DE69201284T2

DE69201284T2 - Ordnungsanlage mittels elektromagnetischer Wellen ultrahoher Frequenz.

Info

Publication number: DE69201284T2
Application number: DE69201284T
Authority: DE
Inventors: Marion Berbineau; Pierre Degauque; Marc Heddebaut; Stephane Lassalle
Original assignee: GEC Alsthom SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2012-08-26
Also published as: DE69201284D1; CA2077049A1; ES2069356T3; EP0529581A1; JPH05208677A; US5430455A; FR2680876B1; CA2077049C; FR2680876A1; EP0529581B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine System zur Ortung durch Mikrowellen.
Aus dem französischen Patent Nº 2 608 119 ist ein System zum Orten eines Schienenfahrzeugs bekanntgeworden, wobei das System ein hohles Rohr parallel zum Gleis, das einen Wellenleiter bildet, bei dem eine Sendefläche eine Vielzahl von Öffnungen für den Durchtritt einer Mikrowellenstrahlung enthält und ein Element zur Speisung dieses hohlen Rohres mit Mikrowellen sowie eine Antenne für den Empfang von Mikrowellen aufweist, die an Bord des Schienenfahrzeugs und in der Nähe der Fläche des Rohrs mit der Vielzahl von Öffnungen angeordnet ist, wobei die Öffnungen so beschaffen sind, daß sie die Übertragung von zwei unterschiedlichen elektrischen Feldsignalen zwischen den Öffnungen und der Antenne ermöglichen.
Genauer gesagt sind im Hinblick auf die Durchführung einer absoluten Ortung des Fahrzeugs bestimmte Öffnungen der Sendefläche des hohlen Rohrs senkrecht zur Achse des Rohrs ausgerichtet, während bestimmte andere Öffnungen schräg zu dieser Achse ausgerichtet sind, gemäß einem besonderen Muster das einer geeigneten Kodierung entspricht, wobei die senkrecht zur Achse ausgerichteten Öffnungen eine axiale Komponente übertragen, während die schräg zu dieser Achse ausgerichteten Öffnungen zusätzlich eine senkrechte Komponente übertragen.
Diese Druckschrift lehrt weiter, wie eine Informationsübertragung zwischen einem Schienenfahrzeug und einer Verkehrskontrollstation gleichzeitig mit einer relativen Ortung dieses Fahrzeugs erfolgen kann, wobei für das Element zur Speisung des Wellenleiters mit Mikrowellen ein HF-Sender gewählt wird, der auf zwei unterschiedlichen Frequenzen arbeitet, von denen die eine der Nachrichtenübertragung gewidmet ist und eine konstante Amplitude des von einer Empfangsantenne an Bord des Fahrzeugs empfangenen konstanten Feldsignals liefert, während die andere der Ortung gewidmet ist und starke Amplitudenschwankungen des von einer Ortungsantenne, die ebenfalls an Bord des Fahrzeugs angeordnet ist, empfangenen elektrischen Feldsignals liefert, derart, daß durch Zählen der Anzahl der Öffnungen die Messung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und somit seine relative Ortung ermöglicht wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines Systems zur Ortung durch Mikrowellen, das mindestens bei einer möglichen Konfiguration nur die Ausstrahlung eines einzigen elektrischen Feldsignals erfordert, um eine absolute Ortung eines beweglichen Körpers durchzuführen, was natürlich nicht ausschließt, daß das System auch für eine relative Ortung dieses beweglichen Körpers benutzt werden kann oder daß die Konfiguration anschließend vervollständigt werden kann, um die Übertragung von mehr als einem elektrischen Feldsignal durchzuführen, beispielsweise in der Absicht, das System zusätzliche solche Funktionen erfüllen zu lassen, die sich von der Ortungsfunktion an sich unterscheiden, wie etwa die Übertragung von Informationen von und nach dem mobilen Körper, die Messung der Geschwindigkeit dieses mobilen Körpers, usw., oder auch, wenn die Strahlung durch eine bestimmte Anzahl von strahlenden Schlitzen austritt, die in den Wellenleiter eingeschnitten sind, um bestimmte Herstellungsvarianten des Ortungssystems zu schaffen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein System zur Ortung eines beweglichen Körpers durch Mikrowellen, das ein einen Wellenleiter bildendes hohles Rohr, Mittel zum Speisen dieses Wellenleiters mit Mikrowellen, eine Ortungsbake, die eine elektromagnetische Welle in den freien Raum ausstrahlt, die von der sich im Wellenleiter fortpflanzenden Mikrowelle stammt, und eine Ortungsantenne aufweist, die mit dem beweglichen Körper fest verbunden ist und eine von der Bake ausgestrahlte elektromagnetische Welle empfangen kann, wobei das Ortungssystem im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ortungsbake so beschaffen ist, daß sie die Übertragung eines einzigen elektrischen Feldsignals zwischen der Bake und der Antenne ermöglicht und damit die Übertragung einer Ortungsnachricht ermöglicht.
Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist die Bake Mittel zum Entnehmen von Mikrowellenenergie einer bestimmten Frequenz aus dem Wellenleiter, die eine Trägerfrequenz einer Ortungsnachricht bildet, Mittel zum Ausstrahlen der so entnommenen Energie in den freien Raum, und Mittel zur Erfassung der Ortungsnachricht auf, die der Ortungsantenne nachgeschaltet sind.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Ortungsnachricht der Bake eingeprägt, die zu diesem Zweck eine bestimmte Anzahl von strahlenden Schlitzen aufweist, die in den Wellenleiter eingearbeitet und so gestaltet sind, daß sie ein Symbol oder eine Folge von Symbolen bilden, die individuell durch Analyse der Entwicklung mindestens des einen der Parameter des elektrischen Feldsignals erkennbar sind, das von der Ortungsantenne bei der Vorbeifahrt des beweglichen Körpers an der Bake empfangen wird.
Weitere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen hervor, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen abgefaßt wurde.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ortungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Die Figuren 2, 3, 4, 5, 6, 7 sind Schemadarstellungen und Diagramme, die dazu bestimmt sind, die Funktionsprinzipien einer in einem Wellenleiter eingeschnittenen strahlenden Öffnung zu erläutern.
Die Figuren 8 bis 17 zeigen schematisch für die zweite Ausführungsform der Erfindung verschiedene Ausbildungen der möglichen strahlenden Schlitze für die Kodierung eines Symbols, wobei die verschiedenen Ausbildungen nur beispielshalber wiedergegeben werden und von oben gesehene Ansichten der Sendefläche des Wellenleiters darstellen.
Die Figuren 18 und 19 zeigen schematisch mögliche Ausführungsformen der Ortungsantenne im Fall der zweiten Ausführungsform der Erfindung mit einer Analyse eines der möglichen Parameter des abgestrahlten elektrischen Feldes, wobei dieser Parameter im Fall der Figur 18 die Amplitude und im Fall der Figur 19 die Phase ist.
Das in Figur 1 dargestellte und der ersten Ausführungsform der Erfindung entsprechende Ortungssystem enthält:
- ein hohles Rohr 1, das einen Wellenleiter für Mikrowellen bildet, wovon nur ein Abschnitt dargestellt ist,
- Mittel 2 zum Speisen des Wellenleiters mit Mikrowellen, angeordnet an einem Ende des Wellenleiters,
- mindestens eine Ortungsbake, wie etwa 3, die nicht dargestellte Mittel, wie etwa einen Richtkoppler zum Entnehmen eines Teils der sich im Inneren des Wellenleiters fortpflanzenden Mikrowelle, und Mittel, wie etwa einen Resonanzschlitz 4 aufweist, um die so entnommene Mikrowelle in den freien Raum abzustrahlen, eventuell nach einer nicht dargestellten Filterung einer bestimmten Trägerfrequenz der Ortungsnachricht aus einer Gesamtheit von gleichzeitig im Wellenleiter übertragenen Frequenzen, oder auch einer bestimmten besonderen, für die betrachtete Bake bestimmten Ortungsnachricht aus einer Gesamtheit von Trägerfrequenzen von für verschiedene Baken bestimmten Ortungsnachrichten, und
- eine Ortungsantenne 5 an Bord des beweglichen (nicht dargestellten) Körpers, die in der Lage ist, die so abgestrahlte elektromagnetische Welle zu empfangen, sowie Mittel 6 zur Erfassung der von der elektromagnetischen Welle getragenen und durch die Antenne 5 empfangenen Ortungsnachricht.
Diese Erfassungsmittel können in bekannter Weise ein Tiefpaßfilter 7, gefolgt von einem Verstärker 8, auf den seinerseits eine Detektordiode 9 folgt, aufweisen.
Bei der so beschriebenen Lösung ist die Ortungsbake ganz aus Mikrowellenelementen hergestellt, die völlig passiv sind.
Eine Variante der ersten Ausführungsform würde darin bestehen, anstatt bestimmter Mikrowellenmittel elektronische Mittel zu verwenden, wie etwa eine als Mischer arbeitende Diode zur Erzeugung einer HF-Welle aus der bestimmten Frequenz (eventuell nach der oben erwähnten Filterung), sowie einer weiteren Frequenz, die gleichzeitig im Wellenleiter übertragen wird, wie etwa eine Frequenz, die eine Informationsübertragung zum beweglichen Körper oder eine Messung der Geschwindigkeit des beweglichen Körpers ermöglicht, und zwar mit Hilfe des Übertragungsmediums, das der Wellenleiter bildet, wobei dann eine Fläche dieses Wellenleiters mit einer Vielzahl von Löchern versehen wäre, die regelmäßig über die Fläche verteilt sind. Die so erhaltene UHF-Welle würde dann durch eine Miniaturantenne ausgestrahlt.
Diese erste Ausführungsform besitzt also die Besonderheit, eine vollständige Ortungsnachricht mit hoher Geschwindigkeit zu übertragen (mehrere kbits/s), die selbst dann gelesen werden kann, wenn der mobile Körper über der Bake zum Stillstand gebracht ist.
Es sei bemerkt, daß die Verwendung verschiedener Trägerfrequenzen für Ortungsnachrichten eine absolute Ortung ermöglicht, während mit nur einer Frequenz nur eine relative Ortung möglich ist.
Nunmehr wird eine zweite Ausführungsform beschrieben, die auf einem anderen Prinzip beruht und für die Wiedergabe der Ortungsnachricht eine Verschiebung des beweglichen Körpers über der Bake erfordert. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Ortungsnachricht in den Wellenleiter selber eingeprägt, im vorliegenden Fall in Form von strahlenden Schlitzen, wie nachfolgend beschrieben wird, nachdem in einem ersten Schritt in gedrängter Form die räumliche Entwicklung des oberhalb des Wellenleiters ausgestrahlten Feldes in Erinnerung gebracht wird, und zwar auf der Basis eines sogenannten Näherungsverfahrens zur Berechnung des durch ein Loch ausgestrahlten elektromagnetischen Feldes. Das Verfahren stützt sich auf folgende Hypothesen:
- das magnetische Kurzschlußfeld ist gleichförmig über die Oberfläche des Lochs verteilt (phasengleich-amplitudengleich),
- die Querabmessungen der in den Wellenleiter eingearbeiteten Löcher sind klein im Vergleich zur Wellenlänge,
- der Beobachtungspunkt befindet sich in einem Abstand, der gegen die Abmessung des Lochs groß ist.
Wenn das Loch durch eine elektromagnetische Welle bestrahlt wird, ist dann das von diesem Loch gebeugte Feld den Feldern äquivalent, die von einem elektrischen Dipol und von zwei punktförmigen magnetischen Dipolen ausgesendet werden.
Die Löcher, die im vorliegenden Fall rechteckig sind, werden elliptischen Löcher gleichgestellt, die die gleichen maximalen Abmessungen haben, um die Berechnung der Komponenten der Dipole zu vereinfachen. Die rechteckigen Löcher sind darüber hinaus im vorliegenden Fall Schlitze, die wesentlich länger sind als breit, so daß die in Richtung der Achse des Schlitzes abgestrahlte Energie begrenzt ist und das Moment des äquivalenten elektrischen Dipols sowie dasjenige eines der beiden magnetischen Dipole vernachlässigt werden können.
Das direkte orthonormierte Koordinatensystem (0, x, y, z) und die dem Wellenleiter und einem Schlitz zugeordneten Achsensysteme sind die in Figur 2 wiedergegebenen.
Im Falle sehr enger rechteckiger Löcher mit dem Neigungswinkel Θ relativ zur Achse Oz, wie in Figur 3 dargestellt, wird davon ausgegangen, daß das Moment des elektrischen Dipols vernachlässigbar ist. Die Komponenten mz und my des Moments des magnetischen Dipols, der dem Loch äquivalent ist, sind dann gegeben durch:
mz = αmz,cos²θ+αmy'sin²θ Hz + (αmz'- αmy') sinθcosθHy
my= αmz'-αmy')sinθcosHz+(αmz'sin²θ + αmy'cos²θ)Hy
wobei die Terme αmy' und αmz' magnetische Polarisierbarkeiten bezeichnen.
Wenn man annimmt, daß nur der Grundmodus TE&sub0;&sub1; entlang der Struktur existiert und sich entlang der positiven z-Achse ausbreitet, und wenn man sich für die Strahlung des Wellenleiters von innen nach außen interessiert, werden die Komponenten Hy und Hz des magnetischen Feldes durch folgende Gleichungen gegeben:
Darin bezeichnet H&sub0; eine Amplitudenkonstante, während j die imaginäre Zahl ist, deren Quadrat -1 ergibt.
In Abhängigkeit vom Verhältnis der Länge zur Breite des betrachteten Schlitzes kann man auf die Terme αmy' und αmz' Einfluß nehmen. In Abhängigkeit von der Querposition des Lochs kann man die Amplitude der Komponenten des magnetischen Feldes Hz und Hy verändern, die das Loch anstrahlen. Es ist somit möglich, die von einem Querschlitz abgestrahlte Energie in Abhängigkeit von seiner Position auf dem Wellenleiter und von seinen Abmessungen zu ändern. Die Figuren 4, 5 und 6 geben die Entwicklung der Komponente des magnetischen Feldes entlang der Achse Oy bzw. der Komponente des magnetischen Feldes entlang der Achse Oz bzw. der Komponente des elektrischen Feldes entlang der Achse Ox im Inneren des Wellenleiters in Bezug auf die Querabmessung des Wellenleiters wieder.
Im Falle eines Sektorschlitzes ist der Winkel, den ein solches Loch mit der Achse des Wellenleiters bildet, gleich π/2. Die magnetischen Momente ergeben sich somit wie folgt: mz = αmy' . Hz und my = αmz' . Hy.
Die Geometrie der Sektorschlitze ermöglicht es, dem Term αmy' einen sehr kleine Wert gegenüber dem Term αmz' zu erteilen. Wenn die Schlitze weiter an derjenigen Stelle angebracht sind, wo das magnetische Feld Hy maximal ist, d.h. bei y = b/2, reduziert sich das magnetische Moment auf seine einzige Komponente entlang der Achse Oy. Da jeder Schlitz als ein Elementardipol betrachtet wird, ergibt sich als Formel für das von dem Loch fi abgestrahlte Feld Ezi:
wobei (xM, yM, zM) die Koordinaten des Beobachtungspunkts M im Bezugssystem (x, y, z), (xi, yi, zi) die Koordinaten des Schlitzes fi im gleichen Bezugssystem, "d" den Teilungsabstand der Schlitze, "i" die Rangordnung des Schlitzes fi in Bezug auf einen willkürlich gewählten Schlitz fo und (xo, yo, zo) die Koordinaten dieses Schlitzes fo im Bezugssystem (x, y, z) bezeichnen, mit zo = 120 π.
Das in einem Punkt durch eine Gruppe von sektoralen von Schlitzen abgestrahlte Gesamtfeld entspricht in diesem Punkt den in diesem Punkt von jedem Elementardipol abgestrahlten Feldern Ezi, wie in Figur 7 dargestellt.
Im Fall von axialen Schlitzen sind die magnetischen Momente parallel zur Achse des Wellenleiters folgende:
mz = αmz' . Hz und my = αmy' . Hy.
Ihre Geometrie verlangt in diesem Fall, daß αmy' einen sehr geringen Wert gegenüber demjenigen von αmz' aufweist. Daher herrscht das magnetische Moment entlang der Achse Oz vor, d.h. mz = αmz' . Hz. Aufgrund der räumlichen Entwicklung der Komponente Hz wird es ratsam sein, die Schlitze an einem Punkt y = b/4 oder y = 3b/4 anzubringen, um eine maximale Amplitude des abgestrahlten Feldes zu gewährleisten.
Das von einem axialen Schlitz, der als ein Elementardipol betrachtet wird, abgestrahlte Feld Eyi wird wie folgt ausgedrückt
Die verschiedenen Ausbildungen der Schlitze oder Muster, die nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 8 bis 17 beschrieben werden, nutzen im Verlauf des Durchlaufs der Ortungsantenne des beweglichen Körpers über der Bake die Entwicklung des einen der Parameter des elektrischen Feldes aus, das von der Ortungsantenne empfangen wurde, wobei dieser Parameter gemäß einer ersten Ausführungsform (Figuren 8 bis 15) die Amplitude und gemäß einer zweiten Ausführungsform (Figuren 16, 17) die Phase ist.
Die Muster der Figuren 8 bis 11, bzw. 12 und 14, bzw. 13 und 15 ermöglichen es aufgrund der spezifischen elektromagnetischen Signaturen, drei verschiedene Symbole zu kodieren.
Wie ersichtlich, können die Muster so gruppiert werden, daß sie Symbol folgen bilden und so die Kodierungsmöglichkeiten durch einen Kode mit "n" gewählten Symbolen vermehren.
Wie weiter ersichtlich, ermöglicht die Tatsache, sowohl unterschiedliche Symbole als auch Sequenzen mit unterschiedlichen elektromagnetischen Signaturen (entsprechend der Anzahl der zu unterscheidenden Baken) vorzusehen, eine absolute Ortung, während die Tatsache, ein Symbol oder eine Symbolsequenz, die für alle Baken identisch ist, vorzusehen, nur eine relative Ortung bietet.
Auf diese Weise kann ein Symbol durch einen einzelnen mit F&sub1;&sub1; bezeichneten axialen Schlitz (Figur 8) oder eine Gruppe E&sub1; von axialen Schlitzen kodiert werden, die auf einer gleichen Seite relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind (vergl. Figur 9, mit beispielsweise zwei Schlitzen F&sub1;&sub1; und F&sub1;&sub2; je Gruppe), oder durch zwei axiale Schlitze, bezeichnet mit F&sub1;&sub1; und F&sub2;&sub2;, die relativ zueinander symmetrisch in Bezug auf die Achse des Wellenleiters angeordnet sind (Figur 10), oder durch zwei Gruppen E&sub1; und E&sub2; von axialen Schlitzen, die relativ zueinander symmetrisch in Bezug auf die Achse des Wellenleiters angeordnet sind (Figur 11, beispielsweise mit zwei Schlitzen je Gruppe, die mit F&sub1;&sub1;, F&sub1;&sub2; bzw. F&sub2;&sub1;, F&sub2;&sub2; bezeichnet sind).
Wenn weiter beabsichtigt ist, durch Fehlen eines Musters das komplementäre Symbol desjenigen zu kodieren, das den oben beschriebenen Mustern entspricht, muß das Ortungssystem auch Abtastmittel aufweisen, die an den beweglichen Körper zur Erfassung dieser Symbole oder dieser komplementären Symbole ein Taktsignal liefern, welches die Zeitpunkte zur Erfassung des von der Ortungsantenne empfangenen Signals angibt.
Die Abtastmittel können beispielsweise aus einer Gruppe von sektoralen Schlitzen gebildet werden, die aufgrund einer Speisung mit einer bestimmten Frequenz ein elektrisches Felddiagramm schafft, welches starke Amplitudenschwankungen senkrecht über den sektoralen Schlitzen darstellt.
Wegen der Entwicklung des Feldes Hz im Inneren des Wellenleiters (vergl. Figur 5) werden diese axialen Schlitze vorteilhafterweise im Abstand b/8 im Falle der Figur 8, b/8 und b/4 im Fall der Figur 9, b/8 und 7b/8 im Fall der Figur 10 und b/8, b/4, 3b/4, 7b/8 im Fall der Figur 11 eingeschnitten.
Es ist jedoch möglich, die Amplitude des über dem Wellenleiter ausgestrahlten Feldes zu vergrößern, indem man von der Mitte weiter abliegende axiale Schlitze in Betracht zieht. Dann muß man dort mögliche seitliche Auslenkungen des beweglichen Körpers und somit seiner Ortungsantenne relativ zur Achse des Wellenleiters berücksichtigen, wobei jedoch der Einfluß dieser seitlichen Auslenkungen begrenzt wird einerseits durch eine symmetrische Ausbildung dieser Schlitze relativ zur Achse des Wellenleiters (wie in den Figuren 10 und 11 dargestellt), andererseits durch mehr als einen Schlitz zu beiden Seiten dieser Achse (wie in den Figuren 9 und 11 dargestellt).
In dem hier beschriebenen Fall, bei dem man die Entwicklung der Amplitude des von der Ortungsantenne beim Durchlauf des beweglichen Körpers über diesen Symbolen empfangene elektrischen Feldes auswertet, wird die Antenne vorteilhafterweise aus einer oder ggf. aus mehreren Punktantennen gebildet, die in einem Bereich des Raumes angeordnet sind, wo die Amplitude des empfangene elektrischen Felds beim Durchgang des beweglichen Körpers vor einem Symbol, das durch ein Vorhandensein von axialen Schlitzen gekennzeichnet ist, maximal ist.
Im Fall von axialen Schlitzen zu beiden Seiten der Achse des Wellenleiters bringt die Phasenopposition von Hz zu beiden Seiten dieser Achse in der Mitte des Wellenleiters und im großem Abstand die Auslöschung des Feldes mit sich, das durch das Dipolpaar ausgestrahlt wird, das den beiden in Phasenopposition gespeisten Schlitzen entspricht. Um die durch die Auslöschung des von zwei symmetrisch zu der genannten Achse angeordneten axialen Schlitzen erzeugten Feldes Ey in der Achse des Wellenleiters (y = b/2) zu verhindern, sei, wie in Figur 18 veranschaulicht, eine Ortungsantenne betrachtet, die zwei Antennen 10, 11 entspricht, welche vorteilhafterweise punktförmig und vorteilhafterweise symmetrisch zur Achse des Wellenleiters und mit einem Zwischenabstand angeordnet sind, der kleiner als die Breite des Wellenleiters ist. Die in diesen Punkten empfangenen Signale werden in einem Summierglied 12 addiert, nachdem durch einen Phasenschieber 13 in einem der Kanäle eine Phasenverschiebung von π herbeigeführt wurde. Bei einer solchen Antenne ist das von den axialen Schlitzen abgestrahlte elektrische Feld maximal, wenn die Achse der Empfangspunkte oberhalb der Achse des Wellenleiters liegt.
Es. ist weiter möglich, nicht nur wie bisher zwei unterschiedliche Symbole zu kodieren, die man gemäß einer binären Kennzeichnung mit 0 und 1 kennzeichnen kann sondern vier unterschiedliche Symbole, die man gemäß einer binären Kennzeichnung mit 00, 01, 11 und 10 kodieren kann, wobei zu beachten ist, daß
- ein Muster wie die in den Figuren 8, 9, 10 oder 11 dargestellten ein einziges Maximum ergibt, was das Kodieren eines ersten Musters ermöglicht,
- ein Muster, das, wie in den Figuren 12 und 14 dargestellt, aus zwei mit G1 und G2 bezeichneten Gruppen im Abstand von λg/2 (wobei λg die Länge der geführten Welle bezeichnet) gebildet ist, wobei jede Gruppe entweder von einer Gruppe axialer Schlitze wie etwa E&sub2; (Figur 14) oder aus zwei Gruppen axialer Schlitze wie etwa E&sub1;, E&sub2; gebildet ist, zwei Maxima ergibt, die durch ein sehr ausgeprägtes Minimum getrennt sind, das es ermöglicht, ein zweites Symbol zu kodieren,
- ein Muster, das, wie in den Figuren 13 und 15 dargestellt, aus zwei mit G'&sub1; und G'&sub2; bezeichneten Gruppen im Abstand von λg gebildet ist, wobei jede Gruppe entweder aus einer Gruppe axialer Schlitze wie etwa E&sub2; (Figur 15) oder aus zwei Gruppen axialer Schlitze wie etwa E&sub1;, E&sub2; (Figur 13) gebildet ist, drei aufeinanderfolgende Maxima ergibt, was es ermöglicht, ein drittes Symbol zu kodieren.
Man kann also beispielsweise die Binärzahl 00 dem Fehlen eines Symbols und die Binärzahlen 10, 01 und 11 dem ersten, zweiten und dritten oben aufgeführten Symbol zuordnen. Die Darstellung einer dieser Binärzahlen durch Fehlen eines Symbols bedingt jedoch, Abtasteinrichtungen vorzusehen wie jene, die weiter oben beispielshalber beschrieben sind.
Eine Art des Kodierens zweier unterschiedlicher Symbole in anderer Weise als durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Musters wie in den Figuren 8 bis 15 dargestellt, d.h. ohne solche Abtasteinrichtungen, besteht darin, für das eine der Symbole eines der in Verbindung mit einer der Figuren 8, 9, 10, 13 und 15 beschriebenen Muster zu nehmen und für das andere Symbol eines der in Verbindung mit den Figuren 12 und 14 beschriebenen Muster zu nehmen. Dabei unterscheidet sich die Figur 14 von der Figur 12 nur durch eine Vereinfachung der Herstellung aus mechanischer Sicht, was es ermöglicht, zu vermeiden, daß ein eventueller Symmetriefehler des Musters zu beiden Seiten der Achse des Wellenleiters die Qualität des in einem solchen Fall aufgenommenen Minimums zwischen zwei Maxima beeinträchtigt. Weiter ermöglicht diese andere Art, die elektromagnetische Signatur der beiden hier betrachteten Symbple deutlich zu unterscheiden.
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf die Figuren 16 und 17 ein weiteres Beispiel für diese zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei dieses Beispiel auf einer Analyse der Phase des elektrischen Feldes beruht, die von der Ortungsantenne beim Vorbeilauf über einer Bake empfangen wird, die ebenfalls strahlende Schlitze aufweist, die in den Wellenleiter eingearbeitet sind.
Bei dieser Variante wird ein Symbol durch das Vorhandensein eines axialen Schlitzes Fo dargestellt, der im Wellenleiter entlang einer negativen Abszisse relativ zu einer bestimmten Abszisse z'o angebracht ist, die als Bezugsabszisse dient, während das komplementäre Symbol durch einen axialen Schlitz F'o dargestellt wird, der im Wellenleiter entlang einer positiven Abszisse relativ zur bestimmten Abszisse z'o angebracht ist, die als Bezugsabszisse dient.
Die Ortungsantenne weist dann, wie in Figur 19 dargestellt ist, zwei Elementarantennen 14, 15 auf, vorteilhafterweise Punktantennen, die senkrecht über dem Anbringungsort der axialen Schlitze angebracht sind, wenn das Symmetriezentrum dieser Punktantennen senkrecht durch die bestimmte Abszisse z'o verläuft, die als Bezugsabszisse dient. Dieser Zeitpunkt, Abtastzeitpunkt genannt, wird durch Abtasteinrichtungen bestimmt, die beispielsweise, wie oben beschrieben und in den Figuren 16 und 17 dargestellt, aus einer Vielzahl von Sektorschlitzen wie etwa "f" gebildet sind, wobei diese Sektorschlitze, die mit einer bestimmten Frequenz gespeist werden, ein Diagramm des elektrischen Feldes liefern, welches starke Amplitudenschwankungen senkrecht über den Sektorschlitzen darstellt.
Auf diese Weise erfaßt man gemäß der Position der axialen Schlitze bei einer negativen oder positiven Abszisse relativ zu den als Bezugsabszissen festgesetzten Abszissen, d.h. vor oder nach den Abtastzeitpunkten, mit Hilfe eines das Vorzeichen der Phase des empfangenen elektrischen Feldsignals erfassenden Detektors 16 den Phasenunterschied zwischen den Elementarantennen, entweder eine positive (voreilende) oder negative (nacheilende) Phase, was es ermöglicht, in unterschiedlicher Weise zwei Symbole zu kodieren.
Es ist möglich, relativ zur Abtastposition entsprechend der Abszisse z'o (die vorher in dem gegebenen Beispiel zitiert wird) eine Phasenvoreilung/Phasennacheilung) entlang der Längsachse (z-Achse, wie in dem benutzten Beispiel definiert), und gleichzeitig eine Phasenvoreilung/Phasennacheilung entlang einer Querachse (y-Achse) durch einen axialen Schlitz (wie Fo oder F'o im zitierten Beispiel) zu definieren, und zwar vor oder hinter der Abtastposition z'o (entlang der Achse z) und links oder rechts von einer als Bezugsabszisse dienenden Abszisse y'o auf der Achse y.
Ein Symbol ist dann vier unterschiedlichen Phasenzuständen zugeordnet. Dieser Schlitz kann also vier Positionen einnehmen: vorne/links, vorne/rechts, hinten/links, hinten/rechts, und so die Kapazität der Bake verdoppeln, weil ein Symbol das Kodieren eines Dibits 00, 01, 10 oder 11 ermöglicht.
Die Messung der Phasenvoreilung/Phasennacheilung entlang der vorgenannten beiden Achsen wird durch unterschiedliche Einrichtungen bewirkt. Die Empfangselemente bestehen also aus vier feststehenden Antennen:
- ein Antennenpaar, das in der Längsachse angeordnet ist (der Fall entspricht dem früher zitierten Beispiel), wobei eine zugeordnete elektronische Einrichtung die Messung des Phasenverschiebungssignals zwischen den durch die beiden Antennen empfangenen signale ermöglicht,
- ein Antennenpaar, das in der Querachse angeordnet ist und einer ähnlichen Einrichtung wie der vorgenannten zugeordnet ist, die die Messung der Phasenvoreilung/Phasennacheilung zwischen den beiden Antennen ermöglicht.

Claims

1. System zur Ortung eines beweglichen Körpers durch Mikrowellen, das ein einen Wellenleiter bildendes hohles Rohr (1), Mittel (2) zum Speisen dieses Wellenleiters mit Mikrowellen und eine Ortungsantenne (5) aufweist, die mit dem beweglichen Körper fest verbunden und eine elektromagnetische Welle empfangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiter eine Ortungsbake (3) aufweist, die diese elektromagnetische Welle in den freien Raum abstrahlt, welche von der sich im Wellenleiter fortpflanzenden Mikrowelle abgeleitet wird, und daß die Ortungsbake die Übertragung eines einzigen elektrischen Feldsignals zwischen der Bake und der Antenne ermöglicht, das eine Ortungsnachricht übertragen kann.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsnachricht auf der Bake aufgeprägt ist, die zu diesem Zweck eine bestimmte Anzahl von strahlenden Schlitzen aufweist, die in den Wellenleiter eingeschnitten und so gestaltet sind, daß sie ein Symbol oder eine Folge von Symbolen bilden, die individuell durch Analyse der Entwicklung mindestens eines Parameters des elektrischen Feldsignals erkennbar sind, das von der Ortungsantenne beim Vorbeilauf des beweglichen Körpers über der Bake empfangen wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Amplitude ist.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Parameter die Phase ist.

5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus einem einzelnen (F&sub1;&sub1;) oder aus mehreren axialen Schlitzen (F&sub1;&sub1;, F&sub1;&sub2;) gebildet ist, die auf einer gemeinsamen Seite des Wellenleiters relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind.

6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus zwei Gruppen (E&sub1;, E&sub2;) eines oder mehrerer axialer Schlitze gebildet ist, die auf einer gemeinsamen Seite des Wellenleiters relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind, wobei die Gruppen relativ zur Achse des Wellenleiters symmetrisch angeordnet sind.

7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus zwei Gruppen (G1, G2) gebildet ist, die je aus einer oder aus zwei Einheiten von einem oder mehreren axialen Schlitzen gebildet sind, die auf einer gemeinsamen Seite des Wellenleiters relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind, wobei die Einheiten symmetrisch relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind und wobei die Gruppen symmetrisch relativ zu einer senkrecht zur Achse des Wellenleiters verlaufenden Achse angeordnet und um ein ganzzahliges Vielfaches von λg/2 beabstandet sind, wobei λg die Länge der geführten Welle bezeichnet.

8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus zwei Gruppen (G'&sub1;, G'&sub2;) gebildet ist, die je aus einer oder aus zwei Einheiten von einem oder mehreren axialen Schlitzen gebildet ist, die auf einer gemeinsamen Seite des Wellenleiters relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind, wobei die Einheiten symmetrisch relativ zur Achse des Wellenleiters angeordnet sind und wobei die Gruppen symmetrisch relativ zu einer senkrecht zur Achse des Wellenleiters verlaufenden Achse angeordnet und um ein ganzzahliges Vielfaches von λg beabstandet sind, wobei λg die Länge der geführten Welle bezeichnet.

9. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus einem axialen Schlitz Fo gebildet ist, der auf einer Abszisse einer parallel zur Achse des Wellenleiters verlaufenden Achse angeordnet ist, die relativ zu einer als Bezugsabszisse dienenden bestimmten Abszisse z'o negativ ist und einem Abtastzeitpunkt des elektrischen Feldsignals entspricht.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schlitz weiter auf einer positiven oder negativen Abszisse relativ zu einer bestimmten Abszisse y'o angeordnet ist, die als Bezugsabszisse auf einer Querachse des Wellenleiters dient.

11. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Symbol aus einem axialen Schlitz F'o gebildet ist, der auf einer Abszisse einer parallel zur Achse des Wellenleiters verlaufenden Achse angeordnet ist, die relativ zu einer als Bezugsabszisse dienenden bestimmten Abszisse z'o positiv ist und einem Abtastzeitpunkt des elektrischen Feldsignals entspricht.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Schlitz weiter auf einer positiven oder negativen Abszisse relativ zu einer bestimmten Abszisse y'o angeordnet ist, die als Bezugsabszisse auf einer Querachse des Wellenleiters dient.

13. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsantenne zwei Antennen (10, 11), die relativ zur Achse des Wellenleiters symmetrisch und beim Vorbeilauf des Symbols im wesentlichen gegenüber den Schlitzeinheiten angeordnet sind, Mittel (13) zum Verschieben der Phase der von den Antennen empfangenen Signale um 180º relativ zueinander, und Mittel (12) zum Summieren der so phasenverschobenen Signale aufweist.

14. System nach einem der Ansprüche 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsantenne zwei Antennen aufweist, die symmetrisch zu der zur Achse des Wellenleiters senkrechten Achse angeordnet sind, derart, daß diese senkrechte Achse beim Vorbeilauf des Symbols im wesentlichen gegenüber der bestimmten Abszisse z'o relativ zu den Abtastzeitpunkten steht, und daß das System einen Detektor (16) zur Erfassung des Vorzeichens des Phasenunterschieds der von diesen Antennen empfangenen Signale aufweist.

15. System nach einem der Ansprüche 10 und 14 oder 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortungsantenne weiter zwei Antennen aufweist, die symmetrisch zu einer zur Achse des Wellenleiters parallelen Achse angeordnet sind, derart, daß diese Achse beim Vorbeilauf des Symbols im wesentlichen gegenüber der bestimmten Abszisse y'o steht, und daß das System einen Detektor zur Erfassung des Vorzeichens des Phasenunterschieds der von den Antennen empfangenen Signale aufweist.

16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bake (3) Einrichtungen zum Entnehmen von Mikrowellenenergie einer bestimmten Frequenz, die eine Trägerfrequenz einer Ortungsnachricht bildet, aus dem Mikrowellenleiter, Mittel (4) zum Ausstrahlen der so entnommenen Energie in den freien Raum, und Mittel (6) zur Erfassung der Ortungsnachricht aufweist, die der Ortungsantenne (5) nachgeschaltet sind.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz für verschiedene Baken die gleiche ist.

18. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz für verschiedene Baken unterschiedlich ist und daß jede Bake weiter Mittel zum Filtern der entsprechenden Frequenz in der entnommenen Mikrowellenenergie aufweist.