DE3402331A1

DE3402331A1 - Einrichtung zur induktiven informationsuebertragung

Info

Publication number: DE3402331A1
Application number: DE19843402331
Authority: DE
Inventors: Massoud Dipl.-Ing. 1000 Berlin Djamshidpour
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1983-12-30
Filing date: 1984-01-21
Publication date: 1985-07-25

Description

Einrichtung zur induktiven Informationsübertragung
Zusatz zum Patent ..
(Patentanmeldung P 33 47 743.4 vom 30.12.83) Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Informationsübertragung gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Patentanspruchs 1.
Es ist bekannt, zur Informationsübertragung zwischen einer ortsfesten Station und streckengebundenen Fahrzeugen längs der Strecke Induktionsschleifen oder Linienleiter zu verlegen, die mit Sende-/Empfangseinrichtungen in der ortsfesten Station verbunden sind. Die Fahrzeuge besitzen Empfangs-/Sendeeinrichtungen, die mit an den Fahrzeugen angeordneten Koppelgliedern zur induktiven Kopplung mit dem Linienleiter verbunden sind. Diese Koppelglieder können Rahmenantennen (Luftspulen) oder Ferritantennen (Spulen mit Ferritkern) -sein. Der verlegte Linienleiter stellt das Koppelglied für die ortsfeste Station dar.
Sollen nun Telegramme in beiden Richtungen ausgetauscht werden, so benötigt man für einen Duplex-Verkehr zwei HF-Träger. Für jeden Träger benutzte man bislang je ein Koppelglied auf dem Fahrzeug, wobei jedes Koppelglied durch Abstimmittel auf diesen Träger abgestimmt ist.
Will man neben dem Telegramm-Verkehr noch einen gegenseitigen Duplex-Sprechverkehr durchführen, so benötigt man zwei weitere HF-Träger und somit zwei weitere Koppelglieder auf dem Fahrzeug. Besitzen die Linienleiter Kreuzstellen zur relativen Positionierung, so müssen je zwei Koppelglieder für einen HF-Träger verwendet werden, um die Pegeleinbrüche über den Kreuzstellen zu vermeiden.
Diese Häufung von Koppelgliedern für ein Fahrzeug führt zu Anbringungsproblemen, da der Platz zur Anbringung, z.B.
an Drehgestellen, beschränkt ist. Ferner stellt sie einen großen Aufwand dar, da jedes Koppelglied so konstruiert sein muß, daß es dem rauhen Fahrbetrieb gewachsen ist.
Hinzu kommt noch, daß auf einer Strecke eine ganze Reihe von Zügen verkehrt und jede kleinste Zugeinheit mit den genannten Koppelgliedern ausgerüstet sein muß.
Im Hauptpatent wird eine Einrichtung der eingangs genannten Art angegeben, mit der mit nur einem Koppelglied n, n = 1,2,3, ... Übertragungskanäle gekoppelt werden können, wobei zugleich eine aufwendige Abgleicharbeit entfällt.
Wie bereits erwähnt, müssen beim Vorhandensein von Kreuzstellen zur Unterdrückung des Fernfeldeinflusses oder zur relativen Positionierung bei einem verlegten Linienleiter je zwei Koppelglieder für einen HF-Träger verwendet werden, um Pegeleinbrüche über den Kreuzstellen für die Daten- und Sprachübertragung zu vermeiden. Diese Koppelglieder werden in der Regel in der Gestalt von Ferritspulen oder Rahmenspulen am Fahrzeug, in ausreichendem Abstand in Fahrtrichtung hintereinander angebracht.
Aus der DE-OS 22 36 538 ist es bekannt, daß zwei gleichsinnig gewickelte, in Fahrtrichtung versetzt angebrachte Ferritspulen mit jeweils in Serie vorgeschalteten RC-Gliedern parallel auf den Eingang der Sende-/Empfangseinrichtung eines Fahrzeugs geführt sind und daß der eine der so gebildeten parallelen Schwingkreise auf eine erste Resonanzfrequenz, die kleiner als die Trägerfrequenz ist, der andere auf eine zweite Resonanzfrequenz, die größer als die Trägerfrequenz ist, abgestimmt sind, wobei die Resonanzfrequenzen und die Induktivitäten der Spulen, die Kapazitäten der Kondensatoren und die Widerstände so bemessen sind, daß sich für die parallel geschalteten Kreise die erforderliche Bandbreite für den Datenkanal, die geeignete Anpassung an die Sende-/Empfangseinrichtung und eine optimale (d.h. derartige, daß der Pegeleinbruch an einer Markierstelle gering ist und somit die Übertragung nicht unterbrochen wird) Phasenverschiebung zwischen den Spannungen beider Kreise (etwa 900) ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung gemäß dem Hauptpatent für den Fall, daß ein Linienleiter mit Kreuzstellen oder ein Linienleiter oder Leitkabel mit anderen pegeleinbruchverursachenden Stellen versehen ist, weiterzubilden.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Der Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung liegt darin, daß für alle benutzten Übertragungskanäle einerseits mit einer einzigen Koppelspule die Phasendrehungen um 1 und andererseits mit einer weiteren einzigen Koppelspule die Phasendrehungen um P 2 erreicht werden. Dadurch wird viel Aufwand an Platz zum Anbringen der Koppelglieder an den Fahrzeugen und an Kosten gespart.
Es ist günstig, CM 1 (?1 - Y2 1 = 600 zu wählen; dies kann insbesondere durch die Wahl von ? 1 = 30 0es und = = -300el erreicht werden.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Figur sind mit Sl/El, S2/E2, Sn/En drei Sende- oder Empfangs einrichtungen bezeichnet, wobei die erste mit einem modulierten HF-Träger der Frequenz fl sendet oder empfängt, die zweite mit einem modulierten HF-Träger der Frequenz f2 sendet oder empfängt und die n-te mit einem modulierten HF-Träger mit der Frequenz fn sendet oder empfängt.
Die Informationen, die über die Übertragungskanäle K1, K2, Kn übertragen werden, können Telegramme, Töne oder Sprechinformationen sein. Die Sende- oder Empfangseinrichtung S1/E1 beinhaltet unter anderem ein Filter F1, die Sende-oder Empfangs einrichtung S2/E2 beinhaltet unter anderem ein Filter F2 und die Sende- oder Empfangseinrichtung Sn/En beinhaltet unter anderem ein Filter Fn. Das Filter F1 ist ein Bandpaß für die Frequenz fl mit einer für das Modulationssignal hinreichenden Bandbreite. Das gleiche gilt für das Filter F2 hinsichtlich der Frequenz f2 und für das Filter Fn hinsichtlich der Frequenz n . Die Filter werden so gewählt, daß genügend Selektion zwischen den benachbarten übertragungskanälen gewährleistet ist.
An die Sende- oder Empfangs einrichtungen angeschlossen ist die Antenne A. Sie enthält das Koppelglied K. Dieses ist auf der einen Seite mit je einem ersten Aus-/Eingang der Sende- oder Empfangseinrichtung S1/E1, S2/E2, ... Sn/En verbunden, auf der anderen Seite über einen Kondensator Cl und einen Widerstand R1 mit einem zweiten Aus-/Eingang der Sende- oder Empfangs einrichtung S1/E1, über einen Kondensator C2 und einen Widerstand R2 mit einem zweiten Aus-/Eingang der Sende- oder Empfangseinrichtung S2/E2 und über einen Kondensator Cn und einen Widerstand Rn mit einem zweiten Aus-/Eingang der Sende- oder Empfangseinrichtung Sn/En verbunden.
Die Widerstände R1, R2, Rn und die weiter unten erwähnten Widerstände Rl', R2', Rn werden so gewählt, daß die Sende- oder Empfangs einrichtungen Sl/El, S2/E2, Sn/En -angepaßt abgeschlossen sind.
Der Kondensator C1 wird so eingestellt, daß der Reihenschwingkreis, bestehend aus der Induktivität L des Koppelgliedes K, der Kapazität des Kondensators Cl und dem Widerstand R1, auf die Frequenz fl + ß f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz f1 eine Phasenverschiebung F 1 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt. Entsprechend wird der Kondensator C2 so eingestellt, daß der Reihenschwingkreis, bestehend aus der Induktivität L, der Kapazität des Kondensators C2 und dem Widerstand R2, auf die Frequenz f2 + a f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz 2 eine Phasenverschiebung # 1 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt, und es wird der Kondensator Cn so eingestellt, daß der Reihenschwingkreis, bestehend aus der Induktivität L, der Kapazität des Kondensators Cn und dem Widerstand Rn, auf die Frequenz fn + A f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz fn eine Phasenverschiebung f 1 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt.
Es ist ein weiteres Koppelglied K vorgesehen, das am Fahrzeug in Fahrtrichtung hinter der Koppelspule K angeordnet ist. Die Induktivität L'der Koppelspule K bildet zusammen mit der Kapazität eines Kondensators C1 und einem Widerstand R1'einen Reihenschwingkreis, der auf die Frequenz fl - a f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz fl eine Phasenverschiebung Y2 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt. Dieser Reihenschwingkreis ist dem aus der Induktivität L, der Kapazität des Kondensators C1 und dem Widerstand R1 bestehenden Reihenschwingkreis parallel geschaltet.
Die Induktivität L der Koppel spule K bildet weiterhin zusammen mit der Kapazität eines Kondensators C2' und einem Widerstand R2'einen Reihenschwingkreis, der auf die Frequenz f2 -#f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz f2 eine Phasenverschiebung y 2 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt. Dieser Reihenschwingkreis ist dem aus der Induktivität L, der Kapazität des Kondensators C2 und dem Widerstand R2 bestehenden Reihenschwingkreis parallel geschaltet.
Die Induktivität L der Koppelspule K' bildet schließlich zusammen mit der Kapazität eines Kondensators Cn und einem Widerstand Rn einen Reihenschwingkreis, der auf die Trägerfrequenz f - a f abgestimmt ist und für die Frequenz f eine Phasenverschiebung y 2 des Stromes in der Koppelspule K bewirkt. Dieser Reihenschwingkreis ist dem aus der Induktivität L, der Kapazität des Kondensators Cn und dem Widerstand Rn bestehenden Reihenschwingkreis parallel geschaltet.
Die gesamte Phasenverschiebung # zwischen den Strömen beider Koppelspulen K und K beträgt ### = ##1 -#2# und wird # 180°el gewählt. Günstig ist, wie bereits erwähnt, die Wahl von # = 600el, z.B. durch Wahl von T 1 = 30°el, #2 = -30°el.
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Claims

Einrichtung zur induktiven Informationsübertragung Zusatz zumPatent (Patentanmeldung P 33 47 743.4 vom 30.12.83) Patentansprüche Einrichtung zur induktiven Informationsübertragung zwischen einer ersten Sende-/Empfangsstation und einer zweiten Sende-/Empfangsstation, die sich relativ zur ersten Station bewegt, wobei beide Stationen Koppelglieder zur gegenseitigen induktiven Kopplung besitzen, und die Informationen mittels modulierter HF-Träger übertragen werden, wobei mindestens für eine der beiden Sende-/Empfangsstationen für n, n = 1,2,3 ... Ubertragungskanäle (Sende- oder Empfangskanäle) (K1, K2, K3, ...), von denen der erste (K1) mit einem ersten HF-Träger der Frequenz f1, der zweite (K2) mit einem zweiten HF-Träger der Frequenz f2 usf. arbeitet, ein gemeinsames Koppelglied(K)mit einer Induktivität L vorgesehen ist, das mit einem ersten Kondensator (C1) und einem ersten Widerstand (R1) einen auf einen ersten HF-Träger abgestimmten ersten Reihenschwingkreis, mit einem zweiten Kondensator (C2) und einem zweiten Widerstand (R2) einen auf einen zweiten HF-Träger abgestimmten zweiten Reihenschwingkreis usf. bildet, wobei der erste Reihenschwingkreis an eine Sende- oder Empfangsanordnung(S1/El)des ersten Übertragungskanals, der zweite Reihenschwingkreis an eine Sende- oder Empfangsanordnung (S2/E2) des zweiten Übertragungskanals usf. angeschlossen ist, nach Patent .. .. ... (Patentanmeldung P 33 47 743.4 vom 30.12.83), dadurch qekennzeichneta daß für den Fall, daß die ortsfeste Sende-/Empfangsstation ein räumlich ausgedehntes Koppelglied mit in Bewegungsrichtung pegeleinbruchbehafteten Stellen besitzt (Linienleiter, Leitkabel) und an der bewegten Sende-/Empfangsstation zwei Koppelglieder (Ferritspulen, Rahmenspulen) in Bewegungsrichtung hintereinander angeordnet sind, - der erste Reihenschwingkreis auf die Frequenz fl + # f abgestimmt ist und für die Träger frequenz f eine Phasenverschiebung y 1 des Stromes im gemeinsamen Koppelglied (K) bewirkt, der zweite Reihenschwingkreis auf die Frequenz f2 + # f abgestimmt ist und für die Träger frequenz f2 eine Phasenverschiebung # des Stromes im gemeinsamen Koppelglied (K) bewirkt, usf.

- ein gemeinsames zweites Koppelglied (K' ) mit einer Induktivität L' vorgesehen ist, das mit einem n + 1.

Kondensator (c1') und einem n + 1. Widerstand (Rl') einen n + 1. Reihenschwingkreis bildet, der auf die Frequenz f1 af abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz f1 eine Phasenverschiebung y 2-des Stromes in dem zweiten Koppelglied (K') bewirkt, mit einem n + 2. Kondensator (C2') und einem n + 2. Widerstand (R2') einen n + 2. Reihenschwingkreis bildet, der auf die Frequenz f2 a f abgestimmt ist und für die Trägerfrequenz f2 eine Phasenverschiebung P 2 des Stromes im zweiten Koppelglied (K') bewirkt, usf., wobei/#1 - Y21 $ 180° gewählt ist, - und der n + 1. Reihenschwingkreis parallel zum ersten Reihenschwingkreis, der n + 2. Reihenschwingkreis parallel zum zweiten Reihenschwingkreis, usf.

geschaltet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß die Widerstände (R1,R2, ..., R1', R2 ...) so gewählt werden, daß die Sende- oder Empfangseinrichtungen (S1/E1, S2/E2, ...) angepaßt abgeschlossen sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch qekennzeichnet, daß die Sende- oder Empfangseinrichtungen (S1/E1, S2/E2, ...) Selektionsmittel (z.B. Bandpässe) beinhalten, die genügend Selektion zwischen den benachbarten Ubertragungskanälen gewährleisten.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. daß die Ausgänge bzw. Eingänge der Sende- oder Empfangseinrichtungen (S1/E1, S2/E2, ...) so beschaffen sind, daß sie genügend hochohmig für die Frequenzen der anderen Übertragungskanäle sind.