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System zum selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen
zwischen gegeneinander beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten, insbesondere der
Nummern von Eisenbahnfahrzeugen nach ortsfesten Abfragegeräten Das Hauptpatent .
... ... Akt.Z.: 5 104 055 IX d/21a4, PA 66/2540 befaßt sich mit einem System zum
selbsttätigen drahtlosen Übertragen von mehrstelligen Informationen zwischen gegeneinander
beweglichen Abfrage- und Antwortgeräten, insbesondere der Nummern von Eisenbahnfahrzeugen
nach ortsfesten Abfragegeräten, bei dem jedes Abfragegerät in einem vorgegebenen,
im Mikrowellenbereich gelegenen Nutzfrequenzband ein periodisch seine Frequenz veränderndes
Abfragesignal aussendet, aus dem das jeweils vorbeibewegte Antwortgerät die der
Information zugeordneten Frequenzen durch Filter auswählt, die auf Resonanz für
diese Frequenzen abgestimmt sind, und für jede Stelle der Information eine vorgegebene
Anzahl von Antwortfrequenzen zum Abfragegerät zurücksendet, in dem das Abfragesignal
'über
abgestimmte Bezugsfilter für alle in den Antwortsignalen insgesamt vorgesehenen
Frequenzen je ein Markiersignal erzeugt.
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Unter anderen wird im Hauptpatent vorgeschlagen, die Antwortgeräte
mit einem Hochfrequenzleitungsabschnitt zu versehen, an den jeweils die vor allem
als auf Resonanz abgestimmte Stichleitungen ausgebildeten Filter für die auszuwählenden
Frequenzen angekoppelt sind.
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Ferner soll der einzelne Hochfrequenzleitungsabschnitt mit wenigstens
einer, vorzugsweise als Richtantenne ausgebildeten Antenne versehen sein, die am
jeweiligen Antwortgerät so angeordnet ist, daß daij Hauptmaximum ihres Strahlungediagrammes
beim Vorbelbewegen des Antwortgerätes am Abfragegerät dessen ebenfalls als Richtantenne
ausgebildete Sende- und Empfangsantenne überstreicht.
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Systeme nach dem Hauptpatent können überall in Eisenbahnsignalanlagen
vorteilhaft eingesetzt werden.. Zwischen Abfrage- und Antwortgeräten können Temperaturunterschiede
entstehen, wenn beispielsweise ein Abfragegerät unter dauernder Einwirkung
von direkten Sonnenstrahlen aufgeheizt wurde, Antwortgeräte, die an der der Sonne
abgekehrten Seite von Fahrzeugen angeordnet sind und an diesem Abfragegerät vorbeibewegt
werden, jedoch die gerade herrschende Lufttemperatur angenommen haben. Dadurch entstehen
im Abfragegerät und in den Antwortgeräten unterschiedliche Werkstoffauƒdehnungen
der Hochfrequenzbauteile und entsprechende Verschiebungen der Resonanzfrequenzen
der Resonatoren gegeneinander.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß zwischen den Hochfrequenzbautellen
eines Abfrage- und eines Antwortgerätes eine Pemperaturdifferenz von 700C besteht.
Da diese Bauteile vorteilhafterweise aus Aluminium gefertigt sind, das einen Wärmeausdehnungnkoeffizienten
von
24-10-6/oG besitzt, beträgt die Differenz der entsprechenden Resonanzfrequenzen
beispielsweise bei einer Frequenz von f = 3,6 GHz la f = f-AN T-24-10-6 =
396-109.70-24-10-6 = 6,05-106 Hz also etwa 6 MHz. Bei einer Bandbreite von 1£i MHz
für jeden Resonator entspricht eine temperaturbedingte Verschiebung der Resonanzfrequenz
um 6 MHz bereits einem Drittel der Bandbreite. Hierdurch kann es evtl. zu Fehlern
in der Auswertung kommen, deren Vermeidung die Aufgabe der vorliegenden Erfidnung
ist.-Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Abfrage-und in jedem
Antwortgerät ein zusätzlicher Resonanzkreis vorgesehen ist, der auf eine an einem
Ende des Nutzfrequenzbandes gelegene Frequenz abgestimmt ist, und daß im Abfragegerät
Einrichtungen vorhanden sind, die den zeitlichen Abstand des vom zusätzlichen Resonanzkreis
erzeugten Markiersignals vom zugehörigen Antwortsignal ermitteln und mindestens
für eine Abfrageperiode die dem zuerst eingetroffenen,Signal nachfolgenden Signale
um diesen zeitlichen Abstand verzögert weitergeben. Zwecknäßigerweise Werden erfindungsgemäß
dafür im Abfragegerät ein die Antwortsignale verzögerndes Schieberegister und ein
die Markiersignale verzögerndes Schieberegister vorgesehen, die durch einen Schiebeimpulsgenerator
gesteuert werden und von denen das eine mindestens die doppelte Anzahl von Registerzellen
des anderen hat, und daß am Ausgang jeder Registerzelle des Schieberegisters mit
der größeren Zellenzahl eine Steuereinheit angeschlossen ist, in der eine beim Eintreffen
des durch alle Registerzellen des anderen Schieberegisters fortgeschalteten zu?ätzlichen
Signals und des beim eigenen Schieberegister in die zugeordnete Registerzelle forgeschalteten
anderen zusätzlichen Signale während
desselben Schiebetaktes betätigte
bistabile Kippschaltung das gleichzeitige Weiterleiten beider zusätzlicher Signale
und für eine Abfrageperiode das Weiterleiten der dem Schieberegister mit der größeren
Zellenzahl zugeführten Signale jeweils beim Fortschalten in die der Steuereinheit
zugeordnete Registerzelle veranlaßt.
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Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele ist
die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt schematisch zwei Diagramme der zeitlichen Reihen- , folge
von Antwortsignal- und Markiersignalimpulsen.
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Fig. 2 zeigt im Blockschaltbild eine Anordnung zum zeitlichen Angleichen
der Antwort- und der Markiersignalimpulse in einem Abfragegerät.
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In Fig. 3 ist ein erweitertes Ausführungsbeispiel einer anderen möglichen
Anordnung dargestellt, die an die Stelle der Anordnung nach Fig. 2 geschaltet
werden kann.
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Fig. 4 stellt eine für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 geeignete
Steuereinheit im einzelnen dar.
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Für in der Erläuterung und in der Zeichnung beschriebene Einrichtungen,
die schon im Hauptpatent beschrieben wurden, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Das Diagramm D1 in Fig. 1 zeigt die zeitliche Verschiebung G1 t der
Antwortsignalimpulse i. zu den Markiersignalimpulsen iM im Abfragegerät bei einer
Temperaturdifferenz A T zwischen den Bezugsfiltern des Abfragegerätes und
den Filtern im Verschlüsselungsnetz des Antwortgerätes.. Die Temperaturdifferenz
Q T ist
dabei so groß, daß sich eine Verschiebung der Markiersignalimpulse
um etwa .ein Drittel ihres Abstandes voneinander ergibt.
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Im Diagramm D2 ist durch eine Verzögerung der Markieraignalimpulse
iM die zeitliche Verscheibung dieser Impulse gegenüber den Antwortsigrialimpulsen
i, aufgehoben. Dies wird beispielsweise mit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung
eines Abfragegerätes erreicht.
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Der Mikrowellengenerator 15 erzeugt die zum Abfragen eines nicht dargestellten
Antwortgerätes benötigten, gewobbelten Hochfrequenzen und speist über den Richtkoppler
16 die Sendeantenne 13. Ein Teil dieser i2eifleleistung wird vom Richtkoppler 16
ausgekoppelt und dem sogenannten Rasterfilter 17 zugeführt. Das Rasterfilter enthält
betopielsweise 60 als Bezugsfilter dienende Resonatoren, die auf 60 unterschiedliche,
im Nutzfrequenzband gleichmäßig verte lte Frequenzen abgestimmt sind. in zusätzlicher
Resonator ist beispielsweise auf eine im Wobbelbereich unterhalb dieses Frequenzbanden
gelegene Frequenz abgestimmt. Bei dem periodisch seine Frequenz verändernden Abfragesignal
gibt das Rasterfilter hochfrequente apannungeimpulae an den Gleichrichter 18, der
dabei zunächst den zusätzlichen Marklersignalimpuls LMZ und anschließend
eine Folge von Markiersigriallmpulsen im liefert, die schematisch in den
Diagrammen der Fig. l dargestellt sind. . Das vom nicht dargestellten Antwortgerät
zurückgeendete Antwortsignal wird von der Empfangsantenne 14 aufgenommen und dem
Gleichrichter 20 zugeführt, der daraus entsprechend den vom zusätzlichen Aeaonator'und
vom Verechlüsselunganetz im Antwortgerät ausgewählten und zurückgesandten fIochfrequenzLmpulaen
den zusätzlichen Antworteignalimpuls 1A. und eine Folge von Antworteignalimpulsen
iA formt, die bchematlbch im Diagramm D1 der hig. 1 dargßeteLlt sind.
Der
GLeLchrichter 1E3 gibt die Markleralgnalimpulse iMZ und iM und der GLeichrLchter
20 die AntwortsLgna*LLmpulse LAZ und iA an den Verglelcher 191, der den zeitlichen
Abstand dieser Impulse ermittelt und eine der Größe der Abweichung entsprechende
positive Spannung abgibt, wenn der zusätzliche Antwortsignalimpuls L AZ vom Antwortgerät
später eintrifft als der zusätzliche Markierslgnalimpuls 1mz vom Rasterfilter. Treffen
diese Impulse in umgekehrter Reihenfolge ein, so gibt der VergLeicher 191 eine negative
Spannung entsprechender Größe ab. Diese Spannung wird während dieser AbfrageperLode
konstant gehalten und zum Beginn der nächsten.AbfrageperLode beim Vergleichen der
zusätzlichen Signalimpulse LM und L AZ neu eingestellt. Ferner wird diese Spannung
der ImpulaverzögerungseinrIchtung 192 zugeführt, die bei der In FLg. 1 angenommenen
Reihenfolge und zeitlichen@Verschlebung Z kt des zusätzlichen Impulses 1 AZ zum
zuerst eingetroffenen Impuls iMZ die folgenden Markiersignalimpulee 1M so sehr verzögert,
daß am Ausgang der Impulsverzögerungselnrlchtung die einander entsprechenden Antwortsignal-
und Markiersignalimpulse jeweils gleichzeitig abgenommen werden können, wie es das
Diagramm D2 der Pig. 1 zeigt. Diese Impulse werden dann - wie bereits im Hauptpatent
beschriebendem Speicher 19 zugeführt und ausgewertet. Durch diene Anordnung kann
also erreicht werden, daß die einander entsprechenden Antwortsignal- und Markiersignalimpulse
jeweils gleichzeitig zur weiteren Auswertung gelangen.
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Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer anderen Anordnung, die
an die Stelle des Vergleichers 191 und der ImpuLsverzögerungseinrichtung 192 geschaltet
werden kann. In dieser Anordnung ist zum Verzögern der Antwortaignalimpulss L AZ
und LA und der MarkLerungusignalimpulse
iMZ und iM je ein Schieberegister
25 bzw. 26 vorgesehen. Das Schieberegister 25 hat beispielsweise vier Registerzellen
und das Schieberegister 26 doppelt so viel, also acht Registerzellen. Die beiden
Schieberegister 25 und 26 werden ständig durch Impulse des Schiebeimpulsgenerators
27 weitergeschaltet.. Der Schiebeimpulagenerator hat in dem gewählten Beispiel eine
achtmal höhere Taktfrequenz als die Markiersignalimpulse. Jeder Zelle des Schieberegisters
26 ist eine Steuereinheit 28 zugeordnet. An allen ersten Ausgängen I jeder Steuereinheit
28,ist das Mischgatter 29 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang a der Torschaltung
-30 verbunden ist. Alle zweiten Ausgänge@II jeder Steuereinheit 28 sind mit dem
weiteren Misch-» gatter 31 und alle Eingänge III mit demselben Ausgang b der Torachaltung
30 verbunden. An alle Eingänge IV der Steuereinheiten 28 sowie an dem weiteren Eingang
c der Torschaltung 30 ist eine Startimpulsleitung geführt, deren Startimpuls i.jeweils
beim Beginn einer Abfrageperiode vom Wobbelgenerator des Hochfrequenzgenerators
15 ausgelöst wird. Der Eingang Q jeder Steuereinheit 28 ist mit dem Ausgang der
zugehörigen Zelle des Schieberegisters 26 verbunden. Das Schieberegister 25 hat
nur an der letzten Zelle einen Ausgang, der mit dem Eingang d der Torschaltung 30
verbunden ist. Der Ausgang e der Torschaltung 30 und der Ausgang des Mischgatters
.31 führen dem Speicher 19 die zeitlich einander Angeglichenen Antworteignalimpulse
und-Markiersignalimpulse zu.
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Zur näheren Erläuterung der Steueräinheiten 28 wird auf Fig. 4 hingewiesen,
in der eine solche Steuereinheit beispielsweise ausführlicher dargestellt ist. Sie
enthält ein Koinzidenzgatter 281, dessen Ausgangssignal eine bistabile Kippstufe
282 aus der gezeichneten Rechtslage, die vom Startimpuls am Eingang IV erwirkt wird,
in die Linkslage schaltet. In dieser Lage gibt sie Steuerpotential
über
den Ausgang I der Steuereinheit zum Mischgatter 29. Außerdem gelangt dieses Potential
innerhalb der Steuereinheit auf ein weiteres Koinzidenzgatter 283, das über
den Ausgang II einen Impuls an das Mischgatter 31 weitergibt, wenn der andere Eingang
V der Steuereinheit und damit der andere Eingang des zweiten Koinzidenzgatter 283
vom Ausgang der zugehörigen Zelle des Schieberegisters 26 ebenfalls Steuerpotential
erhält.
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Im folgenden sei die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 3 näher
beschrieben. Dafür sei angenommen, daß die Antwortsignalimpulse iA nach den entsprechenden
Markiersignalimpulsen im in dieser Anordnung eintreffen. Zu Beginn der zu betrachtenden
.Abfrageperiode gibt der Wobbelgenerator einen Startimpuls iS ab, der über die Startimpulsleitung
der Kippstufen 282 aller Steuereinheiten 28 in die in Fig. 4 dargestellte Rechtslage
schaltet und die Torschaltung 30 sperrt. Vom Hochfrequenzgenerator15 wird zuerst
die für den zusätzlichen Resonator im Rasterfilter und im Antwortgerät vorgesehene
Frequenz durchlaufen.
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Die Sendeleistung mit dieser Frequenz gelangt einerseits über den
Richtkoppler 16 und das Rasterfilter 17 zum Gleichrichter 18 und andererseits über
die Sendeantenne 13, die Empfangsantenne des nicht dargestellten Antwortgerätes,
dessen Verschlüsselungsnetz und Sendeantenne und die Empfangsantenne 14 zum Empfangsdetektor
20. Da jedoch das Antwortgerät voraussetzungsgemäß eine niedrigere Temperatur haben
soll als das Abfragegerät, ist die Resonanzfrequenz des im Antwortgerät angeordneten
zusätzlichen Resonators um einen der Temperaturdifferenz entsprechenden Wert höher
als die Resonanzfrequenz des im Ratserfilter angeordneten zusätzlichen Resonators.
Infolgedessen trifft eine schon etwas höher gelegene, vom Hochfrequenzgenerator
15 etwas später erzeugte Frequenz im Antwortgerät auf Resonanz, so daß an den Ausgängen
der Gleichrichter 18 und 20 zu unterschiedlichen Zeitpunkten Impulse der von den
zusätzlichen Resonatoren erzeugten Hochfrequenzimpülse auftreten, und zwar zunächst
der Markiersignalimpuls iMZ am Gleichrichter 18 und dann der Antwortsignalimpuls
iAZ am Gleichrichter 20.
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Der Markiersignalimpuls iMZ durchläuft nun nacheinander die Zellen
des vom Schiebeimpulsgenerator 27 ständig weitergeschalteten Schieberegisters 26.
Im gewählten Beispiel ist angenommen, die temperaturbedingte Verschiebung der beiden
Impulse iMZ und
und iAZ sei so groß, daß der Markiersignalimpuls
iMZ in die dritte Zelle des Schieberegisters 26 geschaltet wird, wenn der Antwortsignalimpuls
i AZ in die erste Zelle des ebenfalls vom Schiebeimpulsgenerator 27 ständig weitergeschalteten
Schieberegisters 25 einläuft. Die beiden Impulse iMZ und i AZ werden dann im betreffenden
Schieberegister gleichmäßig weitergeschaltet, bis der Antwortsignalimpuls i AZ aus
der letzten Zelle des Schieberegisters 25 in die Torschaltung 30 übertragen wird.
Zur gleichen Zeit wird der Markiersignalimpuls iMZ aus der sechsten in die siebente
Zelle des Schieberegisters 26 geschaltet. Die Torschaltung 30 wird vom Antwortsignalimpuls
i AZ vorbereitet und gibt ein Steuerkennzeichen über die Ausgangsleitung b zum Eingang
III aller Steuereinheiten 28, der mit einem Eingang des Koinzidenzgatters 281 verbunden
ist. Da zu diesem Zeitpunkt der Markiereignalimpuls iMZ die siebente Zelle des Schieberegisters
26 belegt gibt deren Ausgang Steuerpotential an den Eingang Y der zugeordneten Steuereinheit
28. Das Kotnzidenzgatter 281 nur dieser einen Steuereinheit schaltet die betreffende
Kippstufe 282 in die Linkslage. Dadurch wird über den Ausgang I Steuerpotential
abgegeben. Ferner wird das Koinzidenzgatter 283
durchgeschaltet, das über
den Ausgang II einen Impuls abgibt.. Das vom Ausgang I abgegebene Potential gelangt
über das Mischgatter 29 zur Torschaltung 30 und schaltet diese durch, so
daß
während der betreffenden hbfrageperiode alle vom Schieberegistar 25 kommenden
Antwortsignalimpulse iA über den Ausgang e an den
Speicher 19 weitergegeben
werden. Der vom Ausgang II der Steuereinheit abgegebene Impuls entspricht dem verzögerten
Markieraignalim -Pula iMZ und gelangt über das Mischgatter 31 zum Speicher
19.
Damit ist für diese Abfrageperiode die der notwendigen Zeitverschiebung
der beiden Impulszüge entsprechende Steuereinheit eingestellt. Alle in dieser Abfrageperiode
folgenden Markiersignalimpulse iM gelangen dann auch über die siebente Zelle und
deren zugeordnete Steuereinheit gleichzeitig mit den entsprechenden Antwortsignalimpulsen
zum Speicher 1g. ZU Beginn der nächsten Abfrageperiode: wiederholen sich die beschriebenen
Vorgänge.
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In dem Beispiel der Fig. 3 werden die Antwortsignalimpulse immer um
die gleiche Zeit verzögert. Je nachdem, ob infolge anderex Temperaturdifferenz zwischen
Abfrage- und Antwortgerät die Markiersignalimpulse früher oder später als die Antwortsignalimpulse
eintreffen, . so wird beim Übertragen des zusätzlichen Antwortsignalimpulses iAZ
vom Ausgang des Schieberegisters 25 in die Torschaltung 30 der zugehörige Markiersignalimpuls
iMZ in eine andere Zelle des Schieberegisters 26 geschaltet. Beispielsweise wird
bei entgegengesetzter Temperaturdifferenz der Markiereignalimpuls 'AZ zu diesem
Zeitpunkt in die dritte Zelle geschaltet und die zugehörige Steuereinheit 28 eingestellt.
Die Verzögerung der Markiersignalimpulse ist also variabel entsprechend Größe und
Richtung der Temperaturdifferenz einstellbar.
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Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich mehrere
Vorteile. Beispielsweise können beim Justieren der Resonatoren mehrere Geräte unterschiedliche
Temperaturen haben, ohne daß-dadurch Fehler beim Betrieb auftreten würden. Der wesentliche
Vorteil iat jedoch, daß'ohne erhebliche Erhöhung den Aufwandes im Abfrage- und im
Antwortgerät Frequenzfehler
kompensiert werden können, die durch
Temperaturdifferenzen zwischen diesen Geräten auftreten. Mit diesem System ist es
gleichfalls möglich, zusätzliche Frequenzfehler auszugleichen, die durch Laufzeitunterschiede
zwischen dem Antwortsignal und dem Markiersignal entstehen.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführbeispiele beschränkt.
Es ist auch möglich, die Impulse iAZ und 'A dem Schieberegister 26 und die Impulse
imz und im dem Schieberegister 25 zuzuführen. Dann ist die Verzögerung der Markiersignalimpulse
fest eingestellt und die der Antwortsignalimpulse in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz
einstellbar. Weiterhin kann eine Vorverzögerung der Antwort- bzw. der Markiersignalimpulse
dadurch erreicht werden, daß die Resonatoren im Verschlüsselungsnetz des Antwortgerätes
bzw. im Rasterfilter des Abfragegerätes von vornherein auf eine von der zu erwartenden
normalen Temperaturdifferenz abhängige höhere Frequenz abgestimmt sind, als die
des anderen Gerätes. Dadurch ergibt sich die gewünschte Verzögerung der betreffenden
Signalimpulse automatisch,-weil die Resonanzfrequenz der zugehörigen Resona-. toren
in jeder Abfrageperiode zu einem späteren Zeitpunkt erreicht wird..