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Digitales Messen der Phasenverschiebung hochfrequenter Signale


Kurzfassung

Eine Vorrichtung zum Lokalisieren eines Senders, die Vorrichtung aufweisend einen ersten Empfänger, einen von dem ersten Empfänger beabstandet angeordneten zweiten Empfänger und wenigstens eine Phasenverschiebungsmesseinhei, wobei die Phasenverschiebungsmesseinheit einen mit dem ersten Empfänger verbundenen ersten Signalleiter, einen mit dem zweiten Empfänger verbundenen zweiten Signalleiter, eine Mehrzahl von Signalvergleichern und eine Mehrzahl von Addierern aufweist, wobei die Signalvergleicher jeweils einen mit dem ersten beziehungsweise dem zweiten Signalleiter verbundenen ersten beziehungsweise zweiten Eingang aufweisen und ausgangsseitig mit jeweils einem zugeordneten der Mehrzahl der Addierer verbunden sind.


Hintergrund

Die Erfindung dient der digitalen Messung der Phasenverschiebung hochfrequenter Signale, mittels derer sich Objekte exakt orten lassen.
Bekannterweise muss für die Lokalisierung eines Objektes eine geeignete Kombination aus Sendern und Empfängern verwendet werden. Das Real-Time Location System (RTLS) verwendet beispielsweise einen Sender und verschiedene Empfänger, die sowohl den Zeitpunkt des Eintreffens eines Signals als auch die Signalstärke der elektromagnetischen Signale auswerten.


Problemstellung

Besagtes System ist in gewissen Grenzen funktionsfähig, hat aber mit verschiedenen Problemen zu kämpfen. Dazu gehören Verzerrungen des sinusförmigen Signals, die durch überlagerte Mehrwegausbreitungen ausgelöst werden, aber auch die Tatsache, dass die Signalstärke nicht mit s~1/r2 abnimmt. Eine direkte Messung der Phasenverschiebung der eintreffenden Signale würde - aufgrund der hohen Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen - hohe Anforderungen an das Messsystem stellen bzw. dessen Auflösung deutlich begrenzen.


Lösung

Die Erfindung basiert auf einer Messvorrichtung, die aus einem Sender und zwei Empfängern besteht. Der Sender sendet ein sinusförmiges Signal aus, welches bandpassgefiltert, verstärkt und in ein Rechtecksignal umgewandelt wird. Je nach Abstand des Senders zu den einzelnen Empfängern weisen die empfangenen Signale eine bestimmte Phasenverschiebung zueinander auf und gelangen nun in die beiden Eingänge des eigentlichen Messsystems. An den Leitungen wird in regelmäßigen Abständen ein Signal abgegriffen und jeweils einem XOR-Gatter zugeführt. Dort wird eine logische „1“ weitergegeben, sofern nur ein einziges Rechtecksignal empfangen wurde. Die Dauer der „1“ gibt die relative Phasenlage der Eingangssignale am physikalischen Abgriff an. Jedes XOR-Gatter leitet sein Signal zu jeweils einem mit dem Systemtakt verbundenen Zähler weiter. Bei jedem Takt werden die Zähler um eins erhöht, die während des Taktanstiegs gerade eine „1“ vom XOR-Gatter empfangen. Die Ergebnisse der einzelnen Zähler variieren, nehmen aber an einem Ort ein Minimum an. Aus diesem lässt sich der Sender nach einer Kalibrierung eindeutig lokalisieren.


Vorteile

  • Ermöglicht zuverlässige Lokalisierung unabhängig von GPS-Satelliten.

Anwendungsbereiche

  • Mikroelektronik
  • Messtechnik

Service

  • Verkauf
  • Lizenzierung
  • Entwicklungskooperation

PVA Mecklenburg-Vorpommern AG

Christian Tholen
+49 381 497474-38
c.tholen@pva-mv.de
www.pva-mv.de
Adresse
Gerhart-Hauptmann-Straße 23
18055 Rostock



Entwicklungsstand

Machbarkeit


Patentsituation

  • DE 10 2010 031 635 erteilt

Stichworte

Phasenverschiebung, Phasenlage, hochfrequente Signale, Ortung, Lokalisierung

Kontakt | Geschäftsstelle

TransferAllianz e. V.
Christiane Bach-Kaienburg
(Geschäftsstellenleiterin)

c/o PROvendis GmbH
Schloßstr. 11-15
D-45468 Mülheim an der Ruhr