專利名稱：使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法
技術領域：
本發明涉及信息傳輸設備和方法，特別是使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法。
IAGO系統是使用輻射波導的信息和自動系統，并在例如由運輸和安全國家研究院出版的特刊第8期中由Marc HEDDEBAUT和Marion BERBINEAU發表的題為“輻射波導在導向運輸系統中的使用”一文中對其進行了描述。
該系統能定位沿輻射波導移動的汽車。
該定位以專用定位槽的使用為基礎。
這些定位槽與沿輻射波導規則和連續分布的槽互補和垂直。
這些規則的槽用于高比特率的信息傳輸并測量汽車速度。
然而，與汽車定位有關的信息僅當該汽車沿輻射波導移動時可獲得。
在某些應用中，汽車位于工場區或停泊區或在車站入口。對于這些應用，需要提供當汽車停止或甚至停泊在信息傳輸設備之上時能夠讀取的信息傳輸設備。
對于汽車沿輻射波導移動的應用，必需提供高比特率的信息傳輸設備。
因此，本發明的一個目的是提供一種使用輻射波導系統的信息傳輸設備。
本發明的另一個目的是提供一種使用輻射波導系統的信息傳輸方法。
本發明的要點是使用汽車沿其移動的輻射波導系統的信息傳輸設備，包括將未調制的載波注入所述輻射波導的裝置，沿所述輻射波導定位對所述未調制載波的一些能量的取樣的裝置，
使用表示對所述汽車編址的信息的局部調制信號調制所述未調制載波的調制器裝置，和向所述汽車輻射經調制載波的裝置。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備也可具有附屬權利要求的任何特性。
本發明的要點還包括使用汽車沿其移動的輻射波導系統的信息傳輸方法，包括下列主要步驟將未調制的載波注入所述輻射波導，沿所述輻射波導定位對所述未調制載波的一些能量的取樣，使用表示對所述汽車編址的信息的局部調制信號調制所述未調制載波，和向所述汽車輻射經調制的載波。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸方法也可具有附屬權利要求的任何特性。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備可采用輻射波導的短直線部分來完全實施，例如，其長度與輻射波導空間中傳播的信號的波長相等。
這種技術被用來建造運輸和安全國家研究院的實驗室中最初構成的樣機。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法的一個優點在于其僅從輻射波導取樣約0.02dB的非常少量的能量，以便每當沿輻射波導的汽車操作需要時可提供給傳輸設備。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法的另一個優點在于其可用最少量的部件和連接提供簡單和自動的系統。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法的另一個優點在于其不需要連續供電。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法的另一個優點在于其可提供準確的定位脈沖信號。
本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法的另一個優點在于其可明確地指示汽車的移動方向。
通過參考附圖閱讀對使用輻射波導系統的信息傳輸設備和方法優選實施例的描述將使本發明的其它目的、特性和優點顯而易見。


圖1是本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備的優選實施例的概圖。
圖2示出圖1的傳輸設備的輻射波導和其定向耦合器。
圖3A示出圖1的傳輸設備的諧振腔。
圖3B示出諧振腔的上表面和其調制器設備。
圖3C示出諧振腔和其產生表示將被發送的信息的信號的設備。
圖4是信息傳輸設備和其遠程供電設備的概圖。
圖5示出汽車上經調制的載波接收機設備的一個實施例。
IAGO系統將TE01模式的微波波導的大帶寬用于汽車和地面之間的高比特率信息傳輸。
大帶寬也可使未調制的附加載波在輻射波導中傳輸。
該未調制的載波以低電平發射并全部沿輻射波導傳播。
未調制的載波不急劇地衰減并由與用來再生在輻射波導中傳輸的其它信號的相同的在線轉發器(repeater)放大。
因此，未調制的載波出現在輻射波導的整個長度，并基本上在波導內部。
未調制的載波不從汽車識別并且最初不攜帶任何可識別的特征標記或信息。
根據本發明，使用輻射波導系統，例如IAGO系統的信息傳輸設備和方法在沿輻射波導的定位以整個能量平衡中不會察覺的方式取樣波導中傳播的一些能量，這些定位對汽車操作來說是關鍵的。
所取樣的能量輻射到汽車。
此時，將需要輸送給沿波導移動的汽車的局部調制信號施加到未經調制的載波。
圖1是本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備的優選實施例概圖。
在本發明的使用輻射波導系統的信息傳輸設備的優選實施例中，汽車(未示出)是軌道車輛。
很顯然，在其它應用中，汽車可以貨車或任何其移動裝置。
如圖1所示，在輻射波導2的一側有一個諧振腔1。
輻射波導管2和諧振控1在其相互朝向的一側各包括一個相應的定向耦合器3和4。
定向耦合器是例如兩個尺寸比未調制載波的周期大的圓孔。
圖2示出圖1的傳輸設備的輻射波導和其它耦合器。
圖3A示出圖1的傳輸設備的諧振腔和其定向耦合器。
在IAGO系統中，輻射波導工作在TE01模式。因此，實際上在輻射波導側面不存在電場。
因此，圓孔必須較大以獲得所需的耦合度；因此，從機械觀點來看該尺寸并不關鍵。
這種結構相對于輻射波導中傳輸的功率電平提供-40dB量級的重復耦合系數。
將諧振腔1的長度做得盡可能小，以使諧振腔的內腔體在TE011基波模式諧振。在這類諧振腔的實施例中，消除了所有方向特性，并且無論從上端或下端饋送到輻射波導，耦合系數準確地保持相同。
TE011基波模式諧振腔在其端部短路并引入半波諧振槽5。
半波諧振槽形成在朝向軌道車輛的諧振腔的較大外表面上。
半波諧振槽垂直于輻射波導的槽6。
半波諧振槽向TE011模式的諧振腔輻射從該輻射波導耦合的能量。
半波諧振槽用垂直于輻射波導的規則槽的線性極化輻射。
這些規則槽是波導的傳輸和速度測量槽。
該輻射相對于由波導的傳輸和速度測量槽傳輸的信號提供大約15dB的去耦合。
借助諧振腔和其半波諧振槽將波導中傳播的作為純正弦信號的載波局部地耦合到軌道車輛。
對該正弦信號局部調制。
為獲得該調制器設備，例如，諸如肖特基二極管之類的調制器設備分布在在所需頻率具有高阻抗的點的半波諧振槽邊緣之間。
圖3B示出諧振腔和其調制器設備。
該二極管由施加到其接頭的直流偏置，并當如此偏置時短路該半波諧振槽，該槽在上述工作頻率點具有高阻抗。
這樣使沿輻射波導取樣的純正弦信號被調幅。
輻射波導和諧振腔之間的耦合系數為-40dB量級，在輻射波導中檢測不到在該調制的定時比率與該短路有關的失配。
同樣，考慮到輻射波導中的微波功率頻率電平，最好僅在相對于參考電平為-80dB的電平將調制信號再注入到輻射波導，也就是說，-40dB在輻射波導到諧振腔方向，且-40dB在諧振腔到輻射波導方向。
因此，在諧振腔中產生的調制信號不沿輻射波導傳輸并且不具備諧振腔的任何有效的向上端(upstream)或向下端(downstream)。
設備8產生代表將向軌道車輛傳輸的信息的信號。
代表將被傳輸的信息的信號是例如比特流。
可能的比特率較高并僅由肖特基二極管的開關時間和純正弦信號的頻率限定。
為給出幅度量級的概念，可使用每秒數兆位。
產生表示被傳輸信息的信號的設備8可包括一個皮控制器型設備，該設備在EEPROM型存儲器中存儲一幀并且一旦向其提供能量就重復地產生應用到肖特基二極管的幀。
可使用能夠按被傳輸的信息的應用比率偏置肖特基二極管的其它適合設備。
由于諧振腔中出現的能量很低，輻射波導中出現的功率電平低于40dB的量級，可布置產生表示在諧振腔中被傳輸信息的信號的設置8而不明顯擾動電路的工作或諧振腔的基波模式諧振。
圖3C示出產生表示將被傳輸信息的信號的諧振腔和其設備。
最好是由使用低頻信號，即幾百KHz或甚至幾MHz信號的遠程供電裝置例如以5V電壓幾毫安的電流向產生表示將被傳輸信息的信號的設備8提供功率。
圖4是信息傳輸設備和其遠程供電設備的概圖。
低頻信號通過兩個諧振環9，10A或10B磁耦合到諧振腔。
例如，一串聯型第一諧振環9與能量的發射有關，并聯型第二諧振環10A、10B與能量的接收有關，以遠程供電頻率發射和接收該能量。
能量發射環9附連到軌道車輛(未示出)，并連續產生至少由一個附連到諧振腔1的能量接收環10A、10B吸收的如低于1瓦的低電平能量。
當軌道車輛經過時，能量接收環10A、10B向產生表示將被傳輸信息的信號的設備8提供遠程供電。
盡管來自能量發射環9的微波輻射不被嚴密控制并可通過反射或衍射相對遠離諧振腔傳播，僅當經遠程供電向產生表示將被傳輸信息的信號的設備8供電時產生表示將被傳輸到軌道車輛的信息的信號。
通過來自能量發射環9的微波輻射是低頻信號的事實可防止串音，該低頻信號的幅度按靜磁學定律降低，也就是說與發射機和接收機之間距離的立方成反比。
在一個實施例中，第一能量接收環10A布置在諧振腔1的上端側上，并隨著軌道車輛接近或離開提供直流電源電壓V1。第二能量接收環10B布置在諧振腔1的下端側上，并隨著軌道車輛離開或接近提供直流電源電壓V2。
因此，隨著軌道車輛從諧振腔的上端側穿過到下端側或與之相反，可通過遠程供電連續向產生表示將被傳輸信息的信號的設備8連續供電。
可使用從直流電壓V1到直流電壓V2或與之相反的轉換，以提供表示軌道車輛在諧振腔上方通過的信號。
也可使用從直流電壓V1到直流電壓V2的轉換，以提供表示軌道車輛在上端向下端方向通過的信號。
也可從直流電壓V2向直流電壓V1的轉換，以提供表示軌道車輛在下端向上端方向通過的信號。
圖5示出布置在汽車上經調制的載波接收機設備的一個實施例。
該接收機設備11包括連到系統13的天線12，系統13提供放大，對純正弦信號的頻率濾波和幅度檢波，其功能是重新構成所傳輸的信息。
權利要求
1.使用汽車沿其移動的輻射波導(2)系統的信息傳輸設備，其特征在于該設備包括將未調制的載波注入所述輻射波導的裝置，沿所述輻射波導(2)定位對所述未調制載波的一些能量的取樣的裝置(3、4)。向所述未調制載波施加表示對所述汽車編址的信息的局部調制信號的調制器裝置(7、8)。向所述汽車輻射所述經調制的載波的裝置(5)。
2.根據權利要求1所述的設備，在所述輻射波導(2)的一側上包括一個諧振腔(1)。
3.根據權利要求2所述的設備，其中所述諧振腔(1)的長度使所述諧振腔的內腔體以TE011基波模式諧振。
4.根據權利要求3所述的設備，其中所述TE011基波模式諧振腔(1)在其端部短路。
5.根據權利要求1至4中任何一項所述的設備，其中所述取樣裝置(3、4)在所述輻射波導(2)和所述諧振腔(1)相互面對的側面上包括相應的定向耦合器(3、4)。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述定向耦合器(3、4)至少包括一個圓孔。
7.根據權利要求2至5中任何一項所述的設備，其中所述輻射裝置(5)在所述諧振腔(1)中包括一個半波諧振槽。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述半波諧振槽(5)在所述諧振腔(1)朝向所述汽車的較大外表面上。
9.根據權利要求7或8所述的設備，其中所述半波諧振槽(5)垂直于所述輻射波導(2)的槽(6)。
10.根據權利要求7至9中任何一項所述的設備，其中所述調制器裝置(7、8)在所要求頻率下的高阻抗點在所述半波諧振槽(5)的邊緣之間點包括一個調制器設備(7)。
11.根據權利要求10所述的設備，其中所述調制器設備(7)包括一個肖特基二極管，由施加到所述二極管接頭的直流偏置該肖特基二極管，當如此偏置時所述二極管短路所述半波諧振槽。
12.根據權利要求10或11所述的設備，其中產生表示將被傳輸信息的信號的設備(8)偏置所述調制器設備(7)。
13.根據權利要求10至12中任何一項所述的設備，其中產生表示將被傳輸信息的信號的所述設備(8)在所述諧振腔(1)內部。
14.根據權利要求10至13中任何一項所述的設備，其中由遠程供電裝置向產生表示將被傳輸信息的信號的所述設備(8)供電。
15.根據權利要求14所述設備，其中通過幾百KHz和幾MHz之間低頻信號實現向產生表示將被傳輸信息的信號的所述設備(8)的所述遠程供電。
16.根據權利要求14或15所述的設備，其中通過附連到所述汽車發射能量的環(9)實現向至少一個附連到諧振腔(1)的能量接收環(10A、10B)的所述遠程供電。
17.根據權利要求16所述的設備，其中第一能量接收環(10A)布置在所述諧振腔(1)的上端側，并當所述汽車接近或離開時提供直流電源電壓V1，第二能量接收環(10B)布置在所述諧振腔(1)的下端側上并當所述汽車離開或接近時提供直流電壓電壓V2。
18.根據前面權利要求中的任何一項所述的設備，其中用于接收已調制載波的設備(11)布置在所述汽車上。
19.根據權利要求18所述的設備，其中所述接收機設備(11)包括連到系統(13)的天線(12)，系統(13)提供放大，對所述純正弦信號的頻率濾波和幅度檢波。
20.使用汽車沿其移動的輻射波導系統的信息傳輸方法，所述方法的特征在于包括下列主要步驟將未調制的載波注入所述輻射波導；沿所述輻射波導定位對所述未調制載波的一些能量的取樣，向所述未調制載波施加表示對所述汽車編址的信息的局部調制信號，向所述汽車輻射所述經調制的載波。
21.根據權利要求20所述的方法，其中通過布置在所述輻射波導(2)和所述諧振腔(1)相對側面上的定向裝置(3、4)實現定位對所述未調制載波的一些能量的取樣的步驟。
22.根據權利要求20或21的方法，包括布置在所述輻射波導(2)一側上諧振腔(1)以TE011基波模式諧振的步驟。
23.根據權利要求20所述的方法，其中通過向調制器設備(7)的接頭施加直流以偏置所述調制器設備并當施加所述偏置時短路半波諧振槽(5)實現向所述未調制載波施加局部調制信號的步驟，所述諧振槽構成所述諧振腔(1)的一部分。
24.根據權利要求23所述的方法，其中通過表示將被傳輸信息的信號偏置所述調制器設備(7)。
25.根據權利要求23或24所述的方法，包括通過皮控制器型設備在EEPROM型存儲器中存儲一幀并且一向其提供能量就為對所述調制器設備(7)的應用重復地產生所述幀的步驟。
26.根據權利要求23至25中的任何一項的一種方法，包括由遠程供電裝置向用于產生表示將被傳輸信息的信號的設備(8)供電的步驟。
27.根據權利要求26所述的方法，其中通過幾百KHz和幾MHz之間的低頻信號實現向產生表示將被傳輸信息的信號的所述設備(8)的所述遠程供電。
28.根據權利要求27所述的方法，包括通過兩個諧振環(9、10A或10B)將所述低頻信號磁耦合到所述諧振腔的步驟。
29.根據權利要求28所述的方法，包括將串聯型第一諧振環(9)與能量發射相關聯并將并聯型第二諧振環(10A、10B)與能量接收相關聯的步驟。
30.根據權利要求29所述的方法，其中以遠程供電頻率實現能量的所述發射和所述接收。
31.根據權利要求26至30中任何一項的一種所述方法，其中當所述汽車經過時通過所述能量接收環(10A、10B)實現向產生表示將被傳輸信息的信號的所述設備(8)的所述遠程供電。
32.根據權利要求31的方法，其中當所述汽正在接近或正在離開時所述諧振腔(1)上端側上的第一能量接收環(10A)提供直流電源電壓V1，當所述汽車正在離開或正在接近時所述諧振腔(1)下端側上的第二能量接收環(10B)提供直流電源電壓V2。
33.根據權利要求32所述的方法，其中從直流電壓V1到直流電壓V2或與之相反的轉換提供表示所述汽車在所述諧振腔上方通過的信號。
34.根據權利要求32或33所述的方法，其中從直流電壓V1到直流電壓V2的轉換產生表示汽車在上端到下端方向通過的信號。
35.根據權利要求32或33所述的方法，其中從直流電壓V2到直流電壓V1的轉換產生表示汽車在下端到上端方向通過的信號。
36.根據權利要求20至28中任何一項的一種所述方法，包括通過包括連到系統(13)的天線(12)的接收機設備(11)重新構成所傳播的信息的步驟，系統(13)提供放大、對純正弦信號的頻率濾波和幅度檢波。
全文摘要
在使用汽車沿其移動的輻射波導系統的信息傳輸設備和方法中，將未調制的載波注入輻射波導，沿該輻射波導定位對未調制載波的一些能量的取樣。表示對所述汽車編址的信息的局部調制信號調制該未經調制的載波。向汽車輻射經調制的載波。
文檔編號H01Q21/00GK1164779SQ97104818
公開日1997年11月12日 申請日期1997年2月3日 優先權日1996年2月9日
發明者馬克·赫德包特, 瓊·里奧特, 馬里恩·伯賓奧, 丹尼斯·達霍特 申請人:Gec阿爾斯托姆運輸公司