INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM

Abstract: In an information transmission system which needs few frequencies and is of simple construction and which consists of an interrogating unit (AF) and a responding unit (AW), a single carrier signal (fp) emitted by the interrogating unit (AF) is fed to a parametric frequency converter (PU) in the responding unit (AW) and, after modulation with the information (m) stored in the responding unit, an oscillation (fH) emitted by the converter (PU) is transmitted back to the interrogating unit (AF) and demodulated in it. <IMAGE>

Description: Informationsübertragungssystem Die vorliegende Erfindung betrifft ein Informationsübertragungssystem, bestehend aus einer Abfrageeinheit und einer Antworteinheit, wobei die Antworteinheit ein von der sie passierenden Abfrageeinheit ausgesendetes Trägersignal empfängt, dieses Trägersignal einem Frequenzumsetzer zuführt und das aus der Frequenzumsetzung hervorgehende Signal nach Modulation mit der in der Antworteinheit abgespeicherten Information wieder an die Abfrageeinheit zurücksendet, die das modulierte Signal empfängt und demoduliert. Ein derartiges Informationssystem, wie aus der DE-30 27 981 bekannt ist, kann z.B. dazu verwendet werden, um Informationen, wie etwa Entfernungsangaben oder höchstzulässige Geschwindigkeiten, von einer Gleisstrecke an Züge zu übermitteln. Um beispielsweise im Rangierbetrieb die Waggons in einer gewünschten Reihenfolge zusammenzustellen, wird an Jedem Waggon eine Antworteinheit angebracht, in der alle wissenswerten Daten des Jeweiligen Waggons abgespeichert sind. An der Schienenstrecke ist eine Abfrageeinheit fest installiert, welche die aus den Antworteinheiten herausgelesenen Daten an einen Zentralrechner übermittelt. Der Zentralrechner, der die Reihenfolge der Waggons und deren Bestimmungsbahnhöfe kennt, kann nun dementsprechend die Weichen steuern, so dass die richtige Aneinanderreihung der Waggons erfolgt. Neben der Organisation und Steuerung von gleisgebundenen Fahrzeugen lässt sich dieses Informationsübertragungssystem z.B. auch zur Regelung des Strassenverkehrs ausnutzen. Die Fahrzeuge würden in diesem Fall mit Abfrageeinheiten bestückt, die beim Vorbeifahren aus an den Strassen installierten Antworteinheiten Informationen über Ort, Verkehrsdichte etc. herauslesen. Überall, wo es um die Organisation von mobilen Gütern geht, erweist sich eine solche Informationsübertragungseinrichtung als zweckmässig. Bei dem aus der DE-30 27 981 bekannten Informationsübertra- gungssystem werden von der Abfrageeinheit zwei Trägersignale an die Antworteinheit ausgesendet. Beim Mischvorgang in der Antworteinheit entsteht aus diesen zwei Trägersignalen ein drittes Trägersignal, dem die in der Antworteinheit abgespeicherte Information aufmoduliert wird. Pür die Informationsübertragung massen bei diesem bekannten System also drei verschiedene Frequenzbereiche zur Verfügung gestellt werden. Bei der heute vorherrschenden grossen Belegungsdichte der ausnutzbaren Frequenzen ist es erstrebenswert mit möglichst wenigen Frequenzen für die Informationsübertragung auszukommen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Informationsübertragungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, das nur zwei verschiedene Frequenzen zur Informations- übertragung benötigt und mit möglichst geringem Aufwand realisiert ist. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Frequenzumsetzung in einem parametrischen Umsetzer erfolgt, dessen zeitlich veränderbare nichtlineare Reaktanz von dem einzigen empfangenen Trägersignal angesteuert wird und in an sich bekannter Weise mit mindestens zwei Schwingkreisen gekoppelt ist, wobei diese Schwingkreise auf solche Frequenzen abgestimmt sind, deren Summe mit der Frequenz des die nichtlineare Reaktanz steuernden Signals übereinstimmt, und dass die von einem der beiden Schwingkreise abgegebene Schwingung als Trägersignal für die abgespeicherte Information dient. Der Aufbau und die Funktionsweise von parametrischen Verstärkern und Mischern geht z.B. aus der NTZ, Band 32, Heft 11 (1979) S. 734 - 738 oder der DE-PS 15 41 703 hervor. Zweckmässige Ausführungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wird nun die Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das Blockschaltbild eines Informationsübertra gungssystems, Fig. 2a das Prinzipschaltbild eines parametrischen Um setzers, Fig. 2b eine Schaltungserweiterung des Umsetzers zur Amplitudenmodulation des umgesetzten Träger signals und Fig. 2c eine Schaltungserweiterung des Umsetzers zur Frequenzmodulation des umgesetzten Trägersi gnals. Das in der Fig. 1 dargestellte Informationsübertragungssystem besteht aus einer Abfrageeinheit AF und einer Antworteinheit AW. Die Abfrageeinheit enthält einen Generator G, der ein Trägersignal mit der Frequenz fp erzeugt. Über einen Koppler K1 wird ein Anteil dieses Trägersignals abgekoppelt und der andere Anteil einer Antenne Al zugeführt, welche das Trägersignal zu einer Antworteinheit AW überträgt. Während sich die Antwort einheit AW an der Abfrageeinheit AF vorbeibewegt, empfängt sie mit Hilfe der Antenne A2 das Trägersignal der Frequenz fp In einem parametrischen Umsetzer PU, auf den weiter unten noch eingegangen wird, erfolgt eine Frequenzumsetzung des Trägersignals mit der Frequenz fp auf ein Signal mit der Frequenz fH. Diesem Signal wird die in einem Informationsspeicher IS abgelegte Information m aufmoduliert und das modulierte Signal mit der Frequenz fH über die Antenne A2 an die Abfrageeinheit AF zurückgesendet. Das modulierte Signal mit der Frequenz fH wird von der Antenne Al der Abfrageeinheit AF aufgenommen und hinter der Antenne von einem Koppler K2 ausgekoppelt. Ein Filter F sperrt alle ungewünschten Frequenzen und lässt nur das Signal mit der Frequenz H an einen Eingang eines Mischers M durch. An den zweiten Eingang des Mischers M gelangt das vom Koppler K1 kommende Trägersignal mit der Frequenz Rp. Der Mischer M setzt nun das mit der Information aus der Antworteinheit AW modulierte Signal in eine andere Frequenz f5 um. Das modulierte Signal mit der Frequenz f5 wird schliesslich über einen Verstärker V einem Demodulator D zugeführt, an dessen Ausgang dann die Information der Antworteinheit AW vorliegt. Ein parametrischer Umsetzer PU, dessen Prinzipschaltbild in der Fig. 2a dargestellt ist, ermöglicht es, das einzige ihm zugeführte Trägersignal mit der Frequenz fp in eine andere Frequenz fH umzusetzen, ohne dass wie bei üblichen Mischern ein zweites Trägersignal erforderlich ist. Der parametrische Umsetzer enthält eine veränderbare nichtlineare Reaktanz, z.B. eine Varaktordiode VD1, mit der zwei Schwingkreise gekoppelt sind. Der eine Schwingkreis Ks ist durch eine Induktivität L5 und eine Kapazität Cs und der zweite Schwingkreis KH durch eine Induktivität LH und die Kapazität der Varaktordiode VS1 realisiert. Der Schwingkreis KS und dessen Kopplung mit der Varaktordiode VD1 ist durch die strichlierte Umrandung und der Schwingkreis KH und dessen Kopplung mit der Varaktordiode VD1 ist durch die strichpunktierte Umrandung in der Fig. 2a verdeutlicht. Die Varaktordiode VD1 erhält über ihr vorgeschaltetes Filter Lp, Cp ein Steuersignal und zwar das Trägersignal mit der Frequenz fp Sind die beiden Schwingkreise K5 und KH so abgestimmt, dass die Summe ihrer Resonanzfrequenzen fS + gleich der Frequenz fp des die Varaktordiode VD1 ansteuernden Trägersignals ist, so tritt eine Entdämpfung der beiden Schwingkreise K5 und KH auf, und die parametrische Schaltung schwingt bei den Frequenzen f5 und fH. Es ist sinnvoll einen der beiden Schwingkreise breitbandig abzustimmen und den anderen Schwingkreis mit hoher Güte (schmalbandig) auszulegen, da letzterer dann die Frequenzstabilität der parametrischen Anordnung bestimmt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sei der Schwingkreis KH breitbandig auf die Frequenz fH abgestimmt. Seine Schwingung mit der Frequenz fH wird am Ausgang des parametrischen Umsetzers abgegriffen und zur Uber- tragung der Information der Antworteinheit AW an die Abfra- geeinheit AF verwendet. An der Varaktordiode VD1 wird das Trägersignal mit der Frequenz fp gleichgerichtet. Die dabei entstehende Gleichspannung UB kann als Betriebsenergie für die Schaltungsteile (z.B. Informationsspeicher IS) ausgenutzt werden. Die Antworteinheit AW lässt sich somit vorteilhafterweise ohne eigene Energiequelle betreiben. Dadurch wird ein universeller Einsatz solcher Antworteinheiten möglich. Falls erforderlich, lässt sich eine höhere Betriebsenergie aus den Gleichspannungsanteilen einer oder mehrerer wechselspannungsmässig parallel und gleichspannungsmässig in Reihe zu der bereits erwähnten Varaktordiode VD1 geschalteten Varaktordiode gewinnen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2a ist z.B. nur eine (strichliert gezeichnete) Varaktordiode VD2 zusätzlich in die Schaltung eingefügt. Die beschriebene in Fig. 2a prinzipiell dargestellte Schaltung eines parametrischen Umsetzers lässt sich sehr kompakt in Streifenleitungstechnik oder auch in Hohlleitertechnik (vgl. NTZ, Band 32, Heft 11 (1979), S. 734 - 738 und DE-PS 15 41 703) realisieren. Auf sehr einfache Weise kann die im Umsetzer entstehende Schwingung mit der Frequenz fH entweder amplituden- oder frequenzmoduliert werden. Wird beispielsweise in den Diodengleichspannungsweg am Punkt a ein in Fig. 2b gezeigter elektronischer Schalter, z.B. ein Feldeffektransistor FET, eingefügt und wird dieser elektronische Schalter von dem Informationssignal m aus dem Informationsspeicher IS gesteuert, so wird die Gleichstromzufnhrung im Takt des Informationssignals unterbrochen oder geschlossen. Dementsprechend verschiebt sich der Arbeitspunkt der Varaktordiode VD1 im Takt des Informationssignals m, was eine Verstimmung der (des) Schwingkreise(s) zur Folge hat. Bei einer Verstimmung eines oder beider Schwingkreise ist aber die oben genannte Schwingbedingung für den Umsetzer nicht mehr erfüllt, die besagt, dass die Summe der Resonanzfrequenzen fS i RH der beiden Schwingkreise KS und KH gleich der Frequenz fp des die Ya- raktordiode VD1 steuernden Trägersignals sein muss. Bei einer Schwingkreisverstimmung gibt also der parametrische Umsetzer auch kein Signal der Frequenz fH mehr ab. Demnach liegt am Ausgang des parametrischen Umsetzers in Abhängigkeit des Informationssignals m entweder ein Signal mit der Frequenz fH vor oder es liegt keins vor. Somit erfährt das Signal mit der Frequenz fH durch das Informationssignal m eine Amplitudenmodulation. Schliesst man z.B. an den Punkt b des auf die Frequenz f5 schmalbandig abgestimmten Schwingkreises KS eine in Fig. 2c dargestellte Varaktordiode VD3 an und steuert diese Varaktordiode VD3 mit dem Informationssignal m an, so erfährt dieser Schwingkreis eine Resonanzfrequenzänderung im Takte des Informationssignals. Der Resonanzfrequenzänderung dieses Schwingkreises KS folgt die Resonanzfrequenz fH des breit bandig abgestimmten zweiten Schwingkreises KH, so dass schliesslich der parametrische Umsetzer ein mit dem Informationssignal m frequenzmoduliertes Signal der Frequenz fH abgibt.

Claims: An information transfer system, comprising an interrogation unit (AF) and a response unit (AW), where the response unit (AW) receives a carrier signal (f p ) transmitted by the interrogation unit (AF) passing it, forwards this carrier signal (f p ) to a frequency converter (PU) and returns the signal (f H ), resulting from the frequency conversion after it has been modulated with the information (m) stored in the response unit (AW), back to the interrogation unit (AF), which receives the modulated signal (f H ) and demodulates it, characterized in that the frequency conversion takes place in a parametric converter (PU), the temporally adjustable, non-linear reactance (VD1) is triggered by the single carrier signal (f p ) received and is coupled in a manner known per se with at least two oscillating circuits (K S , K H ), the sum of which corresponds to the frequency (f p ) of the carrier signal controlling the non-linear reactance (VD1), and in that the oscillation (f H ) emitted by one of the two oscillating circuits (K S , K H ) is used as carrier signal for the stored information (m). An information transfer system in accordance with claim 1, characterized in that one oscillation circuit (K H ) is tuned to a broad band and the other oscillation circuit (K S ) to a narrow band. An information transfer system in accordance with claim 1, characterized in that the carrier signal generated by the parametric converter (PU) experiences a corresponding amplitude modulation by means of the operating point displacement of the adjustable, non-linear reactance (VD1) in the cycle of the stored information (m). An information transfer system in accordance with claim 3, characterized in that a switch (FET) controlled by the stored information (m) interrupts or closes the dc voltage path of the adjustable, non-linear reactance (VD1). An information transfer system in accordance with claim 1, characterized in that an adjustable, non-linear reactance (VD3), inserted in one oscillation circuit (K S ) detunes, controlled by the stored information (m), the oscillation circuits (K S , K H ) in the cycle of the information, because of which the carrier signal generated by the parametric converter (PU) experiences a frequency modulation. An information transfer system in accordance with one of the preceding claims, characterized in that a portion split off from the carrier signal supplied to the parametric converter (PU) supplies the switching elements present in the response unit (AW) with operating power (U B ). An information transfer system in accordance with one of the preceding claims, characterized in that a signal portion, rectified by the non-linear reactance (VD1), of the carrier signal supplied to the converter is available as operating power for the switching elements present in the response unit (AW). An information transfer system in accordance with claim 7, characterized in that there is a plurality of non-linear reactances (VD1, VD2), which are switched in parallel in ac and in series in dc and rectify the received carrier signal, and in that the dc portions connected to the non-linear reactances form the operating voltage for the switching elements present in the response unit (AW). An information transfer system in accordance with one of the preceding claims, characterized in that the adjustable, non-linear reactances (VD1, VD2, VD3) are varactor diodes.

Inventors: ZAPPE, HELMUT, DIPL.-ING.
Applicants: ANT NACHRICHTENTECHNIK GMBH
Application year: 1986
Main classification: G01S13
IPC codes: G06K7, G01S13