RU2080621C1 - Radio engineering system for search and inspection of objects fitted with passive responder - Google Patents

Abstract

FIELD: radiolocation, radar systems of interrogator- responder type for search of objects. SUBSTANCE: given engineering system has interrogator 1 including two transmitters 2,3 with two transmission antennas 4,5 and one reception antenna 7 and passive responders 8 including reception oscillatory circuit 9, nonlinear element 10 and transmission antenna 11, warning device 12. EFFECT: enhanced authenticity of system is achieved by exception of false operation caused by parasitic harmonic components of spectrum of signal emitted by transmitter of interrogator. 2 cl, 2 dwg

Description

Translated fromRussian

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к системам типа "запросчик-ответчик" и системам сигнализации, реагирующим на пассивное переизлучение. Объектами применения предлагаемой системы могут быть люди, предметы или устройства. Система может использована для поиска объектов, в частности для поиска людей, засыпанных лавинами; для контроля наличия или отсутствия объектов на месте; для охранной сигнализации, в частности для предотвращения выноса неоплаченных товаров из торгового зала, и т.д. The invention relates to the field of radio engineering, in particular to systems of the type "interrogator-responder" and alarm systems that respond to passive re-radiation. The objects of application of the proposed system can be people, objects or devices. The system can be used to search for objects, in particular, to search for people bombarded with avalanches; to control the presence or absence of objects in place; for burglar alarms, in particular to prevent the removal of unpaid goods from the trading floor, etc.

Известно несколько разновидностей сигнальных радиосистем с пассивными ответчиками. Общим для них является то, что система содержит запросчик, являющийся управляющей частью системы, и пассивные ответчики, которыми снабжены объекты, охватываемые системой. Several varieties of signaling radio systems with passive transponders are known. Common to them is that the system contains a requestor, which is the controlling part of the system, and passive transponders, which are provided with objects covered by the system.

Запросчик содержит радиопередатчик сигналов запроса и приемник ответных сигналов. Пассивные ответчики, содержат пассивные переизлучатели, принимающие сигналы запросчика и вырабатывающие из них ответные радиосигналы, принимаемые приемником запросчика. The interrogator comprises a radio transmitter of interrogation signals and a receiver of response signals. Passive transponders contain passive re-emitters that receive interrogator signals and generate from them response radio signals received by the interrogator receiver.

Отличиями различных систем данного вида являются особенности устройства запросчика и ответчика, определяющие характер запросных и ответных сигналов, характер преобразования запросного сигнала в ответный и признаки для различения ответных сигналов от запросных. The differences between various systems of this type are the features of the interrogator and responder devices, which determine the nature of the interrogation and response signals, the nature of the transformation of the interrogation signal into a response signal and signs for distinguishing response signals from interrogation ones.

Известна, например, система "Chekpoint Mark II" фирмы "Plessy" (Научно-технический журнал Приборы и системы управления, 1980, N 7, с. 41-42), предназначенная для предотвращения недозволенного изъятия из библиотек книг, микрофильмов, фотографий, карт и другого подобного материала. Система состоит из запросчика, содержащего приемо-передатчик с антенной и устройством сигнализации и пассивных ответчиков, выполненных в виде контуров ударного возбуждения. Суть работы заключается в следующем. Колебательный контур ответчика возбуждается импульсным сигналом запросчика. Свободно-затухающие колебания контура, излучаемые им как антенной на собственной частоте, принимаются приемником запросчика. При этом, поскольку частоты запросного и ответного сигналов совпадают, то антенна запросчика периодически переключается на прием или передачу. Однако эффективность такой охранной системы не высока, поскольку в сильной степени зависит от добротности и частоты настройки контура ответчика, который может быть легко зашунтирован телом человека или расстроен по частоте с помощью небольшого металлического предмета. For example, the "Chekpoint Mark II" system of the company "Plessy" (Scientific and Technical Journal of Devices and Control Systems, 1980, N 7, pp. 41-42), designed to prevent the unauthorized removal of books, microfilms, photographs, maps from libraries, is known and other similar material. The system consists of an interrogator containing a transceiver with an antenna and an alarm device and passive transponders made in the form of shock excitation circuits. The essence of the work is as follows. The oscillator circuit of the transponder is excited by the interrogator pulse signal. The freely damped oscillations of the circuit emitted by it as an antenna at its own frequency are received by the interrogator receiver. Moreover, since the frequencies of the interrogation and response signals coincide, the interrogator's antenna periodically switches to reception or transmission. However, the effectiveness of such a security system is not high, since it largely depends on the quality factor and the frequency of tuning the contour of the defendant, which can be easily shunted by the human body or upset in frequency using a small metal object.

Наиболее близкой по технической сущности является система, ответчик которой описан в патенте (EP N 0172445, Пассивный ответчик для поиска засыпанных при обвалах лиц. ИСМ, 1986, вып. 105, N 19, с.37). The closest in technical essence is the system, the transponder of which is described in the patent (EP N 0172445, Passive transponder for searching for people buried in the collapse. ISM, 1986, issue 105, N 19, p. 37).

Запросчик системы содержит передатчик, выполненный с одной фиксированной частотой излучения и приемник, настроенный на удвоенную частоту передатчика. Ответчик содержит полуволновую антенну, четвертьволновые отрезки которой соединены с умножительным диодом и параллельным колебательным контуром. The interrogator of the system contains a transmitter made with one fixed frequency of radiation and a receiver tuned to a double frequency of the transmitter. The transponder contains a half-wave antenna, quarter-wave segments of which are connected to a multiplying diode and a parallel oscillatory circuit.

При приеме радиосигнала запросчика в ответчике, как в умножителе частоты, образуются гармоники запросного сигнала, самая мощная из которых преимущественно вторая, переизлучается антенной ответчика, на эту частоту настроен приемник запросчика. When the interrogator receives a radio signal in the transponder, as in a frequency multiplier, the harmonics of the interrogation signal are formed, the most powerful of which is predominantly the second, is emitted by the transponder antenna, the interrogator receiver is tuned to this frequency.

Однако, как показали экспериментальные исследования аппаратуры, построенной по этому принципу, наиболее существенным ее недостатком является возможность ложного срабатывания системы, связанная с неизбежным возникновением гармоник запросного сигнала, в частности второй, не только в ответчиках, но и в самом передатчике запросчика. Проникая из передатчика непосредственно в приемник запросчика, эта гармония может быть принята за сигнал ответчика. However, as experimental studies of equipment built on this principle have shown, its most significant drawback is the possibility of false alarms associated with the inevitable occurrence of harmonics of the interrogation signal, in particular the second, not only in the transponders, but also in the interrogator transmitter itself. Penetrating directly from the transmitter to the receiver of the interrogator, this harmony can be mistaken for a transponder signal.

Задача изобретения повышение достоверности действия системы путем исключения ложного срабатывания системы, обусловленного паразитными гармоническими составляющими спектра сигнала, излучаемого передатчиком запросчика. The objective of the invention is to increase the reliability of the system by eliminating false alarms of the system due to spurious harmonic components of the spectrum of the signal emitted by the transmitter of the interrogator.

Решение достигается тем, что в радиотехническую систему контроля объектов, снабженных пассивных ответчиками, состоящую из запросчика, содержащего передатчик сигналов запроса с передающей антенной, настроенный на частоту f₁, приемник ответных сигналов с приемной антенной, настроены на частоту 2•f₁, и пассивных ответчиков, каждый из которых содержит параллельно соединенные между собой приемный колебательный контур, настроенный на частоту f₁, нелинейный элемент, в частности диод, и передающую антенну, настроенную на частоту 2•f₁,причем выход приемника запросчика соединен с устройством сигнализации, в запросчик системы введен второй передатчик с передающей антенной, настроенный на частоту f₁+Δf первый передатчик выполнен с частотой настройки f₁-Δf полоса пропускания приемника запросчика выбрана меньше чем 2•Δf, а приемный контур ответчика выполнен с полосой пропускания большей или равной 2•Δf.The solution is achieved by the fact that in the radio engineering monitoring system of objects equipped with passive transponders, consisting of an interrogator containing a transmitter of request signals with a transmitting antenna tuned to frequency f₁ , a receiver of response signals with a receiving antenna tuned tofrequency 2 • f₁ , and passive transponders, each of which comprises parallel-connected between a reception resonant circuit tuned to a frequency f_1, the nonlinear element, in particular a diode, and a transmitting antenna, tuned to thefrequency 2 • f_1, in which stroke interrogator receiver is connected to the signaling device in the interrogator system entered the second transmitter with a transmitting antenna which is tuned to frequency f₁ + Δf first transmitter configured to tuning frequency f₁ -Δf bandwidth interrogator receiver is chosen less than 2 • Δf, and the receiving circuit transponder made with a passband greater than or equal to 2 • Δf.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемой системы; на фиг.2 - амплитудные спектры сигналов, поясняющие принцип ее действия. Figure 1 presents a block diagram of the proposed system; figure 2 - amplitude spectra of signals that explain the principle of its action.

Радиотехническая система для поиска и контроля объектов, снабженных пассивными ответчиками, состоит из запросчика 1, содержащего два передатчика 2 и 3 сигналов запроса со своими передающими антеннами 4 и 5, приемник 6 ответных сигналов с приемной антенной 7, и пассивных ответчиков 8, каждый из которых содержит параллельно соединенные между собой приемный колебательный контур 9, нелинейный элемент 10 и передающую антенну 11. Выход приемника 6 запросчика 1 соединен с устройством сигнализации 12. The radio engineering system for searching and monitoring objects equipped with passive transponders consists of an interrogator 1 containing twotransmitters 2 and 3 of the interrogation signals with its transmitting antennas 4 and 5, a receiver 6 of response signals with a receiving antenna 7, and passive transponders 8, each of which contains a parallel coupled receiving oscillating circuit 9, a nonlinear element 10 and a transmitting antenna 11. The output of the receiver 6 of the interrogator 1 is connected to the alarm device 12.

Система работает следующим образом. Пусть передатчики 2 и 3 запросчика 1 выполнены с фиксированными частотами настройки f₁+Δf и f₁-Δf, а приемник 6 запросчика 1 настроен на частоту 2•f₁. При этом полоса пропускания приемника ΔF выбрана меньшей чем 2•Δf. Тогда, в отсутствии пассивного ответчика в зоне действия запросчика, вторая гармоника передатчика 2 равная 2•(f₁+Δf) лежит выше частоты настройки приемника 6 запросчика 1 на величину 2•Δf и при выполнении вышеуказанного условия (ΔF < 2•Δf) не попадает в его полосу пропускания. В свою очередь, вторая гармоника передатчика 3 запросчика 1 равная 2•(f₁-Δf) лежит ниже частоты настройки приемника 6 и также не попадает в его полосу пропускания. Вследствие этого исключаются ложные срабатывания системы, обусловленные паразитными гармоническими составляющими спектров сигналов излучаемых передатчиками 2 и 3 запросчика 1.The system operates as follows. Let thetransmitters 2 and 3 of the interrogator 1 are made with fixed tuning frequencies f₁ + Δf and f₁ -Δf, and the receiver 6 of the interrogator 1 is tuned to a frequency of 2 • f₁ . In this case, the receiver bandwidth ΔF is selected to be less than 2 • Δf. Then, in the absence of a passive transponder in the range of the interrogator, the second harmonic of thetransmitter 2 equal to 2 • (f₁ + Δf) lies above the frequency of the receiver 6 of the interrogator 1 by 2 • Δf and when the above condition (ΔF <2 • Δf) is not met falls into its bandwidth. In turn, the second harmonic of the transmitter 3 of the interrogator 1 equal to 2 • (f₁ -Δf) lies below the tuning frequency of the receiver 6 and also does not fall into its passband. As a result, false alarms of the system due to spurious harmonic components of the spectra of the signals emitted by thetransmitters 2 and 3 of the interrogator 1 are eliminated.

При попадании пассивного ответчика 8 в зону действия запросчика 1, в цепи ответчика, благодаря наличию диода 10, происходит образование токов комбинационных частот

В резонансной передающей антенне пассивного ответчика, в соответствии с частотой ее настройки, выделяется сигнал выбранной комбинационной частоты, например, 2•f₁, который и переизлучается антенной ответчика. Этот сигнал принимается приемником 6 запросчика 1 и вызывает срабатывание устройства сигнализации 12.When the passive transponder 8 enters the range of the interrogator 1, in the transponder circuit, due to the presence of diode 10, the formation of currents of combination frequencies

In the resonant transmitting antenna of the passive transponder, in accordance with the frequency of its tuning, a signal of the selected combination frequency is emitted, for example, 2 • f₁ , which is reradiated by the transponder antenna. This signal is received by the receiver 6 of the interrogator 1 and triggers the alarm device 12.

Изобретение было реализовано в опытном образце, испытано с положительным результатом и будет внедрено в охранных системах предотвращения выноса неоплаченных покупок из торговых залов магазинов. По оценкам специалистов внедрение таких охранных систем в торговых залах магазинов снижает уровень потерь связанных с кражами, с 5% до 0,2% от стоимости проданных товаров. В свою очередь расходы на приобретение и установку системы окупаются в течение 1 1,5 лет. The invention was implemented in a prototype, tested with a positive result and will be implemented in security systems to prevent the removal of unpaid purchases from retail stores. According to experts, the introduction of such security systems in the trading floors of stores reduces the level of losses associated with theft from 5% to 0.2% of the cost of goods sold. In turn, the cost of acquiring and installing the system pays off within 1 1.5 years.

Claims (1)

Translated fromRussian

1. Радиотехническая система для поиска и контроля объектов, снабженных пассивными ответчиками, состоящая из запросчика, содержащего передатчик сигналов запроса с передающей антенной, приемник ответных сигналов с приемной антенной, настроенный на частоту 2f₁, и пассивных ответчиков, каждый из которых содержит последовательно соединенные между собой приемный колебательный контур, настроенный на частоту f₁, нелинейный элемент и передающую антенну, настроенную на частоту 2f₁, выход приемника запросчика соединен с блоком сигнализации, отличающаяся тем, что в запросчик введен второй передатчик сигналов запроса с передающей антенной, настроенный на частоту f₁ + Δf, а первый передатчик сигналов запроса выполнен с частотой настройки f₁ - Δf, при этом приемник ответных сигналов запросчика выполнен полосой пропускания меньше чем 2Δf, а приемный колебательный контур ответчика выполнен с полосой пропускания не менее 2Δf.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что нелинейный элемент выполнен в виде диода.1. Radio engineering system for searching and monitoring objects equipped with passive transponders, consisting of an interrogator containing a request signal transmitter with a transmitting antenna, a response signal receiver with a receiving antenna tuned to a frequency of 2f₁ , and passive transponders, each of which contains connected in series between a receiving resonant circuit tuned to a frequency f_1, the nonlinear element and a transmit antenna, tuned to the frequency 2f_1, the receiver of the interrogator output connected to a signaling unit, Otley ayuschayasya in that the interrogator is entered second query signal transmitter with a transmitting antenna which is tuned to frequency f₁ + Δf, and the first request signal transmitter configured to tuning frequency f₁ - Δf, wherein the response signal receiver of the interrogator is configured bandwidth less than 2Δf, and the receiving oscillatory circuit of the transponder is made with a bandwidth of at least 2Δf.
2. The system according to claim 1, characterized in that the non-linear element is made in the form of a diode.

Images