DE102009007003A1

DE102009007003A1 - Modem for transmitting data over a power network

Info

Publication number: DE102009007003A1
Application number: DE200910007003
Authority: DE
Inventors: Jürgen FLICKER; Markus Rindchen
Original assignee: Power Plus Communications AG
Current assignee: Power Plus Communications AG
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-05
Also published as: EP2392077A2; WO2010085938A3; WO2010085938A2

Abstract

Ein Modem zur Übertragung von Daten über ein Stromversorgungsnetzwerk, wobei das Stromversorgungsnetzwerk mindestens zwei Phasen (L1, L2, L3) und einen Neutralleiter aufweist und wobei das Modem (1) ein Netzteil (2) zur Energieversorgung des Modems (1) und eine Signalverarbeitungseinheit (3) aufweist, ist im Hinblick auf einen sicheren Betrieb des Modems an einem mehrphasigen Stromversorgungsnetzwerk bei einem möglichst kostengünstigen Aufbau des Modems dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil (2) einphasig ausgeführt ist und dass die Signalverarbeitungseinheit (3) zum Senden und Empfangen von Daten an mindestens zwei der Phasen (L1, L2, L3) angekoppelt ist.A modem for transmitting data via a power supply network, wherein the power supply network has at least two phases (L1, L2, L3) and a neutral conductor and wherein the modem (1) comprises a power supply (2) for powering the modem (1) and a signal processing unit ( 3), is in terms of safe operation of the modem to a multi-phase power supply network with a cost-effective design of the modem characterized in that the power supply (2) is single-phase and that the signal processing unit (3) for sending and receiving data to at least two of the phases (L1, L2, L3) is coupled.

Description

Die Erfindung betrifft ein Modem zur Übertragung von Daten über ein Stromversorgungsnetzwerk, wobei das Stromversorgungsnetzwerk mindestens zwei Phasen und einen Neutralleiter aufweist und wobei das Modem ein Netzteil zur Energieversorgung des Modems und eine Signalverarbeitungseinheit aufweist.The The invention relates to a modem for transmitting data via a Power supply network, whereby the power supply network at least has two phases and a neutral conductor and where the modem a power supply for powering the modem and a signal processing unit having.

Die Übertragung von Daten über Stromversorgungsnetzwerke hat insbesondere im Bereich der breitbandigen Kommunikation in den vergangenen Jahren den Status von Forschungs- und Pilotinstallationen verlassen. Bei dem unter der Bezeichnung Powerline-Communication (PLC) bekannt gewordenen Verfahren werden Daten in höherfrequenten Bereichen auf gewöhnliche Stromversorgungsleitungen moduliert. Hierzu lassen sich Leitungen innerhalb eines Gebäudes ebenso verwenden wie Leitungen von Transformatorstationen zum Endkunden. Auf diese Weise ist die Problematik der „letzten Meile” zum Kunden auf einfache Art und Weise lösbar geworden. Zur Modulation der Daten hat sich OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) als besonders geeignet erwiesen, da es als eines der wenigen Verfahren die gesetzlichen Grenzwerte gut einhalten und zudem flexibel auf Störungen reagiert werden kann.The transfer of data over Power supply networks has particular in the field of broadband Communication in recent years, the status of research and leave pilot installations. In the under the name Powerline communication (PLC) become known method Data in higher frequency Areas on ordinary Power supply lines modulated. For this purpose can be lines inside a building as well as lines from transformer stations to the end customer. In this way, the problem of the "last mile" to the customer solvable in a simple manner become. To modulate the data, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) proved to be particularly suitable because it as one of the few procedures that well comply with the legal limits and moreover flexible for disturbances can be reacted.

Bei der Übertragung von Daten über Stromversorgungsnetzwerke werden üblicherweise Modems eingesetzt, die von einem Endverbraucher in eine übliche Steckdose gesteckt werden. Die von dem Modem auf die Phase der Steckdose modulierten Signale werden über das Stromversorgungsnetzwerk übertragen und können durch ein Modem an nahezu jeder beliebigen Steckdose innerhalb des Gebäudes wieder empfangen werden. Befinden sich die Steckdose des Senders und des Empfängers an einer unterschiedlichen Phase, werden Koppelkondensatoren eingesetzt, die die Phasen untereinander für PLC-Signale koppeln. Alternativ kann die Kopplung im Stromzähler erfolgen oder es kann das Übersprechen innerhalb der Leitungen des Stromversorgungsnetzwerks genutzt werden.at the transmission of data over Power supply networks are usually used modems, which are plugged by a consumer into a standard power outlet. The signals modulated by the modem to the phase of the socket be over transmit the power supply network and can through a modem to almost any outlet within the building again be received. Are the power sockets of the transmitter and the receiver at a different phase, coupling capacitors are used, the phases among each other for Couple PLC signals. Alternatively, the coupling can be done in the electricity meter or it may be the crosstalk be used within the lines of the power supply network.

Neben der Übertragung von Daten auf einer Phase in Bezug auf einen Neutralleiter ist die Übertragung in mehrphasigen Stromversorgungsnetzwerken bekannt. Hierbei werden die Daten zwischen zwei Phasen aufmoduliert. Dieser Einsatz wird vor allem von Energieversorgern benötigt, kann aber auch bei einer Automatisierung und Fernsteuerung von Drehstrommaschinen vorteilhaft eingesetzt werden.Next the transmission of data on a phase in relation to a neutral is the transmission known in multi-phase power supply networks. Here are the data is modulated between two phases. This use will especially needed by energy suppliers, but can also be used at a Automation and remote control of three-phase machines advantageous be used.

Bei einem mehrphasigen Betrieb eines Modems stellt sich das Problem, dass die Bauteile innerhalb des Modems auf die Außenleiterspannungen, d. h. die Spannungen zwischen zwei Phasen ausgelegt sein müssen. Bei dem in Europa am weitesten verbreiteten Drehstromnetzwerk mit Strangspannungen von 230 V müssen die verwendeten Modems auf eine Spannung von 400 V ausgelegt sein. Dies bedingt eine entsprechende Dimensionierung der Bauteile, wodurch zum einen die Baugröße des Modems zunimmt, zum anderen steigen die Kosten des Modems stark an.at multiphase operation of a modem poses the problem that the components within the modem to the outer conductor voltages, d. H. the voltages between two phases must be designed. at the most widespread in Europe three - phase network with strand voltages of 230 V must the modems used are designed for a voltage of 400 V. This requires a corresponding dimensioning of the components, which on the one hand, the size of the modem increases, on the other hand, the cost of the modem rises sharply.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Modem der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass ein sicherer Betrieb des Modems an einem mehrphasigen Stromversorgungsnetzwerk bei einem möglichst kostengünstigen Aufbau des Modems unter Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften gewährleistet werden kann.Of the The present invention is therefore based on the object, a modem of the type mentioned above to design and develop, that safe operation of the modem on a multi-phase power supply network at one possible inexpensive Construction of the modem in compliance with legal regulations guaranteed can be.

Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist der in Rede stehende Modem dadurch gekennzeichnet, dass das Netzteil einphasig ausgeführt ist und dass die Signalverarbeitungseinheit zum Senden und Empfangen von Daten an mindestens zwei der Phasen angekoppelt ist.According to the invention above object solved by the features of claim 1. After that the modem in question is characterized in that the Power supply single phase is and that the signal processing unit for sending and receiving of data is coupled to at least two of the phases.

In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass auf verblüffend einfache Art und Weise die Problematik der Spannungsfestigkeit und die Dimensionierung des Modems entkoppelt werden können. Hierfür ist es ausreichend, lediglich eine geringe Anzahl von Bauteilen für die höhere Außenleiterspannung auszulegen, während die meisten Elemente auf die niedrigere Strangspannung und darunter ausgelegt werden können. Hierzu wird die Signalverarbeitungseinheit, mit der die zu übertragenden Daten auf das Stromversorgungsnetzwerk moduliert bzw. die aus dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Signale demoduliert werden, an mindestens zwei der Phasen des Stromversorgungsnetzwerk angekoppelt. Erfindungsgemäß wird jedoch das zur Stromversorgung des Modems notwendige Netzteil lediglich einphasig betrieben. Dadurch müssen – im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Modems – lediglich die für die Ankopplung der Signalverarbeitungseinheit an das Stromversorgungsnetzwerk notwendigen Bauteile eine Spannungsfestigkeit für den Anschluss an die Außenleiterspannung aufweisen, während das Netzteil und die weiteren Komponenten des Modems auf die Strangspannungen und darunter ausgelegt werden können. Dadurch kann ein Einphasenmodem durch einfachen Austausch weniger Bauteile für einen mehrphasigen Betrieb umgerüstet werden, ohne dass eine aufwendige Umgestaltung und insbesondere eine größere Dimensionierung des Modems notwendig wird. Dennoch kann das derart ausgebildete Modem sicher an einem mehrphasigen Stromversorgungsnetzwerk betrieben werden und hält die gesetzlichen Bestimmungen ein.In according to the invention is first It has been recognized that on amazing simple way the problem of dielectric strength and the Dimensioning of the modem can be decoupled. For this it is sufficient, only to design a small number of components for the higher external conductor voltage, while most elements to the lower strand tension and below can be interpreted. For this purpose, the signal processing unit with which the data to be transmitted modulated on the power supply network or from the power supply network received signals are demodulated on at least two of the phases the power supply network coupled. However, according to the invention the power supply required for the modem power supply only operated in single phase. Because of this - in contrast to the known from the prior art modems - only the for the coupling of the signal processing unit to the power supply network necessary components a dielectric strength for connection to the outer conductor voltage exhibit while the power supply and the other components of the modem to the strand voltages and can be interpreted below. Thereby Can be a single-phase modem by simply replacing fewer components for one converted to multi-phase operation be without a costly redesign and in particular a larger dimensioning of the modem becomes necessary. Nevertheless, the so-trained Modem securely operated on a multi-phase power supply network be and hold the legal provisions.

Das erfindungsgemäße Modem weist einen Anschluss auf, der eine Verbindung an mindestens zwei Phasen und einen Neutralleiter des Stromversorgungsnetzwerks zur Verfügung stellt. Diese Forderung ist bei allen Mehrphasen-Stromversorgungsnetzwerken einfach zu erfüllen. Der Anschluss könnte zusätzlich eine Verbindung zu einer weiteren Phase des Stromversorgungsnetzwerks bieten. Zudem könnte ein gegebenenfalls vorhandener Schutzleiter an dem Anschluss verfügbar sein, der mit einer Erdung verbunden ist. Abhängig von der Netzform gibt es Stromversorgungsnetzwerke, die eine Neutralleiter- und eine Schutzleiterfunktion in einem Leiter, dem sogenannten PEN, kombinieren. In diesem Fall wäre kein zusätzlicher Schutzleiter in dem Anschluss vorgesehen.The inventive modem has a port that connects to at least two Phases and a neutral conductor of the power supply network to disposal provides. This requirement is common to all multi-phase power supply networks easy to fulfill. The connection could additionally a connection to another phase of the power supply network Offer. In addition, could an optional protective conductor may be available at the terminal, which is connected to a ground. Depending on the network shape, there are Power supply networks that have a neutral and a protective conductor function in a ladder, the so-called PEN. In this case would be no additional Protective conductor provided in the terminal.

Das einphasig betriebene Netzteil des Modems könnte mit einer der Phasen des Stromversorgungsnetzwerks und dem Neutralleiter verbunden sein, die über den Anschluss des Modems zur Verfügung stehen. Dadurch liegt lediglich die Strangspannung an dem Netzteil an und das Netzteil muss nicht auf die deutlich höhere Außenleiterspannung ausgelegt sein. Welche der am Anschluss zur Verfügung stehenden Phasen zum Betreiben des Netzteils verwendet wird, ist für die Funktion des erfindungsgemäßen Modems unerheblich. Wesentlich ist nur der Betrieb an einer Phase in Bezug auf den Neutralleiter.The Single - phase power supply of the modem could be one of the phases of the Power supply network and the neutral conductor, the above the connection of the modem are available. This is because only the strand voltage on the power supply and the power supply does not have to be on the much higher Phase voltage be designed. Which of the connection phases available for operation the power supply is used for the function of the modem according to the invention irrelevant. Essential is only the operation in relation to a phase on the neutral conductor.

Zum Schutz des Modems könnte unmittelbar nach dem Anschluss eine Schutzvorrichtung vorgesehen sein. Diese könnte insbesondere einen Überspannungsschutz gewährleisten, so dass eine im Stromversorgungsnetzwerk auftretende Überspannung das Modem nicht zerstört. Schaltungen, die einen Überspannungsschutz bieten, sind aus der Praxis hinlänglich bekannt.To the Protection of the modem could provided immediately after connection a protective device be. This could in particular an overvoltage protection guarantee, so that an overvoltage occurring in the power supply network the modem is not destroyed. Circuits that provide surge protection are sufficient in practice known.

Vorteilhafter Weise erfolgt die Ankopplung der Signalverarbeitungseinheit des Modems über jeweils einen Koppelkondensator. Hierzu ist zwischen den Phasen des Stromversorgungsnetzwerks, an die die Signalverarbeitungseinheit angekoppelt ist, jeweils ein Koppelkondensator angeordnet. Die Koppelkondensatoren sind derart dimensioniert, dass die Wechselspannung des Stromversorgungsnetzwerks mit meist 50 Hz oder 60 Hz durch die Koppelkondensatoren von der Signalverarbeitungseinheit abgetrennt ist. Für ausreichend hohe Frequenzen, also für Frequenzen, die für PLC genutzt werden, stellen die Koppelkondensatoren hingegen eine Verbindung her, die diese nahezu unbeeinflusst passieren. Da die Koppelkondensatoren unmittelbar mit den Phasen des Stromversorgungsnetzwerkes verbunden sind, müssen diese eine Spannungsfestigkeit aufweisen, die bei einem Anschluss an Außenleiterspannungen vorgeschrieben ist. So muss beispielsweise in Deutschland je nach Einsatzort und den zugehörigen Prüfkriterien eine Spannungsfestigkeit von bis zu 10 kV erzielt werden.Favorable Way, the coupling of the signal processing unit of Modems over each a coupling capacitor. This is between the phases of the power supply network to which the signal processing unit is coupled, each arranged a coupling capacitor. The coupling capacitors are dimensioned such that the AC voltage of the power supply network with usually 50 Hz or 60 Hz through the coupling capacitors from the signal processing unit is separated. For sufficiently high frequencies, ie for frequencies used for PLC contrast, the coupling capacitors make a connection, these happen almost unaffected. Because the coupling capacitors directly connected to the phases of the power supply network are, must These have a dielectric strength, which in a connection prescribed to external conductor voltages is. For example, in Germany depending on the location and the associated test criteria a dielectric strength of up to 10 kV can be achieved.

Zum Erzielen einer galvanischen Trennung der Signalverarbeitungseinheit von dem Stromversorgungsnetzwerk könnte zwischen den Koppelkondensatoren und der Signalverarbeitungseinheit ein Übertrager angeordnet sein. Der Übertrager hätte dabei einen Anschluss an jede der zur Kommunikation genutzten Phasen. Würden zwei Phasen des Stromversorgungsnetzwerks zur Kommunikation genutzt, so wäre der Übertrager mit den Koppelkondensatoren verbunden, die zur Ankopplung an diese beiden Phasen genutzt werden. Die derart an zwei Koppelkondensatoren abgegriffene Spannung würde durch den Übertrager in Richtung Signalverarbeitungseinheit übertragen werden.To the Achieve galvanic isolation of the signal processing unit from the power supply network could be between the coupling capacitors and the signal processing unit may be arranged a transformer. The transformer would have it a connection to each of the phases used for communication. would two phases of the power supply network used for communication, that would be the transformer connected to the coupling capacitors for coupling to this be used in both phases. The so on two coupling capacitors Tapped voltage would go through the transformer be transmitted in the direction of signal processing unit.

Werden mehrere Phasen des Stromversorgungsnetzwerks für die Übertragung von Daten genutzt, so könnte zwischen jeder der Phasen ein Zweig des Übertragers vorgesehen sein. Bei einer dreiphasigen Ankopplung könnte beispielweise der Übertrager als Dreieckschaltung mit dem Phasen verbunden sein, wobei an jedem Schenkel des Dreiecks die Spannung zwischen zwei Außenleiter anliegen und jeder Schenkel einen Teil des Übertragers bilden. Zu jedem dieser Teile wäre eine Sekundärseite vorgesehen, zu der die primärseitig anliegende Spannung transformiert wird.Become several phases of the power supply network used for the transmission of data, so could be provided between each of the phases, a branch of the transformer. In a three-phase coupling, for example, the transformer be connected as a delta connection with the phases, wherein at each Legs of the triangle the voltage between two outer conductors abut and each leg form part of the transformer. To each these parts would be a secondary side provided, to which the primary side applied voltage is transformed.

Entsprechende Ausführungen gelten bei dem Versenden der Daten, bei dem Signale durch die Signalverarbeitungseinheit generiert werden und in Richtung Stromversorgungsnetzwerk übertragen werden.Appropriate versions apply when sending the data in which signals through the signal processing unit be generated and transmitted in the direction of power supply network.

Generell ist eine Übersetzung des Übertragers im Verhältnis 1:1 sinnvoll. Allerdings können auch andere Übersetzungsverhältnisse genutzt werden, falls beispielsweise durch die Signalverarbeitungseinheit nicht ausreichend große Spannungen ausgegeben werden können.As a general rule is a translation of the transformer in relation to 1: 1 makes sense. However, too other gear ratios be used, for example, if by the signal processing unit not big enough Voltages can be output.

Vorzugsweise umfasst die Signalverarbeitungseinheit eine Signalaufbereitungsschaltung und eine Kodier-/Dekodierschaltung. Die Signalaufbereitungsschaltung bereitet die empfangenen und zu versendenden Signale geeignet auf und ist im Allgemeinen als analoge Schaltung aufgebaut. Es ließen sich jedoch auch Hybridschaltungen einsetzen, die beispielsweise eine programmierbare Verstärkung oder eine Adaption von Filtergrenzen zur Verfügung stellen. Die Kodier-/Dekodierschaltung führt eine digitale Aufbereitung der Daten durch und kodiert die zu versendenden Daten bzw. dekodiert die empfangenen Daten. Zusätzlich führt die Kodier-/Dekodierschaltung eine Modulation und eine Demodulation durch oder bereitet diese zumindest weitestgehend vor. Eine derartige Schaltung könnte als integrierte Schaltung vorliegen und durch einen Powerline-Chip gebildet sein.Preferably, the signal processing unit comprises a signal conditioning circuit and a coding / decoding circuit. The signal conditioning circuit prepares the received and to be sent signals appropriately and is generally constructed as an analog circuit. However, hybrid circuits could also be used which provide, for example, a programmable gain or an adaptation of filter boundaries. The coding / decoding circuit performs a digital processing of the data and encodes the data to be sent or decodes the received data. In addition, the encoding / decoding circuit performs or at least prepares for modulation and demodulation. Such a circuit could exist as an integrated circuit and gebil by a powerline chip to be.

Die Signalaufbereitungsschaltung könnte eine Filterung von aus dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Signalen durchführen. Diese Filterung besteht im Allgemeinen in einer Bandpassfilterung der aus dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Signale. Niederfrequente Signale, die für die Übertragung über das Stromversorgungsnetzwerk nicht genutzt werden, könnten ausgeblendet sein. So könnte die gegebenenfalls die Koppelkondensatoren passierende Wechselspannung des Stromversorgungsnetzwerks ausgeblendet werden. Ferner können hochfrequente Störungen, die beispielsweise aus einem Rundfunkkanal stammen, ausgeblendet werden.The Signal conditioning circuit could be a Filtering of signals received from the power network carry out. This filtering is generally bandpass filtering the signals received from the power supply network. low Signals for the transmission over the Power supply network can not be used, could be hidden. So could possibly the coupling capacitors passing AC voltage of the power supply network are hidden. Furthermore, high-frequency disorders, which originate, for example, from a broadcast channel, hidden become.

Signale, die über das Stromversorgungsnetzwerk zu übertragen sind, könnten durch die Signalaufbereitungsschaltung geeignet verstärkt werden. Auf dieses Weise wären die für die Übertragung auf dem Stromversorgungsnetzwerk notwendigen Spannungspegel erreichbar.signals the above to transmit the power supply network are, could be amplified by the signal conditioning circuit suitably. That way would be the for the transmission on reach the power supply network voltage level required.

Seitens der Kodier-/Dekodierschaltung könnte eine Kodierung der über das Stromversorgungsnetzwerk zu versendenden Daten durchgeführt werden. Hierzu werden die von einem Endgerät empfangenen Daten geeignet aufbereitet und eine Modulation der Daten vorbereitet oder durchgeführt. Hierzu können verschiedene aus der Praxis bekannte Kodier- und Modulationsverfahren Verwendung finden. Denkbar wäre beispielsweise das weit verbreitete OFDM. Die Kodierschaltung würde ein analoges Signal erzeugen, das in die Signalaufbereitungsschaltung eingekopppelt und in das Stromversorgungsnetzwerk versendet wird. Hierzu könnte der Kodierschaltung ein Digital-/Analogwandler zur Verfügung stehen.by the encoder / decoder circuit could a coding of over the power supply network to be sent data to be sent. For this purpose, the data received from a terminal are suitable prepared and a modulation of the data prepared or carried out. For this can various coding and modulation methods known from practice Find use. It would be possible for example, the widespread OFDM. The coding circuit would be generate analog signal that in the signal conditioning circuit coupled and sent to the power supply network. Could do this the coding circuit a digital / analog converter are available.

Entsprechend ließe sich durch die Kodier-/Dekodierschaltung eine Dekodierung der aus dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Daten durchführen. Die geeignet aufbereiteten analogen Signale könnten zunächst am Eingang der Kodier-/Dekodierschaltung abgetastet und in digitale Signale konvertiert werden. Diese ließen sich dann einer Dekodierung zuführen und in für das Endgerät geeignete Datenformate umwandeln.Corresponding could itself by the coding / decoding a decoding of the Power supply network received data. The suitably conditioned analog signals could first be at the input of the encoder / decoder circuit sampled and converted into digital signals. They settled then perform a decoding and in for the terminal suitable Convert data formats.

Mit der Kodier-/Dekodierschaltung könnte ein Endgerät verbunden sein. Dieses Endgerät könnte zum einen in dem gleichen Gehäuse wie das Modem selbst angeordnet sein. Somit wären Modem und Endgerät als ein Gerät ausgeführt. Allerdings könnte das Endgerät auch über eine geeignete Schnittstelle mit dem Modem verbunden sein. Hierzu wäre ein geeignetes Netzwerk, wie beispielsweise Ethernet oder WLAN (Wireless Local Area Network), ebenso denkbar wie andere Verbindungen wie USB (Universal Serial Bus) oder Funkverbindungen geeignet. Je nach Ausgestaltung der Verbindung zum Endgerät würde der Kodier-/Dekodierschaltung eine geeignete Interfaceschaltung folgen, die die Daten in eine für das Endgerät verständliche Form umsetzt.With the encoding / decoding circuit could be terminal be connected. This terminal could on the one hand in the same housing how the modem itself is arranged. Thus, the modem and the terminal would be as one Device executed. However that could be terminal also over a suitable interface to be connected to the modem. This would be a suitable Network, such as Ethernet or WLAN (Wireless Local Area Network), as well as other connections like USB (Universal Serial Bus) or wireless connections. Depending on the design the connection to the terminal would the Encoder / decoder follow a suitable interface circuit, the data in a for the terminal understandable Form implements.

Hinsichtlich einer Ausgestaltung der Signalverarbeitungseinheit ist diese zur Modulation von Daten auf zwei Phasen ausgebildet. Dabei wird eine Modulation der Daten Phase gegen Phase durchgeführt, d. h. das modulierte Signal würde zwischen zwei Phasen aufgeschaltet.Regarding an embodiment of the signal processing unit, this is the Modulation of data formed on two phases. This is a modulation the data phase to phase, d. H. the modulated signal would be between two Phases switched on.

Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Signalverarbeitungseinheit zur Modulation von Daten auf drei Phasen ausgebildet. Dabei ließen sich zwei der drei Phasen im Sinne einer zweiphasigen Modulation nutzen, d. h. auf zwei Phasen würde eine Modulation Phase gegen Phase erfolgen. Die dritte Phase könnte durch eine Modulation auf eine Phase bezogen auf den Neutralleiter ausgebildet sein. Damit würden zwei unabhängige Kommunikationskanäle aufgespannt werden. Alternativ könnte auf allen drei Phasen jeweils eine einphasige Modulation durchgeführt werden, wodurch drei Kanäle zur Verfügung stehen. Darüber hinaus könnte die Modulation auf drei Phasen derart ausgebildet sein, dass die drei Phasen im Sinne eines Drehstromnetzes genutzt werden. Die aufmodulierten Spannungen zwischen zwei Außenleitern wären hierbei so ausgestaltet, dass sich aus den modulierten Spannungen ein Drehstromzeiger definieren lässt, der die modulierten Daten repräsentiert.According to one Another embodiment of the invention is the signal processing unit designed to modulate data on three phases. It was possible use two of the three phases in the sense of a two-phase modulation, d. H. on two stages would a modulation phase against phase done. The third phase could be through a modulation to a phase based on the neutral conductor is formed be. That would two independent communication channels be stretched. Alternatively could a single-phase modulation is carried out in each of the three phases, making three channels to disposal stand. About that out could the modulation on three phases be designed such that the three phases in the sense of a three-phase network can be used. The modulated Tensions between two outer conductors would be here designed so that from the modulated voltages a three-phase current lets define, which represents the modulated data.

Eine Modulation auf drei Phasen könnte aber auch dadurch erfolgen, dass nicht mehrere Kommunikationskanäle aufgespannt werden, sondern auf alle drei Phasen dasselbe Signal moduliert wird. Dabei könnte zum einen eine Modulation Phase gegen Phase bei zwei der Phasen zusammen mit einer Modulation Phase gegen Neutralleiter bei der dritten Phase, zum anderen eine Modulation Phase gegen Neutralleiter bei allen drei Phasen erfolgen.A Modulation on three phases could but also be done by not spanning multiple communication channels but the same signal is modulated on all three phases. It could on the one hand a phase-to-phase modulation in two of the phases together with a modulation phase against neutral at the third phase, on the other hand, a modulation phase against neutral in all three phases.

Obige Ausführungen hinsichtlich einer Modulation von Daten auf zwei oder drei Phasen gelten für eine Demodulation von Signalen aus dem Stromversorgungsnetzwerk entsprechend. Hierzu werden die aus dem Stromversorgungsnetzwerk in die Signalverarbeitungseinheit eingekoppelten Signale geeignet abgetastet, gefiltert und dekodiert. Die Demodulation erfolgt – entsprechend der Modulation – von zwei oder drei Phasen.Above versions in terms of a modulation of data to two or three phases apply to a demodulation of signals from the power network corresponding. For this purpose, the from the power supply network Suitable signals coupled to the signal processing unit sampled, filtered and decoded. The demodulation takes place - accordingly the modulation - of two or three phases.

Das Stromversorgungsnetzwerk könnte durch ein dreiphasiges Drehstromnetzwerk gebildet sein. Derartige dreiphasige Drehstromnetzwerke finden weltweit starke Verbreitung.The Power supply network could be through a three-phase three-phase network be formed. Such three-phase Three-phase networks are widely used worldwide.

Zusätzlich zu der Stromversorgung des Modems könnte das Netzteil dazu verwendet werden, um ein mit dem Modem verbundenes Endgerät mit Energie zu versorgen. Dies würde sich insbesondere dann anbieten, wenn das Endgerät in das gleiche Gehäuse integriert ist wie das Modem selbst. Dabei könnte auch die Kommunikationsschnittstelle selbst zur Stromversorgung genutzt werden, wie es beispiels weise bei über USB verbundenen Endgeräten oder bei „Power over Ethernet” üblich ist.In addition to the power supply of the Mo Thus, the power supply could be used to power a modem connected to the terminal. This would be particularly useful if the terminal is integrated in the same housing as the modem itself. In this case, the communication interface itself could be used for power, as it is example, in USB connected devices or "Power over Ethernet" is common ,

Als Endgeräte könnten die verschiedensten aus der Praxis bekannten Geräte zum Einsatz kommen. So wäre als Endgerät ein handelsüblicher Computer denkbar, der über das erfindungsgemäße Modem Zugriff auf das Internet erhält. Telefone, Audiokomponenten oder Videosysteme könnten ebenso als Endgeräte fungieren, die mit anderen Geräten innerhalb oder außerhalb eines Gebäudes Daten austauschen können. Als Endgerät könnte jedoch auch ein Stromzähler dienen, der die innerhalb eines Gebäudes oder Teilen eines Gebäudes umgesetzte Energie erfasst und diese Daten über das Stromversorgungsnetzwerk einem Energieversorger zur Verfügung stellt. In diesem Fall waren das Endgerät, nämlich der Stromzähler, und das Modem in demselben Gehäuse integriert. Das Netzteil des Modems würde dann auch zur Versorgung der Elektronik des Stromzählers genutzt werden.When terminals could the most diverse devices known from practice are used. So would be as a terminal a commercial Computer conceivable, over the modem according to the invention Access to the Internet receives. Phones, audio components or video systems could also act as terminals, those with other devices inside or outside a building Can exchange data. As a terminal could but also an electricity meter Serve that implemented within a building or parts of a building Energy captured and this data over the power supply network provides an energy supplier. In this case, the terminal, namely the electricity meter, and the modem in the same enclosure integrated. The power supply of the modem would then also supply the electronics of the electricity meter be used.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt die einzigeIt are now different ways to design the teaching of the present invention in an advantageous manner and further education. On the one hand to the claim 1 subordinate claims and on the other hand to the following explanation of a preferred embodiment of the invention with reference to the drawing. Combined with the explanation of the preferred embodiment The invention with reference to the drawings are also generally preferred Embodiments and developments of the teaching explained. In the drawing shows the only one

Fig. ein erfindungsgemäßes Modem mit einem einphasig betriebenen Netzteil und einer mehrphasig angekoppelten Signalverarbeitungseinheit.FIG. a modem according to the invention with a single-phase power supply and a multi-phase coupled Signal processing unit.

Die einzige Fig. zeigt eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Modems. Das Modem 1 weist ein Netzteil 2 auf, mit dem eine Signalverarbeitungseinheit 3 und gegebenenfalls ein mit dem Modem verbundenes, nicht eingezeichnetes Endgerät, mit Energie versorgt wird. Die Signalverarbeitungseinheit 3 dient dazu, die aus dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Signale zu demodulieren und einem Endgerät zur Verfügung zu stellen und in umgekehrter Richtung die über das Stromver sorgungsnetzwerk zu versendenden Daten für die Versendung über das Stromversorgungsnetzwerk aufzubereiten.The sole FIGURE shows an embodiment of a modem according to the invention. The modem 1 has a power supply 2 on, with which a signal processing unit 3 and optionally a connected to the modem, not shown terminal, is powered. The signal processing unit 3 serves to demodulate the signals received from the power network and provide a terminal and reverse-prepare the data to be sent via the power supply network for transmission over the power network.

Das Modem 1 ist über eine Anschlussleitung 4 mit einem Stromversorgungsnetzwerk verbunden. Das Stromversorgungsnetzwerk weist mindestens zwei Phasen L1 und L2 und optional eine dritte Phase 13 (gestrichelt eingezeichnet) auf. Zwischen den Phasen L1 und L2 liegt eine Außenleiterspannung U₁₂ an. Zusätzlich ist ein Neutralleiter N vorhanden, der gleichzeitig – in einem PEN-Netzwerk – die Funktion eines Schutzleiters übernehmen kann. Bei einer kombinierten Funktion als Neutralleiter und Schutzleiter ist zwar die Bezeichnung PEN gebräuchlich. Es ist jedoch zu verstehen, dass mit der in der Fig. widergegebenen Bezeichnung N auch ein PEN-Leiter gemeint sein kann. Ist der Schutzleiter und der Neutralleiter separat ausgeführt, so kann – wie in der Fig. eingezeichnet – ein weiterer Leiter in der Anschlussleitung 4 vorgesehen sein. Der Schutzleiter PE wird mit dem Gehäuse des Modems verbunden, sofern dieses aus Metall ausgeführt ist. Bei einem Kunststoffgehäuse bleibt der Schutzleiter PE im Allgemeinen ungenutzt.The modem 1 is via a connection cable 4 connected to a power supply network. The power supply network has at least two phases L1 and L2 and optionally a third phase 13 (dashed lines) on. Between the phases L1 and L2, an outer conductor voltage U _{12 is applied} . In addition, a neutral conductor N is present, which can simultaneously - in a PEN network - take over the function of a protective conductor. In a combined function as a neutral conductor and protective conductor, the name PEN is common. However, it should be understood that the term N shown in the figure may also mean a PEN conductor. If the protective conductor and the neutral conductor are designed separately, then - as shown in the figure - another conductor in the connecting cable 4 be provided. The protective conductor PE is connected to the housing of the modem, if this is made of metal. In a plastic housing, the protective conductor PE remains generally unused.

Unmittelbar am Eingang des Modems 1, d. h. am Anschlusspunkt der Anschlussleitung 4 ist ein Überspannungsschutz 5 vorgesehen, der die Komponenten des Modems gegen Überspannungen aus dem Stromversorgungsnetzwerk schützt. Dem Überspannungsschutz 5 ist das Netzteil 2 und die Signalverarbeitungseinheit 3 nachgeordnet. Das Netzteil 2 ist mit der Phase L1 und dem Neutralleiter N des Stromversorgungsnetzwerks verbunden. Damit liegt an dem Netzteil die Strangspannung U₁ von üblicherweise 230 V an. Das Netzteil transformiert die Spannung U₁ in mindestens eine niedrigere Spannung, die üblicherweise eine Gleichspannung umfasst. Je nach zu versorgender Elektronik können auch mehrere Spannungen durch das Netzteil 2 erzeugt werden. Optional kann das Netzteil 2 über eine Versorgungsleitung 6 (gestrichelt dargestellt) mit einem nicht eingezeichneten Endgerät genutzt werden.Immediately at the entrance of the modem 1 , ie at the connection point of the connecting cable 4 is a surge protector 5 provided that protects the components of the modem against surges from the power network. The surge protection 5 is the power supply 2 and the signal processing unit 3 downstream. The power supply 2 is connected to the phase L1 and neutral N of the power supply network. Thus, the line voltage U ₁ of usually 230 V is applied to the power supply unit. The power supply transforms the voltage U ₁ into at least one lower voltage, which usually comprises a DC voltage. Depending on the electronics to be supplied, several voltages can also be generated by the power supply 2 be generated. Optionally, the power adapter 2 via a supply line 6 (shown in dashed lines) can be used with a not shown terminal.

Die beiden Phasen L1 und L2 des Stromversorgungsnetzwerkes sind über Koppelkondensatoren C₁ und C₂ mit einem Übertrager 7 verbunden. Die Koppelkondensatoren dienen dazu, niederfrequente Spannungen – insbesondere die Wechselspannung des Stromversorgungsnetzwerks – von dem Übertrager fernzuhalten, während hochfrequente Signale an den Übertrager gelangen. An dem Übertrager liegt die durch die Koppelkondensatoren C₁ und C₂ hochpassgefilterte, an zwei Phasen abgegriffene Spannung U₁₂' an. Mit einer optional genutzten dritten Phase L3, die über einen weiteren Koppelkondensator C₃ (jeweils gestrichelt eingezeichnet) mit dem Übertrager verbunden ist, ließe sich ein dreiphasiger Betrieb des Modems erreichen. Der Übertrager 7 gewährleistet eine galvanische Trennung zwischen dem Stromversorgungsnetzwerk und der Signalverarbeitungseinheit 3. Der Übertrager 7 führt eine Übertragung im Verhältnis 1:1 durch.The two phases L1 and L2 of the power supply network are via coupling capacitors C ₁ and C ₂ with a transformer 7 connected. The coupling capacitors are used to keep low-frequency voltages - in particular the AC voltage of the power supply network - from the transmitter while high-frequency signals reach the transmitter. At the transformer is the high-pass filtered by the coupling capacitors C ₁ and C ₂ , tapped at two phases voltage U ₁₂ '. With an optionally used third phase L3, which is connected via a further coupling capacitor C ₃ (each shown in dashed lines) to the transformer, a three-phase operation of the modem could be achieved. The transformer 7 ensures a galvanic isolation between the power supply network and the signal processing unit 3 , The transformer 7 performs a transmission in the ratio 1: 1.

Die Signalverarbeitungseinheit 3 umfasst eine Signalaufbereitungsschaltung 8 und eine Kodier-/Dekodierschaltung 9. In der Signalaufbereitungsschaltung 8 werden die von dem Übertrager 7 empfangenen Signale für die spätere Dekodierung aufbereitet. Diese Aufbereitung besteht im Wesentlichen aus einer Bandpassfilterung des empfangenen Signals. In umgekehrter Richtung werden die von der Kodier-/Dekodierschaltung 9 empfangenen Daten durch die Signalaufbereitungsschaltung 8 in Signale umgesetzt, die zur Übertragung über das Stromversorgungsnetzwerk geeignet sind. Dies besteht im Wesentlichen in einer Verstärkung der Signale.The signal processing unit 3 includes a signal conditioning circuit 8th and a coding / decoding circuit 9 , In the signal conditioning circuit 8th be the ones from the transmitter 7 received signals processed for later decoding. This processing consists essentially of a bandpass filtering of the received signal. In the reverse direction are those of the coding / decoding circuit 9 received data through the signal conditioning circuit 8th converted into signals that are suitable for transmission over the power supply network. This consists essentially in an amplification of the signals.

Am Eingang bzw. Ausgang der Kodier-/Dekodierschaltung 9 zu der Signalaufbereitungsschaltung 8 befindet sich eine Einheit 10, die eine Analog-/Digital- bzw. Digital-/Analog-Wandlung durchführt. Hierbei werden die von der Signalaufbereitungsschaltung 8 empfangenen analogen Signale in digitale Signale für die Kodier-/Dekodierschaltung 9 umwandelt bzw. die zu versendenden von der Kodier-/Dekodierschaltung 9 kodierten digitalen Daten in analoge Signale für die Signalaufbereitungsschaltung 8 umsetzt. Die Kodier-/Dekodierschaltung 9 stellt ein Interface zwischen dem Powerline-Netzwerk und dem über eine Datenleitung 11 verbundenen Endgerät zur Verfügung. Es werden die von dem Endgerät empfangenen digitalen Daten in geeignet modulierte Signale für die Übertragung über das Stromversorgungsnetzwerk aufbereitet bzw. die von dem Stromversorgungsnetzwerk empfangenen Signale in digitale Daten für das Endgerät aufbereitet.At the input or output of the coding / decoding circuit 9 to the signal conditioning circuit 8th there is a unit 10 , which performs an analog / digital or digital / analog conversion. Here are the signals from the signal conditioning circuit 8th received analog signals into digital signals for the encoding / decoding circuit 9 converts or to be sent by the coding / decoding circuit 9 encoded digital data into analog signals for the signal conditioning circuit 8th implements. The coding / decoding circuit 9 provides an interface between the powerline network and the one over a data line 11 connected terminal available. The digital data received by the terminal are processed into suitably modulated signals for transmission via the power supply network or the signals received by the power supply network are processed into digital data for the terminal.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.Regarding further advantageous embodiments of the device according to the invention is used to avoid repetition on the general part the description and the appended claims.

Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.Finally, be expressly pointed out that the above-described embodiments the device according to the invention only for discussion the claimed teaching, but not on the embodiments limit.

11: Modemmodem
22: Netzteilpower adapter
33: SignalverarbeitungseinheitSignal processing unit
44: Anschlussleitung an das Stromversorgungsnetzwerkconnecting cable to the power supply network
55: ÜberspannungsschutzOvervoltage protection
66: Versorgungsleitung (zur Energieversorgung eines Endgeräts)supply line (to power a terminal device)
77: Übertragerexchangers
88th: SignalaufbereitungsschaltungSignal conditioning circuit
99: Kodier-/DekodierschaltungEncoding / decoding circuit
1010: Einheit zur A/D- und D/A-Wandlungunit for A / D and D / A conversion
1111: Datenleitung zur Verbindung des Endgeräts mit dem Modemdata line for connecting the terminal with the modem
L1/L2/L3L1 / L2 / L3: Phasen des Stromversorgungsnetzwerksphases of the power supply network
NN: Neutralleiterneutral
PEPE: Schutzleiterprotective conductor
C₁/C₂/C₃ C ₁ / C ₂ / C ₃: Koppelkondensatorencoupling capacitors
U₁ U ₁: Strangspannung zwischen L1 und Nphase voltage between L1 and N
U₁₂ U ₁₂: Außenleiterspannung zwischen L1 und L2Phase voltage between L1 and L2
U₁₂'U ₁₂ ': über Koppelkondensatoren hochpassgefilterte U₁₂ High-pass filtered U ₁₂ via coupling capacitors

Claims

Modem for transmitting data via a power supply network, the power supply network having at least two phases (L1, L2, L3) and a neutral conductor, and the modem ( 1 ) a power supply ( 2 ) for powering the modem ( 1 ) and a signal processing unit ( 3 ), characterized in that the power supply ( 2 ) is executed in a single phase and that the signal processing unit ( 3 ) is coupled to transmit and receive data at at least two of the phases (L1, L2, L3).

Modem according to claim 1, characterized in that the power supply ( 2 ) is connected to one of the phases (L1, L2, L3) and the neutral conductor (N).

A modem according to claim 1 or 2, characterized in that an overvoltage protection ( 5 ), which is the modem ( 1 ) protects against overvoltages from the power supply network.

Modem according to one of claims 1 to 3, characterized in that the coupling of the signal processing unit ( 3 ) to the phases (L1, L2, L3) via in each case a coupling capacitor (C ₁ , C ₂ , C ₃ ).

A modem according to claim 4, characterized in that between coupling capacitors (C ₁ , C ₂ , C ₃ ) and the signal processing unit ( 3 ) a transformer ( 7 ) is arranged.

Modem according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) a signal conditioning circuit ( 8th ) and a coding / decoding circuit ( 9 ) having.

A modem according to claim 6, characterized in that the signal conditioning circuit ( 8th ) performs filtering of signals received from the power network and amplification of signals to be sent over the power network.

A modem according to claim 6 or 7, characterized in that the coding / decoding circuit ( 9 ) performs encoding of data to be sent over the power network and decoding received signals received from the power network.

Modem according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the coding / decoding circuit ( 9 ) is connected to a terminal.

Modem according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) is designed to modulate data on two phases (L1, L2, L3), with phase-to-phase modulation.

Modem according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) is designed to modulate data on three phases (L1, L2, L3), wherein the modulation on three phases (L1, L2, L3) by a modulation on two phases (L1, L2, L3) and a modulation taking place in parallel thereto to a phase (L1, L2, L3) relative to the neutral conductor (N) is formed.

Modem according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) is designed for modulation of data on three phases (L1, L2, L3), wherein the modulation in each case to one of the phases (L1, L2, L3) takes place with respect to the neutral conductor (N).

Modem according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the signal processing unit ( 3 ) is designed to modulate data on three phases (L1, L2, L3), wherein the voltages modulated on the three phases (L1, L2, L3) define a three-phase vector representing the modulated data.

Modem according to one of claims 10 to 12, characterized in that by the signal processing unit ( 3 ) according to the modulation of data, a demodulation of data of two or three phases (L1, L2, L3) takes place.

Modem according to one of Claims 1 to 14, characterized that the power supply network comprises a three-phase three-phase network.

Modem according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the power supply ( 2 ) additionally serves the power supply of a terminal connected to the modem.