DE1253320B - Schaltungsanordnung zur Pilotpegelregelung in Traegerfrequenzsystemen, insbesondere auf Hochspannungsleitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES WSTWWP PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT H04m

Deutsche Kl.: 21 a2 - 36/14

Nummer: 1 253 320

Aktenzeichen: T 25665 VIII a/21 a2

1253 320 Anmeldetag: 21. Februar 1964

Auslegetag: 2. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Pilotpegelregelung in Trägerfrequenzsystemen, insbesondere auf Hochspannungsleitungen, bei denen jeweils ein Pilotsignal den mittels Modulation in der Frequenz umgesetzten Nachrichtenfrequenzbändern zugeordnet ist.

In Trägerfrequenzsystemen, die auf Hochspannungsleitungen arbeiten, werden einerseits ein Sprachfrequenzband und andererseits Meßwerte über eine Anzahl von Meßkanälen übertragen. Das ge- ίο samte Frequenzband, welches von dem Sprachfrequenzband und den Meßkanälen zusammen gebildet wird, wird von einem besonderen Uberwachungs-' signal, dem sogenannten Pilotsignal, überwacht. Dieses Frequenzband wird einer oder mehreren Modulationen unterworfen, bevor es auf die Leitung ausgesandt wird. Der Pegel des übertragenen Frequenzbandes wird, wenn notwendig, an geeigneten Punkten der Trägerfrequenzübertragungsstrecke gemessen und geregelt. Bei Hochspannungsleitungs-Trägersystemen können sehr große Pegeländerungen auf Grund von Laständerungen und Umschaltungen im Hochspannungsnetz auftreten. Es können hierbei Änderungen bis zu 40 db eintreten. Es wird nun gefordert, daß es möglich ist, diese großen Pegeländerungen an den Überwachungspunkten auszuregeln. Weiterhin wird gefordert, daß die Regelung des Pegels auf einen festen Wert während eines sehr kurzen Zeitraumes stattfindet. Oft wird gewünscht, 10 db in möglichst weniger als 0,1 Sekunde auszuregeln.

An den Regelungspunkten des Trägerfrequenzsystems werden dementsprechend Regelschaltungen vorgesehen, in denen unter anderem ein Bandfilter enthalten ist, um die Pilotfrequenz aus dem übertragenen Frequenzband herauszufiltern. Dieses Filter soll ein sehr schmales Durchgangsband haben, damit nur die Frequenz des Pilotsignals durchgelassen wird. Auf Grund dieses schmalen Durchgangsbandes entstehen jedoch Einschwingvorgänge in dem Filter, die wiederum auf den Signalempfänger und den Verstärker, die in der Regelschaltung enthalten sind, so rückwirken, daß, wenn die angegebene Zeitbedingung erfüllt werden soll, der Verstärker selbst zu schwingen beginnt. Da die obenerwähnten Bedingungen erfüllt werden müssen, ist es deshalb in der Praxis sehr schwierig, eine stabile Regelschaltung zu schaffen, mit deren Hilfe eine wirksame Pegelregelung erzielt werden kann.

Es ist bereits eine Kompandereinrichtung bekannt, in welcher der an der Empfangsseite eingeschaltete Dehner durch eine Pilotfrequenz gesteuert wird und in der letzten Demodulationsstufe das ankommende Schaltungsanordnung zur Pilotpegelregelung in
Trägerfrequenzsystemen, insbesondere auf
Hochspannungsleitungen

Anmelder:

Telefonaktiebolaget LM Ericsson, Stockholm
Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,
Patentanwälte,

Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:
Ludwig Fauldrath, Düsseldorf;
Per-Alrik Hallberg, Hagersten;
Günther Ouvrier, Tumba (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 1. März 1963 (2261)

Frequenzband demoduliert und ein Kanalband ausgesiebt wird. Das Pilotsignal wird vor der genannten Demodulationsstufe durch ein Filter abgetrennt und zusammen mit dem Kanalband dem Regelkreis zugeführt. Die Aussiebung der Pilotfrequenz in dem Regelkreis selbst geschieht mit Hilfe eines Breitbandfilters.

Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, mit deren Hilfe die störenden Eigenschwingungen vermieden werden können. Diese Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite parallel zur an der Regelschaltung ankommenden Leitung die Reihenschaltung eines Demodulators zur Demodulation des ankommenden Frequenzbandes und eines Bandpaßfilters zum Herausfiltern der in der Frequenz umgesetzten Pilotfrequenz aus dem demodulierten Frequenzband liegt, derart, daß auf den Eingang des in der Trägerfrequenzlage arbeitenden Regelverstärkers einerseits das ankommende Frequenzband und andererseits die in der Frequenz umgesetzte Pilotfrequenz gelangt und daß der Ausgang des Regelverstärkers über ein Filter, das nur die in der Frequenz umgesetzte Pilotfrequenz durchläßt und das eine solche Bandbreite hat, daß störende Einschwingvorgänge vermieden

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sind, mit dem Eingang eines Signalempfängers verbunden ist, der von dem Pilotsignal betätigt werden kann, wobei der Ausgang des Signalempfängers am Steuereingang des Regelverstärkers liegt und der Signalempfänger darüber hinaus mit einer festen Bezugsspannungsquelle in Verbindung steht.

Die Erfindung wird in den Einzelheiten in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 das zu übertragende Frequenzband im modulierten und unmodulierten Zustand,
F i g. 2 eine Regelschaltung bekannter Art,
F i g. 3 ein Regeldiagramm für eine Pegeländerung der von der bekannten Einrichtung empfangenen Signalspannung, Fig. 4 eine Regelschaltung gemäß der Erfindung, F i g. 5 das empfangene modulierte Frequenzband, dessen Pilotfrequenz demoduliert und herausgefiltert ist, und

F i g. 6 ein Regeldiagramm für eine Pegeländerung der von der Einrichtung gemäß der Erfindung empfangenen Signalspannung.

In F i g. 1 wird oben das zu übertragende unmodulierte Frequenzband gezeigt. Es umfaßt den Bereich zwischen den FrequenzenZ₁ und Z₂ und besteht aus einem Sprachfrequenzband und einer Anzahl von Meßfrequenzen. Das gesamte Frequenzband wird von einer Überwachungsfrequenz in Form der Pilotfrequenz f'_pl überwacht. Bevor das Frequenzband auf die Übertragungsleitung ausgesendet wird, wird es in einer oder mehreren Stufen moduliert. Nach der Modulation soll das Frequenzband den Bereich zwischen den Frequenzen F₁ und F₂ umfassen, wie es in F i g. 1 unten dargestellt ist. Auf diese Weise wurde bei der Modulation auch die Frequenz f_vl so moduliert, daß sie jetzt in dem FrequenzbandF₁-F₂ zu finden ist. Dieses Frequenzband wird auf die Übertragungsleitung ausgesendet und gelangt auf eine Regelschaltung, die mit der Leitung verbunden ist.

In F i g. 2 wird eine solche Regelschaltung bekannter Art gezeigt. Sie besteht aus einem Regelverstärker 11, dem ein Bandpaßfilter 10 zum Herausfiltern des zu verstärkenden Frequenzbandes vorgeschaltet ist. Mit dem Ausgang des Verstärkers 11 ist ein Bandpaßfilter 12 in Reihe mit einem Demodulator 13 verbunden. Zwischen dem Ausgang des Demodulators 13 und einem Signalempfänger 15 für das Pilotsignal liegt ein Bandpaßfilter 14 zum Aussieben der Pilotfrequenz//,. Es ist dabei nicht notwendig, daß die herausgefilterte Pilotfrequenz der auf der Senderseite zugeführten Pilotfrequenz entspricht. Der Betrag der Frequenz auf der Empfängerseite hängt hier von der Modulationsstufe ab, in der die Pilotfrequenz herausgefiltert wird. Der Signalempfänger 15 ist weiter mit dem Regelverstärker 11 und mit einer Bezugsspannungsquelle 16 verbunden. Bei Pegeländerungen des ankommenden Signals wird der Signalempfänger 15, der die Pegeländerungen mit einem Bezugspegel vergleicht, betätigt. Bei Abweichungen von diesem Bezugspegel wird der Verstärkern so geregelt, daß seine Verstärkung bei negativer Pegelabweichung steigt bzw. bei positiver Abweichung sinkt.

Dies wird an Hand von F i g. 3 veranschaulicht, wo eine Pegeländerung des ankommenden Signals und die dadurch an verschiedenen Punkten der Regelschaltung verursachten Wirkungen gezeigt werden. Die "in der Einleitung erwähnte Bedingung, daß die Regelung in einem sehr kurzen Zeitraum stattfinden

soll, ist für diese Regelschaltung gültig. Im Punkt 1 (vgl. Fig. 2),findet zum Zeitpunkti₁ eine Pegelerhöhung statt. Diese Pegelerhöhung wird auch hinter dem Verstärkern im Punkt2 zu finden sein. Am Ausgang des Pilotfrequenzfilters 14 im Punkt 3 wird jedoch zum Zeitpunkt Z₁ keine Pegeländerung erhalten. Wegen der Einschwingvorgänge des Filters wird nämlich keine Pegeländerung vor dem ZeitpunktZ_i hinter dem Filter eintreten. Erst dann beginnt auch dort der Pegel zu steigen. Dadurch registriert der Signalempfänger 15 eine positive Pegelabweichung, und aus diesem Grund wird sein Ausgangspegel am Punkt 4 in negativer Richtung geändert. Der Verstärker 11 wird dann seine Verstärkung verringern. Diese Abnahme wird fortgesetzt, bis die Verstärkung ihren geringsten Wert erreicht hat, was zum Zeitpunkt f₃ geschieht. Von diesem Zeitpunkt bis zur Zeit i₄ wird auf Grund der Einschwingvorgänge des Pilotfrequenzfilters 14 ein konstanter Pegelwert an den Punkten 2, 3 und 4 erhalten. Nach dem Zeitpunkt t_t wird der Pegel des Punktes 3 abnehmen, was eine Erhöhung des Pegels des Punktes 4 zur Folge hat, wodurch wiederum eine Erhöhung des Pegels am Punkt 2 bewirkt wird. Die Verstärkung des Verstärkers 11 wird jetzt steigen, und diese Steigerung wird fortgesetzt, bis die Verstärkung ihren größten Wert erreicht hat. Dies geschieht zum Zeitpunkt t₅. Auf Grund der Einschwingvorgänge, die wiederum in dem Pilotfilter 14 auftreten, wird wieder während eines bestimmten Zeitraumes ein konstanter Pegelwert an den Punkten 2, 3 und 4 erhalten werden, und dann wird der Pegel am Punkt 3 steigen, was eine Verringerung des Pegels am Punkt 4 nach sich zieht. Der Verstärker 11 verringert dann seine Verstärkung, und der Pegel am Punkt 2 wird abnehmen. Diese Abnahme des Pegels wird so lange fortgesetzt, bis die Verstärkung ihren niedrigsten Wert erreicht hat. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 11 wird auf diese Weise zwischen seinem höchsten und seinem niedrigsten Wert schwingen.

Diese Eigenschwingungen der Regelschaltung können vermieden werden, indem eine Einrichtung gemäß der Erfindung verwendet wird. Ein Beispiel für eine solche Einrichtung wird in F i g. 4 gezeigt. In dieser Einrichtung ist hinter dem mit der ankommenden Leitung verbundenen Filter 20, welches das in seinem Pegel zu regelnde Frequenzband herausfiltert, vor der eigentlichen Regelschaltung parallel zur ankommenden Leitung über Gabelschaltungen 21 und 22 ein Zweig angekoppelt, der einen Demodulator 23, ein Bandpaßfilter 24 für die Pilotfrequenz und einen Verstärker 25 enthält. Die Regelschaltung umfaßt einen Regelverstärker 26, dessen Eingang mit der ankommenden Leitung verbunden ist, ein mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenes Filter 27 und einen Signalempfänger 28, der zwischen dem Ausgang dieses Filters und dem Steuereingang des Verstärkers 26 liegt. Mit dem Signalempfänger 28 ist darüber hinaus eine Bezugsspannungsquelle 29 verbunden.

Nachdem das gewünschte Frequenzband, von dem hier angenommen wird, daß es den Bereich zwischen den FrequenzenF₁ und F₂ (vgl. Fig. 1) umfaßt, von dem Bandpaßfilter 20 herausgefiltert wurde, wird ein Teil der Leistung des Frequenzbandes über die Gabelschaltung 21 auf den Demodulator 23 gegeben. Aus dem nach der Demodulation erhaltenen Frequenzband wird die Pilotfrequenz/_p'a mit Hilfe des

Claims (1)

1. Bandpaßfilters 24 herausgefiltert. Dieses Filter hat ein sehr schmales Durchgangsband und läßt nur die Pilotfrequenz durch. Nach der Verstärkung des herausgefilterten Pilotsignals wird dieses über eine Gabelschaltung 22 auf den Eingang des Verstärkers 26 der Regelschaltung gegeben. An diesem kommen infolgedessen einerseits das Frequenzband F₁-F₂ und andererseits die Pilotfrequenz f^an. Wie aus F i g. 5 ersichtlich, ist dabei die Pilotfrequenz gut von dem Frequenzband getrennt. Es ist deshalb möglich, in der Regelschaltung ein Filter 27 mit breitem Durchlaßbereieh zum Herausfiltern der Pilotfrequenz /^₂ zu verwenden.

   Eine Pegeländerung der ankommenden Signalspannung am Punkt 5 (F i g. 4) zum Zeitpunkt t_n bewirkt am Punkt 6, dem Eingang des Verstärkers, eine entsprechende Änderung des Pilotpegels nach einer gewissen Zeitverschiebung. Diese Zeitverschiebung wird auf Grund der Einschwingvorgänge in dem Pilotfilter 24 bewirkt. In F i g. 6 sind eine Anhebung des Pegels der ankommenden Spannung am Punkt 5 und die Änderungen gezeigt, die diese Pegelanhebung an den Punkten 6,7,8 und 9 der Regelschaltung verursacht. Demnach bewirkt eine Pegelerhöhung am Punkt 5, daß eine Pegelerhöhung der Pilotspannung am Punkt 6 nicht vor der Zeit r₁₂ beginnt. Zur Zeit i₁₂ beginnt auch eine Pegelerhöhung am Ausgang des Verstärkers im Punkt 7. In der Regelschaltung wird aus den oben angegebenen Gründen ein Filter 27 mit breitem Durchgangsband vorgesehen, um die Pilotfrequenz herauszufiltern, z. B. ein Tiefpaß. Dadurch werden störende Einschwingvorgänge in diesem Filter vermieden. Im Punkt 8 hinter dem Pilotfilter erscheint deshalb zum gleichen Zeitpunkt t₁₂ wie an den Punkten 6 und 7 eine Pegelerhöhung. Zur Zeit /₁₂ beginnt deshalb auch der Signalempfänger 28 zu arbeiten. Eine Erhöhung seines Eingangspegels hat zur Folge, daß sein Ausgangspegel am Punkt 9 abnimmt. Dies bewirkt wiederum, daß der Verstärker 26 seine Verstärkung verringert. Zur Zeit t₁₃ hat die Ausgangsspannung des Signalempfängers 28 einen solchen Wert erreicht, daß durch entsprechende Verstärkungsregelung des Verstärkers 26 die am Punkt 6 auftretende Pegelerhöhung am Punkt 7 praktisch kompensiert wird. (Ein gewisser Restfehler kann

   selbstverständlich nicht verhindert werden.) Nach dem Zeitpunkt r_I? stellt sich ein stabiler Zustand der Regelschaltung ein.

   Mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung können sehr große Pegeländerungen ausgeregelt werden. Außerdem hat diese Anordnung eine sehr kurze Ansprechzeit und ist darüber hinaus stabil. Die in den Filtern auftretenden störenden Einschwingvorgänge und die dadurch in den Regelschaltungen früherer Bauart auftretenden Eigenschwingungen sind vermieden.

   Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Pilotpegelregelung in Trägerfrequenzsystemen, insbesondere auf Hochspannungsleitungen, bei denen jeweils ein Pilotsignal den mittels Modulation in der Frequenz umgesetzten Nachrichtenfrequenzbändern zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Empfangsseite parallel zu der an der Regelschaltung ankommenden Leitung die Reihenschaltung eines Demodulators (23) zur Demodulation des ankommenden Frequenzbandes und eines Bandpaßfilters (24) zum Herausfiltern der in der Frequenz umgesetzten Pilotfrequenz aus dem demodulierten Frequenzband liegt, derart, daß auf den Eingang des in der Trägerfrequenzlage arbeitenden Regelverstärkers (26) einerseits das ankommende Frequenzband und andererseits die in der Frequenz umgesetzte Pilotfrequenz gelangt und daß der Ausgang des Regelverstärkers (26) über ein Filter (27), das nur die in der Frequenz umgesetzte Pilotfrequenz durchläßt und eine solche Bandbreite besitzt, daß störende Einschwingvorgänge vermieden sind, mit dem Eingang eines von dem Pilotsignal betätigbaren Signalempfängers (28) verbunden ist, dessen Ausgang am Steuereingang des Regelverstärkers (26) liegt und der außerdem mit einer festen Bezugsspannungsquelle (29) verbunden ist (Fig. 4).

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1047 849.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   709 680/295 10. 67 Q Bundesdruckerei Berlin