Устройство для автоматической беспроводной передачи информации с движущихся объектов,

Устройство для автоматической беспроводной передачи информации с движущихся объектов,

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е 23l443

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советокив

Социалистические

Реслублив

К ПАТЕНТУ

Зависимый от патента №вЂ”

Кл. 42п16, 9/18

20i, 41/10

Заявлено 20. т/.1967 (№ 1159302/26-24)

Приоритет: 27. Ч.1966 № S 104055 IXd/21à4, МПК G 061<

В 611

УДК 681 327.12.:621.372.. 8: 656.22. 05 (088.8) Номитет ло делам изобретений и открытиИ ори Совете Мииистрое

СССР

ФРГ

Опубликовано 15.Х1.1968. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 24.III.1969

Авторы изобретения

Иностранцы

Вильгельм Графингер (Австрия) и Херманн Гегц (Федеративная Республика Германии) Иностранная фирма

«Сименс Акциенгезельшафт» (Федеративная Республика Германии) Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЕСПРОВОДНОЙ

ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, НАПРИМЕР ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ, НА УСТАНОВЛЕННЫЕ В ОПРЕДЕЛЕННЫХ МЕСТАХ HA ПУТИ

БЛОКИ ОПРОСА

Известно устройство для автоматической беспроводной передачи информации с движущихся объектов, например железнодорожных вагонов, на установленные в определенных местах на пути блоки опроса, которые в определенном частотном диапазоне передают периодически изменяющий свою частоту опросный сигнал, из которого проходящий мимо размещенный на движущемся объекте блок ответа с помощью фильтра выбирает соответствующие информации частоты и для каждой позиции информации посылает в блок опроса определенные ответные сигналы. Устройство содержит в блоке опроса генератор качающей частоты и схему сравнения.

Предложенное устройство отличается от из,вестного тем, что с целью упрощения устройства блок ответа содержит волноводную линию с расположенными на ней резонаторами избираемых частот. К концам волноводной линии подключены .приемный л передающий рупорные излучатели, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны, Блоки опроса также содержат передающий и приемный рупорные излучатели. Плоскость поляризации приемного излучателя блока ответа повернута на 45, а плоскость, поляризации приемного излучателя блока опроса — на 90 по отношению к плоскости поляризации передающего излучателя блока опроса.

В блоке ответа может быть на одном конце

5 полноводной линии, содержащей резонаторы. подключен рупорный излучатель, служащий для приема опросного сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце установлен резистор в виде клина гашения, сопротив10 ление которого равно волновому сопротивле»ию линии.

В блоке ответа может быть на одном конце волноводной линии подключен рупорный пз15 лучатель. служащий для,приема опросног з сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце короткозамкнутая линия и резонаторы, расположенные на волноводной линии, размещены межд . нор от! о зам кнутов Ill20 нией и рупорным излучателем на таком расстоянии от отражающей короткозамкнутой линии, что они для своей настроечной частоты находятся в зоне максимальной связи.

Предложенное устройство отличается еще и

25 тем. что в блоке опроса к линии, соединяющей передающий излучатель с генератором, подключены эталонные фильтры, соединенные

231443 через выпрямитель со схемой сравнения, на выходе которой подключен дешифратор.

Кроме того, блок опроса содержит подключенный к линии, связанной с приемным излучателем, фазовый детектор, к выходу которого подключена схема сравнения, подключенная к дешифратору.

1-1а фиг. 1 изображено схематическое расположение блока опроса на пути и блока ответа на грузовом вагоне; на фиг. 2 — поле частог для,передаваемой по коду «2 из 5» 12-канальной информации; на фиг. 3 — электрическая эквивалентная схема блока ответа; на фиг. 4— частотный спектр передающей мощности бло,ка ответа по фиг. 3; на фиг. 5 — электрическая эквивалентная схема блока ответа с одной лишь служащей для приема и передачи антенной; на фиг. 6 — частотный спектр передающей мощности блока ответа по фиг. 5; на фиг. 7 — блок ответа, соответствующий эквивалентной схеме на фиг. 3, вид спереди и сверху; на фиг. 8 — блок опвета, соответствующий эквивалентной схеме на фиг, 5,,вид сбоку и сверху; на фиг. 9 — блок-схема блока опроса; на фиг. 10 — эквивалентная схема блока ответа с короткозамкнутой линией; на фиг,11 †бл-схема блока опроса для блока ответа с короткозамкнутой линией.

Грузовой вагон 1 на своем шасси несет блок ответа 2. Рядом справа и слева пути расположены по одному блоку опроса 8, из которых, правый прямо согласуется с блоком ответа 2.

Передаваемые блоком ответа 2 частоты сообщаются на блок опроса 8 и местный обрабатывающий прибор 4, который производит последующую обработку информации.

На фиг. 3, 5 и 10 поясняется работа устройства с использованием эквивалентных схем блока ответа.

Блок опроса 8 постоянно излучает изменяющийся по частоте опросный сигнал, который периодически перекрывает диапазон частот примерно от 4 до 6 Гт . Этот диапазон частот для передаваемой 12-канальной цифровой информации подразделяется на двенадцать зон

Bl — B12 (фиг. 2), по пять частот в каждой:

fi — Ь fp — f10 и т. д- до /:о — fpp. Если блок ответа 2 проходит мимо блока опроса 8, то блоком ответа воспринимается весь диапазон частот.

Для каждой позиции информации в блоке ответа 2 расположены два фильтра, которые из пяти частот, соответствующих данной позиции зоны, выбирают две частоты, обозначающие передаваемые цифры этой позиции кодом

«2 из 5». Например, из частот fg,— /д для третьей позиции информации выбираются обозначенные на фиг. 2 утолщенными штрихами частоты f» и f„. Эти обе частоты при перекрытии зоны В8 блоком ответа 2 или подавляются или передаются. При подавлении в зоне В8 передаются частоты f11> fj2 и f15> однако при передаче эти три частоты поглощаются.

Фиг. 3 показывает электрическую эквивалентную схему блока ответа 2 с резонансным контуром для поглощения тех частот, которые на фиг. 2 обозначены утолщенными. При этом передаваемая от блока опроса электромагнитная энергия колебаний постоянно перекрываемого диапазона частот через приемную антенну попадает на блок ответа 2, электромагнитные волны каждой частоты проходяг ерез двухпроводную линию 5, пока они не попадут на контур последовательного резонанса, к,примеру резонансный контур 6, который для данной частоты как раз,представляет собой короткое.замыкание. Если для частоты опросного сигнала не находится соответствующего резонансного контура, тоопросный сигнал проходит до передающей антенны 7, откуда в виде ответного сигнала передается обратно на блок опроса.

При принятом на фиг. 2 коде «2 из 5» каждая цифра позиции изображается двумя из пяти частотами. Так как для каждой позиции гредусмотрено пять частот и в блоке ответа 2 для каждой позиции имеются два резонансных контура, то, следовательно, для представления 12-канальной информации необходимо 24 резонансных контура. Эти 24 частоты передаваемого блоком опроса диапазона подавляются в блоке ответа (фиг. 3), а остальные частоты, передаются блоку опроса.

На фиг. 4 изображена временная диаграмvа амплитуды ответного сигнала блока ответа, выполненного по фиг. 3, который подавляет (например, как указано на фиг. 2 утолщенными штрихами) частоты.

На фиг. 5 показана электрическая эквивалентная схема варианта блока ответа 2 с резонансным контуром для таких частот, которые на фиг. 2 указаны утолщенными. При этом электромагнитная энергия, колебания блока опроса такхке .попадает на блок ответа через приемную антенну 8. Подсоединенная к антенне 8 двухпроводная линия 9 на конце нагружается сопротивлением резистора 10, равным волновому сопротивлению лин ии. Те волны, для которых их частота имеет соответствующий резонансный контур, отражаются от него и от этой же антенны 8 снова передаются к блоку опроса. Если для частоты не находится соответствующего резонансного контура, то ее волны доходят до конца двухпроводной линии и поглощаются резистором 10.

На фиг. 6 изображена временная диаграмма амплитуды ответного сигнала блока отве а, выполненного по фиг. 5, который передает информацию с тем же кодом, изображенным утолщенными штрихами на фиг, 2.

На фиг. 7 представлена (вид спереди и сверху) конструкция блока ответа, соответствующая электрической эквивалентной схеме, изображенной на фиг. 3. При этом приемная антенна 11 и передающая антенна 7 представляют собой рупорные излучатели. Двухпроводная линия 5 (см. фиг. 3) осуществлена

231443

65.-OiT. в виде волноводной линии 5, на которой подсоединяются 24 четвертьволновых шлейфа.

Четвертьволновые шлейфы представляют собой антенны 7. Рупорные излучатели (антенны) 11 и 7 имеют взаимно перпендикулярные плоскости поляризации.

На фиг. 8 (вид сбоку и сверху) представлена конструкция блока ответа, соответствующая электрической эквивалентной схеме, изобра>кенной на фиг, 5. Служащая для переда.и и приема ачтенна 8 также представляет собой рупорHHIé излучатель, а высокочастот ная .чинил 9 — волноводную линию. которая .на конце нагружается резистором 10 в виде так называемого клина гашения, К волноводной линии подсоединяются 24 резонатора 12. ,Цля ликвидации связи между передающим и приемным каналами рупорный излучатель блока ответа повернут так, что ось плоскости поляризации его находится под углом 45 к плоскости поляризации передающего излучателя или приемного излучателя блока опроса, плоскость по,чяризации которого повернута на 90 по отношению к плоскости поляризации передающего излучателя.

На фиг. 9 схематически изображен блок ответа, который должен взаимодействовать с блоком опроса, выполненным по фиг. 7 (эквивалентная с ема фиг, 3), Блок ответа противостоит как раз блоку опроса 8 (фиг. 1) с передающей антенчой 18 и приемной антенHoIT 14. Генератор качающей частоты 15 вырабатывает в местном оорабатывающем приборе 4 неооходимый для запроса периодически изменяющийся по частоте опросный сигнал, который через направленный отвствитель 1б подастся к HHIOITHc 18 блока опроса. B направлсннoм отвствителе 1б незначительная часть передающей энергии отоирается и через гастоовый фильтр 17, состоящий из высокочастотной линии с подключенным для каждой из частот с fI до fI; резонатором, и через вып1>ямитсль 18 с последовательно включенной схемой формирования импульсов под|водится к запоминающему устройству 19.

При передаче частотного диапазона подается непрерывная серия импульсов, которая для каждой частоты с, до f, маркируется соотгстствхющим местом запоминающего устройства. Передающая энергия блока ответа 2 ппинимается антенной 14 и также после усиления и выпрямления в выпрямителе 20 напоавляется в запоминающее устройство 19, например, через схему формирования импульсов. В запоминающем устройстве 19 импульсы получают соответствующее место. При запросе с запоминающего устройспва в кодовом контроллере 21 проверяется полноценность передаваемого кода. Пос.че положительной провепки дешифрованная информация передается на сигнальный прибор 22 или на диспетчерский,пункт.

Так как каждая информация может многократно запрашиваться при высоких скоростях мс>кду блоком опроса н блоком ответа, то

60 можно при каждом запросе вновь проводить проверку кода и после многократных запросов приступать к обраоотке по принцппс большинства. При этом правильной считается та информация, которая чаще всего обрабатывалась.

Представленное на фиг. расположение блока ответа и блока опроса можно изменить так, что блок ответа будет lстановлен на почх вагона в це. тре, между рельсамп, и посылать излучение вниз, Тогда антенны блока опроса должны находиться между рельсами и посы,тать излучения ввсрх. При таком расположеHITII Ha кn>I(, II III блок OIITIncII т»сбмстся олин блок ответа >.

Кроме того, можно изготовить блок ответа с двумя антеннами, у которых избираемые частоты не пог;IQTITBIQTcST (как пзображсHo на фиг. 3) подсоединенHHIì параллельно в двухпроводной линии резонансным контуром. а пропускаются через вкчюченньш параллельí0в,л инию резонаHcHI.TIT контур и передаются с максимальной мошностью. Также можно ппеобпазовать бчок ответа, изображенный на фиг. 8. Кроме того, чля выбора частот вместо контх ра последовательного резонанса можн.> применять контур паралле,чьного резонанса, который также состоит из настраиваемых четEC OòI.ÂOËHOHÛ . ШЛЕйфОВ.

Принятьш код «2 из 5» можно заменить другим. Однако тогда нх.жио персдаваемьш частотный диапазон также пазччелпть на,чругис зоны частот и каждой зоне назначить больше или меньше частот. Количество зон разделенного частотного диапазона зависит ст числа мест ппсдставляемой пнфопмапии.

Нсполненпе схем атпческп изображенного на фиг, 9 блока оппоса возможно с помощью долгих спедств и Hp огпаничивается представленной формой исполнсния.

На фпг. 1О и 11 пречставлсно ра".витпе изобпетсния, в котооом ITDp÷TTIñ ствующие исполнения ппименяются по аналогии. При этом. как видно из фиг. 10, эквивалентная схема олока ответа содержит единственную направленную антенну 8 для приема опросного сигнала и для певедачп ответного сигнала.

На высокочастотной линии. которая соединеHH с направленной антенной 8, подобно пречыдущим примерам пспочненпя. подключается IToследовательный резонансный контур 12 опре.челенHîé частотной íастоойки. СущественHo, oчнако. что обращенный к направленной антенне 8 конец высокочастотного участка линии 9 BhlTIoëíÿåòT TI отражающим, путем использования короткозамкнутой линии 2;>.

Такой блок ответа целесообразно пспользоBBTb тогда, когда сопротивление потерь короткозамкнутой линии 28 является наименьцшм.

В этом случае существует возможность в зоне частоты последовательного резонанса резонансного контура определить возникающий зависящий от частоты фазовый сдвиг ответ ого сигна,ча по сравнению с опросным спгна231443

Примерное выполнение блока опроса изосражено на фиг. 11. При этом элементы, подобные предшествующим фигурам, обозначены теми же указательными цифрами, как и на фиг, 8 и 9. Последовательный резонансный контур 12 подключается к высокочастотному участку линии 9. Отличие заключается лишь в том, что предусмотренный там участок линии 9 с резистором 10 заменяется короткозамкнутой линией 28. Рупорный излучатель (антенна) 8 является общей приемно-передающей антенной блока ответа. В блоке опроса в этом отношении изменения заключаются лишь в том, что вместо выпрямителя 20 установлен фазовый детектор 24, к которому последовательно подключен формирующая имимпульсы цепь 25. Фазовый детектор 24 получает незначительную долю передающей энергии генератора 15, которая отбирается через направленный ответвитель 1б и подается фазовому детектору 24.

Работу этой системы можно представить следующим образом.

Генератор 15 периодически во времени изменяет свою частоту в предусмотренном для работы диапазоне частот, например от 4 до

С 1 гц. Аналогично может работать система на более высоких рабочих частотах и прежде всего в зоне более длинных миллиметровых волн. Через направленный ответвитель 1б основная часть выходной энергии генератора 15 подводится к передающей антенне 18.

Передающая антенна 18 направляет излучаемую энергию блоку ответа, который принимает этот опросный сигнал с помощью общей приемно-передающей антенны 8.

Опросный сигнал во время прохождения направленной антенны 8 блока опроса 8 перекрывает несколько раз предусмотренный для деш|ифрирования частотный диапазон. При этом опросный сигнал проходит через настроенные на различные резонансные частоты резонансные контуры 12, и B случае совпадения одной из этих резонансных частот с частотой опросного сигнала вызывается зависящей от частоты сдвиг фазы. Ответный сигнал, который через направленную антенну 8 излучается на приемную антенну 14 блока опроса, несет в себе избирательный по частоте сдвиг фаз.

Ответный сигнал, который от приемной антенны 14 блока опроса запитывает фазовый детектор 24, содержит таким образом необходимые для обработки данные. 3а счет срав нения фаз ответного сигнала с передающим сигналом в фазовом детекторе 24 вырабатываются выходные напряжения, которые при предусмотренных резонансным контуром 12 частотах имеют характерную форму. Из этих выходных напряжений в формирующей импульсы цепи 25 образуются импульсы, которые подобно примеру исполнения на фиг, 9 подводятся для оценки к обрабатывающему устройству 19, 5

Предмет изобретения

1. Устройство для автоматической беспроводной передачи информации с движущихся объектов, например железнодорожных вагонов, на установленные в определенных местах на пути блоки опроса, которые в определенном частотном диапазоне передают периодически изменяющий свою частоту опросный сигнал, из которого проходящий мимо размещенный на движущемся объекте блок ответа с помощью филь ра выбирает соответствующие информации частоты и для каждой позиции информации посылает в блок опроса определенные ответные сигналы, содержащее в блоке опроса генератор качающей частоты и схему сравнения, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, блок ответа содержит волноводную линию с расположенными на ней резонаторами избираемых частот, к концам волноводной линии подключены приемный и передающий рупорные излучатели, плоскости поляризации которых взаимно перпендикулярны, блоки опроса также содержат передающий и приемный рупорные излучатели, и плоскость поляризации приемного излучателя блока ответа повернута на 45, а плоскость поляризации приемного излучателя блока опроса — на 90 по отношению к плоскости поляризации передающего излучателя блока опроса.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в блоке ответа на одном конце волноводной линии, содержащей резонаторы, подключен рупорныи излучатель, служащий для приема опросного сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце установлен резистор в виде клина гашения, сопротивление которого ра вно волновому сопротивлению линии.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что в блоке ответа на одном конце волноводной линии подключен рупорный излучатель, служащий для приема опросного сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце коротко замкнутая линия и резонаторы, расположенные на .волноводной линии, размещеHhI между коротко замкнутой линией и рупорным излучателем на таком расстоянии от отражающей коротко замкнутой линии, что они для своей настроечной частоты находятся в зоне максимальной связи.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в блоке опроса к линии, соединяющей .передающий излучатель с генератором, подклю !cHII эталонные фильтры, соединенные через выпрямитель со схемой сравнения, на выходе которой подключен дешифратор.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что блок опроса содержит подключенный к линии, связанной с приемным излучателем, фазовый детектор, к выходу которого подключена схема сравнения, подключенная к дешифратору, 231443 Риг. 1

ВЗ

912

2 3 9 5 б 1 8 9 0 Н 2 Ь Ъ И6 17 55 56 67 68 69 66 фиг. 2 Риг.3

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Н115 16 17 56 66 57 58 59 60

Уыг Ф

" 7У 2 3 б б. 7 8 9 1го ttt 12 113 19 15 16 17 18 55 56 57 58 59 60

231443

Составитель Т. И. Лебедева

Редактор В. Н. Торопова Техред T. П. Курилко Корректор В. В. Крылова

Заказ 308/14 Тираж 530 Подписное

ЦКИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2