DE102005006613A1 - Device for coupling a signal transmission and / or signal receiving unit to a power supply line - Google Patents
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Abstract
Beschrieben und dargestellt ist eine Vorrichtung (10) zur Ankopplung einer Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit (11) an eine Mittel- oder Hochspannungsversorgungsleitung (12) mittels eines Kopplers (15), insbesondere mittels eines induktiven Kopplers, zur Übertragung elektrischer Signale über die Spannungsversorgungsleitung, wobei die Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit von dem Koppler beabstandet angeordnet ist. DOLLAR A Die Besonderheit besteht darin, dass im Leitungsweg zwischen der Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit (11) und dem Koppler (15), in unmittelbarer Nähe des Kopplers, ein aktives elektronisches Bauelement (16) angeordnet ist.Described and illustrated is a device (10) for coupling a signal transmission and / or signal receiving unit (11) to a medium or high voltage supply line (12) by means of a coupler (15), in particular by means of an inductive coupler, for transmitting electrical signals via the power supply line wherein the signal transmitting and / or signal receiving unit is spaced from the coupler. DOLLAR A The special feature is that in the line path between the signal transmitting and / or signal receiving unit (11) and the coupler (15), in the immediate vicinity of the coupler, an active electronic component (16) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ankopplung einer Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit an eine Spannungsversorgungsleitung mittels eines Kopplers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a device for coupling a signal transmission and / or signal receiving unit to a power supply line by means of a coupler according to the preamble of claim 1.
Eine
derartige Vorrichtung der Anmelderin ist aus der
Die bekannte Vorrichtung verwendet als Koppler einen induktiven Koppler in Form eines im Wesentlichen ringförmigen Elementes, welches aus ferromagnetischem, und zwar gemäß dem Stand der Technik aus amorphem oder nanokristallinem, ferromagnetischen Material besteht. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Vorrichtungen, die einen derartigen Koppler verwenden. Sie betrifft aber auch Vorrichtungen, bei denen der Koppler von einem anderen ferromagnetischen Material gebildet ist. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auch auf Vorrichtungen, die kapazitive Koppler verwenden.The Known device uses a coupler as an inductive coupler in the form of a substantially annular element made of ferromagnetic, and according to the state the technique of amorphous or nanocrystalline, ferromagnetic Material exists. The invention particularly relates to devices, who use such a coupler. It also concerns devices, where the coupler of another ferromagnetic material is formed. Furthermore, the invention also relates to devices, use the capacitive couplers.
Die Signalsende- oder Signalempfangseinheit wird gemeinhin auch als Modem bezeichnet, wobei dieser Begriff im folgenden identisch zu dem Begriff Signalsende- oder Signalempfangseinheit verwendet wird. Ein Modem kann Daten in Form elektrischer Signale mittels des Kopplers auf die Spannungsversorgungsleitung aufspielen, d.h. auf diese Leitung aufkoppeln und gleichermaßen auf der Spannungsversorgungsleitung befindliche Signale von dieser Leitung entkoppeln. Vorzugsweise bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ankopplung eines Modems an eine Spannungsversorgungsleitung, die in der Lage ist, bidirektional Signale zu übermitteln. Der Begriff „Ankopplung" im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung soll dabei beide möglichen Signalleitungsrichtungen umfassen.The Signal transmission or signal receiving unit is commonly referred to as Modem referred to, this term in the following identical to the term signal transmission or signal receiving unit is used. A modem can receive data in the form of electrical signals by means of the coupler on the power supply line, i. on this line pair up and alike on the power supply line signals from this Decouple the cable. Preferably, the invention relates to a device for coupling a modem to a power supply line, which is able to transmit bidirectional signals. The term "coupling" within the meaning of the present Patent application is intended both possible signal line directions include.
Die Übertragung von Daten über Spannungs- oder Stromversorgungsleitungen zwischen Modems wird auch als Powerline Communication (PLC) bezeichnet. Um hohe PLC-Übertragungsraten zu erzielen, sind eine Reihe von Signalmodulationsverfahren bekannt. Wichtig ist dabei, dass Daten in einem breitbandigen Frequenzbereich übertragen werden, da die Bandbreite mit ein Maß für die Menge an Informationen ist, die pro Zeiteinheit auf die Spannungsversorgungsleitung gekoppelt werden kann.The transfer of data over Voltage or power supply lines between modems will too referred to as Powerline Communication (PLC). To get high PLC transfer rates achieve a number of signal modulation methods are known. It is important that data is transmitted in a broadband frequency range, because the bandwidth is a measure of the amount Information is on the power supply line per unit of time can be coupled.
Die eingangs erwähnte Vorrichtung des Standes der Technik hat sich bereits in vielfacher Hinsicht im Einsatz bewährt. Es besteht allerdings das Bedürfnis, die Übertragungseigenschaften der bekannten Vorrichtung weiter zu verbessern.The mentioned at the beginning Apparatus of the prior art has already in multiple Respects proven in the field. However, there is a need the transmission characteristics the known device to improve.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die bekannte Vorrichtung derartig weiterzubilden, dass mit ihr eine verbesserte Datenübertragung möglich wird.The The object of the invention is therefore the known device develop such that with her an improved data transmission is possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils, und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass im Leitungsweg zwischen der Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit und dem Koppler, in unmittelbarer Nähe des Kopplers, ein aktives elektronisches Bauelement angeordnet ist.The Invention solves This object with the features of claim 1, in particular with those of the license plate part, and is accordingly characterized in that in the conduction path between the signal transmission and / or signal receiving unit and the coupler, in the immediate vicinity of the coupler, an active one electronic component is arranged.
Das Prinzip der Erfindung besteht somit im Wesentlichen darin, dem Koppler in dessen unmittelbarer Nähe ein aktives elektronisches Bauelement zuzuordnen. Hierzu ist anzumerken, dass das Modem typischerweise relativ weit von dem Koppler beabstandet angeordnet ist, so dass die vom Modem zum Koppler oder in die umgekehrte Richtung zu übermittelnden Signale einen Leitungsweg von mehreren Metern, typischerweise von fünf Metern oder mehr, zurücklegen müssen.The The principle of the invention is thus essentially the coupler in its immediate vicinity to assign an active electronic component. It should be noted that that the modem is typically spaced relatively far from the coupler is arranged so that from the modem to the coupler or in the reverse Direction to convey Signals a line path of several meters, typically from five meters or more have to.
Die geometrische Situation der Leitungswege ist beispielsweise im Falle einer als Mittelspannungsleitung ausgebildeten Spannungsversorgungsleitung dadurch bedingt, dass in einer Transformatorstation eine Mittelspannungszelle angeordnet ist, die baulich von dem Rest der Transformatorstation in gewisser Weise getrennt ist und innerhalb der aus Sicherheitsgründen bzw. aus Zugänglichkeitsgründen kein Modem angeordnet werden darf. Das Modem selbst ist daher immer außerhalb der Mittelspannungszelle aber innerhalb der Transformatorstation in einem Niederspannungsbereich, der ohne Probleme zugänglich ist, angeordnet.The geometric situation of the cable routes is for example in the case a power supply line designed as a medium voltage line due to the fact that in a transformer station a medium voltage cell is arranged structurally from the rest of the transformer station is separated in a certain way and within the for security reasons or for accessibility reasons no Modem may be arranged. The modem itself is therefore always outside the medium voltage cell but within the transformer station in a low-voltage area that is easily accessible, arranged.
Eine Mittelspannungszelle oder Mittelspannungsschaltanlage umfasst üblicherweise eine Sammelschiene und Trenneinrichtungen, insbesondere Lasttrenner, Sicherungslasttrenner und Leitungsschalter. Je nach baulicher Ausführung der Mittelspannungszelle differieren die Impedanzen, die der Koppler bzw. das Modem sieht, vor Ort erheblich. Messungen der Anmelderin haben ergeben, dass je nachdem, ob es sich um luftisolierte, luft-feststoffisolierte bzw. SF6-Schaltanlagen handelt und ob Spannungsindikatoren vorgesehen sind oder nicht, völlig unterschiedliche Impedanzwerte gemessen werden. Des Weiteren sind die für den Koppler bzw. für das Modem maßgeblichen, das heißt effektiven Impedanzen der Mittelspannungsanlage bzw. des Spannungsversorgungsnetzes auch in starkem Maße frequenzabhängig und können dynamisch, beispielsweise zwischen 5 und 200 Ohm variieren. Dies ist insbesondere dann ungünstig, wenn ständig viele Frequenzen verwendet werden, das heißt insbesondere wenn breitbandige Signale übertragen werden sollen.A medium-voltage cell or medium-voltage switchgear typically comprises a busbar and separating devices, in particular load disconnectors, fuse load disconnectors and line switches. Depending on the structural design of the medium-voltage cell, the impedances which the coupler or the modem sees differ considerably on site. Measurements made by the applicant have shown that completely different impedance values are measured, depending on whether it is air-insulated, air-solid-insulated or SF6 switchgear and whether voltage indicators are provided or not. Furthermore, the decisive for the coupler or for the modem, that is to say effective impedances of the medium-voltage system or the power supply network are also highly frequency-dependent and can vary dynamically, for example between 5 and 200 ohms. This is particularly unfavorable if many are constantly Frequencies are used, that is, especially when broadband signals are to be transmitted.
Eine Anpassung der Impedanzen, beispielsweise durch Anordnung einer Funktionseinheit in unmittelbarer Nähe des Modems, bietet dabei, wie die Erfindung erkennt, eine Reihe von Nachteilen, da infolge des langen Leitungsweges zwischen Modem und Koppler von mehreren Metern die Leitungsimpedanzen berücksichtigt werden müssen. Stattdessen stellt es sich erfindungsgemäß sehr viel effektiver dar, das aktive elektronische Bauelement in unmittelbarer Nähe des Kopplers anzuordnen.A Adjustment of the impedances, for example by arranging a functional unit close of the modem offers, as the invention recognizes, a number disadvantages, as a result of the long line between modem and Coupler of several meters takes into account the line impedances Need to become. Instead, it is much more effective according to the invention, the active electronic component in the immediate vicinity of the coupler to arrange.
Das aktive elektronische Bauelement ist zur Verbesserung der Datenübertragungseigenschaften des Kopplers vorgesehen und bietet die Möglichkeit, die konstante Impedanz des Modems, beispielsweise in der Größenordnung von 50 Ohm an, die variable Impedanz der Mittelspannungsschaltanlage, die abhängig von der Bauart der Mittelspannungsschaltanlage ist und die auch frequenzabhängig ist, anzupassen. Die Anpassung kann dabei vorteilhafterweise auch automatisch erfolgen.The active electronic device is to improve the data transmission characteristics of the Coupler provided and offers the possibility of constant impedance of the modem, for example of the order of 50 ohms, the variable impedance of the medium voltage switchgear, which depends on the type of medium-voltage switchgear is and which is also frequency-dependent, adapt. The adaptation can advantageously also automatically respectively.
Während eine alternative Impedanz-Anpassung vor Ort durch manuelles Messen und das entsprechende manuelle Zuschalten von elektronischen Bauteilen, wie Widerständen, möglich ist, kann durch Vorsehung eines aktiven elektronischen Bauelementes die Impedanzanpassung der Ausgangsseite des Modems an die Netzimpedanz des Spannungsversorgungsnetzes automatisch, das heißt ohne das Erfordernis eines manuellen Eingriffs, z.B. gesteuert durch einen μ-Controller, erfolgen.While one alternative impedance matching on site by manual measurement and the corresponding manual connection of electronic components, like resistances, possible can, by providence of an active electronic component the impedance matching of the output side of the modem to the network impedance of the power supply network automatically, that is without the requirement of manual intervention, e.g. controlled by a μ-controller, respectively.
Des Weiteren stellt das aktive elektronische Bauelement die Möglichkeit bereit, den Phasengang der Signale zu entzerren, was beispielsweise mittels einer Rückkopplung zu einem Verstärker möglich ist. Damit kann eine breitbandig wirkende Anpassung des Modems an die Impedanz der Mittelspannungszelle erfolgen und zugleich eine gezielte Bedämpfung von Resonanzerscheinungen erreicht werden. Unzulänglichkeiten des Frequenzganges, insbesondere in einem Frequenzbereich zwischen 1 und 70 MHz, konnten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nahezu vollständig kompensiert werden.Of Furthermore, the active electronic component provides the opportunity ready to equalize the phase response of the signals, for example by means of a feedback to an amplifier possible is. This can be a broadband acting adaptation of the modem the impedance of the medium voltage cell take place and at the same time one targeted damping be achieved by resonance phenomena. Inadequacies of the frequency response, especially in a frequency range between 1 and 70 MHz with the device according to the invention almost complete be compensated.
Außerdem besteht nunmehr die Möglichkeit, den Koppler selbst mit einem ferromagnetischen Kern schwächerer Dimensionierung auszubilden, wodurch Materialeinsparungen, bei zugleich gesteigerter Kapazität der Übertragung, von 50 bis 70 % möglich werden. Auch konnten EMV-(elektromagnetische Verträglichkeit) Grenzwerte ohne Weiteres eingehalten werden, da mit einer insgesamt recht geringen Leistung die Signale auf die Spannungsversorgungsleitung aufgekoppelt werden konnten.There is also now the possibility of the Coupler itself with a ferromagnetic core weaker dimensioning form, which material savings, while at the same time increased capacity the transmission, from 50 to 70% possible become. Also could EMC (Electromagnetic Compatibility) Limit values are readily adhered to as having a total of quite low power the signals on the power supply line could be coupled.
Die zuvor beschriebene Erzielung einer Impedanzanpassung und einer Phasengangentzerrung ist im Sinne der Erfindung nur möglich, wenn das Bauelement in unmittelbarer Nähe des Kopplers angeordnet ist. Eine typische, in Betracht zu ziehende Leitungslänge zwischen dem aktiven elektronischen Bauelement und dem Koppler beträgt beispielsweise 2 bis 3 cm. Leitungswege von mehreren Metern kommen aufgrund einer dann entstehenden Annäherung der Leitungslängen an die für den maßgeblichen Frequenzbereich relevanten Wellenlängen nicht in Betracht, da hier Resonanzerscheinungen und große Wellenwiderstände eine Rolle spielen. Die gewünschten technischen Effekte können daher nicht erreicht werden, wenn das aktive elektronische Bauelement weit entfernt von dem Koppler und z.B. in der Nähe des Modems angeordnet ist.The Achieving an impedance matching and a phase-gated equalization as previously described within the meaning of the invention only possible when the device is placed in the immediate vicinity of the coupler is. A typical cable length to consider the active electronic component and the coupler is for example 2 up to 3 cm. Routes of several meters come due to a then arising approximation of cable lengths to the for the authoritative Frequency range relevant wavelengths out of the question, since here resonance phenomena and large characteristic impedances one Role-play. The desired technical effects can therefore can not be achieved if the active electronic component far from the coupler and e.g. is located near the modem.
Die Leitungswege zwischen dem Modem und dem Koppler sind bei Vorrichtungen des Standes der Technik typischerweise relativ lang, mindestens 3 m. Dementsprechend soll das Bauelement von dem Modem beabstandet, möglichst nahe an dem Koppler angeordnet sein. Theoretisch denkbar sind bei schmalbandigen Übertragungsraten in einem bestimmten Frequenzbereich auch noch Maximalabstände des Bauelementes zu dem Koppler von 1 m, in ungünstigen Ausgangssituationen auch noch von 1,5 m. Bevorzugt wird jedoch die unmittelbar benachbarte Anordnung des Bauelementes an dem Koppler vorgenommen, so dass tatsächlich nur wenige cm Leitungsweg vorgesehen sind.The Routes between the modem and the coupler are in devices The prior art is typically relatively long, at least 3 m. Accordingly, the device should be spaced from the modem, preferably be arranged close to the coupler. Theoretically conceivable are at narrowband transmission rates in a certain frequency range also maximum distances of the Component to the coupler of 1 m, in unfavorable starting situations even from 1.5 m. However, the immediately adjacent one is preferred Arrangement of the device made on the coupler, so that actually only a few cm line path are provided.
Das aktive elektronische Bauelement umfasst weiter vorzugsweise einen Verstärker, so dass ausgangsseitig hinter dem Verstärker ein möglichst kurzer Leitungsweg zum Koppler besteht. Dadurch kann der Verstärker unmittelbar in das Spannungsversorgungsnetz einpegeln.The Active electronic component preferably further comprises a Amplifier, so that the output side behind the amplifier as short as possible line path to the coupler exists. This allows the amplifier directly into the power grid level off.
Als aktives elektronisches Bauelement wird ein solches Element bezeichnet, welches im Gegensatz zu einem passiven elektronischen Bauelement eine eigene Versorgungsspannung benötigt. Die Leistungsaufnahme des aktiven elektronischen Bauelementes beträgt dabei vorzugsweise nur wenige Watt, beispielsweise 3 Watt.When active electronic component is called such an element, which in contrast to a passive electronic component a own supply voltage needed. The power consumption of the active electronic component is thereby preferably only a few watts, for example 3 watts.
Das aktive elektronische Bauelement kann unterschiedliche Baueinheiten oder Funktionseinheiten besitzen. Hierfür kommen passive und aktive Funktionseinheiten in Betracht. Wesentlich ist, dass das Bauelement wenigstens eine aktive Baueinheit, z.B. einen Verstärker, besitzt, die zum Betrieb einer Versorgungsspannung benötigt. Damit können die gewünschten technischen Effekte in optimaler Weise erreicht werden.The Active electronic component can have different building units or have functional units. This includes passive and active functional units into consideration. It is essential that the component at least one active assembly, e.g. an amplifier that owns to the operation a supply voltage required. With that you can the desired technical effects are achieved in an optimal way.
Die Erfindung umfasst selbstverständlich auch solche Vorrichtungen, bei denen in unmittelbarer Nähe des Kopplers mehrere aktive elektronische Bauelemente angeordnet sind.Of course, the invention also includes such devices, in which in direktba Rer near the coupler several active electronic components are arranged.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Bauelement einen Impedanzwandler auf. Dies ermöglicht eine dem Modem im Falle einer Datenübertragung vom Modem auf die Spannungsversorgungsleitung zugewandte konstante Impedanz.According to one advantageous embodiment of the invention, the device has a Impedance converter on. this makes possible a modem in case of data transmission from the modem to the power supply line facing constant impedance.
Der Impedanzwandler kann als passive Schaltung ausgebildet sein und Teil des aktiven elektronischen Bauelementes sein. Vorteilhafterweise ist dem aktiven elektronischen Bauelement auch ein Verstärker zugeordnet, wobei der Impedanzwandler im Leitungsweg vom Modem zur Spannungsversorgungsleitung vor dem Verstärker angeordnet ist. Der Impedanzwandler kann dabei auch für eine im Wesentlichen konstante Eingangsimpedanz des Verstärkers sorgen.Of the Impedance converter can be designed as a passive circuit and Be part of the active electronic component. advantageously, the active electronic component is also assigned an amplifier, wherein the impedance transformer in the conduction path from the modem to the power supply line in front of the amplifier is arranged. The impedance converter can also be used for an im Provide substantially constant input impedance of the amplifier.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Bauelement eine Einrichtung zur Phasengangentzerrung auf. Dies ermöglicht insbesondere bei phasenrelevanten Modulationsverfahren, beispielsweise bei dem OFDM (Orthogonal frequency division modulation)-Verfahren eine Dämpfung, Glättung oder Vergleichmäßigung des Phasenganges, insbesondere falls Phasensprünge auftreten. Das OFDM-Verfahren sieht eine Vielzahl eng benachbarter Trägerfrequenzen vor, die eine Orthogonalität der Phasen bedingen. In einem Leitungsnetzwerk können sich aber ohne weiteres Schwingkreise bilden, so dass Resonanzen auftreten, wenn Phasensprünge vorkommen. Bei der Vorrichtung des Standes der Technik entstehen daher durchaus problematische Frequenzgänge. Die Einrichtung zur Phasengangentzerrung kann dem entgegen wirken und die Phasengänge entzerren. Möglich wird dies z.B. durch eine Rückkopplung eines Ausgangssignales des Verstärkers zu einem Eingang eines Verstärkers. Dies führt überraschenderweise zu einer Resonanzdämpfung, wobei eine automatische Anpassung an den Phasenverlauf erfolgt.According to one Another embodiment of the invention, the device comprises a device for phasing equalization. This allows in particular for phase-relevant Modulation method, for example, in the OFDM (Orthogonal frequency Division modulation) method an attenuation, smoothing or equalization of the Phase response, especially if phase jumps occur. The OFDM method envisages a multitude of closely adjacent carrier frequencies, the one orthogonality of the phases. But in a pipe network can easily Forming resonant circuits, so that resonances occur when phase jumps occur. In the apparatus of the prior art, therefore, arise entirely problematic frequency responses. The device for Phasangangentzerrung can counteract this and the phase responses equalize. Possible If this is e.g. through a feedback an output signal of the amplifier to an input of an amplifier. This surprisingly leads to a resonance damping, wherein an automatic adaptation to the phase characteristic takes place.
Als phasenrelevantes Modulationsverfahren wird dabei jedes Signalübertragungsverfahren bezeichnet, bei dem neben den Amplituden auch die Phasen der Signale eine Rolle spielen.When phase-relevant modulation method is thereby every signal transmission method denotes, in addition to the amplitudes and the phases of the signals play a role.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4.The The invention further relates to a device according to the preamble of claim 4.
Diese Erfindung geht ebenfalls aus von der eingangs erwähnten Vorrichtung des Standes der Technik.These Invention is also based on the aforementioned device of the prior art.
Die Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, die bekannte Vorrichtung derartig weiterzubilden, dass mit ihr eine verbesserte Datenübertragung möglich wird.The Object of this invention is the known device develop such that with her an improved data transmission is possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 4, insbesondere mit denen des Kennzeichenteils und ist demgemäß dadurch gekennzeichnet, dass im Leitungsweg zwischen der Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit und dem Koppler, in unmittelbarer Nähe des Kopplers, ein aktives elektronisches Bauelement angeordnet ist, das einen Impedanzwandler und eine Einrichtung zur Phasengangentzerrung aufweist.The Invention solves This object with the features of claim 4, in particular with those of the license plate part and is accordingly characterized in that in the conduction path between the signal transmission and / or signal receiving unit and the coupler, in the immediate vicinity of the coupler, an active one electronic component is arranged, which is an impedance converter and a means for phase-equalization.
Das Prinzip der Erfindung besteht im Wesentlichen darin, dass ein aktives elektronisches Bauelement mit einem Impedanzwandler und einer Einrichtung zur Phasengangentzerrung unmittelbar benachbart des Kopplers angeordnet ist. Impedanzanpassungsprobleme und Phasensprünge, die auch aufgrund der langen Leitungswege zwischen Modem und Koppler bei der Vorrichtung des Standes der Technik die Übertragungseigenschaften nachteilig beeinflussen, können damit vermieden werden.The The principle of the invention is essentially that an active electronic component with an impedance converter and a device arranged to Phasengangentzerrung immediately adjacent to the coupler is. Impedance matching problems and phase jumps, which also due to the long lines between modem and coupler in the device of the prior art, the transmission characteristics can affect adversely to be avoided.
Im Übrigen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die zuvor geschilderten Merkmale und deren Würdigung, auch zum Zwecke der Bezugnahme, verwiesen.Incidentally, will to avoid repetition of the previously described features and their appreciation, also for the purpose of reference.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindungen ist der Impedanzwandler von einer passiven Schaltung gebildet. Dies berücksichtigt, dass beispielsweise unter Verwendung eines Abschwächers (T-Netzwerk) die Funktion einer Impedanzwandlung auch von einer keine Betriebsspannung benötigenden Funktionseinheit erfüllt werden kann. Als Impedanzwandler kommt beispielsweise ein Anpassübertrager (Balun), im einfachsten Falle ein Transformator, oder alternativ ein Pi-Filter, der auch unter dem Namen Collins-Filter bekannt ist, in Betracht.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the impedance converter of a passive circuit formed. This takes into account that, for example using a reducer (T-network) the function of an impedance conversion of one no operating voltage required Function unit fulfilled can be. As an impedance converter, for example, a matching transformer (Balun), in the simplest case a transformer, or alternatively a Pi filter, also known as the Collins filter, into consideration.
Alternativ kann der Impedanzwandler auch von einer aktiven Schaltung gebildet sein. Hierzu kann beispielsweise ein Transistor als Bestandteil der Schaltung verwendet werden.alternative The impedance converter can also be formed by an active circuit be. For this purpose, for example, a transistor as part of the Circuit can be used.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Einrichtung zur Phasengangentzerrung einen Verstärker auf. Damit wird deutlich, dass die Einrichtung als Bestandteil des elektronischen Bauelementes eine Betriebsspannung benötigt. Ein Verstärker bietet die Möglichkeit einer besonders einfachen Schaltung und Bauweise zu einer Erzielung der Phasengangentzerrung, da der Verstärker mit einem Rückkopplungszweig versehen sein kann. Der Rückkopplungszweig verbindet den Ausgang des Verstärkers mit seinem Eingang, so dass ein Loop oder eine Schleife entsteht. Hierdurch kann der Phasengang auf einfache Weise entzerrt werden.According to one Another embodiment of the invention, the means for phase equalization an amplifier on. This makes it clear that the device is part of the electronic component requires an operating voltage. An amplifier offers the possibility a particularly simple circuit and construction to achieve the Phase equalization, since the amplifier has a feedback branch can be provided. The feedback branch connects the output of the amplifier with its input, creating a loop or loop. As a result, the phase response can be rectified in a simple manner.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verstärker rückgekoppelt oder gegengekoppelt. Damit wird die Phasengangentzerrung auf besonders einfache Weise erreicht. Der Begriff „Rückkopplung" wird im Folgenden austauschbar zu dem Begriff „Gegenkopplung" verwendet.According to one Another advantageous embodiment of the invention, the amplifier is fed back or counter-coupled. This makes the phase-gated equalization extra special achieved in a simple way. The term "feedback" will be interchangeable with the following Term "negative feedback" used.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zur Gegenkopplung des Verstärkers eine Gegenkopplungseinheit vorgesehen. Diese kann beispielsweise eingangsseitig mit einem Ausgang des Verstärkers und ausgangsseitig mit einem Eingang des Verstärkers verbunden sein.According to one Another embodiment of the invention is a negative feedback unit for negative feedback of the amplifier intended. This can, for example, the input side with an output of the amplifier and be connected on the output side to an input of the amplifier.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Verstärker wenigstens einen Transistor auf. Dies ermöglicht die Verwendung herkömmlicher, preiswerter und dauerhaft funktionierender Komponenten.According to one further embodiment of the invention, the amplifier has at least a transistor on. this makes possible the use of conventional, inexpensive and permanently functioning components.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauelement höchstens 1 m von dem Koppler entfernt angeordnet. Dies berücksichtigt die möglicherweise auftretenden Resonanzen bei den sich aus dem Frequenzübertragungsbereich errechnenden Wellenlängen. Die Entfernung von 1 m ist unter normalen Umständen zu weit, aber unter besonderen Umständen, nämlich dann, wenn lediglich schmalbandige Frequenzbereiche kleinerer Frequenzen übertragen werden sollen, noch tolerierbar. Schließlich ist in ganz extremen Fällen auch ein Abstand von bis zu 1,5 m zwischen dem Bauelement und dem Koppler vorstellbar. Diese Extremsituationen, die noch als zu der Erfindung gehörig angesehen werden sollen, stellen allerdings verschlechterte Ausführungsbeispiele dar. Sie sind allerdings immer noch vertretbar, wenn der Abstand zwischen dem Koppler und dem Modem viele Meter beträgt und nur spezielle Frequenzbereiche für die Signalübertragung herangezogen werden sollen.According to one further embodiment of the invention, the component is at most 1 m away from the coupler. This is taken into account possibly occurring resonances in the itself from the frequency transmission range calculating wavelengths. The distance of 1 m is under normal circumstances too far, but under special circumstances circumstances, namely when only narrowband frequency ranges of smaller frequencies are transmitted to be, still tolerable. Finally, in extreme make Also, a distance of up to 1.5 m between the device and the Coupler conceivable. These extreme situations, which are still considered to be the Invention belongs to be considered, however, represent deteriorated embodiments However, they are still reasonable if the distance between the coupler and the modem is many meters and only special Frequency ranges for the signal transmission should be used.
Je breiter der zur Signalübertragung verwendete Frequenzbereich sein soll und je höher die mit beteiligten Frequenzen sind, um so näher muss das aktive Bauelement an dem Koppler angeordnet sein.ever wider for signal transmission frequency range used and the higher the frequencies involved are, the closer the active device must be arranged on the coupler.
Weiter vorzugsweise ist das aktive elektronische Bauelement näher als 5 cm an dem Koppler angeordnet. Vorzugsweise werden Leitungswege von etwa 2 bis 3 cm Entfernung zwischen dem aktiven elektronischen Bauelement und dem Koppler vorgesehen. Nur bei derartig kurzen Leitungswegen von wenigen cm, insbesondere von weniger als 10 cm, sind die Vorteile des aktiven elektronischen Bauelementes im gesamten Maße nutzbar.Further Preferably, the active electronic device is closer than 5 cm arranged on the coupler. Preferably, conduction paths from about 2 to 3 cm distance between the active electronic Component provided and the coupler. Only with such short cable routes of a few cm, especially less than 10 cm, are the advantages the active electronic component can be used in its entirety.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Koppler ein Gehäuse auf, wobei das Bauelement dem Gehäuse zugeordnet ist. Das aktive elektronische Bauelement ist somit fest relativ zu dem Gehäuse angeordnet, und befindet sich unmittelbar nahe am Gehäuse. Damit wird eine handhabbare Baueinheit geschaffen, die das Bauelement und den Koppler umfasst.According to one In another embodiment of the invention, the coupler has a housing, wherein the device is the housing assigned. The active electronic component is thus fixed relative to the housing arranged, and is located immediately near the housing. In order to is a manageable unit created that the device and includes the coupler.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauelement innerhalb des Gehäuses angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauform, die berücksichtigt, dass das aktive elektronische Bauelement nur sehr geringe Dimensionen aufweist. Ein gemeinsames Gehäuse für den Koppler und das Bauelement erleichtert die Handhabung. Vorzugsweise ist dem Gehäuse auch eine Steckverbindereinheit zugeordnet, die einen kabelseitigen Anschluss für das Modem ermöglicht.According to one Another embodiment of the invention, the device is within of the housing. this makes possible a particularly compact design that takes into account that the active electronic Component has only very small dimensions. A common casing for the coupler and the device facilitates handling. Preferably the housing also associated with a connector unit that has a cable side Connection for the modem allows.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Koppler ein induktiver Koppler. Dies ermöglicht eine hohe Qualität der Datenübertragung.According to one Another embodiment of the invention, the coupler is an inductive Coupler. this makes possible a high quality the data transmission.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Koppler ein ringförmiges, die Spannungsversorgungsleitung umgreifendes Element aus ferromagnetischem Material. Dieses ist beispielsweise aus zwei Schellenteilen bestehend, wie in der eingangs erwähnten Anmeldung des Standes der Technik geschildert, an der Spannungsversorgungsleitung befestigbar, und kann im montierten Zustand eine insbesondere mit einer Isolierumhüllung versehene Spannungsversorgungsleitung umgreifen.According to one Another embodiment of the invention, the coupler is an annular, the power supply line encompassing element of ferromagnetic Material. This consists, for example, of two parts of the clam, as in the aforementioned Description of the prior art described at the power supply line fastened, and in the assembled state one in particular with an insulated enclosure embrace the provided power supply line.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Bauelement über einen Schalter mit der Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit verbunden. Ein weiterer Schalter kann das Bauelement unmittelbar oder mittelbar mit dem Koppler verbinden. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht unterschiedliche Schalterstellungen, die z.B. eine Einstellung der Richtung der Signalübertragung ermöglichen, je nachdem ob die Signalsende- und/oder Signalempfangseinheit im Sendbetrieb oder im Empfangsbetrieb arbeitet.According to one Another embodiment of the invention, the device via a Switch connected to the signal transmitting and / or signal receiving unit. Another switch, the device can directly or indirectly connect to the coupler. This embodiment of the invention allows different Switch positions, e.g. allow adjustment of the direction of signal transmission, depending on whether the signal transmission and / or signal reception unit in Send mode or in receive mode works.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nicht zitierten Unteransprüchen sowie an Hand der nun folgenden Beschreibung mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele. Darin zeigen:Further Advantages of the invention will become apparent from the non-cited subclaims and on the basis of the following description of several in the drawings illustrated embodiments. Show:
Die
in ihrer Gesamtheit in den Figuren mit
Innerhalb
der Transformatorstation befindet sich eine Mittelspannungszelle,
die in
Des Weiteren wird dem Fachmann deutlich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht nur zur Ankopplung von Signalen an eine Mittelspannungsleitung, sondern gleichermaßen auch an Hochspannungsleitungen im Bereich von 110, 220 oder 380 kV sowie gleichermaßen an Niederspannungsleitungen dienen kann.Of Furthermore, it will be clear to the person skilled in the art that the device according to the invention not only for coupling signals to a medium voltage line, but equally also on power lines in the range of 110, 220 or 380 kV as well can serve on low voltage lines.
Dem
Fachmann ist auch ersichtlich, dass Mittelspannungsleitungen verschiedene
Ortsnetztransformatorstationen typischerweise miteinander verbinden.
Hinsichtlich des grundsätzlichen
Aufbaues eines Spannungsversorgungsnetzes wird beispielsweise auf
die deutsche Patentanmeldung
Die
Leitungen
Signale können auf diese Weise über sehr große Distanzen über die Mittelspannungsversorgungsnetze übertragen werden, ohne dass es hierfür gesonderter Leitungen bedarf. Die Art der Datenübertragung wird als PLC-(powerline communication) Signalübertragung bezeichnet.signals can that way over very big Distances over the medium voltage supply networks are transmitted without it for this separately Lines needed. The type of data transfer is called PLC (powerline communication) signal transmission designated.
Aufgrund
der räumlichen
Ausdehnungen der Mittelspannungszelle
Während der
Leitungsweg der Leitungen
Das
Bauelement
Der
Impedanzwandler
Der
Verstärker
Der
Ausgang des Verstärkers
Angemerkt
sei, dass
Der
Verstärker
Außerdem ist
zwischen der Impedanzwandlereinheit
Die
beiden Schalter
Eingangsseitig
ist der Impedanzwandler über
die Leitungen
Der
Impedanzwandler
Während am
Ausgang des in
Mittig
zwischen dem Kondensator
Der
Verstärker
Gemäß
Die
Sekundärwicklung
Die
in
Die
Rückkopplungseinheit
Ausgangsseitig
ist die Rückkopplungseinheit
Die
Rückkopplungseinheit
Der μ-Controller
Wird
beispielsweise die Mittelspannungsleitung
Das
elektronische Bauelement
Auch
der Verstärker
Etwas
unterschiedlich ist aber die Eingangsseite des Verstärkers
Die
Sekundärwicklungen
Die
Zentrierschaltung
Anzumerken
ist, dass aufgrund der in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
dargestellten Rückkopplung
des Verstärkers
Zugleich
sorgt die aktive oder passive Impedanzwandlereinheit
Während bei
den überaus
meisten vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen
die Situation dargestellt worden ist, bei der das Modem
Bei
beiden möglichen
Signalrichtungen erfolgt eine Impedanzanpassung derart, dass der
Impedanzwandler im Signalweg vor dem Verstärker
Von
der Erfindung ist mit umfasst, dass Schaltungselemente der unterschiedlichen
Ausführungsbeispiele,
soweit dies sinnvoll und möglich
erscheint, miteinander kombiniert werden können. So zeigt das Ausführungsbeispiel
der
Des
Weiteren ist ersichtlich, dass die in den lediglich dem Verständnis dienenden
Figuren dargestellten Leitungswege nicht maßstäblich zu betrachten sind. Von
Bedeutung für
die Funktion der Erfindung ist, dass ausgangsseitig des Verstärkers bei
einer Signalübertragung
vom Modem
Claims (31)
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: ROCHE, VON WESTERNHAGEN & EHRESMANN, DE |
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R082 | Change of representative |
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