DE4012527A1 - Kommunikationsvorrichtung fuer basisbandsignale - Google Patents
Kommunikationsvorrichtung fuer basisbandsignaleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kommunikationsvorrichtung, die
Basisbandsignale mit einem hohen Rauschabstand mit Hilfe einer
einfachen Schaltungsanordnung modulieren kann.
Bei einem Kommunikationssystem, das z. B. in der JP-PS 56-
1 40 486 offenbart ist, werden eine Abfragesignalwelle und eine
Energiewelle, die einen Träger für eine Antwortsignalwelle
aufweisen, per Funk von einem ortsfesten Abfragegerät zu einem
Antwort- bzw. Rückmeldegerät unter Verwendung einer
Mikrofrequenz übertragen. Das Antwortgerät wird von einem
Benutzer getragen oder ist an einem sich bewegenden Objekt
befestigt. Nach Empfang dieser Wellen wandelt das Antwortgerät
die Energiewelle in eine Betriebsleistung um und wird somit in
Betrieb gesetzt. Gleichzeitig moduliert das Antwortgerät den
Träger für eine Antwortsignalwelle mit einem Antwortsignal,
das dem Abfragesignal entspricht und überträgt die
Antwortsignalwelle per Funk mit einer schwachen elektrischen
Feldstärke zum Abfragegerät. Bei diesem Kommunikationssystem
werden die Abfrage- und Antwortsignale per Funk als
Basisbandsignale mit den binären Werten "1" und "0"
übertragen.
Eine konventionelle Kommunikationsvorrichtung, die für das
oben erwähnte Kommunikationssystem verwendet wird, wird
nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 6 bis 9(h) beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Abfragegerät eines Kommunikationssystems, bei
dem eine Empfangseinrichtung der konventionellen
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung Anwendung findet.
Fig. 7 zeigt ein Antwortgerät eines Kommunikationssystems, bei
dem eine Sendeeinrichtung der konventionellen Basisband-
Kommunikationsvorrichtung Anwendung findet. Die Fig. 8(a) bis
8(e) stellen Zeitdiagramme dar, die die Demodulation einer
Antwortsignalwelle von einer ersten Empfangseinrichtung in
Fig. 6 verdeutlichen. Die Fig. 9(a) und 9(f) bis 9(h) zeigen
Zeitdiagramme, die die Demodulation einer harmonischen Welle
von einer zweiten Empfangseinrichtung in Fig. 6 verdeutlichen.
Ein in Fig. 6 dargestelltes Abfragegerät 1 wird nachfolgend
beschrieben. Dieses Abfragegerät 1 weist einen ersten
Oszillator 2 zum Erzeugen eines Signals mit einer ersten
Frequenz f 1 (z. B. 2,440 MHz) im Mikrowellenband und einen
zweiten Oszillator 3 zum Erzeugen eines Signals mit einer
zweiten Frequenz f 2 (z. B. 2,455 MHz) auf, die sich in bezug
auf die erste Frequenz f 1 geringfügig unterscheidet. Das vom
ersten Oszillator 2 abgegebene Signal mit der ersten Frequenz
f 1 wird mit Hilfe eines Verstärkers 4 verstärkt. Das
verstärkte Signal wird dann nach Durchlauf durch einen
Zirkulator 5 ohne Modulation z. B. als vertikal-polarisierte
Energiewelle von einer Antenne 6 zu einem Antwortgerät (das
später beschrieben wird) übertragen. Das vom zweiten
Oszillator 3 abgegebene Signal mit der Frequenz f 2 wird
mittels eines Modulators 7 mit einem Abfragesignal A 1
moduliert, das von einer arithmetischen Einheit 8 abgegeben
wird, und anschließend durch einen Verstärker 9 verstärkt.
Dieses verstärkte Signal wird dann als eine Abfragesignalwelle
nach horizontaler Polarisation von einer Antenne 10 zum
Antwortgerät übertragen.
Nach Empfang der Energiewelle und der Abfragesignalwelle
sendet das Antwortgerät (das später beschrieben wird) eine
Antwortsignalwelle und eine harmonische Welle zum Abfragegerät
1. Das Antwortsignal wird als eine erste Sendesignalwelle
durch Phasenmodulation eines Trägers des Signals mit der
ersten Frequenz f 1 mit einem Antwortsignal erhalten, das dem
Abfragesignal entspricht. Die harmonische Welle wird als
zweite Sendesignalwelle durch Amplitudenmodulation eines
Trägers einer zweiten harmonische Welle des Signals mit der
ersten Frequenz f 1 mit dem Antwortsignal erhalten.
Beim Abfragegerät 1 wird die Antwortsignalwelle von der
Antenne 6 empfangen und über einen Zirkulator 5 einem
Phasenschieber 11 zugeführt. Mit Hilfe dieses Phasenschiebers
11 wird das Antwortsignal in zwei Signale aufgezweigt, dessen
Träger eine Phasendifferenz von 90 Grad aufweisen. Die beiden
Signale werden entsprechenden Mischschaltungen 12 und 13
zugeführt. Teile des vom ersten Oszillator 2 stammenden
Signals mit der ersten Frequenz f 1 werden phasengleich als
Gleichrichtungsträger den Mischschaltungen 12 und 13
zugeführt. Die Mischschaltungen 12 und 13 geben dann Signale
ab, die entsprechend der Phasendifferenz zwischen dem
Antwortsignal und jedem Gleichrichtungsträger
amplitudenmoduliert sind. Die Einhüllenden der
amplitudenmodulierten Signale werden von Gleichrichtern 14 und
15 gleichgerichtet, so daß demodulierte Basisbandsignale
entsprechend als Homodynegleichrichterausgangssignale erhalten
werden. Diese demodulierten Ausgangssignale werden von
Verstärkern 16 und 17 verstärkt. Diese Verstärker 16 und 17
unterscheiden binäre Ausgangspegel der demodulierten Signale
als demodulierte Basisbandsignale, und invertieren bzw. geben
diese ab, falls sie entgegengesetzte Phasen aufweisen. Mit
Hilfe von Pegelklemmschaltungen 18 und 19 wird eine
Pegelanpassung der Ausgangssignale der Verstärker 16 und 17
durchgeführt. Die Ausgangssignale der Pegelklemmschaltungen 18
und 19 werden dann einem ODER-Glied 20 zugeführt. Ein ODER-
Ausgangssignal vom ODER-Glied 20 wird als ein erstes
moduliertes Basisbandsignal einem Komparator 21 angelegt. Die
Mischschaltung 12 und der Gleichrichter 14 bilden hierbei
einen Homodyne-Gleichrichter, der als Demodulator dient,
wohingegen die Mischschaltung 13 und der Gleichrichter 15 den
anderen Homodyne-Gleichrichter bilden, der gleichfalls als
Demodulator dient. Die Antenne 6, der Phasenschieber 11, die
beiden Homodyne-Detektoren, die Verstärker 16 und 17, die
Pegelklemmschaltungen 18 und 19 und das ODER-Glied 20 bilden
die erste Empfangseinrichtung für den Empfang einer
phasenmodulierten Antwortsignalwelle und die Abgabe eines
ersten demodulierten Basisbandsignals.
Die harmonische Welle hingegen wird über eine Antenne 22
empfangen und mittels eines Verstärkers 23 verstärkt. Eine
zweite harmonische Welle 2 f 1 (z. B. 4,880 MHz) des Signals mit
der ersten Frequenz f 1 wird mit Hilfe eines Bandpaßfilters 24
herausgefiltert und einer Mischschaltung 25 zugeführt. Diese
Mischschaltung 25 empfängt ein Signal mit einer dritten
Frequenz (z. B. 4,940 MHz) von einem dritten Oszillator 26.
Mit Hilfe der Mischschaltung 25 wird dann eine
Frequenzumsetzung durchgeführt und ein Zwischenfrequenzsignal
(z. B. 60 MHz) wird mit Hilfe eines Bandpaßfilters 27
herausgefiltert. Dieses Zwischenfrequenzsignal wird durch
einen Verstärker 28 verstärkt, und seine Einhüllende wird
durch einen Gleichrichter 29 gleichgerichtet, so daß ein
demoduliertes Basisbandsignal erhalten wird. Das demodulierte
Ausgangssignal des Gleichrichters 29 wird mit Hilfe eines
Verstärkers 30 verstärkt und einer Pegelanpassung in einer
Pegelklemmschaltung 31 unterzogen. Das erhaltene Signal wird
dann als zweites demoduliertes Basisbandsignal dem Komparator
21 zugeführt. Die Antenne 22, die Verstärker 23, 28 und 30,
die Bandpaßfilter 24 und 27, die Mischschaltung 25, der dritte
Oszillator 26, der Gleichrichter 29 und die
Pegelklemmschaltung 31 bilden zusammen eine zweite
Empfangseinrichtung, die eine amplitudenmodulierte harmonische
Welle empfängt und ein zweites demoduliertes Basisbandsignal
abgibt. Die Mischschaltung 25 und der Gleichrichter 29 bilden
hierbei einen Demodulator.
Der Komparator 21 vergleicht das erste demodulierte
Basisbandsignal, das von der ersten Empfangseinrichtung unter
Verwendung des Antwortsignals demoduliert wurde, mit dem
zweiten demodulierten Basisbandsignal, das von der zweiten
Empfangseinrichtung unter Verwendung der harmonischen Welle
demoduliert wurde. Falls die beiden Signale übereinstimmen,
liefert der Komparator 21 die Summe aus dem ersten und zweiten
demodulierten Basisbandsignal als ein demoduliertes Signal
eines Basisbandsignals, das als ein Antwortsignal dient, an
die arithmetische Einheit 8. Falls die beiden Signale
andererseits nicht miteinander übereinstimmen, so liefert der
Komparator 21 ein Fehlersignal an die arithmetische Einheit 8.
Nachfolgend wird ein in Fig. 6 dargestelltes Rückmelde- bzw.
Antwortgerät 40 beschrieben. Bei diesem Antwortgerät 40 wird
eine vom Abfragegerät 1 stammende Abfragesignalwelle von einer
Antenne 41 empfangen und mit Hilfe eines Gleichrichters 42 und
eines Tiefpaßfilters 43 in ein Abfragesignal umgewandelt.
Dieses Signal wird dann durch einen Verstärker 44 verstärkt
und einer arithmetischen Einheit 45 zugeführt. Außerdem wird
eine vom Abfragegerät 1 stammende Energiewelle von einer
Antenne 46 empfangen und sowohl einem Phasenmodulator 47 als
auch einem Gleichrichter 48 zugeführt. Ein dem Phasenmodulator
47 zugeführter Träger ist durch ein Antwortsignal
phasenmoduliert, das von der arithmetischen Einheit 45
entsprechend dem Abfragesignal ausgegeben wird, und eine
Antwortsignalwelle wird als eine erste Sendesignalwelle von
einer Antenne 49 zum Abfragegerät 1 gesendet. Die dem
Gleichrichter 48 zugeführte Energiewelle wird über ein
Tiefpaßfilter 50 in eine Betriebsgleichstromleistung
umgewandelt und als Speisestrom der arithmetischen Einheit 45
oder dergleichen zugeführt. Auf die Gleichrichtung durch den
Gleichrichter 48 hin werden harmonische Komponenten erzeugt,
wobei eine zweite harmonische Welle mit Hilfe eines
Bandpaßfilters 51 herausgefiltert wird. Diese zweite
harmonische Welle wird dann als ein Träger einem
Amplitudenmodulator 52 angelegt. Die zweite harmonische Welle
wird vom Amplitudenmodulator 52 entsprechend dem von der
arithmetischen Einheit 45 abgegebenen Antwortsignal
amplitudenmoduliert und als eine zweite Sendesignalwelle von
einer Antenne 53 zum Abfragegerät 1 gesendet.
Wird bei dieser Anordnung ein Basisbandsignal als
Antwortsignal durch eine in Fig. 8(a) dargestellte Wellenform
repräsentiert, so ist ein Träger für ein Ausgangssignal vom
Phasenmodulator 47 für einen binären Wert phasenverschoben,
jedoch für den anderen Wert nicht phasenverschoben, wie dies
aus Fig. 8(b) ersichtlich ist. Nach Empfang der in Fig. 8(b)
gezeigten Antwortsignalwelle gibt die erste
Empfangseinrichtung des Abfragegeräts erste demodulierte
Signale, die in den Fig. 8(c) und 8(d) gezeigt sind, mittels
Homodyne-Gleichrichtung ab. Falls das Basisbandsignal einen
geeigneten binären Ausgangspegel aufweist, wie in Fig. 8(c)
gezeigt, so kann es, so wie es ist, mittels des Verstärkers 16
verstärkt werden, wie dies in Fig. 8(c′) gezeigt ist. Hat der
Ausgangspegel den entgegengesetzten Pegel, wie in Fig. 8(g)
gezeigt, so wird das Basisbandsignal invertiert und vom
Verstärker 17 verstärkt, wie dies in Fig. 8(d′) gezeigt ist.
Von dem ODER-Glied 20 wird die ODER-Verknüpfung der
Ausgangssignale der Verstärker 16 und 17 als ein erstes
demoduliertes Basisbandsignal abgegeben, das in Fig. 8(e)
dargestellt ist.
Am Ausgang des Amplitudenmodulators 52 wird für einen binären
Wert eine zweite harmonische Welle abgegeben, während für den
anderen binären Wert kein Ausgangssignal vorliegt, wie dies in
Fig. 9(f) dargestellt ist. Nach Empfang der in Fig. 9(f)
gezeigten harmonischen Welle gibt die zweite
Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 1 mittels
Frequenzumsetzung ein Zwischenfrequenzsignal ab, das in Fig.
9(g) dargestellt ist. Außerdem wird vom Gleichrichter 29 ein
Hüllkurvengleichrichter-Ausgangssignal als zweites moduliertes
Basisbandsignal abgegeben, das in Fig. 9(h) dargestellt ist.
Falls der Komparator 21 feststellt, daß das erste und das
zweite demodulierte Basisbandsignal, die von der ersten und
zweiten Empfangseinrichtung mit unterschiedlichen Trägern und
durch unterschiedliche Modulationsverfahren übertragen werden,
miteinander übereinstimmen, folgt daraus, daß die
Kommunikation ordnungsgemäß durchgeführt wurde. Demzufolge
wird die Summe aus dem ersten und zweiten demodulierten
Basisbandsignal in der arithmetischen Einheit 8 als ein
demoduliertes Signal des Basisbandsignals verwendet, das als
Antwortsignal dient.
Bei dem vorstehend beschriebenen Kommunikationssystem weist
die vom Antwortgerät zum Abfragegerät 1 übertragene
Antwortsignalwelle eine sehr geringe elektrische Feldstärke
auf. Aus diesem Grund ist die Antwortsignalwelle anfällig
gegenüber einer Amplitudenmodulation infolge einer
niederfrequenten elektromagnetischen Welle mit einer Frequenz
von 50 oder 60 Hz, die von einer in der Nähe des Antwortgeräts
40 angeordneten Leuchtstofflampe erzeugt wird. Wird außerdem
das Antwortgerät 40 bewegt, so ist der Träger für ein vom
Abfragegerät 1 empfangenes Antwortsignal infolge des Doppler-
Effekts leicht frequenzmoduliert. Aus diesem Grund entspricht
das Homodynegleichrichterausgangssignal als ein von der ersten
Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 1 erhaltenes, erstes
demoduliertes Signal einem demodulierten Basisbandsignal als
Antwortsignal, auf dem niederfrequentes Rauschen infolge der
oben erwähnten Amplituden- oder Frequenzmodulation überlagert
ist. Für die Decodierung des demodulierten Basisbandsignals
ist deshalb eine bestimmte Schaltung zum Entfernen dieses
niederfrequenten Rauschens erforderlich, was eine komplizierte
Schaltungsanordnung zur Folge hat. Außerdem besteht die
Tendenz für das Auftreten von Decodierfehlern.
Ferner wird der binäre Ausgangspegel eines Antwortsignals am
Ausgang des Homodyne-Gleichrichters in Abhängigkeit von der
Distanz zwischen Abfragegerät 1 und Antwortgerät 40
invertiert. Demzufolge ist eine Schaltung zum Invertieren des
Ausgangssignals des Homodyne-Gleichrichters in Abhängigkeit
von seinem binären Ausgangspegel erforderlich. Dies macht die
Decodierschaltung kompliziert.
Da ferner in der ersten Empfangseinrichtung die Bandbreiten
der Verstärker 16 und 17 weit eingestellt sind, um ein
Ausgangssignal des Homodyne-Gleichrichters ohne Verzerrung
verstärken zu können, das die gleiche Wellenform wie die eines
Basisbandsignals aufweist, bereitet es Schwierigkeiten, eine
Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der der Rauschabstand
gesteigert werden kann.
In gleicher Weise ist bei der zweiten Empfangseinrichtung im
Zusammenhang mit dem Demodulationsvorgang zum Gewinnen eines
zweiten demodulierten Basisbandsignals als Antwortsignal aus
einer harmonischen Welle, die Bandbreite des Verstärkers 30
weit eingestellt, um das Ausgangssignal des
Hüllkurvengleichrichters, das die gleiche Wellenform wie die
eines Basisbandsignals aufweist, ohne Verzerrung verstärken zu
können. Demzufolge bereitet es Schwierigkeiten, eine
Schaltungsanordnung zu realisieren, mit der der Rauschabstand
gesteigert werden kann.
Insbesondere bei einem Antwortgerät, das keine
Betriebsstromquelle hat und das so aufgebaut ist, daß es von
außen eine Welle mit einer Mikrofrequenz oder dergleichen als
eine Energiewelle empfängt und zum Erzeugen eines
Betriebsstromes die Welle in Gleichstromleistung umwandelt,
wird ein Antwortsignal mit geringer elektrischer Feldstärke
empfangen. Demzufolge bereitet es Schwierigkeiten, ein
Antwortsignal mit hohem Rauschabstand zu empfangen und zu
demodulieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung vorzuschlagen, die
ein Basisbandsignal bei hohem Rauschabstand mit einer
einfachen, kostengünstigen Schaltungsanordnung demodulieren
kann.
Ferner soll eine Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung
vorgesehen werden, die Basisbandsignale mit den gleichen
Phasen exakt demodulieren kann und die Bestätigung des
ordnungsgemäßen Empfangs der Basisbandsignale ermöglicht, so
daß die Betriebssicherheit bei einer Kommunikation verbessert
wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche gelöst.
Da gemäß der Erfindung ein Basisbandsignal nach Überlagerung
eines Hilfsträgers auf einen Wert dessen übertragen und der
Hilfsträger vom demodulierten Signal durch ein Bandpaßfilter
in der Empfangseinrichtung extrahiert wird, kann der
Rauschabstand durch Verengen des Bandes des Bandpaßfilters
erhöht werden.
Da der Hilfsträger vom Bandpaßfilter extrahiert wird, kann
niederfrequentes Rauschen trotz der Tatsache entfernt werden,
daß für den Demodulator eine Homodyne-Gleichrichtung
Verwendung findet. Da ferner eine Hüllkurvengleichrichtung des
herausgefilterten Hilfsträgers durchgeführt wird, können
Basisbandsignale trotz der Tatsache in Phase demoduliert
werden, daß die Signale nach der Hüllkurvengleichrichtung
binäre entgegengesetzte Phasen aufweisen.
Wird eine Frequenzumsetzung durchgeführt, um ein
Zwischenfrequenzsignal zu erhalten und wird eine
Hüllkurvengleichrichtung des Zwischenfrequenzsignals
durchgeführt, so ergibt sich eine verbesserte Trennschärfe,
wodurch der Rauschabstand erhöht wird.
Falls die ersten und zweiten Sendesignalwellen, die
unterschiedliche Träger aufweisen und verschiedenen
Modulationsarten unterworfen sind, von der ersten und zweiten
Empfangseinrichtung demoduliert werden, und die ersten und
zweiten demodulierten Basisbandsignale mit Hilfe einer
Vergleichseinrichtung miteinander verglichen werden, kann, da
die ersten und zweiten Sendesignal unterschiedlichem
Phasenabgleich unterzogen und verschiedenen Einflüssen von
externem Rauschen unterworfen sind, bestätigt werden, daß die
Basisbandsignale ordnungsgemäß empfangen wurden, falls diese
übereinstimmen.
Falls eine harmonische Komponente, die amplitudenmoduliert
ist, nach Phasenmodulation eines Trägers als erste
Sendesignalwelle nun als eine zweite Sendesignalwelle
empfangen wird, so können zwei Sendesignalwellen mit einem
einfachen Schaltungsaufbau erhalten werden, die
unterschiedliche Träger aufweisen und unterschiedlichen
Modulationsarten unterworfen sind.
Falls ein Basisbandsignal von einem Antwortgerät zu einem
Abfragegerät übertragen werden soll, so kann, selbst wenn das
Basisbandsignal vom Antwortgerät mit geringer elektrischer
Feldstärke gesendet wird, das Signal mit hohem Rauschabstand
empfangen werden, so daß dieses vom Abfragegerät mit einer
einfachen Schaltung in einem engen Band empfangen und
demoduliert werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Abfragegeräts eines
Kommunikationssystems, bei dem ein
Ausführungsbeispiel einer Empfangseinrichtung einer
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der
Erfindung Verwendung findet;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Antwortgeräts eines
Kommunikationssystems, bei dem ein
Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung einer
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der
Erfindung Verwendung findet;
Fig. 3(a) sowie 3(i) bis 3(q) Zeitdiagramme zur Erläuterung
der Demodulation einer Antwortsignalwelle in einer
ersten Empfangseinrichtung in Fig. 1;
Fig. 4(a), 4(i) sowie 4(r) bis 4(v) Zeitdiagramme zur
Erläuterung der Demodulation einer harmonischen Welle
in einer zweiten Empfangseinrichtung in Fig. 1; und
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Antwortgeräts eines
Kommunikationssystems, bei dem ein anderes
Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung der
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der
Erfindung Verwendung findet.
Vorab ist festzustellen, daß diejenigen Bezugszeichen in den
Fig. 1 und 2, die den Bezugszeichen in den Fig. 6 und 7
entsprechen, gleiche Teile bezeichnen, so daß auf deren
Beschreibung verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird das in Fig. 1 dargestellte Abfragegerät 60
beschrieben. In der ersten Empfangseinrichtung, die im
Abfragegerät 60 enthalten ist und der Demodulation einer
Antwortsignalwelle dient, werden
Homodynegleichrichtungsausgangssignale als von den
Gleichrichtern 14 und 15 abgegebene erste demodulierte Signale
entsprechenden Bandpaßfiltern 61 und 62 (die später
beschrieben werden) zum Herausfiltern der Hilfsträger
zugeführt. Die herausgefilterten Hilfsträger werden
entsprechend mittels Verstärker 63 und 64 verstärkt und
Gleichrichtern 65 und 66 zugeführt. Die Hilfsträger werden
einer Hüllkurvengleichrichtung in den Gleichrichtern 65 und 66
zur Demodulation unterzogen. Außerdem werden diese
demodulierten Signale über entsprechende Tiefpaßfilter 67 und
68 entsprechenden Pegelklemmschaltungen 18 und 19 zugeführt.
Anschließend wird ein erstes demoduliertes Basisbandsignal von
einem ODER-Glied 201 abgegeben.
In der zweiten Empfangseinrichtung, die im Abfragegerät 60
enthalten ist und der Demodulation einer harmonischen Welle
dient, werden Hüllkurvengleichrichtersignale als vom
Gleichrichter 29 abgegebene zweite demodulierte Signal einem
Bandpaßfiler 70 zugeführt, um lediglich einen Hilfsträger
herauszufiltern. Der herausgefilterte Hilfsträger wird von
einem Verstärker 71 verstärkt und in einem Gleichrichter 72
einer Hüllkurvengleichrichtung für dessen Demodulation
unterzogen. Dieses demodulierte Signal wird als zweites
demoduliertes Basisbandsignal über ein Tiefpaßfilter 73 einer
Pegelklemmschaltung 31 zugeführt.
Nachfolgend wird das in Fig. 2 dargestellte Antwortgerät 80
erläutert. In diesem Antwortgerät 80 wird ein von einer
arithmetischen Einheit 45 abgegebenes Antwortsignal einer
Mischschaltung 81 zugeführt. Ein Hilfsträger wird der
Mischschaltung 81 von einem Hilfsträgeroszillator 82 zugeführt
und einem der binären Werte des Basisbandsignals des
Antwortsignals überlagert. Das Basisbandsignal, dem der
Hilfsträger überlagert ist, wird einem Phasenmodulator 47 und
einem Amplitudenmodulator 52 zugeführt. Demzufolge wird das
Antwortsignal, das durch das Basisbandsignal, dem der
Hilfsträger überlagert ist, phasenmoduliert ist, als eine
erste Sendesignalwelle von einer Antenne 49 zum Abfragegerät
60 übertragen, und zwar unter Verwendung eines Signals mit
einer ersten Frequenz f 1 als Träger. Gleichzeitig wird die
harmonische Welle, die durch das Basisbandsignal, dem der
Hilfsträger überlagert ist, amplitudenmoduliert ist, als
zweite Sendewelle von einer Antenne 53 zum Abfragegerät
übertragen und zwar unter Verwendung einer zweiten
harmonischen Welle 2 f 1, die als Träger die erste Frequenz f 1
aufweist. Es ist zu bemerken, daß der Hilfsträgeroszillator 82
einen Takt von der arithmetischen Einheit 45 durch geeignete
Frequenzteilung oder eine von der Antenne 46 empfangene
Energiewelle mit geeigneter Frequenzteilung der ersten
Frequenz f 1 verwenden kann.
Wird bei dieser Anordnung ein Basisbandsignal als
Antwortsignal durch die in Fig. 3(a) verdeutlichte Wellenform
repräsentiert, so hat das Basisbandsignal, dem der Hilfsträger
überlagert ist, die in Fig. 3(i) gezeigte Form. Fig. 3(j)
zeigt eine Antwortsignalwelle, die durch das Basisbandsignal,
dem der Hilfsträger überlagert ist, phasenmoduliert ist. Nach
Empfang der Antwortsignalwelle gemäß Fig. 3(j) gibt die erste
Empfangseinrichtung des Abfragegeräts 60 nach der Homodyne-
Gleichrichtung erste modulierte Signale ab, die in den Fig.
3(k) und 3(n) gezeigt sind. Die Bandpaßfilter 61 und 62
extrahieren aus den ersten modulierten Signalen die
Hilfsträger, die in den Fig. 3(i) und 3(o) gezeigt sind. Die
ersten modulierten Signale werden dann in den Gleichrichtern
65 und 66 einer Hüllkurvengleichrichtung unterzogen. Als
Ergebnis werden die in den Fig. 3(m) und 3(p) gezeigten
Signale ausgegeben. Die ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale
der Gleichrichter 65 und 66 wird vom ODER-Glied 201 als ein
erstes demoduliertes Basisbandsignal ausgegeben, das durch
Demodulation des Antwortsignals erhalten wurde und in Fig.
3(q) dargestellt ist.
Falls das Signal nach der Homodyne-Gleichrichtung die
entgegengesetzte Phase aufweist, wie dies in Fig. 3(n) gezeigt
ist, werden die Vorderflanken und Hinterflanken der Impulse
des Ausgangssignals des Gleichrichters 66 (siehe Fig. 3(p))
gegenüber denen des Ausgangssignals des Gleichrichters 65
(Fig. 3(m)) genau genommen um die halbe Periode des
Hilfsträgers verschoben. In der Praxis kann ein solches
Ausgangssignal als ein Ausgangssignal ohne Verschiebung
bearbeitet werden, falls die Frequenz des Hilfsträgers passend
eingestellt wird.
Am Ausgang des Amplitudenmodulators 52 wird, wie in Fig. 4(r)
gezeigt, eine zweite harmonische Welle während eines binären
Wertes entsprechend der Periode des Trägers abgegeben, und
eine zweite Sendesignalwelle wird von der Antenne 53
ausgesendet. Nach Empfang der in Fig. 4(r) gezeigten
harmonischen Welle gibt die zweite Empfangseinrichtung des
Abfragegeräts 60 ein Zwischenfrequenzsignal mit der Periode
des Hilfsträgers ab, wie dies in Fig. 4(s) gezeigt ist. Das
Zwischenfrequenzsignal wird dann im Gleichrichter 29 einer
Hüllkurvengleichrichtung unterzogen. Demzufolge wird ein
Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist,
demoduliert, wie dies in Fig. 4(t) gezeigt ist. Das
Bandpaßfilter 70 extrahiert nur den Hilfsträger vom
Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, wie dies
in Fig. 4(u) gezeigt ist. Wird eine Hüllkurvengleichrichtung
des Basisbandsignals mit Hilfe des Gleichrichters 72
durchgeführt, so wird das Basisbandsignal als ein zweites
demoduliertes Basisbandsignal abgegeben, das durch
Demodulation des Antwortsignals erhalten wurde und in Fig.
4(v) gezeigt ist.
Fig. 5 zeigt ein Antwortgerät eines Kommunikationssystems, bei
dem ein anderes Ausführungsbeispiel einer Sendeeinrichtung der
Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der Erfindung
Anwendung findet. Die gleichen Bezugszeichen in Fig. 5
kennzeichnen die gleichen Teile wie in den Fig. 2 und 7, so
daß deren Beschreibung entbehrlich ist.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird ein Basisbandsignal, dem ein
Hilfsträger überlagert ist, nur einem Phasenmodulator 47
zugeführt, während die Komponenten, die dem
Amplitudenmodulator und dergleichen in Fig. 2 entsprechen,
weggelassen sind. Der Phasenmodulator 47 besteht aus einer
Diode mit variabler Kapazität oder dergleichen und erzeugt
eine harmonische Komponente, die offenbar infolge der
Kapazitätsänderungen bei der Phasenmodulation
amplitudenmoduliert ist. Diese harmonische Komponente wird als
harmonische Welle zusammen mit einem Antwortsignal von einer
Antenne 49 ausgesendet.
Bei dieser Anordnung braucht keine spezielle Schaltung für die
Amplitudenmodulation einer harmonischen Komponente vorgesehen
werden, so daß sich ein entsprechend vereinfachter
Schaltungsaufbau ergibt.
Die Schaltungsanordnung zum Überlagern eines Hilfsträgers auf
ein Basisbandsignal während eines Intervalls eines binären
Wertes ist nicht auf diejenige beschränkt, die beim oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel die Mischschaltung 81
verwendet. Zum Beispiel kann eine Schaltungsanordnung für eine
A1-Modulation eines Hilfsträgers mit einem Basisbandsignal
verwendet werden. Um bei dem oben erwähnten
Ausführungsbeispiel ein Basisbandsignal als Antwortsignal
exakter übertragen und empfangen zu können, werden die erste
und zweite Sendesignalwelle als eine Antwortsignalwelle und
eine harmonische Welle verwendet und die erste und zweite
Empfangseinrichtung angeordnet. Jedoch kann auch nur eine der
Empfangseinrichtungen verwendet werden. In der ersten
Empfangseinrichtung, die der Demodulation einer
Antwortsignalwelle dient, kann ferner ein Homodyne-Detektor
bzw. -Gleichrichter verwendet werden, solange die Phase des
bei der Gleichrichtung vorliegenden Trägers oder eines Trägers
für ein Antwortsignal geeignet eingestellt ist, und ein
geeignetes Homodynegleichrichtungsausgangssignal kann
ungeachtet der Distanz zwischen Abfragegerät 60 und
Antwortgerät 80 bzw. 90 erhalten werden. Ferner brauchen die
Träger für die erste und zweite Sendesignalwelle keine
Beziehung zwischen der Grundwelle und deren harmonischer
Komponente aufweisen, solange sie sich voneinander
unterscheiden.
Da die Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung der Erfindung
den oben erläuterten Aufbau aufzeigt, können die folgenden
Wirkungen erzielt werden.
Da bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
ersten Aspekt der Erfindung ein Hilfsträger mit Hilfe eines
Bandpaßfilters extrahiert wird, kann der Rauschabstand durch
Verengen des Bandes des Bandpaßfilters vergrößert werden.
Ferner kann das Band des Bandpaßfilters aufgrund einer sehr
einfachen Schaltungsanordnung verringert werden.
Bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
zweiten Aspekt der Erfindung kann niederfrequentes Rauschen
mit einer einfachen Schaltungsanordnung trotz Homodyne-
Gleichrichtung beseitigt werden, und Basisbandsignale, die die
gleiche Phase haben, durch Hüllkurvengleichrichtung der
Hilfsträger exakt demoduliert werden, und zwar ungeachtet der
entgegengesetzten Phasen der Ausgangssignale des Homodyne-
Gleichrichters und dergleichen.
Bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
dritten Aspekt der Erfindung kann die Trennschärfe infolge der
Frequenzumsetzung verbessert und der Rauschabstand in hohem
Maße infolge eines schmalen Bandes des Bandpaßfilters
vergrößert werden.
Bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
vierten Aspekt der Erfindung werden die erste und zweite
Sendesignalwelle unterschiedlichem Phasenabgleich unterworfen
und unterschiedlich durch externes Rauschen auf den Sendewegen
beeinflußt, da die erste und zweite Sendesignalwelle
unterschiedliche Träger aufweisen und unterschiedlichen
Modulationsarten unterzogen sind. Falls somit das erste und
zweite demodulierte Basisbandsignal, die von den beiden
Sendesignalwellen gewonnen wurden, übereinstimmen, kann
bestätigt werden, daß ein Basisbandsignal ordnungsgemäß
empfangen wird, was die Betriebssicherheit der Kommunikation
steigert.
Da bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
fünften Aspekt der Erfindung die harmonischen Komponenten, die
auf die Phasenmodulation hin erzeugt wurden, zwangsläufig
verwendet werden, können zwei Träger mit einer sehr einfachen
Schaltungsanordnung erhalten und eine äußerst betriebssichere
Kommunikation mit einer kostengünstigen Schaltung durchgeführt
werden.
Bei der Basisbandsignal-Kommunikationsvorrichtung gemäß dem
sechsten Aspekt der Erfindung kann das Abfragegerät das
Basisbandsignal mit hohem Rauschabstand
empfangen/demodulieren, obwohl das Basisbandsignal von einem
Antwortgerät, das von einem Benutzer getragen oder an einem
sich bewegenden Objekt befestigt ist, zu einem Abfragegerät
mit geringer elektrischer Feldstärke übertragen wird.
Demzufolge eignet sich die erfindungsgemäße Basisbandsignal-
Kommunikationsvorichtung für ein Kommunikationssystem, das ein
Antwortgerät einschließt, das keine eigene Betriebsstromquelle
aufweist, sondern den Betriebsstrom aus einem externen
Mikrofrequenz-Signal oder dergleichen gewinnt.
Claims (6)
1. Kommunikationsvorrichtung für Basisbandsignale,
gekennzeichnet durch
- - eine Sendeeinrichtung, die einen Hilfsträger einem Wert eines aus binären Werten bestehenden Basisbandsignals überlagert, einen Träger mit dem Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, moduliert und das Basisbandsignal als Sendesignalwelle aussendet und
- - eine Empfangseinrichtung, die nach Empfang der Sendesignalwelle das Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, mittels eines Demodulators (12, 14; 13, 15) demoduliert, den Hilfsträger vom demodulierten Signal unter Verwendung eines Bandpaßfilters (61; 62) extrahiert und das Basisbandsignal anhand eines Gleichrichters (65; 66) , der die Hüllkurve des Hilfsträgers gleichrichtet, demoduliert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendeeinrichtung den Träger mit dem
Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist,
phasenmoduliert und
daß der Demodulator (12, 14; 13, 15) der
Empfangseinrichtung eine Homodyne-Gleichrichtung der
Sendesignalwelle durchführt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Sendeeinrichtung den Träger mit dem
Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist,
amplitudenmoduliert und
daß der Demodulator (29, 25) der Empfangseinrichtung eine
Frequenzumsetzung der Sendesignalwelle in ein
Zwischenfrequenzsignal vornimmt und dessen Hüllkurve
gleichrichtet.
4. Kommunikationsvorrichtung für Basisbandsignale,
gekennzeichnet durch
- - eine erste Sendeeinrichtung (81, 82, 47), die einen Hilfsträger einem Wert eines aus binären Werten bestehenden Basisbandsignals überlagert, einen ersten Träger mit dem Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, phasenmoduliert und das Basisbandsignal als erste Sendesignalwelle aussendet,
- - eine zweite Sendeeinrichtung (81, 82, 52), die einen zweiten Träger mit dem Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, amplitudenmoduliert und das Basisbandsignal als zweite Sendesignalwelle aussendet,
- - eine erste Empfangseinrichtung, die die erste Sendesignalwelle empfängt, die erste Sendesignalwelle unter Verwendung eines Homodyne-Gleichrichters (12, 14; 13, 15) zum Gewinnen eines ersten demodulierten Signals gleichrichtet, den Hilfsträger vom ersten demodulierten Signal unter Verwendung eines ersten Bandpaßfilters (61; 62) extrahiert und ein demoduliertes Basisbandsignal durch Gleichrichtung der Hüllkurve des Hilfsträgers unter Verwendung eines ersten Gleichrichters (65; 66) erzeugt,
- - eine zweite Empfangseinrichtung, die die zweite Sendesignalwelle empfängt, die zweite Sendesignalwelle unter Verwendung eines Frequenzumsetzers (25, 26) so in der Frequenz umwandelt, daß ein Zwischenfrequenzsignal erhalten wird, die Hüllkurve des Zwischenfrequenzsignals unter Verwendung eines zweiten Gleichrichters (29) unter Erzeugung eines zweiten demodulierten Signals gleichrichtet, den Hilfsträger vom zweiten demodulierten Signal unter Verwendung eines zweiten Bandpaßfilters (70) extrahiert und die Hüllkurve des Hilfsträgers unter Verwendung eines dritten Gleichrichters (72) zum Erzeugen eines zweiten demodulierten Basisbandsignals gleichrichtet; und
- - eine Vergleichseinrichtung (21), die das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal vergleicht und zumindest das erste oder zweite demodulierte Basisbandsignal als ein demoduliertes Signal des Basisbandsignals abgibt, falls das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal übereinstimmen.
5. Kommunikationsvorrichtung für Basisbandsignale,
gekennzeichnet durch
- - eine Sendeeinrichtung, die einen Hilfsträger einem Wert eines aus binären Werten bestehenden Basisbandsignals überlagert, eine Trägerwelle mit dem Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, phasenmoduliert und das Basisbandsignal als Sendesignalwelle aussendet;
- - eine erste Empfangseinrichtung, die die Sendesignalwelle empfängt, eine Homodyne-Gleichrichtung der Sendesignalwelle unter Verwendung eines Homodyne- Gleichrichters (12, 14; 13, 15) zum Erzeugen eines ersten demodulierten Signals durchführt, den Hilfsträger vom ersten demodulierten Signal unter Verwendung eines ersten Bandpaßfilters (61; 62) gewinnt und eine Hüllkurve des Hilfsträgers unter Verwendung eines ersten Gleichrichtes (65; 66) zum Erzeugen eines ersten demodulierten Basisbandsignals gleichrichtet;
- - eine zweite Empfangseinrichtung, die eine harmonische Welle empfängt, die mit dem Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, amplitudenmoduliert ist und nach Phasenmodulation in der Sendeeinrichtung abgestrahlt wurde, die harmonische Welle unter Verwendung eines Frequenzumsetzers (25, 26) so in der Frequenz umwandelt, daß ein Zwischenfrequenzsignal erhalten wird, die Hüllkurve des Zwischenfrequenzsignals mit Hilfe eines zweiten Gleichrichters (29) unter Erzeugung eines zweiten demodulierten Signals gleichrichtet, den Hilfsträger mit Hilfe eines zweiten Bandpaßfilters (70) aus dem zweiten demodulierten Signal gewinnt und eine Hüllkurve des Hilfsträgers mittels eines dritten Gleichrichters (72) unter Erzeugung eines zweiten demodulierten Basisbandsignals gleichrichtet; und
- - eine Vergleichseinrichtung (21), die das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal vergleicht und zumindest das erste oder zweite demodulierte Basisbandsignal als ein demoduliertes Signal des Basisbandsignals abgibt, falls das erste und zweite demodulierte Basisbandsignal übereinstimmen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Kommunikationssystem, in dem ein Abfragesignal
von einem Abfragegerät (60) zu einem Antweortgerät (80;
90) und ein Antwortsignal, das dem empfangenen und
demodulierten Abfragesignal entspricht, vom Antwortgerät
(80; 90) zum Abfragegerät (60) übertragen wird, das
Basisbandsignal, dem der Hilfsträger überlagert ist, als
Antwortsignal vom Antwortgerät zum Abfragegerät übertragen
wird.
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