DE3010370A1

DE3010370A1 - Inductive coupling for vehicle information transmission - has two oscillatory circuits with inductances acting as ferrite aerials for FM signals

Info

Publication number: DE3010370A1
Application number: DE19803010370
Authority: DE
Inventors: Massoud Dipl.-Ing. 1000 Berlin Djamshidpour
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-03-15
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1981-09-24

Abstract

The sending and ###########receiving system for a vehicle using inductive coupling with transmitting and receiving devices along the path of the vehicle, includes line conductors at crossing points. Two oscillator circuits each made up of series components are used. The first circuit has an ohmic resistance a capacitance and a throttle coil in series, with an overall resistance all in parallel with a similar set of components having a different overall resistance. The two coils form an inductive coupling between the two circuits and act as ferrite aerials for the line conductors. They are about 20cm behind one another on the vehicle, and form a dipole. The transmitting and receiving signals passing through them are in phase opposition. Their input impedance matches the frequency range of the transmitted and received signals and passes the bandwidth of the frequency modulated HF carrier.

Description

Pegeleinbruchfreie HF-Ubertragung zwischen einemRF transmission between a

Fahrzeug unl einer ortsfesten Station Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Kopplung einer sich auf einem Fahrzeug befindlichen Sende/sepfangseinrichtung mit einem längs des Fahrwegs verlegten, mit Kreuzstellen versehenen Linienleiter, der mit einer ortsfesten Sende/Empfangsstation verbunden ist, zwecks Übertragung von Informationen im Längstwellenbereich, mit frequenzmoduliertem HF-Dräger.Vehicle unl a stationary station The invention relates to a device for the inductive coupling of a vehicle located on a vehicle Transmitter / sepfangseinrichtung with a laid along the route, with cross points equipped line cable, which is connected to a stationary transmitting / receiving station is, for the purpose of transmitting information in the longest wave range, with frequency modulated HF Dräger.

Es ist bekannt, längs einer Strecke einen Linienleiter zu verlegen, der in einer ortsfesten Station mit Sende- und Sapfangseinrichtungen für eine HF-Datenübertragung verbunden ist. Die auf der Strecke verkehrenden Fahrzeuge besitzen ebenfalls Sapfangs- und Sendeeinrichtungen, die mittels einer Antenne mit dem Linienleiter induktiv gekoppelt sind.It is known to lay a line cable along a route, that in a stationary station with transmitting and receiving devices for HF data transmission connected is. The vehicles running on the route also have Sapfangs- and transmission devices that are inductive to the line cable by means of an antenna are coupled.

Es ist ferner bekannt, den verlegten Linienleiter in bestimmten Abständen zu kreuzen. Das Überfahren der Kreuzstellen wird gezählt und dient dadurch der relativen Positionsfeststellung der Fahrzeuge.It is also known that the laid line cable at certain intervals to cross. The crossing of the crossing points is counted and thus serves the relative Position fixing of the vehicles.

Das Einfügen von Kreuz stellen in den Linienleiter hat zur Folge, daß die Empfangsspannung des Linienleiters für die i>atenübertragung beim Überfahren der Kreuz stellen nahezu auf Null absinkt. Um dieser Schwierigkeit abzuhelfen, kann man zwei Antennen am Fahrzeug, in Fahrtrichtung hintereinander, anordnen; damit befindet sich wenigstens eine Antenne stets über dem Linienleiter. Da jedoch an jeder Kreuzstelle Hin- und Rückleiter des Linienleiters wechseln, sind die Phasen der induzierten Spannungen in den Linienleiter inlolge einer Antenne vor und nach der Kreuz stelle um 1800 phasenverschoben. Daraus ergibt sich, daß wenn von den zwei Antennen eine Antenne sich vor einer Ereuzstelle, die andre dahinter befindet, bei gleichem Sendesignal die in der ortsfesten Station empfangenen Signale gleich Null sind, d.h. man hat beim Überfahren der Kreuzstelle doch wieder einen Pegeleinbruch.Inserting cross marks in the line cable has the consequence that the receiving voltage of the line cable for the data transmission when driving over the cross represent almost goes down to zero. To remedy this difficulty, can you place two antennas on the vehicle, one behind the other in the direction of travel; in order to there is always at least one antenna above the line cable. Since, however The phases are changing at each junction of the outward and return conductors of the line cable of the induced voltages in the line cable as a result of an antenna before and after the cross is out of phase by 1800. It follows that if of the two antennas one antenna is in front of an erection point, the other is behind it, if the transmission signal is the same, the signals received in the stationary station are the same Are zero, i.e. the level drops again when crossing the junction.

Es ist bereits eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die diese Schwierigkeiten beseitigt und eine pegeleinbruchfreie HF-Ubertragung von einem Fahrzeug zu einer ortsfesten Station ermöglicht (Pat.-Anm. P 28 40 092.2 vom 12.09.1978); hiernach wird das zu übertragende HF-Signal über zwei parallele Sendekanäle geführt, wobei der erste Sendekanal aus einem Tiefpaß, einer Verstärkerstufe, einem Bandpaß und der ersten Sendeantenne, der zweite Sendekanal aus einem Hochpaß, einer Verstärkerstufe, einem Bandpaß und der zweiten Sendeantenne besteht. Die Grenzfrequenzen des Rochpasses und des Tiefpasses werden so gewählt, daß bei der zu übertragenden Frequenz die Phasen der Übertragungsfunktionen des Hochpasses und des Tiefpasses + T und - 5 (z.B. S = 450) betragen, und die Grundphasen der Übertragungsfunktionen von Verstärkerstufe und Bandpaß jedes Sendekanals werden gleich (z,B. ? O = 245°) gewählt.A device has already been proposed to overcome these difficulties eliminated and a level drop-free RF transmission from a vehicle to a stationary station enabled (Pat. Note P 28 40 092.2 of 09/12/1978); afterwards the RF signal to be transmitted is routed via two parallel transmission channels, whereby the first transmission channel consists of a low-pass filter, an amplifier stage, a band-pass filter and the first transmission antenna, the second transmission channel from a high-pass filter, an amplifier stage, a bandpass and the second transmitting antenna. The limit frequencies of the Roch Pass and the low-pass filter are selected so that the Phases of the transfer functions of the high-pass and the low-pass + T and - 5 (e.g. S = 450), and the basic phases of the transfer functions of the amplifier stage and bandpass filters of each transmission channel are chosen to be the same (e.g.? O = 245 °).

Diese Einrichtung benötigt einen größeren technischen und apparativen Aufwand.This facility requires a larger technical and apparatus Expenditure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Informationsübertragung zwischen ortsfesten Stationen und fahrweggebundenen Fahrzeugen über einen längs des Fahrweges verlegten Linienleiter mit Kreuz stellen ohne Pegeleinbrüche beim Überfahren derselben mit einfachen Mitteln zu ermöglichen.The invention is based on the object of transmitting information between fixed stations and track-bound vehicles via a lengthways Line cables laid along the route with a cross without level drops To enable driving over the same with simple means.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruches aufgeführten Merkmale gelöst.According to the invention, this object is achieved by the in the characterizing part of the Patent claim listed features solved.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend dargestellten Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.The device according to the invention is shown below Embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigt die Fig. 1 eine induktive Koppeleinrichtung gemäß der Erfindung, die Fig. 2 die an einen Sender angeschlossene Koppeleinrichtung mit dem Verlauf der einzelnen Schwingkreis-Widerstände in Abhängigkeit der Frequenz, die Fig. 3 die Empfangsspannung in der ortsfesten Station beim Überfahren einer Ereuzstelle durch ein Fahrzeug.1 shows an inductive coupling device according to the invention, 2 shows the coupling device connected to a transmitter with the course of the individual resonant circuit resistors as a function of the frequency, FIG. 3 the receiving voltage in the stationary station when driving over an erection point by a vehicle.

In der Figur 1 sind zwei Reihenschwingkreise dargestellt, von denen der erste aus dem Ohmschen Widerstand R1, einem Kondensator mit der Kapazität C1 und einer Drosselspule mit der Induktivität L1 besteht; sein Gesamtwiderstand ist mit Z1 bezeichnet. Der zweite Reihenschwingkreis besteht aus dem Ohmschen Widerstand R2, einem Kondensator mit der Kapazität C2 und einer Drosselspule mit der Induktivität sein Gesamtwiderstand ist mit Z2 bezeichnet.In the figure 1, two series resonant circuits are shown, of which the first from the ohmic resistor R1, a capacitor with the capacitance C1 and a choke coil having the inductance L1; its total resistance is denoted by Z1. The second series resonant circuit consists of the ohmic resistance R2, a capacitor with capacitance C2 and a choke coil with inductance its total resistance is denoted by Z2.

Die beiden Reihenschwingkreise sind parallelgeschaltet und so aufgebaut, daß sie magnetisch entkoppelt sind. Die beiden Drosselspulen werden als Koppelspulen (Ferritantennen) zum Linienleiter verwendet; sie sind in einem bestimmten Abstand, beispielsweise 20 cm, in Streckenrichtung hintereinander am Fahrzeug angebracht.The two series resonant circuits are connected in parallel and constructed in such a way that that they are magnetically decoupled. The two choke coils are called coupling coils (Ferrite antennas) used for line cables; they are at a certain distance, for example 20 cm, attached one behind the other to the vehicle in the direction of the route.

Der obere Teil der Fig. 2 zeigt die anhand der Fig. 1 beschriebene Koppeleinrichtung mit gleichen Bezugszeichen.The upper part of FIG. 2 shows the one described with reference to FIG. 1 Coupling device with the same reference numerals.

An die Parallelschaltung der beiden Schwingkreise ist hier ein frequenzmodulierbarer liF-Generator 1 mit der 7'rägerfrequenz fmX der in Reihe mit dem ohmschen Eingangswiderstand i liegt, angeschlossen.A frequency-modulatable circuit is connected to the parallel connection of the two oscillating circuits liF generator 1 with the carrier frequency fmX in series with the ohmic input resistance i is connected.

Es seien mit fu und fO die Resonanzfrequenzen der einzelnen Schwingkreise bezeichnet. Diese Resonanzfrequenzen werden so gewählt, daß die Ströme -1A1 und -1A2 der beiden Schwingkreise für die Frequenz fm gegeneinander um einen Winkel ## 180° phasenverschoben sind.Let fu and fO be the resonance frequencies of the individual oscillating circuits designated. These resonance frequencies are chosen so that the currents -1A1 and -1A2 of the two resonant circuits for the frequency fm against each other by an angle ## are 180 ° out of phase.

Der Eirgangswiderstand des Zweipols wird in dem vorgegebenen Frequenzbereich der Sendeschaltung angepaßt.The input resistance of the two-terminal network is in the specified frequency range adapted to the transmission circuit.

Die Bandbreite des Zweipols wird so gewählt, daß sie die Übertragung des frequenzmodulierten Trägers zuläßt.The bandwidth of the dipole is chosen so that it allows the transmission of the frequency-modulated carrier.

Die abhängigkeit der Absolutbeträge der Widerstände > und ist im unteren Teil der Figur 2 dargestellt.The dependence of the absolute values of the resistances> and is im shown in the lower part of FIG.

Durch den gewählten räumlichen Abstand der beiden Koppelspulen ist sichergestellt, daß stets eine Spannung, auch beim Überfahren einer Kreuzstelle, in den Linienleiter induziert wird.The selected spatial distance between the two coupling coils is ensures that there is always tension, even when driving over an intersection, is induced in the line cable.

Durch die getroffenen Maßnahmen werden die von den beiden Koppelspulen induzierten Spannungen in den Linienleiter gegeneinander um # # 180° phasenverschoben. Je nachdem, wo sich die Koppelspulen hinsichtlich einer Kreuz stelle befinden, ergeben sich verschiedene Kombinationen der induzierten Spannungen.The measures taken by the two coupling coils induced voltages in the line cable are phase-shifted by # # 180 °. Depending on where the coupling coils are located in terms of a cross point, result different combinations of the induced voltages.

Diese sind in der Fig. 3 dargestellt: hier ist mit U1 die induzierte Spannung in der Leiterschleife infolge der Kopplung mit der ersten Koppelspule - das koppelnde Magnetfeld ist mit 111 angedeutet - bezeichnet, mit U2 die induzierte Spannung in der Leiterschleife infolge der Kopplung mit der zweiten Koppelspule - das koppelnde Magnetfeld ist mit H2 angedeutet. Es ist # = #1 - #2 wobei bzw. die Phasenwinkel der induzierter. Spannungen U1 bzw. U2 gegen eine Bezugs achse darstellen.These are shown in FIG. 3: here, U1 is the induced one Voltage in the conductor loop due to the coupling with the first coupling coil - the coupling magnetic field is indicated with 111 - denoted, with U2 the induced one Voltage in the conductor loop due to the coupling with the second coupling coil - the coupling magnetic field is indicated with H2. It is # = # 1 - # 2 where resp. the phase angle of the induced. Voltages U1 or U2 against a reference axis represent.

teim Überfahren der Kreuz stelle treten die mit I) - V) bezeichneten Fälle ein. Mit Uges ist die resvltierende Spannung bezeichnet, die am Leiterabschluß auftritt. Man errersnt, daß durch die getroffenen Maßnahmen erreicht wird, daß kein Pegeleinbruch vorkommt. Die induzierte Spannung am Leiterabschluß erreicht ihr Minimum, wenn eine der beidem Antennen sich über der Kreuzstelle befindet. Diese induzierte Spannung ist dann gleich der Spannung infolge einer der beiden Antennen (d.h. U1 respektive U2).When you drive over the intersection, step I) - V) Cases a. With Uges the resulting voltage is referred to that at the conductor termination occurs. One realizes that the measures taken mean that no Level drop occurs. The induced voltage at the conductor termination reaches its minimum, when one of the two antennas is above the intersection. This induced The voltage is then equal to the voltage due to one of the two antennas (i.e. U1 respectively U2).

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

Patent claim device for inductive coupling of a A transceiver located in a vehicle with a along the route laid line cable with cross points, the one with a stationary Senc ': e / receiving station is connected, for the purpose of transmitting information in the long-wave range, with frequency-modulated HF carrier, characterized in that two series resonant circuits, whose inductances (L1, 2) serve as Kcppelspulen with the line cable, connected in parallel are and together form a two-pole, the elements of the two series resonant circuits are chosen so that the transmit or receive currents in the coupling coils to one WinkelSt180 ° are out of phase with each other, the input resistance of the two-terminal network is adapted in the predetermined frequency range of the transmitting or receiving circuit and the bandwidth of the two-terminal network, the transmission of the frequency-modulated HF carriers allows.