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Schaltungsanordnung zur Kompensation von Frequenzver-
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stimmungen in einem Informations-Abfragesystem, welches insbesondere
zur Ermittelung der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen dient.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Kompensation
von insbesondere durch Temperatureinflüsse hervorgerufenen Frequenzverstimmungen
in einem Informations-Abfragesystem, welches insbesondere zur Ermittelung der Nummern
von Eisenbahnfahrzeugen dient, wobei von einem Abfragegerät im Hoch- oder -Höchstfrequenzbereich
liegende Abfragesignale an wenigstens ein Antwortgerät abgegeben werden, welches
entsprechend seiner Einstellung Antwortimpulse an das Abfragegerät abgibt, und wobei
zeitliche Abweichungen zwischen den Abfragesignalen entsprechenden Markierimpulsen
und von dem jeweiligen Antwortgerät abgegebenen Antwortimpulsen kompensiert werden.
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Es ist bereits ein System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen
von mehrstelligen Informationen zwischen ge-
geneinander beweglichen
Abfrage- und Antwortgeräten bekannt, um insbesondere die Nummern von Eisenbahnfahrzeugen
nach ortsfesten Abfragegeräten zu übertragen (DE-PS 12 79 785). Bei diesem bekannten
System sendet jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen Frequenzband ein periodisch
seine Frequenz veranderndes Abfragesignal aus, aus dem das jeweils vorbeibewegte
Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch Filter auswählt und
für jede Stelle der Information eine vorgegebene Anzahl von Antwortfrequenzen zum
Abfragegerät zurUcksendet. Bei diesem bekannten System haben die Abfragesignale
der Abfragegeräte im Mikrowellenbereich gelegene Frequenzen, und die Antwortgeräte
sind mit einem hohen Hochfrequenzleitungsabschnitt versehen, an dem jeweils die
vor allem als auf Resonanz abgestimmte Stichleitungen ausgebildeten Filter für die
auszuwählenden Frequenzen angekoppelt sind.
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Der einzelne Hochfrequenzleitungsabschnitt ist dabei mit wenigstens
einer vorzugsweise als Richtantenne ausgebildeten Antenne versehen, die am jeweiligen
Antwortgerät so angeordnet ist, daß das Hauptmaximum ihres Strahlungsdiagramms beim
Vorbeibewegen des Antwortgerätes am Abfragegerät dessen ebenfalls als Richtantenne
ausgebildete Sende- und Empfangsantenne überstreicht. Bei diesem bekannten System
kann es jedoch zu einer Beeinträchtigung des Betriebs kommen, wenn Frequenzverschiebungen
im Abfragesignal bzw. in den vom jeweiligen Antwortgerät abgegebenen Antwortsignalen
auftreten.
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Es ist nun auch schon eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten
Art bekannt (DE-PS 15 91 595), bei der jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen
Nutzfrequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes Abfragesignal aussendet,
aus dem das jeweilige Antwortgerät die der Information zugeordneten Frequenzen durch
Filter auswählt, die auf Resonanz für diese Frequenzen abgestimmt sind. Für jede
Stelle der Information wird von dem je-
weiligen Abfragegerät eine
vorgegebenen Anzahl von Antwortfrequenzen zurückgesendet. In dem Abfragegerät wird
über abgestimmte Bezugsfilter für alle in den Antwortsignalen insgesamt vorgesehenen
Frequenzen je ein Markiersignal erzeugt. Im Abfragegerät und in jedem Antwortgerät
ist ein zusätzlicher Resonanzkreis vorgesehen, der auf eine an einem Ende des Nutzfrequenzbandes
liegende Frequenz abgestimmt ist. Im Abfragegerät sind Verarbeitungseinrichtungen
vorgesehen, die den zeitlichen Abstand des vom zusätzlichen Resonanzkreis erzeugten
Markiersignals vom Antwortsignal ermitteln und mindestens für eine Anfrageperiode
die dem zuerst eingetroffenen Signal nachfolgenden Signale um diesen zeitlichen
Abstand verzögert weitergeben. Obwohl diese bekannte Schaltungsanordnung weitgehend
zufriedenstellend arbeitet, kommt es jedoch vor, daß die angedeutete Kompensierung
nicht ausreicht.
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Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die betreffende Kompensation
für eine Vielzahl von Anfrageperioden maßgebend ist, während welcher durch Temperatureinflüsse
zusätzliche Frequenzverstimmungen hervorgerufen sein können.
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Aber auch bei entsprechend langer Anfrageperiode kann es vorkommen,
daß die erwähnte Kompensierung nicht ausreicht.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art auf relativ einfache
und sichere Weise Frequenzverstimmungen in dem angegebenen Informations-Abfragesystem
kompensiert werden können, die insbesondere durch Temperatureinflüsse hervorgerufen
werden.
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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß in dem Abfragegerät ein
in der Frequenz nachstimmbarer Oszillator vorgesehen ist, der ein Schwingungssignal
mit einer Frequenz abgibt, die dem Frequenzabstand der Schwingungssignale entspricht,
auf
die das jeweilige Antwortgerät anzusprechen vermag, daß dem
Oszillator eine Frequenzvervielfacherschaltung nachgeschaltet ist, die ausgangsseitig
an einem Eingang eines Mischers angeschlossen ist, daß an einem weiteren Eingang
des Mischers ein wobbelbarer Oszillator angeschlossen ist, dessen Ausgangs schwingungen
als Abfragesignale an das jeweilige Antwortgerät abgegeben werden, daß am Ausgang
des Mischers ein digitaler Vergleicher mit einem Eingang angeschlossen ist und daß
der digitale Vergleicher an einem weiteren Eingang die Antwortimpulse des jeweiligen
Antwortgeräts zugeführt erhält und ausgangsseitig an einem Frequenzsteuereingang
des in der Frequenz nachstimmbaren Oszillators angeschlossen ist.
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Die Erfindung bringt gegenüber der oben betrachteten bekannten Schaltungsanordnung
den Vorteil mit sich, daß mit besonders geringem schaltungstechnischen Aufwand eine
ständige Kompensation von insbesondere durch Temperatureinflüsse hervorgerufenen
Frequenzverstimmungen in dem angegebenen Informations-Abfragesystem erfolgt. Im
Unterschied zu der betrachteten bekannten Schaltungsanordnung wird im vorliegenden
Fall also nicht nur eine mittlere konstante Frequenzverstimmung in dem Informations-Abfragesystem
ausgeglichen, sondern die Markierimpulse werden stets hinsichtlich ihrer Lage an
die vom jeweiligen Antwortgerät abgegebenen Antwortimpulse herangeführt, so daß
jegliche Frequenzverstimmungen in dem betreffenden Abfragesystem kompensiert sind.
Dadurch wird eine besonders gUnstige Auswirkung auf die den höheren benutzten Frequenzen
entsprechenden Markierimpulse erreicht, da bei diesen Frequenzen die Frequenzverstimmungen
besonders groß sind.
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Zweckmäßigerweise ist der erwähnte wobbelbare Oszillator ein in der
Frequenz zeitlich linear durchstimmbarer Oszillator. Durch diese Maßnahme ergibt
sich ein besonders einfaches und übersichtliches Schaltungskonzept. Infolge
der
zeitlich linear erfolgenden Änderung der Frequenz des durchstimmbaren Oszillators
besitzen nämlich die zeitlich aufeinanderfolgend auftretenden Markierimpulse gleiche
gegenseitige Abstände, und zwar für den Ublichen Fall, daß die Resonanzfrequenzen
der in den Antwortgeräten enthaltenen Antwortimpulsgeber um stets denselben Frequenzwert
voneinander versetzt sind.
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Ein besonders einfacher Schaltungsaufbau in dem Abfragegerät ergibt
sich ferner dadurch, daß der in der Frequenz nachstimmbare Oszillator ein spannungsgesteuerter
Oszillator ist. In diesem Fall kann das von dem erwähnten digitalen Vergleicher
abgegebene Ausgangssignal direkt zur Einstellung der Frequenz dieses Oszillators
herangezogen werden.
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Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Ausgang des Mischers und dem einen
Eingang des digitalen Vergleichers eine Markierimpuls-Verarbeitungsschaltung vorgesehen,
die einen Ausgangsimpuls entsprechend lediglich demjenigen Impuls der von der Frequenzvervielfacherschaltung
abgegebenen Impulse abgibt, der der zu dem jeweiligen Augenblick vorhandenen Frequenz
des von dem wobbelbaren Oszillator abgegebenen Schwingungssignals entspricht. Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, daß mit besonders geringem schaltungstechnischen Aufwand
dem digitalen Vergleicher jeweils nur die Markierimpulse zugeführt werden, die der
jeweiligen Augenblicksfrequenz des wobbelbaren Oszillators entsprechen.
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Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
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In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung dargestellt. Diese Schaltungsanordnung weist einen wobbelbaren
Oszillator Wo auf,
der beispielsweise im Frequenzbereich von 3 GHz
bis 4,5 GHz wobbelbar ist. Die Wobbelung dieses Oszillators Wo möge beispielsweise
durch ein geeignetes Sägezahnsignal erfolgen.
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Die von dem wobbelbaren Oszillator Wo abgegebenen Schwingungssignale
werden über eine Sendeantenne S an in der Zeichnung nicht näher dargestellte Antwortgeräte
ausgesendet. Außerdem werden die betreffenden Schwingungssignale über eine in der
Zeichnung angedeutete kapazitive Koppelung dem einen Eingang eines Mischers M zugeführt.
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Dieser Mischer M ist mit einem weiteren Eingang über eine Frequenzvervielfacherschaltung
Cg am Ausgang eines spannungsgesteuerten Oszillators VCO angeschlossen. Dieser spannungsgesteuerte
Oszillator VCO gibt ausgangsseitig ein einziges Schwingungssignal ab, welches beispielsweise
eine Frequenz von 15 MHz besitzen mag. Die.Frequenzvervielfacherschaltung Cg, die
auch als Kammspektrumsgenerator bezeichnet wird, erzeugt aus diesem Schwingungssignal
eine Vielzahl n von Schwingungssignalen, die in dem Frequenzbereich der von dem
wobbelbaren Oszillator Wo liegenden Schwingungssignale liegen und deren gegenseitiger
Frequenzabstand der Frequenz des von dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO abgegebenen
Schwingungssignals entspricht. Dies bedeutet, daß am Ausgang der Frequenzvervielfacherschaltung
Cg Schwingungssignale zwischen 3 GHz und 4,5 GHz mit einem gegenseitigen Frequenzabstand
von 15 MHz auftreten.
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Während die Frequenzvervielfacherschaltung Cg die erwähnte Vielzahl
n von Schwingungssignalen gleichzeitig an den mit ihr verbundenen Eingang des Mischers
M abgibt, gibt der wobbelbare Oszillator Wo hingegen jeweils nur ein Schwingungssignal
einer ganz bestimmten Frequenz ab. Aufgrund der Signalmischung gibt der Mischer
M ausgangsseitig eine Vielzahl von Signalen unterschiedlicher Frequenzen ab.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung ist dem
Ausgang des Mischers M eine als Markierimpuls-Verarbeitungsschaltung bezeichnete
Filterschaltung Fm nachgeschaltet. Diese Filterschaltung Fm ist so dimensioniert,
daß sie aus den vom Ausgang des Mischers M jeweils abgegebenen Schwingungssignalen
jeweils nur ein innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches liegendes Schwingungssignal
weiterleitet. Die Filterschaltung Fm kann dazu eine Durchlaßfrequenz von beispielsweise
3,75 MHz besitzen. Durch Verwendung einer derartigen Filterschaltung Fm ist somit
sichergestellt, daß am Ausgang dieser Filterschaltung Fm ein Signal - welches als
Impulssignal auftritt - nur dann vorhanden ist, wenn die jeweilige Augenblicksfrequenz
des wobbelbaren Oszillators Wo sich um den Wert der erwähnten Durchlaßfrequenz der
Filterschaltung Fm von einem der vom Ausgang der Frequenzvervielfacherschaltung
Cg abgegebenen Schwingungssignale unterscheidet. An dieser Stelle sei noch angemerkt,
daß der Mischer M so ausgelegt sein kann, daß er lediglich die einer subtraktiven
Mischung entsprechenden Mischsignale abgibt. In diesem Fall tritt bei der Durchstimmung
des wobbelbaren Oszillators Wo je Schwingungssignal der vom Ausgang der Frequenzvervielfacherschaltung
Cg abgegebenen Schwingungssignale nur ein Ausgangssignal in Form eines Impulses
am Ausgang der Filterschaltung Fm auf.
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Die Filterschaltung Fm ist ausgangsseitig an einem Eingang eines digitalen
Vergleichers Vgl angeschlossen. Dieser digitale Vergleicher Vgl erhält an einem
weiteren Eingang Antwortimpulse zugeführt, die ihm- wie dies in der Zeichnung schematisch
angedeutet ist - über eine Empfangsantenne E zugeführt werden. Mit seinem Ausgang
ist der digitale Vergleicher Vgl an dem Frequenzsteuereingang des spannungsgesteuerten
Oszillators VCO angeschlossen.
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Der digitale Vergleicher Vgl ist so aufgebaut, daß er
den
zeitlichen Abstand der ihm eingangsseitig jeweils zugeführten Impulse ermittelt
und eine der Größe des Zeitabstands entsprechende Signalspannung abgibt, mit deren
Hilfe die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators VCO gesteuert bzw. geregelt
wird. Um eine solche Spannung abgeben zu können, muß der digitale Vergleicher Vgl
einander entsprechende Impulse miteinander vergleichen, d.h.
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einen vom Ausgang der Filterschaltung Fm abgegebenen Impuls - der
als Markierimpuls bezeichnet sei - und einen Antwortimpuls, der vom jeweiligen Antwortgerät
abgegeben wird. Wird innerhalb einer festlegbaren Zeitspanne nach Auftreten eines
Markierimpulses kein Antwortimpuis erhalten, so gibt der digitale Vergleicher Vgl
eine Ausgangsspannung ab, die beispielsweise der von ihm zuletzt anläßlich einer
abgegebenen Ausgangsspannung entspricht.
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Entsprechend der zeitlichen Abweichung zwischen den miteinander verglichenen
Impulsen durch den digitalen Vergleicher Vgl wird der spannungsgesteuerte Oszillator
VCO in seiner Frequenz so gesteuert, daß die vom Ausgang der Filterschaltung Fm
und damit vom Ausgang des Mischers M abgegebenen Markierimpulse an die Antwortimpulse
vom jeweiligen Antwortgerät gewissermaßen herangeführt sind.
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Dies bedeutet, daß durch die Erfindung in dem betrachteten Informations-Abfragesystem
aufgetretene Frequenzverstimmungen kompensiert werden. Diese Frequenzverstimmungen
werden insbesondere durch Temperaturänderungen der beim jeweiligen Antwortgerät
vorhandenen Antwortimpulsgeber hervorgerufen. Die so hervorgerufenen Frequenzverstimmungen
werden im vorliegenden Fall nicht zur Regelung der Frequenz des wobbelbaren Oszillators
Wo herangezogen, sondern lediglich zur Regelung der Frequenz des spannungsgesteuerten
Oszillators VCO, der in dem betrachteten Auswertekreis liegt. Dadurch können dann
mit hoher Sicherheit die durch die Antwortimpulse dargestellten Informationen in
dem betrachteten Abfragegerät ermittelt werden.
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Diese Informationsermittelung erfolgt dadurch, daß Markierimpulse
und Antwortimpulse miteinander verglichen werden.
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Das praktisch gleichzeitige Vorhandensein eines Markierimpulses und
eines Antwortimpulses kann beispielsweise als kennzeichnend für ein Binärzeichen
"1" gewertet werden.
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Abschließend sei noch bemerkt, daß nicht nur Frequenzverstimmungen
im jeweiligen Antwortgerät durch die erläuterten Maßnahmen kompensiert werden, sondern
auch Frequenzverstimmungen bei dem im Abfragegerät enthaltenen wobbelbaren Oszillator
Wo. Eine derartige Frequenzverstimmung wirkt sich nämlich ebenfalls auf den in der
Zeichnung dargestellten Frequenzregelkreis aus.
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4 Patentansprüche 1 Figur