NO794107L

NO794107L - Homodyne OVERFOERINGSSYSTEM.

Info

Publication number: NO794107L
Application number: NO794107A
Authority: NO
Inventors: Wilhelm Grafinger
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1980-06-24
Also published as: DE2855808B1; AU5412479A; DK551779A; JPS5587066A; FI794045A; EP0012917A1; ES487211A1

Description

"Homodyn-overføringssystem"."Homodyne transfer system".

Oppfinnelsen gjelder et homodyn-overføringssysteæ med refleksjonafaktor-modulasjon, omfattende en spørre- og minst en tilbakei?.oldingsenhetfhvor spørreenheten (leseapparatet) inneholder en sendekobling til å sende ut et spørreslgnal til til-bakemeldingsenheten såvel som en kobling til å motta ot til~bakeæeldingssignal inneholdende inf ormas jon, fra tilbakemeld ing åp-enheten, og hvor tllbakemeldingsenhete»;(svarapparat) oppviser en tosidebånds refleksjonsfaktor-røodulator til å .frembringe en tinderbærebølge for informasjonsoverføringen til spørreapparåtet. Et slikt.overføringssystem er f.eks. kjent fra DE-AS 25-24 571. The invention relates to a homodyne transmission system with reflection factor modulation, comprising an interrogation and at least one feedback unit, where the interrogation unit (reader) contains a transmission link for sending out an inquiry signal to the feedback unit as well as a link for receiving a feedback signal containing information from the feedback unit, and where the feedback unit (answering machine) exhibits a two-side band reflection factor modulator to produce a tinder carrier wave for the information transfer to the interrogator. Such a transmission system is e.g. known from DE-AS 25-24 571.

Overføringen av informasjon fra svarapparat til leseapparat Skjer ifaikrobølgeornrSdet, f.eks. ved 2 til 3 GHs. Han til-streber i den forbindelse å .få et svarapparat med ;1 i ten påkostning til. utstyr og med lite strømforbruk. Det fører også til at der The transfer of information from the answering machine to the reading machine takes place in the microwave, e.g. at 2 to 3 GHs. In this connection, he strives to get an answering machine at an additional cost. equipment and with low power consumption. It also leads to there

i svarapparatet ikke anvendes mikrobølge-oscillatorer, men raikro-bølge-bauresvingningen blir frembragt i spørreapparåtet og stråles til svarapparatet sos fast frekvensbølge. 1 svarapparatet blir informasjonen påmodulert raikrobølgesignalet ved hjelp av en ref leks jonsf aktor-rnodulator. microwave oscillators are not used in the answering machine, but the microwave-Bauer oscillation is produced in the questioning machine and is radiated to the answering machine's fixed frequency wave. In the answering machine, the information is modulated onto the microwave signal by means of a reflection effector-modulator.

Signalet kommer via en antennestrekning til leseapparatets mikrobølgemottager, hvor det blir omsatt til basisbåndet. Informasjonen blir i svarapparatet ikke påiBodulert den innløpende, niikrobølgé-bæresvingning direkte, sien der blir først ved passende modulasjon av refleksjonsfaktoren frembragt en.underbærebølge for overføringen av informasjon til spørreapparåtet. Ved uiodulasjons-operasjonene i svarapparatet oppstår sidefrekvenser som ligger meget nar i&ikrobølg.e-bærefrekvensen. En f.eks. sinusformet underbærebølgé sora kan overføres fra svarapparatet til spørre-apparåtet uten at man støter på det nedenfor belyste nullsignal^- The signal comes via an antenna line to the reader's microwave receiver, where it is converted to the baseband. In the answering device, the information is not directly modulated on the incoming microwave carrier oscillation, since there is only produced by appropriate modulation of the reflection factor a subcarrier for the transmission of information to the interrogating device. During the undulation operations in the transponder, side frequencies occur which are very close to the microwave carrier frequency. An e.g. sinusoidal subcarrier sora can be transmitted from the answering device to the interrogating device without encountering the null signal illustrated below^-

i »■ in »■

problem, kan ved hjelp av de kjente former for modulasjon (f.eks. PM, FM) på enkel måte få informasjonen påmodulert i svarapparatet. problem, can easily get the information modulated in the answering machine using the known forms of modulation (e.g. PM, FM).

Som allerede antydet ovenfor ligger en vanskelighet i å overføre en underbærebølge uten noe nullsignaiproblem, som melder, ség pga. den symmetriske drift iaéd to sidebånd. Ved denne drifts-form blir signalamplituden ved bestemte fasestilllnger null. As already indicated above, there is a difficulty in transmitting a subcarrier without any null signal problem, which reports, say due to the symmetrical operation iaéd two sidebands. In this mode of operation, the signal amplitude becomes zero at certain phase positions.

Modulasjonen med to sidebånd og det nullsignaiproblem som oppstår 1 den forbindelse, vil bli nærmere belyst under hen-visning til den grafiske fremstilling av signalvektorene i svar-apparatets refleksjonsfaktorplan på fig. 1, og av signalene (mottatte signaler og lokaloscillatorsignal) i spørreapparåtet på fig. 2. The modulation with two sidebands and the null signal problem that arises in that connection will be explained in more detail with reference to the graphic presentation of the signal vectors in the response device's reflection factor plane in fig. 1, and of the signals (received signals and local oscillator signal) in the interrogator in fig. 2.

På fig. 1 er det Innkommende sinussignal, betegnet med ulIn fig. 1 is the incoming sine signal, denoted by ul

og de reflekterte sinussignaler med u2 og u3. Den sti<p>let inn-tegnede vektor mellom punktene A og B langs; den vannrette akse betegner veien for signalvektorspissen av det resulterende reflekterte signal, som setter seg sammen av de med vinkelhastighet o>u ■ motsatt roterende vektorer for de reflekterte sinussignaler u2, u3.. De reflekterte signaler u2, u3 blir i spørreapparåtet omsatt med signalet fra en lokaloscillator. Dette er vist i vektordiagrammet på fig. 2. Ved en endring av avstanden mellom spørre-og svarapparat inntrer der pga. den endrede gangtid i spørre-apparatets mottager en faseforskyvning mellom lokaloscillatorsignalet (sendesignal) og de reflekterte signaler fira svarapparatet. Herunder skjer der en dreining av aksen A-B som inneholder det resulterende reflekterte signal. Ved en stilling av aksen A-B 9Q° i forhold til vektoren LO for lokaloscillatorsignalet blir signalamplituden av det sinusformede signal som er inntegnet ved siden av vektordiagrammet på fig. 2, lik null, dvs. der fås i denne stilling ikke noe utgangssignal i spørreapparåtet. and the reflected sine signals with u2 and u3. The vertically inscribed vector between points A and B along; the horizontal axis denotes the path of the signal vector tip of the resulting reflected signal, which is composed of the oppositely rotating vectors of the reflected sinusoidal signals u2, u3 with angular velocity o>u. The reflected signals u2, u3 are converted in the interrogator with the signal from a local oscillator. This is shown in the vector diagram in fig. 2. In the event of a change in the distance between the questioning and answering device, there occurs due to the changed transit time in the interrogator's receiver creates a phase shift between the local oscillator signal (transmit signal) and the reflected signals from the answering device. Below this, there is a rotation of the axis A-B which contains the resulting reflected signal. At a position of the axis A-B 9Q° in relation to the vector LO for the local oscillator signal, the signal amplitude of the sinusoidal signal drawn next to the vector diagram in fig. 2, equal to zero, i.e. in this position no output signal is obtained in the interrogator.

Til tross for dette problem er en tosidebånds modulator, som i ideell form i og for seg bare Tcrever en sprangvis overgang av refleksjonsfaktoren mellom de.to punkter A og B; på den vannrette akse, gunstigere enn en ettsidebånds modulator. Ved den sistnevnte melder nullsignalproblemet seg riktignok ikke, men den har andre ulemper. For hvis der på kapselen for svarapparatet under driften av dette f.eks. legger seg et lag av våt sne, forskyver de to punkter A og Bi diagrammet for en tosidebånds modulator seg inn i ref leks jonsfaktorplariet', mens ref leks jonsf aktoren stadig springer frem og tilbake, mellom to punkter. Ved ettsidebånds modulasjon, hvor den kontinuerlige, sirkelbevegelse kan approksimeres ved en sprangvis skiftning av stiklingen av vektoren for det reflekterte sinussignal mellom f.eks'. fire punkter, forskyver disse punkter seg riktignok likeledes inn i refleksjonsfaktorplanet, men det skjer for hvert punkt på annen måte. Dermed inntrer der foruten signaldempningen også forvrengninger av signalene. Despite this problem, a two-sideband modulator, which in its ideal form only requires a stepwise transition of the reflection factor between the two points A and B; on the horizontal axis, more favorable than a single-sideband modulator. With the latter, the zero signal problem does not occur, but it has other disadvantages. Because if there on the capsule for the answering machine during the operation of this e.g. a layer of wet snow settles, the two points A and Bi the diagram for a two-side band modulator shift into the reflection factor array', while the reflection factor is constantly jumping back and forth between two points. In the case of single-sideband modulation, where the continuous, circular motion can be approximated by a stepwise change of the crossing of the vector for the reflected sine signal between e.g. four points, these points do indeed likewise shift into the reflection factor plane, but it happens for each point in a different way. Thus, in addition to signal attenuation, distortions of the signals also occur.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave ved et homodyn-overføringssystem av innledningsvis omtalte art å vise en vei til under anvendelse av tosidebånds refleksjonsfaktor-modulasjon i svarapparatet å løse nullsignalproblemet på enkel.måte. The invention is based on the task of a homodyne transmission system of the type mentioned at the outset to show a way to solve the null signal problem in a simple way using two-side band reflection factor modulation in the answering device.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at spørre-enheteris (leseapparatets) rcottagningskobling oppviser to kanaler som er forbundet innbyrdes via en effektdeler på inngangssiden og tilkoblet et suraraeringsledd på iitgangssiden, og som inneholder, hver sin blander som for omsetning av det mottatte' signal til basisbåndet får tilført en av en generator i spørreénhetens sendekobling utkoblet del av et raikrobølge-fastfrekvenssignal som lokaloscillatorsignal, at der i en av mottagningskanalene foran blanderen eller i tilførselsledningen for lokaloscillatorsignalet til blanderen er innkoblet en mikrobølge-faseforskyver med 90°-faseforskyvning, og at der i en av mottagningskanalene mellom blanderen og summeringsleddet er innkoblet en ytterligere 90°-faseforskyver for basisbåndsignalet. According to the invention, this task is solved by the receiving unit of the interrogator (reading device) having two channels which are connected to each other via a power divider on the input side and connected to a circuit breaker on the input side, and which each contain a mixer for converting the received signal to the base band is supplied with a disconnected part of a radio microwave fixed-frequency signal as a local oscillator signal from a generator in the interrogation unit's transmission link, that a microwave phase shifter with a 90° phase shift is connected in one of the reception channels in front of the mixer or in the supply line for the local oscillator signal to the mixer, and that there in one of the receiving channels between the mixer and the summing element, a further 90° phase shifter for the baseband signal is connected.

<y>tterligere utformninger og videre utviklinger av oppfin-nelsesgjenstanden er angitt i underkravene. Further designs and further developments of the invention are specified in the subclaims.

I det følgende vil oppfinnelsen bli nærmere belyst ved et utførelseseksempel som er vist på tegningen. In the following, the invention will be explained in more detail by means of an embodiment shown in the drawing.

På fig. 3 ses et blokkoblingsskjerna for hoinodyn-overførings-systernet. Spørreapparåtet 1 og svarapparatet 2 er vist innenfor hyer sin stiplede ramme. De to apparater er utrustet med hvér sin sende-/mottagerantenne Al resp. A2. Svarapparatet 2 inneholder en tosidebånds refleksjonsfaktor-modulator Mod, såvel søm en styreenhet St for underbærebølgen og informasjonen. Signalspenningen som kommer til svarapparatet 2, er betegnet med ul, og de to reflekterte sidebåndsignaler med u2 og u3. In fig. 3 shows a block connection core for the hoinodyne transmission system. The interrogator 1 and the responder 2 are shown within hyer's dotted frame. The two devices are each equipped with a transmitter/receiver antenna Al resp. A2. The transponder 2 contains a two-sided reflection factor modulator Mod, as well as a control unit St for the subcarrier and the information. The signal voltage that arrives at the transponder 2 is denoted by ul, and the two reflected sideband signals by u2 and u3.

I spørreapparåtet 1 er sendekobling og mottagningskobling innbyrdes avkoblet via en sirkulator Z. Sendekoblingén inneholder en generator G som frembringer et mikrobølge-fastfrekvenssignal og en etterkoblet retningskobler RK. Mottagningskoblingen hos spørreapparåtet 1 består av to mottagningskanaler Kl, K2. Disse mottagningskanåler Kl, K2 er på inngangssiden forbundet innbyrdes via en effektdeler LT2. Til å sette det mottatte mikrobølge-signal til basisbåndet er der i hver mottagningskanal anordnet en blander Mil resp. Mi2 som får tilført som lokaloscillatorsignal en del av mikrobølge-fastfrekvenssignalet, utkoblet fra generatoren G i sendekoblingen ved hjelp av retningskobleren RK, via en effektdeler LTl. Videre er der mellom effektdeleren LT2 og blanderen Mi2 i mottagningskanalen K2 innkoblet en første 90°-faseforskyver \- f> 1 (mikrobølgefaseforskyver) og mellom båndpassfilteret BP2 og summeringsleddet en ytterligere 90°-faseforskyver y?2 (faseforskyver for basisbåndet). Faseforskyverne In the interrogator 1, the transmitting link and the receiving link are mutually decoupled via a circulator Z. The transmitting link contains a generator G which produces a microwave fixed-frequency signal and a downstream directional coupler RK. The reception link at the interrogator 1 consists of two reception channels Kl, K2. These receiving channels Kl, K2 are connected to each other on the input side via a power divider LT2. To set the received microwave signal to the baseband, a mixer Mil or. Mi2, which is fed as a local oscillator signal a part of the microwave fixed-frequency signal, disconnected from the generator G in the transmission link by means of the directional coupler RK, via a power divider LT1. Furthermore, a first 90° phase shifter \- f> 1 (microwave phase shifter) is connected between the power divider LT2 and the mixer Mi2 in the receiving channel K2 and between the bandpass filter BP2 and the summing element a further 90° phase shifter y?2 (phase shifter for the baseband). The phase shifters

y?l, y?2 behøver ikke nødvendigvis å være anordnet i mottagningskanalen K2. Viktig er at den ene faseforskyver er anordnet i en ledningsgren foran frekvensomsetningen,til basisbåndet og den annen faseforskyver er anordnet i en ledningsgren for basisbåndet. Således kunne faseforskyveren -y> 1 (mikrobølgefaseforskyver) være innkoblet enten i en av de to mottagningsledninger for de to blandere Mil, Mi2 eller i en av de to tilførselsledninger før lokaldscillatorsignalet i blanderen (mellom effektdeler LTl og blander Mil eller mellom effektdeler LTl og blander Mi'2) . Fase-*forskyveren y?2 for basisbåndsignalet kan være innkoblet enten i mottagningskanalen'Kl eller i mottagningskanalen K2, nemlig mellom båndpassfilteret BP1 resp. BP2 og summeringsleddet Su. Fasefor-skyvningen på 90° kan innbyrdes uavhengig i de to faseforskyvere ■ være foranliggende eller etterliggende. y?l, y?2 do not necessarily need to be arranged in the reception channel K2. It is important that one phase shifter is arranged in a line branch in front of the frequency conversion to the baseband and the other phase shifter is arranged in a line branch for the baseband. Thus the phase shifter -y> 1 (microwave phase shifter) could be connected either in one of the two receiving lines for the two mixers Mil, Mi2 or in one of the two supply lines before the local oscillator signal in the mixer (between power parts LTl and mixer Mil or between power parts LTl and mixer Mi'2). The phase shifter y2 for the baseband signal can be connected either in the reception channel K1 or in the reception channel K2, namely between the bandpass filter BP1 or BP2 and the summation term Su. The phase shift of 90° can be mutually independent in the two phase shifters ■ either upstream or downstream.

I det følgende vil homodyn-overføringssystemets funksjon bli forklart nærmere. Generatoren G frembringer et mikrobølge-fast-frekvenssignal, og en del av dette blir ved hjelp av retningskobleren RK tilført effektdeleren LTl som lokaloscillatoreffekt. Denne effektdeler LTl.deler opp mikrobølgeeffekten i to like store deler og forsyner dermed de to blandere Mil og. Mi2 med lokaloscillatorsignalet. Den annen del av raikrøbølgesignalet kommer fra retningskobleren RK til sirkulatoren Z og videre som sendesignal ul til antennen Al hos spørreapparåtet 1. Fra antennen A2 hos svareapparatet 2 blir det mottatte mikrobølge-fastfrekvenssignal ul tilført tosidébånds-refleksjonsfaktor- modulatoren Mod. Styrekoblingen St leverer -modulasjonsspenningen vl , for underbærebølgen. Informasjonen er påtrykt denne modulasjonsspenning. In the following, the function of the homodyne transmission system will be explained in more detail. The generator G produces a microwave fixed-frequency signal, and part of this is supplied to the power divider LT1 as a local oscillator effect by means of the directional coupler RK. This power divider LTl. divides the microwave power into two equal parts and thus supplies the two mixers Mil and. Mi2 with the local oscillator signal. The second part of the radio wave signal comes from the directional coupler RK to the circulator Z and on as transmission signal ul to the antenna Al of the interrogator 1. From the antenna A2 of the answering device 2, the received microwave fixed-frequency signal ul is supplied to the two-side band reflection factor modulator Mod. The control coupling St supplies the -modulation voltage vl , for the subcarrier wave. The information is imprinted on this modulation voltage.

Fig. 4 viser et eksempel på det kronologiske forløp av modulasjonsspenningen u^^. Det dreier seg her ora en binær modulasjonsspenning for underbærebølgen med frekvens 250 kHz. I avstander på fire og fire perioder 16 yusek blir informasjonen innpreget på spenningsforløpet i form av et fasesprang på 180° for et logisk "1M. Et logisk "0" bevirker ikké noe fasesprang. Maksimal verdi av modulas jonsspenningen med rektan-gulært forløp svarer i den forbindelse til punktet A i vektordiagrammet på fig. 1, mens minimal verdi svarer til punktet B i vektordiagrammet. På fig. 4 er der som eksempel inntegnet infpr-raasjonsbits 0 0 110. Fig. 4 shows an example of the chronological course of the modulation voltage u^^. This is a binary modulation voltage for the subcarrier with a frequency of 250 kHz. At intervals of four and four periods 16 yuseks, the information is imprinted on the voltage sequence in the form of a phase jump of 180° for a logical "1M. A logical "0" does not cause any phase jump. The maximum value of the modulated voltage with a rectangular sequence corresponds to the connection to point A in the vector diagram in Fig. 1, while the minimum value corresponds to point B in the vector diagram. In Fig. 4, as an example, input bit 0 0 110 is entered.

Det av svarapparatet 2 reflekterte signal u2, u3 (resulterende signal = u4) kommer.til antennen Al hos spørreapparåtet 1 og via sirkulatoren Z til effektdeleren LT2. Effektdeleren LT2 fordeler mottagningssignalet u4 på to like kanaler Kl og K2. I kanal Kl blir signalet i blanderen Mil umiddelbart omsatt til basisbåndet og tilført summeringsleddet Su som spenning u5. I kanalen K2 blir signalspenningen først ført over mikrobølgefase-forskyver en . yl, f.eks. en omveisledning av lengde ^\:/4, til blanderen Mi2, hvor frekvensomsetningen til basisbåndet skjer.'Via båndpassfilteret BP2 Tcommer basisbåndsignalet, som nå ligger i uhderbærebølgens frekvensområde, til faseforskyveren y> 2<p>g under en fasef<p>rskyvning på 90°, for eksempel véd hjelp av et allpass av første orden. Det faseforskjøvne signal u6 kommer likeledes til summeringsleddet Su, og her blir signalene fra de to mottagningskanaler Kl, K2 summert lineært for å gi utgangs-spenningen u7. Denne utgangsspenning u7 representerer den på underbærebølgen påmodulerte informasjon, som behandles videre i en. ikke inntegnet del avkoblingen. The signal u2, u3 reflected by the answering device 2 (resulting signal = u4) comes to the antenna Al of the interrogating device 1 and via the circulator Z to the power divider LT2. The power divider LT2 distributes the reception signal u4 on two equal channels Kl and K2. In channel Kl, the signal in the mixer Mil is immediately converted to the baseband and supplied to the summing term Su as voltage u5. In the channel K2, the signal voltage is first passed over the microwave phase shifter en . howl, e.g. a bypass line of length ^\:/4, to the mixer Mi2, where the frequency conversion to the baseband takes place.'Via the bandpass filter BP2 Tcommer the baseband signal, which is now in the frequency range of the carrier wave, to the phase shifter y> 2<p>g during a phase shift at 90°, for example véd using a first-order allpass. The phase-shifted signal u6 likewise arrives at the summing element Su, and here the signals from the two reception channels Kl, K2 are summed linearly to give the output voltage u7. This output voltage u7 represents the information modulated onto the subcarrier wave, which is further processed in a. not registered part of the disconnection.

Véd overføringssystemet ifølge oppfinnelsen kan der i inf orr-masjonssenderen på gunstig måte anvendes en binær modulator som den enkleste blant alle mulige modulatorer. Mottagningskanalenes komponenter lar seg fremstille i strimmelledningsteknikk, noe som fører til en ytterligere forenkling av dette overførings-systems oppbygning. Særlig gunstig i den forbindelse er enn videre at selv en avleiring av våt sne på antennens tildekning bare kan bevirke en signaldempning, men irigen signalforvrengninger i tillegg, noe.som gir stor elektrisk funksjonssikkerhet. With the transmission system according to the invention, a binary modulator can be advantageously used in the information transmitter as the simplest of all possible modulators. The components of the receiving channels can be produced in strip line technology, which leads to a further simplification of the construction of this transmission system. Particularly favorable in this connection is that even a deposit of wet snow on the antenna's cover can only cause a signal attenuation, but also significant signal distortions, something that provides great electrical functional reliability.

Svarapparatet (tilbakemeldingsenhet) kan i denne forbindelse også dannes av mekanisk bevegelige gjenstander eller deler, f.eks. idet der skjer en avføling av tannhjul elier av bevegede maskin-deler . The answering device (feedback unit) can in this connection also be formed by mechanically movable objects or parts, e.g. as there is a sensing of gears or moving machine parts.

Claims

1'. HomQdyn transmission system with reflection factor modulation, comprising an interrogation and at least one feedback unit, where the interrogation unit (reader) contains a transmission link for sending out an inquiry signal to the feedback unit, as well as a link for receiving a feedback signal containing a information, from the feedback unit, and where to give feedback the device (transponder) has a two-side-band reflection factor modulator to produce a subcarrier for the information transfer to the interrogator, characterized in that the interrogator's (reader's) (1) reception link has two reception channels (Kl, K2) which are connected interconnected via a power divider (LT2) on the input side and is connected to a; shimmering link (Su) on the output side, and each of which contains a mixer (Mil, Mi2) with subsequent filter elements (BP1, BP2) which, in order to convert the received signal to the baseband, are fed from a generator (G) in the interrogation unit's ( 1) transmit link disconnected part of a microwave fixed frequency signal which local oscillator signal, that a microwave phase shifter (\j) 1) with go^phase is connected in eh of the reception channels (Kl, K2) and in front of the mixer (Mil, Mi2) or in the supply line for the local oscillator signal to the mixer (Mil, Mi2): displacement, and that there in one of the reception channels (Kl, K2) between the mixer (Mil, Mi2)* and the summation term (Su) is connected one further. 90° phase shifter ((^2) for the baseband signal.

2. Homodyne transmission system as stated in claim 1, characterized in that the subcarrier is formed by periodic change of the reflection factor with the frequency w •.