DE202010005953U1 - Designed sine wave and a device for designing a sine wave and re-reading the designed sine wave of an electrical supply in a power grid - Google Patents
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Abstract
Variierte Sinuskurve eines elektrischen Netzes, zur elektrischen Versorgung von Verbrauchern, wobei an das Stromnetz eine Steuereinheit angeschlossen ist und wobei diese Steuereinheit gezielte Abweichungen von der Sinuskurve hervorruft, und wobei die erste gezielten Abweichung ein Startbit ist, auf welches mindestens ein Informationsbit folgt.Varied sine wave of an electrical network, for the electrical supply of consumers, wherein the power grid is connected to a control unit and wherein this control unit causes deliberate deviations from the sine wave, and wherein the first targeted deviation is a start bit, which is followed by at least one information bit.
Description
Die Erfindung betrifft eine künstlich gestaltete Sinuskurve und eine Vorrichtung zum künstlichen Gestalten dieser Sinuskurve einer elektrischen Versorgung in einem Hausgerätestromnetz, sowie eine Vorrichtung zum Wiederauslesen der bewirkten Abweichungen der Sinuskurve.The invention relates to an artificially designed sinusoid and a device for artificially designing this sinusoidal curve of an electrical supply in a domestic appliance power system, as well as a device for re-reading the caused variations of the sinusoid.
Das Gebäudestromnetz wird in zunehmendem Maße nicht nur dazu genutzt, daran angeschlossene Geräte mit Leistung zu versorgen, sondern auch dazu, Informationen zu transportieren. Hierfür weist es die Vorteile auf, daß es eine hohe Abhörsicherheit hat und, daß es schon in jedem Gebäude verlegt ist.The building electricity network is increasingly being used not only to power connected equipment, but also to transport information. For this it has the advantages that it has a high security against eavesdropping and that it is already installed in every building.
Ein Grundproblem ist hierbei, die Wiederauslesbarkeit der eingespeisten Daten sicherzustellen, zumal die Gestalt der Versorgungsspannung und des Versorgungsstroms durch externe Einflüsse, wie z. B. dem Zuschalten/Abschalten von Geräten und/oder Kraftwerken beeinträchtigt wird.A basic problem here is to ensure the readability of the input data, especially as the shape of the supply voltage and the supply current due to external influences such. B. the connection / disconnection of equipment and / or power plants is affected.
Ein Weg das Gebäudestromnetz zur Datenübertragung zu nutzen ist, ihm ein HF-Signal aufzuprägen, welches an einem anderen Ort wieder auslesbar ist. Dieses, landläufig ”Powerline” genannte Verfahren hat den Nachteil, daß die jeweiligen Stromkreise aufgrund der verwendeten Hochfrequenz wie Antennen wirken und die auf diese weise übertragenen Daten so von einem auf den anderen Stromkreis/Wohnung überspringen.One way to use the building power network for data transmission is to impose an RF signal on it, which can be read out at another location. This, commonly called "powerline" method has the disadvantage that the respective circuits act as antennas due to the high frequency used and skip the data transmitted in this way from one to the other circuit / apartment.
Die
In der
In der
In der
Aufgabe ist es, eine Übertragung künstlich generierter Informationen elektrischen Versorgungsnetz zu ermöglichen, die die geschilderten Nachteile vermeidet und ein einem besonderen Maße geeignet ist, Informationen auch auf der Sinuskurve des Stroms zu übertragen.The object is to enable a transmission of artificially generated information electrical supply network, which avoids the disadvantages described and a particular extent is suitable to transmit information on the sine wave of the current.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche, Ausgestaltungsformen gehen aus den Unteransprüchen hervor.This object is achieved by the features of the independent claims, embodiments will be apparent from the dependent claims.
Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch eine variierte Sinuskurve eines elektrischen Netzes, zur elektrischen Versorgung von Verbrauchern, wobei an das Stromnetz eine Steuereinheit angeschlossen ist und wobei diese Steuereinheit gezielte Abweichungen von der Sinuskurve hervorruft, und wobei die erste gezielten Abweichung ein Startbit ist, auf welches mindestens ein Informationsbit folgt.In particular, the object is achieved by a varied sinusoidal curve of an electrical network, for the electrical supply of consumers, wherein a control unit is connected to the power grid and this control unit causes deliberate deviations from the sinusoid, and wherein the first targeted deviation is a start bit, to which at least one information bit follows.
Eine elektrische Versorgung von Verbrauchern in einem Stromnetz stellt Wechselspannungen und Wechselströme bereit.An electrical supply of consumers in a power grid provides AC voltages and AC currents.
Die von den Energieversorgern in den Stromnetzen bereitgestellte elektrische Spannung wird als ”Netzspannung” bezeichnet. Sie wird zur Übertragung elektrischer Leistung eingesetzt. Neben der Spannung der Hoch- und Mittelspannungsnetze wird unter Netzspannung häufig die Höhe der einphasigen Wechselspannung in den Niederspannungsnetzen verstanden.The electrical voltage provided by the utilities in the power grids is referred to as "mains voltage". It is used to transmit electrical power. In addition to the voltage of the high and medium voltage networks, mains voltage is often understood to mean the level of the single-phase AC voltage in the low-voltage networks.
Der effektive Nennwert der sinusfömigen Netzwechselspannung beträgt in Europa sowie den meisten anderen Gebieten der Erde 230 Volt bei 50 Hertz zwischen den Außenleitern zum Neutralleiter bzw. der Erde. In Privathaushalten liegen diese 230 Volt letztlich an den Kontakten der Steckdosen an. The effective nominal value of the sinusoidal AC line voltage in Europe and most other areas of the earth is 230 volts at 50 hertz between the outer conductors to the neutral conductor and the ground. In private households, these 230 volts are ultimately at the contacts of the sockets.
Neben dieser Spannung gibt es noch die Übertragung mit ca. 400 Volt zwischen je zwei Außenleitern; dieser wird umgangssprachlich auch Drehstrom, Kraftstrom oder Starkstrom genannt.In addition to this voltage, there is the transmission with about 400 volts between each two outer conductors; This is colloquially called three-phase current, power or high current.
Neben dieser Spannung gibt es noch die Übertragung mit ca. 400 Volt zwischen je zwei Außenleitern; dieser wird umgangssprachlich auch Drehstrom, Kraftstrom oder Starkstrom genannt. Mehr über diese Technik gibt es im Artikel Dreiphasenwechselstrom.In addition to this voltage, there is the transmission with about 400 volts between each two outer conductors; This is colloquially called three-phase current, power or high current. More about this technique is available in the article Three Phase AC.
An die Abnehmer verteilt wird die Netzspannung meistens mit:
- – den drei Außenleitern (Phasen) (L1, L2 und L3),
- – einem Neutralleiter (N) und
- – einem Schutzleiter (PE)
- - the three phase conductors (phases) (L1, L2 and L3),
- - a neutral conductor (N) and
- - a protective conductor (PE)
Die Spannung 230 V wurde in der
In den USA und weiten Teilen des amerikanischen Kontinents beträgt der Nennwert der Netzwechselspannung zwischen 110 und 120 Volt. Für größere Verbraucher wie Klimaanlagen sind auch 240 V gebräuchlich. Die Nennfrequenz beträgt dort und auch in Südamerika 60 Hz mit Ausnahme von Argentinien und Chile. Die häufig angegebenen 120 Volt sind ein gerundeter Wert.In the US and across much of the Americas, the nominal AC line voltage is between 110 and 120 volts. For larger consumers such as air conditioning 240 V are also common. The nominal frequency is there and also in South America 60 Hz with the exception of Argentina and Chile. The frequently indicated 120 volts are a rounded value.
Japan besitzt mit 100 Volt die niedrigste Netzspannung.Japan has the lowest voltage at 100 volts.
Der sinusförmige Verlauf der Netzspannung wird zunehmend durch nichtlineare Verbraucher gestört. Dazu zählen Gasentladungslampen, Gleichrichter, Dimmer (Thyristor- und Triac-Steller), Frequenzumrichter und Schaltnetzteile ohne Power-Faktor-Korrektur (PFC).The sinusoidal profile of the mains voltage is increasingly disturbed by non-linear consumers. These include gas discharge lamps, rectifiers, dimmers (thyristor and triac controllers), frequency converters and switching power supplies without power factor correction (PFC).
Auch Asynchronmotoren verursachen Netzverunreinigungen – das so genannte Nutenpfeifen. Es entsteht durch die Unterteilung des Käfigläufers und die dadurch hervorgerufene, ins Netz zurückgespeiste Wechselspannung mit höherer, drehzahlabhängiger Frequenz.Asynchronous motors also cause network contamination - the so-called Nutenpfeifen. It results from the subdivision of the squirrel cage and the resulting caused, fed back into the network AC voltage with higher, speed-dependent frequency.
Die Netzfrequenz wird heute entsprechend den Anforderungen des Europäischen Verbundnetzes sehr genau eingehalten, so dass man sie als Referenzwert, zum Beispiel zur Steuerung von elektrischen Uhren, verwenden kann.The grid frequency is met very accurately today in accordance with the requirements of the European grid, so that it can be used as a reference value, for example for controlling electric clocks.
Viele Wechselströme wie das öffentliche Stromnetz haben einen sinusförmigen Spannungsverlauf, welcher als Sinusspannung bezeichnet wird. In den meisten Haushalten ist hierfür die Netzspannung ein Beispiel. Bei einer Frequenz von 50 Hertz dauert eine volle Schwingung 0,02 Sekunden.Many alternating currents such as the public power grid have a sinusoidal voltage curve, which is referred to as sinusoidal voltage. In most households, grid voltage is an example of this. At a frequency of 50 hertz, a full swing takes 0.02 seconds.
Wechselstromgeneratoren drehen eine Leiterschleife im Magnetfeld und erzeugen so die typische Sinusspannung.Alternators rotate a conductor loop in the magnetic field, producing the typical sinusoidal voltage.
Drei verkettete (zeitlich versetzte und auf drei Leitern verteilte) Wechselströme bilden ein System, welches als Drehstrom bezeichnet wird.Three interlinked (staggered and distributed on three conductors) alternating currents form a system which is referred to as a three-phase current.
Für die zeitliche Abhängigkeit einer Sinusspannung mit Spitzenwert und Frequenz f bzw. Kreisfrequenz ω gilt:
Gradzahlen-Sinus-Wechselspannungen werden oft mithilfe von Gradzahlen eingeteilt. 0° entspricht dem Anfang einer Periode (Nulldurchgang ganz am Anfang); 360° dem Ende der Periode (Nulldurchgang ganz am Schluss). Grade-to-sine AC voltages are often graded using degrees. 0 ° corresponds to the beginning of a period (zero crossing at the very beginning); 360 ° the end of the period (zero crossing at the very end).
Die momentane Spannung bei einem bestimmten Winkel lässt sich wie folgt ausrechnen:
Bestimmte Werte sind somit konstant:
Der Momentanwert von
0° ist 0,
30° ist die Hälfte,
60° ist das 0,866-fache,
90° die einfache Spitzenspannung.Certain values are thus constant:
The instantaneous value of
0 ° is 0,
30 ° is half,
60 ° is 0.866 times,
90 ° the simple peak voltage.
Der Effektivwert einer Wechselspannung ist der Wert, den eine Gleichspannung erreichen muss, damit an einem ohmschen Verbraucher (z. B. Heizung) die gleiche Leistung wie bei der Wechselspannung erzeugt wird. Bei Angaben zu Wechselspannungen wird meistens der Effektivwert angegeben (So z. B. bei einer 230 V-Netzspannung.) Dieser Wert von Sinus-Wechselspannungen lässt sich aus der Spitzenspannung wie folgt berechnen: The rms value of an AC voltage is the value which a DC voltage must reach in order to generate the same power as an AC voltage at a resistive load (eg heating). When referring to AC voltages, the RMS value is usually stated (eg, for a 230 V mains voltage). This value of sine AC voltages can be calculated from the peak voltage as follows:
Und umgekehrt aus dem Effektivwert der Spitzenwert:
Der Scheitelfaktor, also das Verhältnis von Spitzenspannung zum Effektivwert, liegt bei Sinus-Wechselspannungen bei der Quadratwurzel aus 2.The crest factor, ie the ratio of peak voltage to rms value, is at square root of sine AC voltages of 2.
Für den Wechselstrom gilt vergleichbares.For the alternating current applies comparable.
Weltweit wird die elektrische Energieversorgung am häufigsten mit sinusförmigem Wechselstrom vorgenommen. Die Gründe für diese Bevorzugung sind die einfache Erzeugung, einfache Transformation der Wechselspannung zur verlustarmen Fernübertragung des hochgespannten Wechselstroms und einfache Motoren mit hohem Wirkungsgrad durch verkettete Dreiphasen-Wechselstrom-Systeme, was Wechselstrom im Betrieb wesentlich billiger macht als Gleichstrom. Daneben ist in der Nachrichtentechnik hochfrequenter Wechselstrom unverzichtbar.Worldwide, electrical power is most often supplied with sinusoidal alternating current. The reasons for this preference are the ease of production, simple transformation of the AC voltage for low-loss remote transmission of the high-voltage AC and simple high-efficiency motors by concatenated three-phase AC systems, which makes AC operating much cheaper than DC. In addition, high-frequency alternating current is indispensable in communications engineering.
In der Energieversorgung wird fast nur „sinusförmiger Wechselstrom” eingesetzt, weil er keine unerwünschten Harmonischen besitzt. Er hat seinen Namen daher, dass die Momentanwerte über eine vollständige Periode mit einer positiven und einer negativen Halbschwingung exakt den Werten der Sinus-Winkelfunktion über einen Vollkreis (0–360°) entsprechen, die grafische Darstellung ergibt dabei die typische Sinuskurve. Trotz seines komplizierten Verlaufs ist er – bei großen Leistungen – in Generatoren durch elektromagnetische Induktion einfacher herzustellen als Rechteck-Impuls-Wechselstrom.In the power supply almost only "sinusoidal alternating current" is used because it has no unwanted harmonics. It has its name, therefore, that the instantaneous values over a full period with a positive and a negative half-oscillation exactly correspond to the values of the sine-wave function over a full circle (0-360 °), the graph shows the typical sine curve. Despite its complicated course, it is - with great power - in generators by electromagnetic induction easier to produce than rectangular-pulse alternating current.
Um sinusförmigen Wechselstrom aus Gleichstrom zu erzeugen, wie das z. B. in Wechselrichtern zur Einspeisung von Solarstrom ins öffentliche Stromnetz erforderlich ist, ist erheblicher Aufwand an Leistungselektronik notwendig. Im Prinzip sind das leistungsstarke Oszillatorschaltungen, wie sie auch in Rundfunk- und Fernsehsendern eingesetzt werden.To generate sinusoidal AC from DC, as the z. B. is required in inverters for feeding solar power into the public grid, considerable effort in power electronics is necessary. In principle, these are powerful oscillator circuits, as they are used in radio and television stations.
Abweichungen von diesem Sinus können unterschiedliche Frequenzen aufweisen.Deviations from this sine can have different frequencies.
Historisch aus der Nachrichtentechnik kommend, werden in der deutschen Umgangssprache mit ”Hochfrequenz” (als Übersetzung des engl. Begriffs Radio Frequency) häufig allgemein hohe Frequenzen des elektrischen Stroms und elektromagnetischer Wellen bezeichnet, ohne daß diese auf definierte Frequenzbänder eingegrenzt würde. Hierbei ist jedoch Konsens, daß in der Elektrotechnik in jedem Fall der Frequenzbereich von 3 MHz bis ca. 300 GHz als Hochfrequenz bezeichnet wird.Historically coming from the field of communications technology, in the German vernacular with "high frequency" (as a translation of the English term Radio Frequency) frequently generally high frequencies of electric current and electromagnetic waves referred to, without these being defined Frequency bands would be limited. However, there is consensus that in electrical engineering in any case the frequency range from 3 MHz to about 300 GHz is referred to as high frequency.
In internationalen Fachkreisen wird unter ”Hochfrequenz” (engl. High Frequency, Abk. HF) das feste Frequenzband von 3 bis 30 MHz (auch Kurzwellen oder Dekameterwellen) bezeichnet.In international circles, "high frequency" (abbreviation HF) refers to the fixed frequency band of 3 to 30 MHz (also shortwave or decameter wave).
Ein Problem hochfrequenter elektromagnetischer Wellen ist allerdings, dass sie ohne Abschirmung durch Metallplatten oder Metallgehäuse selbst durch dicke Wände mit nur wenig reduzierter Intensität wirken und unter Umständen andere elektronische Geräte stören oder beeinträchtigen können, was unter den Stichworten ”EMV”, ”Elektrosmog” bekannt geworden ist.However, a problem with high frequency electromagnetic waves is that they can work through thick walls with little reduced intensity without shielding them from metal plates or metal housings, and may interfere or interfere with other electronic devices, as has become known by the terms "EMC", "electrosmog" is.
Wenn an das Stromnetz eine Steuereinheit angeschlossen ist und wobei diese Steuereinheit eine gezielte Abweichung von der Sinuskurve hervorruft, so hat das den Vorteil, daß durch dieses Abweichen von der Norm an anderer Stelle ein Wiedererkennen dieses Abweichens möglich wird, so lange dieses Abweichen signifikant genug ist und nicht in Störungen bzw. im Rauschen untergeht. Unter ”gezielter Abweichung” wird verstanden, daß diese Abweichung nicht unbedingt an Vorgaben gebunden ist, wie beispielsweise den Nulldurchgang der Sinuskurve, oder eine gewisse Hochfrequenz, um mit Hilfe der signifikanten Merkmale des Nulldurchgangs oder der Hochfrequenz eine Wiederauslesbarkeit zu ermöglichen. Dem widerspricht aber nicht, daß eine derartige Normierung natürlich einfacher zu bewerkstelligen ist. Die vorliegende Abweichung von der Sinuskurve wird hingegen durch das Startbit in seinen wesentlichen Randbedingungen definiert, sodaß es hierdurch wieder auslesbar ist, auch wenn das Startbit selbst nicht von dem Nulldurchgang abhängig ist.If a control unit is connected to the power supply, and this control unit produces a deliberate deviation from the sinusoid, this has the advantage that recognizing this deviation becomes possible by deviating from the norm elsewhere, as long as this deviation is significant enough and does not get lost in noise or noise. By "targeted deviation" is meant that this deviation is not necessarily bound to specifications, such as the zero crossing of the sinusoid, or a certain high frequency, in order to allow readability by means of the significant features of the zero crossing or the high frequency. This does not contradict, however, that such standardization is of course easier to accomplish. The present deviation from the sine curve, however, is defined by the start bit in its essential boundary conditions, so that it can be read out again, even if the start bit itself is not dependent on the zero crossing.
”Gezielte Abweichung” bedeutet in diesem Fall, daß unabhängig von der Verortung auf der Sinuskurve der Charakter des Eingriffs in die zugrunde liegende Sinuskurve derart signifikant ist, daß durch diese Signifikanz eine Wiederauslesbarkeit sichergestellt ist."Targeted deviation" in this case means that regardless of the location on the sinusoid, the character of engagement with the underlying sinusoid is so significant that this significance ensures readability.
Unter ”gezielter Abweichung” wird weiterhin eine künstlich generierte Abweichung verstanden. Eine künstlich generierte Abweichung von der Sinuswelle einer Versorgung ist daher keine natürlich generierte Abweichung, wie sie beispielsweise durch den Einschaltstromstoß eines elektrischen Verbrauchers, oder durch das Ankoppeln oder Ankoppeln eines Kraftwerks hervorgerufen wird."Targeted deviation" continues to be understood to mean an artificially generated deviation. An artificially generated deviation from the sine wave of a supply is therefore not a naturally generated deviation, such as caused by the inrush current of an electrical load, or by the coupling or coupling of a power plant.
Wenn die Steuereinheit gezielte Abweichungen von der Sinuskurve hervorruft, so hat das den Vorteil, daß unabhängig vom Ort der Sinuskurve und unabhängig von der Frequenz, mit welcher möglicherweise eine Abweichung von der zugrunde liegenden Kurve erfolgt in verschiedenen Merkmalen des Charakters dieser Abweichung von der zugrunde liegenden Kurve ein Merkmal zugrunde gelegt werden kann, welches als Informationsträger dient.The fact that the control unit produces deliberate deviations from the sine curve has the advantage that, irrespective of the location of the sine curve and regardless of the frequency with which there may be a deviation from the underlying curve, this characteristic deviates from the underlying one Curve a characteristic can be based, which serves as an information carrier.
Im Fall, daß die an das Stromnetz angeschossene Steuereinheit für einen definierbaren Zeitraum eine wie auch immer geartete Abweichung in Gestalt eines „Startbits” bewirkt, definieren die Eigenschaften dieses Startbits die auch Eigenschaften der folgenden Informationsbits. Durch diese Normierung mit Hilfe des Startbits ist eine verbesserte Wiederauslesbarkeit gewährleistet.In the event that the control unit connected to the power grid causes a deviation in the form of a "start bit" for a definable period of time, the properties of this start bit also define the properties of the following information bits. This standardization with the help of the start bit ensures improved readability.
Mit Hilfe dieses Startbits/Markerbits kann der Zeitraum definiert werden, in welchem in Folge Informationsereignisse zu erwarten sind. So kann beispielsweise mit Hilfe der Dauer und/oder Frequenz dieses Startbits definiert werden, daß in Folge diese Sinuskurve in Segmente von genau dieser oder in Segmente von mindestens einer dieser ersten Dauer definiert abhängige zweite Dauer untergliedert wird.This start bit / marker bit can be used to define the time period in which information events are to be expected in succession. Thus, it can be defined, for example with the aid of the duration and / or frequency of this start bit, that, as a result, this sinusoid is subdivided into segments of precisely this or in segments of at least one of these first duration dependent second duration.
So kann die Dauer des Startbits eine beliebige Länge aufweisen, die aber die Dauern der folgenden Informationsbits definiert. Im Idealfall sind sie identisch. Alternativ können sie auch durch einen Algorithmus miteinander im Beziehung stehen.Thus, the duration of the start bit can have any length, but defines the durations of the following information bits. Ideally, they are identical. Alternatively, they may be related by an algorithm.
Eine derartige variierte Sinuskurve, wobei das Startbit auf der dem Startbit folgenden Sinuskurve Zeitintervalle definiert und/oder wobei auf das Startbit pro Halbwelle der Sinuskurve mindestens ein in Viererblöcken zusammengefaßtes Informationsbit folgt, bewirkt, daß hierdurch eine Infrastruktur zur Übertragung von Informationen geschaffen wird, welches aufgrund dieser Infrastruktur auch wieder sicher auslesbar ist.Such a varied sinusoid, wherein the start bit on the start bit following sine curve defined time intervals and / or wherein the start bit per half cycle of the sine curve at least one information blocks summarized in blocks of four, causes an infrastructure for the transmission of information is created, which due to This infrastructure is also safely readable again.
Eine derartige variierte Sinuskurve, wobei diese Zeitintervalle gleich lang sind und/oder wobei diese Zeitintervalle geeignet sind, gezielt hervorgerufene Abweichungen von der Sinuskurve aufzunehmen verbessert die Infrastruktur, die zur Übertragung von Informationen geschaffen wird, wodurch aufgrund dieser verbesserten Infrastruktur die Informationen noch sicherer wieder ausgelesen werden könnenSuch a varied sinusoid, wherein these time intervals are the same length and / or wherein these time intervals are suitable to receive deliberately induced deviations from the sine curve improves the infrastructure that is created for the transmission of information, which due to this improved infrastructure, the information read even more secure can be
Eine derartige variierte Sinuskurve nach einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei diese gezielt hervorgerufene Abweichungen von der Sinuskurve mindestens einer mit Hilfe von Frequenzumtastung (englisch Frequency Shift Keying, FSK) bewirkte Schwingung ist und/oder wobei mindestens eine dieser Frequenzen die Frequenz innerhalb eines der Cenelec-Bänder ist und/oder wobei eine erste Frequenz um die 9 KHZ ist und eine weitere Frequenz um die 12,5 KHZ ist, und wobei eine dieser beiden Frequenzen eine binäre „1” repräsentiert und eine weitere dieser Frequenzen eine binäre „0” umfasst, wenn sie auf eine dieser drei Möglichkeiten Informationen zu definieren ausgestattet ist, neben einer Infrastruktur auch einen Informationsgehalt, welcher dann an anderer Stelle wieder ausgelesen werden kann. Such a varied sinusoid according to any one of the preceding claims, wherein these deliberately caused deviations from the sine curve of at least one frequency shift keying (FSK) caused vibration and / or at least one of these frequencies, the frequency within one of the Cenelec Bands and / or where a first frequency is around 9 KHZ and another frequency is around 12.5 KHZ, and one of these two frequencies represents a binary "1" and another of these frequencies comprises a binary "0" if it is equipped to define one of these three possibilities of information, in addition to an infrastructure also an information content, which can then be read out elsewhere.
So ist es vorteilhaft, die Informationen im ”Frequency-Shift-Keying”-Verfahren (FSK) aufzuprägen, was bedeutet, daß die Frequenz zwischen z. B. zwei Frequenzen springt.So it is advantageous to impose the information in the "Frequency Shift Keying" (FSK) method, which means that the frequency between z. B. two frequencies jumps.
Es hat sich gezeigt, dass bei einer FSK-Modulation die Fehlerwahrscheinlichkeit verringert ist. Hierbei sind höhere Frequenzen stabiler auslesbar, als geringere Frequenzen. Die Pulsform einer z. B. Strom-FSK Modulierung sind dabei idealerweise einer sin2 Schwingung bestmöglich angenähert, um das aus der FSK Modulierung resultierende Oberwellenspektrum nahe dem Theoretischen Limit zu bringen. Das hat zwei Vorteile: erstens wird die maximale Sendeenergie im Empfänger, der möglichst Scharf die Sendefrequenzen herausfiltert, nutzbar gemacht und zweitens wird damit vermieden, daß HF-Energie außerhalb der erlaubten Frequenzbänder Bänder abstrahlt, sodaß sich diese innerhalb der gesetzlich vorgeschriebenen Limits bewegt.It has been shown that with an FSK modulation the error probability is reduced. Here, higher frequencies are more stable readable than lower frequencies. The pulse shape of a z. For example, current FSK modulation ideally approximates a sin 2 oscillation to bring the harmonic spectrum resulting from FSK modulation near the theoretical limit. This has two advantages: first, the maximum transmission power in the receiver, which as far as possible filters out the transmission frequencies, made usable and secondly it is thus avoided that RF energy outside of the allowed frequency bands radiates bands, so that it moves within the statutory limits.
Der Sender eines derartigen Signals, sei es ein Signal auf dem Weg hin zum Verbraucher/Haushaltsgerät (welches z. B. auf der Sinuswelle der Spannung übermittelt wird) oder sei es ein Signal auf dem Weg vom Verbraucher/Haushaltsgerät (welches z. B. auf der Sinuswelle des Stroms übermittelt wird), kann einen FSK-Modulator umfassen. Besonders bevorzugt ist eine Modulation des Strom-Sinus mit Hilfe von FSK. Entsprechend muss natürlich auch der jeweilige Empfänger über einen FSK-Demodulator verfügen, so dass eine einwandfreie Kommunikation gewährleistet werden kann. Die FSK-Modulation hat sich als vorteilhaft erwiesen, da damit die Fehlerwahrscheinlichkeit gegenüber anderen Modulationsarten reduziert werden kann.The transmitter of such a signal, be it a signal on the way to the consumer / household appliance (which is transmitted for example on the sine wave of the voltage) or be it a signal on the way from the consumer / household appliance (which eg. transmitted on the sine wave of the current) may comprise an FSK modulator. Particularly preferred is a modulation of the current sine with the aid of FSK. Accordingly, of course, the respective receiver must have a FSK demodulator, so that a flawless communication can be guaranteed. The FSK modulation has proven to be advantageous because it can reduce the probability of errors compared to other types of modulation.
Andere mögliche, aber nachteilige Modulationsarten sind:
Pulslageverfahren: Ein Bit wird durch eine Pulsgruppe an einer bestimmten zeitlichen Position signalisiert
Einzelpulsverfahren: Ein Puls entspricht einem Bit oder mehreren Bits (Pulslängenkodierung)
Einzelimpulsmethode: Diese Methode ist zur Umgehung rechtlicher Zwänge in der Benutzung von Frequenzbändern besonders geeignet, da diese Methode rechtlich nicht als „Senden in einem Frequenzband” angesehen werden kann. Mit ihm kann auch eine so genannte „Wirkleistungsmodulation” erfolgen. Diese Methode ermöglicht auch eine Pulslagemodulation wie im Falle der konventionellen Methode, jedoch wird an Stelle eines Impulspakets nur ein einziger Impuls im jeweiligen Zeitschlitz links-/rechtbündig gesendet. Diese Methode ist Impuls-Form – orientiert.Other possible but disadvantageous modulation types are:
Pulse position method: A bit is signaled by a pulse group at a specific time position
Single pulse method: One pulse corresponds to one bit or several bits (pulse length coding)
Single-Pulse Method: This method is particularly suitable for bypassing legal constraints in the use of frequency bands, as this method can not legally be considered "transmission in a frequency band". With it also a so-called "active power modulation" can take place. This method also allows pulse position modulation as in the conventional method, but instead of a pulse packet, only a single pulse is sent left / right in the respective timeslot. This method is pulse shape-oriented.
Pulslagemodulation, frequenzbewertend: Angekündigt durch den Marker (4 Perioden ½ Sendefrequenz) folgen pro Zeitschlitz je 4 Impulse der einfachen Sendefrequenz, deren Hüllkurve der binären Pulslage-modulation/Manchester Codierung entspricht. Die Pulslage ist im Sinne eines rechts-/linksbündigen Sendens im einem Zeitschlitz zu verstehen. Zusammen mit dem Marker sind also 2 Sendefrequenzen im Verhältnis 1:2 von beispielsweise 6,4 kHz/12,8 kHz notwendig.Pulse-position modulation, frequency-evaluating: Announced by the marker (4 periods ½ transmission frequency) follow each
Frequenzumtastung (FSK = Frequency Shift Keying): Diese Methode ist auch frequenzbewertend und verwendet ebenfalls zwei Frequenzen. Die Zeitschlitze sind jedoch voll mit Schwingungen gefüllt, so dass die Bit-Information nicht mehr durch die Pulslage, sondern nur noch über die Frequenz ermittelt werden kann. FSK hat sich vorliegend besonders bewährt.Frequency shift keying (FSK): This method is also frequency weighting and also uses two frequencies. However, the time slots are fully filled with vibrations, so that the bit information can no longer be determined by the pulse position, but only on the frequency. FSK has proven particularly useful in the present case.
Eine Sinuskurve nach einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei diese gezielt hervorgerufene Abweichungen von der Sinuskurve mindestens einer mit Hilfe von Frequenzumtastung bewirkte Schwingung ist und/oder wobei mindestens eine dieser Frequenzen die Frequenz innerhalb eines der Cenelec-Bänder ist und/oder wobei eine erste Frequenz um die 9 KHZ ist und eine weitere Frequenz um die 12,5 KHZ ist, und wobei eine dieser beiden Frequenzen eine binäre „1” repräsentiert und eine weitere dieser Frequenzen eine binäre „0” definiert bewirkt eine weitere Möglichkeit zur Datenübertragung, unter Nutzung der selben Infrastruktur, wie das eben beschriebene FSK-Verfahren.A sinusoid according to any one of the preceding claims, wherein said deliberately evoked deviation from the sinusoid is at least one oscillation caused by frequency shift keying, and / or wherein at least one of said frequencies is the frequency within one of the cenelec bands and / or wherein a first frequency is about 9 KHZ and another frequency is around 12.5 KHZ, and one of these two frequencies represents a binary "1" and another of these frequencies defines a binary "0" causes another possibility for data transmission, using the the same infrastructure as the FSK procedure just described.
Eine derartige Sinuskurve, wobei diese gezielt hervorgerufene Abweichungen von der Sinuskurve mit Hilfe von einem Impuls oder von mindestens einer zusätzlichen Schwingung, welche größer ist, als die Schwingung des zugrundeliegenden Sinus bewirkt wird und wobei hierbei der Umstand, daß sie rechts oder links von einer Informationsbit ohne Informationen angeordnet ist, den Informationsgehalt einer binären „0” oder einer binären „1” definiert bewirkt eine weitere Möglichkeit zur Datenübertragung, unter Nutzung der selben Infrastruktur, wie das eben beschriebene FSK-Verfahren.Such a sinusoid, wherein these deliberately caused deviations from the sinusoidal curve by means of a pulse or at least one additional oscillation which is greater than the oscillation of the underlying sine is effected and in this case the fact that they are right or left is arranged by an information bit without information, defines the information content of a binary "0" or a binary "1" causes a further possibility for data transmission, using the same infrastructure as the FSK method just described.
Eine derartige Sinuskurve, wobei die Gestalt Abweichung derart gewählt ist, daß diese Gestalt die durch die Abweichung bewirkte EMV-Störung reduziert und/oder in ihrer Abweichung eine Sinusquadratgestalt aufweist und/oder die Sinusquadrat-Kurve eine Flanke von 5–15 μs aufweist, bewirkt eine verbesserte EMV-Verträglichkeit. Mit der Stärke der Änderung der Sinuskurve wird als Nebeneffekt die EMV zusätzlich erhöht.Such a sinusoid, wherein the shape deviation is chosen such that this shape reduces the caused by the deviation EMC interference and / or in their deviation has a sine square shape and / or the sine square curve has an edge of 5-15 μs causes an improved EMC compatibility. With the strength of the change in the sinusoid, the EMC effect is additionally increased as a side effect.
EMV wird insbesondere durch die Intensität einer Änderung in der Sinuskurve bewirkt. Wenn nun diese Änderung von der zugrunde liegenden Sinuskurve selbst Wesentlichen die Gestalt einer Kosinus-Kurve aufweist, so werden hierdurch abrupte Änderungen und damit eine erhöhte EMV vermieden.In particular, EMC is caused by the intensity of a change in the sinusoid. If this change from the underlying sine curve itself substantially has the shape of a cosine curve, this avoids abrupt changes and thus increased EMC.
Die mögliche EMV kann reduziert werden, wenn die Abweichung vom Sinus die Gestalt einer Gauss-Kurve/Sinusquadrat-Kurve aufweist. Mit einer gaußförmigen Rundung wird ein Optimum an spektraler Unterdrückung höherer Frequenzen erreicht, was für EMV vorteilhaft ist. Praktisch kann dieser Gaußimpuls durch Verwendung eines sin2-Impulss bewirkt werden. Insbesondere dann, wenn die Impulse kurz sein sollen. Im Fall, daß die Länge der Impulse als Informationsträger dient ist und somit auch relativ lange Impulse vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, die Flanken praktisch in Anlehnung an sin2-Kurven zu gestalten, was mit Betonung der Flankenform oftmals unter der Bezeichnung ”Kosinus-Flanken” geläufig istThe possible EMC can be reduced if the deviation from the sine has the shape of a Gauss curve / sine square curve. Gaussian-shaped rounding achieves optimum spectral suppression of higher frequencies, which is advantageous for EMC. In practice, this Gaussian pulse can be effected by using a sin 2 pulse. Especially if the pulses should be short. In the event that the length of the pulses is used as an information carrier and thus relatively long pulses are provided, it is advantageous to make the flanks practically based on sin 2 curves, which often emphasizes the flank shape under the name "cosine". Flanks "is common
So kann dieser Effekt vernachlässigt werden, wenn die Taktung der Informationsübertragung auch bei frei eingestellter Dauer der Überragung durch eine Steuereinheit vordefiniert ist. In diesem Fall ist der Ort der Informationsübertragung bekannt, beispielsweise weil die Ausleseeinheit die Dauer der Informationsübertragung kennt und im Falle einer derart langen Abweichung diesen Ort als Ort identifiziert, an welchem Informationen vorzufinden sind. Durch das Vorliegend dieser Informationen brauchen diese Abweichungen nicht so signifikant sein, um auch im Rauschen als Erkennungsmerkmal zu dienen.Thus, this effect can be neglected if the timing of the information transmission is predefined even with freely set duration of the transfer by a control unit. In this case, the location of the information transmission is known, for example because the read-out unit knows the duration of the information transmission and, in the case of such a long deviation, identifies this location as the location at which information is to be found. Due to the presence of this information, these deviations need not be so significant as to serve as a distinguishing feature even in noise.
Im Falle aber, daß eine, bzw. insbesondere die erste Abweichung von der Sinuskurve auch die Aufgabe hat, den Informationsbeginn zu markieren, muß diese Abweichung derart signifikant sein, daß ihre Auslesbarkeit auch im Rauschen sichergestellt ist. Eine signifikante Abweichung ist gleichbedeutend mit einer signifikanten Abweichung von der zugrunde liegenden Normkurve und damit gleichbedeutend mit einer Erhöhung der EMV.In the case that one, or in particular the first deviation from the sinusoid also has the task to mark the beginning of information, this deviation must be so significant that their readability is ensured even in the noise. A significant deviation is equivalent to a significant deviation from the underlying standard curve, which is equivalent to an increase in EMC.
Im Falle, daß diese Abweichung einerseits signifikant ist, aber zugleich in ihrer Gestalt so verändert wird, daß die EMV trotz ihrer Signifikanz minimiert wird, kann durch diese optimierte EMV-Verträglichkeit durch die Steuereinheit dennoch eine derart signifikante Abweichung hervorgerufen werden, daß auch deren Auslesbarkeit sichergestellt ist.In the event that this deviation is both significant, but at the same time changed in shape so that the EMC is minimized despite their significance, can be caused by this optimized EMC compatibility by the control unit still such a significant deviation that their readability is ensured.
Realisiert werden kann diese Sinusquadratschwingung durch eine Sinusquadrat-Maschine (umfassend insbesondere Flipflops und Widerstände), zusammen mit einem Interpolationsfilter, welches aus dem treppenförmigen Signal ein rundes erzeugt.This sine-square wave can be realized by a sine-square-wave machine (comprising in particular flip-flops and resistors), together with an interpolation filter, which generates a round signal from the staircase-shaped signal.
Ein derartige Sinuskurve, wobei die Dauer eines Startbits und eines Informationsbits unter einer Millisekunde beträgt, bewirkt daß auf dem Rest der Sinusviertelwelle noch genügend Platz ist für vier weitere Bits, die als Informationsbits dienen.Such a sinusoid, wherein the duration of a start bit and an information bit is less than one millisecond, causes enough space on the remainder of the sine quarter wave for four more bits serving as information bits.
Ein derartige Sinuskurve, die anliegende Spannung und/oder Strom und/oder Leistung repräsentiert, bewirkt bei Wahl mehrerer Übertragungsmedien eine erhöhte Datenübertragungskapazität (Baud-Rate). In besonderem Maße ist das beschriebene Verfahren geeignet, Informationen auf den Sinus des Wechselstroms aufzuprägen, da die verwendeten Schwingungen nicht ins Negative gehen.Such a sine curve, which represents applied voltage and / or current and / or power, causes an increased data transmission capacity (baud rate) if a plurality of transmission media are selected. In particular, the method described is suitable for imparting information to the sine of the alternating current, since the oscillations used do not go to the negative.
Eine derartige Sinuskurve, die anliegende Spannung und/oder Strom und/oder Leistung repräsentiert, bewirkt bei Wahl mehrerer Übertragungsmedien eine erhöhte Datenübertragungskapazität (Baud-Rate). In besonderem Maße ist das beschriebene Verfahren geeignet, Informationen auf den Sinus des Wechselstroms aufzuprägen, da die verwendeten Schwingungen nicht ins Negative gehen.Such a sine curve, which represents applied voltage and / or current and / or power, causes an increased data transmission capacity (baud rate) if a plurality of transmission media are selected. In particular, the method described is suitable for imparting information to the sine of the alternating current, since the oscillations used do not go to the negative.
Eine derartige Sinuskurve, wobei die Frequenz der Abweichung unter 200 KHZ liegt, stellt eine optimierte Auslesbarkeit wieder, denn mit der Frequenz hat sich gezeigt, daß die Auslesbarkeit steigt. Such a sinusoid, wherein the frequency of the deviation is less than 200 KHZ, represents an optimized readability, because with the frequency has been shown that the readability increases.
Eine derartige Sinuskurve, wobei die Frequenz der Abweichung unter 200 KHZ liegt, bewirkt außerdem, daß das durch höhere Frequenzen bewirkte Überspringen von Informationen einerseits noch kontrollierbar ist und anderseits zum Zweck der Informationsübertragung ein breites Frequenzband von 0–200 Khz zur Verfügung steht.Such a sinusoid, wherein the frequency of the deviation is below 200 KHZ, also causes the information caused by higher frequencies skipping information on the one hand is still controllable and on the other hand for the purpose of information transmission, a wide frequency band of 0-200 Khz available.
Besonders geeignet ist hierfür der Bereich zwischen 50 KHz und 150 KHz und insbesondere der Bereich um die 100 KHz.Particularly suitable for this is the range between 50 kHz and 150 kHz and in particular the range around 100 kHz.
Ein elektrisches Netz, umfassend eine derartig variierte Sinuskurve, bewirkt, daß das bereits im Hause verlegte Stromnetz zur Informationsweiterleitung genutzt werden kann.An electrical network comprising such a varied sine wave, causes the already laid in the house power grid can be used for information forwarding.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Steuereinheit zum gezielten Hervorrufen mindestens einer Abweichung der Sinuskurve nach einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei diese Steuereinheit unmittelbar an das Elektrische Netz angeschlossen ist und die Abweichungen auf dem Sinus dieses elektrischen Netzes zu bewirken in der Lage ist, wobei diese Abweichungen von einer Ausleseeinheit wieder auslesbar sind.The object is further achieved by a control unit for selectively causing at least one deviation of the sinusoidal curve according to one of the aforementioned claims, wherein said control unit is connected directly to the electrical network and is able to cause the deviations on the sine of this electrical network, wherein these deviations from a read-out unit can be read out again.
Wird bei der Modulation FSK eingesetzt, so könnte ein derartige Schaltung ein FSK-Modulator sein.If FSK is used in the modulation, then such a circuit could be an FSK modulator.
Die beim FSK charakteristische Umschaltung zwischen den einzelnen Frequenzen kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Eine Möglichkeit besteht darin, je nach gewünschtem Symbol, zwischen den verschiedenen Frequenzgeneratoren umzuschalten. Da die einzelnen Frequenzgeneratoren beliebige Phasenlagen zueinander aufweisen, erfolgt in einem solchen Fall zu den einzelnen Umschaltzeitpunkten ein unstetiger Übergang im Signalverlauf. Dieser Übergang führt jedoch zu einem unerwünscht hohen Bandbreitenbedarf, weshalb diese Form auch als „harte FSK” bezeichnet wird.The characteristic of FSK switching between the individual frequencies can be done in different ways. One possibility is to switch between the different frequency generators depending on the desired symbol. Since the individual frequency generators have any phase positions relative to one another, a discontinuous transition in the signal curve occurs in such a case at the individual switching times. However, this transition leads to an undesirably high bandwidth requirement, which is why this form is also referred to as "hard FSK".
Um diesen unerwünscht hohen Breitbandbedarf entgegen zu wirken ist es bevorzugt die Frequenzumtastung in der Phase Null, bzw. im Zeitpunkt des Signals = 0 zu bewirken.In order to counteract this undesirably high broadband requirement, it is preferable to effect the frequency shift keying in the phase zero, or at the time of the signal = 0.
Eine Verbesserung des Modulators kann darin bestehen, dass das Umschalten mit einem kontinuierlichen Phasenverlauf erfolgt, wie es in der Eingangsabbildung dargestellt ist. Diese Form wird auch als CPFSK (engl. für Continuous Phase FSK) bezeichnet.An improvement of the modulator may be that the switching takes place with a continuous phase curve, as shown in the input image. This form is also known as CPFSK (English for Continuous Phase FSK).
Da die Bandbreite für gewöhnlich begrenzt ist, wird die Umschaltung durch einen kontinuierlichen Verlauf ersetzt. Im Grenzfall wird die Einhüllende bis zu einer Gaußkurve verformt. Damit ergibt sich der kleinste Bandbreitenbedarf und man spricht von einer „weichen FSK”. Durch das nicht abrupte Umschalten der Sendefrequenzen kommt es allerdings auch zu Intersymbolinterferenzen.Since the bandwidth is usually limited, the switch is replaced by a continuous course. In the limiting case, the envelope is deformed to a Gaussian curve. This results in the smallest bandwidth requirement and one speaks of a "soft FSK". However, the non-abrupt switching of the transmission frequencies also leads to intersymbol interference.
Wenn es, wie im vorliegenden Fall besonders bevorzugt ist, um den erwähnten unerwünscht hohen Breitbandbedarf mit Hilfe einer Frequenzumtastung in der Phase Null, bzw. im Zeitpunkt des Signals = 0 entgegenzuwirken, würde diese Vorgehensweise als besondere Spezies in der Gruppe der „weichen FSK”-Konzepte anzusiedeln sein.If, as in the present case, it is particularly preferred to counteract the mentioned undesirably high broadband requirement by means of a frequency shift keying in the phase zero or at the time of the signal = 0, this procedure would be considered a special species in the group of the "soft FSK". Concepts to be settled.
Um die Störfestigkeit bei der Demodulation zu verbessern, können die einzelnen Symbolfrequenzen so gewählt werden, dass sie bei einer bestimmten Symbolrate orthogonal zueinander stehen. In diesem Fall wird die Intersymbolinterferenz zwischen einzelnen Symbolen minimal. Bei binärer FSK und einer Symboldauer von T sind die beiden Frequenzen dann orthogonal zueinander, wenn der Frequenzhub, mit n ganzzahlig und positiv, folgende Bedingung erfüllt:
Ein Weg, orthogonale Frequenzen zu erzeugen liegt darin, die Frequenzen zu berechnen. Die Symbollänge enthält dann vorzugsweise eine ganze Anzahl Sendeperioden sowohl der einen als auch der anderen Frequenz und nicht etwa Bruchstücke von Perioden. Besonders bevorzugt ist es daher ganzzahlige Sendeperioden zu verwenden, da hierdurch die Störfestigkeit optimiert werden kann.One way to generate orthogonal frequencies is to calculate the frequencies. The symbol length then preferably contains a whole number of transmission periods of both the one and the other frequency and not fractions of periods. It is therefore particularly preferable to use integer transmission periods, since this makes it possible to optimize the immunity to interference.
Eine derartige Schaltung (Steuereinheit), wobei diese Schaltung die Abweichung ausschließlich unter Zuhilfenahme der durch die zugrundeliegende Sinuskurve transportierten Strom erwirkt, bewirkt daß insbesondere die Abweichung des Stroms von seiner Normkurve hinsichtlich der EWMV optimiert werden kann.Such a circuit (control unit), this circuit obtains the deviation exclusively with the aid of the current transported by the underlying sine wave, causes in particular the deviation of the current from its standard curve with respect to the EWMV can be optimized.
Eine Steuereinheit, die durch fluktuierende Stromaufnahme aus diesem selben elektrischen Netz die Abweichungen von der Sinuskurve hervorruft hat den Vorteil, daß sie unmittelbar von dieser Sinuswelle selbst mit Energie versorgt werden kann. A control unit which causes deviations from the sine wave due to fluctuating current consumption from this same electrical network has the advantage that it can be directly supplied with energy directly from this sine wave.
Eine Steuereinheit, wobei die Sendeperioden dieser Steuereinheit ganzzahlig sind hat den Vorteil einer optimierten Störfestigkeit. Die Symbollänge enthält beim FSK beispielsweise vorzugsweise eine ganze Anzahl Sendeperioden sowohl der einen als auch der anderen Frequenz und nicht etwa Bruchstücke von Perioden. Besonders bevorzugt ist es daher ganzzahlige Sendeperioden zu verwenden, da hierdurch die Störfestigkeit optimiert werden kann.A control unit, wherein the transmission periods of this control unit are integer has the advantage of optimized immunity to interference. For example, in the FSK, the symbol length preferably contains a whole number of transmission periods of both the one and the other frequencies and not fractions of periods. It is therefore particularly preferable to use integer transmission periods, since this makes it possible to optimize the immunity to interference.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Ausleseeinheit zum gezielten Wiederauslesen einer von der Steuereinheit gezielt hervorgerufenen Abweichung nach einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei die Ausleseeinheit entfernt von der Steuereinheit am selben elektrischen Netz angeschlossen ist und geeignet ist, die von dieser Steuereinheit bewirkten Abweichungen vom Normalverlauf des Sinus des elektrischen Netzes zur Geräteversorgung wieder auszulesen. Diese Ausleseeinheit liest die von der Sendeeinheit auf den Sinus (vorzugswiese des Stroms) bewirkte Änderung wieder aus.The object is further achieved by a readout unit for targeted readout of a deliberately caused by the control unit deviation according to one of the aforementioned claims, wherein the readout unit is remote from the control unit connected to the same electrical network and is suitable, caused by this control unit deviations from the normal course the sine of the electrical network to read the device supply again. This readout unit reads out the change made by the transmitting unit to the sine (preferably the current) again.
Im Fall, daß die Informationen mit FSK übertragen worden sind, kann das Auslesen mit Hilfe eines FSK-Demodulators erfolgen.In case the information has been transmitted with FSK, the readout can be done by means of an FSK demodulator.
Der Demodulator dient dazu, um aus dem Signal des Modulators wieder die ursprüngliche, digitale Datenfolge zu gewinnen. Da die Information nur in der Frequenz untergebracht ist, kann vor der Demodulation eine Signalaufbereitung durchgeführt werden, welche folgende Schritte umfassen kann:
- • Entfernung des Gleichanteils im Empfangssignal inklusive einer laufenden Nachregelung des Nullpunktes.
- • Eine automatische Verstärkungsregelung um am Demodulatoreingang immer ein in etwa gleich starkes Empfangssignal mit angenähert konstanter Amplitude zu haben. Dies kompensiert unterschiedlich starke Empfangssignale, welche auf einen Funkkanal beispielsweise durch Fading verursacht werden können.
- • Removal of the DC component in the received signal including a continuous readjustment of the zero point.
- • An automatic gain control to always have an approximately equally strong receive signal with approximately constant amplitude at the demodulator input. This compensates for differently strong received signals, which can be caused on a radio channel, for example by fading.
Zur nachfolgenden Demodulation stehen mehrere Verfahren zur Verfügung, die sich in der spektralen Effizienz, dem schaltungstechnischen Aufwand und der Störfestigkeit unterscheiden. Grundsätzlich wird zwischen kohärenter und nicht kohärenter FSK-Demodulation unterschieden.For subsequent demodulation several methods are available, which differ in the spectral efficiency, the circuit complexity and immunity to interference. Basically, a distinction is made between coherent and non-coherent FSK demodulation.
Bei der kohärenten Demodulation, oder auch synchrone Demodulation, muss der Demodulator sowohl die Trägerfrequenz als auch die Phasenlage des Sendesignals rekonstruieren. Dies ist nur möglich, wenn auf Modulatorseite eine stetige Phasenumtastung verwendet wird. Die kohärente Demodulation bedingt zwar einen höheren schaltungstechnischen Aufwand, hat aber den Vorteil, dass die potentiell mögliche Symbolrate, und damit direkt proportional die Bitrate, höher gewählt werden kann als bei der nicht kohärenten Demodulation. Es liegt somit eine höhere spektrale Effizienz, gemessen in Bit pro Hertz Bandbreite, vor. Außerdem ist die kohärente FSK-Demodulation weniger störempfindlich.In coherent demodulation, or even synchronous demodulation, the demodulator must reconstruct both the carrier frequency and the phase position of the transmitted signal. This is only possible if a constant phase shift keying is used on the modulator side. Although the coherent demodulation requires a higher circuit complexity, but has the advantage that the potential possible symbol rate, and thus directly proportional to the bit rate, can be set higher than in the non-coherent demodulation. There is thus a higher spectral efficiency, measured in bits per Hertz bandwidth. In addition, coherent FSK demodulation is less susceptible to interference.
Schaltungstechnisch kann zur empfängerseitigen Rekonstruktion der Trägerfrequenz und deren Phasenlage ein spannungsgesteuerter Oszillator verwendet werden. In digital realisierten FSK-Demodulatoren kommen numerisch gesteuerter Oszillatoren zur Anwendung. Zur Steuerung der Oszillatoren in Abhängigkeit von den Empfangsfrequenzen ist eine Phasenregelschleife notwendig. Spezielle Adaptionen von Phasenregelschleifen für die digitale Demodulation sind in der meist englischsprachigen Fachliteratur unter Bezeichnungen wie Costas Loop bekannt.Circuit technology can be used for the receiver-side reconstruction of the carrier frequency and the phase position of a voltage-controlled oscillator. In digitally realized FSK demodulators numerically controlled oscillators are used. To control the oscillators as a function of the reception frequencies, a phase-locked loop is necessary. Special adaptations of phase-locked loops for digital demodulation are known in the most English-language specialist literature under designations such as Costas Loop.
Die aus dem lokalen Oszillator gewonnenen Frequenzen werden dann mit dem Empfangssignal multipliziert, wie in nebenstehender Abbildung für eine binäre FSK mit den beiden lokal Frequenzen f1 und f2 dargestellt. Danach folgt eine Integrationsstufe welche sich über die Dauer eines Symbols erstreckt. Der Ausgang der einzelnen Integratoren wird dann durch eine Entscheiderstufe bewertet und der passende binäre Wert zur weiteren Datenverarbeitung ausgegeben.The frequencies obtained from the local oscillator are then multiplied by the received signal, as shown in the adjacent figure for a binary FSK with the two local frequencies f1 and f2. This is followed by an integration stage which extends over the duration of a symbol. The output of the individual integrators is then evaluated by a decision stage and the appropriate binary value is output for further data processing.
Die maximal erzielbare Bitrate bps, welche bei binärer FSK gleich der Symbolrate ist, hängt nur von dem Frequenzhub ab und beträgt:
Der Sonderfall mit einem Modulationsindex gleich 0,5 wird auch als Minimum Shift Keying (MSK) bezeichnet. Als besondere Eigenschaft zeigt sich, dass dieses Verfahren identisch mit dem digitalen Modulationsverfahren Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) mit einem Phasenoffset von π/2 ist. The special case with a modulation index equal to 0.5 is also called Minimum Shift Keying (MSK). As a special feature, this method is identical to the quadrature phase shift keying (QPSK) digital modulation method with a phase offset of π / 2.
Alternativ, und zu obigen Verfahren gleichwertig, kann eine kohärente FSK-Demodulation auch mittels Matched Filter erfolgen. Dabei ist für jede Symbolfrequenz ein Matched Filter notwendig, welches als Übertragungsfunktion die jeweilige Sendefrequenz für die Dauer eines Symbol als Impulsantwort aufweist.Alternatively, and equivalent to the above methods, coherent FSK demodulation can also be done by means of matched filters. In this case, a matched filter is necessary for each symbol frequency, which has the transmission frequency as the respective transmission frequency for the duration of a symbol as an impulse response.
Bei der nicht kohärenten Demodulation entfällt der Aufwand eines phasengeregelten Oszillators und der Schaltungsaufwand reduziert sich.In non-coherent demodulation eliminates the cost of a phase-locked oscillator and the circuit complexity is reduced.
Zur Realisierung können unterschiedliche Verfahren eingesetzt werden. In nebenstehender Schaltung für einen binären Demodulator stammen die beiden Frequenzen f1 und f2 von einem freilaufenden Oszillator und es wird zunächst für jede Frequenz das komplexe Basisbandsignal bestehend aus Real- und Imaginäranteil gebildet. Nach Integration und Betragsbildung wird über eine Entscheiderstufe der gesendete, binäre Wert ermittelt.For implementation, different methods can be used. In the adjacent circuit for a binary demodulator originate the two frequencies f1 and f2 from a free-running oscillator and it is first formed for each frequency, the complex baseband signal consisting of real and Imaginäranteil. After integration and amount formation, the transmitted binary value is determined via a decision stage.
Die maximal erzielbare Bitrate bei binärer FSK beträgt bei nicht kohärenter Demodulation:
Darüber hinaus existieren noch weitere nicht kohärente FSK-Demodulationsverfahren wie beispielsweise:
Verwendung von Bandpassfiltern. Dabei kommt pro Frequenz ein Filter zu Anwendung welches die Betragseinhüllende der jeweiligen Sendefrequenz ermittelt. Über eine Entscheiderstufe wird entschieden, welches Filter den größten Betragswert liefert und das dazugehörige digitale Signal ausgegeben.In addition, there are other non-coherent FSK demodulation methods such as:
Use of bandpass filters. In this case, a filter is used per frequency which determines the amount envelope of the respective transmission frequency. A decider stage decides which filter delivers the largest amount value and outputs the corresponding digital signal.
So können spektrale Verfahren wie die schnelle Fourier-Transformation eingesetzt werden.Thus, spectral methods such as the fast Fourier transformation can be used.
Bei nur wenigen Sendefrequenzen kann mit reduzierten Berechnungsaufwand auch der Goertzel-Algorithmus verwendet werden. Zu beachten ist dabei die blockorientierte Verarbeitung dieser Algorithmen welche unter Umständen die maximale Symbolrate reduziert.With only a few transmission frequencies, the Goertzel algorithm can also be used with reduced computation effort. Note the block-oriented processing of these algorithms, which under certain circumstances reduces the maximum symbol rate.
Eine derartige zweite elektronische Schaltung, welche mit der ersten elektronischen Schaltung synchronisiert ist, bewirkt eine sichergestellte Widerauslesbarkeit. Insbesondere gilt das für den Fall der Synchronisierung mit dem StartbitSuch a second electronic circuit, which is synchronized with the first electronic circuit, ensures a guaranteed reproducibility. In particular, this applies to the case of synchronization with the start bit
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Hausstromnetz oder Fahrzeug, umfassend elektrische Versorgungsleitungen transportierend eine Sinuskurve und/oder umfassend eine Steuereinheit und/oder Ausleseeinheit.The object is further achieved by a domestic power network or vehicle, comprising electrical supply lines transporting a sinusoidal curve and / or comprising a control unit and / or readout unit.
Hierdurch wird bewirkt, daß insbesondere Hausstromnetze und Wechselstromnetze in Fahrzeugen zur Informationsübertragung genutzt werden können, ohne eine zu hohe EMV zu bewirken.This has the effect that in particular home power grids and AC grids can be used in vehicles for information transmission, without causing too high EMC.
Das gleiche Prinzip ist auch auf Starktstromleitungen anwendbar.The same principle is also applicable to Starktstromleitungen.
Weitere Ausführungsformen gehen aus den Fig. hervor. Hierbei zeigtOther embodiments will be apparent from FIGS. This shows
Insbesondere zeigt
Eine Möglichkeit mit Hilfe des Aufprägens von Impulsen Informationen zu übertragen ist es, auf der Sinuswelle einer elektrischen Versorgung Zeitfenster zu definieren, innerhalb dieser eine Informationseinheit 0 oder 1 übertragen wird. Vorzugsweise wird zur eindeutigen Positionierung derartiger Zeitfenster auf der Sinuswelle der Nulldurchgang der Sinuswelle der elektrischen Versorgung definiert.One way to transmit information by impulsing pulses is to define time slots on the sine wave of an electrical supply within which an
Ab dem Nulldurchgang wird eine erste Zeitspanne der Sinuswelle, ausgehend von deren Nulldurchgang dazu genutzt, um die Aufprägung vorzubereiten, beispielsweise, indem die elektrische Schaltung, mit deren Hilfe die aufzuprägenden Signale auf die Sinuswelle einer elektrischen Versorgungaufgeprägt werden, vorbereitet werden. Diese Vorbereitung kann umfassen: das Abwarten einer minimalen Betriebsspannung, wenn diese Versorgungsschaltung von der selben Sinuswelle mit elektrischer Energie versorgt wird, und/oder eine erste Beseitigung von auf der Sinuswelle vorhandenen Störungen (z. B. Rundsteuersignale). Beispielhaft kann dieser Zeitraum weniger als um die 1,8 Millisekunden betragen. Der Zweite Zeitraum, der der Datenübertragung, dauert dann vom Ende des ersten Zeitraums, bis zum erneuten Passieren des Nulldurchgangs.From the zero crossing, a first period of the sine wave, starting from its zero crossing, is used to prepare the stamp, for example, by preparing the electrical circuit by means of which the signals to be stamped are impressed on the sine wave of an electrical supply. This preparation may include: waiting for a minimum operating voltage when this supply circuit is powered by the same sine wave with electrical energy, and / or a first elimination of interference present on the sine wave (eg ripple control signals). By way of example, this period can be less than 1.8 milliseconds. The second period, that of the data transmission, then lasts from the end of the first period until the zero crossing again.
Der zweite Zeitraum und damit die Informationsübertragung kann eingeleitet werden durch das Aufprägen eines Markerbits.The second period and thus the information transfer can be initiated by the imprinting of a Markerbits.
Mit Hilfe dieses Startbits/Markerbits kann der Zeitraum definiert werden, in welchem in Folge Informationsereignisse zu erwarten sind. So kann beispielsweise mit Hilfe der Dauer und/oder Frequenz dieses Startbits definiert werden, daß in Folge diese Sinuskurve in Segmente von genau dieser oder in Segmente von mindestens einer dieser ersten Dauer definiert abhängige zweite Dauer untergliedert wird.This start bit / marker bit can be used to define the time period in which information events are to be expected in succession. Thus, it can be defined, for example with the aid of the duration and / or frequency of this start bit, that, as a result, this sinusoid is subdivided into segments of precisely this or in segments of at least one of these first duration dependent second duration.
Eine derartige gleichmäßige Segmentierung ist in
Mit Informationsträgern gefüllte Fenster können nun mit Hilfe eines Fensters ohne Informationen getrennt sein, was besonders plastisch durch die unteren beiden Kurven der
Als Informationsträger können hierbei dienen: die Frequenz einer Schwingung, mit welcher diese Fenster angefüllt werden (vgl. die oberen beiden Kurven der
In den beiden oberen Kurven werden Informationen mit Hilfe von Frequenz Shift Keying (FSK) repräsentiert, wobei eine erste Frequez die binäre „0” repräsentiert und eine von der ersten Frequenz unterschiedliche zweite Frequenz eine „1”. Theoretisch wäre auch eine Zuordnung einer Frequenz für ein graphisches Symbol, wie beispielsweise eine Zahl oder einen Buchstaben möglich.In the two upper curves, information is represented by frequency shift keying (FSK), where a first frequez represents the binary "0" and a second frequency different from the first frequency represents a "1". Theoretically, an assignment of a frequency for a graphical symbol, such as a number or a letter would be possible.
Diese Frequenzen sind vorzugsweise Frequenzen aus den in
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- den unveränderter Verlauf der Sinusspannung des Stromnetzesthe unchanged course of the sine wave voltage of the power grid
- 22
- die Rundungen.the curves.
Die Rundungen der Abweichung weisen hierbei eine Sinusquadratgestalt auf. Die Sinusquadratgestalt stellt eine sanftestmögliche Auslenkung von der Ursprungsgestalt dar und ist daher die zur Vermeidung von EMV günstigste Gestalt, da ihre Gestaltänderung auf das besterreichbare Minimum reduziert ist.The curves of the deviation hereby have a sine-square shape. The sine square shape represents a smoothest possible deflection of the original shape and is therefore the most favorable for avoiding EMC shape, since its shape change is reduced to the best manageable minimum.
Die Schaltung dieses Empfängers enthält vorzugsweise zwei gleitend geschaltete Verstärker. Der Grund hierfür liegt darin, dass Filter zur Unterdrückung unerwünschter Signale ihre Aufgaben nur erfüllen können, wenn sie Zeit zum Einschwingen haben. Diese Empfängerschaltung umfasst darüber hinaus diverse Untermodule:
Blankingmodul: Blanking dient zum Ausblenden der kumulierten Ladeinpulse mehrere Sender. Dadurch soll die Übersteuerung des Empfängers mit der Folge einer großen Erholzeit vermieden werden. MOSFET-Schalter können in diesem Zusammenhang Ladungs-Impulse vom Schalt- in den Signalpfad übertragen. Bipolartransistoren prägen dann beispielswiese unerwünschten Strom in den Signalpfad ein. Der in der
Blanking module: Blanking serves to hide the cumulative charge pulses of several transmitters. This should avoid the overload of the receiver, resulting in a long recovery time. In this context, MOSFET switches can transfer charge pulses from the switching path into the signal path. Bipolar transistors then shape, for example, unwanted current into the signal path. The Indian
Die besten Ergebnisse wurden mit gleitend geschalteten Verstärkern erzielt, bei denen Schalt- und Signaleingang völlig getrennt sind. Bei kleinem Eingangssignal geschieht der Ausgang durch das weiche Einschalten ziemlich transientenfrei.The best results have been achieved with floating amplifiers, where the switching and signal inputs are completely separated. If the input signal is small, the output will be quite transient-free due to the soft switching on.
Unterdrückung von Netzfrequenz und Rundsteuersignalen: Zur Unterdrückung der Netzfrequenz und tiefen Rundsteuerfrequenzen im Stromsignal dienen die Hochpässe R16, C7, R13 und C5, R5.Suppression of mains frequency and ripple control signals: High-pass filters R16, C7, R13 and C5, R5 serve to suppress the mains frequency and deep ripple control frequencies in the current signal.
Die hohen Rundsteuerfrequenzen werden mittels des notch-Filters unterdrückt. Für das nocth-Filter wird es bevorzugt einen Transistor als Spannungsfolger zu verwenden. Die Schaltung wird hierdurch rauschärmer, als eine solche mit OP.The high ripple control frequencies are suppressed by means of the notch filter. For the nocth filter, it is preferable to use a transistor as a voltage follower. The circuit is thereby reduced in noise, as such with OP.
Störunterdrückung: Bei Störern sind insbesondere die Flanken (z. B. Ein-Ausschaltflanken bei Dimmern) problematisch. Bekanntlich verändert sich ein Signal nicht, wenn die Operationen Differentiation und Integration beide angewandt werden. Die Unterdrückung von Störern bzw. Störerflanken erfolgt nach der Methode: erste Ableitung bilden, diese begrenzen, dann integrieren. Mit den Widerstände R11 und R14 wird auch die Verstärkung festgelegt. R12 und der Thermistor I4 dienen der Temperaturkompensation der Gesamtschaltung. Die Verstärkung muss ggf. veränderbar sein.Noise suppression: In the case of interferers, especially the flanks (eg on / off edges of dimmers) are problematic. As is well known, a signal does not change when the differentiation and integration operations are both applied. The suppression of interferers or interferer edges is carried out according to the method: form first derivative, limit this, then integrate. The resistors R11 and R14 also determine the gain. R12 and the thermistor I4 are used for temperature compensation of the overall circuit. The reinforcement may need to be changeable.
Selektivität: Im Falle der Modulationsarten Pulslage und FSK kann man ein Frequenzband angegeben und damit einen Bandpass dimensionieren, wobei jedoch auch das recht kurze Einschwing-verhalten des Rückkanalempfängers angesichts der recht kurzen Impulse/Impulspakete des Senders beachtet werden muss. Die Bandbreite des Bandpasses muss also beidseitig größer als das Frequenzband sein. Das Spektrum einzelner Sendeimpuls der Einzelimpulsmethode ist bei null Hertz am größten und konkurriert unmittelbar mit Rundsteuersignalen und Netzfrequenz. Die Netzfrequenz muss auf jeden Fall stark unterdrückt werden, so dass folglich Einzelimpulse nur verzerrt übertragen bzw. verstärkt werden können.Selectivity: In the case of modulation modes pulse position and FSK, one can specify a frequency band and thus dimension a bandpass, but also the rather short transient response of the return channel receiver has to be taken into account in view of the rather short pulses / pulse packets of the transmitter. The bandwidth of the bandpass must therefore be greater than the frequency band on both sides. The spectrum Single transmit pulse of the single pulse method is greatest at zero hertz and directly competes with ripple control signals and line frequency. The mains frequency must be strongly suppressed in any case, so that individual pulses can only be distorted transmitted or amplified.
Die Frequenzselektivität ergibt sich aus einem Bandpassverhalten:
- • Hochpassanteil: Der Block „Hochpass/Differenziator” (Abbildung P.3.3.1) bildet zusammen mit Eingangshochpass (Abbildung P.3.2.1) einen Hochpass vom Eingang „STROM_90” bis zum Signal HPB, der sich über ca. 1 Dekade bis ca. 40 kHz wie ein Differenziator verhält. Damit wird die erste Ableitung der Sendesignale an Stelle ihrer selbst weiterverarbeitet.
- • Tiefpassanteil: Butterworth-
Tiefpass 2. Ordnung, fg = 25 kHz”
- • High Pass: The high pass / differentiator block (Figure P.3.3.1) together with the highpass input (Figure P.3.2.1) forms a high pass from the "POWER_90" input to the HPB signal, which propagates for approximately 1 decade to about 40 kHz behaves like a differentiator. Thus, the first derivative of the transmission signals is further processed in place of itself.
- Low Pass: Butterworth Low Pass 2nd Order, fg = 25kHz "
Für die Modulationsart der Einzelimpulsmethode gilt der Sonderfall, dass die Erkennung auf Korrelation mit einer Vergleichsfunktion beruht. Das ist also eine Zeitbereichsmethode.For the modulation type of the single-pulse method, the special case is that the recognition is based on correlation with a comparison function. So that's a time domain method.
Rauschunterdrückung: Bei der hohen Verstärkung > 5000 kann die Verwendung eines Mehrfach-OPs Probleme bereiten, weil alle Einzel-OPs miteinander korrelierte Signale verstärken, was im Falle eines gemeinsamen bias-Generators zu Schwingungen führen kann. Die hohe Verstärkung fängt auch Rauschen ein, erzeugt im Schaltnetzteil, Mikroprozessor und anderen getakteten Bauteilen. Zu prüfen ist, wie weit sich alle Verstärker bei der großen Verstärkung überhaupt mit Vermeidung von Übersprechen/Rückkopplung integrieren lassen. Der Rauschunterdrückung dienlich sind die Selektionseigenschaften des Rückkanalempfängers und insbesondere die Rechenleistung des Signalprozessors. Es ist vorteilhaft zusätzlich rauscharme Halbleiter zu verwenden.Noise suppression: With a high gain> 5000, the use of a multiple ops can cause problems because all single ops amplify signals that are correlated with each other, which can cause oscillations in the case of a common bias generator. The high gain also captures noise generated in the switching power supply, microprocessor and other clocked components. It is to be examined how far all amplifiers can be integrated with the high gain at all with avoidance of crosstalk / feedback. The noise suppression serve the selection properties of the return channel receiver and in particular the computing power of the signal processor. It is advantageous to use additional low-noise semiconductors.
Digital Signal Processing: Die Aufgaben des Signalprozessors sollen hier nicht detailliert dargestellt werden. Die LTSpice Simulationsplattform gestattet jedoch eine Kontrolle darüber, ob die Qualität der dem Signalprozessor zugeführten Signale ausreichend ist. Der Block „Nachbildung Signalprozessor” wird nur per Netzliste eingelesen und enthält zwei Algorithmen:
- • Korrelator für die Einzelimpulsmethode, Ausgang DSP
- • Quadraturdemodulator /2/ für Pulslage- und FSK-Modulation, Ausgänge F1 und F2
- • Single pulse method correlator, DSP output
- • quadrature demodulator / 2 / for pulse position and FSK modulation, outputs F1 and F2
Grundsätzliches über die Filter des Rückkanalempfängers: Im Systemdesign wurde Wert darauf gelegt, dass die Signalübertragung über Verstärker und Filter deterministisch bleibt. Das heißt: Das Ausgangssignal der gesamten Kette lässt sich bei Kenntnis der Eigenschaften aller Bauteile zumindest numerisch aus dem Eingangssignal berechnen. Das ist für die Anpassung der Algorithmik des Signalprozessors notwendig. Es kommt daher darauf an, dass bei Implementation und Chip-Fabrikation der Determinismus mit verträglichen Exemplarstreuungen erhalten bleibt. Verstärker werden entweder als sehr breitbandig oder als Tiefpass mit bekanntem Verhalten angesehen. Im letzten Fall wird das Verstärker-Frequenzverhalten in den Determinismus eingehen müssen.Fundamentals about the filters of the return channel receiver: In the system design, emphasis was placed on ensuring that signal transmission via the amplifier and filter remains deterministic. This means that the output signal of the entire chain can be calculated at least numerically from the input signal with knowledge of the properties of all components. This is necessary for the adaptation of the algorithm of the signal processor. It is therefore important that in the implementation and chip fabrication the determinism is maintained with tolerable specimen scattering. Amplifiers are considered either very broadband or lowpass with known behavior. In the latter case the amplifier-frequency behavior will have to enter into determinism.
Empfängersubcircuits: Verstärker mit Schalteingang, geeignet für weiches Schalten Geeignet ist ein Verstärker mit Schalteingang, insbesondere für weiches Schalten. Es handelt sich bevorzugt um einen low-noise, low-offset Zwei-Quadratenmultiplizierer. Besonders gute Ergebnisse wurden mit einer DC-Verstärkung erzielt (Tiefpassbandbreite > 50 kHz):
W ist hierbei ein Wichtungssignal im Bereich 0 bis 1.W is a weighting signal in the
Bevorzugt wird ein gleitendes Wichtungssignal für zwei Differenzverstärker erzeugt, sowie der Zeitverlauf des Wichtungssignals W. Eine Stromleitung (IW) spaltet sich bevorzugt in IW1 und IW2 auf, womit die beiden Differenzverstärker B3 und B6 gesteuert werden. Der Widerstand R22 ist so zu dimensionieren, dass in IW1 und IW2 ein Maximalstrom von 45,45 μA fließt. Für diesen Strom gilt:
Durch Wahl des externen Widerstandes besteht außerdem die Möglichkeit, die Gesamtverstärkung zu variieren.By selecting the external resistor, it is also possible to vary the overall gain.
Der korrelierende Verstärker sollte inklusive Rückkopplung – abgesehen vom Eingangshochpass C1, R2 – breitbandig (> 60 kHz) ausgelegt sein. Die Begrenzung erfolgt bevorzugt über die Dioden D1, D2 und die Transistoren Q1, Q2. Der niederohmige Basiswiderstand R10 mit 1 KΩ sorgt für einen relativ scharfen Begrenzerknick. Der Ausgang DISB_N zeigt mit Null an, dass Begrenzung stattfindet.The correlating amplifier should be designed including feedback - apart from the input high pass C1, R2 - broadband (> 60 kHz). The limitation is preferably via the diodes D1, D2 and the transistors Q1, Q2. The low-resistance base resistor R10 with 1 KΩ ensures a relatively sharp limiter kink. The output DISB_N indicates with zero that limitation takes place.
Temperaturkompensation: Das für den Frequenzgang und die Verstärkung zuständige Netzwerk enthält das Widerstandsnetzwerk R14, R12 und den Thermistor I4. Mit Hilfe des Thermistors erfolgt eine Temperaturkompensation, denn sowohl die Verstärker mit Schalteingang, geeignet für weiches Schalten, als auch der Begrenzer weisen eine Temperaturabhängigkeit der Verstärkung bzw. des Begrenzungseinsatzes auf.Temperature compensation: The network responsible for the frequency response and amplification contains the resistor network R14, R12 and the thermistor I4. With the help of the thermistor is a temperature compensation, because both the amplifier with switching input, suitable for soft switching, as well as the limiter have a temperature dependence of the gain or the limiting use.
Skalierung und Equalising: Die Skalierung soll zu Vollaussteuerung führen, damit die Begrenzung zur Störunterdrückung greifen kann. Man geht von einer Kabellänge von Null und ohne zusätzliche Lasten am dSM aus. Die Sendeamplitude des Rückanalsenders beträgt bevorzugt nominell 200 mA. Mit dieser Angabe kann die Skalierungsdimensionierung durchgeführt werden, wobei auch die Kurve der Frequenzübertragung eine Rolle spielt.Scaling and Equalizing: The scaling should lead to full scale, so that the limitation to interference suppression can take effect. One assumes a cable length of zero and without additional loads at the dSM. The transmit amplitude of the return channel transmitter is preferably nominally 200 mA. This specification can be used to perform the scaling dimensioning, whereby the frequency transfer curve also plays a role.
Für die bei diesem Empfänger verwendete Algorithmik des Signalprozessors kann Algorithmik für „Korrelationsempfänger” eingesetzt werden.Algorithm for "correlation receiver" can be used for the signal processor algorithm used in this receiver.
Die
Die
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