DE2364043A1 - Anlage zur uebertragung hochfrequenter nachrichten ueber leitungen - Google Patents

Anlage zur uebertragung hochfrequenter nachrichten ueber leitungen

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DE2364043A1 DE2364043A DE2364043A DE2364043A1 DE 2364043 A1 DE2364043 A1 DE 2364043A1 DE 2364043 A DE2364043 A DE 2364043A DE 2364043 A DE2364043 A DE 2364043A DE 2364043 A1 DE2364043 A1 DE 2364043A1
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Description

PATEiNITJUWXLl1E
Dr. pKL G. B. HAGEN DipL-Phys. W. KALKOFF
MÜNCHEN 71 (SoBn)
Eranz-Hals-Saaße 21
TeL (0811) 796213/795431
„™ -rOh<c München, 19- Dezember 1973
mG ^10 Dr. H./sch
Sharp Kabushiki Kaisha
22-22, Nagaike-cho
Abeno-ku
Osaka , JAPAN
Anlage zur Übertragung hochfrequenter Nachrichten über Lei tungen
Priorität; 19. Jan. 1973 und 23- Okt. 1973; Japan; Mr. 9643/73 und 119163/73;
Die Erfindung bezieht sich auf die Trägerwellenübertragung über der Übertragung von Wechselstromleistung dienende übliche Leitungen.
üblicherweise werden bei derartigen Trägerwellenübertragungssystemen Amplitudenmodulationssysteme verwendet. Bei Amplitudenmodulationssystemen mit Benutzung üblicher Wechselstrom-Starkstromleitungen als Übertragungsleitungen ergeben sich relativ starke Störsignale, die die Tonqualität und die Tonwiedergabe beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu sind mit Frequenzmodulation arbeitende Anlagen in bezug auf Signal-Störpegelverhältsis und daher Tonqualität überlegen.
409835/0652
a-.i=risu;s Vessnsbank M-jjiiisn S23 JDä
HEC 3246 ■ -_ 2 - ooc#n/-i
Wenn es sich um die TrägemeLlenübertragung auf üblichen Wechselstromlextungeii als Übertragungsmediuia handelt, muß' die Trägerwellenfrequenz verhältnismäßig niedrig sein, beispielsweise zwischen 50 kHz und 500 kHz liegen, in Anbetracht der Frequenzübertragungseigenschaften der Starkstromleitungen. In üblichen Frequenzmodulationsanordnungen besteht die Modulationsvorrichtung und die Demodulationsvorrichtung aus einer Spule und einer Kapazität,und&aher sind diese Vorrichtungen relativ kompliziert und kostspielig, wenn es sich um Trägerwellen niedriger Frequenz handelt. Die Frequenzmodulationsvorrichtung neigt infolge ihrer Kompliziertheit zu Instabilitäten, wenn die maximale Frequenzabweichung groß gewählt wird, wenn es sich um eine Trägerwelle niedriger Frequenz handelt. Ebenso ergibt sich, wenn die Trägerwellenfrequenz und die maximale Frequenzabweichung
daß
niedrig bzw. groß gewählt werden,/die Frequenzdemodulationsvorrlchtung aufwendig wird, daß die zur Anwendung gelangenden Induktivitäten und Kapazitäten groß sein müssen und sich dann Schwierigkeiten einer stabilen Arbeitsweise ergeben. Aus diesem Grund ist die Anwendung von mit Frequenzmodulation arbeitenden Systemen bisher nur auf spezielle Fälle beschränkt worden. Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Trägerwellenübertragungsanlage, die mit Frequenzmodulation arbeitet, niedrige Kosten und einfachen Aufbau erfordert.
Der Gegenstand der Erfindung besteht daher darin, ein Trägerwell enübertragungssystem zu schaffen, das übliche Wechselstrom-Starkstromleitungen als Übertragungsleitungen verwendet, wobei die Trägerwellenübertragung in Form der Frequenzmodulation erfolgt. Insbesondere betrifft die Erfindung derartige Anordnungens die unter Anwendung nicht aufwendiger Kreise stabil sind.«
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In jüngster Zeit sind in Form integrierter Schaltungen mit einer Phasenmitnahme-Regelschleife arbeitende Anordnungen entwickelt worden, sog. PLL-Anordnungen (phase locked loop). Die Technik der Phasenmitnahme-Regelschleifen (PLL-Technik) gestattet,sowohl einen Frequenzmodulator als auch einen Frequenzdemodulator zu vereinfachen. Diese Technik in Form integrierter Schaltungen gemäß der Erfindung gestattet, eine- stabile Arbeitsweise selbst bei niedriger Frequenz des Trägerwellensignals zu erhalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Übertragungsanlage mittels frequenzmodulierter Trägerwellen;
Fig. 2 das Blockschaltbild einer mit einer Phasenmitnahme-Regelschleife und einem Sperrdetektor arbeitenden Empfangsvorrichtung;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Tischleuchte, die einen erfindungsgemäßen Empfänger aufweist; und
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung, die einen erfindungsgemäßen Empfänger aufweist.
In Fig. 1 ist schematisch eine Trägerwellenübertragungsanlage dargestellt, die einen Sender 10 und zwei Empfänger 11a und 11b aufweist, wobei diese Anordnungen miteinander über eine übliche Wechselstromleitung 12 verbunden sind. Der Sender und die Empfänger 11a, 11b besitzen Modulations- bzw. Demodulationsvorrichtungen, die mit einer Phasenmitnahme-Regelschleife 13 arbeiten. Derartige mit Phasenmitnahme-
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RegiLschleifen arbeitende Anordnungen 13 bestehen aus einem Phasenkomparator 14, einem Tiefpaßfilter 15 und einem durch eine Regelspannung geregelten Oszillator 16. Ein Teil der dem Phasenkomparator 14 zugeführten Eingangssignale und ein Teil der Ausgangssignale des durch die Regelspannung geregelten Oszillators 16 werden einem die Phase um 90° drehenden Phasendrehglied 18 sowie einem Phasenkomparator 19 zur Steuerung eines Sperrdetektors zugeführt. Der Phasenkomparator 19 erhält als zweites Eingangssignal das Ausgangssignal der um 90° drehenden Phasendrehstufe 18 zusätzlich zu dem in Fig. 2 mit Vs(t) bezeichneten Eingangssignal zugeführt j das Ausgangssignal des Phasenkomparator 19 wird über ein Tiefpaßfilter 20 einem mit Vorspannung arbeitenden Detektor 21 zugeführt. Die Phasenmitnahme-Regelschleifenanordnung 13 und die Sperrdetektorstufe 14 können ein gemeinsames integriertes Schaltungselement bilden.
Der Phasenkomparator 14 vergleicht die Phase der Eingangssignale Vs(t) mit den Ausgangssignalen Vo(t) des durch eine Regelspannung geregelten Oszillators l6 und erzeugt ein Ausgangssignal V#(t), das die Summe und die Differenz der beiden dem Phasenkomparator 14 zugeführten Signalfrequenzen ist. Das Tiefpaßfilter 15 filtert aus dem Signal Vji(t) das Differenzfrequenzsignal Vd(t) aus. Der Oszillator 16 liefert Schwingungen, deren Frequenz durch das Regelsignal Vd(t) bestimmt ist, und wenn ein derartiges Signal nicht vorliegt, schwingt der Oszillator mit seiner Eigenfrequenz fQ, die durch die Schaltelemente des Oszillators 16 selbst bestimmt ist. Im Fall der Ausbildung als Phasenmitnahme-Regelschleife und bei Verwendung frequenzmodulierter Signale als Eingangssignale Vs(t), deren Phase sich zeitlich ändert, werden die Regelsignale Vd(t) durch das Frequenzdemodulation-Produkt gebildet. Έβηη keine Eingangssignale Vs(t) vorliegen
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und anstelle steuernder Signale Niederfrequenzsignale dem Oszillator 16 zugeführt werden, liefert der geregelte Oszillator 16 frequenzmodulierte Signale, deren Frequenz den Niederfrequenzsignalen entsprechendem die Eigenfrequenz f des Oszillators schwankt.
Durch die Wirkung der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 wird der Oszillator 16 in Phasenmitnahme mit den Eingangssignalen Vs(t) gehalten. Bei der Sperrdetektorvorrichtung 17 wird ein Teil der Ausgangssignale Vo(t) des durch die Regelspannung geregelten Oszillators 16 dem 90°-Phasendrehglied 18 zugeführt, und die Ausgangssignale Vo1(t) der Phasendrehstufe 18 werden dem Phasenkomparator 19 zugeführt. Dieser erhält auch die Eingangssignale Vs(t) zugeführt, die auch die Eingangssignale des Phasenkomparators 14 der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 bilden. Dementsprechend vergleicht der Phasenkomparator 19 die Phasen dieser Schwingungen und erzeugt als Ausgangssignale V^'(t) Frequenzkomponenten, die der Frequenzsumme und der Frequenzdifferenz der Frequenzen der beiden zugeführten Signale entsprechen, ähnlich wie es der Phasenkomparator 14 der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 tut. Das Tiefpaßfilter 20 läßt nur die Differenzfrequenzkomponente durch. Das Ausgangssignal Vd'(t) des Tiefpaßfilters 20 überschreitet ein vorgegebenes Spannungsniveau, wenn sich die Phasenmitnahme-Regelschleife PLL der Stufe 13 im Zustand der Phasenmitnahme befindet, und der mit Vorspannung arbeitende Detektor 21 stellt daher fest, ob die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 sich im Zustand der Phasenmitnahme befindet, in dem die Größe der Spannung der Ausgangssignale Vd1(t) ausgewertet wird.
In Fig. 1 enthält die Sendeanordnung 10 eine Quelle 22 von Niederfrequenzsignalen, beispielsweise ein Bandgerät, einen Radioempfänger, Telephone od. dgl.; ferner enthält der Sender
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die Phasenmitnahme-Regelschleife 13, den HF-Verstärker 23, eine Anpassungsstufe 24, eine Spannungsquelle 25 und einen Anschlußstecker 26. Die Empfänger Ha und 11b enthalten einen Stecker 27, eine Spannungsversorgungsstufe 28, eine Anpassungsstufe 29» die bereits erörterte Phasenmitnahme-Regelschleife 13t den Sperrdetektor 17, einen NF-Verstärker 30 und einen Lautsprecher 31»
Die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 der Senderanordnung 10 verbindet die NF-Signale des Tonwandlers 22 mit dem spannungsgeregelten Oszillator 16 anstelle der Regelsignale Vd(t) der Fig. 2, so daß die erzeugten Schwingungen frequenzmoduliert in bezug auf die freie Schwingungsfrequenz f0 des Oszillators 16 sind.
In der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 der Empfangsanordnungen 11a, Hb werden die frequenzmodulierten Trägersignale als Eingangssignale Vs(t) dem Phasenkomparator 14 in Fig. zugeführt, und das frequenzdeiaodulierte Ausgangssignal bildet die Regelspannung Vd(t) für den spannungsgeregelten Oszillator 16. Der mit der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 verbundene Sperrdetektor 17 stellt fest? ob die Phasenmitnahme-Regelschleife sich im Mitnahmezustand befindet, und wenn dies der Fall ist, wird der NF-Verstärker 30 für Ver- ' Stärkung freigegeben. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der NF-Verstärker 30 gesperrt. Die Netzgeräte 25» 28 richten die übliche kommerzielle Wechselspannung gleich und glätten sie und liefern die positive Betrxebsgleichspannung +B für die verschiedenen Stufen des Senders und der Empfänger 10 bzw. Ha, Hb. Der Sperrdetektor 17 und die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 können zusammen mit dem Sender 10 zu einer gemeinsamen integrierten Schaltstufe ausgebildet sein.
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Nimmt man an, daß die Stecker 26, 27 des Senders bzw. der Empfänger in Steckdosen eingesteckt sind, die an der üblichen Wechselstramleitung 12 vorgesehen sind, so sind der Sender und die Empfänger miteinander elektrisch verbunden, und den Gleichrichtern 25, 28 wird Wechselstromleistung zugeführt.
Werden in dem Sender 10 Tonsignale von dem Tonwandler 22 dem spannungsgeregelten Oszillator 16 der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 zugeführt, so ergeben sich als Ausgangssignale des spannungsgeregelten Oszillators 16 frequenzmodulierte Trägersignale der Frequenz, die in bezug auf die Tonsignale moduliert wird. Diese frequenzmodulierten Trägersignale werden durch den HF-Verstärker 23 verstärkt und den Leitungen 12 des Stromversorgungsnetzes über die Anpassungsstufe 24 und den Stecker 26 zugeleitet.
Die frequenzmodulierten Trägersignale werden über die Leitungen 12 übertragen und gelangen zu der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 der Empfänger 11a, 11b über die Stecker 27 und die Anpassungsstufen 29. Wenn frequenzmodulierte Signale der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 den Empfängern 11a, 11b zugeführt werden, so ergibt sich eine Phasenmitnahme, und es werden Demodulationssignale der frequenzmodulierten Trägerwelle geliefert. In diesem Zustand verstärkt der NF-Verstärker 30, und die von dem Frequenzmodulations-Demodulator gelieferten Signale werden dem Lautsprecher 31 zugeführt.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann die freie Eigenfrequenz £Q des spannungsgeregelten Oszillators 16 im Sender 10 nach Wunsch eingestellt werden, indem man die Kapazität und die Widerstände im Oszillator 16 ändert; dies ist auch möglich, wenn die freie Frequenz f des Oszil-
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lators 16 relativ niedrig ist. Die Schwingungsfrequenz ist dabei stabil,vorausgesetzt die maximale Frequenzabweichung liegt bei ungefähr +5 %. Daher können die frequenzmodulierten Trägersignale unter geringem Kostenaufwand in dem Sender erzeugt werden. Empfangsseitig kann der Mitnahmebereich der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 auf 10-20 % relativ zur freien Frequenz f ausgedehnt werden, und man erreicht eine vollständige Stabilisierung, wenn die maximale Frequenzabienkung +5 % zusätzlich beträgt. Es können mit anderen Worten frequenzmodulierte Trägersignale, deren Trägerfrequenz niedrig ist und deren Frequenzabweichung groß ist, in dem Empfänger lla demoduliert werden«, Die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 folgt der Frequenz der Eingangssignale Vs(t) innerhalb des Mitnahmebereichs«, Wenn daher die freie Frequenz f des Senders 10 etwas verschieden ist von der des Empfängers lla, der Unterschied jedoch innerhalb des Mitnahmebereichs liegt, so kann dessenungeachtet die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 des Empfängers lla der Frequenz des Senders 10 folgen» Derartige Frequenzunterschiede bewirken dann keine Verzerrung im Demodulationsprodukt. Dies ist anders als bei üblichen Frequenzmodulationsempfängern, die mit Schwingungskreisen, bestehend aus Spule und Kapazität, arbeiten; dort ergeben sich frequenzmäßige Unterschiede im Detektor und daher Verzerrungen, wenn ein Mangel in der Synchronisation auftritt.
Der Sperrdetektor 17 stellt fest9 ob die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 sich im Mitnahmezustand befindet, und schaltet entsprechend dem Resultat dieser Feststellung den NF-Verstärker 30 entweder ein oder aus. Wenn die frequenzmodulierten Trägerwellensignale des Senders 10 der Phasenmitnahme-Regelschleife 13 des Empfängers über die Starkstromleitungen 12 .zugeführt werden, befindet sich die Phasenmit-
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nahme-Regelschleife 13 im Mitnahmezustand, und der Demodulator liefert ein Ausgangssignal. Der Sperrdetektor stellt diesen Mitnahmezustand fest und schaltet den NF-Verstärker 30 ein. In Abwesenheit eines frequenzmodulierten Trägersignals ist das eine Eingangssignal Vs(t) zu dem Phasenkomparator 19 des Sperrdetektors 17 Null oder sehr niedrig, und dementsprechend ist das Ausgangssignal V^1(t) ebenfalls Null oder niedrig. Daher ergibt es sich, daß die Ausgangssignale Vd1(t) des Tiefpaßfilters 20, das die Frequenzdifferenzkomponente des Ausgangssignals V^'(t) aussondert, unter den vorbestimmten Spannungswert fallen, und es tritt das Ausgangssignal des vorgespannten Detektors 21 in Tätigkeit und schalten den NF-Verstärker 30 ab.
Im allgemeinen haben Trägerwellen-Übertragungsanlagen, die kommerzielle Wechselstromleitungen als Übertragungsleitungen ausnützen, die Neigung, starke Störsignale aufzunehmen. In Abwesenheit der frequenzmodulierten Trägerwellensignale werden dann solche Störsignale durch den NF-Verstärker 30 verstärkt und dem Lautsprecher 31 zugeführt. In Anbetracht der Anwendung des Sperrdetektors 17 jedoch wird in dem Empfänger ein Unterdrückungskreis gebildet, so daß der NF-Verstärker 30 bei Abwesenheit von frequenzraodulierten Trägersignalen abgeschaltet und die Wiedergabe von Störgeräuschen durch den Lautsprecher 31 unterdrückt wird.
Bei üblichen Frequenzmodulationssystemen werden derartige Unterdrückungskreise so angewendet, daß sie auf die Anwesenheit und Abwesenheit der Trägersignale oder der modulierten Signale ansprechen und auf das Auftreten von Störgeräuschen ansprechen. Daher ergeben sich Schwierigkeiten einer vollständigen Unterdrückung störender Signale bei niedrigen Herstellungskosten.
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Bei der.Erfindung übernimmt im Falle des Vorliegens der Phasenmitnahme innerhalb des Mitnahmebereichs die Phasenmitnahme-Regelschleife 13 selbst die Funktion eines steuerbaren Filters zur Unterdrückung von Störgeräuschen. Hierbei arbeitet der Sperrdetektor 17 in, der zuvor beschriebenen Weise zur Sicherstellung dieser Wirkung,, Der störende Einfluß von Rauschen wird durch das Zusammenwirken der verschiedenen Stufen unterdrückt.
In Fig. 1 kann ein zusätzlicher Empfänger 11b mit der Starkstromleitung 12 mittels &©s Steckers 27 angeschaltet werden, so daß sich eine Verbindung des Senders 10 mit dem Empfänger 11b üfeer die Starkstromleitungen 12 ergibt. Der zusätzliche Empfänger 11b arbeitet 'in ähnlicher Weise wie der Empfänger lla. Es ist offensichtliche daS der Sender 10 mit einem oder mehreren Empfängern XIa8, lit verbindbar ist. Man wird die freie Frequenz £ der· Espflager 11 zweckmäßigerweise gleich oder nahezu gleich der des gemeinsamen Senders 10 wählen. Es kann auch eine Mehrfachübertragung, beispielsweise eine Stereoübertragungi unter Anwendung mehrerer Sender durchgeführt werden^ die unterschiedliche freie Frequenzen haben,, die innerhalb des Mitnahmebereichs einer Mehrzahl Empfänger entsprechender freier Frequenzen liegen*,
Der Empfänger 11b in Fig» 1 ist zweckmäSigerweise ein Teil eines elektrischen .Haushaltgerätes 32, beispielsweise einer Leuchte, die mittels des Steckers 27 an die Netzleitungen 12 angeschaltet wird.
Fig. 3 zeigt eine derartige elektrisch© Tischleuchte mit einem eingebauten Empfänger Hb9 wobei der LeuchtenfuS mit 33 und die Glühlampe mit 34 bezeichnet sind* 35 ist der Lampenschirm., Der Empfänger mit seinem netzgerät 28, seiner
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Anpassungsstufe 29, der Phasenmitnahme-Regelschleife 13, dem Sperrdetektor 17, dem NF-Verstärker 30 und dem Lautsprecher 31 sind in den Leuchtenfuß 33 eingebaut.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Empfängers in einem Beleuchtungszwecken dienenden Haushaltgerät. 37 ist das Gehäuse der Leuchtstofflampe, 38 die Aufhängevorrichtung; 39 sind die Leuchtstoffröhren, und" 40 ist eine Steuerstufe. Alle Bestandteile des Empfängers sind in dem Gehäuse 37 untergebracht mit Ausnahme des Lautsprechers 31, der in der Mitte des Lampenschirms 36 angeordnet und nach unten gerichtet ist. Zum elektrischen Anschluß an die Stromversorgung dient der Stecker 27. Es können jedoch auch der Stecker 27 und das zusätzliche Anschlußkabel 41 weggelassen werden. Ein derartiger Empfänger ist geeignet, allgemeine Musikwiedergabe zu liefern.
Zusammenfassend läßt sich die Erfindung wie folgt charakterisieren: Ein Sender und mindestens ein Empfänger sind über eine übliche Wechselstrom-Starkstromleitung miteinander verbunden und weisen eine Phasenmitnahme-Regelschleife (PLL) auf. Die/Ponsignale werden an dem Sender als Regelspannung einem spannungsgeregelten Oszillator zugeführt und erzeugen dadurch frequenzmodulierte Trägersignale, die auf der Starkstromleitung übertragen werden. Die Phasenmitnahme-Regelschleife des Empfängers nimmt die frequenzmodulierten Trägersignale auf, die auf der Starkstromleitung übertragen werden. Es erfolgt die Demodulation der frequenzmodulierten Trägersignale durch die vorgesehene Phasenmitnahme-Regelschleife.
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    Anlage zur hochfrequenten Nachrichtenübertragung über Kraftleitungen, gekennzeichnet durch Anwendung frequenzmodulierter Trägersignale und einer eine Phasenmitnahme-Regelschleife aufweisenden Sendeanordnung zur Erzeugung der frequenzmodulierten Trägersignale und einer eine Phasenmitnahme-Regelschleife aufweisenden Empfangsanordnung zur Demodulation der frequenzmodulierten Trägersignale. .
  2. 2. Anordnung für Anlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , claß die Phasenmitnahme-Regeischleife einen Phasenkomparator, ein Tiefpaßfilter und einen durch eine Regelspannung geregelten Oszillator hat.
  3. 3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Übertragung über ein übliches Stromversorgungsnetz erfolgt.
  4. 4. Sendeanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Sendeanordnung einen Schallwandler, einen Hochfrequenzverstärker, eine Anpassungsstufe und einen Steckkontakt zum Anschluß des Sendekreises an die Steckdose eines Stromversorgungsnetzes hat.
  5. 5. Empfangsanordnung nach Anspruch 2S dadurch g e kennzeichnet , daß die Empfangsanordnung einen Lautsprecher, einen Niederfrequenzverstärker, eine Anpassungsstufe und einen Steckkontakt zuc^Lnschluß an die Steckdose eines Stromversorgungsnetzes aufweist.
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  6. 6. Empfangsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennz ei chnet , daß zusätzlich zu der das Demodulationsmittel bildenden Phasenmitnahme-Regelschleife eine Sperrdetektoranordnung vorgesehen ist, die bei fehlender Phasenmitnahme den Niederfrequenzverstärker sperrt.
  7. 7. Empfangeanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Einbau in ein elektrisches Haushaltsgerät, beispielsweise ein Beleuchtungsgerät.
  8. 8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dad die Phasenmitnahme-Regelschleife und die Sperrdetektoranordnung einen gemeinsamen integrierten Stromkreis bilden.
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DE2364043A 1973-01-19 1973-12-21 Hausübertragungssystem Expired DE2364043C2 (de)

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