deren Ausgangssignal (T) von »1« auf»0« für eine Zeitdauer von 1 - 60 Sekunden wechselt. Wenn nun innerhalb dieser Zeitdauer die Person die Mikrowellen- schranke weiter unterkriecht, ruft sie eine Feldabdekkung hervor, die ein Absinken der Meßspannung Um oder (T) unter die untere Ansprechschwellspannung Uu ergibt, wodurch der zweite Vergleicher 312 ein Ausganf .signal (T) mit dem Pegel »I« abgibt. Auch dieses Vergleicher-Ausgangssignal »1« wird von dem Zeitglied 314 nach der vorbestimmten Zeitdauer At abgefragt und ergibt ein Zeitglied-Ausgangssignal (J) mit dem Pegel »0«. Da zugleich das Kippstufen-Ausgangssignal 0 auf dem Pegel »0« liegt, gibt das UND-bzw. NAND-Glied 316 an das ODER-Glied 304 und damit an die Alarmstufe 305 ein Ausgangssignal (?) mit dem Pegel »1« ab, das zur Alarmauslösung bzw. Alarmabgabe fijhrt.

Bei diesem Schultungsaufbau werden kurzdauernde Störsignale, wie sie beispielsweise durch bewegtes Gras, Blitze oder dergleichen hervorgerufen werden und von denen eines in F i g. 4 in seiner Auswirkung auf die Meßspannung Um bzw. (T) gezeigt ist, zwar von der Gleichspannungs-Vergleicherstufe 311 bzw. 312 registriert, jedoch von dem Zeitglied 314 nicht weitergegeben, wenn ihre Zeitdauer kürzer als die vorbestimmte Zeitdauer A1 ist. Damit wird bei diesem Ausfuhrungsbeispiel der Ansprech-Frequenzbereich Tür die statische Überwachung nach oben zu begrenzt, was in dem Block 303 durch die Angabe 0,5 Hz angedeutet ist. Ferner erfolgt mittels der monostabilen Kippstufe 315 in dergezeigten Schalterstellung des Umschalters 317 eine Doppelauswertung, die einen Alarm erst nach vollständigem Durchqueren der Mikrowellenschranke und nicht schon bei einem zufälligen einseitigen Eindringen in das Schrankenfeld ergibt.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel des Objektsicherungssystems erfolgt eine Auswertung schneller Änderungen der Meßspannung Um in der dynamischen Überwachungsstufe 302 für einen Frequenzbereich von beispielsweise 0,33 bis 13 Hz. In dieser Überwachungsstufe 302 wird hinsichtlich der Meßspannung Um zunächst in einer Empfindlichkeitseinstellungsstufe 318 eine geringere Empfindlichkeit als bei der statischen Überwa- chung eingestellt. Beim Ausführungsbeispiel wird diese Empfindlichkeit so gewählt, daß im wesentlichen nur Feldstärkeveränderungen durch ein Hindernis inner halb der ersten Fresnelzone mittels dieser dynamischen Üherwachungsslule 302 erfaßt werden. Der gewählte Teil der Meßspannung Um wird über einen wechselstrom-gckoppelten Verstärker 319 drei Vergleichern 320, 321 und 322 zugeführt. Von diesen Vergleichcrn spricht der Vergleicher 320 auf einen relativ geringen Anstieg der Meßspannung Um in dem genannten Frequenzbereich an und dient zur internen Anzeige von ständig oder gelegentlich auftretenden Störsignalen im Empfänger, die unter Beobachtung dieser Anzeige bewertet oder ausgeschaltet werden können, jedoch keine Alarmabgabe ergeben sollen. Ein tatsächlich das Schrankenfeld durchquerender Fremdkörper entsprechenden Querschnitts bewirkt aufgrund der Wechselstromkopplung in dem Verstärker 319 zunächst einen Abfall des Ausgangssignals desselben, der von dem Vergleicher 322 beim Unterschreiten einer unteren

SchWRJUnunniinp prfaßt wird und mittels einer dem

Vergleicher 322 nachgeschalteten monostabilen Kippstufe 323 zur Erzeugung eines Impulses einer vorbestimmten Zeitdauer 1 herangezogen wird, die beim Ausfuhrungsbeispiel auf 5 s eingestellt ist. Beim weiteren Durchqueren des Schrankenfelds erzeugt danach der Hinderniskörper am Ausgangssignal des Verstärkers 319 einen Anstieg, der durch den Vergleicher 321 erfaßt wird, wenn er eine obere Schwellspannung überschreitet. Mittels eines Umschalters 324 wird das Ausgangssignal dieses Vergleichers 321 oder eine Festspannung an einen Eingang eines UND-oder NAND-Glieds 325 angelegt, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 323 angelegt ist; das Ausgangssignai des UND- oder NAND-Glieds 325 fuhrt über das ODER-Glied 304 zu einer Alarmauslösung in der Alarmstufe 305. Demnach kann diese dynamische Überwachungsstufe 302 durch Umschalten des Umschalters 324 so geschaltet werden, daß eine Alarmabgabe entweder beim Eindringen eines Fremdkörpers in die Mikrowellenschranke oder beim Durchqueren der Mikrowellenschranke während der durch die vorangestellte Impulsdauer ; der monostabilen Kippstufe 323 erfolgt.

Die Schwellwertschaltung 308 zur Überwachung der Empfangsspannung Ue dient bei diesem Ausführungsbeispiel dazu, eine vorsätzliche oder irrtümliche Abdekkung der. Mikroschrankenfelds in großem Ausmaß oder einen Ausfall bzw. eine starke Verstimmung des Senders anzuzeigen.

Die Fig. 5 zeigt als detailliertes Schaltbild den Schaltungsaufbau der Gleichspannung-Vergleicherstufe aus den Vergleichern 311 und 312 und des Zeitglieds 314, deren Funktion anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben wurde. Nach Fig. 5 wird bei diesem Ausfuhrungsbeispiel die Meßspannung Um über eine Diode D 204 und einen Spannungsteiler aus Widerständen Ä214 und Ä216 an den (+)-Eingangsanschluß des Vergleichers 311 sowie den (-)-Eingangsanschluß des Vergleichers 312 angelegt. Andererseits liegt die Meßspannung Um über eine Diode 203, Widerstände R 213, R 215, R 217, R 218. einen veränderbaren Widerstand Rv 202 und einen Widerstand R 219 an einem Siebglied aus einem Widerstand R 220 und einem Kondensator 202 an, welches eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat. Die Spannung an dem Siebglied R 220, C202 ist an den (+)-EingangsanschIuß des Vergleichers 312 als untere Ansprechschwellspannung Uu angelegt. Wenn die vom Spannungsteiler R 214, R 216 geteilte Meßspannung diese untere Ansprechschwellspannung Uu unterschreitet, gibt der Vergleicher 312 ein Ausgangs-

signal hohen Pegels ab. An den (-)-EingangsanschluB des Vergleichers 311 ist über einen Buchsenschulter BsW mit Steck-Stellungen I bis IV die obere Ansprechschwellspannung Uo angelegt, die sich je nach der gewählten Stellung des Buchsenschalters 201 durch unterschiedliche Spannungsaufteilung an dem aus den Widerständen R 213. Λ215, £217. Ä218, Äv202 und Ä219 gebildeten Spannungsteiler ergibt, der zwischen die Diode D 203 und das Siebglied R 220, C 202 geschaltet ist. Wenn an dem Vergleicher 311 die geteilte Meß- spannung die obere Ansprechschwellspannung Uo überschreitet, gibt der Vergleicher 311 ein Ausgangssignal hohen Pegels ab. Die Ausgänge der beiden Vergleicher 311 und 312 sind über jeweilige Gegenstromsperr-Dioden D 205 bzw. 206 und einen gemeinsamen Wider- stand R 221 an einen Ladekondensator 203 angeschlossen, dem ein Widerstand R 222 parallel geschaltet ist und der an den (-)-Eingangsanschluß eines als Zeit giied 314 dienenden Vergleichers angeschlossen ist. An dem (+)-Eingangsanschluß dieses Vergleichers liegt eine zeitbestimmende Vergleichsspannung U₁ an, die einstellbar ist. Wenn nun bei diesem Schaltungsaufbau einer der Ausgänge der Vergleicher 311 oder 312 hohen Pegel annimmt, wird über die jeweilige Diode und den Widerstand Ä221 der Ladekondensator C203 allmäh-Hch aufgeladen. Wenn die Spannung an dem Ladekondensator 203 die zugeführte Zeit-Vergleichsspannung U, erreicht, wechselt der als Zeitglied 314 geschaltete Vergleicher sein Ausgangssignal und gibt damit das an einem der Vergleicher 311 oder 312 aufgetretene Ausgangssignal weiter. Aufgrund einer weiteren vom Ladekondensator C 203 zu der Zeit-Vergleichsspannung U, geschalteten Diode D 207 erreicht die Spannung an dem Ladekondensator 203 maximal die um die Dioden-Spannung an der Diode £>207 erhöhte Zeit-Vergleichs- spannung U₁. Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 3*1 oder 312 wieder niedrigen Pegei annimmt, wird der Ladekondensator C 203 über den Widerstand R 222 entladen, wonach nach einer derart verursachten Schaltungs-Verzögerungszeit der als Zeitglied 314 geschaltete Vergleicher wieder sein ursprüngliches Ausgangssignal annimmt.

In der F i g. 6 ist schematisch der mechanische Aufbau eines Senders oder eines Empfängers des Objektsicherungssystems gezeigt, bei dem ein Parabolspiegel 61 mit einem Hohlleiter 62 in Verbindung steht, welcher je nach der Verwendung als Empfänger oder als Sender Mikrowellen aufnimmt oder abgibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Hohlleiter 62 und den Parabolspiegel 61 ein Trichter 63 mit Rechteckquer- so schnitt gesetzt, der zum Parabolspiegel 61 hin öffnet. Mittels dieses Trichters erfolgt eine Abflachung des Mikrowellenschrankenfelds im Sinne der kürzeren Rechteckseite des Trichters. Auf diese Weise kann je nach den Erfordernissen ein schmales hohes Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf, ein schmales schräges Mikrowellenfeld mit geringem Bodenflächenbedarf und verbesserter Sicherung gegen ein Überspringen von einer Mauer, einem Zaun o. dgl. her oder ein niedriges breites Mikrowellenfeld zur Absicherung einer großen Bodenfläche gebildet werden. Eine weitere Möglichkeit der Formung des Mikrowelienschrankenfelds ergibt sich dadurch, daß mittels einer schematisch dargestellten Steilvorrichtung 64 der Hohlleiter 62 mit dem Trichter 63 in bezug auf den Fokus des Paraboispiegels 61 verstellbar ist. Auf diese Weise kann das Mikrowellenschrankenfeld den Gegebenheiten angepaßt gebündelt oder aufgeweitet werden, ohne daß für einen jeden Einzelfall r*sondeie Hohlleiter oder besondere Trichter verwendet und erprobt werden müssen. Im einzelnen ergibt sich bei diesem Aufbau ein kleinerer Querschnittsbereich für das Mikrowellenschrankenfeld unter verbesserter Empfindlichkeit in Längsrichtung des Trichter-Rechteckquerschnitts, wobei durch das Defokussieren von Hohlleiter und Trichter in bezug auf den Parabolspiegel eine weitere Beeinflussung der Aufweitung in Längsrichtung des Trichter-Rechteckquerschnitts erreicht werden kann, so daß eine höhere Erfassungshöhe und eine verbesserte Sicherheit gegen Unterkriechen erzielbar ist.

Die Fig. 7 zeigt schematisch Erfassungsbereiche im Querschnitt des Mikrowellenschrankenfelds, die bei dem Ausführungsbeispiel des Systems nach den Fig. 3 bis 6 auftreten. In der Fig. 7 ist mit 71 der Bereich der als Kernzone dienenden ersten Fresnelzone gezeigt, während mit 72 der die Kernzone umgebende Bereich mit weiteren Fresnelzonen bezeichnet ist, der bis zum Erdboden 73 reicht. Eine Verformung der Fresnelzonen durch Erdboden-Reflexionen ist hierbei nicht berücksichtigt. Für den Außenbereich 72, in dem durch Hindernisse nur geringe Feldstärkeschwankungen hervorgerufen werden, erfolgt die Hindernis-Erfassung Tür die Alarmabgabe in erster Linie mittels der statischen Überwachungsstufe 303. mit der ein Durchkriechen dieses Bereichs erfaßt wird, jedoch zugleich ein Fehlalarm aufgrund einer schnellen Grasbewegung am Erdboden 73 oder dgl. vermieden wird. Die in der Kernzonc 71 auftretenden großen Veränderungen der Feldstärke durch Hinderniskörper werden vorwiegend mittels der dynamischen Überwachungsstufe 302 für schnelle Änderungen im Frequenzbereich von 0,33 bis 13 Hz erfaßt. Damit wird ein Durchgehen, Durchlaufen oder Durchspringen der Schranke gemeldet. Ein langsames teilweises Abdecken des Schrankenfelds zur Herbeiführung eines »reidschaüens« ergibt auch dann, wenn die Schwellwertschaltung 308 Tür die Mindestfeldstärken-Überwachung nicht anspricht, eine Alarmabgabe durch die statische Überwachungsstufe 303.

Damit kann mit dem System zur Objektüberwachung eine sichere Alarmabgabe bei Eindringen in oder Durchdringen durch die Mikrowellenschranke erzielt werden, wobei ihre Form und Gestalt auf einfache Weise den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur Objektsicherung und zum Personenschutz mittels einer Mikrowellenschranke mit einem Sender und einem Empfänger, der zur Alarmabgabe eine von der Empfangsfeldstarke abhängige Meßspannung an eine Auswerteschaltung abgibt, in der die Meßspannung an eine Gleichspannungs-Vergleicherstufe angelegt ist, die beim Unterschreiten einer unteren Ansprechschwellspannung (Uu) ein Ausgangssignal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungs-Vsrgleicherstufe (311, 312) ein zusätzliches Ausgangssignal abgibt, wenn die Meßspannung (Um) eine obere Ansprechschwellspannung (Uo) überschreitet, daß die Ansprechschwellspannungen (Uo, Uu) in einem Spanaungsabstand (A U) gewählt sind, der kleiner als MeßspLjinungsschwankungen aus EmpfangsfeidstarkescnMVankungen durch Hindemisse außerhalb der ersten Fresnelzone (12) bis im wesentlichen zur sechsten Fresnelzone (14) der Mikrowellenschranke ist und daß eine Alarmabgabe erfolgt, wenn das eine Überschreitung der oberen Ansprechschwellspannung (Uo) anzeigende Ausgangssignal innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls nach dem eine Unterschreitung der unteren Ansprechschwcilspannung (Uu) anzeigenden Ausgangssignal auftritt.

2. System ^3ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsabstand (A U) einstellbar ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aie Verpjeicherstufe einen ersten Vergleicher (311) und einen zweiten Vergleicher (312) aufweist, deren Eingänge einerseits die Meßspannung (Um) und andererseits eine Vergleichsgrundspannung bzw. die um den Spannungsabstand (A U) verschobene Vergleichsgrundspannung zugeführt sind und deren Ausgänge verbunden sind.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichsgrundspannung die Meßspannung (Um) über ein Siebglied (C202, R 220) angelegt ist, das eine Zeitkonstante in der Größenordnung von Minuten hat.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicherstufe (311.312) ein Zeitglied (314) nachgeschaltet ist, das ein Ausgangssignal abgibt, wenn das Eingangssignal eine längere Zeitdauer als eine vorbestimmte Zeitdauer (A I) hat.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer (At) einstellbar ist.

7. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zeitglied (314) eine monostabile Kippstufe (315) und ein Eingang eines UND-Glieds (3165) nachgeschaltet sind, dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der monostabilen Kippstufe verbunden ist. mi

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Sender und der Empfänger Parabolspiegel in Verbindung mit Hohlleitern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hohlleitern (62) zu den Parabolspiegeln (61) hin öffnende (-5 Trichter (63) mit Rechteckquerschnitt angesetzt sind.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter (62) und die Trichter (63) in bezug auf die Brennpunkte der Parabolspiegel (61) verstellbar sind.