DE2316411A1

DE2316411A1 - Ueberwachungssystem und -verfahren unter verwendung von elektrostatischen und elektromagnetischen feldern

Info

Publication number: DE2316411A1
Application number: DE2316411A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Livingston Gordon; Robert Douglas Williamson
Original assignee: Sensormatic Electronics Corp
Current assignee: Sensormatic Electronics Corp
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1973-04-02
Publication date: 1974-02-28
Also published as: NL7305216A; JPS4945593A; DE2316411C3; JPS5724598B2; IT982964B; ZA734480B; FR2195812B1; GB1406925A; DE2316411B2; US3895368A; BR7306051D0; FR2195812A1; ES413541A1; BE801202A; CA1003522A

Description

2316471

Sensonnatic Electronics Corporation, Hollywood, Florida, USA

Überwachungssystem und -verfahren unter Verwendung von elektrostatischen und elektromagnetischen Feldern

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Diebstahlimberwachung. Insbesondere bezieht sie sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Feststellen der Anwesenheit eines verräterischen Elementes in einer verbotenen Zone.

Zum Zwecke der Überwachung von Diebstahl ist

es bereits vorgeschlagen worden, speziell konstruierte Anhänger an der Ware anzubringen, die zum berechtigten Entfernen der Ware aus dem überwachten Bereich entaktiviere oder entfernt werden müssen. Bei ejner bekannten Anordnung sind die Anhänger mit elektrischen Resonanzkreisen versehen, die in diese eingebettet sind und dazu dienen, den Oszillatorschwingkreis eines elektronischen Oszillators zu verstimmen, um einen Alarm auszulösen, wenn sie in dessen Nähe gebracht werden. Außerdem ist; Gebrauch gemacht worden von Anhängern, die eine nichtlineare Anordnung in Verbindung mit einem Antennenelement enthalten, um die zweite Harmonische eines Mikrowellensignales zurückzustrahlen, das in den überwachten Raum gestrahlt wird. Die Feststellung eines Signals der zweiten Harmonischen wurde zur Auslösung eines Alarms verwendet. Diese bekannten Verfahren haben jedoch hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit und Empfindlichkeit verschiedene Einschränkungen. Sie sind oft empfindlich im Hinblick auf eine falsche Auslösung durch metallische Gebilde, die ähnliche Eigenschaften wie die speziellen Anhänger aufweisen. Die Nähe des menschlichen Körpers zu

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der das elektromagnetische Feld erzeugenden Einrichtung oder den Anhängern neigt dazu,.die Wirkung der Einrichtung abzuschatten und die zuverlässige Arbeitsweise zu stören.

Seit langem ist es bekannt, daß ein nichtlineares Element als Signalmischer wirkt, indem es die Summen- und Differenzfrequenzen erzeugt, wenn es durch zwei Signale unterschiedlicher Frequenz erregt wird. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwei niederfrequente elektromagnetische Felder etwas unterschiedlicher Frequenz in einem zu überwachenden Raum zu erzeugen und das Vorhandensein von Signalen festzustellen, die der Di-fferenz zwischen den beiden Frequenzen entsprechen. Es wird behauptet, daß es auf diese Meise möglich sei, die Anwesenheit eines nichtlinearen Elementes' innerhalb des überwachten Bereiches festzustellen. Ein solches System hat jedoch viele Mangel, nicht zuletzt den der Kosten einer Schaltung von praktikabel kleiner Abmessung, die in einen Anhänger eingebaut werden kann und bei der niedrigen Frequenz zur Resonanz kommt. .

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die

Frequenz eines der beiden elektromagnetischen Felder aus dem Mikrowellenbereich zu wählen. Obgleich dies einige der Probleme vermeidet, denen ein Anhänger begegnet, wenn beide Felder von niederer Frequenz sind, tritt ein anderer Nachteil auf. Die Mikrowellenenergie erzeugt Reflexionen und stehende Viellenin der Mähe des zu überwachenden Raumes. Dies ergibt in Verbindung mit den vergrößerten Ausbreitungseigenschaften von Energie so hoher Frequenz eine beträchtliche Bereichsüberschreitung und eine Falschauslcsung des Überwachungssystemes durch Anhänger, die sich außerhalb des beabsichtigten Überwachungsraumes befinden.

Im Hinblick auf das Obenstehende liegt der

vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Feststellen der Anwesenheit-eines miniaturisierten passiven

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Empfänger-Rückstrahlers für elektrische Signale in einem überi.arjhterv Raiim ;;u schaffen, d^.s beoser ist als alle bisher gekannter. Verfahren.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden

Hvfisiiiu::^ x-rird eir. Verfahren geschaffen zum Feststellen eines Änpfärr^er-Rüekstrahlers für elektrische Signale in einem bei-rsr.zten Raum, der die Eigenschaft der Signalmischung aufweist, -Aobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß in dsm überwachter Raum gleichzeitig erste und zweite Energiefelaer erzeuf.t werden. Das erste Energiefeld ist ein elektromagnetisches Feld und wird durch ein kontinuierliches Mikrowellersignal hervorgerufen, um den Empfänger-Rückstrahler zu veranlassen, ein Signal von dort zurückzusenden. Das zweite Feld ist eir. elektrostatisches Feld, das durch Zuführen einer Signalspannung zu einem diskontinuierlichen Leiter relativ zu einen; ISezugspofcenzialpunkt erzeugt wird und eine genügend niedrige Frequenz besitzt, urn zu ermöglichen, daß es im Wesentlichen auf den überwachten Raum begrenzt ist. Die Feststellung eines Signales in dem Raum, welches aus einer Trägeruml einer Kodulationskomponente besteht, wobei die Komponenten in entsprechender V/eise dem ersten und zweiten Feld zuzuschreiben sind, ist ein Hinweis auf die Anwesenheit eines Empfänger-Rückstrahlers in diesem.

In Verbindung mit einem ε-ndereii Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Überwachungssystem zum Feststellen der Anwesenheit eines Empfänger-Rückstrahlers des ο nens teilend en Typs in einem überwachten Räum geschaffen, wobei das System besteht aus der Kombination einer Quelle kontinuierlicher Mikrowellensignale, einer Einrichtung, die mit der Quelle der Mikrowellensignale gekoppelt ist, um in dem genannten Raum -eine elektromagnetische Welle entsprechend den MikrowellerSignalen auszusenden, einer Quelle für Niederfrequenz-Signale, eines diskontinuierlichen Leiters, der mit der Quelle

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für Niederfrequenzsignale gekoppelt ist, um in dem Raum ein elektrostatisches Feld entsprechend den Niederfrequenzsignalen zu erzeugen, einer Signalfeststelleinriehtung, einer Einrichtung zum Koppeln der Feststelleinrichtung mit dem Raum, um Signale von diesem zu empfangen, wobei die Feststelleinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß die Niederfrequenzsignale nur festgestellt werden, wenn sie als Modulation eines Trägersignals empfangen werden, dessen Frequenz eine bestimmte Beziehung zu derjenigen der Mikrowellensignale aufweist, und einer Einrichtung, die mit der Feststelleinrichtung gekoppelt sind, um entsprechend der Feststellung von Niederfrequenzsignalen einen Alarm zu erzeugen.

Die Erfindung wird besser verständlich nach

dem Studium der "folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, in denen:

Fig. 1 ein Blpckdiagramm eines gemäß der Erfindung aufgebauten Überwachungssystems ist, . ....-"

Fig. 2 eine Reihe von Kurven darstellt, die die Signalformen an verschiedenen Stellen zeigen, die durch entsprechende Bezugszeichen in ,dem System von Fig. 1 gekennzeichnet sind, Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines DiodenrDipol-Empfänger-Rückstrahlers mit Signalmischeigenschaft ist, Fig. 4 ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist, und

Fig. 5 eine Reihe von Kurven darstellt, die die Signalformen an verschiedenen Stellen zeigen, die durch die entsprechenden Bezugszeichen in dem System der Fig. 4 gekennzeichnet sind.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnungen

sind stets die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile verwendet worden.'

In der Anordnung'von. Fig. 1 hat ein mit 9^5 MHz arbeitender UHF-Sender 10 die Funktion einer. Mikrowellen -

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signalquelle und sein Ausgang ist über eine Leitung 11 mit einem Eingang eines Zirkulators 12 verbunden. Der Zirkulator 12 leitet das Signal von der Quelle 10 zu einer Leitung 13, die zu einem Verteiler-Kombinator-Element 14 führt. Das Verteiler-Kombinator-Element 14 teilt die von dem Zirkulator empfangenen Signale in zwei Komponenten, die längs der Leitungen 15 und 16 zu entsprechenden Mikrowellenantennenelementen

17 und 18 weitergeleitet werden. Die Antennenelemente 17 und

18 können in entsprechenden Gestellen oder Gehäusen untergebracht sein, wie sie durch die Phantomlinien-Kästen I9 und 20 symbolisch dargestellt sind.

Signale, die durch die Antennenelemente I7

und 18 aus dem angrenzenden Raum empfangen werden, werden über die Leitungen I5 und 16 zu dem Verteiler-Kombinator 14 zurückgeführt, danach kombiniert und über die Verbindung I3 zu dem Zirkulator zurückgeführt. Diese Signale werden dann durch den Zirkulator 12 zu der Leitung 21 geleitet, die zu dem ersten Detektor 22 führt. Das Wesen des Zirkulators 12 besteht darin, daß obgleich der größte Teil des Signals von der Quelle 10 von der Leitung 11 zu der Leitung Ij5 geleitet wird, ein gewisser Paktor von der Leitung 11 zu der Leitung 21 hindurchgelassen wird. Diese durchgelassene Komponente des Mikrowellensignals von dem Sender 10 wird in dem ersten Detektor 22 zu einem Zwecke verwendet, der später noch vollständig beschrieben wird.

Das Ausgangssignal des ersten Detektors wird

über eine Leitung 23 durch ein Bandpaßfilter 24 und über eine Leitung 26 zu einem AM-Detektor 25 geleitet. Das Ausgangssignal von dem AM-Detektor 25 wird über eine Leitung 27 einem Eingang einer UND-Schaltung 28 zugeführt. Zur gleichen Zeit wird das Signal auf der Leitung 27 durch eine NICHT- oder Inverter-Schaltung 29 dem einen Eingang einer zweiten UND-Schaltung 30 zugeleitet.

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Ein rait 100 Hz arbeitender und mit dem Bezugszeichen 31 bezeichneter freischwingender Multivibrator liefert sein Ausgangssignal über eine Leitung 32 und einen Pufferverstärker 33 an eine Leitung 34, die zu dem Eingang eines impulsgesteuerten Niederfrequenzgenerators 35 führt. Das Ausgangssignal des Generators 35 wird über eine Leitung 36 einem diskontinuierlichen Leiter 37 zugeführt, und zwar zu einem Zwecke, der noch erläutert wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel arbeitet der Generator 35.mit'einer Frequenz von 22 kHz.

Das Ausgangssignal von dem Multivibrator 3I

auf der Leitung 32 wird außerdem parallel dem zweiten Eingang einer jeden der beiden UND-Schaltungen 28 und 30 zugeführt. Das Ausgangssignal von der UND-Schaltung 28 wird über eine Leitung 38 dem Eingang eines Schrittzählers 39 zugeführt, dessen Ausgangssignal über eine Leitung 40 einem Eingang eines Impulskorrektors 41 zugeführt wird. Das Ausgangssignal von dem Impulskorrektor 41 wird über eine Leitung 42 einer Alarmeinrichtung 43 zugeführt. Ein Rücksetzsignal für den Schrittzähler 39 wird über eine Leitung 44 von dem Ausgangssignal der UND-Schaltung 30 abgeleitet.

Unter der Annahme, daß das System von Figur zum Kontrollieren des Ausgangs eines Einzelhandelsgeschaftes oder Ähnlichem verwendet werden soll, würden die beiden Antennenelemente 17 und 18 auf den beiden Seiten des Ausgangs angebracht, um ein elektromagnetisches Feld in dem Raum dazwischen zu erzeugen. Vorzugsweise haben die Elemente I7 und 18 ein Strahlungsdiagramm, das im wesentlichen durch den zu kontrollierenden Raum begrenzt ist. Der Leiter 37 kann über dem Gang angeordnet werden, um in dem gleichen Raum ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, wenn dieser durch das Ausgangssignal von dem impulsgesteuerten Generator 35 relativ zu einem Bezugspotentialpunkt erregt wird. Ein (nicht dargestellter) ge-

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erdeter Leiter kann im Fußboden angeordnet werden, um nötigenfalls eine Rückleitung für die Signale zu schaffen und den Bezugspotentialpunkt zu bilden.

Es ist festgestellt worden, daß wenn ein

kleines nicht]ineares Element in Form eines Halbleiter-Gleichrichterchips oder Ähnlichem mit Dipolantennenelementen der richtigen Länge gekoppelt ist, das Element als eine Signalmisanschaltung arbeitet, indem es die beiden Signale von dem Mikrowellensender und dem Niederfrequenzimpulsgenerator nimmt, um mit dem letzteren Signal das erstere für eine Wiederausstrahlung zu modulieren. Ein solches Element, z.B. ein Dioden-Dipol, ist schematisch in Figur 3 gezeigt, wobei das nichtlineare Element oder der Gleichrichter 45 mit .Dipolelementen 46 und Hj verbunden ist, die alle gemeinsam in einem .Anhänger 48 eingebettet sind. Separate Kapazitäts- und Induktivitätselemente werden nicht benötigt. Für einen wirksamen Betrieb bei 915 MIIz sollte die 3pitze-zu-3pitze-Länge der Elemente 45, 46 und 47 theoretisch eine Größe von 16,4 cm haben. In der Praxis kann sieh eine geringe Abweichung von dem theoretischen Wert als nützlich erweisen. Durch geeignetes Falten der Enden der Dipolelernente in sich selbst zurück, ist es möglich, den Aufbau in eine kleinere Gesamtform zu bringen.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, ist das Ausgangssignal des freischwingenden Multivibrators 3I eine Reihe von Rechteckimpulsen, wie sie in Kurve A gezeigt sind. Diese Impulse haben eine Dauer von ungefähr 2 Millisekunden. In .dem vorliegenden Beispiel ist cie Impulsfolgefrequenz 100 Hz. Die Impulse von dem Multivibrator J>\ bewirken nach dem Durchlaufen des Puffers 33 das Einschalten des Generators 35* um Frequenzoder Inipulsstöße von demselben zu erzeugen. Dies ist in B¹IgUr 2 durch -die Kurve B dargestellt. Dadurch wird, wenn man anninrat, daß ein Anhänger 48 in dem Raum zwischen den Antennenelementer: 17 und 18 vorhanden ist, ein Signal zu den Elementen

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17 und l8 zurückgestrahlt, das aus einer Trägerkomponente mit 915 MHz besteilt, die durch einen Rechteckwellenstoß eines 22 kHz-Modulationssignal moduliert ist. D.h., das zu.dem Verteiler-Kombinator 14 zurückgekehrte Signal hat eine Grundkomponente von 9I5 MHz und Summen- und Differenzfrequenzen gleich 915,022 und 914,978 MHz. Diese Signale mischen sich mit dem durchgelassenen Signal von 915 MHZj das "über die Leitung 21 dem Detektor 22 zugeführt wird. Der Detektor 22 kann eine Gleichrichtermisehschaltung enthalten, um die Trägerfrequenz, d.h. den 915 MHz-Bestandteil zu eliminieren. In Zusammenarbeit mit dem Bandpaßfilter 24, das eine Mittenfrequenz von 22 kHz und eine Bandbreite von 2 kHz hat, wird auf der Leitung 26 ein Signal·erzeugt, das eine Frequenz von 22 kHz besitzt und dem 22 kHz-Bestandteil entspricht, der in dem durch die Antennenelemente 17 und 18 empfangenen modulierten Signal vorhanden ist. ·

Wenn man annimmt, daß der Anhänger weiter in dem zu überwachenden Baum ist, dann ahmt das über die Leitung

26 dem AM-Detektor 25 zugeleitete Signal das Ausgangssignal des Generators >5 nach und hat die in Kurve B von Figur 2 gezeigte Form. Der AM-Detektor 25 kann irgendein üblicher Detektor sein, der in der Lage ist, ein Gleichstrom-Ausgangssignal zu erzeugen, das der Amplitude des Eingangssignals proportional ist. Wenn das Eingangssignal die in Kurve B von Figur 2 gezeigte Form hat, dann ist das Ausgangssignal des Detektors 25 so, wie es in Kurve C von Figur 2 gezeigt ist.

Solange wie die Signale, die über die Leitung

27 von dem Detektor 25 zu der UND-Schaltung 28 geschickt werden, mit dem durch Kurve A von Figur 2 dargestellten Ausgangssignal zusammenfallen, wird am Ausgang der UND-Schaltung 28 ein Impuls erzeugt, der dem Schrittzähler 59 zugeleitet und durch diesen gezählt wird. Wenn der vorhergehende Zustand für eine Zeitdauer besteht., die ausreicht, daß der Schrittzähler

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seine voreingestellte Kapazität erreichen kann, dann wird ein Ausgangsimpuls an den Impulsdehner 41 zur Erregung der Alarmeinrichtung 43 geleitet. Im vorliegenden Beispiel liefert der Schrittzähler vorzugsweise einen Ausgangsimpuls nach 16 Eingangsimpulsen. Falls erwünscht, kann auch irgendein anderer Zählmodus benutzt werden.

Infolge der durch die Schaltung 29.bewirkten Umkehrung erzeugt die UND-Schaltung kein Ausgangssignal, so lange die Signale auf den Leitungen 3² und 27 gleich sind und zusammenfallen. Sobald jedoch die durch den AM-Detektor 25 gelieferten Signale verschwinden, wird durch die UND-Schaltung 30 ein Rücksetzimpuls geliefert, um den Schrittzähler 39 zurückzusetzen. Dies tritt immer dann ein, wenn der Anhänger 48 aus dem überwachten Raum entfernt wird.

Wenn jedoch die Antennenelemente 17 und 18

ein Signal auffangen, das durch ein künstliches Gebilde hervorgerufen ist, dann ist nicht wahrscheinlich, daß ein solches Gebilde eine Folge von 16 richtig geformten und zeitlich richtig liegenden Impulsen erzeugt. Wenn, wie am Punkt 49 auf der Kurve C¹ von Figur 2 gezeigt, kein Signal empfangen wird, dann wird ein Rücksetzimpuls 50, wie er in Kurve D von Figur 2 dargestellt ist, dem Zähler 39 zugeführt. Wenn ein verkürzter Impuls 51* wie er in Kurve C' gezeigt ist, von dem Detektor 25 geliefert wird, dann wird ein Rücksetzimpuls 52, wie er in Kurve D gezeigt ist, dem Zähler 39 zugeführt. Es dürfte damit klar sein, daß der Zähler entweder durch das NichtVorhandensein eines zurückkehrenden Impulses oder durch den Empfang eines fehlerhaften zurückkehrenden Impulses zurückgesetzt wird, um einen anderen Zählvorgang von neuem zu beginnen.

Wenn andererseits ein voller Zählzyklus

empfangen wird, um den Impulsdehner 41 zu aktivieren, ist es möglich, daß der Schrittzähler einige Male zurückgesetzt wird, ohne den Alarm zu unterbrechen, bevor ein anderer gültiger

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Zählimpuls empfangen wird. Durch richtiges Abstimmen der Zeitdauer des Impulsdehners 41 und der Anzahl der von dem Zähler 39 benötigten Zählimpulse ist es möglich, das Verhalten des Gesamtsystems zu optimieren, um zwischen gültigen Signalen und künstlichen Gebilden zu unterscheiden.

Obgleich das in Figur 1 gezeigte System recht wirksam ist, erreicht man gesteigerte Empfindlichkeit und Selektivität durch das im Folgenden unter Bezugnahme auf Figur erläuterte System. Wie dort gezeigt, wird die Ausgangsenergie des UHF-Senders 55 über eine Leitung 56, durch ein entkoppelndes 3db-Dämpfungsglied 57 und ein Bandpaßfilter 58 zu einem Verteiler 59 geleitet. Das Bandpaßfilter 58 hat eine Mittenfrequenz von 915 MHz. Der Verteiler 59 hat zwei Ausgänge, die über Leitungen 60 und 6l mit individuellen Antennenelementen 62 bzw. 6j> verbunden sind. Die Antennenelemente 62 und 63 sollten auf gegenüberliegenden Seiten des zu kontrollierenden Bereiches in entsprechenden Gehäusen oder Sockeln, wie den durch die strichpunktierten Linien dargestellten Kästen 62 und 65 untergebracht werden. Auf diese Weise bilden die beiden Antennenelemente 62 und 6^ ein elektromagnetisches Feld von Mikrowellenenergie in dem dazwischenliegenden Raum.

Ein zweites Paar von Antennenelementen 66 und 67 ist über den kontrollierten Raum hinweg gegenüber von den entsprechenden Sender-Antennenelementen 62 bzw. 63 angeordnet. Die durch die Antennenelemente 66 und 67 aus dem Raum empfangenen Signale werden über entsprechende Leitungen zu den beiden Eingängen eines Kombinatorelementes 68 geleitet, dessen gemeinsames Ausgangssignal über eine Leitung 69 und durch ein Bandpaßfilter 70 zu einem Eingang eines Gegentaktmischers Jl geleitet wird. Der zweite Eingang des Gegentaktmischers Jl wird über die Leitung 72 mit einem 9I5 MHz-Signal gespeist, das von einem Niedrigpegelausgang des Senders 55 abgeleitet

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Das Ausgangssignal von dem Gegentaktmischer 71 wird über eine Leitung 73 dem FM-Detektor 74 zugeführt, dessen Ausgangssignal dem Eingang eines NAND-Gliedes 75 zugeführt wird. Das Ausgangssignal von dem NAMD-Glied 75 wird über eine Leitung zu einem Eingang eines NAND-Gliedes J6 und über eine andere Leitung zu dem Eingang eines NAND-Gliedes 77 geleitet. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 77 wird dem einen Eingang eines NAND-Gliedes 78 zugeführt. Das Ausgangssignal des NAND-Gliedes J6 wird dem Eingang eines 16-Zählers 78 zugeführt, dessen Ausgang über einen Impulsdehner 80 mit einer Alarnschaltung 81 verbunden ist. Der Rücksetzanschluß des Zählers 79 ist mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 78 verbunden.

Ein Impulsgenerator 82 in Form eines spannungsgesteuerten Multivibrators, der mit wählbaren Folgefrequenzen zwischen 200 und 25O Hz arbeitet, ist mit seinem Ausgang über eine Leitung 83 mit einem Dämpfungsglied 84 verbunden, dessen Ausgangssignal dem Steuereingang eines als spannungsgesteuerter Multivibrator ausgebildeten Impulsgenerators 83 zugeführt wird. Der Generator hat eine Mittenfrequenz von 50 kHz. Als Folge der durch das Dämpfungsglied 84 von dem Generator 82 empfangenen impulsweisen Steuerung wird die Frequenz des Generators 85 mit + 1 kHz zwischen 49 kHz und 5I kHz verschoben. Das Ausgangssignal des Generators 85 wird durch ein Resonanz-Tiefpaßfilter 86 geleitet, wodurch die RechteckschwingunE in ein sinusförmiges Signal gleicher Frequenz umge- \mndelt v/ird, das über eine Leitung 87 einem Leistungsverstärker 88 zugeführt wird. Der Ausgang des Leistungsverstärkers ist über getrennte Leitungen 89 und 90 mit entsprechenden Aufwärt stransformat oren 9I und 92 verbunden. Die (nicht dargestellten) Sekundärwicklungen der Transformatoren 9I ^und 92 sind in entsprechender Weise mit den beiden Gehäusen 64 und verbunden, um Spannung an die zugeordneten Folienelemente 93 und 94 anzulegen. Die Folien bilden eine spezielle Form eines

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nichtkontinuierlichen Leiters. Die den Folien 9Γ5 und 94 zugeführten Signale sind parallel zueinander und bilden ein elektrostatisches Feld zwischen den entsprechenden Folien und Masse, d.h. dem Bezugspotentialpunkt. Wirksame Ergebnisse wurden über einen 8 Fuß breiten Raum hinweg mit Folien oder Platten erzielt, die eine Abmessung von nicht mehr als 4 Inch χ 4 Inch hatten und durch ein Signal von etwa 245 V eff. erregt wurden. Sowohl die Erregungsspannung als auch die Foliengröße können abhängig von dem zu überwachenden Raum verändert werden.

Eine zweite Leitung 95 führt das Ausgangssignal des Generators 82 über einen Pufferverstärker 96 einem Verzögerungsmultivibrator 97 zu. Das Ausgangssignal des Verzögerungsmultivibrator 97 wird über eine Leitung 98 dem Eingang eines Bezugsimpuls-Multivibrators 99 zugeleitet, dessen Ausgangssignal über die Leitung 100 dem zweiten Eingang eines jeden der beiden NAND-Glieder 76 und 78 zugeführt wird.

Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung von

Figur 4 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die in den verschiedenen Kurven, von Figur 5 gezeigten Slgnälformen beschriebenen, in denen die den einzelnen Kurven zugeordneten Buchstaben den in der Figur 4 arftretenden Buchstaben entsprechen. Ein (nicht dargestellter) Wahlschalter kenn dazu verwendet werden, die gewünschte Impulsfolgefrequenz für den Generator 82 zu wählen. Die wählbaren Folgefrequenzen können z.B. 200, 225 und 250 Hz sein. Im vorliegenden Beispiel ist die bevorzugte Folgefrequenz 200 Hz, obgleich Folgefrequenzen zwischen 100 und 500 Hz experimentell verwendet worden sind. Der Generator 82 liefert ein symmetrisches Rechteckausgangssignal, wie es In Kurve A von Figur 5 gezeigt ist. Dieses Signal wird durch das . Dämpfungsglied 84 zum Verschieben der Frequenz des Impulsgenerators 85 zwischen 49 kHz und 5I kHz auf den"richtigen Pegel verkleinert. Da das Ausgangssignal des Generators 85 ein Rechtecksignal ist, wird es durch das Resonanz-Tiefpaßfilter

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86 in ein sinusfömiges Signal umgewandelt, wie es in Kurve B von Figur 5 dargestellt ist. Dieses Signal wird dann durch den Leistungsverstärker 88 verstärkt und dazu verwendet, die Folien 93 und 94 zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes in dem überwachten Raum anzusteuern.

Wenn wie in dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 ein Empfänger-Rückstrahler, wie er in Figur 5 gezeigt ist, in den kontrollierten Raum eingeführt wird, wird ein moduliertes Signal erzeugt, das durch die Empfangsantennenelemente 66 und 67 empfangen und dem Gegentaktmischer 7I zugeführt wird. Der Gegentaktmischer entfernt in bekannter V/eise den 9I5 MHz-Trägerfrequenzanteil und liefert die 49 kHz und 5I kHz, die dabei festgestellt werden, über die Leitung 75 an den FM-Detektor 74 zur Umwandlung in einen Rechteckimpuls mit der in Kurve E von Figur 5 gezeigten Form. Es ist selbstverständlich, daß der Detektor 74 ein üblicher Ratiodetektor oder Ähnliches sein kann. Vorzugsweise ist der Eingang des Detektors ¹Jk mit einem (nicht dargestellten) hochverstärkenden Verstärker-Begrenzer versehen, während der Ausgang des Detektors 7^ ein (nicht dargestelltes) Tiefpaßfilter enthält, um die Beseitigung des 49-51 kHz-Anteils sicherzustellen.

Kurve G von Figur 5 zeigt die von dem Verzögerungsmultivibrator 97 gelieferten Ausgangsimpulse. Es ist ersichtlich, daß die Vorderflanke eines von dem Multivibrator 97 erzeugten Impulses mit der Vorderflanke eines nach positiv gehenden in Kurve A gezeigten Ausgangsimpulses des Generators 82 zusammenfällt. Die Rückflanke des durch den Multivibrator 97 erzeugten Impulses kann durch passende (nicht dargestellte) Mittel eingestellt werden. Die durch den Multivibrator 97 verursachte Verzögerung wird dadurch gleich der normalen Verzögerung eingestellt, die die Signale beim Durchlaufen durch die Anordnung sowohl in das elektrostatische Feld als auch zurück auf dem modulierten Träger, durch den Gegentaktmischer und die Detektorschaltung erleiden.

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Die Rückflanke des Impulses von dem Multivibrator 97 wird dazu verwendet, den Referenzirapuls-Multivibrator 99 auszulösen, dessen Ausgangssignal als Kurve D dargestellt ist. Die Vorderflanke des durch den Multivibrator 99 erzeugten Impulses fällt mit der Rückflanke des Ausgangsimpulses des Multivibrators 97 zusammen.- Die Breite des durch den Multivibrator 99 erzeugten Impulses kann durch nicht dargestellte Mittel so eingestellt werden, daß diese Impulsbreite mit der Breite eines von einem tatsächlich in dem überwachten Raum -vorhandenen Anhänger empfangenen Impulses zusammenfällt.

Wenn man beachtet, daß der FM-Detektor 74 so

ausgebildet ist, daß er ein Gleichstromsignal eines Pegels als Folge eines 51 kHz-Eingangssignals und ein Gleichstromsignal eines zweiten Pegels als Folge eines 49 kHz-Signals erzeugt, dann kann man davon ausgehen, daß das von dem NAND-Glied 75 abgegebene Ausgangssignal die in Kurve E gezeigte Form haben wird, wenn sich ein Anhänger 48 in dem kontrollierten Raum befindet. Die nachfolgende Arbeitsweise des Systems ist ganz ähnlich jener in Verbindung mit Figur 1 früher beschriebenen. Wenn das Signal am Ausgang des NAND-Gliedes 75 eine Signalform oder Umhüllende hat, die mit dem am Ausgang des Multivibrators 99 auf der Leitung 100 und als Kurve D dargestellten Signal übereinstimmt, dann wird ein Zählimpuls in den Zähler 79 eingegeben. Nach 16 solchen Zählimpulsen wird ein Ausgangssignal zu dem Impulsdehner 80 weitergegeben, um die Alarmeinriehtung 81 zu erregen. Zu diesem Zweck kann irgend ein geeigneter Zähler verwendet werden. Beispielsweise kann Gebrauch'gemacht werden von einer Reihenschaltung von vier J-K-Flip-Flops, die in bekannter Weise miteinander verbunden sind, um bei Beendigung einer Zählung von 16 ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Sollte der Ausgangsimpuls von dem Detektor Jk

wegen des Entfernens des Anhängers aus dem kontrollierten Raum oder wegen eines anderen Eingriffs unterbrochen werden, dann

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wir'? der Zähler in einer Welse zurückgesetzt, die aus der vorhergehenden Erörterung und aus den Zeichnungen klar sein dürfte.

Zur weiteren Erklärung zeigt Kurve E ein mögliches künstliches Signal, das von fremden Paktoren herrühren kann. Es sei darauf hingewiesen, daß der Zähler 79 sowohl an seiner Eingangs- als 'auch an seiner Rücksetzklemme durch negative Impulse gesteuert wird. Eingangsimpulse der in Kurve E gezeigten Art verursachen Zählirapulse der in Kurve F gezeigten Art, die durchsetzt sind mit Rüeksetzimpulsen, wie sie in Kurve G gezeigt sind. Folglich wird der Zähler immer wieder zurückgesetzt und erreicht seinen AusgabeZählerstand nicht.

Es sollte nun beachtet werden, daß sowohl mit

der Schaltungsanordnung von Figur 1 als auch mit der von Figur 4 ein Alarm nur erzeugt wird, wenn das festgestellte Niederfrequenzsignal eine Sehwingungsiimhüllende hat, die mit einem Ausgangssignal der Impulsmodulationseinrichtung übereinstimmt. In dem System von Figur 1 stellt der Multivibrator yi die Impulsmodulationneinrichtung dar, während in dem System von Figur h die Impulsmodulationseinrichtmig durch den Generator 82 verkörpert wird. Dieses Konzept Ist in dem System von Figur 4 ausgedehnt worden, wo ein Alarm nur gegeben wjrd, wenn das festgestellte Niederfrequenzsignal mit einer Signalumhüllenden frequenzmoduliert ist, die die gleiche Form wie das Modulationssignal hat.

In beiden Systemen sollte das Niederfrequenzsignal vorzugsweise nicht höher als 100 kHz seir>. Es ist gefunden worden, daß solche Niederfrequenzsignale am besten zur Erzeugung des elektrostatischen Feldes verwendet werden. Andererseits sollte das Hnchfrequenzsignal im Mikrowellenbereich liegen, so daß die physikalische Größe des Anhängers nicht mäßig sein muß.

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Obgleich das derzeit bevorzugte Ausfülirungs-

beisplel der Erfindung beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, daß verschiedene Änderungen in dem Aufbau und der Anordnung für Fachleute möglich und vollständig in Betracht gesogen sind, ohne das tatsächliche Prinzip der Erfindung zu verlassen, wie es in den Patentansprüchen umrissen ist. .

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Aufrechterhalten einer Überwachung in einem abgeschlossenen Ram, um in dem Raum die Anwesenheit eines Empfänger-Rückstrahlers für elektrische Signale mit Signalmischeigenschaft festzustellen, gekennzeichnet durch das gleichzeitige Erzeugen von ersten und zweiten Energiefeldern in dem Raum, wobei das erste Feld ein elektromagnetisches Feld ist und durch ein kontinuierliches Mikrowellensignal erzeugt wird, um den Empfänger-Rückstrahler zu veranlassen, ein Signal von dort zurückzusenden, und das zweite Feld ein elektrostatisches Feld ist, welches durch Anlegen einer Signalspannung an einen diskontinuierlichen Leiter relativ zu einem Bezugspotentialpunkt erzeugt wird und welches eine genügend niedrige Frequenz hat, um zu ermöglichen, daß es im wesentlichen nur auf den genannten Raum begrenzt ist, und dadurch, daß die Anwesenheit eines Signals in diesem Raum festgestellt wird, welches aus einem Träger- und einem Modulationsbestandteil besteht, wobei die Bestandteile in entsprechender Weise von dem ersten und zweiten Feld verursacht sind.
2. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet durch die Verwendung eines frequenzmodulierten Signales zum Erzeugen des zweiten Feldes.
3. Überwachungssystem zum Feststellen der Anwesenheit eines miniaturisierten passiven Empfänger-Rückstrahlers für elektromagnetische Wellen mit Signalmischeigenschaft in einem überwachten Raum, gekennzeichnet durch die Kombination einer Quelle für kontinuierliche Mikrowellensignale, einer mit der Quelle für Mikrowellensignale gekoppelten Einrichtung zum Aussenden einer elektromagnetischen Welle in den Raum entsprechend den Mikrowellensignalen,

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einer Quelle für Niederfrequenzsignale, eines diskontinuierlichen Leiters, der mit der Quelle für Niederfrequenzsignale gekoppelt ist, um in dem Raum ein elektrostatisches Feld entsprechend den Niederfrequenzsignalen zu erzeugen, einer Signalfeststelleinrichtung, einer Einrichtung zum Koppeln der Feststelleinrichtung mit dem genannten Raum, um Signale von diesem zu empfangen, wobei die Feststelleinrichtung so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die Niederfrequenzsignale nur feststellt, wenn sie als Modulation' auf einem Trägersignal empfangen werden, dessen Frequenz in einer bestimmten Beziehung zu jener der Mikrowellensignale steht, und einer Einrichtung, die mit der Feststelleinrichtung gekoppelt ist, um bei Feststellung von Niederfrequenzsignalen einen Alarm zu erzeugen.
4. Überwachungssystem nach Anspruch 3* dadurch g e k e η η ζ e i c,h net, daß der diskontinuierliche Leiter ein plattenartiges Teil enthält.
5. Überwachungssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn ze i chne t , daß das Trägersignal die'

" gleiche Frequenz wie die Mikrowellensignale hat.
6. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 5, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Quelle für Niederfrequenzsignale zur Impulsmodulation der letzteren eine Einrichtung gekoppelt ist und daß die Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmes mit der Impulsmodulationseinrichtung gekoppelt sind, um den Alarm nur dann zu erzeugen, wenn das festgestellte Niederfrequenzsignal eine umhüllende Schwingung besitzt, die mit einem Ausgangssignal der Impulsmodulationseinrichtung übereinstimmt.

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7. Überwachungssystem nach einem der Ansprüche j>> ^ oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Quelle für Niederfrequenzsignale eine Einrichtung zurr Frequenzmodulieren der letzteren mit einen? Modulationssignal gekoppelt ist.
8. Uberwachungssystem· i.ach Anspruch ¹J₃ dadurch g e keixnzei cn net , daß die Frequenzmodulationseinrioht-ung mit der Einrichtung zum Erzeugen eines Alarmes gekoppelt ist, um zu bewirken, daß der Alarm nur auftritt, wenn die festgestellten Niederfrequenzsignale mit einer umhüllenden Schwingung frequenzmoduliert sind, die die gleiche Form v;ie die Modulationssignale hat.
9. Uberwachungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch g· e k e η η ze i chnet , daß das Modulationssignal die Form einer Rechteckschwingung hat.
10. Überwachurgssysten nach einem der Ansprüche 7, 8 oder 9, dadurch¹ gekennzeichnet, 'daß die Frequenzmodulation der Quelle für Niederfrequenzsignale einen Frequenzhub in der Größenordnung von 1 kHz hat.
11. Überwachung?system nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Quelle für Niederfrequenzsignale einen Impulsgenerator in Form eines spannangsgesteuerten Multivibrators enthält, daß mit einem Ausgang des Impulsgenerators eine Einrichtung zum Umsetzen ^ines Rechteckschwingungssignals in ein sinusfö'miges Signal zur Verwendung bei der Erzeugung des elektrostatischen Feldes gekoppelt ist, und daß mit dem Iinpul3g(inerator eine Einrichtung zur Frequenzmodulation des leczteren mit einem Modulationssignal gekoppelt ist.

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12. Überwachungssystem na.cn Anspruch 11, dadurch gekenn- ze i c h η e .t , daß das Modulationssignal die Form einer Rechteckschwingung hat.

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