DE69125985T2

DE69125985T2 - Magnetischgekoppelte, Zweiresonanz-Schaltung, Frequenz-Teilungsetikett

Info

Publication number: DE69125985T2
Application number: DE69125985T
Authority: DE
Inventors: Fred Wade Herman; Ming Ren Lian
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1990-08-03
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2011-07-23
Also published as: CA2047559A1; DE69125985D1; EP0469769B1; EP0469769A2; AU635654B2; NO912997D0; EP0469769A3; JPH04233696A; JP3224564B2; CA2047559C; NO912997L; ATE152848T1; AU8132591A; ES2100934T3

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Frequenzteiler im allgemeinen und insbesondere tragbare batterielose Frequenzteiler der Art, wie sie in Anhängern von Präsenzüberwachungssystemen angeordnet sind.
Tragbare batterielose Frequenzteiler sind aus dem auf Lincoln H. Charlot, Jr. erteilten US-Patent Nr. 4,481,428 und aus dem auf Fred Wade Herman und Lincoln H. Charlot, Jr. erteilten US-Patent Nr. 4,670,740 bekannt.
Der in dem Patent Nr. '428 beschriebene Frequenzteiler hat einen ersten Resonanzkreis mit einer ersten Resonanzfrequenz zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung der ersten Frequenz und einen zweiten Resonanzkreis mit einer der halben ersten Frequenz entsprechenden zweiten Resonanzfrequenz zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mit der zweiten Frequenz, wobei eine elektrische Verbindung der beiden Resonanzkreise durch eine Halbleiter-Schaltvorrichtung mit Verstärkung hergestellt ist, die den ersten und den zweiten Resonanzkreis miteinander koppelt, so daß der zweite Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet lediglich als Reaktion auf nicht gleichgerichtete Energie der ersten Frequenz, die bei Empfang von elektromagnetischer Strahlung der ersten Frequenz in dem ersten Resonanzkreis vorhanden ist. Jeder Resonanzkreis hat eine feste Kapazität, die mit einer Spule parallelgeschaltet ist. Um die Schwierigkeiten zu reduzieren, die infolge magnetischer Kopplung zwischen den Spulen beim Abstimmen der Resonanzkreise auf ihre jeweiligen Resonanzfrequenzen auftreten, sind die Spulen senkrecht zueinander angeordnet, so daß ihre beiden Magnetfelder orthogonal zueinander ausgerichtet sind. Bei einer gangigen Ausführungsform dieses Frequenzteilers, bei dem für den ersten Resonanzkreis eine Luftspule und für den zweiten Resonanzkreis eine Ferritkernspule verwendet werden, ist der Innendurchmesser der Luftspule wesentlich größer als der Durchmesser der Ferritkernspule, um die magnetische Kopplung zwischen den Spulen weiter zu reduzieren.
Der in dem Patent Nr. '740 beschriebene Frequenzteiler hat einen einzigen Resonanzkreis und besteht aus einer Spule und einer Diode bzw. einem Varaktor in Parallelschaltung mit der Diode bzw. dem Varaktor, so daß ein Resonanzkreis gebildet ist, der elektromagnetische Strahlung mit einer ersten vorgegebenen Frequenz empfängt und auf den Empfang durch Aussenden von elektromagnetischer Strahlung mit einer zweiten Frequenz anspricht, die der halben ersten Frequenz entspricht, wobei der Resonanzkreis die zweite Resonanzfrequenz aufweist, wenn die Spannung über der Diode bzw. dem Varaktor Null ist.
Der in dem Patent Nr. '740 beschriebene Frequenzteiler ist zwar weniger komplex als der in dem Patent Nr. '428 beschriebene, so daß er kostengünstiger herzustellen und in einem Anhänger zum Anbringen an einem von einem Präsenzüberwachungssystem zu überwachenden Artikel kompakter anzuordnen ist, gleichzeitig aber auch weniger effizient beim Auslösen einer Frequenzteilung der Energie der empfangenen elektromagnetischen Strahlung, da die Frequenzteilerschaltung nur die zweite Resonanzfrequenz aufweist.
In dem US-Patent Nr. 4,727,360 sind verschiedene Ausführungsformen eines Frequenzteilers mit einem einzigen Resonanzkreis beschrieben, welcher elektromagnetische Strahlung einer ersten vorgegebenen Frequenz empfängt und auf den Empfang durch Aussenden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Frequenz anspricht, die der halben ersten vorgegebenen Frequenz entspricht. Bei einer solchen Ausführungsform gemäß den Fig. 1A und 2A dieses Patentes ist der Resonanzkreis ein Serienresonanzkreis mit einer Kapazität und einer nichtlinearen Spule, die dadurch gebildet ist, daß Isolierdraht dicht nebeneinander um einen Kern gewickelt wird, der aus einem langgestreckten dünnen flachen Band aus einem amorphen magnetischen Material von niedriger Koerzitivfeldstärke besteht, das an sich keine magnetomechanische Resonanzfrequenz aufweist. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäß den Fig. 9 und 10 ist der einzige Resonanzkreis ein langgestrecktes dünnes flaches Band aus einem amorphen magnetischen Material von niedriger Koerzitivfeldstärke mit einer transversalen uniaxialen magnetischen Anisotropie, so daß sich eine der Größe des Bandes entsprechende magnetomechanische Resonanzfrequenz ergibt, wenn sich das Band in einem Vorspannungs-Magnetfeld einer vorgegebenen Stärke befindet, wobei das Band auf den Empfang von elektromagnetischer Strahlung mit einer der doppelten magnetomechanischen Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz durch Aussenden von elektromagnetischer Strahlung der magnetomechanischen Resonanzfrequenz anspricht.
Die Erfindung sieht einen Frequenzteiler vor, der ohne nennenswerten Leistungsverlust weniger komplex und teuer in der Herstellung ist und kompakter angeordnet werden kann als der in dem Patent Nr. '428 beschriebene Frequenzteiler und effizienter ist als die in dem Patent Nr. '360 beschriebenen Frequenzteiler.
Gemäß der Erfindung ist ein batterieloser tragbarer Frequenzteiler mit einem ersten Resonanzkreis vorgesehen, der eine erste Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung der ersten Frequenz zu empfangen; und einem zweiten Resonanzkreis, der eine der halben ersten Frequenz entsprechende zweite Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz auszusenden; wobei der erste Resonanzkreis mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist, um auf ihn Energie mit der ersten Frequenz zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz empfängt; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis nur magnetisch mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist und der zweite Resonanzkreis ein variables Reaktanzelement enthält, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis übertragenen Energie variiert, wodurch der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung hat ein batterieloser tragbarer Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis, der eine erste Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz zu empfangen; und einen zweiten Resonanzkreis, der eine der halben ersten Frequenz entsprechende zweite Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz auszusenden; wobei der erste Resonanzkreis mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist, um Energie auf den zweiten Resonanzkreis zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz empfängt; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis nur magnetisch mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist und ein variables Reaktanzelement enthält, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis empfangenen Energie variiert, wodurch die Reaktanz des zweiten Resonanzkreises infolge der induktiven Kopplung variiert und der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet. Bei der bevorzugten Ausführungsform dieses Merkmales der Erfindung enthält der zweite Resonanzkreis ein variables Reaktanzelement, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis übertragenen Energie variiert, wodurch der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet.
Vorzugsweise weist jeder Resonanzkreis eine Kapazität und eine Spule auf, wobei die Spulen zur Verbesserung der magnetischen Kopplung auf Magnetkernen angeordnet sind.
Da die Resonanzkreise nur magnetisch miteinander gekoppelt sind, fallen teure Elemente und/oder Elemente mit hohem Energieverbrauch weg, die bei den Frequenzteilern nach dem Stand der Technik dazu dienen, die Resonanzkreise derart elektrisch zu verbinden, daß eine Frequenzteilung erzielt wird.
Die Erfindung betrifft auch einen Anhänger mit dem erfindungsgemäßen Frequenzteiler und ein Präsenzüberwachungssystem mit einem solchen Anhänger.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in Verbindung mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 2 eine Darstellung einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 4 eine Darstellung einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 5 eine Darstellung noch einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 6 eine Darstellung einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 7 eine Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 7A einen schematischen Schaltplan des Frequenzteilers nach Fig. 1;
Fig. 8 eine Darstellung einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzteilers;
Fig. 9 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Präsenzüberwachungssystems mit einem erfindungsgemäßen Anhänger.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die in Fig. 1 gezeigte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Frequenzteilers hat einen ersten Resonanzkreis 10 mit einem Kondensator C1, der mit einer um einen geraden Ferritstab 12 gewickelten Spule L1 parallelgeschaltet ist; und einen zweiten Resonanzkreis 14 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D2, der mit einer ebenfalls um den Ferritstab 12 gewickelten zweiten Spule L2 parallelgeschaltet ist.
Der erste Resonanzkreis 10 hat eine erste Resonanzfrequenz f&sub1; zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung der ersten Frequenz f&sub1;; und der zweite Resonanzkreis 14 hat eine der halben ersten Frequenz f&sub1; entsprechende zweite Resonanzfrequenz f&sub2; zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung der zweiten Frequenz f&sub2;. Der erste Resonanzkreis 10 ist nur magnetisch über den Ferritstab 12 und die Luft mit dem zweiten Resonanzkreis 14 gekoppelt, um auf ihn Energie mit der ersten Frequenz f&sub1; zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz f&sub1; empfängt. Die in dem zweiten Resonanzkreis 14 angeordnete Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D2 ist ein variables Reaktanzelement, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis übertragenen Energie variiert, wodurch der zweite Resonanzkreis 14 als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis 10 auf der ersten Frequenz f&sub1; übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz f&sub2; aussendet.
Man geht davon aus, daß durch die Spule L1 des ersten Resonanzkreises 10 die elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz f&sub1; verstärkt wird, die in die Spule L2 des zweiten Resonanzkreises 14 induziert wird, wodurch die zur Frequenzteilung erforderliche Feldstärke der elektromagnetischen Strahlung der ersten Frequenz f&sub1; verringert wird.
Da die Induktivitätswerte in jedem Resonanzkreis 10, 14 durch die jeweilige Position der Spulen L1 und L2 auf dem Ferritstab 12 relativ zueinander und zu den Enden des Stabes 12 beeinflußt werden, werden die Resonanzkreise 10, 14 durch Einstellen der Positionen der Spulen L1 und L2 auf dem Stab 12 auf ihre jeweiligen Resonanzfrequenzen f&sub1; und f&sub2; abgestimmt.
Um zu verhindern, daß die Spulen L1 und L2 so stark miteinander gekoppelt sind, daß ein Verstellen der Position einer Spule in dem einen Resonanzkreis infolge der interaktiven Kopplung zwischen den beiden Spulen die Resonanzfrequenz des anderen Resonanzkreises derart beeinträchtigt, daß das Abstimmen der beiden Resonanzkreise schwierig wird, haben die Wicklungen der Spulen L1, L2 einen Innendurchmesser d', der etwas größer ist als der Querschnitt d" des Ferritstabes 12. Die Spulen L1, L2 sind um ein nichtmagnetisches Distanzelement 16 gewickelt, das auf dem Ferritstab 12 verstellbar angeordnet ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat der Stab 12 einen Durchmesser d" von etwa 0,125 Inch (0,31 cm), während die Spulen L1, L2 jeweils einen Innendurchmesser von etwa 0,15 Inch (0,38 cm) aufweisen.
Es wurde festgestellt, daß zur Durchführung der Frequenzteilung der Kopplungsfaktor k zwischen der Spule L1 des ersten Resonanzkreises 10 und der Spule L2 des zweiten Resonanzkreises 14 in einem Bereich zwischen Null und 0,6 liegen sollte, und daß die Umwandlung der Energie von elektromagnetischer Strahlung mit der ersten Resonanzfrequenz f&sub1;, die von dem ersten Resonanzkreis 10 empfangen wird, in von dem zweiten Resonanzkreis 14 in der zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; ausgesandte elektromagnetische Strahlung bei einem Kopplungsfaktor k von etwa 0,3 am effektivsten ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 1 sind die Spulen L1 und L2 um gegenüberliegende Enden eines 1,25 Inch (3,2 cm) langen geraden Ferritstabes 12 gewickelt, der einen Durchmesser von 0,125 Inch (0,3 cm) hat. Jede Spule L1, L2 ist etwa 0,375 Inch (0,95 cm) lang, wobei die nahe den jeweiligen Enden des Stabes 12 liegenden Enden der Spulen L1, L2 einen Abstand von ± 0,125 Inch zu den Enden des Stabes 12 haben. Der Abstand der Spulen zueinander sollte mindestens 0,375 Inch betragen, um eine das Abstimmen der beiden Resonanzkreise 10, 14 erschwerende interaktive Kopplung zu verhindern. Die Länge jeder Spule L1, L2 sollte nicht mehr als etwa 35 Prozent der Länge des Stabes 12 betragen.
Der Frequenzteiler dieses Ausführungsbeispiels wird bei Signalpegeln aktiviert, die mehrere Größenordnungen un ter denen der bekannten Frequenzteiler gleicher Größe liegen. Noch wichtiger ist, daß die durch seine Energieübertragungsfunktion bestimmte Frequenzteilungseffizienz dieses Frequenzteilers sehr hoch ist, so daß er elektromagnetische Strahlung der frequenzgeteilten zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; in derselben Größenordnung übertragen kann wie bekannte Frequenzteiler, die um ein Vielfaches größer sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht die Kapazität C1 aus einem Kondensator von 680 Picofarad, und die Diode bzw. der Varaktor D1 hat eine Varaktor-Sperrschichtkapazität von etwa 600 Picofarad.
Eine Kapazitätsdiode bzw. ein Varaktor D1, wie z. B. eine Zener-Diode, mit einer oder mehreren parallelen Varaktor-Sperrschichten, die bei Anlegen von niedrigen Wechselstromspannungen eine große und nichtlineare Kapazitätsänderung aufweisen, wird aufgrund der niedrigen Kosten in dem zweiten Resonanzkreis 14 als spannungsabhängiges variables Reaktanzelement eingesetzt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor durch eine andere Vorrichtung ersetzt werden, die bei Anlegen von Wechselstromspannung die erforderliche große und nichtlineare Kapazitätsänderung aufweist, ausreichend verlustarm ist und einen hohen Q-Faktor hat.
Für den Stab 12 des Magnetkerns können anstelle von Ferrit auch andere ferromagnetische Materialien mit geringem magnetischem Verlust verwendet werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist anstelle des Magnetkernes zur Kopplung der Spulen der verschiedenen Resonanzkreise nur Luft. Diese Ausführungsform ist die am wenigsten komplexe, und eine angemessene magnetische Kopplung für einen Präsenzüberwachungsanhänger, der für einige Anwendungen geeignet ist, ist dadurch zu erzielen, daß die Spulen dicht nebeneinander angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform kann es jedoch schwieriger sein, die jeweiligen Resonanzfrequenzen aufeinander abzustimmen, weil ein Ferritkern fehlt, der durch Einstellen der Positionen der Spulen auf dem Kern in der oben erläuterten Weise Feinabstimmungen der Resonanzfrequenzen ermöglicht.
Bei verschiedenen anderen bevorzugten Ausführungsformen bestehen die Magnetkerne zur Kopplung der Spulen der verschiedenen Resonanzkreise aus Ferritelementen, die andere Formen als die eines geraden Stabes aufweisen. Durch Ändern der Form der Magnetkerne kann die Ansprechrichtung eines den Frequenzteiler enthaltenden Anhängers auf spezielle Anwendungen und Konfigurationen zu erregender elektromagnetischer Felder der ersten Resonanzfrequenz f&sub1; zugeschnitten werden.
Bei einer solchen Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Magnetkern durch ein L-förmiges Ferritelement 20 gebildet. Bei dieser Ausführungsform enthält der Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis 22 mit einem Kondensator C1', der mit einer um das eine Ende des L-förmigen Ferritelementes 20 gewickelten Spule L1' parallelgeschaltet ist, sowie einen zweiten Resonanzkreis 24 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D2', der mit einer um das andere Ende des L-förmigen Ferritelementes 20 gewickelten zweiten Spule L2' parallelgeschaltet ist. Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 1 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 2 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 1.
Bei einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt ist, sind mehr als zwei Magnetpole in einem Magnetkern 30 vorgesehen, um die Richtung und den Betrag der Kopplung der ersten Resonanzfrequenz f&sub1; und der zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; mit der Umgebung zu steuern. Bei dieser Ausführungsform hat der Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis 32 mit einem Kondensator C1", der mit einer um das eine Ende des Ferritelementes 30 gewickelten Spule L1" parallelgeschaltet ist, und einen zweiten Resonanzkreis 34 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D2", der mit einer um das andere Ende des Ferritelementes 30 gewickelten zweiten Spule L2" parallelgeschaltet ist. Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 3 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 1 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 3 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 1.
Der Magnetkern kann zwei oder mehrere separate Ferritstäbe aufweisen, die magnetisch eng miteinander gekoppelt sind, um die Leistung zu optimieren und/oder einen Magnetkreis mit einem größeren Luftspalt zu erzielen, als es mit einem einzigen Ferritstab der größten herstellbaren Länge möglich ist. Derzeit ist eine kostengünstige Herstellung von Ferritstäben nicht möglich, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer ist als zehn oder zwölf. Der Luftspalt des Magnetkreises kann durch Anordnen mehrerer gerader Ferritstäbe vergrößert werden, die fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
Durch Vorsehen eines Luftspaltes in dem Magnetkreis zwischen separaten Ferritstäben, auf denen jeweils die Spulen von separaten Resonanzkreisen angeordnet sind, wird durch Verringern des magnetischen Widerstandes zwischen den Spulen auch die interaktive magnetische Kopplung zwischen den Spulen verringert, wodurch das Abstimmen der separaten Resonanzkreise durch Einstellen der Positionen der Spulen auf den Stäben vereinfacht wird.
Bei einer Ausführungsform mit mehreren ferromagnetischen Stäben in dem Magnetkreis, wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, sind die Magnetkerne durch zwei gerade ferromagnetische Stäbe 40, 42 gebildet, die beiderseits eines Luftspaltes 44 fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform hat der Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis 46 mit einem Kondensator C1''', der mit einer um den einen Ferritstab 40 gewickelten Spule L1''' parallelgeschaltet ist, sowie einen zweiten Resonanzkreis 48 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D2''', der mit einer um den anderen Ferritstab 42 gewickelten zweiten Spule L2''' parallelgeschaltet ist. Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 1 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 4 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 1.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt ist, ist das variable Reaktanzelement des zweiten Resonanzkreises kein variables Kapazitätselement, wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, sondern ein variables Induktivitätselement. Bei dieser Ausführungsform hat der Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis 50 mit einem Kondensator C1*, der mit einer Spule L1* parallelgeschaltet ist, und einen zweiten Resonanzkreis 52 mit einer zweiten Kapazität C2*, die mit einem variablen Induktivitätselement L2* parallelgeschaltet ist. Der erste Resonanzkreis 50 und der zweite Resonanzkreis 52 sind nur magnetisch miteinander gekoppelt, und zwar durch Magnetkerne, wie sie oben in bezug auf die anderen Ausführungsformen beschrieben sind. Das variable Induktivitätselement L2* besteht aus einer Spule 56 und einem verlustarmen ferromagnetischen Material 58, das innerhalb des gewünschten Spannungsbereiches der einfallenden elektromagnetischen Strahlung der ersten vorgegebenen Frequenz f&sub1; eine große Änderung der Permeabilität aufweist. Das verlustarme ferromagnetische Material 58 ist in dem Magnetkreis der Spule 56 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind nicht nur die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Materials 58 von Bedeutung, sondern auch die physische Form des ferromagnetischen Materials 58 hat nachhaltige Auswirkungen auf die Frequenzteilungseigenschaften des zweiten Resonanzkreises 52. Als ferromagnetisches Material 58 werden bevorzugt Ferrite verwendet. Die Zusammensetzung des Materials ist so gewählt, daß die gewünschten Eigenschaften bei der gewählten Betriebsfrequenz erzielt werden. Bei geeigneter Ausbildung ist ein Betrieb der Resonanzkreise 50, 52 vom unteren Kilohertzbereich bis zum Mikrowellenbereich möglich. Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 5 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 1 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 5 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 1.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzteilers weisen die Resonanzkreise Spulen und Kapazitäten auf, weil die beschriebenen Ausführungsformen zum Einsatz bei relativ niedrigen Frequenzen bestimmt sind. Bei Ausführungsformen des Frequenzteilers, die zum Einsatz bei hohen Frequenzen bestimmt sind, beispielsweise im Mikrowellenbereich, enthalten die Resonanzkreise Bauteile der Mikrostreifenleiter-, Streifenleiter- und/oder Hohlraumtechnik.
Bei weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzteilers kann der zweite Resonanzkreis durch eine Vorrichtung gebildet sein, die auf der zweiten Frequenz mechanisch resonant ist. Eine mechanisch resonante Vorrichtung entspricht einem parallelen LC-Resonanzkreis.
Bei einer Vorrichtung dieser Art, die in Fig. 6 gezeigt ist, hat der Frequenzteiler einen ersten Resonanzkreis 60 aus einem Kondensator C1~, der mit einer Spule L1~ parallelgeschaltet ist, sowie einen zweiten Resonanzkreis 62 aus einem Streifen 64 aus sättigungsfähigem magnetostriktivem magnetischem Material, das eine der halben Resonanzfrequenz f&sub1; des ersten Resonanzkreises 60 entsprechende magnetomechanische Resonanzfrequenz f&sub2; hat. Die Spule L1~ des ersten Resonanzkreises 60 ist mit dem um den Streifen 64 gewickelten magnetomechanischen Resonanzstreifen 64 magnetisch gekoppelt. Die Spule L1~ hat auf ihrer Innenseite etwas Abstand von dem Streifen 64 und ist nicht ganz eng um den Streifen 64 gewickelt, um das Abstimmen des ersten Resonanzkreises 60 nicht zu erschweren.
Der Streifen 64 ist durch Ausdehnung in Längsrichtung mechanisch resonant und fungiert als variabler Reaktanzkern aus einem Material von auf Feldebene variabler Permeabilität, um von dem ersten Resonanzkreis 60 auf der Frequenz f&sub1; empfangene elektromagnetische Strahlung in elektromagnetische Strahlung mit der Frequenz f&sub2; umzuwandeln, die der halben Resonanzfrequenz f&sub1; des ersten Resonanzkreises 60 entspricht.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Streifen 64 aus einem sättigungsfähigen magnetostriktiven amorphen ferromagnetischen Material hergestellt, wie es in dem auf Lucian G. Ferguson und Lincoln H. Charlot, Jr. erteilten US-Patent Nr. 4,727,360 beschrieben ist.
Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 6 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 1 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 2 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 1.
Die in Fig. 7 gezeigte bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Frequenzteilers hat einen ersten Resonanzkreis 70 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D1 , der mit einer um einen geraden Ferritstab 72 gewickelten Spule L1 parallelgeschaltet ist, sowie einen zweiten Resonanzkreis 74 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D2 , der mit einer ebenfalls um den Ferritstab 72 gewickelten zweiten Spule L2 parallelgeschaltet ist.
Der erste Resonanzkreis 70 hat eine erste Resonanzfrequenz f&sub1; zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung der ersten Frequenz f&sub1;; und der zweite Resonanzkreis 74 hat eine der halben ersten Frequenz f&sub1; entsprechende zweite Resonanzfrequenz f&sub2; zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung der zweiten Frequenz f&sub2;. Der erste Resonanzkreis 70 ist nur magnetisch über den Ferritstab 72 und die Luft mit dem zweiten Resonanzkreis 74 gekoppelt, um auf ihn Energie zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis 70 elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz f&sub1; empfängt. Die in dem ersten Resonanzkreis 70 angeordnete Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D1 ist ein variables Reaktanzelement, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis 70 empfangenen Energie variiert, wodurch die Reaktanz des zweiten Resonanzkreises 74 infolge der induktiven Kopplung variiert und der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis 70 auf der ersten Frequenz f&sub1; übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz f&sub2; aussendet. Die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D2 in dem zweiten Resonanzkreis 74 ist ein variables Reaktanzelement, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis 70 übertragenen Energie variiert, wodurch der zweite Resonanzkreis 74 als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis 70 auf der ersten Frequenz f&sub1; übertragene Energie und unterstützt durch die induktive Kopplung des ersten Resonanzkreises elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz f&sub2; aussendet.
Wie aus Fig. 7A deutlich wird, ist die Richtung der Wicklungen der Spulen L1 , L2 des ersten und des zweiten Resonanzkreises 70, 74 so gewählt, daß der Anfang der Wicklung der Spule L1 des ersten Resonanzkreises 70 mit der Anode der Kapazitätsdiode D1 und der Anfang der Wicklung der Spule L2 des zweiten Resonanzkreises 74 mit der Kathode der Kapazitätsdiode D2 verbunden ist. Durch diese Art der Verbindung wird eine Kraftbegrenzung dadurch erzielt, daß Überlastungseffekte bei hohen Eingabefeldstärken reduziert werden, da die Kapazitätsdioden D1 , D2 die Tendenz haben, in Diodenvorwärtsrichtung zu leiten und dadurch etwaigen Strom mit den jeweiligen Spulen L1 und L2 parallelzuschalten.
Man geht davon aus, daß durch die Spule L1 des ersten Resonanzkreises 70 die elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz f&sub1; verstärkt wird, die in die Spule L2 des zweiten Resonanzkreises 74 induziert wird, wodurch die zur Frequenzteilung erforderliche Feldstärke der elektromagnetischen Strahlung der ersten Frequenz f&sub1; verringert und auch dazu beigetragen wird, daß die Reaktanz des zweiten Resonanzkreises durch induktive Kopplung infolge der variierenden Reaktanz des ersten Resonanzkreises variiert.
Da die Induktivitätswerte in jedem Resonanzkreis 70, 74 durch die jeweilige Position der Spulen L1 und L2 auf dem Ferritstab 72 relativ zueinander und zu den Enden des Stabes 72 beeinflußt werden, werden die Resonanzkreise 70, 74 durch Einstellen der Positionen der Spulen L1 und L2 auf dem Stab 72 auf ihre jeweiligen Resonanzfrequenzen f&sub1; und f&sub2; abgestimmt.
Um zu verhindern, daß die Spulen L1 und L2 so stark miteinander gekoppelt sind, daß ein Verstellen der Position einer Spule in dem einen Resonanzkreis infolge der interaktiven Kopplung zwischen den beiden Spulen die Resonanzfrequenz des anderen Resonanzkreises derart beeinträchtigt, daß das Abstimmen der beiden Resonanzkreise schwierig wird, haben die Wicklungen der Spulen L1 , L2 einen Innendurchmesser d', der etwas größer ist als der Querschnitt d" des Ferritstabes 72. Die Spulen L1 , L2 sind um ein nichtmagnetisches Distanzelement 76 gewickelt, das auf dem Ferritstab 72 verstellbar angeordnet ist.
Es wurde festgestellt, daß zur Durchführung der Frequenzteilung der Kopplungsfaktor k zwischen der Spule L1 des ersten Resonanzkreises 70 und der Spule L2 des zweiten Resonanzkreises 74 in einem Bereich zwischen Null und 0,6 liegen sollte, und daß die Umwandlung der Energie von elektromagnetischer Strahlung mit der ersten Resonanzfrequenz f&sub1;, die von dem ersten Resonanzkreis 70 empfangen wird, in von dem zweiten Resonanzkreis 74 in der zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; ausgesandte elektromagnetische Strahlung bei einem Kopplungsfaktor k von etwa 0,3 am effektivsten ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel der bevorzugten Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Spulen L1 und L2 um gegenüberliegende Enden eines 1,25 Inch (3,2 cm) langen geraden Ferritstabes 72 gewickelt, der einen Durchmesser von 0,125 Inch (0,3 cm) hat. Jede Spule L1 , L2 ist etwa 0,375 Inch (0,95 cm) lang, wobei die nahe den jeweiligen Enden des Stabes 72 liegenden Enden der Spulen L1 , L2 einen Abstand von ± 0,125 Inch zu den Enden des Stabes 72 haben. Der Abstand der Spulen zueinander sollte mindestens 0,375 Inch betragen, um eine das Abstimmen der beiden Resonanzkreise 70, 74 erschwerende interaktive Kopplung zu verhindern. Die Länge jeder Spule L1 , L2 sollte nicht mehr als etwa 35 Prozent der Länge des Stabes 72 betragen.
Der Frequenzteiler dieses Ausführungsbeispiels wird bei Signalpegeln aktiviert, die mehrere Größenordnungen unter denen der bekannten Frequenzteiler gleicher Größe liegen. Noch wichtiger ist, daß die durch seine Energieübertragungsfunktion bestimmte Frequenzteilungseffizienz dieses Frequenzteilers sehr hoch ist, so daß er elektromagnetische Strahlung der frequenzgeteilten zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; in derselben Größenordnung übertragen kann wie bekannte Frequenzteiler, die um ein Vielfaches größer sind.
Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D1 eine Varaktor-Sperrschichtkapazität von etwa 600 Picofarad, während die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D2 eine Varaktor-Sperrschichtkapazität von etwa 800 Picofarad hat.
Bei einer Ausführungsform mit einem integrierten Schaltkreis weisen beide Kapazitätsdioden bzw. Varaktoren D1 , D2 eine gemeinsame Kathode auf. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Frequenzteilung aufgrund der begrenzenden Wirkung der Kapazitätsdioden bzw. Varaktoren D1 , D2 innerhalb einer größeren Bandbreite.
Die Kapazitätsdioden bzw. Varaktoren D1 , D2 , wie z. B. Zener-Dioden, mit einer oder mehreren parallelen Varaktor-Sperrschichten, die bei Anlegen von niedrigen Wechselstromspannungen eine große und nichtlineare Kapazitätsänderung aufweisen, werden aufgrund ihrer niedrigen Kosten in dem ersten und dem zweiten Resonanzkreis 70, 74 als spannungsabhängige variable Reaktanzelemente eingesetzt. Bei anderen Ausführungsformen kann die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor durch eine andere Vorrichtung ersetzt werden, die bei Anlegen von Wechselstromspannung die erforderliche große und nichtlineare Kapazitätsänderung aufweist, ausreichend verlustarm ist und einen hohen Q-Faktor hat.
Für den Stab 72 des Magnetkerns können anstelle von Ferrit auch andere ferromagnetische Materialien mit geringem magnetischem Verlust verwendet werden.
Bei einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist anstelle des Magnetkernes zur Kopplung der Spulen der verschiedenen Resonanzkreise nur Luft. Diese Ausführungsform ist die am wenigsten komplexe, und eine angemessene magnetische Kopplung für einen Präsenzüberwachungsanhänger, der für einige Anwendungen geeignet ist, ist dadurch zu erzielen, daß die Spulen dicht nebeneinander angeordnet werden. Bei dieser Ausführungsform kann es jedoch schwieriger sein, die jeweiligen Resonanzfrequenzen aufeinander abzustimmen, weil ein Ferritkern fehlt, der durch Einstellen der Positionen der Spulen auf dem Kern in der oben erläuterten Weise Feinabstimmungen der Resonanzfrequenzen ermöglicht.
Bei verschiedenen anderen bevorzugten Ausführungsformen (nicht dargestellt) bestehen die Magnetkerne zur Kopplung der Spulen der verschiedenen Resonanzkreise aus Ferritelementen, die andere Formen als die eines geraden Stabes aufweisen. Durch Ändern der Form der Magnetkerne kann die Ansprechrichtung eines den Frequenzteiler enthaltenden Anhängers auf spezielle Anwendungen und Konfigurationen zur Erregung elektromagnetischer Felder der ersten Resonanzfrequenz f&sub1; zugeschnitten werden. Bei einer Ausführungsform dieser Art ist der Magnetkern durch ein L-förmiges Ferritelement gebildet, wobei die Spule des einen Resonanzkreises um das eine Ende des L-förmigen Ferritelementes und die Spule des anderen Resonanzkreises um das andere Ende des L-förmigen Ferritelementes gewickelt ist. Ansonsten gelten für den Aufbau eines solchen Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 7 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise eines solchen Frequenzteilers dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 7.
Bei einer weiteren derartigen Ausführungsform sind mehr als zwei Ferritstäbe in einem Magnetkern vorgesehen, um die Richtung und den Betrag der Kopplung der ersten Resonanzfrequenz f&sub1; und der zweiten Resonanzfrequenz f&sub2; mit der Umgebung zu steuern. Ansonsten gelten für den Aufbau des Frequenzteilers gemäß dieser Ausführungsform die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 7 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers gemäß dieser Ausführungsform dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 7.
Der Magnetkern kann zwei oder mehrere separate Ferritstäbe aufweisen, die magnetisch eng miteinander gekoppelt sind, um die Leistung zu optimieren und/oder einen Magnetkreis mit einem größeren Luftspalt zu erzielen, als es mit einem einzigen Ferritstab der größten herstellbaren Länge möglich ist. Derzeit ist eine kostengünstige Herstellung von Ferritstäben nicht möglich, deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser größer ist als zehn oder zwölf. Der Luftspalt des Magnetkreises kann durch Anordnen mehrerer gerader Ferritstäbe vergrößert werden, die fluchtend zueinander ausgerichtet sind.
Durch Vorsehen eines Luftspaltes in dem Magnetkreis zwischen separaten Ferritstäben, auf denen jeweils die Spulen von separaten Resonanzkreisen angeordnet sind, wird durch Verringern des magnetischen Widerstandes zwischen den Spulen die interaktive magnetische Kopplung zwischen den Spulen verringert, wodurch das Abstimmen der separaten Resonanzkreise durch Einstellen der Positionen der Spulen auf den Stäben vereinfacht wird.
Bei einer Ausführungsform mit mehreren ferromagnetischen Stäben in dem Magnetkreis sind die Magnetkerne durch zwei gerade ferromagnetische Stäbe gebildet, die beiderseits eines Luftspaltes fluchtend zueinander ausgerichtet sind. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule des ersten Resonanzkreises um den einen Ferritstab und die Spule des zweiten Resonanzkreises um den anderen Ferritstab gewickelt. Ansonsten gelten für den Aufbau des Frequenzteilers gemäß dieser Ausführungsform die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 7 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers gemäß dieser Ausführungsform dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 7.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, die in Fig. 8 gezeigt ist, hat ein Frequenzteiler gemäß der Erfindung einen ersten Resonanzkreis 80 mit einer Kapazitätsdiode bzw. einem Varaktor D1 , der mit einer um einen geraden Ferritstab 82 gewickelten Spule L1 parallelgeschaltet ist, und einen zweiten Resonanzkreis 84 mit einer Kapazität C2 , die mit einer ebenfalls um den Ferritstab 82 gewickelten zweiten Spule L2 parallelgeschaltet ist.
Der erste Resonanzkreis 80 hat eine erste Resonanzfrequenz f&sub1; zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung der ersten Frequenz f&sub1;, und der zweite Resonanzkreis 84 hat eine der halben ersten Frequenz f&sub1; entsprechende zweite Resonanzfrequenz f&sub2; zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung der zweiten Frequenz f&sub2;. Der erste Resonanzkreis 80 ist nur magnetisch durch den Ferritstab 82 und die Luft mit dem zweiten Resonanzkreis 84 gekoppelt, um Energie auf den zweiten Resonanzkreis 84 zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis 80 elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz f&sub1; empfängt. Die Kapazitätsdiode bzw. der Varaktor D1 in dem ersten Resonanzkreis 80 ist ein variables Reaktanzelement, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis 80 empfangenen Energie variiert, wodurch die Reaktanz des zweiten Resonanzkreises 84 infolge der induktiven Kopplung variiert und der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis 80 auf der ersten Frequenz f&sub1; übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz f&sub2; aussendet.
Im Verhältnis zu den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform zwar sehr ineffizient, erfüllt jedoch die Aufgabe eines Frequenzteilers, da aufgrund der magnetischen Kopplung der beiden Resonanzkreise 80, 84 eine gewisse variable Reaktanz in den zweiten Resonanzkreis 84 reflektiert wird.
Ansonsten gelten für den Aufbau des in Fig. 8 gezeigten Frequenzteilers die Kriterien, die oben im Zusammenhang mit dem Frequenzteiler nach Fig. 7 aufgeführt sind, so daß die Arbeitsweise des Frequenzteilers in Fig. 8 dieselbe ist wie die des Frequenzteilers in Fig. 7.
Bei anderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzteilers können die Spulen des ersten und/oder des zweiten Resonanzkreises auch variable Reaktanzelemente sein. Solche variablen Induktivitätselemente sind zusätzlich zu der Kapazitätsdiode bzw. dem Varaktor in dem ersten Resonanzkreis der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform oder zusätzlich zu den Kapazitätsdioden bzw. den Varaktoren in dem ersten und dem zweiten Resonanzkreis der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform angeordnet. Ein variables Induktivitätselement ist dadurch gebildet, daß eine Spule um ein verlustarmes ferromagnetisches Material 58 gewickelt wird, das innerhalb des gewünschten Spannungsbereiches der einfallenden elektromagnetischen Strahlung mit der Resonanzfrequenz des zugehörigen Resonanzkreises eine große Änderung der Permeabilität aufweist. Bei diesen Ausführungsformen sind nicht nur die magnetischen Eigenschaften des ferromagnetischen Materials von Bedeutung, sondern auch die physische Form des ferromagnetischen Materials hat nachhaltige Auswirkungen auf die Frequenzteilungseigenschaften der Resonanzkreise. Als ferromagnetisches Material werden bevorzugt Ferrite verwendet. Die Zusammensetzung des Materials ist so gewählt, daß die gewünschten Eigenschaften bei der gewählten Betriebsfrequenz erzielt werden. Bei geeigneter Ausbildung ist ein Betrieb vom unteren Kilohertzbereich bis zum Mikrowellenbereich möglich.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzteilers weisen die Resonanzkreise Spulen und Kapazitäten auf, weil die beschriebenen Ausführungsformen zum Einsatz bei relativ niedrigen Frequenzen bestimmt sind. Bei Ausführungsformen des Frequenzteilers, die zum Einsatz bei hohen Frequenzen bestimmt sind, beispielsweise im Mikrowellenbereich, enthalten die Resonanzkreise Bauteile der Mikrostreifen leiter-, Streifenleiter- und/oder Hohlraumtechnik.
Der erfindungsgemäße Frequenzteiler wird in einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Präsenzüberwachungssystems verwendet, wie in Fig. 9 dargestellt. Ein solches System hat einen Sender 90, einen Anhänger 91 und ein Empfangssystem 92.
Der Sender überträgt ein elektromagnetisches ausgestrahltes Signal 94 einer ersten vorgegebenen Frequenz in eine Überwachungszone 96.
Der Anhänger 91 ist an einem innerhalb der Überwachungszone 96 zu überwachenden Artikel (nicht dargestellt) angebracht. Der Anhänger 91 enthält einen batterielosen tragbaren Frequenzteiler gemäß der Erfindung, beispielsweise den oben im Zusammenhang mit Fig. 1 oder Fig. 7 beschriebenen Frequenzteiler.
Das Empfangssystem 92 empfängt in der Überwachungszone 68 elektromagnetische Strahlung 98 mit einer der halben ersten vorgegebenen Frequenz entsprechenden zweiten vorgegebenen Frequenz und überwacht dadurch die Präsenz des Anhängers in der Überwachungszone 96.
Das Präsenzüberwachungssystem, bei dem ein Anhänger mit dem erfindungsgemäßen Frequenzteiler eingesetzt wird, eignet sich für verschiedene Anwendungen, für die die Größe und Effizienz eines solchen Frequenzteilers von Vorteil ist, einschließlich Anwendungen für Anhänger mit größerer Reichweite sowie Anwendungen für kleine Anhänger mit nur geringer Reichweite.
Bei einem Ausführungsbeispiel werden kleine Anhänger mit dem erfindungsgemäßen Frequenzteiler unter der Haut bei Tieren implantiert, die von dem Präsenzüberwachungssystem gezählt werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel werden kleine Anhänger mit dem erfindungsgemäßen Frequenzteiler in nichtmetallische Sprengstoff-Kanister implantiert, die von dem Präsenzüberwachungssystem überwacht werden.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden Anhänger mit in einer Dimension relativ großen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Frequenzteilers in nichtmetallische Gewehrschäfte implantiert, und die Gewehre werden von dem Präsenzüberwachungssystem überwacht.

Claims

1. Batterieloser tragbarer Frequenzteiler mit

einem ersten Resonanzkreis (10, 22, 32, 46, 50, 60, 70), der eine erste Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung der ersten Frequenz zu empfangen; und

einem zweiten Resonanzkreis (14, 24, 34, 48, 52, 62, 74), der eine der halben ersten Frequenz entsprechende zweite Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz auszusenden;

wobei der erste Resonanzkreis mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist, um auf ihn Energie mit der ersten Frequenz zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz empfängt;

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis nur magnetisch mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist und der zweite Resonanzkreis ein variables Reaktanzelement (D2, D2', D2'', D2''', 64, L2*, D2 ) enthält, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis übertragenen Energie variiert, wo durch der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet.

2. Batterieloser tragbarer Frequenzteiler mit

einem ersten Resonanzkreis (70, 80), der eine erste Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz zu empfangen; und

einem zweiten Resonanzkreis (74, 84), der eine der halben ersten Frequenz entsprechende zweite Resonanzfrequenz hat, um elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz auszusenden;

wobei der erste Resonanzkreis mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist, um Energie auf den zweiten Resonanzkreis zu übertragen, wenn der erste Resonanzkreis elektromagnetische Strahlung mit der ersten Frequenz empfängt;

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Resonanzkreis nur magnetisch mit dem zweiten Resonanzkreis gekoppelt ist und ein variables Reaktanzelement (D1 , D1 ) enthält, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis empfangenen Energie variiert, wodurch die Reaktanz des zweiten Resonanzkreises infolge der induktiven Kopplung variiert und der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet.

3. Frequenzteiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Resonanzkreis (74) ein variables Reaktanzelement (D2 ) enthält, dessen Reaktanz entsprechend den Schwankungen der von dem ersten Resonanzkreis übertragenen Energie variiert, wodurch der zweite Resonanzkreis als Reaktion auf die von dem ersten Resonanzkreis auf der ersten Frequenz übertragene Energie elektromagnetische Strahlung mit der zweiten Frequenz aussendet.

4. Frequenzteiler nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonanzkreis eine Kapazität und eine Spule aufweist, wobei die Spulen zur Verbesserung der magnetischen Kopplung auf Magnetkernen (12, 20, 30, 40, 42,72, 82) angeordnet sind.

5. Frequenzteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Resonanzkreis eine Kapazität und eine Spule aufweist, wobei die Spulen zur Verbesserung der magnetischen Kopplung auf Magnetkernen angeordnet sind, die aus zwei separaten geraden ferromagnetischen Stäben (40, 42) bestehen, die fluchtend zueinander ausgerichtet sind, wobei die Spule des einen Resonanzkreises auf dem einen und die Spule des anderen Resonanzkreises auf dem anderen Stab angeordnet ist.

6. Anhänger (91) zur Verwendung in einem Präsenzüberwachungssystem, mit

einem Frequenzteiler nach Anspruch 1, 4 oder 5; und

einer Vorrichtung zum Anbringen des Frequenzteilers an einem von dem Präsenzüberwachungssystem zu überwachenden Artikel.

7. Anhänger (91) zur Verwendung in einem Präsenzüberwachungssystem, mit

einem Frequenzteiler nach Anspruch 2, 3 oder 4; und

8. Präsenzüberwachungssystem mit

einer Einrichtung (90) zum Übertragen eines elektromagnetischen ausgestrahlten Signals einer ersten Frequenz in eine Überwachungszone;

einem Anhänger (91) nach Anspruch 6 zum Anbringen an einem innerhalb der Überwachungszone zu überwachenden Artikel; und

einer Einrichtung (92) zum Empfangen von elektromagnetischer Strahlung der zweiten Frequenz in der Überwachungszone.

9. Präsenzüberwachungssystem mit

einem Anhänger (91) nach Anspruch 7 zum Anbringen an einem innerhalb der Überwachungszone zu überwachenden Artikel; und