FI57909C - Kopplingsanordning foer alstring av tvao frekvenser foer oeverfoering av binaertecken medelst frekvensnyckling i fjaerr- signal- resp fjaerrstyrningsanlaeggningar speciellt foer jaernvaegssaekerhetsanlaeggningar - Google Patents

Description

--- Γλ1 KUULUTUSJULKAISU _ _ _ _ Λ ÄiÄ ^ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 5 7909 C Patentti tayonno tty 10 11 1980 ^ Patent meddelat (51) K».ik?/im.a.3 B 61 L 23/00 // H OU 27/12

SUOMI —FINLAND pi) htMna^-htMmMnini 830/7U

(22) Hftktfflltptlvt — Ana6knlng*d«( 19-03.7^

(23) Alkupthrl—Glltl|h«t*dag 19.03.7U

(41) Tulkit JulktMk*l — BIMt offmtllf 10.10.7U

HttnttU Ja r*kl9tarllMllttw humu». |. tori*»*» P»t*nth och ref IsterstyrslMn 7 AiwMon utta*d och uti.tkrtft«n pubitc.nuS 31.07.80 (32)(33)(31) Fjrydutty utuelkuut—BujIfd priorltet 09.OU.73

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2317718.6 (71) Siemens Aktiengesellschaft, Berlin/Munchen, DE; Wittelsbacherplatz 2, D-8000 Munchen 2, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Gerhard Liitge, Braunschweig, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7U) Berggren Oy Ab (5U) Kytkentälaite kahden taajuuden kehittämiseksi binäärimerkkisiirtoa varten taajuuden avainnuksella kaukoviestitys-, vast, kauko-ohjauslaitoksissa, erikoisesti rautatieturvalaitteistoissa - Kopplingsanordning for alstring av tva frekvenser för överföring av binärtecken medelst frekvensnyckling i fjärrsignal-, resp. fjärrstyrningsanläggningar, speciellt för jämvägs-säke rhet s anläggn i ngar

Keksintö kohdistuu kytkentälaitteeseen kahden taajuuden kehittämiseksi binäärimerkkisiirrossa taajuuden avainnuksella kaukoviestityslaitoksissa vast, kauko-ohjauslaitoksissa, erikoisesti rautatieturvalaitteistoissa, joissa kahden kojeen kesken vaihdetaan tiedoitussähkeitä, jotka muodostuvat useasta binäärimerkistä, jolloin binäärimerkkien molemmille arvoille kummallekin kuuluu oma merkkitaaj uus.

Tällaisia laitteita tarvitaan esim. kiskoajoneuvoissa rautatieliikenteessä jotta kiinteiden kojeiden ja junien välillä voitaisiin vaihtaa tietoja ja informaatioita, liikenteen ohjaamiseksi ja optimoimiseksi. Tätä tarkoitusta varten valmistetaan säännöllisillä väleillä informaatiosähkösanomia ja välitetään kiskoajoneuvoille.

Tätä tarkoitusta varten tunnetaan saksalaisesta hakemusjulkaisusta n:o 1 530 33? järjestelmä kiskoihin sidottujen ajoneuvojen varmistamiseksi ja ohjaamiseksi, erikoisesti kiskoajoneuvoja varten, joissa informaatiosähkeet kiskoajoneuvojen ja linjalla olevan kiinteän kojeen, valvontakeskuksen välillä välitetään ajoneuvoon sovitettujen antennien kautta, jotka ovat linjaa pitkin sovitettuihin, lyhyihin 2 57909 johdinsilmukoihin induktiivisesti kytketyt. Erilliset lyhyet joh-dinsilmukat voivat kulloinkin olla erityisen kaapelin kautta yhdistetyt valvontakeskukseen. On kuitenkin myös mahdollista linjaa pitkin sovittaa kauko-ohjattavia kytkimiä, joiden kautta erilliset joh-dinsilmukat ohjelmaohjatusti yhdistetään erityiseen kaapeliin.

Viimeksimainittu menetelmä on kuitenkin vain silloin käyttökelpoinen, kun valvontakeskuksen on palveltava pienempää aluetta, jossa on vain muutamia johdinsilmukoita, koska vain tässä tapauksessa on taattua, että syklisesti kytkeytyvät johdinsilmukat riittävän usein osallistuvat tiedoitusvälitykseen, niin ettei aikaväli kahden, saman johdinsilmukan siirrettävien tiedoitussähkeiden välillä tule liian suureksi. Suuressa osassa johdinsilmukoita ovat laitteet yleensä siten suunnitellut, että kaikki johdinsilmukat ovat jatkuvasti liitetyt valvontakeskukseen, jolloin jokaiselle johdinsilmu-kalle kuuluu oma lähetinlaite merkkitaajuuksia varten.

Tätä tarkoitusta varten täytyy jokaista johdinsilmukkaa varten olla varattu taajuutensa suhteen vaihtokytkettävä LC-oskillaatto-ri, joka taajuutensa suhteen on informaatiosisällystä vastaavasti juniin välitettäviin sähkeisiin avainnettavissa. Oskillaattoreista johtuvat kustannukset ovat tällöin huomattavat. Lisäepäkohtana on, että erilliset oskillaattorit on säädettävä halutuille merkkitaajuuk-sille. Huomioonottaen ympäristön vaikutukset kovassa rautatiekäy-tössä, varsinkin laajassa lämpötila-alueessa, on värähtelyominaisuu-det pidettävä vakioina.

Keksinnön tarkoituksena on välttää oskillaattorien käyttö, rajoittamatta samanaikaista informaatiovälityksen mahdollisuutta kaikkien»keskukseen liitettyjen informaatiokanavien, kuten johdin-silmukoiden kautta.

Keksinnön mukaisesti ratkaistaan tehtävä siten, että kide-ohjatussa suorakulmageneraattorissa perustaajuutta varten on liitetty kaksi taajuudenjakajaa molempia merkkitaajuuksia varten sekä kolmas taajuusjakaja avainnustaajuutta varten ja synkro-nointitaajuutta varten neljäs taajuudenjakaja, joka triggerikytken-nän kautta on yhdistetty molempiin taajuudenjakajiin merkkitaajuuksia varten, jolloin erilliset taajuudet täyttävät seuraavat yhtälöt:

fl' = fQ

m2 f2 = fQ jossa ml i m2 > 1 ral fu > fs

fs = fQ

mT · m2 3 57909 Tässä yhteydessä on käytetyillä yhtälömerkeillä seuraava merkitys:

Perustaajuus fQ . Merkkitaajuus fl, f2 Synkronointitaajuus fs Avainnustaajuus fu Vakiot ml, m2

Ylläolevan kytkennän avulla kehitetään kaksi merkkitaajuutta suorakulmamuotoisin signaalein, jotka perustaajuuden jakamisen johdosta myös ovat vakaita ja synkronointitaajuuden vaikutuksesta molempiin taajuudenjakajiin ovat taajuussynkronoituja merkkitaajuuk-sien kanssa. Koska tämä kytkentä on yksinomaan digitaalisessa tekniikassa kaupassa olevilla ja halvoilla TTL-kytkentäpiireillä rakennettu, on kaikenlaatuinen taajuudensäätö tarpeeton. Koska merkkitaajuudet ovat vakioita, voidaan edullisella tavalla työskennellä pienellä taajuudenpoikkeamalla, siis pienellä erolla molempien merkkitaajuuksien välillä. Molemmat tällä ainoalla kytkentälaitteella kehitetyt merkkitaajuudet ovat käytettävissä informaa-tiosähkeiden muodostamista varten kaikkien johdinsilmukoiden taajuuden avainnusta varten. Informaatiosähkeiden muodostamista varten tarvitsee vain yksi kyseessä olevalle johdinsilmukalle kuuluva vaihtokytkin, vastaten viestitettävien informaatiosähkeiden erillisten binäärimerkkien arvoa, kulloinkin valita molempien merkki-taajuuksien välillä. Taajuusavainnuksessa ei synny tai syntyy korkeintaan vain mitättömän vähäinen vaihehyppäys, koska käytetyt merkkitaaj uudet ovat amplitudinsa ja vaiheistuksensa johdosta toisiinsa kiinteästi kytketyt.

Keksinnön suoritusesimerkki on kaaviollisesti esitetty piirustuksessa, ja selitetään seuraavassa lähemmin viitaten lohkokytken-täkaavaan. Tällöin on oletettu, että informaatiosähkeitä on välitettävä kolmen informointikanavan ΚΙ, K2 ja K3 kautta, jotka muodostuvat useasta, välitettävän informaation muodostamasta sarjasta binääri-merkkejä, joiden arvo on esitetty kahdella merkkitaajuudella. Näiden merkkitaajuuksien kehittämiseksi on varattu kideohjattu suorakul-mageneraattori GR, joka kehittää digitaalisen signaalin taajuudella fQ. Tähän suorakulmageneraattoriin on yhdistetty kaksi taajuuden-jakajaa PTR1 ja PTR2, joille kummallekin on varattu taajuudenjako-kerroin l/m2, vast. 1/ml. Vakiot ml ja m2 eroavat toisistaan ja ovat suurempia kuin 1. Toinen taajuudenjakaja FTU, joka on kytketty suorakulmageneraattorin GR jälkeen, syöttää jakamalla perustaajuuden “ 57909 fQ avainnustaajuuden fu kolmelle rinnakkaissarjamuuttajalle PSU1, PSU2, PSU3, jotka kuuluvat kiinteästi kolmelle informaatiokanavalle. Menopuolella on taajuudenjakajaan FTU avainnustaajuutta fu varten vielä liitetty toinen taajuudenjakaja PTS, joka jakamalla saapuvan taajuuden kehittää synkronointitaajuuden fs, joka annetaan trigger-kytkennälle TR. Tämä toimii molempien taajuusjakajien FTR1 ja PTR2 synkronoimiseksi molempia merkkitaajuuksia fl ja f2 varten. Suora-kulmageneraattorin GR perustaajuus fQ saapuu lopuksi vielä tahti-taajuutena kytkentälaitteeseen SK; on kuitenkin myös mahdollista vastaavalla jaolla (ei esitetty) käyttää tahtitaajuutta kytkentälaitetta SK varten, jonka arvo on perustaajuuden fQ ja avainnustaa-juuden fu välissä. Kytkentälaitteen SK tehtävänä on, riippuen johtojen LI, L2 kautta johdettujen informaatioiden ja/tai tietojen perusteella, varastoitujen tietojen yhteydessä sekä huomioonottaen kulloinkin käytettävät menetelmäsäännöt valmistaa informaatiosähkeet kolmelle informointikanavalle K1-K3.

Taajuudenjakajia FTU ja FTS varten on yhteensä varattu taajuus jakajakerroin perustaajuuden fQ jakamista varten, joka vastaa taajuusjakokertojien l/m2 ja 1/ml pienintä yhteistä kertojaa merkki-taajuuksien fl ja f2 saamiseksi perustaajuudesta fQ. Niinpä lasketaan synkronointitaajuus fs lausekkeesta fQ/ml-m2. Taajuusjakajaa FTU varten avainnustaajuuden fu kehittämiseksi on merkitsemättä jätetty jakokerroin valittu siten, että synkronointitaajuus fs suhtautuu avainnustaajuuteen fu suunnilleen kuten 1:5·

Merkkitaajuudet fl ja f2 saapuvat samanaikaisesti kolmen, informointikanaviin K1-K3 varattujen muuttajien SRI, SR2 ja SR3 sisääntuloihin. Jokaisella näistä peräkkäin tai myös samanaikaisesti ohjatuista muuttajista on tehtävänään, vastaten niille kuuluvista rinnak-kainsarjamuuttajista PSU1, PSU2 ja PSU3 edeltäpäin annettuja, peräkkäin seuraavia arvoja vastaten informaatiokanavaa pitkin välitettävälle informaatiosähkeelle muodostaa tätä vastaava merkkitaajuus-sarja. Tällöin määrää avainnustaajuus fu toistuvuuden ja rinnakkaissarj amuuttaja PSU1-PSU3 määrää, onko erillisillä sähkeaskeleilla lähetettävä toisella vaiko toisella merkkitaajuudella.

Oleellista on kytkentälaitteelle ylläolevan lohkokytkentä-kaavan mukaan, että kaikki kehittämistä, jakamista ja käsittelyä varten osallistuvat ja tähän saakka selostetut rakennervhmät ovat rakennetut kaupan olevia digitaaliyksikköjä käyttäen. Taajuus- 5 57909 jakotekijöiden varsinkin taajuusjakotekijän erityisen mitoituksen johdosta synkronoimistaajuuden fs kehittämiseksi, saavutetaan molempien taajuusjakajien FTR1 ja FTR2 synkronoinnilla erikoisen edullisella tavalla, että avainnustoiminnoissa vaihtokytkimissä SRI, SR2 ja SR3 ei esiinny tai esiintyy vain mitättömät merkkitaajuuksien vai-hehypyt. Koska molempien merkkitaajuuksien f! ja f2 vaihesynkro-nointi tapahtuu kaikille informaatiokanaville K1-K3 yhteisesti vain kerran triggerkytkimellä TR, jää kustannukset riippumatta informaatiokanavien lukumäärästä vakioksi ja pieniksi.

Jokaisessa informaatiokanavassa K1-K3 on vaihtokytkimen SRI, SR2 vast. SR3 jälkeen kytketty alipäästösuodatin TP1, TP2, vast. TP3, jonka tehtävänä on tukahduttaa suorakulmaisten merkkitaajuuksien fl ja f2 yliaallot. Tällä aikaansaadaan sinimuotoisia signaaleja, jotka vahvistetaan alipäästösuodattimien jälkeen kytketyissä vahvistimissa VR1, VR2 ja VR3 ja johdetaan edelleen vahvistimien jälkeen kytkettyjen muuntajien U1-U3 kautta. Tämä voi tapahtua välittömästi muuntajiin yhdistettyjen johtojen tai johtosilmukoiden kautta tai myös välillisesti erikoisen modulaatiomenetelmän (ei esitetty) kautta.

Esitetyn suoritusesimerkin muunnoksen mukaan on mahdollista alipäästösuodattimien TP1-TP3 sijaan informaatiokanavissa K1-K3 vain molempiin taajuusjakajiin FTR1 ja FTR2 liittyen varata kuhunkin alipäästösuodatin, niin että vaihtokytkimet SR1-SR3 digitaalien signaalien sijaan saavat sinimuotoisia signaaleja. Tämä toimenpide on varsinkin silloin edullinen, kun on olemassa suuri määrä informaatiokanavia, koska suodatinkytkentöjen kustannus siinä tapauksessa tulee hyvin pieneksi.

Toinen muunnos kytkentälaitteen suhteen on, että taajuuden-jakaja FTS synkronoimistaajuutta fs varten on yhdistetty suoraan suorakulmageneraattoriin GR. Tässä tapauksessa täytyy taajuuden-jakajaa FTS varten kuitenkin olla varattu toinen taajuusjakokerroin kuin suoritusesimerkissä, koska taajuudenjako taajuudenjakajalla FTU ei enää tarvitse tulla huomioiduksi. Joka tapauksessa pitää kuitenkin paikkansa: fs = fQ/ml*m2.

Taajuudenjakajat FTR1 ja FTR2 eivät anna mitään symmetrisiä singaaleja. Jos alipäästösuodattimet TP1-TP3 on ohjattava symmetrisillä signaaleilla, siis merkkitaajuuksilla, joiden avainnussuhde on 1:1, on jokaisen taajuudenjakajan FTR1 ja FTR2 jälkeen kytkettävä flip-flop , joka myös synkronoidaan triggerkytkennällä TR. Tässä tapauksessa on suorakulmageneraattorin GR perustaajuus fQ kaksin- 6 57909 kertaistava. Tämä suurennettu taajuus on jaettaessa avainnustaajuudelle fu sekä synkronoimistaajuudelle fs otettava huomioon.

Patenttivaatimukset 1. Kytkentälaite kahden taajuuden kehittämiseksi binäärimerkki-siirrossa taajuuden avainnuksella kaukoviestityslaitoksissa vast, kauko-ohjauslaitoksissa, erikoisesti rautatieturvalaitteistoissa, joissa kahden kojeen kesken vaihdetaan tiedoitussähkeitä, jotka muodostuvat useasta binäärimerkistä, jolloin binäärimerkkien molemmille arvoille kummallekin kuuluu oma merkkitaajuus, tunnettu siitä, että kideohjatussa suorakulmageneraattorissa (GR) perustaajuut-ta (fQ) varten on liitetty kaksi taajuudenjakajaa (PTR1, PTR2) molempia merkkitaajuuksia varten (fl, f2) sekä kolmas taajuusjakaja (FTU) avainnustaajuutta (fu) varten ja synkronointitaajuutta (fs) varten neljäs taajuudenjakaja (FTS),joka triggerikytkennän (TR) kautta on yhdistetty molempiin taajuudenjakajiin (FTR1, FTR2) merkkitaajuuksia (fl, f2) varten, jolloin erilliset taajuudet täyttävät seuraavat yhtälöt:

fl = fQ

m2 f2 = fQ jossa ml Φ m2 > 1 ml fu > fs

fs = fQ

ml-m2 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä,että taajuudenjakaja (FTS) synkronointitaajuutta (fs) varten on yhdistetty avainnustaajuuden (fu) taajuudenjakajan (FTU) ulostuloon.

3. Jonkin patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että taajuudenjakajia (FTR1, FTR2, FTU, FTS) varten käytetään integroidun tekniikan kytkentälaitteita.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentälaite, tunnettu siitä, että merkkitaajuuksien (fl, f2) molempiin taajuudenjakajiin (FTR1, FTR2) kulloinkin alipäästösuodattimen (TP1, TP2, TP3) kautta jokaista informointikanavaa (Kl, K2, K3) varten on kytketty vaihto-kytkin, joka muodostettavan informaatiosähkeen yksittäisiä biriäärimerkke-jä varten läpikytkee binäärimerkkien arvojen määräämän sarjan merkki-taajuuksia (fl, f2).