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DE2933733C2 - - Google Patents

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DE2933733C2
DE2933733C2 DE19792933733 DE2933733A DE2933733C2 DE 2933733 C2 DE2933733 C2 DE 2933733C2 DE 19792933733 DE19792933733 DE 19792933733 DE 2933733 A DE2933733 A DE 2933733A DE 2933733 C2 DE2933733 C2 DE 2933733C2
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Bengt Haegersten Se Henoch
Eilert Bandhagen Se Berglind
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STIFTELSEN INSTITUTET FOER MIKROVAAGSTEKNIK VID TEKNISKA HOEGSKOLAN I STOCKHOLM STOCKHOLM SE
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STIFTELSEN INSTITUTET FOER MIKROVAAGSTEKNIK VID TEKNISKA HOEGSKOLAN I STOCKHOLM, STOCKHOLM, SE
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/74Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/76Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted
    • G01S13/78Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein pulse-type signals are transmitted discriminating between different kinds of targets, e.g. IFF-radar, i.e. identification of friend or foe

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum synchronisierten Empfang von Signalen in einem Registriersystem mit relativ zueinander beweglichen ersten und zweiten Stationen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der SE-AS 3 89 414 be­ schrieben. Die bekannte Vorrichtung ist derart ausgebildet, daß ein von der Registriereinheit gesendetes erstes Signal im Registriersender empfangen, dort zu einem zweiten Signal frequenzgewandelt und mit einem für den Registrier­ sender individuellen Kode kodiert wird. Der Registrier­ sender sendet danach das kodierte zweite Signal wieder aus, das von der Registriereinheit empfangen wurde und dessen Informationsinhalt verarbeitet und ausgenutzt wird. In der genannten schwedischen Auslegeschrift sind Vor­ richtungen beschrieben, in denen der Frequenzwandler einen Modulator enthält, der das erste Signal derart moduliert, daß ein Seitenband gebildet wird. Die Kodiervorrichtung versieht das Seitenband mit dem für den Registriersender individuellen Kode, uns zwar vorzugsweise durch Starten und Anhalten des Modulators entsprechend einem Muster, das den Kode darstellt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, in einem Registriersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Übertragungs­ sicherheit zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Vor­ richtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß der Registrier­ sender derart ausgebildet ist, daß er ein Einzel-Seiten­ band aussendet, wobei die Länge der Informationssymbole in Beziehung zur Seitenbandfrequenz gesetzt ist und jedes Informationssymbol mittels eines Einzel-Seitenbandes gesendet wird, dessen Länge in der Registriereinheit zur Auswertung des Informationssymboles detektiert wird. Dies bewirkt außer hoher Übertragungssicherheit zusätzlich, daß die Übertragungsgeschwindigkeit gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden kann, da sich an ein bestimm­ tes Informationssymbol unmittelbar eine Anzahl der gleichen Informationssymbole anschließen kann, ohne daß Schwierigkeiten bei der Auswertung der Anzahl der aufein­ anderfolgenden gleichen Informationssymbole auftreten.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist also vorge­ sehen, die Übertragung der Informationen dadurch vor­ zunehmen, daß ein Signal für die binäre "0" und ein anderes Signal für die binäre "1" verwendet wird, wobei sich diese Signale in ihrer Frequenz unterscheiden. Be­ sonders vorteilhaft ist es dabei, daß die binäre "0" als Impuls einer anderen zeitlichen Länge als die binäre "1" ausgestaltet ist. Da also die binären Datenbits unter­ schiedliche Längen haben, ist es erforderlich, eine Art Synchronisation zwischen den Längen der Datenbits und den Schiebevorgängen herbeizuführen, die im Schieberegister ablaufen müssen, um den übertragenen Binärkode aneinander­ zureihen.

Es ist also erforderlich, bei der erfindungsgemäßen Vor­ richtung eine Synchronisation zu bewerkstelligen. Die verwendeten Informationssymbole sind derart gewählt, daß eine binäre "0" n Impulse mit der Frequenz k₁ um­ faßt, während eine logische "1" n Impulse der Frequenz k₂ besitzt, und zwar sowohl am Ausgang des Taktimpulsgene­ rators als auch am Ausgang des Empfängers.

Ganz allgemein ist es dabei notwendig, die Zufuhr von Datenbits in ein Schieberegister mit dem Strom der Daten­ bits zu synchronisieren. Im vorliegenden Fall haben je­ doch erfindungsgemäß die unterschiedlichen Datenbits verschiedene Längen. Der Zählvorgang des Zählers zur Steuerung der Schiebevorgänge im Schieberegister muß daher den Längen der tatsächlichen Datenbits entsprechen. Die erforderliche Synchronisierung erfolgt dadurch, daß die gleichen Taktfrequenzen k₁ und k₂ sowohl im Registrier­ sender als auch in der Registriereinheit verwendet werden. Durch diese Frequenzen k₁ und k₂ wird die Länge einer bi­ nären "1" und einer binären "0" aus dem Registriersender zur Registriereinheit überführt, und die Kenntnis der Längen der beiden Datenbits wird in der Registriereinheit dazu verwendet, die Schiebevorgänge im Schieberegister mittels des Zählers zu steuern.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Be­ zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Straßenabschnitt,

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Vorrichtung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Teils des Re­ gistriersenders,

Fig. 4 ein Reflexionsdiagramm für eine Diode im Registriersender,

Fig. 5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungs­ weise eines bekannten Modulators,

Fig. 7 und 8 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungs­ weise eines erfindungsgemäßen Modulators,

Fig. 9 eine an einen Registriersender angeschaltete Vorrichtung zur Fernprogrammierung,

Fig. 10 Einzelheiten einer Ausführungsform des Registriersenders und

Fig. 11 einen Frequenzdiskriminator.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem das Einzel-Seitenband mittels nur einer verlustbehafteten Diode erzeugt wird. In der folgenden Beschreibung wird eine Ausführungsform für ein Verkehrsüberwachungs­ system dargestellt. Dabei wird angenommen, daß die be­ weglichen Einheiten mit einer Registriereinheit und die festen Plätze mit einer Vorrichtung, die einem Registrier­ sender entspricht, versehen sind. Die Anordnung ist je­ doch auch im umgekehrter Weise anwendbar, wobei dann Re­ gistriersender an beweglichen Gegenständen und Registrier­ einheiten an bestimmten ausgewählten festen Plätzen ange­ bracht sind. Als ein Beispiel für eine derartige Aus­ führungsform kann ein System zur Registrierung und Sor­ tierung von Eisenbahnwagons, Lastcontainern und beispiels­ weise Automobilen genannt werden.

Dieses Anwendungsgebiet entspricht auch der Beschreibung in der SE-AS 3 89 414 und in SE-PS 4 01 746 und SE-PS 4 04 281.

In der Fig. 1 ist ein Straßenabschnitt dargestellt, der zur Beschreibung einer Anwendungsform dient. Er besteht aus einem Hauptweg 10, der sich in zwei getrennte Wege 11, 12 teilt. An der Ausgangsstelle der Wege 11, 12 ist für jeden Weg ein Registriersender 13 bzw. 14 angeordnet, die mit Registriereinheiten zusammenwirken, welche auf Automobilen angebracht sind, von denen beispielsweise drei mit den Bezugszeichen 15, 16, 17 angegeben sind. Die Registriersender sind, wie in genannten Patentschriften beschrieben, mit einem für die jeweilige Einheit charakteristischen Kode ausgebildet, der, wenn ein Auto an einem Registriergeber vorüberfährt, von der Registriereinheit des Autos aufgefaßt und für spätere An­ wendung in Statistik, Rechnungsschreibung o. dgl. registriert wird. Durch Aufnahme des Kodes für sowohl den Registriergeber 14 als auch einen weiteren Geber 18 kann die Geschwindigkeit des Autos ausgewertet werden. Nachdem die Registriereinheit des Autos genannten Kode empfangen hat, kann Information aus­ gewertet und entweder im Auto gespeichert oder drahtlos vom Auto zu einer Zentrale gesendet werden, wobei das vom Auto zur Zentrale gesendete Signal einen für das Auto charakteristischen Kode enthalten kann. Die genannte Zentrale kann dabei gewünschte Auswertungen machen und an Hand erhaltener Information beispielsweise zur Steuerung von Verkehrslampen, zur Instruk­ tionsgabe an das Auto bzgl. Wegwahl usw. angewendet werden.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung gezeigt, die im Prinzip im wesentlichen mit der in der schwedischen Auslegeschrift 7503620-2 angezeigten übereinstimmt, und bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Die Vorrichtung umfaßt eine Registriereinheit 20-24 sowie einen Registriergeber 25-29. Die Registriereinheit enthält einen Oszillator 20, der angeordnet ist, ein hochfrequentes elektri­ sches Signal mit einer festen Frequenz, z. B. 10 GHz, die mit f₀ bezeichnet ist, abzugeben. Das Signal 22 a wird mit einer der Registriereinheit zugehörigen Antenne 22 ausgesendet. Die Antenne 22 ist für den Empfang eines von genanntem ersten Signal abhängigen Registriersignales 25 a angeordnet. Die Registriereinheit umfaßt ferner einen Empfänger 23 für den Empfang des Registriersignales, das selektiv für Frequenzen des Registriersignales abgestimmt ist, die andere als die Frequenz des ausgesendeten Signales sind. In der Registriereinheit sind ferner ein Dekoder für Dekodierung sowie eine Anzeigevorrichtung 24 zum Anzeigen eines im Registriersignal enthaltenen Kodes einbegriffen.

Der Registriergeber enthält eine Antenne 25 zum Empfang des von der Registriereinheit gesendeten Signales und zum Senden des Registriersignales, einen Frequenzmodulierkreis 26 zur Ab­ gabe des Registriersignales, einen Kodegeber 27 zur Abgabe eines für den betreffenden Registriergebers charakteristischen Puls­ zuges, der zur Modulierung des Registriersignales angewendet wird, sowie einen Glockenpulsgenerator 28, der angeordnet ist, zwei mit k₁ bzw. k₂ bezeichnete Frequenzen zu erzeugen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ferner ein Fre­ quenzteiler 29 angeordnet.

Das von der Antenne 22 gesendete hochfrequente Signal 22 a wird somit von der Antenne 25 des Registriergebers empfangen und zum Frequenzmodulator 26 weitergeleitet, der so beschaffen ist, daß er genanntes Signal so frequenzmoduliert, daß ein einfaches Seitenband gebildet wird, das die Frequenz f o +k₂ oder f o +k₁ bzw. f o -k₁ oder f o -k₂ hat. Der Glockenpulsgene­ rator ist dabei so angeordnet, daß in jedem Zeitaugenblick nur eine der Frequenzen k₁ und k₂ existiert. Das genannte Sei­ tenband wird meistens von einer Anzahl mehr oder weniger unter­ drückter Seitenbänder umgeben, die nicht berücksichtigt zu werden brauchen. Das so erzeugte Seitenband wird von der Antenne 25 als Registriersignal 25 a erneut gesendet. Der Umstand, daß das Registriersignal eine andere Frequenz als das empfangene Signal hat, ermöglicht es, das Registriersignal wirksam von uneigentlichen Reflektionen von der Umgebung zu trennen. Der vom Kodegeber 27 abgegebene binäre Pulszug 27 p hat Pulse ver­ schiedener Länge und/oder verschiedener Abstände in zeitlicher Hinsicht. Der Pulszug enthält genannten Kode. Der Pulszug wird durch ein programmierbares Gedächtnis gebildet, das den gewünschten Kode, beispielsweise einen für die Registriereinheit charak­ teristischen Kode enthält. Der Pulszug 27 p kann z. B. das in Fig. 2 gezeigte Aussehen haben. Dies wird in den Generator 28 eingegeben, der den Frequenzmodulator 26 auf die nachstehend angegebene Weise steuert. Der Generator 28 ist so angeordnet, daß er von jedem Puls in Tätigkeit versetzt wird, und mit der Abgabe von dessen einer Frequenz fortsetzt, solange ein Puls entsprechend einem binären Zeichen herrscht, und mit der Abgabe von dessen anderer Frequenz, solange ein Puls entspre­ chend dem anderen binären Zeichen herrscht. Der Generator 28 gibt an den Frequenzmodulator 26 ein Signal mit z. B. den Fre­ quenzen k₁ bzw. k₂ ab.

Trotz der Bildung von zwei Seitenbändern bewirkt der Aufbau des Frequenzmodulators 26, daß nur eine, in Fig. 3 symbolisierte Diode im Frequenzmodulator erforderlich ist, an Stelle von zwei Dioden bei bekannten Vorrichtungen zur Bildung eines einfachen Seitenbandes.

Das vom Modulator 26 reflektierte Signal hat z. B. das bei 26 b in Fig. 2 gezeigte Aussehen. Es besteht aus zwei Frequenzen, z. B. f o +k₁ bzw. f o +k₂, die miteinander abwechseln. Die Frequenz f o ist das vom Sender 20 erzeugte und von der Antenne 22 ausgesendete Signal. Die höhere Frequenz f o +k₁ ist die Frequenz des einfachen Seitenbandes, wenn der Glockenpulsgene­ rator die Frequenz k₁ erzeugt, und die niedrigere Frequenz f o +k₂ ist die Frequenz des einfachen Seitenbandes, wenn der Glockenpulsgenerator die Frequenz k₂ erzeugt. Diese Frequenzen herrschen während der Dauer jedes Pulses. Das Signal 26 b hat dasselbe Kodemuster wie der Pulszug 27 p und enthält somit denselben Kode.

Das Signal 26 b wird von der Antenne 25 ausgesendet und zur Antenne 22 überführt.

Der Empfänger 20, 23 in der Registriereinheit ist auf bekannte Weise angeordnet, genanntes einfaches Seitenband zu empfangen und genannten Kode im Dekoder 24 zu dekodieren.

Fig. 3 ist ein Blockplan über einen Frequenzmodulator 26 gemäß genannter bevorzugter Ausführungsform der Erfindung. 40 in Fig. 3 bezeichnet einen Rechner, der angeordnet ist, den mit 41 bezeich­ neten Kommutatorkreis zu steuern. Der Kommutatorkreis 41 ist von bekanntem elektronischem Typ und angeordnet, an seinem Ausgang 42 Signale mit verschiedenem Spannungspegel abzugeben. Der Rechner 40 ist angeordnet, den Kommutatorkreis so zu steuern, daß der Kommutatorkreis 41 in Folge genannte Span­ nungspegel, drei oder vier in ihrer Anzahl, abgibt. Der Ausgang 42 des Kommutatorkreises 41 ist an einen Modulierkreis 43 geschaltet, der eine Diode 44 zur Modulierung einer Träger­ welle enthält, die von der Antenne 25 empfangen wird. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung wird die Trägerwelle von der Registriereinheit ausgesendet und im Registriergeber, der genannten Frequenzmodulator enthält, reflektiert.

Zwischen der Antenne 25 und dem Modulierkreis 43 befindet sich ein Abstimmkreis 45.

Die verschiedenen Spannungspegel des Kommutatorkreises 41 werden der Reihe nach der Diode 44 im Modulierkreis aufgelegt, wobei im Modulierkreis 43 eine Reflektion der empfangenen Trägerwelle erfolgt. Auf Grund der Verschiedenheit der der Diode aufgelegten Spannungspegel wird nicht nur die Phasenlage der empfangenen Trägerwelle gedreht, sondern es tritt auch eine Amplitudenänderung auf. Zur Bildung eines einfachen Seiten­ bandes der ersten Ordnung ist erforderlich, daß das nach­ stehende Verhältnis (1) zwischen auftretenden Phasendrehungen und Amplituden für die verschiedenen Spannungspegel befriedigt ist

wo γ i die verschiedenen Reflektionskoeffizienten der Diode und N die Anzahl Spannungspegel mit gleicher Dauer sowie S₂₂ ein dimensionsloser Faktor gem. nachstehend sind.

γ i wird als γ i = definiert, wo V i die jeweilige von der Diode reflektierte Spannung, und V in die zur Diode ein­ gehende Signalspannung sind.

Ein Abstimmungskreis 45 ist hier angeordnet, im Modulierkreiss 43 auftretende Phasenverdrehungen und Amplitudenschwankungen so zu beeinflussen, daß am Ausgang 46 des Abstimmungskreises 45 zur Antenne 25 ein einfaches Seitenband auftritt. Der Ab­ stimmungskreis ist ein verlustfreies und reziprokes Anpas­ sungsnetz.

Der einfache Seitenbandmodulator 26 wird somit digital vom Rechner 40 getrieben. Der Rechner 40 ist angeordnet, den Kom­ mutatorkreis so zu steuern, daß dieser sukzessiv verschiedene Spannungspegel auflegt, deren Anzahl N ist, und wo eine ganze Folge von Pegeln eine Periodenzeit T hat. Die Trägerwelle, mit der Frequenz f o, wird in der Diode reflektiert, wobei die reflektierte Welle aus Frequenzkomponenten f o+n : besteht, wo n=0, ±1, ±2, . . . ist. Durch einen passend gewählten Abstimmungskreis wird ein Seitenband n o mit der Amplitude O, und ein symmetrisch liegendes Seitenband -n o mit einer von O verschiedenen Amplitude erhalten. Ein bevorzugter Fall ist n o=-1, für den obiges Verhältnis (1) gilt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl Span­ nungspegel niedrig, es kann aber auch eine große Anzahl Span­ nungspegel angewendet werden. Die Mindestanzahl N von Spannungs­ pegeln V i ist 3. Es wird ferner bevorzugt, für jeden Spannungs­ pegel V i eine gleiche Dauer zu wählen, d. h. T/N.

Der genannte Reflektionskoeffizient γ i betrifft den zwischen der Diode 44 und dem Abstimmungskreis herrschenden Reflektions­ koeffizienten. Γ i bezeichnet den am Ausgang des Abstimmungs­ kreises zur Antenne 25 herrschenden Reflektionskoeffizienten.

Der dimensionslose Faktor S₂₂ drückt die Last aus, die die Diode von Abstimmungsnetz und Antenne sieht, damit ein ein­ faches Seitenband entstehen soll.

Γ i kann = A · e j ϕ gezeichnet werden, wo A die Amplitude und ϕ der Phasenwinkel ist. Für einen Fall, wo N=3 geht aus obigem Verhältnis und dem bekannten Verhältnis zwischen γ i und Γ i hervor, daß die drei Reflektionskoeffizienten Γ₁, Γ₂, Γ₃ die Ecken in einem gleichseitigen Dreieck definieren müssen, damit ein einfaches Seitenband erhalten werden soll. Fig. 4 zeigt als Beispiel ein Reflektionsdiagramm in der Ebene komplexer Zahlen, wo ein gleichseitiges Dreieck gebildet wird. In Fig. 4 bezeichnet Im Imaginärachse und Re Realachse.

Mit Kenntnis der Reflektionskoeffizienten der Diode 44 und damit des Faktors S₂₂ kann somit ein Abstimmkreis 45 auf bekannte Weise aus dem Faktor S₂₂ berechnet werden, der so beschaffen ist, daß die Reflektionscharakteristika der Diode so beeinflußt werden, daß die Reflektionscharakteristika an der Antenne 25, d. h. Γ i , die Ecken in einem gleichseitigen Dreieck bilden.

Nachstehend werden drei Beispiele genannt, wo Spannungspegel V i in wiederholten Sequenzen angegeben sind.

Ferner wird bei jedem Beispiel genannter dimensionsloser Faktor S₂₂ aus obigem Verhältnis (1) explizit herausgelöst angegeben, damit ein einfaches Seitenband gebildet werden soll.

Beispiel I Spannungspegel (V) Zeitintervall (t) V₁|0 < t < T/3
V T /3 < t < 2T /3
V 2T /3 < t < T

N = 3 ergibt aus obigem Verhältnis (1)

Beispiel II Spannungspegel (V) Zeitintervall (t) V₁|0 < t < T/4
V T /4 < t < T /2
V₃-V T /2 < t < 3 T /4
V 3 T /4 < t < T

N = 4 und obiges Verhältnis (1) ergeben

Dieses Verhältnis (3) ergibt, daß Γ i in einem Reflektionsdia­ gramm in der Ebene komplexer Zahlen ein rechtwinkliges und gleichschenkliges Dreieck definieren muß.

Beispiel III Spannungspegel (V) Zeitintervall (t) V₁|0 < t < T/4
V T /4 < t < T /2
V T /2 < t < 3 T /4
V 3 T /4 < t < T

N = 4 und das obiges Verhältnis (1) ergeben

a = (γ - γ₃) γγ₄ + j (γ₂ - γ₄) γγ
b = (γ₁-γ₃) (q₂ + γ₄) + j (γ₂ - γ₄) (γ₁ + γ₃)
c = (γ₁ - γ₃) + j (γ₂ - γ₄)

Dieses Verhältnis (4) ergibt, daß Γ i in einem Reflektionsdia­ gramm in der Ebene komplexer Zahlen die Endpunkte von zwei geraden Linien definieren soll, die einander im rechten Winkel schneiden und gleiche Länge haben.

Eine gegen die Antenne einfallende Trägerwelle kann A₀ cos (ω o t) gezeichnet werden. Nach der Reflektion in der Diode mit zuge­ hörigem Abstimmkreis wurden bei jedem aufgelegten Spannungspegel sowohl Amplitude und Phasenlage geändert, so daß die reflektierte Welle A₁ cos (ω o t+ζ₁) gezeichnet werden kann.

In Fig. 5 und 6 wird die gemäß der schwedischen Auslegeschrift 7503620-2 bewirkte Phasenänderung der Trägerwelle veranschaulicht, während die Amplitude zur Erzeugung eines einfachen Seitenbandes konstantgehalten wird. InFig. 5 bezeichnet TE die Umhüllende für die ganz durchgezogene Treppenstufenkurve.

In Fig. 6 und 7 werden als Beispiel die Phasendrehungen und Amplitudenänderungen veranschaulicht, die sich daraus ergeben, daß der Diode 44 drei verschiedene Spannungspegel V₁, V₂ und V₃, d. h. gemäß obigem Beispiel I, aufgelegt werden.

Es ist somit deutlich, daß es mittels nur einer verlustbehaf­ teten Diode und eines Abstimmkreises möglich ist, ein einfaches Seitenband zu erzeugen.

Ein weiterer Vorteil des Modulators 26 ist, daß auch, wenn die Diode relativ große Verluste hat, d. h. wenn der sog. dynamische Q-Wert niedrig ist, eine ideale Modulatorfunktion erhalten werden kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Diode eine Varacterdiode.

Für einen gegebenen maximalen Intervall im Spannungspegel V i ist der Q-Wert gegeben, und man kann je nach gewünschtem Wirkungsgrad zwischen verschiedenen dazwischenliegenden Spannungen wählen.

Beispiel III ergibt den höchsten Wirkungsgrad, aber anderer­ seits sind vier verschiedene Spannungspegel erforderlich.

Beispiel II hat dieselbe Sequenz wie Beispiel III, aber nur drei Spannungspegel sind erforderlich. Diese Ausführungsform wird deshalb bevorzugt, wenn eine niedrige Anzahl Spannungs­ pegel wesentlich ist. Beispiel II ergibt einen niedrigeren Wirkungsgrad als Beispiel III. Beispiel I ergibt einen höheren Wirkungsgrad als Beispiel II, wenn der Q-Wert ≳8 ist.

Der Glockenpulsgenerator 28 erzeugt, wie erwähnt, zwei Fre­ quenzen k₁ bzw. k₂. Bei Anwendung eines Frequenzmodulators 26 gemäß vorliegender Erfindung wird der Glockenpulsgenerator 28 an den Eingang des Rechners 40 geschaltet, wobei der Rechner angeordnet ist, mit der Frequenz k₁ bzw. k₂ zu zählen, wenn der Rechner 40 Signal vom Glockenpulsgenerator 28 erhält. Die Geschwindigkeit, mit der der Rechner 40 zählt, wird direkt so umgesetzt, daß der Kommutatorkreis 41 die verschiedenen Spannungspegel der Diode 44 in einem Takt auflegt, der propor­ tional zur Frequenz k₁ bzw. k₂ ist. Dies hat zur Folge, daß ein Seitenband f o+k₁ bzw. f o+k₂ am Ausgang 46 des Abstimm­ kreises 45 auftritt. Das Anlaufen und Abstellen des Glocken­ pulsgenerators 28 wird vom Kodegeber 27 gesteuert, wobei der Kodegeber 27 und der Glockenpulsgenerator 28 so angeordnet sind, daß der Glockenpulsgeber 28 die Frequenz k₁ erzeugt, wenn der Kodegeber 27 eine der zwei binären Ziffern 0 oder 1 abgibt, und die Frequenz k₂ erzeugt, wenn der Kodegeber 27 die andere binäre Ziffer abgibt. Auf diese Weise wird ein einfaches Seitenband mit der Frequenz f o+k₁ während der Dauer einer binären Ziffer, und mit der Frequenz f o+k₂ während der Dauer der anderen binären Ziffer ausgesendet. Wenn die Kodiervor­ richtung keine Pulse an den Glockenpulsgenerator 28 abgibt, er­ zeugt dieser kein Signal.

Als Beispiel kann erwähnt werden, daß die Frequenz f o 1-10 GHz sein kann, während k₁ bzw. k₂ von der Größenordnung 10-100 kHz sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist, wie einleitend ange­ deutet, ein Frequenzteiler 29 angeordnet, die Frequenz k₁ bzw. k₂ vom Glockenpulsgenerator 28 zu empfangen und sie zur Frequenz k₁/n bzw. k₂/n zu teilen, die in die Kodiervorrichtung 27 eingespeist werden. Die Kodiervorrichtung ist in dieser Ausführung angeordnet, die binären Ziffern im Pulszug 27 p mit einer Länge abzugeben, die proportional zur Periodenlänge der Frequenzen k₁/n bzw. k₂/n ist. Wenn der Pulszug 27 p bei­ spielsweise eine binäre "1" enthält, gibt der Glockenpulsge­ nerator beispielsweise die Frequenz k₁ ab. Dies bedeutet, daß die binäre "1" mittels n kurzen Pulsen erzeugt wird, die mit der Frequenz k₁ wiederholt werden. Eine binäre "0" wird somit von n kurzen Pulsen erzeugt, die mit der Frequenz k₂ wieder­ holt werden. Gemäß dieser Ausführungsform hat jede binäre Ziffer eine Länge, die ein Multipel der Periodenlänge der Frequenz k₁ bzw. k₂ ist. Jede der zwei binären Ziffern hat somit eine spezifische Länge, die zu der Periodenlänge des Signales k₁/n bzw. k₂/n ins Verhältnis gesetzt ist, das im Empfänger in der Registriereinheit ausgenutzt wird. Dieser Empfänger 23 ist auf bekannte Weise angeordnet, eine binäre Ziffer aus der Zeit zu deuten, während der eine der Frequenzen f o+k₁ bzw. f o+k₂ von der Registriereinheit ausgesendet wurde.

Der Empfänger der Registriereinheit ist detaillierter in Fig. 10 gezeigt. Er enthält einen solchen Mischer, daß die Frequenz k₁ bzw. k₂ an dessen Ausgang 60 auftritt und zu einem Frequenzdiskriminator 61 abgegeben wird. Der Frequenz­ diskriminator 61 kann von geeignetem bekanntem Typ sein und hat zwei Ausgänge 62, 63, wo am ersten 62 ein Signal mit der Frequenz k₁ bzw. k₂, und am zweiten 63 ein Datensignal auf­ treten. Der Frequenzdiskriminator 61 ist angeordnet, als Datensignal eine gewisse Gleichspannung abzugeben, wenn die Frequenz k₁ an seinem Eingang liegt,und eine davon unter­ schiedliche Gleichspannung, wenn die Frequenz k₂ an seinem Eingang liegt.

Das Signal am ersten Ausgang 62 des Frequenzdiskriminators wird zu einem Rechner 64 geleitet, der angeordnet ist, zyklisch n ganze Perioden zu zählen und die Anzahl von n Perioden mit einer Frequenz von k₁ bzw. k₂ zu zählen. Der Rechner 64 ist ferner angeordnet, jedesmal wenn er n ganze Perioden gezählt hat, ein Wechselregister 65 oder ein anderes Gedächtnis von bekanntem Typ so zu steuern, daß es eine Gedächtnisposition weiterschreitet.

Das Signal am anderen Ausgang 63 des Frequenzdiskriminators wird über einen Verstärker 66 zum Wechselregister 65 geleitet, wo genanntes Datensignal gelagert wird. Ferner ist zwischen dem Verstärker 66 und dem Rechner 64 eine Synchronisierkupplung 67 angeordnet. Durch den Verstärker gibt der Rechner ein Start­ signal zum Zählen, wenn Daten in den Verstärker eingehen. Vom Registriergeber überführte Daten sind in binärer Form. Genannte Datensignale bestehen deshalb vorzugweise aus einem Pulszug der zwei Gleichspannungen, die somit abwechseln.

Wenn beispielsweise eine "0" vom Registriergeber übertragen wird, tritt beispielsweise die Frequenz k₁ am Ausgang des Empfängers und damit am ersten Ausgang 62 des Frequenz­ diskriminators 61 auf. Am zweiten Ausgang 63 des Frequenzdis­ kriminators tritt eine Gleichspannung auf, die nach Verstärkung über die Synchronisierkupplung 67 zum Wechselregister 65 und Rechner 64 abgegeben wird. Der Rechner 64 startet hierbei das Zählen von n ganzen Perioden der Frequenz k₁, wonach er das Wechselregister 65 steuert, eine Gedächtnisposition weiter­ zuschreiten. Wenn beispielsweise fünf "0" ohne Unterbrechung zwischen ihnen empfangen werden, ist das Gleichspannungssignal in das Wechselregister konstant. Der Rechner kann hierbei fünf Zyklen von n ganzen Perioden zählen, so daß im Wechselregister fünf "0" in fünf entsprechenden Positionen gelagert werden. Der Geschehensablauf ist bei Übertragung von "1" völlig analog, was Anlaß zur Frequenz k₂ gibt.

Die genannte Anzahl n ist gleich dem für den vorstehend genannten Frequenzteiler 29 angegebenen Teilungsfaktor n.

Der Rechner 64 wird vorzugsweise so synchronisiert, daß er nullgestellt wird, und für jede Flanke im Pulszug zu zählen beginnt, die am zweiten Ausgang 63 des Frequenzdiskriminators 61 auftritt.

Es ist somit offenbar, daß ein gewisses Informationssymbol mittels der Dauer des empfangenen Signales in Abhängigkeit von dessen Frequenz abgetastet wird.

Das Wechselregister wird danach mittels einer Kodiervorrichtung 68 entkodet, welches kodierte Signal zur Anzeigevorrichtung 24 übertragen wird.

Der Frequenzdiskriminator 61 hat vorzugsweise den in Fig. 11 gezeigten Aufbau. Er enthält einen Vergleichskreis 70, einen spannungsgesteuerten Oszillator 71 und einen Integrator 72. Der Ausgang vom Oszillator ist an den Vergleichskreis 70 rückgekoppelt. Wenn die Frequenz k₁ bzw. k₂ innerhalb des Arbeitsbereiches des Oszillators 71 liegt, wird dieser auf die empfangene Frequenz dadurch eingestellt, daß der Vergleichs­ kreis angeordnet ist, ein Signal abzugeben, das dem Frequenz­ unterschied zwischen der Frequenz des empfangenen Signales und der Frequenz des Oszillators, wenn diese nicht übereinstimmen, entspricht. Er ist ferner angeordnet, ein Signal zum Integrator zu erzeugen, wenn die Frequenz des empfangenen Signales und die Frequenz des Oszillators übereinstimmen. Dieses Signal wird im Integrator in ein Datensignal umgewandelt, das eine Gleichspannung ist.

Die empfangenen Frequenzen k₁ bzw. k₂ werden am Oszillator 71 entnommen. Die erzeugten Gleichspannungen werden zwischen dem Integrator 72 und dem Oszillator 71 entnommen, wo der Integrator eine verstärkende Einheit ist, die zusammen mit dem Oszillator 71 auf bekannte Weise einen niedrigeren Gleichspannungspegel für eine niedrigere Frequenz, z. B. k₁, und einen höheren Gleichspannungspegel für eine höhere Frequenz, z. B. k₂, bildet.

Es ist völlig offenbar, daß die Sicherheit in der Informations­ übertragung auf diese Weise ganz wesentlich erhöht wird, da zum einen zwei von der Fragefrequenz unterschiedliche abwech­ selnde Frequenzen von der Registriereinheit ausgesendet werden, und zum anderen der Empfänger die Möglichkeit hat, auf eine einfache Weise zu entscheiden, ob eine oder mehrere gleiche binäre Ziffern nacheinander gesendet werden.

Der Registriergeber gemäß vorliegender Erfindung kann mit Vorrichtungen für Fernprogrammierung dieses Prinzips gemäß der schwedischen Auslegeschrift 7503620-2 versehen werden.

Der Registriergeber ist dabei angeordnet, sein Gedächtnis für Eingabe in es oder Ausgabe aus ihm nur zu öffnen, wenn ein Schlüsselkode in Form eines Pulszuges am Beginn des von der Registriereinheit empfangenen Pulszuges mit einem in einer Schlüsselvorrichtung gespeicherten Kode übereinstimmt. Der empfangene Schlüsselkode wird somit mit dem gespeicherten Schlüsselkode verglichen, wobei das Gedächtnis des Registrier­ gebers nur bei herrschender Übereinstimmung geöffnet wird.

In Fig. 9 ist ein Blockplan einer Vorrichtung zur Fernprogram­ mierung eines Registriergebers 26-29 der vorstehend genannten Art schematisch dargestellt. Gemäß Fig. 9 entsprechen eine Schlüsselvorrichtung 50, ein elektrisches Gedächtnis 51 bzw. eine Steuerlogik 52 für Eingabe in und Ausgabe aus dem Gedächtnis der Schlüsselvorrichtung 72 in genannter schwedischer Auslegeschrift 7503620-2, dem dort angegebenen Gedächtnis 75 bzw. der dort angegebenen Vorrichtung 82.

Die Fernprogrammiervorrichtung 50-52 wird vorzugsweise zur Kodiervorrichtung 27 gekuppelt und ist vorzugsweise so ausge­ führt, daß ein neuer Schlüssel in die Schlüsselvorrichtung 50 eingegeben werden kann. Die Schlüsselvorrichtung kann ein elektronisches Gedächtnis enthalten oder einen Teil des Gedächt­ nisses 51 in Anspruch nehmen. Für den Fall, daß die Schlüssel­ vorrichtung 50 ein Gedächtnis enthält, muß an erforderlichen Teilen des Gedächtnisses die ganze Zeit Spannung liegen.

Die Eingabe in und Abgabe aus dem Gedächtnis 51 erfolgt auf die in letztgenannter Auslegeschrift beschriebene Weise.

Falls der Schlüssel geändert werden soll, wird eine Mitteilung gesendet, deren erster Teil den aktuellen Schlüssel enthält, wobei die Schlüsselvorrichtung 50 bewirkt, daß mittels der Steuerlogik 52 Information in das Gedächtnis 51 eingespeist und aus ihm abgegeben werden kann. Nach dem Schlüssel folgt eine Anweisung an die Steuerlogik 52, den aktuellen Schlüssel aus­ zuradieren, wonach der neue Schlüssel zusammen mit einer Anwei­ sung an die Steuerlogik 52 folgt, den neuen Schlüssel in die Schlüsselvorrichtung 50 einzuspeisen. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn Registriergeber aus verschie­ denen Gründen mit neuem Identifizierungskode versehen werden müssen, wie beispielsweise bei Umbestimmung von Eisenbahnwagen oder z. B. bei Veränderungen von Verkehrswegen usw.

Die in Fig. 9 gezeigte Vorrichtung kann ferner mit einer kapa­ zitiven Antenne 53 für den Empfang eines ganz nahe dem Registriergeber gesendeten Signales mittels einer ein kapazitives Übertragungsglied vollendenden Senderantenne 54 versehen werden. An die Senderantenne 54 ist dabei ein Informations­ geber 55 angeschlossen, der Signale derselben Beschaffenheit wie die der Registriereinheit erzeugt, wobei die Signale, die über die Antenne 53 zum Registriergeber eingespeist werden, auf die vorstehend beschriebene Weise behandelt werden, wenn Signale von der Registriereinheit über die Antenne 25 empfangen werden. Der Vorteil mit diesem System ist, daß man am Registrier­ geber diesen mit neuer Information ohne Zugang zu einer Registriereinheit versehen kann.

Wie erwähnt, muß die ganze Zeit Spannung auf das ganze Gedächt­ nis 51 oder Teile davon ggf. auf das Gedächtnis in der Schlüsselvorrichtung 50 gelegt werden. Gemäß einer modifizierten Ausführungsform ist die Steuerlogik 52 angeordnet, bei Empfang eines Signales volle Spannung auf alle Komponenten im Registrier­ geber zu schalten, und wenn kein Signal empfangen oder gesendet wird, nur Komponenten unter Spannung zu setzen, die ständig unter Spannung sein müssen.

Es ist somit klar offensichtlich, daß die Sicherheit der Infor­ mationsübertragung bei hier in Betracht kommenden Informations­ übertragungssystemen bedeutend erhöht wird, und durch die Möglichkeit zur Veränderung des Systemes durch Einführung neuer Schlüsselkode die Flexibilität des Systems erhöht wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum synchronisierten Empfang von Signalen in einem Registriersystem mit relativ zueinander be­ weglichen ersten und zweiten Stationen, wie beweglichen Registrierobjekten und ortsfesten Registrierstellen, wo­ bei die ersten Stationen eine Registriereinheit (15, 16, 17) und die zweiten Stationen jeweils einen Registrier­ sender (13, 14) aufweisen, wobei ferner jede Registrier­ einheit (15, 16, 17) einen Sender (20) und einen Empfänger (23) mit einer Dekodiervorrichtung (68) und einer Anzeigeeinheit (24) hat, und jeder Registriersender (13, 14) einen Frequenzwandler (26) zur Umwandlung eines von dem Sender (20) empfangenen ersten Signals (22 a) in ein zweites Signal (25 a) enthält, das eine Grundfrequenz (f o) hat, die sich um einen bestimmten Betrag (k) von der Frequenz des ersten Signals (22 a) unterscheidet, so­ wie eine Kodiervorrichtung (27), die das zweite Signal (25 a) mit einem für den Registriersender (13, 14) indi­ viduellen Kode und eventueller Information versieht, ferner eine Sendevorrichtung (28, 26) zum Aussenden des zweiten, kodierten Signals (25 a), wobei der Empfänger (23) der Registriereinheit (15, 16, 17) zum Empfang des zweiten Signals (25 a), seine Dekodiereinrichtung (68) zum Dekodieren des Kodes, und seine Anzeigevorrichtung (24) zur Anzeige des Kodes ausgebildet sind, wobei der Frequenz­ wandler (26), der einen Modulator (43) enthält, das erste Signal (22 a) derart moduliert, daß ein einziges Seitenband gebildet und/oder zur Bildung des frequenzverschobenen zweiten Signals (25 a) genutzt wird, und wobei der Frequenzwandler (26) von der Kodiervorrichtung (27) derart gesteuert wird, daß das erste Signal (22 a) bei der Modulierung mit dem individuellen Kode des Registriersenders (13, 14) und eventuell abgegebener Information entsprechend einem Impulszug versehen wird, den die Kodiervorrichtung (27) abgibt, und der den Kode und die Information darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kodiervorrichtung (27) abgegebene Impulszug (27 p) einem Taktimpulsgenerator (28) zugeführt wird, der ein Signal mit einer von zwei Frequenzen (k₁) bzw. (k₂) in Abhängigkeit von den Impulsen des Impulszuges abgibt, daß das Signal über einen Frequenzteiler (29) zur Kodiervorrichtung (27) ge­ leitet wird, daß der Frequenzteiler (29) ein Signal mit einer Frequenz k₁/n bzw. k₂/n an die Kodiervorrichtung (27) abgibt, die als Informationssymbole in dem Impulszug (27 p) Impulse mit einer Länge abgibt, die der Periodenlänge des Signals mit der Frequenz k₁/n bzw. k₂/n entspricht, und daß das Signal vom Taktimpulsgenerator (28) außerdem dem Frequenzmodulator (26) zugeführt wird, der als zweites Signal (25 a) ein einfaches Seitenband mit der momentanen Frequenz f o+k₁ bzw. F o+k₂ bildet, und daß der Empfänger (23) der Registriereinheit (15, 16, 17) die Informationssymbole an Hand der Dauer des zweiten Signals (25 a) in Abhängigkeit von der Frequenz des Signals erfaßt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (26) eine Diode (44) zur Reflexion des empfangenen Signales mit der Frequenz f o enthält, daß ein Kommutatorkreis (41) vorgesehen ist, der der Diode (44) in wiederholten Sequenzen eine Serie verschiedener, im Kommutatorkreis erzeugter Spannungspegel, deren Anzahl mindestens drei beträgt, aufprägt, und daß zwischen der Diode (44) und einer Antenne (25) zur Aussendung und auch zum Empfang des Signals f o ein Abstimmkreis (45) angeordnet ist, der die an der Diode (44) bei den verschiedenen aufgeprägten Spannungspegeln auftretenden Amplituden- und Phasenschwankungen so beeinflußt, daß die Reflexionskoeffizienten γ i der Diode (44) und die Charakteristika des Abstimmungskreises (45) die nachstehende Bedingung erfüllen, die für ein Einzel-Seitenband der ersten Ordnung und eine Anzahl N Spannugspegel mit gleicher Dauer gilt: wobei V i die von der Diode reflektierte Spannung ist, V in die an der Diode eingehende Spannung und S₂₂ ein die Impedanz des Abstimmungskreises (45) und der Antenne (25) an der Diode ausdrückender dimensionsloser Faktor.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (23) der Registriereinheit (15, 16, 17) einen Rechner (64) und einen Frequenzdiskriminator (61) enthält, der an den Rechner (64) die Frequenz k₁ bzw. k₂ abgibt und außerdem jeweils Gleichspannungsspegel für die betreffenden Frequenzen k₁ und k₂ abgibt, sowie ein Schieberregister (65), in dem die Gleichspannungspegel, welche Informationssymbole darstellen, einzeln in Stufen im Schieberegister gespeichert werden, und daß der Rechner (64) eine Anzahl n ganzer Perioden der Frequenz k₁ bzw. k₂ zählt und danach das Schieberegister vorwärts schiebt, so daß eine neue Stufe für ein nachfolgendes Informationssymbol zur Aufnahme freigegeben wird.
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