DE4012527C2 - Kommunikationsvorrichtung für Basisbandsignale - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Bei einem derartigen Kommunikationssystem, das z. B. in der JP-PS 56- 140486 offenbart ist, werden eine Abfragesignalwelle und eine Energiewelle, die einen Träger für eine Antwortsignalwelle aufweisen, per Funk von einem ortsfesten Abfragegerät zu einem Antwort- bzw. Rückmeldegerät übertragen. Das Antwortgerät wird von einem Benutzer getragen oder ist an einem sich bewegenden Objekt befestigt. Nach Empfang dieser Wellen wandelt das Antwortgerät die Energiewelle in eine Betriebsleistung um und wird somit in Betrieb gesetzt. Gleichzeitig moduliert das Antwortgerät den Träger für eine Antwortsignalwelle mit einem Antwortsignal, das dem Abfragesignal entspricht und überträgt die Antwortsignalwelle per Funk mit einer schwachen elektrischen Feldstärke zum Abfragegerät. Bei diesem Kommunikationssystem werden die Abfrage- und Antwortsignale per Funk als Basisbandsignale mit den binären Werten "1" und "0" übertragen.

Eine konventionelle Kommunikationsvorrichtung, die für das oben erwähnte Kommunikationssystem verwendet wird, wird nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 6 bis 9(h) beschrieben.

Fig. 6 zeigt ein Abfragegerät eines Kommunikationssystems, bei dem eine Empfangseinrichtung der konventionellen Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung Anwendung findet. Fig. 7 zeigt ein Antwortgerät eines Kommunikationssystems, bei dem eine Sendeeinrichtung der konventionellen Basisband- Kommunikationsvorrichtung Anwendung findet. Die Fig. 8(a) bis 8(e) stellen Zeitdiagramme dar, die die Demodulation einer Antwortsignalwelle von einer ersten Empfangseinrichtung in Fig. 6 verdeutlichen. Die Fig. 9(a) und 9(f) bis 9(h) zeigen Zeitdiagramme, die die Demodulation einer harmonischen Welle von einer zweiten Empfangseinrichtung in Fig. 6 verdeutlichen.

Ein in Fig. 6 dargestelltes Abfragegerät 1 wird nachfolgend beschrieben. Dieses Abfragegerät 1 weist einen ersten Oszillator 2 zum Erzeugen eines Signals mit einer ersten Frequenz fs (z. B. 2,440 MHz) im Mikrowellenband und einen zweiten Oszillator 3 zum Erzeugen eines Signals mit einer zweiten Frequenz fr (z. B. 2,455 MHz) auf, die sich in bezug auf die erste Frequenz fs geringfügig unterscheidet. Das vom ersten Oszillator 2 abgegebene Signal mit der ersten Frequenz fs wird mit Hilfe eines Verstärkers 4 verstärkt. Das verstärkte Signal wird dann nach Durchlauf durch einen Zirkulator 5 ohne Modulation z. B. als vertikal-polarisierte Energiewelle von einer Antenne 6 zu einem Antwortgerät (das später beschrieben wird) übertragen. Das vom zweiten Oszillator 3 abgegebene Signal mit der Frequenz fr wird mittels eines Modulators 7 mit einem Abfragesignal A1 moduliert, das von einer arithmetischen Einheit 8 abgegeben wird, und anschließend durch einen Verstärker 9 verstärkt.

Dieses verstärkte Signal wird dann als eine Abfragesignalwelle nach horizontaler Polarisation von einer Antenne 10 zum Antwortgerät übertragen.

Nach Empfang der Energiewelle und der Abfragesignalwelle sendet das Antwortgerät (das später beschrieben wird) eine Antwortsignalwelle und eine Harmonische zum Abfragegerät 1. Das Antwortsignal wird als eine erste Sendesignalwelle durch Phasenmodulation eines Trägers des Signals mit der ersten Frequenz fs mit einem Antwortsignal erhalten, das dem Abfragesignal entspricht. Die Harmonische wird als zweite Sendesignalwelle durch Amplitudenmodulation einer Trägerschwingung einer zweiten Harmonischen des Signals mit der ersten Frequenz fs mit dem Antwortsignal erhalten.

Beim Abfragegerät 1 wird die Antwortsignalwelle von der Antenne 6 empfangen und über einen Zirkulator 5 einem Phasenschieber 11 zugeführt. Mit Hilfe dieses Phasenschiebers 11 wird das Antwortsignal in zwei Signale aufgezweigt, dessen Trägerschwingungen eine Phasendifferenz von 90 Grad aufweisen. Die beiden Signale werden entsprechenden Mischschaltungen 12 und 13 zugeführt. Teile des vom ersten Oszillator 2 stammenden Signals mit der ersten Frequenz fs werden phasengleich als Gleichrichtungsträgerschwingungen den Mischschaltungen 12 und 13 zugeführt. Die Mischschaltungen 12 und 13 geben dann Signale ab, die entsprechend der Phasendifferenz zwischen dem Antwortsignal und jeder Gleichrichtungsträgerschwingung amplitudenmoduliert sind. Die Einhüllenden der amplitudenmodulierten Signale werden von Gleichrichtern 14 und 15 gleichgerichtet, so daß demodulierte Basisbandsignale entsprechend als Homodynegleichrichter-Ausgangssignale erhalten werden. Diese demodulierten Ausgangssignale werden von Verstärkern 16 und 17 verstärkt. Diese Verstärker 16 und 17 unterscheiden binäre Ausgangspegel der demodulierten Signale als demodulierte Basisbandsignale, und invertieren bzw. geben diese ab, falls sie entgegengesetzte Phasen aufweisen. Mit Hilfe von Pegelklemmschaltungen 18 und 19 wird eine Pegelanpassung der Ausgangssignale der Verstärker 16 und 17 durchgeführt. Die Ausgangssignale der Pegelklemmschaltungen 18 und 19 werden dann einem ODER-Glied 20 zugeführt. Ein ODER- Ausgangssignal vom ODER-Glied 20 wird als ein erstes moduliertes Basisbandsignal einem Komparator 21 angelegt. Die Mischschaltung 12 und der Gleichrichter 14 bilden hierbei einen Homodyne-Gleichrichter, der als Demodulator dient, wohingegen die Mischschaltung 13 und der Gleichrichter 15 den anderen Homodyne-Gleichrichter bilden, der gleichfalls als Demodulator dient. Die Antenne 6, der Phasenschieber 11, die beiden Homodyne-Detektoren, die Verstärker 16 und 17, die Pegelklemmschaltungen 18 und 19 und das ODER-Glied 20 bilden die erste Empfangseinrichtung für den Empfang einer phasenmodulierten Antwortsignalwelle und die Abgabe eines ersten demodulierten Basisbandsignals.

Die Harmonische hingegen wird über eine Antenne 22 empfangen und mittels eines Verstärkers 23 verstärkt. Eine zweite Harmonische 2fs (z. B. 4,880 MHz) des Signals mit der ersten Frequenz fs wird mit Hilfe eines Bandpaßfilters 24 herausgefiltert und einer Mischschaltung 25 zugeführt. Diese Mischschaltung 25 empfängt ein Signal mit einer dritten Frequenz (z. B. 4,940 MHz) von einem dritten Oszillator 26. Mit Hilfe der Mischschaltung 25 wird dann eine Frequenzumsetzung durchgeführt und ein Zwischenfrequenzsignal (z. B. 60 MHz) wird mit Hilfe eines Bandpaßfilters 27 herausgefiltert. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird durch einen Verstärker 28 verstärkt, und seine Einhüllende wird durch einen Gleichrichter 29 gleichgerichtet, so daß ein demoduliertes Basisbandsignal erhalten wird. Das demodulierte Ausgangssignal des Gleichrichters 29 wird mit Hilfe eines Verstärkers 30 verstärkt und einer Pegelanpassung in einer Pegelklemmschaltung 31 unterzogen. Das erhaltene Signal wird dann als zweites demoduliertes Basisbandsignal dem Komparator 21 zugeführt. Die Antenne 22, die Verstärker 23, 28 und 30, die Bandpaßfilter 24 und 27, die Mischschaltung 25, der dritte Oszillator 26, der Gleichrichter 29 und die Pegelklemmschaltung 31 bilden zusammen eine zweite Empfangseinrichtung, die eine amplitudenmodulierte harmonische Welle empfängt und ein zweites demoduliertes Basisbandsignal abgibt. Die Mischschaltung 25 und der Gleichrichter 29 bilden hierbei einen Demodulator.

Der Komparator 21 vergleicht das erste demodulierte Basisbandsignal, das von der ersten Empfangseinrichtung unter Verwendung des Antwortsignals demoduliert wurde, mit dem zweiten demodulierten Basisbandsignal, das von der zweiten Empfangseinrichtung unter Verwendung der Harmonischen demoduliert wurde. Falls die beiden Signale übereinstimmen, liefert der Komparator 21 die Summe aus dem ersten und zweiten demodulierten Basisbandsignal als ein demoduliertes Signal eines Basisbandsignals, das als ein Antwortsignal dient, an die arithmetische Einheit 8. Falls die beiden Signale andererseits nicht miteinander übereinstimmen, so liefert der Komparator 21 ein Fehlersignal an die arithmetische Einheit 8.

Nachfolgend wird ein in Fig. 6 dargestelltes Rückmelde- bzw. Antwortgerät 40 beschrieben. Bei diesem Antwortgerät 40 wird eine vom Abfragegerät 1 stammende Abfragesignalwelle von einer Antenne 41 empfangen und mit Hilfe eines Gleichrichters 42 und eines Tiefpaßfilters 43 in ein Abfragesignal umgewandelt. Dieses Signal wird dann durch einen Verstärker 44 verstärkt und einer arithmetischen Einheit 45 zugeführt. Außerdem wird eine vom Abfragegerät 1 stammende Energiewelle von einer Antenne 46 empfangen und sowohl einem Phasenmodulator 47 als auch einem Gleichrichter 48 zugeführt. Ein dem Phasenmodulator 47 zugeführter Träger ist durch ein Antwortsignal phasenmoduliert, das von der arithmetischen Einheit 45 entsprechend dem Abfragesignal ausgegeben wird, und eine Antwortsignalwelle wird als eine erste Sendesignalwelle von einer Antenne 49 zum Abfragegerät 1 gesendet. Die dem Gleichrichter 48 zugeführte Energiewelle wird über ein Tiefpaßfilter 50 in eine Betriebsgleichstromleistung umgewandelt und als Speisestrom der arithmetischen Einheit 45 oder dergleichen zugeführt. Auf die Gleichrichtung durch den Gleichrichter 48 hin werden harmonische Komponenten erzeugt, wobei eine zweite Harmonische mit Hilfe eines Bandpaßfilters 51 herausgefiltert wird. Diese zweite Harmonische wird dann als eine Trägerschwingung einem Amplitudenmodulator 52 angelegt. Die zweite Harmonische wird vom Amplitudenmodulator 52 entsprechend dem von der arithmetischen Einheit 45 abgegebenen Antwortsignal amplitudenmoduliert und als eine zweite Sendesignalwelle von einer Antenne 53 zum Abfragegerät 1 gesendet.

Wird bei dieser Anordnung ein Basisbandsignal als Antwortsignal durch eine in Fig. 8(a) dargestellte Wellenform repräsentiert, so ist eine Trägerschwingung für ein Ausgangssignal vom Phasenmodulator 47 für einen binären Wert phasenverschoben, jedoch für den anderen Wert nicht phasenverschoben, wie dies aus Fig. 8(b) ersichtlich ist. Nach Empfang der in Fig. 8(b) gezeigten Antwortsignalwelle gibt die erste Empfangseinrichtung des Abfragegeräts erste demodulierte Signale, die in den Fig. 8(c) und 8(d) gezeigt sind, mittels Homodyne-Gleichrichtung ab. Falls das Basisbandsignal einen geeigneten binären Ausgangspegel aufweist, wie in Fig. 8(c) gezeigt, so kann es, so wie es ist, mittels des Verstärkers 16 verstärkt werden, wie dies in Fig. 8(c′) gezeigt ist. Hat der Ausgangspegel den entgegengesetzten Pegel, wie in Fig. 8(g) gezeigt, so wird das Basisbandsignal invertiert und vom Verstärker 17 verstärkt, wie dies in Fig. 8(d′) gezeigt ist. Von dem ODER-Glied 20 wird die ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale der Verstärker 16 und 17 als ein erstes demoduliertes Basisbandsignal abgegeben, das in Fig. 8(e) dargestellt ist.

Am Ausgang des Amplitudenmodulators 52 wird für einen binären Wert eine zweite Harmonische abgegeben, während für den anderen binären Wert kein Ausgangssignal vorliegt, wie dies in Fig. 9(f) dargestellt ist. Nach Empfang der in Fig. 9(f) gezeigten Harmonischen gibt die zweite Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 1 mittels Frequenzumsetzung ein Zwischenfrequenzsignal ab, das in Fig. 9(g) dargestellt ist. Außerdem wird vom Gleichrichter 29 ein Hüllkurvengleichrichter-Ausgangssignal als zweites moduliertes Basisbandsignal abgegeben, das in Fig. 9(h) dargestellt ist.

Falls der Komparator 21 feststellt, daß das erste und das zweite demodulierte Basisbandsignal, die von der ersten und zweiten Empfangseinrichtung mit unterschiedlichen Trägerschwingungen und durch unterschiedliche Modulationsverfahren übertragen werden, miteinander übereinstimmen, folgt daraus, daß die Kommunikation ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Demzufolge wird die Summe aus dem ersten und zweiten demodulierten Basisbandsignal in der arithmetischen Einheit 8 als ein demoduliertes Signal des Basisbandsignals verwendet, das als Antwortsignal dient.

Bei dem vorstehend beschriebenen Kommunikationssystem weist die vom Antwortgerät zum Abfragegerät 1 übertragene Antwortsignalwelle eine sehr geringe elektrische Feldstärke auf. Aus diesem Grund ist die Antwortsignalwelle anfällig gegenüber einer Amplitudenmodulation infolge einer niederfrequenten elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz, die von einer in der Nähe des Antwortgeräts 40 angeordneten Leuchtstofflampe erzeugt wird. Wird außerdem das Antwortgerät 40 bewegt, so ist die Trägerschwingung für ein vom Abfragegerät 1 empfangenes Antwortsignal infolge des Doppler- Effekts leicht frequenzmoduliert. Aus diesem Grund entspricht das Homodynegleichrichter-Ausgangssignal als ein von der ersten Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 1 erhaltenes, erstes demoduliertes Signal einem demodulierten Basisbandsignal als Antwortsignal, auf dem niederfrequentes Rauschen infolge der oben erwähnten Amplituden- oder Frequenzmodulation überlagert ist. Für die Decodierung des demodulierten Basisbandsignals ist deshalb eine bestimmte Schaltung zum Entfernen dieses niederfrequenten Rauschens erforderlich, was eine komplizierte Schaltungsanordnung zur Folge hat. Außerdem besteht die Tendenz für das Auftreten von Decodierfehlern.

Ferner wird der binäre Ausgangspegel eines Antwortsignals am Ausgang des Homodyne-Gleichrichters in Abhängigkeit von der Distanz zwischen Abfragegerät 1 und Antwortgerät 40 invertiert. Demzufolge ist eine Schaltung zum Invertieren des Ausgangssignals des Homodyne-Gleichrichters in Abhängigkeit von seinem binären Ausgangspegel erforderlich. Dies macht die Decodierschaltung kompliziert.

Da ferner in der ersten Empfangseinrichtung die Bandbreiten der Verstärker 16 und 17 weit eingestellt sind, um ein Ausgangssignal des Homodyne-Gleichrichters ohne Verzerrung verstärken zu können, das die gleiche Wellenform wie die eines Basisbandsignals aufweist, bereitet es Schwierigkeiten, eine Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der der Rauschabstand gesteigert werden kann.

In gleicher Weise ist bei der zweiten Empfangseinrichtung im Zusammenhang mit dem Demodulationsvorgang zum Gewinnen eines zweiten demodulierten Basisbandsignals als Antwortsignal aus einer Harmonischen, die Bandbreite des Verstärkers 30 weit eingestellt, um das Ausgangssignal des Hüllkurvengleichrichters, das die gleiche Wellenform wie die eines Basisbandsignals aufweist, ohne Verzerrung verstärken zu können. Demzufolge bereitet es Schwierigkeiten, eine Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der der Rauschabstand gesteigert werden kann.

Insbesondere bei einem Antwortgerät, das keine Betriebsstromquelle hat und das so aufgebaut ist, daß es von außen eine Welle mit einer Mikrofrequenz oder dergleichen als eine Energiewelle empfängt und zum Erzeugen eines Betriebsstromes die Welle in Gleichstromleistung umwandelt, wird ein Antwortsignal mit geringer elektrischer Feldstärke empfangen. Demzufolge bereitet es Schwierigkeiten, ein Antwortsignal mit hohem Rauschabstand zu empfangen und zu demodulieren.

Aus der GB 1,578,227 ist ferner eine Kommunikationsvorrichtung zum Senden und Empfangen von codierten Informationen bekannt. Die Sendeeinrichtung dieser Kommunikationsvorrichtung weist einen Oszillator, der ein Überwachungstonsignal erzeugt, sowie einen Generator zum Erzeugen von binär codierten Signalen auf, die die zu übertragende Information wiedergeben. Das Ausgangssignal des Oszillators und das Ausgangssignal des Generators werden entsprechenden Eingängen eines Summenverstärkers zugeführt. Das Ausgangssignal dieses Summenverstärkers umfaßt die digitale Information, der zusätzlich das Überwachungstonsignal aufgeprägt bzw. überlagert ist, und wird einem Frequenzmodulator zugeführt, in dem ein von einem Oszillator stammendes Trägersignal mit dem zusammengesetzten Signal frequenzmoduliert wird. Das Ausgangssignal des Frequenzmodulator wird anschließend verstärkt und über eine Antenne abgestrahlt. In der Empfangseinrichtung wird das über eine Antenne empfangene Signal in ein entsprechendes Zwischenfrequenzsignal umgewandelt und einem Datenkanal, einem Überwachungstonkanal sowie einem Trägerpegelkanal zugeleitet. Im Datenkanal wird vom demodulierten Signalgemisch das Überwachungssignal mittels eines Tiefpaßfilters abgetrennt. Im Überwachungstonkanal hingegen wird vom Signalgemisch das Datensignal abgetrennt, so daß das Oberwachungstonsignal zurückgewonnen wird. Im Trägerpegelsignalkanal wird der Pegel des zu decodierenden Datensignals im Vergleich zu einem Referenzwert festgestellt. Das im Datenkanal zurückgewonnene Datensignal wird nur dann einem Ausgang zur weiteren Verarbeitung zugeführt, falls das Überwachungstonsignal im Überwachungstonsignalkanal vorliegt und der Pegel des zu decodierenden Signals größer als der Referenzwert ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, daß kein Rauschen im empfangenen Signal enthalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Kommunikationsvorrichtung derart zu verbessern, daß ein Basisbandsignal bei hohem Rauschabstand mit einer einfachen, kostengünstigen Schaltungsanordnung demoduliert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Kommunikationsvorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch 2 angegeben.

Da gemäß der Erfindung ein Basisbandsignal nach Überlagerung einer Hilfsträgerschwingung auf einen Wert dessen übertragen und die Hilfsträgerschwingung vom demodulierten Signal durch ein Bandpaßfilter in der Empfangseinrichtung abgetrennt wird, kann der Rauschabstand durch Verengen des Bandes des Bandpaßfilters erhöht werden.

Da die Hilfsträgerschwingung vom Bandpaßfilter abgetrennt wird, kann niederfrequentes Rauschen trotz der Tatsache entfernt werden, daß für den Demodulator eine Homodyne-Gleichrichtung Verwendung findet. Da ferner eine Hüllkurvengleichrichtung der herausgefilterten Hilfsträgerschwingung durchgeführt wird, können Basisbandsignale trotz der Tatsache in Phase demoduliert werden, daß die Signale nach der Hüllkurvengleichrichtung binäre entgegengesetzte Phasen aufweisen.

Wird eine Frequenzumsetzung durchgeführt, um ein Zwischenfrequenzsignal zu erhalten und wird eine Hüllkurvengleichrichtung des Zwischenfrequenzsignals durchgeführt, so ergibt sich eine verbesserte Trennschärfe, wodurch der Rauschabstand erhöht wird.

Falls die ersten und zweiten Sendesignalwellen, die unterschiedliche Trägerschwingungen aufweisen und verschiedenen Modulationsarten unterworfen sind, von der ersten und zweiten Empfangseinrichtung demoduliert werden, und die ersten und zweiten demodulierten Basisbandsignale mit Hilfe einer Vergleichseinrichtung miteinander verglichen werden, kann, da die ersten und zweiten Sendesignal unterschiedlichem Phasenabgleich unterzogen und verschiedenen Einflüssen von externem Rauschen unterworfen sind, bestätigt werden, daß die Basisbandsignale ordnungsgemäß empfangen wurden, falls diese übereinstimmen.

Falls eine Harmonische, die amplitudenmoduliert ist, nach Phasenmodulation einer Trägerschwingung als erste Sendesignalwelle nun als eine zweite Sendesignalwelle empfangen wird, so können zwei Sendesignalwellen mit einem einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden, die unterschiedliche Trägerschwingungen aufweisen und unterschiedlichen Modulationsarten unterworfen sind.

Falls ein Basisbandsignal von einem Antwortgerät zu einem Abfragegerät übertragen werden soll, so kann, selbst wenn das Basisbandsignal vom Antwortgerät mit geringer elektrischer Feldstärke gesendet wird, das Signal mit hohem Rauschabstand empfangen werden, so daß dieses vom Abfragegerät mit einer einfachen Schaltung in einem engen Band empfangen und demoduliert werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Abfragegeräts eines Kommunikationssystems, bei dem ein Ausführungsbeispiel einer Empfangseinrichtung einer Kommunikationsvorrichtung der Erfindung Verwendung findet;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Antwortgeräts eines Kommunikationssystems, bei dem ein Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung einer Kommunikationsvorrichtung der Erfindung Verwendung findet;

Fig. 3(a) sowie 3(i) bis 3(q) Zeitdiagramme zur Erläuterung der Demodulation einer Antwortsignalwelle in einer ersten Empfangseinrichtung in Fig. 1;

Fig. 4(a), 4(i) sowie 4(r) bis 4(v) Zeitdiagramme zur Erläuterung der Demodulation einer Harmonischen in einer zweiten Empfangseinrichtung in Fig. 1; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Antwortgeräts eines Kommunikationssystems, bei dem ein anderes Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung der Kommunikationsvorrichtung der Erfindung Verwendung findet.

Vorab ist festzustellen, daß diejenigen Bezugszeichen in den Fig. 1 und 2, die den Bezugszeichen in den Fig. 6 und 7 entsprechen, gleiche Teile bezeichnen, so daß auf deren Beschreibung verzichtet werden kann.

Nachfolgend wird das in Fig. 1 dargestellte Abfragegerät 60 beschrieben. In der ersten Empfangseinrichtung, die im Abfragegerät 60 enthalten ist und der Demodulation einer Antwortsignalwelle dient, werden Homodynegleichrichtungs-Ausgangssignale als von den Gleichrichtern 14 und 15 abgegebene erste demodulierte Signale entsprechenden Bandpaßfiltern 61 und 62 (die später beschrieben werden) zum Herausfiltern der Hilfsträgerschwingungen zugeführt. Die herausgefilterten Hilfsträgerschwingungen werden entsprechend mittels Verstärker 63 und 64 verstärkt und Gleichrichtern 65 und 66 zugeführt. Die Hilfsträgerschwingungen werden einer Hüllkurvengleichrichtung in den Gleichrichtern 65 und 66 zur Demodulation unterzogen. Außerdem werden diese demodulierten Signale über entsprechende Tiefpaßfilter 67 und 68 entsprechenden Pegelklemmschaltungen 18 und 19 zugeführt. Anschließend wird ein erstes demoduliertes Basisbandsignal von einem ODER-Glied 201 abgegeben.

In der zweiten Empfangseinrichtung, die im Abfragegerät 60 enthalten ist und der Demodulation einer Harmonischen dient, werden Hüllkurvengleichrichtersignale als vom Gleichrichter 29 abgegebene zweite demodulierte Signal einem Bandpaßfiler 70 zugeführt, um lediglich eine Hilfsträgerschwingung herauszufiltern. Die herausgefilterte Hilfsträgerschwingung wird von einem Verstärker 71 verstärkt und in einem Gleichrichter 72 einer Hüllkurvengleichrichtung für dessen Demodulation unterzogen. Dieses demodulierte Signal wird als zweites demoduliertes Basisbandsignal über ein Tiefpaßfilter 73 einer Pegelklemmschaltung 31 zugeführt.

Nachfolgend wird das in Fig. 2 dargestellte Antwortgerät 80 erläutert. In diesem Antwortgerät 80 wird ein von einer arithmetischen Einheit 45 abgegebenes Antwortsignal einer Mischschaltung 81 zugeführt. Eine Hilfsträgerschwingung wird der Mischschaltung 81 von einem Hilfsträgeroszillator 82 zugeführt und einem der binären Werte des Basisbandsignals des Antwortsignals überlagert. Das Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, wird einem Phasenmodulator 47 und einem Amplitudenmodulator 52 zugeführt. Demzufolge wird das Antwortsignal, das durch das Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, phasenmoduliert ist, als eine erste Sendesignalwelle von einer Antenne 49 zum Abfragegerät 60 übertragen, und zwar unter Verwendung eines Signals mit einer ersten Frequenz fs als Trägerschwingung. Gleichzeitig wird die Harmonische, die durch das Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, amplitudenmoduliert ist, als zweite Sendewelle von einer Antenne 53 zum Abfragegerät übertragen und zwar unter Verwendung einer zweiten Harmonischen 2fs, die als Trägerschwingung die erste Frequenz fs aufweist. Es ist zu bemerken, daß der Hilfsträgerschwingungenoszillator 82 einen Takt von der arithmetischen Einheit 45 durch geeignete Frequenzteilung oder eine von der Antenne 46 empfangene Energiewelle mit geeigneter Frequenzteilung der ersten Frequenz fs verwenden kann.

Wird bei dieser Anordnung ein Basisbandsignal als Antwortsignal durch die in Fig. 3(a) verdeutlichte Wellenform repräsentiert, so hat das Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, die in Fig. 3(i) gezeigte Form. Fig. 3(j) zeigt eine Antwortsignalwelle, die durch das Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, phasenmoduliert ist. Nach Empfang der Antwortsignalwelle gemäß Fig. 3(j) gibt die erste Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 60 nach der Homodyne- Gleichrichtung erste modulierte Signale ab, die in den Fig. 3(k) und 3(n) gezeigt sind. Die Bandpaßfilter 61 und 62 trennen aus den ersten modulierten Signalen die Hilfsträgerschwingungen ab, die in den Fig. 3(l) und 3(o) gezeigt sind. Die ersten modulierten Signale werden dann in den Gleichrichtern 65 und 66 einer Hüllkurvengleichrichtung unterzogen. Als Ergebnis werden die in den Fig. 3(m) und 3(p) gezeigten Signale ausgegeben. Die ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale der Gleichrichter 65 und 66 wird vom ODER-Glied 201 als ein erstes demoduliertes Basisbandsignal ausgegeben, das durch Demodulation des Antwortsignals erhalten wurde und in Fig. 3(q) dargestellt ist.

Falls das Signal nach der Homodyne-Gleichrichtung die entgegengesetzte Phase aufweist, wie dies in Fig. 3(n) gezeigt ist, werden die Vorderflanken und Hinterflanken der Impulse des Ausgangssignals des Gleichrichters 66 (siehe Fig. 3(p)) gegenüber denen des Ausgangssignals des Gleichrichters 65 (Fig. 3(m)) genau genommen um die halbe Periode der Hilfsträgerschwingung verschoben. In der Praxis kann ein solches Ausgangssignal als ein Ausgangssignal ohne Verschiebung bearbeitet werden, falls die Frequenz der Hilfsträgerschwingung passend eingestellt wird.

Am Ausgang des Amplitudenmodulators 52 wird, wie in Fig. 4(r) gezeigt, eine zweite Harmonische während eines binären Wertes entsprechend der Periode der Trägerschwingung abgegeben, und eine zweite Sendesignalwelle wird von der Antenne 53 ausgesendet. Nach Empfang der in Fig. 4(r) gezeigten Harmonischen gibt die zweite Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 60 ein Zwischenfrequenzsignal mit der Periode der Hilfsträgerschwingung ab, wie dies in Fig. 4(s) gezeigt ist. Das Zwischenfrequenzsignal wird dann im Gleichrichter 29 einer Hüllkurvengleichrichtung unterzogen. Demzufolge wird ein Basisbandsignal, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, demoduliert, wie dies in Fig. 4(t) gezeigt ist. Das Bandpaßfilter 70 trennt nur die Hilfsträgerschwingung vom Basisbandsignal ab, dem die Hilfsträgerschwingung überlagert ist, wie dies in Fig. 4(u) gezeigt ist. Wird eine Hüllkurvengleichrichtung des Basisbandsignals mit Hilfe des Gleichrichters 72 durchgeführt, so wird das Basisbandsignal als ein zweites demoduliertes Basisbandsignal abgegeben, das durch Demodulation des Antwortsignals erhalten wurde und in Fig. 4(v) gezeigt ist.

Fig. 5 zeigt ein Antwortgerät eines Kommunikationssystems, bei dem ein anderes Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der Erfindung Anwendung findet. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 5 kennzeichnen die gleichen Teile wie in den Fig. 2 und 7, so daß deren Beschreibung entbehrlich ist.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird ein Basisbandsignal, dem eine Hilfsträgerschwingung überlagert ist, nur einem Phasenmodulator 47 zugeführt, während die Komponenten, die dem Amplitudenmodulator und dergleichen in Fig. 2 entsprechen, weggelassen sind. Der Phasenmodulator 47 besteht aus einer Diode mit variabler Kapazität oder dergleichen und erzeugt eine Harmonische, die offenbar infolge der Kapazitätsänderungen bei der Phasenmodulation amplitudenmoduliert ist. Diese Harmonische wird als harmonische Schwingung zusammen mit einem Antwortsignal von einer Antenne 49 ausgesendet.

Bei dieser Anordnung braucht keine spezielle Schaltung für die Amplitudenmodulation einer Harmonischen vorgesehen werden, so daß sich ein entsprechend vereinfachter Schaltungsaufbau ergibt.

Die Schaltungsanordnung zum Überlagern einer Hilfsträgerschwingung auf ein Basisbandsignal während eines Intervalls eines binären Wertes ist nicht auf diejenige beschränkt, die beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Mischschaltung 81 verwendet. Zum Beispiel kann eine Schaltungsanordnung für eine A1-Modulation einer Hilfsträgerschwingung mit einem Basisbandsignal verwendet werden. Um bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel ein Basisbandsignal als Antwortsignal exakter übertragen und empfangen zu können, werden die erste und zweite Sendesignalwelle als eine Antwortsignalwelle und eine Harmonische verwendet und die erste und zweite Empfangseinrichtung angeordnet. Jedoch kann auch nur eine der Empfangseinrichtungen verwendet werden. In der ersten Empfangseinrichtung, die der Demodulation einer Antwortsignalwelle dient, kann ferner ein Homodyne-Detektor bzw. -Gleichrichter verwendet werden, solange die Phase der bei der Gleichrichtung vorliegenden Tägerschwingung oder einer Trägerschwingung für ein Antwortsignal geeignet eingestellt ist, und ein geeignetes Homodynegleichrichtungs-Ausgangssignal kann ungeachtet der Distanz zwischen Abfragegerät 60 und Antwortgerät 80 bzw. 90 erhalten werden. Ferner brauchen die Trägerschwingungen für die erste und zweite Sendesignalwelle keine Beziehung zwischen der Grundwelle und der Harmonischen aufweisen, solange sie sich voneinander unterscheiden.

Da die Kommunikationsvorrichtung der Erfindung den oben erläuterten Aufbau aufzeigt, können die folgenden Wirkungen erzielt werden.

Da eine Hilfsträgerschwingung mit Hilfe eines Bandpaßfilters abgetrennt wird, kann der Rauschabstand durch Verengen des Bandes des Bandpaßfilters vergrößert werden. Ferner kann das Band des Bandpaßfilters aufgrund einer sehr einfachen Schaltungsanordnung verringert werden.

Bei der vorstehend erläuterten Kommunikationsvorrichtung kann niederfrequentes Rauschen mit einer einfachen Schaltungsanordnung trotz Homodyne- Gleichrichtung beseitigt werden, und Basisbandsignale, die die gleiche Phase haben, durch Hüllkurvengleichrichtung der Hilfsträgerschwingungen exakt demoduliert werden, und zwar ungeachtet der entgegengesetzten Phasen der Ausgangssignale des Homodyne- Gleichrichters und dergleichen.

Ferner kann die Trennschärfe infolge der Frequenzumsetzung verbessert und der Rauschabstand in hohem Maße infolge eines schmalen Bandes des Bandpaßfilters vergrößert werden.

Außerdem werden die erste und zweite Sendesignalwelle unterschiedlichem Phasenabgleich unterworfen und unterschiedlich durch externes Rauschen auf den Sendewegen beeinflußt, da die erste und zweite Sendesignalwelle unterschiedliche Trägerschwingungen aufweisen und unterschiedlichen Modulationsarten unterzogen sind. Falls somit das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal, die von den beiden Sendesignalwellen gewonnen wurden, übereinstimmen, kann bestätigt werden, daß ein Basisbandsignal ordnungsgemäß empfangen wird, was die Betriebssicherheit der Kommunikation steigert.

Da die Harmonischen, die auf die Phasenmodulation hin erzeugt wurden, zwangsläufig verwendet werden, können zwei Trägerschwingungen mit einer sehr einfachen Schaltungsanordnung erhalten und eine äußerst betriebssichere Kommunikation mit einer kostengünstigen Schaltung durchgeführt werden.

Bei der vorstehend erläuterten Kommunikationsvorrichtung kann das Abfragegerät das Basisbandsignal mit hohem Rauschabstand empfangen/demodulieren, obwohl das Basisbandsignal von einem Antwortgerät, das von einem Benutzer getragen oder an einem sich bewegenden Objekt befestigt ist, zu einem Abfragegerät mit geringer elektrischer Feldstärke übertragen wird. Demzufolge eignet sich die erfindungsgemäße Kommunikationsvorichtung für ein Kommunikationssystem, das ein Antwortgerät einschließt, das keine eigene Betriebsstromquelle aufweist, sondern den Betriebsstrom aus einem externen Mikrofrequenz-Signal oder dergleichen gewinnt.

Claims (2)

1. Kommunikationsvorrichtung zur Funkübertragung von Basisbandsignalen zwischen einem Abfragegerät (60) und einem Antwortgerät (80; 90), bei der das Abfragegerät (60) aufweist

• - eine erste Sendeeinrichtung (3, 7, 9, 10), die eine erste Trägerschwingung mit einer ersten Frequenz (f_r) mit einer Abfragesignalwelle amplitudenmoduliert und als Sendesignalwelle aussendet,
• - eine zweite Sendeeinrichtung (2, 4, 5, 6), die ein Signal mit einer zweiten Frequenz (f_s) als Energiewelle aussendet,
• - eine erste Empfangseinrichtung (6, 5, 11-17), die eine phasenmodulierte Antwortsignalwelle vom Antwortgerät (80; 90) empfängt und ein erstes demoduliertes Basisbandsignal erzeugt,
• - eine zweite Empfangseinrichtung (22-29), die eine amplitudenmodulierte harmonische Welle (2f_s) vom Antwortgerät (80; 90) empfängt und ein zweites demoduliertes Basisbandsignal erzeugt und
• - einen Komparator (21), der das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal vergleicht und bei Übereinstimmung deren Summensignal und bei Nichtübereinstimmung ein Fehlersignal an eine arithmetische Einheit (8) liefert, die die Abfragesignalwelle für die Modulation der ersten Trägerschwingung bereitstellt, und bei der das Antwortgerät (80; 90) aufweist
• - eine erste Empfangseinrichtung (41-44), die die von der ersten Sendeeinrichtung (3, 7, 9, 10) ausgesandte Sendesignalwelle empfängt und daraus ein binäres Antwortsignal (a) erzeugt,
• - einer zweiten Empfangseinrichtung (46, 48, 50), die die vom Abfragegeräts (60) ausgesandte Energiewelle empfängt,
• - eine erste Sendeeinrichtung (47, 49), die ein von der empfangenen Energiewelle abgeleitete Trägerschwingung mit dem Antwortsignal (a) in einem Modulators (47) phasenmoduliert und als Antwortsignalwelle abstrahlt und
• - eine zweite Sendeeinrichtung (52, 53), die die von der Energiewelle abgeleitete erste Harmonische als Trägerschwingung mit dem Antwortsignal (a) amplitudenmoduliert und als harmonische Welle (2f_s) aussendet,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß die erste und zweite Sendeeinrichtung (81, 82, 47, 49, 52, 53) des Antwortgeräts (80; 90) vor der Modulation des Trägers mit dem Antwortsignal (a) einem Wert des aus binären Werten bestehenden Antwortsignals eine von einem Oszillators (82) erzeugte Hilfsträgerschwingung überlagert, die zur Übertragung eines bestimmten Informationsgehaltes dient, und
• - daß in der ersten Empfangseinrichtung (5, 6, 11 bis 17) und in der zweiten Empfangseinrichtung (22 bis 29) des Abfragegeräts (60) nach der Demodulation des von der Hilfsträgerschwingung überlagerten Antwortsignals die Hilfsträgerschwingung vom demodulierten Signal jeweils durch Bandpaßfilter (61, 62; 70) getrennt wird und die Hüllkurve des Hilfsträgers zur Gewinnung des binären Antwortsignals gleichrichtet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Sendeeinrichtung (81, 82, 47, 49) des Antwortgeräts (80; 90) einen Phasenmodulator (47) enthalten, der eine Diode mit variabler Kapazität aufweist.