NO743872L - - Google Patents

Description

Informasjonsoverføringsanlegg.

Oppfinnelsen angår et informasjonsoverføringsanlegg£ for trådløsooverføring, omfattende en spørrestasjon som sender ut et høyfrekvenssignal som spørresignal, og en syarestasjon som mottar spørresignalet og sender ut igjen et modifisert høyfrekvens-signal som inneholder informasjonen som skal overføres, til spørre- . stasjonen hvor det detekteres.

Et slikt anlegg kan f.eks. anvendes for jernbanevogn-identifisering hvor spørrestasjonen fast og svarestasjonen er plas-sert på vognene som skal identifiseres, og således er bevegelige forbi spørrestasjonen. Svarestasjonen bør være passiv, slik at

ingen energi behøver tilføres for dens funksjon. Svarestasjonen behøver ikke være omprogrammerbar.

I en annen utformning kan anlegget anvendes for.å gi

trafikkinformasjon til førere av tog eller motorkjøretøy, idet spørrestasjonen plasseres på et- bevegelig kjøretøy og svarestasjonen er faststående. Også i dette tilfelle er det ønskelig med en. passiv svarestasjon. I dette tilfelle kan svarestasjonen eventuelt være omprogrammerbar, f.eks. for å angi en største hastighet som varierer i avhengighet av været, hålke osv. Med kravet til omprogrammerbarhet kan det være nødvendig at det i svarestasjonen befinner seg en energikilde, f.eks,, i form av et lite batteri eller kan tilsluttes en ytre energikilde under selve omprogrammeringen.

Ved en kjent anordning av denne art utsendes et spørre-sigfaal hvis frekvens endres lineært med tiden, og som således under hver frekvenssveiping inneholder en mengde forskjellige frekvenser. Svarestasjonen består av et antall hulresonatorer som er ' avstemt til bestemte spørresignalfrekvenser, hvilke hulresonatorer slipper gjennom disse frekvenser til en antenne for gjenutsendelse til spørrestasjonen. Virkemåten er. altså slik at bare energien

ved de frekvenser som tilsvarer hulromsresonatorenes frekvenser sende» ut;igjen mens alle de Øvrige frekvenser forbrukes i svarestasjonen. Informasjonen ligger i hvilke frekvenser som sendes ut igjen....

Sn slik svarestasjon er helt passiv og robust i sin oppbygning, men anlegget som helhet blir forholdsvis komplisért og kostbart som følge av de varierende frekvenser på sendesiden og svarestasjonenes oppbygning i form av en for hver svarestasjon bestemt kombinasjon av et stort antall nøye avstemte hulromsresena-torer. Det er videre ikke til å unngå atr den utsendte energi ref-lekteres mot mål i svarestasjonens nærhet, som kan vanskeliggjøre detekteringen av svarekoden, og virkningsgraden dvs. forholdet mellom gjenut sendt og utsendt energi er meget liten. Svarestasjonen i den kjente anordning er ikke omprogrammerbar idet den må byttes ut i sin helhet for endring av svarkoden.

Det er også kjent som spørresignal å sende ut et kontinuerlig eller pulset enfrekvenssignal. I alle kjente anlegg av denne art er det på svarestasjonen minst en oscillator.. Oscillatoren anvendes for å separere svarsignalenes frekvenser fra spør- . reétasjonens frekvens. Oscillatoren kan også anvendes for å over-føre en kodet meddelelse. Da utgjøres koden av svarsignalenergien. ved de forskjellige frekvenser, i likhet med svarsignalene fra de ovenfor beskrevne svarstasjoner med hulromsresonatorer.

Hensikten med oppfinnelsen er ved et anlegg med ut- . sending av et enfrekvenssignal som spørresignal å eliminere behovet for en oscillator i svarstasjonen samtidig som svarståsjonen er helt passiv ved at det ikke er behov for noen ytre strømkilde og den informasjonsmengde som overføres kan gjøres ubegrenset stor innenfor rammen av tilgjengelige overføringstid.

Det karakteristiske ved oppfinnelsen består i at ved utsending av et kontinuerlig eller pulset enfrekvenssignal.som spørresignal, omfatter svarestasjonen et ulineært element som til-føres de fra spørrestasjonen utsendte, og i svarståsjonen mottatte signaler av den valgte frekvens, og fra hvilket mins€'"|n harmonisk utledes og mates direkte tilbake som svarfrekvens til spørrestasjo-nen etter modulasjon i en modulator som er styrt av en aktiv kodeenhet på sådan måte at det gjenutsendte svarsignal har form av et modulert pulstog, idet drivspenningen for kodeenheten oppnås veffl likeretning av spørresignalet, slik at en del av spørresignalets energi anvendes for drift av kodeenheten med etterfØlgede modulator og en annen del anvendes for direkte gjenutsénding i puls-modulert form etter passiv frekvenstransformasjon i dfet ulinesere element.,

Ved oppfinnelsen oppnås således nødvendig separasjon mellom spørresignalets frekvens og svaresignalets frekvens ved passiv frekvenstransformasjon, £.eks* fre.kvensdobling, i et ulineært element. Den kodede meddelelse overføres ikke ved hjelp åv frekvenskode. I stedet skjer kodingen i tidsplanet på sådan måte at det gjenutsendte svarsignal etter frékvenstransformasjonen, f.eks.

til det dobbelte spørresignalfrekvens, moduleres f.eks. sperres eller slippes gjennom i samsvar med koden. Energien for å drive kodeenheten oppnås ved likeretning av en del av spørresignalets. energi.

Da kodingen skjer i tidsplanet, er det nødvendig med en tidsstyreinnretriing for å bestemme kodens utmatningstakt. Ved en foretrukket utførelsesform er spørresignalet pulset og tids-signalene til kodeenheten oppnås ved detektering av spørresignalet. Tidsstyreenheten kan også anbringes i svarestasjonen, f.eks. når spørresignalene er kontinuerlig. I dette tilfelle inn-førés en oscillator i svarestasjonen. Denne skal ikke bevirke en frekvensseparasjon mellom spørresignaletcog svaresignalet eller bestemme frekvensseparasjonen i en frekvenskode, hvilket ville inne- bære nøyaktighetskrav til frekvenssikkerheten.

Prinsippet for oppfinnelsen innebærer en oppdeling av energien i spørresignalet i, to deler, en séaf som sendes tilbake direkte til spørrestasjonen etter passiv frekvenstransformasjon i det ulineære element og en annen del som likerettes for å gi styrespenninger til kodeenheten, kan belyses med følgende eksempel: Hvis.det ulineære element utgjøres av et kvadratisk element hvor strømmen i er proposjonål med kvadratet av spenningen V

i« konst tvV2.. hvor det. kvadratiske element mates med et signal V = A sinus ta t,

hvor A st amplituden, cd «r vinkelfrekvensen og t «3* tiden blir

strømmen:

Strømmen inneholder en likestrØmskomponent, som kan anvendes som

drivenergi og en komponent hvis frekvens er dobbelt så stor som den innmatede signalfrekvens. Ved å utforme det ulineære element og tilhørende \filterkretser på egnet måte kan i prinsippet hvilken som helst harmonisk filtreres ut og anvendes som bærefrekvéns for gjenutsendingen.

Oppfinnelsen skal nedenfor forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et blokksfejéma for et informasjons-overføringsanlegg ifølge oppfinnelsen* Fig. 2 viser et blokkskjerna for svarestasjonen.

Spørrestasjonen 10 på fig. 1 omfatter en mikrobølge-generator 11 med etterfølgende pulsmodulator 12. Generatoren 10 leverer kontinuerlig en bærefrekvéns .f som pulsmoduleres i modulatoren 12 med en pulsmodulasjonsfrekvens f^. Alternativt kan en pulset mikrobølgegenerator anvendes. Det pulsede mikrobølgesig-nai sendes ut gjennom en antenne 13. Når en svarestasjon 1*1 kommer innenfor rekkevidden av de utsendte signaler, mottas signalene av en mottagerantenne 15. : Etter behandling i svarestasjonen gjenutsendes fra svarestasjonen et modifisert mikrobølgesignal gjennom antennen 16. Antennene 15 og 16 kan i praksis være to mikrobølgeporter som er forbundet med

.en ytre felles antenne. Også de gjenutsendte signaler.er pulset. men i det gjenutsendte pulstog opptrer pulsene i samsvar med en

gitt kode som inneholder informasjonen. De gjenutsendte Signaler

har en bærefrekvéns som er en harmonisk av den utsendte spørre-frekvens, f.eks. den andre harmoniske. Signalene, dekodes og informasjonen bedømmes i en dekodingsenhet 17, som i 3in inngang har et filter 18 som er avstemt til den valgte harmoniske. ..På fig*1 er også vist kurvene for spørresignalet og svåresignalet med den dobbelte frekvens.. .Fig. 2 viser en svarestasjon med en mottageranterine 15 som er forbundet med et ulineært element 20, som tilføres de mottatte signaler. Med utgangen fra elementet 20 er forbåndet et første filter 21 og et andre filter 22. Det første filter 21 har stor tidskonstant og avgir.en likespenning som tilføres som drivspenning til eh kodeenhet 23. Det andre filter 22 er avstem|> på den dobbelte.utsendte bærefrekvéns og avgir et utgangssignal til en modulator 24. På en styreinngan mottar modulatoren styrepulser frå kodeenheten 23 i samsvar med en programlagringsinnretning i: kodeenheten. Tidspulsinformasjonen for kodeenheten kan tas ut ;av

de innkomne pulssignaler og kodeenheten kan eventuelt for dette, for dette formål ha en styreinngang som mottar de innkomne signaler før de filtreres. For hver mottatt puls frembringer kodeenheten eh styrepuis for modulatoren eller ikke i samsvar med den gitte kode regnet fra et startøyeblikk. Modulatoren er i prinsippet en elektronisk bryter, som slipper gjennom eller sperrer i/n mikro-bølgepuisene fra filtret 22. De pulser som slippes gjennom modulatoren sendes ut igjen gjennom antennen,16. For at tidsinfor-masjonen ikke skal gå tapt og/eller energioverføringen for styr-ingen av svarestasjonens kodeenhet ikke. skal minskes ved brudd eller dempning idet det ulineære elements strømbane, kan bryteren bryte tilførselen av mikrobølgepulsene til svarestasjonens antenne ved helt eller delvis å absorbere disse i en energiforbrukende strømkrets, f.eks. ved betydelig minsket godhet i filtret 22.

Kodeenheten begynner å arbeide, og avgi styrepulser til modulatoren 24 så snart en tilstrekkelig stor drivspenning er mottatt frå filtret 21. Det er hensiktsmessig at utsendingen begynner med en startkode som fastlegger startøyeblikke.t før ut-sendelsen av den aktuelle svarekode. Etter hver utsending av svare* koden skjer det eventuelt etter et lite opphold utsending av en ny startkode med etterfølgende svarkode, hvilket gjentas så lenge svarestasjonen mottar spørresignal. Det ulineære element kan være en diode. ILqgikkenheten er fortrinnsvis bygget opp av MOS-kretser i integrert form som har lite strømforbruk, slik at det på.beskrevet måte er mulig å utnytte den mottatte energi både til å drive kodeenheten og til gjenut3en-délse av en del av energien som svarsignal med.dobbelt frekvens. Kodeenhetens oppbygning likesom de øvrige komponenter er i og for seg kjente og skal ikke beskrives nærmere her.

I stedet for fra spørrestasjonen å sende ut et pulset spørresignal er det også mulig å sende ut et kontinuerlig mikro-bølgesignal som spørresignal. Svarestasjonen må da selv inneholde en tidsstyreinnretning for kodeenheten, hvilket kompliserer svarestasjonen noe og øker behovet for drivenergi. Det er heller ikke nød-vendig å anvende den andre harmoniske som bærefrekvéns for svaresignalet, men prinsipielt en hvilken, som helst harmonisk. Filtret 22 i svarestasjonen kan likeledes sløyfes. Videre kan det i stedet for en felles diode anvendes to separate dioder, en for tilveiebringelse av den harmoniske og en for å tilveiebringe den likerettede spenning som anvendes som drivspenning i svarestasjonen. I prinsippet kan også hvilken som helst modulering av svarpulsene anvendes, som gjør det mulig å skille binære tegn. Fortrinnsvis anvendes amplitude-modulering slik at det ene binære tegn likesom i det visté eksempel kan ha samme, form som spørrepulsiene (umodulert puls), mens det andre binære element har en annen amplitudékarakteristikfc, f,eks. ved at en

del av svarepulsen er mere eller'mindre dempet med hensyn til åmpli-' tide i forhold til de andre deler.

I beskrivelsen ovenfor er det angitt at anlegget ar-beider med frekvenser i mikrobølgeområdet.- Da grensene for mikro-bølgeområdet ikke er vel definert og da prinsippet for informasjons-overføringsanlegget kan anvendes innenfor frekvensområder som ligger nær mikrobølgeområdet, kan også slike frekvenser anvendes ifølge oppfinnelsen. Det anvendbare frekvensområdet begrenses naturlig ved at informasjonsoverføringen skal skje trådløst ved hjelp av stråling.

Claims (6)

1. Informasjonsoverføringsanlegg for trådløs overføring, omfattende en.spørrestasjon (10) som sender ut et høyfrekvenssignal som spørresignal, og en svarestasjon (14) som mottar spørresignalet dg sender ut igjen et modifisert høyfrekvenssignal som inneholder informasjonen som skal overføres, til spørrestasjonen hvor det detekteres, idet spørresignalet er et kontinuerlig eller pulsformet en-frékyenssignal.og svaresignalet har en frekvens som er en harmonisk

av spørresignalets frekvens og spørrestasjonens mottaker er avstemt til denne harmoniske, karakterisert ved at. svarestasjonen (14) omfatter et ulineært element (20) som tilføres de fra spørrestasjonen i10) utsendte, og i svarestasjonen (14) mottatte signaler av den valgte frekvens, og fra hvilket minst én harmonisk utledes og mates direkte tilbake som svarefrekvens til spørresta-sjonen etter modulasjon i en modulator (24) som er styrt av en aktiv kodeenhet (23) på sådan måte at det gjenutsendte svaresignal har. form av et modulert pulstog, idet drivspenningen for kodeenheten (23) oppnås ved likeretning av spørresignalet, slik at en del av spørresignalets energi anvendes for drift av kodeenheten med etter- følgende modulator og en annen del anvendes for direkte gjenut-sending i pulskodemodulert form etter passiv frekvenstransformasjon i det ulineære element.(20).

2. Anlegg ifølge krav 1, karakt e r i s ei*r t ved at det ulineære element (20) omfatter en diode med hoved-sakelig kvadratisk karakteristikk.

3. Anlegg i^Lge krav 1 eller 2, karakterisert v é d at såvel den likerettede spenning for drift av kode- enheten (23) med modulatoren (24) som den valgte harmoniske som sendes, tilbake som svarefrekvens, er utledet fra ett og same ulineære element (20).

4. Anlegg ifølge et av kravene 1-3» k a r a k t e r i sert v ed at kodeenheten (23) er utført som en logisk enhet som i avhengighet av tilført styreinformasjon avgir binærécstyrepul- ser, f.eks. spenning eller ikke spenning, til modulatoren (24), hvilke styrepulser opptrer i samsvar med en gitt tidskode som inneholder informasjonen.' 5..

Anlegg ifølge et av kravene 1-4, k a r- a k t, e r i sert ved at modulatoren (24) er innrettet itl å regulere det utsendte signals amplitude som funksjon av.amplituden av styrespen-ningen til modulatoren.

6. Anlegg ifølge et av kravene 1-5, hvor spørresignalet er pulset, karakterisert ved at modulatoren (24) er innrettet til i samsvar med det tilførte styresignal, å frembringe et pulstog i hvilket det ene binære tegneleinent representeres av en svarepuls som er lik den frekvenstransformerede del.av spørrepulsen i umddulért form, mens det andre binære tegnelemeht representeres av en helt eller delvis dempet puls. 7*- Anlegg ifølge et av kravene 1-6, karakter i-, ser t v e d .at'■ mo duleringen av svaresignalet skjer etter det ulineære element, ved at koplingen til antennen endres slik at svaresignalet dempes helt under tidsintervaller som eir bestemt av koden i l;od kodeenheten, og slik at innkomne spørresignaler til det ulineære element og den derfra utledede spenning for drift av kodeenheten hoved-sakelig ikke påvirkes.