JP3839118B2

JP3839118B2 - 放射導波管システム用情報伝送装置および方法

Info

Publication number: JP3839118B2
Application number: JP02558897A
Authority: JP
Inventors: マルク・エドウボー; ジヤン・リウ; マリオン・ベルビノー; ドウニ・デユオ
Original assignee: ジエ・ウー・セー・アルストム・トランスポール・エス・アー
Priority date: 1996-02-09
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2017-02-07
Also published as: EP0789419B1; SK18397A3; RU2168273C2; CZ290348B6; CA2197110C; BG62868B1; JPH09265597A; CZ38097A3; HUP9700343A2; KR970062739A; DE69708945D1; KR100451066B1; HU9700343D0; DK0789419T3; ES2167688T3; HU219939B; SI0789419T1; FR2744865A1; ZA97974B; IL120157A0

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には情報伝送装置および方法に関し、より詳細には放射導波管システム用情報伝送装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出願人の放射導波管による情報化および自動化システムすなわちＩＡＧＯシステムは、例えば国立運輸／道路安全性研究所の編集による資料"THE USE OF RADIATING WAVEGUIDES IN GUIDED TRANSPORTATION SYSTEMS"、Marc HEDDEBAUTおよびMarion BERBINEAU、特集号第８号、に説明されている。
【０００３】
このシステムは放射導波管に沿って通行する移動体の位置を検出することができる。
【０００４】
この位置検出は位置検出用特殊スロットの使用に基く。
【０００５】
これらの位置検出用スロットは放射導波管に沿って連続して等間隔に配設されるスロットを補完するものであり、これらの等間隔スロットに対し直角である。
【０００６】
等間隔スロットにより、高速情報通信および移動体の速度の測定を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、移動体の位置検出に関する情報は、移動時すなわち移動体が放射導波管に沿って移動している時にしか得られない。
【０００８】
適用例によっては、移動体が工場の車庫区域または駐車区域または駅構内にあることがある。そのような適用例の場合には、移動体がその装置の上方に停止した時さらには駐車した時に認識され得るような情報伝送装置が使用可能である必要がある。
【０００９】
移動体が放射導波管に沿って移動する適用例の場合には、高速情報伝送装置が使用可能である必要がある。
【００１０】
本発明の一つの目的は、放射導波管システム用情報伝送装置である。
【００１１】
本発明の別の目的は、放射導波管システム用情報伝送方法である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、移動体がそれに沿って移動する放射導波管システム用の情報伝送装置は、
− 非変調搬送波を前記放射導波管内に注入する手段と、
− 前記非変調搬送波のエネルギーの一部を、前記放射導波管に沿って局所的に取り出す手段と、
− 前記移動体のための情報を示す局部変調信号を前記非変調搬送波に印加するための変調手段と、
− 前記変調搬送波を前記移動体に向けて放射する手段と
を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置は、従属請求項に記載の特徴のいずれか一つも満たす。
【００１４】
本発明によれば、移動体がそれに沿って移動するような放射導波管システム用情報伝送方法は、主な段階として
− 非変調搬送波を前記放射導波管内に注入する段階と、
− 前記非変調搬送波のエネルギーの一部を、前記放射導波管に沿って局所的に取り出す段階と、
− 前記移動体のための情報を示す局部変調信号を前記非変調搬送波に印加する段階と、
− 前記変調搬送波を前記移動体に向けて放射する段階と
を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用の情報伝送方法は、従属請求項に記載の特徴のいずれか一つも満たす。
【００１６】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置は例えば、放射ウェーブガイド内を伝播する信号の空気中での波長に近い波長の短波放射導波管の断面を使用することにより完全に作ることができる。
【００１７】
このような技術は、国立運輸／道路安全性研究所の研究室で当初より考案された試作品を作るために用いられた。
【００１８】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置および方法の一つの長所は、放射導波管から約０．０２ｄＢときわめて少量のエネルギーしか取り出されず、従って放射ウェーブガイド路に沿って移動体を使用する上で伝送装置が必要となる毎に何回でも伝送装置を使用することができることである。
【００１９】
本発明による放射導波管システム用情報伝送装置および方法の別の長所は、単純かつ自律し、最小限の構成要素および接続を備えたアセンブリが形成されることである。
【００２０】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置および方法のさらに別の長所は、連続エネルギー発生源を必要としないことである。
【００２１】
本発明による放射導波管システム用情報伝送装置および方法のさらに別の長所は、正確な位置検出パルス信号を供給することができることである。
【００２２】
本発明による放射導波管システム用情報伝送装置および方法のさらに別の長所は、移動体の進行方向を明確に示すことができることである。
【００２３】
本発明の他の目的、特徴および長所は、添付の図面を参照して行う放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置および方法の好ましい実施態様についての説明を読むことにより明らかになろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
ＩＡＧＯシステムは、特に、地上と移動体との間の高速情報伝送を可能にするために、ＴＥ₀₁モードにおいて動作するマイクロ波導波管の大通過域を利用する。
【００２５】
この大通過域によりさらに、放射ウェーブガイドに非変調追加搬送波を送信することができる。
【００２６】
このような非変調搬送波は低レベルで発信され、放射導波管に沿って伝播する。
【００２７】
この非変調搬送波はほとんど減衰をうけず、放射ウェーブガイド内に送信される他の信号を再生するのに使用される中継器と同じ直列中継器により増幅される。
【００２８】
従って非変調搬送波は、主に導波管の内部で放射するウェーブガイドの全長にわたって存在する。
【００２９】
この非変調搬送波は移動体からは見分けることができず、本来、情報あるいは識別可能な符号定数を搬送することもない。
【００３０】
本発明によれば、例えばＩＡＧＯシステムなどの放射導波管システム用情報伝送装置および方法は、放射ウェーブガイドに沿いかつ移動体利用のためには戦略的な地点において、全体のエネルギー収支においては認識することが不可能なようにして導波管内を伝播するエネルギーの一部を取り出すことから成る。
【００３１】
取り出されたエネルギーは移動体に向けて放射される。
【００３２】
この段階においては、局部変調信号、すなわちウェーブガイドに沿って移動する移動体に供給しようとする信号を、非変調搬送波に印加する。
【００３３】
図１は、本発明の好ましい実施態様による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置の全体図である。
【００３４】
本発明による放射ウェーブガイドシステム用情報伝送装置の好ましい実施態様においては、（図示しない）移動体は鉄道車両である。
【００３５】
別の適用分野においては移動体は、台車あるいはその他のあらゆる可動手段とすることができることは明らかである。
【００３６】
図１に示すように、共振空洞１は放射導波管２の一側面上に配設される。
【００３７】
放射導波管２と共振空洞１はそれらの対向する側面上に、前者は指向性カップラ３を、後者は指向性カップラ４を含む。
【００３８】
指向性カップラは例えば、非変調搬送波の周期と比較して大きな寸法を有する二つの円形開口部から成る。
【００３９】
図２は、図１の伝送装置の放射導波管およびその指向性カップラを示す図である。
【００４０】
図３Ａは、図１の伝送装置の共振空洞およびその指向性カップラを示す図である。
【００４１】
ＩＡＧＯシステム内では放射導波管はＴＥ₀₁モードで動作する。従って、この放射導波管の側面上には電界は事実上存在しない。
【００４２】
従って必要とされる結合レベルが行えるようにするために、開口部の寸法は大きくなければならない。よってこの寸法は機械的にはほとんど重要ではない。
【００４３】
このような実施例により、放射導波管内に送信される出力レベルに対し−４０ｄＢ程度の繰り返し結合係数を得ることができる。
【００４４】
共振空洞１の長さは、この共振空洞の内部体積が基本モードＴＥ₀₁₁で空洞共振するよう、可能な限り短くなっている。このような共振空洞の実施態様においては、一切の指向性がなくされ、放射導波管への供給が上流側で行われるか下流側で行われるかにかかわらず、結合係数は同一である。
【００４５】
基本モードＴＥ₀₁₁の共振空洞はその端部において短絡され、半波長共振スロット５を含む。
【００４６】
半波長共振スロットは、鉄道車両側に向けられた、共振空洞の広い外面上に設けられる。
【００４７】
半波長共振スロットは、放射導波管のスロット６に直角な方向に向けられる。
【００４８】
この半波長共振スロットは放射導波管から結合されたエネルギーをＴＥ₀₁₁モード共振空洞に向けて放射する。
【００４９】
半波長共振スロットの放射は、放射導波管の等間隔スロットに対し直角な線形偏波で行われる。
【００５０】
これらの等間隔スロットは導波管の伝送および速度測定スロットと呼ばれる。
【００５１】
このように、この放射により導波管の伝送および速度測定スロットによって伝送される信号に対し１５ｄＢ程度の減結合が可能である。
【００５２】
導波管内を伝播する搬送波は純正弦信号であり、共振空洞およびその半波長共振スロットにより鉄道車両に向けて局部的に結合される。
【００５３】
この正弦信号は局部的に変調される。
【００５４】
これを行うため、例えばショットキー型ダイオード等の変調装置が、半波長共振スロットの端部間の、所望の周波数における高インピーダンス点に配設される。
【００５５】
図３Ｂは、共振空洞および変調装置を示す図である。
【００５６】
このダイオードはその端子に印加される直流電流によりバイアスが加えられ、バイアスされた場合に半波長共振スロットを短絡することができる。スロットは、この点において、当該動作周波数に対して、高インピーダンス点を有する。
【００５７】
このようにして放射導波管に沿って取り出される純正弦信号の振幅の変調が発生する。
【００５８】
放射導波管と共振空洞との間にある結合係数は−４０ｄＢ程度であることから、変調のタイミングによるこの短絡に関係する不適合は放射ウェーブガイド内では見分けられない。
【００５９】
同様に、放射ウェーブガイド内においてマイクロ波出力の周波数レベルを想定する場合、変調信号は、せいぜいこの基準レベル以下で放射導波管側の−８０ｄＢのところ、すなわち共振空洞に向けて放射する導波管方向に−４０ｄＢ、放射導波管に向けて放射する共振空洞方向に−４０ｄＢのところでしか再投入されない。
【００６０】
従って、共振空洞内で発生する変調信号は放射導波管に沿って送信されることも、共振空洞の上流側あるいは下流側で反射されることもない。
【００６１】
装置８は、鉄道車両に向けて伝送すべき情報を示す信号を発生する。
【００６２】
この伝送すべき情報を示す信号は、例えば２進数列から成る信号である。
【００６３】
高い２進数データレートが可能であり、かつこのレートはショットキーダイオードのスイッチング時間および純正弦信号の周波数にしか制約されない。
【００６４】
おおよその規模としては１秒あたり数メガビットに到達可能である。
【００６５】
例えば、伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８は、ＥＥＰＲＯＭ型メモリにフレームを記憶し、一旦エネルギーが供給されるとショットキーダイオードに向けてこのフレームを繰り返し発するピココントローラ型装置を含むことができる。
【００６６】
伝送すべき情報のレイトでショットキーダイオードをバイアスすることができる他の適当な装置を使用することができる。
【００６７】
共振空洞内にあるエネルギーは放射導波管内にある出力レベルよりもおよそ４０ｄＢ下であるというように非常に微弱であることから、特に、この電子回路の動作および共振空洞の基本モードにおける共振を妨害することなく、共振空洞の内部に伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８を適切に配置することが可能である。
【００６８】
図３Ｃは、共振空洞および伝送すべき情報を示す信号を発生する装置を示す図である。
【００６９】
例えば５Ｖの電圧で数ミリアンペアの電力による、伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８への電力供給は、数百キロヘルツさらには数メガヘルツで動作する低周波信号を使用して遠隔電力供給によって行うのが有利である。
【００７０】
図４は、情報伝送装置およびその遠隔電力供給装置の全体図である。
【００７１】
この低周波信号は二つの共振ループ９、１０Ａまたは１０Ｂにより共振空洞に磁気的に結合される。
【００７２】
例えば直列型の第一共振ループ９はエネルギー送信側に組み合わされ、並列型の第二共振ループ１０Ａ、１０Ｂはエネルギー受信側に組み合わされ、エネルギーの送受信は遠隔電力供給周波数で行われる。
【００７３】
エネルギー送信ループ９は鉄道車両（図示せず）に固設され、共振空洞１に固設された少なくとも一つのエネルギー受信ループ１０Ａ、１０Ｂに向けて、若干、例えば１ワット未満の値のエネルギーを常時発する。
【００７４】
エネルギー受信ループ１０Ａ、１０Ｂは鉄道車両が通過する際に、伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８への遠隔電力供給を行う。
【００７５】
エネルギー送信ループ９から発せられるマイクロ波放射はうまく制御されず、反射または屈折により共振空洞から比較的遠いところまで伝播することがあるが、鉄道車両に伝送すべき情報を示す信号は、伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８に遠隔電力供給により、電力が供給された時のみ、発生される。
【００７６】
クロストークの防止は、エネルギー送信ループ９から発せられるマイクロ波放射が、静磁気の法則に従ってすなわち送信側と受信側との間の距離の３乗に反比例して振幅が減少する低周波信号であることにより、達成される。
【００７７】
可能な一実施態様によれば、第一エネルギー受信ループ１０Ａは共振空洞１の上流側に配設され、鉄道車両が接近の際あるいは遠ざかる際に直流供給電圧Ｖ₁が供給され、第二エネルギー受信ループ１０Ｂは共振空洞１の下流側に配設され、鉄道車両が遠ざかる際あるいは接近の際に直流供給電圧Ｖ₂が供給される。
【００７８】
このように、鉄道車両が共振空洞の上流側から下流側に移行する場合あるいはその逆の場合、伝送すべき情報を示す信号を発生する装置８への遠隔電力供給を連続的に行うことができる。
【００７９】
直流電圧Ｖ₁から直流電圧Ｖ₂への移行あるいはその逆の移行は、共振空洞の上方を鉄道車両が通過したことを示す信号を供給するために使用することができる。
【００８０】
また、直流電圧Ｖ₁から直流電圧Ｖ₂への移行は、鉄道車両の上流側から下流側への移行方向を示す信号を供給するために使用することができる。
【００８１】
また、直流電圧Ｖ₂から直流電圧Ｖ₁への移行は、鉄道車両の下流側から上流側への移行方向を示す信号を供給するために使用することができる。
【００８２】
図５は、移動体上に配設された変調搬送波受信装置の一実施態様を示す図である。
【００８３】
この受信装置１１は、増幅、純正弦信号周波数におけるろ波および振幅検出用通信路１３に接続されたアンテナ１２で構成され、伝送された情報を再現する機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施態様による放射導波管システム用情報伝送装置の全体図である。
【図２】図１の伝送装置の放射導波管および指向性カップラを示す図である。
【図３Ａ】図１の伝送装置の共振空洞を示す図である。
【図３Ｂ】共振空洞の上面および変調装置を示す図である。
【図３Ｃ】共振空洞および伝送すべき情報を示す信号を発生する装置を示す図である。
【図４】情報伝送装置およびその遠隔電力供給装置の全体図である。
【図５】移動体上に配設された変調波受信装置の一実施態様を示す図である。
【符号の説明】
１共振空洞
２放射導波管
３、４指向性カップラ
５放射手段
６スロット
７変調装置
８伝送すべき情報を示す信号を発生する装置
９エネルギー送信ループ
１０Ａ第一エネルギー受信ループ
１０Ｂ第二エネルギー受信ループ
１１変調搬送波の受信装置
１２アンテナ
１３振幅検出用通信路

Claims

非変調搬送波を放射導波管（２）内に注入する手段と、搬送波を放射する第１の放射手段（６）とを含む、放射導波管（２）を用いるシステムのための情報伝送装置であって、
情報の伝送は、放射導波路（２）に沿って移動する移動体に対するものであり、
取り出された非変調波を得るように、前記非変調搬送波を前記放射導波路管に沿って局所的に取り出す、共振空洞（１）および指向指向性カップラ（３、４）と、
取り出された変調波を得るように、前記取り出された非変調波を、前記移動体のための情報を示す局部変調信号を用いて変調する変調手段（７、８）と、
取り出された変調波を、前記移動体に放射する、第２の放射手段（５）とを有することを特徴とする、情報伝送装置。
前記放射導波管（２）の一側面上に配設された共振空洞（１）を含む請求項１に記載の装置。
前記共振空洞（１）の長さが、この共振空洞の内部体積が基本モードＴＥ_０１１で空洞共振するようになっている請求項２に記載の装置。
基本モードＴＥ_０１１の共振空洞（１）がその端部において短絡される請求項３に記載の装置。
前記放射導波管（２）と前記共振空洞（１）との対向する側面上に形成された指向性カップラ（３、４）を含む請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
前記指向性カップラ（３、４）が少なくとも一つの開口部から成る請求項５に記載の装置。
前記第２の放射手段（５）が前記共振空洞（１）上に形成された半波長共振スロットを含む請求項２から５のいずれか一項に記載の装置。
前記半波長共振スロット（５）が、前記移動体に向けられた前記共振空洞（１）の広い外面上に設けられる請求項７に記載の装置。
前記半波長共振スロット（５）が、前記放射導波管（２）のスロット（６）に直角な方向に向けられる請求項７または８に記載の装置。
前記変調手段（７、８）が、前記半波長共振スロット（５）の端部間の、所望の周波数における高インピーダンス点に配設された変調装置（７）を含む請求項７から９のいずれか一項に記載の装置。
変調装置（７）が、バイアスのタイミングで前記半波長共振スロットを短絡するよう、ショットキーダイオードの端子に印加される直流電流によりバイアスされるショットキーダイオードから成る請求項１０に記載の装置。
伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）が前記変調装置（７）をバイアスする請求項１０または１１に記載の装置。
前記の伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）が前記共振空洞（１）の内部に配設される請求項１０から１２のいずれか一項に記載の装置。
前記の伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）への電力供給が遠隔電力供給により行われる請求項１０から１３のいずれか一項に記載の装置。
前記の伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）への前記電力供給が、数百キロヘルツから数メガヘルツの間に含まれる低周波信号で行われる請求項１４に記載の装置。
前記遠隔電力供給が、前記移動体に固設されたエネルギー送信ループ（９）により、共振空洞（１）に固設された少なくとも一つのエネルギー受信ループ（１０Ａ、１０Ｂ）に向けて行われる請求項１４または１５に記載の装置。
第一エネルギー受信ループ（１０Ａ）が前記共振空洞（１）の上流側に配設され、前記移動体が接近の際あるいは遠ざかる際に直流供給電圧Ｖ_１が供給され、第二エネルギー受信ループ（１０Ｂ）が前記共振空洞（１）の下流側に配設され、前記移動体が遠ざかる際あるいは接近の際に直流供給電圧Ｖ_２が供給される請求項１６に記載の装置。
変調搬送波の受信装置（１１）が前記移動体上に配設される請求項１から１７のいずれか一項に記載の装置。
前記受信装置（１１）が、増幅、前記純正弦信号周波数におけるろ波および振幅検出用の通信路（１３）に接続されたアンテナ（１２）を含む請求項１８に記載の装置。
非変調搬送波を放射導波管（２）内に注入すること、および搬送波を放射することとを含む、放射導波管を用いるシステムのための情報伝送方法であって、該方法が、
取り出された非変調波を得るように、前記非変調搬送波を前記放射導波管（２）に沿って局所的に取り出す段階と、
取り出された変調波を得るように、前記取り出された非変調波を、情報を示す局部変調信号を用いて変調する段階と、
取り出された変調波を、放射導波管（２）に沿って移動する移動体に伝送する段階と、
を含むことを特徴とする、情報伝送方法。
前記非変調搬送波を局所的に取り出す段階が、前記放射導波管（２）と前記共振空洞（１）との対向する側面上に配設された指向性カップラ（３、４）で行われる請求項２０に記載の方法。
前記放射導波管（２）の側面上に配設された共振空洞（１）が基本モードＴＥ_０１１で空洞共振する請求項２０または２１に記載の方法。
取り出された非変調波を、局部変調信号を用いて変調する段階が、変調装置（７）をバイアスし、前記共振空洞（１）の一部を成す半波長共振スロット（５）をバイアスのタイミングで短絡するよう、前記変調装置の端子に直流電流を印加することにより行われる請求項２０に記載の方法。
伝送すべき情報を示す信号によって前記変調装置（７）がバイアスされる請求項２３に記載の方法。
ピココントローラ型装置によりＥＥＰＲＯＭ型メモリにフレームを記憶し、一旦エネルギーが供給された後は前記変調装置（７）に向けてこのフレームを繰り返し発する段階を含む請求項２３または２４に記載の方法。
伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）へ遠隔電力供給によって電力を供給する段階を含む請求項２３から２５のいずれか一項に記載の方法。
前記の伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）への前記遠隔電力供給が、数百キロヘルツから数メガヘルツの間に含まれる低周波信号で行われる請求項２６に記載の方法。
二つの共振ループ（９、１０Ａまたは１０Ｂ）により前記低周波信号を前記共振空洞に磁気的に結合する段階を含む請求項２７に記載の方法。
直列型の前記第一共振ループ（９）をエネルギー送信側に関連付け、並列型の前記第二共振ループ（１０Ａ、１０Ｂ）をエネルギー受信側に関連付ける段階を含む請求項２８に記載の方法。
エネルギーの前記送信および前記受信が遠隔電力供給周波数で行われる請求項２９に記載の方法。
前記の伝送すべき情報を示す信号を発生する装置（８）への前記遠隔電力供給が、前記エネルギー受信ループ（１０Ａ、１０Ｂ）によって移動体の通過時に行われる請求項２６から３０のいずれか一項に記載の方法。
前記共振空洞（１）の上流側に配設された第一エネルギー受信ループ（１０Ａ）が、前記移動体が接近の際あるいは遠ざかる際に直流供給電圧Ｖ_１を供給し、前記共振空洞（１）の下流側に配設された第二エネルギー受信ループ（１０Ｂ）が、前記移動体が遠ざかる際あるいは接近の際に直流供給電圧Ｖ_２を供給する請求項３１に記載の方法。
直流電圧Ｖ_１から直流電圧Ｖ_２への移行あるいはその逆の移行により、前記共振空洞の上方を前記移動体が通過したことを示す信号が供給される請求項３２に記載の方法。
直流電圧Ｖ_１から直流電圧Ｖ_２への移行により、前記移動体の上流側から下流側への移行方向を示す信号が供給される請求項３２または３３に記載の方法。
直流電圧Ｖ_２から直流電圧Ｖ_１への移行により、前記移動体の下流側から上流側への移行方向を示す信号が供給される請求項３２または３３に記載の方法。
増幅、純正弦信号周波数におけるろ波および振幅検出用の通信路（１３）に接続されたアンテナ（１２）で構成される受信装置（１１）により、伝送された情報を再現する段階を含む請求項２０から２８のいずれか一項に記載の方法。