DE10204804A1

DE10204804A1 - Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen durch eine gleichzeitig symmetrisch und asymmetrisch einstellbare Signaleinspeisung

Info

Publication number: DE10204804A1
Application number: DE2002104804
Authority: DE
Inventors: Yaser Khadour
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Powerline Communication (PLC) ist eine Technik, die das Verteilnetz von dem Transformator bis zum letzten Kunden mit unterschiedlicher Bandbreite für das Telefonieren und die Datenübertragung im Frequenzbereich von 150 kHz bis zu 30 MHz verwendet. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, die elektromagnetische Abstrahlung von den PLC-Systemen zu reduzieren. DOLLAR A Die Analyse der elektromagnetischen Abstrahlungsverhalten von PLC-Systemen im Fall der hybriden Signaleinspeisung (symmetrisch und asymmetrisch gleichzeitig einspeisen) führt zur Lösung dieser oben genannten Aufgabe. DOLLAR A Die ausgewerteten Messergebnisse zeigen, dass bei einer bestimmten Phasendifferenz und bestimmten Verhältnis der im Verteilnetz eingespeisten asymmetrischen Spannung zur gleichzeitig eingespeisten symmetrischen Spannung die elektromagnetische Abstrahlung auf einen Minimalwert gebracht werden kann. Die Untersuchungen zeigen auch, dass dieses Minimum stets die gleiche Position auch an verschiedenen Messpunkten hat. DOLLAR A Durch diese entwickelte Methode kann die elektromagnetische Abstrahlung verringert werden und dadurch die PLC-Signalleistung erhöht werden, solange die Grenzwerte in den betroffenen Normen und Gesetzen nicht überschritten werden. Aufgrund der damit realisierbaren höheren Reichweite können Repeater weitestgehend entfallen, so dass sich wirtschaftliche Vorteile ergeben.

Description

Stand der Technik

Powerline Communication (PLC) ist eine Technik, die das Verteilnetz von dem Transformator bis zum letzten Kunden mit unterschiedlicher Bandbreite für das Telefonieren und die Datenübertragung verwendet.
Diese Kommunikation teilt sich in mehrere Formen auf, z. B. Telefonieren, Internetzugang, Hausautomatisierung, Mehrwertdienste, Steuerung und Überwachung elektrischer Anlagen und Fernablesung der unterschiedlichen Arten der Zähler (Wasser, Gas, Elektroenergie. . .).
PLC hat eine große technische und wirtschaftliche Bedeutung, da aufgrund guter Infrastrukturvoraussetzungen auf eine Neuverkabelung im Hausbereich verzichtet werden kann. Dadurch scheint der Aufbau eines lokalen Netz relativ schnell durchführbar.
Für Datenraten im Bereich von einige Mbit/s ist ein wesentlich breiteres Frequenzband als das der EN 50065 (9 kHz bis 148,5 kHz) zu Grunde liegende erforderlich. Für hochratige Datenübertragung muss daher der Bereich oberhalb von 148,5 kHz bis zu etwa 30 MHz in Betracht gezogen werden.
Für die Nutzung dieses Frequenzbereiches auf Leitungen existieren neue Regelungen in Form des Telekommunikationsgesetzes (TKG) bzw. der Frequenzbereichszuweisungsplanverordnung (FreqBZPV), in der die Frequenzbereiche der vorhandenen Rundfunkdienste enthalten sind, die durch die neue Technik nicht beeinträchtigt werden dürfen. D. h. Damit diese Technik (PLC) realisiert werden kann, darf die elektromagnetische Abstrahlung von PLC-Systeme die in den betroffenen EMV Normen und Gesetzen Grenzwerte nicht überschreiten.

Nachteile des Standes der Technik

Da die im Verteilnetz verwendeten Leitungen nicht unbedingt als hochfrequenztauglich gelten, kommt es zur elektromagnetischen Abstrahlung eines Teils der leitungsgeführten Signale. Verantwortlich dafür ist im wesentlichen die asymmetrische Komponente des geführten Signals.
Üblicherweise wird in den Endgeräten ein symmetrisches Signal in die Leitung eingekoppelt, das durch Unsymmetrien in der Leitung und vor allem der Installation in den asymmetrischen Mode überkoppelt.
So können PLC-Geräte mit höheren Sendepegeln (Vergrößerung der Reichweite) möglicherweise zu Störungen in Funkempfängen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die elektromagnetische Abstrahlung von den PLC- Systemen in diesem erwähnten Frequenzbereich zu reduzieren, so dass auch bei Erhöhung der Leistungspegel die in den betroffenen Normen und Gesetzen Grenzwerte nicht überschritten werden.

Lösung der Aufgabe

Die Analyse der elektromagnetischen Abstrahlungsverhalten in PLC-System im Fall der hybriden Signaleinspeisung (symmetrisch und asymmetrisch gleichzeitig einspeisen) führt zur Lösung diese obengennanten Aufgabe.

Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen durch eine gleichzeitig symmetrisch und asymmetrisch einstellbare Einspeisung

Entsprechend Bild 1 wird das Signal von der RF-Signalgenerator mit Hilfe der Spannungsteiler (1 und 4) und der Phasenschieber (2 und 5) einstellbar geteilt. Die Spannungsteiler (3 und 6) sind nur für die Anpassung der Genertatormpedanz erforderlich.
Ein Teil von diesen zwei Spannungsteilen wird als symmetrische Spannung U_T und das andere Teil als asymmetrische Spannung U_L durch "sym. Port" und "asym. Port" eines Messungsadapters (7) ins Verteilnetz (8) eingespeist.
Dann werden die magnetische Feldstärke an verschiedenen Messpunkten und die an verschiedenen Steckdosen resultierte asymmetrische Spannung gemessen.
Diese Messungen werden in einem kombinierten Büro-Labor-Gebäude an der Universität Dortmund durchgeführt.
Die ausgewerteten Messergebnisse zeigen, dass bei einer bestimmten Phasendifferenz und bestimmten Verhältnis der in Verteinetz eingespeisten asymmetrischen Spannung zur gleichzeitig eingespeisten symmetrischen Spannung die elektromagnetische Abstrahlung auf einen Minimalwert gebracht werden kann (Bild 2).
Die Untersuchung zeigen auch, dass dieses Minimum stets die gleiche Position auch an verschiedenen Messpunkten hat.
Die in der Netzstruktur durch diese gleichzeitig einstellbar symmetrische und asymmetrische hybride Einspeisung verbreitenden asymmetrischen Spannung, die die Abstrahlung verursacht, muss das gleiche Verhalten wie bei das Abstrahlung haben. D. h. die an verschiedenen Steckdosen resultierten asymmetrischen Spannung muss die gleiche Minimumposition in der Abstrahlungskurve unter der gleichen Voraussetzungen haben, was auch durch die Messungen bestätigt werden (Bild 3).
Die Interpretation dieser Eigenschaft kann dazu zurückgeführt werden, dass die drei dimensionalen Verteilung der magnetischen Feldkomponente sowohl für die symmetrische als auch für die asymmetrische Einspeisung voneinander unterscheiden. Die Vektoriale Addition führt zur Reduzierung der Feldstärke (Bild 4).

Vorteile der Erfindung

Durch diese entwickelte Methode kann die elektromagnetische Abstrahlung verringert werden und dadurch die PLC-Signalleistung erhöht werden, solange die Grenzwerte in den betroffenen Normen und Gesetzen nicht überschritten werden. Aufgrund der damit realisierbaren höherer Reichweite können Repeater weitestgehend entfallen, so dass sich wirtschaftliche Vorteile ergeben. References [1] Y. Khadour, H. Hirsch: Bewertung der Symmetrieeigenschaften von Kommunikations- und Verteilnetzen, EMV 2002, Düsseldorf, Germany
[2] lan P. Macfarlane: A probe for the Measurement of Electrical Unbalance of Networks and Devices, IEEE Transactions on EMC, Vol 41, No 1, 1999, pp. 3-14

Claims

1. Methode zur Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen durch eine gleichzeitige symmetrisch und asymmetrisch einstellbare Einspeisung zwischen L und N im Verteilnetz.

2. Methode zur Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese symmetrisch und asymmetrisch einstellbare Einspeisung auch zwischen N und PE, L und PE oder L und N und PE möglich ist.

3. Methode zur Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Sensoren das erwähnte Minimum entweder der Feldstärke oder der asymmetrischen Spannung gemessen und in einer geeigneten Signalverarbeitung zum automatischen Abglich der Spannungsteiler und Phasenschieber umgesetzt wird.

4. Methode zur Abstrahlungsreduzierung in PLC-Systemen nach Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass diese Methode auch im Telekommunikationsnetz (z. B. xDSL) zu benutzen ist.