УСТРОЙСТВО для АВТОМАТИЧЕСКОЙ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ С ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ, Советский патент 1968 года по МПК B61L3/20 

РЬвестно 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 известного 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. Плоскость поляризацин приемного излучателя блока ответа поеернута на 45, а плоскость поляризации приемного излучателя блока опроса - на 90° по отнощению к плоскости поляризации передающего излучателя блока опроса.

В блоке ответа может быть на одном конце волноводной 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, сопротивление которого равно волновому сопротивлению .линии.

В блоке ответа может быть на одном конце волноводной линии подключен рупорный излучатель, служащий для .приема опросного сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце короткозамкнутая линия и резонаторы, располол :енные на волноводной линии, размещены между коротко зам.кнутой линией 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 тем. что в блоке опроса к линии, соединяющей передающий излучатель с генератором, подключены эталонные фпльтры, соединенные

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

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

Ма фиг. 1 изображено схематическое расположение блока опроса на лути и блока ответа ка грузовом вагоне; на фиг. 2 - поле частот 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 блока 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 мощ.ности. блока ответа по фиг. 5; на фиг. 7 - блОК ответа, соответствующий эквивалентной схеме на фиг. 3, вид спереди и сверху; на фиг. 8 - бло.к ответа, соответствующий эквивалентной схеме на фиг. 5,вид Сбо:ку и сверху; на фиг. 9 - блок-схема блока опроса; на фиг. 10 - эквивалентная схема блока ответа с короткозамкнутой линией; на фиг. 11-блок-схема блока опроса для блока ответа с короткозам,кнутой линией.

Грузовой вагон 1 на своем шасси несет блок ответа 2. Рядом справа и слева лути расположены по одному блоку опроса 3, из которых правый прямо согласуется с блоком ответа 2.

Передаваемые блоком ответа 2 частоты сообщаются «а блок опроса 3 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 3 постоянно излучает изменяющийся по частоте опросный сигнал, который периодически перекрывает диапазон частот примерно от 4 до 6 Гтц. Этот диапазон частот для передаваемой 12-канальной цифровой информации подразделяется на двенадцать зон В1-В12 (фиг. 2), по пять частот в каждой: /1-/5, /«-/10 И т. д. до /56-/60. Если блок ответа 2 проходит мимо блока опроса 3, 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 /ц-/is для третьей позиции информации выбираются обозначенные на фиг. 2 утолщенными штрихами частоты /13 и /14. Эти обе частоты при перекрытии зоиы ВЗ блоком ответа 2 или подавляются или передаются. Пря подавлении в зоне ВЗ передаются частоты /ц, /la и /is, однако нри 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 нроходят

через двухпроводную линию 5, пока они не попадут на контур иоследавательного резонанса, к примеру резонансный контур 6, который для данной частоты как раз представляет собой короткое .замыкание. Если для частоты онросного сигнала не находится соответствующего резонансного контура, то опросный сигнал проходит до передающей антенны 7, откуда в виде ответного сигнала передается обратно на бло.к опроса.

При принятом на фиг. 2 -коде «2 из 5 каждая цифра позиции .изображается двумя из пяти частотами. Так как для каждой позиции предусмотрено 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 осталь bie частоты передаются блоку опроса.

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

На ф.иг. 5 показана электрическая эквивалентная схема вар.ианта блока ответа 2 с резонанспым контуром для таких частот, которые на фиг. 2 указаны утол.щенньши. При

этом электромагнитная энергия .колебания блока опроса также .попадает на блок ответа через приемную антениу 8. Подсоединенная к антенне 8 двухпроводная линия 9 на конце нагружается сипротивлением резистора 10,

равным волновому сопротивлению линии. 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 ответа, 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 электр.ической эквивалентной .схеме, изображенной на фиг. 3. При этом приемная антенна 11 и передающая антенна 7 представляют собой рупорные излучатели. Двухпров 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 фит. 8 (вид сбоку и сверху) представлена конструкция блока ответа, соответствующая электрической эквивалентной схеме, изображенной на фиг. 5. Служашая для передами И приема антенна 8 также иредста1вляет собой рупорный излучатель, а высокочастотная линия 9 - волноводную линию. Которая на конце нагружается резистором 10 в виде так называемого клина гашения. К волноводной линии подсоединяются 24 резонатора 12. Для 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 передаюшего из.ггучателя или приемного излучателя блока опроса, плоскость ноляризации 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 схема фиг. 3). Блок ответа противостоит как раз блоку опроса 3 (фиг. ) с передающей антенной 13 и приемной антенной 14. Генератор качающей частоты 15 вырабатывает в местном обрабатывающем приборе 4 необходимый для запроса периодически изменяющийся по частоте опросный сигнал, который через направленный ответвитель 16 подается к антенне 13 блока опроса. В направленном отзртвителе 16 незнач1ите.льная часть передающей энергии отбирается и через растровый фильтр 17, состоящий из высокочастотной линии с подключенным для каждой из частот с fi до ffii резонатором, и через выпрямитель 18 с последовательно включенной с.хемой формирования импульсов подводится к запоминающему устройству 19.

Нри передаче частотного диапазона подается непрерывная серия имнульсов, которая для каждой частоты с fi до fno маркируется соответствующим местом запоминающего устройства. Передающая энергия блока ответа 2 принимается антенной 14 и также после усиления и выпрямления в выпрямителе 20 направляется в запоминающее устройство 19, например, через схему формирования импульсов. В запоминающем устройстве 19 импульсы получают соответствующее место. При запросе с запоминающего устройства в кодовом контроллере 21 проверяется нолноценность передаваемого кода. После положительной проверки дешифрованная информация передается на сигнальный прибор 22 или на дисиетчерский пункт.

Так как каждая информа ция может многократно запрашиваться при высоких скоростях между блоком опроса и блоком ответа, то

можно при каждом запросе вновь проводить проверку кода и после многократных запросов приступать к обработке по принципу большинства. Нри этом правильной считается та информация, которая чаще всего обрабатывалась.

Представленное на фиг. 1 расположение блока ответа и блока опроса можно изменить так, что блок ответа будет установлен на полу вагона в центре, между рельсамп, и посылать излучение вниз. Тогда антенны блока опроса должны находиться между рельсами и посылать излучения вверх. Нри таком расположении на каждый блок опроса требуется лишь один блок ответа .

Кроме того, можно изготовить блок ответа с ДВУМЯ антеннами, у которых избираемые частоты не поглощаются (как изображено на .фиг. 3) подсоединенным параллельно в двухпроводной линитт резонансным контуром, а пропускаются через включенный параллельно в линию резонансный контур тт передаются с максимальной мощностью. Также можно преобразовать блок ответа, изображенный на фиг. 8. Кроме того, для выбора частот вместо контура .последовательного резона.нса можно применять контур параллельного резонанса, который таклче состоит из настраиваемых четвеотьволновых щлейфов.

Принятый код «2 из 5 можно заменить другим. Однако тогда НУЖНО передаваемый частотный диапазон также разделить на другие зоны частот п каждой зоне назначить больше или меньще частот. Количество зон разделенного частотного диапазона зависит от числа мест представляемой информации.

Исполнение схематически изображенного на фиг, 9 блока оппоса возможно с помощью других средств и не ограничивается представленной формой исполнения.

На фиг. 10 и 11 представлено развитие изобретения, п KOTODOM предшествующие исполнения применяются по аналогии. Нри этом, как видно из фиг. 10. эквивалентная схема блока ответа содержит ед1 нствеиную направленную антенну 8 для опросного сигнала и для передачи ответного сигнала. На высокочастотной линии, которая соединена с направленной антенной 8, подобно предыдущим примерам исполнения, подключается последовательный резона.нсный контур 12 определенной частотной настройки. Существенно, однако, что обращенный к направленной антенне 8 конец высокочастотного участка линии .9 выполняется отражаютцим, путем использования короткозамкнутой линии 23.

Такой блок ответа целесообразно использовать тогда, когда сопротивление потерь короткозам1снутой линии 23 является наименьшим. В этом случае существует возможность в зоне частоты последовательного резонанса резонансного контура определить возникающий зависящий от частоты фазовый сдвиг ответного сигнала по сравнению с опросным сигнало.м.

Примерное выполнение блока опроса изображено 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 нодключается к высокочастотному участку линии 9. Отличие за.ключается лишь в том, что предусмотренный там участок линии 9 с резистором W заменяется короткозамкнутой линией 23. Рупорный излучатель (антенна) 8 является общей приемно-передающей антенной блока ответа. В блоке Oinpoса в этом отношении изменения заключаются лишь в том, что вместо выпрямителя 20 установлен фазовый детектор 24, к .которому последовательно подключен формирующая импмпульсы цепь 25. Фазовый детектор 24 получает незначительную долю передающей энергии генератора 15, которая отбирается через направленный ответвитель 16 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 6 Ггц. Аналогично может работать система на более высоких рабочих частотах и прежде всего в зоне более длинных миллиметровых волн. Через «аправленный ответвитель 16 основная часть выходной энергии генератора /5 подводится к передающей антенне ЛЗ. Передающая антенна 13 направляет излучаемую энергию блоку ответа, который принимает этот опросный сигнал с помощью общей приемно-передающей антенны 8.

Опросный сигнал во время прохождения нанравленной антенны 8 блока опроса 3 перекрывает несколько раз предусмотренный для дешифрирования частотный диапазон. При этом опросный сигнал -проходит через настроенные яа различные резонансные частоты резонансные контуры J2, и в случае совпадения одной из этих резонансных частот с частотой опросного сигнала вызывается зависящей от частоты сдвиг фазы. Ответный сигнал, который через направленную антенну S 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. За счет сравнения фаз ответного сигнала с передающим сигналом в фазовом детекторе 24 -вырабатываются выходные напряжения, которые нри предусмотренных резонансным контуром 12 частотах имеют характерную форму. Из этих выходных напряжений в формирующей ил-:пульсы цепи 25 образуются импульсы, которые подобно примеру исполнения на фиг. 9. подводятся для оценки к обрабатывающе.му устройству 19.

Предмет изобретения

1.Устройст1во 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 ми.мо размеи1енный на движущемся объекте блок ответа с помощью фильтра 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 .кониам 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. I, отличающееся тем, что в блоке ответа на одном конце волноводной линии, содержащей резонаторы, подключен рупорный излучатель, служащий для приема опросного сигнала и передачи ответного сигнала, а на другом конце установлен резистор в виде клина гащения, сопротивление которого paiBHo волновому сопротивлению

линии,

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в блоке ответа на одном -конце -волноводной линии подключен рупорный излучатель, служащий для приема опросного сигнала и

передач1И ответного сигнала, а на другом конце коротко замкнутая линия и резонаторы, расположенные на волноводной линии, размещены .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 лередающий излучатель с генератором, подключены эталонные фильтры, соединенные через выпрямитель со схемой сравнения, на выходе которой подключен дешифратор.

5.Устройство по ц. 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,

ТТЛ у////////////////////////////

Ш

ВГ8283

-ff fs 7 13 w 15 le 56 57 5S 755 SO

T Т Т

Л ЛЛ/Л/ АлЛлГ Л/ /

Tj 5 5 S S W /2 /З W 755 5557 55 5Э б

Т TZr

129

8АЛА Л ПП--Л У

// 5 7 5 J /с / 2 3 / 75/е П1 5В 9 50

BJ2

иг.2

;--i

:т

Риг.З

SO

Риг V X

T

Риг. 5

Ch

03

c,

i a

e