SE439703B - Elektronisk sekerhetsutrustning - Google Patents

Description

?81Û387-6 10 15 20 25 30 35 2 kan kraftledningar, belysningsarmatur, inom samma frekvensområ- kopieringsmaskiner och liknande uppvisa självresonans de som det av säkerhetsutrustningen översvepta området, och i den händelse störresonansen uppvisar hög kvalitetsfaktor (Q) kommer säkerhetsutrustningen att upptäcka denna resonans och giva falskt alarm. Om störresonansen har låg kvalitets- faktor (Q), kommer säkerhetsutrustningens känslighet inom frekvensområdet för denna resonans att minskas, eftersom störsignalen kommer att deformera den verkliga märkanord- ningssignalen, som utrustningen är avsedd att detektera.

I enlighet med föreliggande uppfinning kan en elek- tronisk säkerhetsutrustning diskriminera gentemot störsigna- ler med samma resonanskarakteristik som en verklig märken- när- ordningssignal och upptäcka en resonansmärkkrets även i SÉÖIIGSOHEIIS . StÖrIESOIlaflSEn tiden, i det att den ändras varo av en i huvudsak identisk är fast eller kvasistationär i mycket långsamt med tiden eller icke alls, störresonans beror på fast eller långsamt varierande fysi- installation av elektronisk eftersom denna kaliska förhållanden i en viss säkerhetsutrustning. Typiskt kan karakteristiken av stör- resonansen ändras långsamt utöver en period av en timme el- ler mera, medan den verkliga märkanordningen befinner sig i övervakningsområdet för säkerhetsutrustningen under icke mer än nâgra sekunder.

Utrustningen enligt uppfinningen har ett elektroniskt minne för lagring av en representation av den kvasistationä- ra störsignalen, vilken är ständigt närvarande såsom del av en signal, som mottages av den elektroniska säkerhetsutrust- ningen. Den lagrade representationen subtraheras från den mottagna signalen för att utplåna den kvasistationära signalkomponenten och ostört genomsläppa den signal, som alstras av en verklig märkanordning, då en sådan befinner sig i det övervakade området av säkerhetsutrustningen. Min- net uppdateras periodiskt med hänsyn till relativt långsam- ma variationer i den kvasistationära störningens karakteri- stik. Så länge den kvasistationära störningen kvarstår i huvudsak konstant mellan minnets uppdateringstidpunkter, kommer störningen att automatiskt utplånas utan att inverka 10 15 20 25 30 35 7810387-6 3 på säkerhetsutrustningens alarmförmåga.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till bifogade ritningar. Fig. l visar ett blockschema över en elektronisk säkerhetsutrustning enligt uppfinningen. Fig. 2 visar ett blockschema över digital- kretsar för störningsundertryckning vid utrustningen enligt uppfinningen. Fig. 3A-3D visar vågformer för åskådliggöran- de av arbetssättet för anordningen enligt fig. 2. Fig. 4 visar ett blockschema över fassynkroniseringslogikkretsar vid utförandet enligt fig. 2. Fig. 5 visar ett blockschema över en alternativ utföringsform av uppfinningen, vid vil- ken utföringsform det icke kräves någon direkt förbindelse mellan sändaren och mottagaren i säkerhetsutrustningen.

Fig. 6 visar ett blockschema över analogkretsar för stör- ningsundertryckning vid en utrustning enligt uppfinningen.

En elektronisk säkerhetsutrustning visas i fig. l och inbegriper en sändare 10, som är kopplad till en antenn 12 för alstrande av ett elektromagnetiskt fält inom ett förut- bestämt område, som skall övervakas. Sändarens frekvens svepes upprepat fram och åter inom ett önskat frekvensom- råde. En mottagarantenn 14 vid det övervakade området mot- tager energi, som kopplas elektromagnetiskt från antennen 12, och är kopplad till en högfrekvensförstärkare 16, vil- ken är ansluten till en detektor l8, vars utsignal är kopp- lad till ett videobandpassfilter 20, som genomsläpper endast ett avsett frekvensband och avlägsnar bärfrekvenskomponenter och högfrekvensstörningar. Utsignalen från filtret 20 på- tryckes en videoförstärkare 22, vilken är kopplad till en krets 24 för utplåning av kvasistationära störningar. Ut- signalen från kretsen 24 påtryckes en signalbehandlare 26, vars utsignal tillföres en alarmanordning 28 eller någon annan anordning för angivande av upptäckt av en resonans- märkanordning l5 i det övervakade omrâdet. Det i fig. l vi- sade systemet är med undantag för kretsen 24 för utplâning av kvasistationära störningar känt genom de ovannämnda pa- tentskrifterna och tjänar till att upptäcka förekomsten av en märkanordning i ett övervakat område och giva en alarm- indikation härom. Signalbehandlaren 26 inbegriper stör- Poor onani* 10 15 20 25 30 35 7810387-6 4 ningsundertryckande kretsar, vilka skiljer mellan verkliga märkanordningssignaler och störsignaler, som skulle kunna felaktigt detekteras såsom förekomst av en märkanordning och därmed förorsaka falskt alarm, såsom beskrivits i de ovannämnda patentskrifterna. I enlighet med föreliggande uppfinning utplånas medelst kretsen 24 fast eller kvasi- stationär störning, som är av en sådan natur, att den icke skulle kunna särskiljas från en verklig märkanordningssignal medelst signalbehandlaren 26. vid utföringsformen enligt fig. 2 begagnas digitalkret- sar till förverkligande av uppfinningen, och härvid begagnas ett digitalt skriv- och läsminne för att lagra en represen- tation av den kvasistationära störsignal, som skall utglå- nas. Digitalutrustningen är särskilt lämplig på grund av litenheten och billigheten av halvledaredigitalkretsar, som numera är anskaffbara. signalerna från videoförstärkaren 22 påtryckes en analog-till-digitalomvandlare 40, vars digitala utsignaler ledes till minnet 42. De digitala utsignalerna från minnet 42 tillföres en digital-till-analogomvandlare 44, vars analoga utsignal ledes via ett lâgpassfilter 46 till den negativa ingången till en differentialförstärkare 48. tillfö- ICSS Den från videoförstärkaren 42 mottagna signalen även den positiva ingången till differentialförstärka- ren 48. En oscillator 50, som bildar del av sändaren 10 (fig. l), driver en fassynkronisationslogikkrets 52, vars utsignal tillföres minnets 42 adressregister. En skriv-läs- styrsignal från en styrlogikkrets 54 påtryckes även minnet 42. En uppfriskningsklocka 56 är också kopplad till styr- kretsen 54 för att giva denna en grindsignal.

Minnet 42 lagrar en fullständig bild av de signaler, som mottagits från videoförstärkaren 22, och bilden defi- nieras av en fullständig svepcykel av frekvenssignalen från sändaren 10 (fig. l). Endast en bild lagras i minnet under varje särskild arbetsperiod. Uppfriskningsklockan 56 giver en grindsignal till styrlogikkretsen 54 för att åstadkomma införing av nya data i minnet, vilka representerar en ny bild av den kvasistationära störningen.

En störsignal, som är en komponent av den från video- 10 l5 25 30 35 7810387-6 5 förstärkaren 22 mottagna signalen, förblir fast i tiden el- ler förändras endast långsamt med tiden, så att signalen är ständigt närvarande under den elektroniska säkerhetsut- rustningens drift. En representation av denna störsignal är lagrad i minnet 42, och en signal, som alstrats med till- hjälp av denna lagrade version av störsignalen, subtraheras frândenmottagnasignalenmed tillhjälpavdifferentialför- stärkaren 48 för att därigenom utplåna den kvasistationära störningen. Differentialförstärkarens utsignal är i från- varo av en verklig resonansmärkanordning, i huvudsak noll med undantag för den reststörning, som förorsakas exempel- vis av de elektroniska kretsarna själva. I närvaro av en verklig märkanordningskrets, som ger upphov till en märk- signal, som förekommer i den mottagna signalen från video- förstärkaren 22, kommer märksignalen att uppträda i diffe- rentialförstärkarens 48 utgång.

I närvaro av en verklig resonansmärkanordningssignal är denna avsedda signal adderad till störsignalen i video- förstärkarens 22 utgång men är icke adderad till den i minnet 42 lagrade signalen, eftersom minnet endast inne- håller en lagrad version av störsignalen, som grindstyrts till minnet före mottagandet av den verkliga märkanordnings- signalen. Den resulterande signal, som erhålles medelst dif- ferentialförstärkaren 48, innehåller endast den verkliga märkanordningssígnalen plus eventuell reststörning i syste- met. Under typisk drift av en elektronisk säkerhetsutrust- ning uppträder en verklig märkanordningssignal under van- ligen mindre än några få sekunder. Minnet uppdateras typiskt var tionde till var sextionde minut. Därför föreligger mycket liten sannolikhet för att den verkliga märkanord- ningssignalen skall lagras i minnet och själv utplånas. Gi- vetvis kan minnet uppdateras genom manuell styrning vid en tidpunkt, då man med säkerhet vet, att det icke uppträder en verklig märkanordningssignal.

Modulationsoscillatorn 50 alstrar en sinusformig signal, som visas i fig. 3A och av vilken varje period är uppdelad i ett flertal delperioder tl - tl28, som är fassynkronise- rade med modulationssignalen. Den kvasistationära stör- www-www" __ lf-iP0Qa --...,_ ~ -. _, *__ _ ß ïßt . 10 15 20 25 30 35 7810387-6 6 signalen visas i fig. 3B, som även åskådliggör de digitali- serade provtagningarna på denna störsignal, vilka åstad- kommits medelst analog-till-digitalomvandlaren 40 och vil- ka lagras i minnet 42. Adressen för den i minnet inskrivna kvantiteten vid varje tidpunkt tn måste vara fassynkroni- serad med den tidpunkt, då provtagningen på ingångsvågfor- men togs, så att amplituden av signalprovet vid tidpunkten tn kan avläsas från minnet en gång under varje modulations- cykel vid exakt tidsavsnittet tn. Sålunda kan den i digi- fas- talminnet lagrade signalen utläsas ur minnet i noggrann synkronisation med den ursprungliga ingångssignalen. De ur minnet 42 utlästa utsignalerna âskâdliggöres i fig. 3C, var- vid dessa enskilda provtagningar är glättade medelst låg- passfiltret 46 för att rekonstruera den analoga representa- tionen av störsignalen, såsom visas i fig. 3D. Den analoga utsignalen från lågpassfiltret 46 subtraheras från video- förstärkarens 22 signal med tillhjälp av differentialför- stärkaren 48 för att utplåna den kvasistationära störsigna- len, medan den verkliga märkanordningssignalen går genom differentialförstärkaren 48 ostörd.

Fassynkroniseringsanordningen 52 visas mera i detalj i fig. 4. från sän- dareoscillatorn 50 och lämnar en utsignal till ett lågpass- En fasdetektor 60 mottager signalen fm filter 62, som i sin tur lämnar en signal till en spännings- styrd oscillator 64, vilken arbetar vid 128 gånger sändare- oscillatorns frekvens fm. Den spänningsstyrda oscillatorn giver en signal till en krusningsräknare 66, t ex en binär krusningsräknare med sju steg, vilken tjänstgör såsom en med 128 dividerande digital räknare, som giver en digital flerbitsutsignal till minnet 42. En fyrkantvågutsignal från räknaren 66 lades också såsom en referenssignal till fas- detektorn 60. Utsignalen från räknaren 66 och utsignalen från den spänningsstyrda oscillatorn 64 påtryckes även styr- logikkretsen S4, som alstrar skriv-lässtyrsignaler till min- net. Det torde inses, att fasdetektorn 60, filtret 62, den spänningsstyrda oscillatorn 64 och räknaren 66 tjänstgör såsom en frekvenssyntetiseringsanordning med en faslåsnings- slinga, varvid den spänningsstyrda oscillatorn tvingas att æqoflšeêm « _... 10 15 20 30 35 7810387-'6 7 oscillera exakt 128 gånger så fort som sändareoscillatorn i exakt fassynkronisering med denna. Räknaren 66 tjänstgör såsom en del av faslåsningsslingan och även såsom adress- räknare för minnet. Det torde inses, att 128 provtagningar beskrivits såsom ett âskâdliggörande exempel och att upp- finningen icke är begränsad till någon viss provtagninge- hastighet.

Räknaren 66löper kontinuerligt, och i minnet lagrade data läses kontinuerligt in i digital-till-analogomvandla- ren 44. Den omvandlade signalen matas efter glättning i låg- passfiltret 46 till differentialförstärkaren, där den lag- rade representationen av störsignalen subtraheras från den då mottagna signalen från videoförstärkaren för utplåning av den kvasistationära störningen, såsom förut beskrivits.

Periodiskt, t ex typiskt en gång var tionde minut, lämnar uppfriskningsklockan 56 en grindsignal till styrlogikkret- sen 54, som utsänder en skrivorder till minnet 42 för att tillåta laddning av en ny sats provtagningar i minnet från analog-till-digitalomvandlaren 40. De nu i minnet lagrade data utgör en uppdaterad version av den kvasistationära störsignalen, vilken på förut beskrivet sätt utplånas före den efterföljande behandlingen av en mottagen signal för alarmdetektering. I Vid den i fig. 5 visade, alternativa utföringsformen finns ingen direkt förbindelse mellan sändaren och mot- tagaren, såsom fallet är vid utförandet enligt fig. 2, där en sådan direkt förbindelse begagnas för att giva en signal till fasdetektorn från sändareoscillatorn. I fig. 5 blir utsignalen från mottagarens högfrekvensförstärkare 16 på- tryckt en detektor 18, som giver en demodulerad signal för efterföljande behandling och alarmutlösning i närvaro av en resonansmärkanordning i det övervakade området. Utsigna- len från högfrekvensförstärkaren 16 påtryckes även en FM- demodulator 70, som giver en utsignal fm, vilken är en re- plik av den modulationssignal, som tillhandahållits av sän- dareoscillatorn. Företrädesvis är demodulatorn 70 en med faslåsningsslinga arbetande demodulator. Utsignalen från de- modulatorn 70 tillföras sedan fasdetektorn 60 i fassynkro- ' f 10 15 20 25 7810387-6 8 niseringslogikkretsen (fig. 4).

En analogkretsutrustning för störutplåningskretsen 24 visas i fig. 6. Signalerna frän videoförstärkaren 22 pâ- tryckes en cirkulerande fördröjningsledning 80, vars ut- signal ledes till den negativa ingången i differentialför- stärkaren 48. De från videoförstärkaren mottagna signaler- na ledes även till den positiva ingången i differential- förstärkaren. Fördröjningsledningen 80 tjänstgör sâsomzninne för lagring av en avbildning av den mottagna signalen, vil- ken avbildning representerar en fullständig svepfrekvens- cykel av sändaren 10. I en analogutrustning måste förstärk- ningen av utsignalen från fördröjningsledningen avpassas för att kompensera den förstärkningsförlust, som beror på dämpning i fördröjningsledningen, och lämplig, automatisk förstärkningsreglering kan åstadkommas för att bibehålla förstärkningen av fördröjningsledningens utsignal sådan, att signalen har rätt amplitudnivä för att möjliggöra ut- plåning medelst differentialförstärkaren. Fördröjningsled- ningen 80 kan vara av en sådan typ, t ex en akustisk för- dröjningsledning, som giver noggrann fördröjning för lag- ring av en period av den mottagna kvasistationära störsigna- len, i vilket fall ingen synkroniseringskrets erfordras.

Om fördröjningsledningen 80 är av en aktiv typ, t ex en med laddningskopplade anordningar utförd fördröjningsled- som icke i sig själv giver en avsedd fördröjningstid, t ex på ning, måste fassynkroniseringssignaler tillhandahållas, förut beskrivet sätt. _

Claims (14)

1. 7810387-6 PATENTKRAV l. Elektronisk säkerhetsutrustning, som har sändaror- gan (l0) för alstring av ett elektromagnetiskt fält i ett förutbestämt område vid en frekvens, som upprepat svepes genom ett förutbestämt frekvensomràde, en resonansmärk- anordningskrets (l5), som har åtminstone en resonansfrek- vens inom det förutbestämda området av frekvenser, motta- garorgan (l8) för upptäckt av närvaron av resonansmärk- anordningen i det förutbestämda området och signalbehand- larorgan (26) för alstrande av en alarmutsignal under inverkan av en signal från mottagarorganen, k ä n n e - t e c k n a d av störutplåningsorgan (24), vilka är anordnade att diskriminera mot störsignaler i den mot- tagna signalen, vilka störsignaler är benägna att orsaka en falsk alarmutsignal från signalbehandlarorganen och vilka störsignaler kommer från en källa med samma reso- nansegenskaper som märkanordningskretsen (l5) och är kvasistationära i tiden, vilka störutplàningsorgan (24) är anordnade att till signalbehandlarorganen (26) avge en från nämnda kvasistationära störsignaler effektivt fri utsignal, samt vilka störutplåningsorgan (24) inbe- griper en krets med organ (42), anordnade att under inverkan av en signal från mottagarorganen (18) lagra en representation av de kvasistationära störsignalerna, och organ (48), anordnade att kombinera de lagrade repre- sentationerna med signalen från mottagarorganen (18) för att effektivt utplåna de kvasistationära störsigna- lerna och till signalbehandlarorganen (26) avge en från de kvasistationära störsignalerna effektivt fri signal.
2. 2. Utrustning enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att störutplåningsorganen inbe- griper organ (42), anordnade att lagra en representa- tion av de kvasistationära störsignalerna, och kombi- nerande organ (48), anordnade att subtrahera den lagra- de representationen från en signal från mottagarorganen 7810387-6 lO 15 20 25 30 35 10 (l8) för eFfektiv utplåning av de kvasistationära stör- signalerna,
3. 3. Utrustning enligt patentkravet 2, k ä n n e - t e c k n a d därav, att lagringsorganen (42) inbe- griper en cirkulerande fördröjningsledning (80), som i drift innehåller en lagrad representation av de kvasi- stationära signalerna. patentkravet 2, k ä n n e - (42) 42), som i drift innehåller
4. 4. Utrustning enligt t e c k n a d därav, att lagringsorganen inbegriper digitala minnesorgan (40, data, vilka representerar de lagrade, kvasistationära signalerna.
5. 5. Utrustning enligt patentkravet 4, k ä n n e - t e c k n a d av organ för omvandling av signalen fràn mottagarorganen (18) till en digital representation därav, varvid de digitala minnesorganen (40, 42) är anordnade att under inverkan av den digitala representa- tionen lagra data, som representerar de kvasistationära störsignalerna, och organ (44) för omvandling av minnes- organens digitala utsignal till en analog signal för matning till de kombinerande organen (48).
6. 6. Utrustning enligt patentkravet 5, k ä n n e - t e i minnesorganen (40, 49) inmatade data med den från c k n a d av organ (52) för synkronisering av de sändarorganen (10) mottagna signalen.
7. 7. Utrustning enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den i störutplåningsorganen inbegripna kretsen innefattar analog-digitalomvandlarorgan (40), anordnade att under inverkan av signalen från motta- garorganen (l8) alstra en digital signalrepresentation av de kvasistationära störsignalerna, digitala minnes- organ (40, 42) för lagring av data i enlighet med den digitala signalrepresentationen, digital-analogomvandlar- organ (44), anordnade att under inverkan av i minnesor- ganen (40, 42) lagrade data alstra en analog signal- representation därav, organ (52) för synkronisering av de i minnesorganen (42) införda data med den från sändarorganen (l0) mottagna signalen, och organ (48), anordnade att under inverkan av signalen från mottagar- än -PCJPÅÖUALITEI lO 15 20 25 35 '7810387-6 ll organen (18) och den analoga signalen från digital- analogomvandlarorganen (44) effektivt utplåna de kvasi- stationära störsignalerna och avge en från de kvasista- tionära störsignalerna fri utsignal till Signalbehand- larorganen (36).
8. 8. Utrustning enligt patentkravet 7, k ä n n e - t e c k n a d därav, att synkroniseringsorganen inbe- griper en faslàsningsslinga (60, 67, 64, 56) som inne- håller en binär räknare (66), vilken tjänstgör som adress- räknare för minnesorganen (42) för avgivande av adress- data, som är fassynkroniserade med signalen från sändar- organen (10).
9. 9. Utrustning enligt patentkravet 8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att faslåsningsslingan (60, 62, 64, 66) tillföres en referenssignal från sändarorganen (10).
10. 10. Utrustning enligt patentkravet 8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att synkroniseringsorganen (52) inbegriper en FM-demodulator (70, anordnad att under inverkan av en signal från mottagarorganens (18) hög- frekvensförstärkare (16) avge en utsignal, som är en replik av sändarorganens (10) modulationssignal och utnyttjas såsom referens i faslåsningsslingan (60, 62, 64, 66).
11. 11. Utrustning enligt något av patentkraven 2-10, k ä n n e t e c k n a d därav, att organen för effektiv utplâning av de kvasistationära störsignalerna innefat- tar differentialförstärkarorgan (48) för att vid närvaro av en faktiskt märkanordning (15) avge en utsignal, som representerar den faktiska märkanordningen (15), och vid frånvaro av en faktiskt märkanordning (15) avge en utsignal, som är i huvudsak noll och är effektivt fri från de kvasistationära störsignalerna.
12. 12. Utrustning enligt något av patentkraven l-ll, k ä n n e t e c k n a d därav, tt lagringsorganen (42) är anordnade att lagra en representation av en period av sändarorganens (10) svepta frekvens.
13. 13. Utrustning enligt något av patentkraven 1-12, k ä n n e t e c k n a d av organ (52) för att periodiskt - -~----------~ --~.-. v V mn f-(xxn 1 7810387-6 12 grindstyra lagringsorganen (42) på så sätt, att en upp- daterad representation av de kvasistationära störsignaler- na lagras.
14. 14. Utrustning enligt något av patentkraven l-13, 5 k ä n n e t e c k n a d av styrorgan (52) för synkronise- ring av lagringsorganen på så sätt, att den i lagrings- organen lagrade representationen av de kvasistationära störsignalerna kan läsas ut i fassynkronisation med signalen från mottagarorganen (18). _._ï..-.~._ _._..,....._. --. ._- Tïfïfïfä *f f v' vw» QsZ-ÅLETY