DE2531837B2 - Verfahren und vorrichtung zur uebertragung von digitalen nachrichten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur digitalen Übertragung von Nachrichten, bei dem eine Signalwelle mit einer Trägerwelle vereinigt wird, die an einem oder mehreren Bestimmungsorten noch ihr eigens zugeordnete Wirkungen ausübt, wobei in Zeitintervallen in dem aus der Trägerwelle und der Signalwelle zusammengesetzten Signal feststellbare Signalmuster erzeugt werden, aus denen an einem oder mehreren Empfangsstellen die Nachricht wiedergewonnen wird.

Der Gebrauch von elektrischen Netzleitungen für Signalgebung, Zählablesung, Belastungskontrolle und

andere Übertragungszwecke isi an sich bekannt

Als Beispiele für die Systeme, die Netzleilungen als Übertragungsmittel benutzen, sind nachstehende US-Patente anzugeben:
18 88 555, 20 01 450, 22 63 389, 24 57 607, 24 94 873, 25 80 539, 27 45 991, 28 60 324, 29 42 243, 29 62 702, 29 72 686, 30 11102, 30 58 095, 30 67 405, 30 98 215, 3121859, 3164 771, 32 29 300, 32 34 543, 32 58 692, 32 64 633, 33 88 388, 33 59 511, 34 45 814, 34 54 910,

34 58 657, 34 60 121, 34 62 756. 34 82 243, 34 83 546, 34 84 694, 34 88 517, 35 03 044, 35 08 243, 35 09 537,

35 40 030, 35 59 177, 35 94 584, 36 26 297, 36 26 369,

36 53 024, 36 54 605, 36 56 112, 36 62 366, 36 83 343,

37 02 460, 37 10 373, 37 14 451, 37 19 928, 37 21830, 37 33 586.

Bei der Diskussion über Leitungsnachrichtentechniken sollte ein Unterschied zwischen elektrischen Übertragungsleitungen und elektrischen Verteilungssystemen gemacht werden. Elektrische Netzleitungen weisen relativ kleine Verzweigungen auf. Folglich ist die

Übertragung bei Trägerfrequenzen im Bereich von 100 bis 3Ö0 KHz durch die einfache Zweckmäßigkeit, entsprechende Filter und Umgehungsstromkreise bei den verschiedenen Verzweigungen vorzusehen, leicht nachgewiesen. Übertragungsleitungen zielen darauf ab, zuverlässig über relativ lange Entfernung zu sein. In den letzten Jahren zielten Mikrowellenverbindungen darauf ab, die früheren Trägerschemen zu ersetzen.

Das elektrische Verteilungssystem weicht merklich von den Übertragungsleitungen ab. Jeder Verbraucher betrieb richtet eine Abzweigung im Verteilungszubrin ger ein, der einem Umweg folgt, so daß er in geringer Nähe zum Grundstück des Verbrauchers vorbeigeht Die Verzweigung ist so extensiv, daß es unpraktisch ist, Filter und Umgehungsstromkreise an jedem Verzwei gungspunkt vorzusehen, so daß die Technik der Übertragung durch Trägerfrequenzen, die bei Übertragungsleitungen benutzt werden, für die Übertragung im Verteilungssystem nicht geeignet ist Des weiteren

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schließt der gewundene Weg der Verteilerzuleitungskabel den Gebrauch von Mikrowellen aus.

Zunehmend wird das Bedürfnis für die vorzugsweise digitale Übertragung über die Verteilungszubringer anerkannt. Diese Notwendigkeit unterstreichend, sind folgende Überlegungen angestellt worden.

1. Bei den vorhandenen Einrichtungen sind Bestrebungen gegeben, die Belastungsfaktoren als ein Mittel zur Spitzenbelastungsverringerung zu verbessern und dabei das Bedürfnis für Spitzenwerterzeugungseinheiten zu reduzieren, die Kohlenwasserstoffbrennstoffe benutzen. Eine Annäherung zur Verbesserung der Belastungsfaktoren ist durch die automatische Kontrolle der Belastungen gegeben, die durch die Brauchwassererhitzer dargestellt werden. Allein für die Vereinigten Staaten im Jahre 1976 wird erwartet, daß diese Belastung 6,5% des gesamten elektrischen Energieverbrauchs entspricht.

2. Höhere Spannungszubringer sind eingesetzt worden, um dem Verlangen nach zunehmender Energie nachzukommen. Die Erhöhung der Zubringerspannung hat jedoch eine gleichzeitige Zunahme der Anfälligkeit der Zubringer in bezug auf auftretende Fehler mit sich gebracht. Werden die Zubringer mit geringerer Spannung versorgt, so ist eine defekte Isolationseinrichtung normalerweise nur bei der Nebenstelle vorzufinden. Zur Gewährleistung einer Betriebsqualität bei höherer Spannung in den Zubringern, die vergleichbar mit der ist, die den Zubringern mit geringerer Spannung zu entnehmen ist, muß darauf geachtet werden, daß die Isolation von fehlerhaften Teilen des Zubringers und die Wiederherstellung der Versorgung nicht defekter Teile schnell vonstatten geht.

3. Es besteht auch ein Verlangen nach einem kontrollierten Schalten der Leistungsfaktor-Korrektur-Kondensatoren, die benötigt werden, um den nacheilenden Phasenwinkel zu kompensieren, der aus der induktiven Belastung des Verbrauchers resultiert. Die Handhabung ständiger Energiesysteme erfolgt besser mittels eines kontrollierten Schaltens von Kondensatoranordnungen als durch ein automatisches Schalten mit Hilfe von Vorrichtungen wie Schaltuhren, Spannungssensoren usw.

4. Eine gesteigerte Aufmerksamkeit zielt auf eine automatische Zählerablesung ab, da ein nicht automatisches Ablesen von Meßinstrumenten sehr arbeitsintensiv und somit kostenerhöhend ist. Zudem werden, wenn der Zugang zu den Meßgeräten nicht möglich ist, Rechnungen auf der Basis eines geschätzten Verbrauchs getätigt, womit eine große Fehlerquelle und somit eine Benachteiligung der Verbraucher gegeben sein kann.

5. Es ist ein Interesse einer Überwachung von Ereignissen an Orten gegeben, die durch elektrische Leistung bedingt werden. So können beispielsweise folgende Überwachungsfunktionen ermöglicht werden:

a) in ölfeldern das Ab- oder Anschalten von Pumpen, Ablesen der Volumenänderung, Überprüfen des Betriebszustandes der Pumpen und Motoren;

b) bei Alarmsystemen das Anzeigen eines Einbruchs, eine zu geringe Temperatur, Rauch- oder Feuerentwicklung.

Das Verteilungssystem ist für konventionelle Übertragungen kein besonders geschätzter Träger, was der Abschwächung und Dispersion der Signale zuzuschreiben ist und weil die Rausch-Pegel dazu tendieren, zu hoch zu werden. Zur Überwindung der hohen Rausch-Pegel sind normalerweise Schmalbandfilterung,

60 Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturkode und relativ hohe Signalisierungsleistungspegel bei niedrigen Bitgeschwindigkeiten notwendig.

Aus Untersuchungen, die die Übertragung in dem Verteilungssystem betrafen, ergab sich folgendes:

1. Die Automated-Technology-Corporation hat eine Drei-Niveau-Frequenzumtastung im Frequenzbereich benutzt, die Verteilungstransformatoren kraft der Wicklungskapazität durchlaufen hat. Jedoch sind diese Signale beim Durchlaufen deir Verteilertransformatoren und der Leistungsfaktorkorrektionskondensatoren sehr geschwächt worden.

2. Die General-Public· Utilities hat eine Zwei-Niveau-Frequenz-Umtastung mit Frequenzen in dem Bereich von 900 Hz bis 1100 Hz angewandt (siehe US-PS 37 33 586). Diese Signale durchlaufen Verteilertransformatoren bei induktiver Kopplung. Jedoch führend die Leistungsfaktorkorrektionskondensatoren eine störende Abschwächung ein, und die Signalabschwächung ist während der Spitzenbelastungsperioden auffallend größer als während der Perioden, die außerhalb der Spitzenzeit liegen.

3. Ein großer Frequenzbereich wird zur Zeit mit besonderer Aufmerksamkeit untersucht, der sich auf Frequenzen im Bereich von 100 bis 30OkHz und im oberen Tonfrequenzspektrum konzentriert.

4. Zur Zeit bieten verschiedene europäische Firmen »Welligkeitsstrom«-Systeme an (RIPPLE-CONTROL), bei denen Frequenzen, die im Bereich von 140 Hz bis 750 Hz liegen, der übertragenen Leistung überlagert werden. Es werden verschiedene Frequenzen benutzt, um ein Nebensprechen zwischen verbundenen Versorgungsleitungssystemen zu verhindern. Jede kodierte Übertragung dauert ungefähr 30 Sekunden. Die zuvor erwähnten Nachrichtenübertragungsverfahren weisen jedoch gewöhnlich einen oder mehrere Fehler auf. So sind z. B. die Leistungspegel, die in dem »Welligkeitskontroll«-Verfahren und in anderen Übertragungstechniken benutzt werden, sehr hoch, und die Kosten solcher Signalerzeugung und Signalfeststellung werden von vielen als zu aufwendig angesehen. Der Gebrauch von Schmalbandübertragung verlangt, daß der Sender und der Empfänger die gleiche Technik für die Festlegung des Frequenzfensters gebrauchen. Obwohl dieses entweder durch phasenstarre Schleifen (Phase-lockedloops), die durch Netzfrequenz oder durch Quarzsteuerung geregelt werden, erreicht werden kann, bewirken solche Techniken zusätzlichen Schaltungsaufwand und somit Kosten.

Der DT-AS 12 62 331 ist bereits ein Verfahren zui digitalen Übertragung von Nachrichten zu entnehmen Bei diesem Verfahren wird als Trägerwelle der Strorr oder die Spannung in einem Elektrizitätsversorgungs netz verwendet, die neben der Trägerfunktion an einen oder mehreren Bestimmungsorten der Energieversor gung von Verbrauchern dienen. Der Strom bzw. di< Spannung, die als Trägerwelle ausgenutzt werden, übei demnach an den Bestimmungsorten ihnen eigen: zugeordnete Wirkungen aus. Durch das bekannt! Verfahren wird in dem aus der Signalwelle und de Trägerwelle zusammengesetzten Signal ein Signalmu ster erzeugt, bei dem in gewissen Zeitintervalle] kurzzeitige Abwandlungen der Sinuswelle auftreter Aus diesem Signalmuster wird an einer oder ai mehreren Empfangsstellen die Nachricht wiedergewon nen.

Das Signalmuster des erwähnten Verfahrens besteh aus kurzzeitigen Impulsen, die dem Strom bzw. de

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spannung in den an den Maximalwert angrenzenden K.urvenabschnitten überlagert sind. Im Empfänger wird die Nachricht durch Abtastung der Impulse wiedergewonnen. Durch die Impedanz des Leitungssystems und der an den Netzleitungssystemen angeschlossenen Verbraucher wird die Form der an den Empfangsstellen verfügbaren Impulse sehr stark beeinflußt. Erdkapazitäten des Leitungssystems können beispielsweise als Filter wirken, über die hochfrequente Signalanteile abgeleitet werden. Induktivitäten der Leitungen und der im Zuge der Leitungen angeordneten Transformatoren rufen beispielsweise Phasenverschiebungen der Impulse an den Empfangsstellen hervor. Aufgrund der, insbesondere bei einem weitverzweigten Netzleitungssystem mit zahlreichen Verbrauchern sehr starken Dämpfung der Impulse müssen diese für eine zuverlässige Erkennung in den Empfangsstellen mit hoher Energie erzeugt werden. Außerdem ist in den Empfangsstellen der Aufwand für die Diskrimination der Impulse hoch.

Bei einem anderen Nachrichtenübertragungsverfahren wird eine hochfrequente Trägerschwingung mit einer niederfrequenten Schwingung moduliert (Siemens-Zeitschrift 42, 1968, Seite 565 bis 570). Die Trägerschwingung weist eine Frequenz von 100 kHz auf. Die niederfrequente Schwingung hat eine Bandbreite von 5 kHz. Die Leistung des an die Netzleitung kapazitiv angekoppelten Ausgangsverstärkers beträgt nur 20 W. Es wird demnach nicht über die Netzspannung oder den Netzstrom in Übereinstimmung mit der zu übertragenden Nachricht moduliert, sondern eine hochfrequente Trägerschwingung.

Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zur Verfügung zu stellen, mit denen ein leicht feststellbares Signalmuster erzeugt werden kann, das von den Impedanzen des Leitungssystems und der an dieses angeschlossenen Verbraucher weitgehend nur in gleicher Art beeinflußt wird wie die Trägerwelle selbst.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im zusammengesetzten Signal bestimmte Stellen ausgewählt werden, an denen in bezug auf zumindest einen Signalparameter Übereinstimmung herrscht, und daß als Signalmuster, in dem wenigstens ein Teil der zu übertragenden Nachricht enthalten ist, unterschiedlich große Zeitintervalle erzeugt werden.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist der Vorteil gegeben, daß durch die Eigenschaften des Übertragungssystems die erkennbaren Unterschiede im Signalmuster im wesentlichen nicht stärker beeinflußt werden als die Trägerwelle. Die Unterschiede lassen sich dann an den Empfangss'vallen mit wenig aufwendigen Mitteln feststellen. Die Änderung der Zeitintervalle kann überdies mit einer gegenüber der Energie der Trägerwelle erheblich geringeren Energie erfolgen. Dies bedeutet eine Verringerung des Aufwands auf der Sendeseite. Dem erfindungsgemäßen Verfahren wird außerdem eine Nachrichtenübermittlung über elektrische Netzleitungen verfügbar gemacht, in dem vorhandene Hardware-Komponenten benutzt werden.

Weiterbildungen der Erfingung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 ein Wellenformdiagramm, welches eine Trägerwelle, eine Signalwelle und eine zusammengesetzte Welle darstellt, welche durch Vereinigung der Signalwelle mit der Trägerwelle entstanden ist,

F i g. 2a ein Wellenformdiagramm, welches eine alternative Wellenform für die Signalwelle darstellt,

Fig.2b ein Wellenformdiagramm, welches ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wellenform für die Signalwelle darstellt,

Fig.3 ein Blockdiagramm, welches ein Teil des elektrischen Leitungssystems mit Sender und damit verbundener Empfängervorrichtung zur Nachrichtenübertragung über eine Wechselspannungsnetzleitung

ίο darstellt,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des Signalempfängers, der in F i g. 3 dargestellt ist,

Fig.5 ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels des Signalempfängers, der in Fig.3 gezeigt ist, und

F i g. 6a und F i g. 6b schematische Darstellungen einer Vorrichtung zum Vereinigen der Signalwelle mit der Trägerwelle bei einem sterngeschalteten Transformator.

jo Die Nachrichtenübertragungsmethode und damit verbundene Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können am besten verstanden werden, wenn man sich den F i g. 1 und 3 in Verbindung mit der anschließenden Diskussion zuwendet. Im weitesten Sinne sorgt das Verfahren für eine Nachrichtenübertragung über eine Trägerwelle in irgendein Medium. Jedoch, nur zum Zweck der Beschreibung, wird die Methode hier in Verbindung mit der Nachrichtenübertragung über elektrische Netzleitungen beschrieben, die Wochselspannung führen. Der hier benutzte Ausdruck »Netzleitung« soll irgendeinen Kreis bedeuten, der fähig ist, durch eine Wechselstromvorrichtung Energie zu übertragen. Diese »Netzleitung« können konventionelle elektrische Übertragungsleitungen, elektrische Verteilungsnetze, Schiff- und Flugzeugleitungssysteme, Zugoder andere Fahrzeug-Betriebsstromkreise, sowohl intern als auch extern zum Fahrzeug, sein. Das bodenelektrische Verteilungssystem ist bestimmt für die wirksame Übertragung von 50- oder 60-Hz-Signalen, während Fahrzeugbetriebsstromkreise höhere oder geringere Frequenzen gebrauchen mögen. Aus Erörterungsgründen wird der Ausdruck 60 Hz in der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung benutzt.
Der hier offenbarte Lösungsweg zum Übertragen von Daten über ein elektrisches Leitungsnetz ist, auf eine 60-Hz-Welle eine Signalwelle aufzuprägen, welche sich bevorzugt und mit minimaler Dispersion und Abschwächung zu den gewünschten Bestimmungsorten bewegt. Die Nachrichtenübertragung in Richtung der

Energieströmung ist hier auf »Auslaufende«-Signalisierung bezogen.

Die Modulation für die »Auslaufendew-Nachrichtenübertragung ist mit der 60-Hz-Spannungs- und/oder -Stromwelle kombiniert, um eine bemerkbare Verzerrung jeder Welle zu bewirken. Die Verzerrung verschiebt die Nullpunkts-Durchgänge — oder andere vorher ausgewählte Orte — der 60-Hz-Welle, so daß die Intervalle, die durch nacheinanderfolgende NuUpunktsdurchgänge bestimmt sind — oder andere vorher ausgewählte Orte — in ein leicht wiedererkanntes Muster von dem Muster abweicht, welches charakteristisch für die unmodulierte Spannungswelle ist Die modulierte oder »zusammengesetzte« Welle kann durch Kombinieren einer »Signal«-Welle mit der vorher

existierenden, unmodulierten 60-Hz-Welle (die »Träger«-Welle) erlangt werden. Der Ausdruck »Kombinieren« bringt die Operation zum Ausdruck, in der die Trägerwelle durch Addition oder Subtraktion der

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Modulationssignalwelle oder Multiplikation mit der Modulationssignalwelle moduliert ist.

Wenn die Modulationssignalwelle zu der unmodulierten 60-Hz-Trägerwelle addiert wird, ist die 60-Hz-Welle nicht ein »Träger« im konventionellen mulliplikativen Sinne. Eine ähnliche Unterscheidung kann in dem Nachweisprozeß für additive Modulation gemacht werden, indem die Modulationswelle selbst nicht wiedergewonnen werden muß. Es reicht, von dem Muster der Veränderungen die übertragene Nachricht zu extrahieren.

Ein wichtiger Aspekt ist für die bevorzugte Ausführung, die auf die Netzleitungen anwendbar ist, daß eine Modulationssignalwelle von relativ geringem Leistungspegel leicht wiedererkennbare Änderung in der Netzleitungswelle erzeugen kann, indem die Einwirkung in die Gegend der Nullpunkts-Durchgäfige der Netzleitungswelle konzentriert wird, an der die momentanen Leistungen in dem Verteilungssystem gering ist. Dies kann in solch einer Art durchgeführt werden, ohne daß die normalen nützlichen Charakteristiken der unmodulierten 60-Hz-Netzleitungswelle beeinträchtigt werden. Der Vorzug einer Modulationswelle, die sinusförmige Abschnitte enthält, rührt von der Tatsache her, daß diese Abschnitte leicht verfügbar von dem Netzleitungssystem selbst sind und daß die resultierende zusammengesetzte Welle die glatte, kontinuierliche Gestalt-Charakteristik der unmodulierten 60-Hz-Netz-Leitungswelle bewahrt.

Wenigstens ein Teil der Nachrichten, die übertragen werden sollen, wird durch das Muster der Veränderungen in Intervallen repräsentiert, die durch vorher ausgewählte Orte in der zusammengesetzten Welle bestimmt sind. Im weitesten Sinne kann die Nachricht durch das minimal erkennbare Muster von Veränderungen in der zusammengesetzten Wellenform repräsentiert werden. In digitaler Terminologie ausgedrückt kann ein »Bit« durch ein minimal erkennbares Muster von Variationen in einem Bereich in der zusammengesetzten Welle repräsentiert werden. Eine »1« oder »0« kann durch das Vorhandensein oder die Abwesenheit des erkennbaren Musters der Veränderungen in Intervallen in der zusammengesetzten Welle oder durch zwei verschiedene Muster repräsentiert werden. Dieses minimale erkennbare Muster wird durch Kombination einer Signalwelle mit einer 60-Hz-aIternierenden Welle erzeugt. Die Modulation-Signalwelle wird gewöhnlich als Fouriersche Reihe innerhalb der Bereiche repräsentiert, die durch das resultierende minimale erkennbare Muster in der zusammengesetzten Welle festgesetzt sind.

In diesem gewöhnlichen Falle, wenn die zusammengesetzte Welle als eine Kombination einer Signalwelle mit einer unmodulierten 60-Hz-Welle angesehen wird, kann die Modulation-Signalwelle in einer Fourierschen Reihe mit einer Grundfrequenz dargestellt werden, die entweder 60 Hz oder irgendein rationaler Teil (nicht notwendigerweise echt) von 60 Hz ist, und, wenn die Grundfrequenz 60 Hz ist, besteht die.Fouriersche Reihe aus mehr als einem einzelnen Term. Zusätzlich hat das Modulationssignal eine solche Phase relativ zu dem unmodulierten 60-Hz-Signal, daß die verschiedenen Nullpunktsdurchgänge der zusammengesetzten Welle zu abweichenden Bereichen verschoben werden.

Die Gewinnung der Nachricht, die durch das Muster der Veränderungen in der zusammengesetzten Welle repräsentiert ist, kann durch eine Vielzahl von Techniken durchgeführt werdea Z. B. kann die Dauer der Intervalle, die durch die aufeinanderfolgenden Nullpunktsdurchgänge oder anderen vorher ausgewählten Stellen in der zusammengesetzten Welle bestimmt werden, nachgewiesen und gemäß eines Nachweis-Algorithmus verglichen werden, geeignet für das Modulationsmuster, wie es durch die Veränderungen repräsentiert ist.

Es ist in einem nach auswärts gerichteten Signalsystem wünschenswert, daß es möglich ist, Digital-Informationen zu den Häusern der Verbraucher zu übertragen. Es ist möglich, daß die durch einen Verbraucher auferlegte Belastung aus einer Halbwellengleichrichtung bestehen mag. Der Spannungsabfall in den Eingangsleitungen, der von der Komponenten des Gleichstroms stammt, mag in solchen Fällen eine Abweichung in der Wechselspannung erzeugen, so daß die Abstände zwischen den aufeinanderfolgenden Nullpunktsdurchgängen aufhören würden, gleich zu sein. Falls diese Situation eintritt, würde das künstliche Produkt ununterscheidbar von der Modulation sein, die durch Überlagerung auf die unmodulierte 60-Hz-Welle eine entsprechende Modulationssignalwelle erzeugt, welche als eine Fourier-Reihe mit einer 60-Hz-Grundfrequenz ausgedrückt werden kann. Es ist klar, daß es wünschenswert ist, diese mögliche Zweideutigkeit zu vermeiden.

Demgemäß sind die bevorzugten Modulationswellen in der Form einer Fourier-Reihe ausdrückbar, in der die Grundfrequenz ein rationaler, nicht ganzzahliger Teil (nicht notwendigerweise echt) von 60 Hz ist. Wenn dieser Teil in seinen niedrigsten Gliedern ausgedrückt ist, wird der Nenner dann die Periode der modulierten Wellen in 60-Hz-Perioden bezeichnen. Damit der Nachweis-Algorithmus ziemlich einfach sein mag, ist es gewöhnlich wünschenswert, daß die Dauer der modulierten Welle, die jedes »Bit« repräsentiert, nicht übermäßig lang ist.

Viele verschiedene Wellenformen, entweder sich wiederholende oder nicht wiederholende, können als Signalwelle gebraucht werden, jedoch sind gewisse Wellenformen als ein Mittel zur Bewirkung einer wünschenswerten Modulation bevorzugt.

Das Kriterium von »wünschenswert« deutet eine Prüfung der Abstimmung zwischen Modulatoreinfachheit und Empfängereinfachheit an. Es deutet auch Belegung der optimalen Phaseneinstellung des Modulationssignals relativ zu der Phase der Trägerwelle an und der Erwünschtheit, daß die Spitzenamplitude dei zusammengesetzten Welle gleich sei wie die Spitzenamplitude der unmodulierten 60-Hz-Trägerwelle. Das Frequenzspektrum der Modulationswelle sollte bestimmt sein und der Effekt der Abschwächung höherei Frequenzen in Auswahl einer passenden Wellenform berücksichtigt sein.

Eine bevorzugte Modulations-»Signal«-Welle ist ir F i g. 1 gezeigt Diese Welle kann als umfassende aufeinanderfolgende »voll«-sinusförmige Zyklen einei 60-Hz-Welle mit einer Phasenumkehr, die bei jeden zweiten Nullpunktsdurchgang eingeführt wird, be schrieben werden. Der Ausdruck »volle« und »halbe< sinusförmige Zyklen bezieht sich auf die theoretischei »vollen« und »halben« Zyklen und schließt, wie sie hie benutzt werden, irgendwelche solche Näherungen ein wie sie von Schalteinschwing-Vorgängen, verbundei mit der tatsächlichen Durchführungsanordnung, resul tieren werden. Aus Darstellungszwecken ist da Verhältnis der Signalamplitude relativ zu der de Trägers (Netzleitungsspannung) so gewählt worder

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daß es groß ist, um die Zeitdifferenz zwischen den Nullpunktsdurchgängen oder vorher ausgewählten Stellen zu betonen.

Eine Fourier-Analyse dieser Welle zeigt, daß die Welle, die durch ± 1 in der Amplitude begrenzt ist, die Entwicklung hat

^] a_k cos kwt, k = 1,3, 5...,
a_k = -8/.,(^-4J

"5

und w die Kreisdifferenz einer 30-Hz-Welle ist. Die verschiedenen Frequenzen, die diese Wellenform enthalten, sind 30,90,150,210,270,330,350 Hz.

Die optimale Phaseneinstellung der bevorzugten Signalwellen, die in den Fig. 1, 2a und 2b dargestellt sind, ist so, daß die Nulldurchgangspunkte einer der 60-Hz-Spannungsträgerwellen bei den Extrema der Modulationswelle vorkommen sollten. Wenn die bevorzugten Signalwellen in dieser bevorzugten Phasenbeziehung angewendet werden, ist die Spitzenamplitude dieser einen Spannungswelle die gleiche wie die Spitzenamplitude der zusammengesetzten Spannungswelle in dieser Phase.

Es ist in einem elektrischen Leitungsverteilungsnetzwerk wichtig, eine Modulation der Amplitude der zusammengesetzter. Welle zu vermeiden und zu sichern, daß die Spitzenamplituden der zusammengesetzten Wellen minimal von den Spitzenamplituden der Netzleitungsspannungswelle abweichen. Solchen Bedürfnissen kann gewöhnlich nur genügt werden, wenn das Modulationssignal 0-Pegel bei den Extrema der Trägerwelle hat Der hier benutzte Ausdruck »0« bezieht sich sowohl auf die theoretische »0« als auch auf die annähernde »0«, die in einer tatsächlichen Ausführung erreichbar ist

Um eine maximale Intervall verzerrung der überlagerten Welle in den meisten Fällen zu erreichen, besitzt die Modulationswelle ihre Extrema bei dem Nulldurchgangspunkt der Trägerwelle.

1st die bevorzugte Phaseneinstellung bezüglich einer Phase eines Dreiphasensystems gegeben, so werden die Nulldurchgangspunkte der anderen zwei 60-Hz-Spannungsträgerwellen in dem Dreiphasensystem dort auftreten, wo der absolute Wert der Amplitude der Modulationswelle '/2 des maximalen Wertes ist Wenn die Signalwelle der Fig. 1, 2a oder 2b schließlich auf einer der dre· 60 Hz-Spannungsträgerwelien in dieser Phaseneinstellung überlagert ist, dann werden die Zeitdauern der Bereiche, die durch die aufeinanderfolgenden Nulldurchgangspunkte der überlagerten Welle oder Wellen bestimmt sind, nicht länger gleich sein, sondern werden nach dem folgenden Muster geändert werden:

Γ erhöht .. , , . 1

„ , .unverändert, herabgesetzt. .. , (herabgesetzt , , ...\ unverändert

L (erhöht) J _r

wobei r gleich oder größer als 1 ist.

Diese Intervalle sind in F i g. 1 entsprechend als CPSI-X (Träger plus Signalbereich) CPSI-2, CPSI-Z und CPSI-A bezeichnet. Die »unveränderten« Intervalle CPSI-2 und CPSIA haben dieselbe Dauer wie der entsprechende Trägerwellenbereich (»CWI«), der durch die aufeinanderfolgenden Nullpunktsdurchgänge der Trägerwelle bestimmt ist.

Obgleich die Intervalle CPSI-X bis CPSI-A in Fig. 1 durch aufeinanderfolgende Nulldurchgangspunkte der Trägerwelle bestimmt sind, sollte es klar sein, daß die Intervalle durch andere vorher ausgewählte Stellen in der zusammengesetzten Welle bestimmt sein können. Die vorher ausgewählten Stellen können natürlich in Formen der Wellenformamplitude oder Zeit-Beziehungen, wie z. B. bei 175" und 335°, ausgedrückt werden. Vorzugsweise sind diese vorher ausgewählten Stellen in bezug auf die Nulldurchgangspunkte der zusammengesetzten Welle ausgewählt. Dies kann der Nulldurchgangspunkt selbst (Strom oder Spannung) oder in mehr praktischer Ausführung bei einer Amplitude sein, die vom wirklichen Nulldurchgangspunkt bei Spannungen abweicht, entsprechend dem Durchlaßspannungsabfall in einer Siliziumdiode. Z. B. kann ein beliebiger Bezugspegel (oder Pegel, entweder positiv und/oder negativ) festgesetzt werden, wie bei der »Bezugspegel· ho Linie« in Fig. 1 gezeigt, um die Intervalle CPSI-X', CPSI-2', CPSl-y und CPSl-A' zu bestimmen. Diese Intervalle haben das gleiche Intervallzeitdauermuster wie das Intervallzeitdauermuster der Intervalle CPSI-X bis CPSl-A, wenn auf CWI' bezogen, und weisen ein unterschiedliches Muster auf, wenn auf CWI bezogen. Jedoch ist das Intervallmuster CPSI-X' bis CPSI-A' erkennbar und kann nachgewiesen und bearbeitet werden, indem ein entsprechender Nachweis-Algorithmus benutzt wird.

Es wird anerkannt werden, daß das minimale erkennbare Muster von Veränderungen in Intervallen in der überlagerten Welle zwei Intervalle ist, deren Dauer verglichen werden.

In diesem Falle ist es verständlich, daß es nur eine erkenrOare Veränderung gibt, da nur zwei Intervalle verglichen sind. Für Zwecke dieser Anwendung ist diese einzelne erkennbare Intervallveränderung in den Ausdruck »erkennbares Muster von Variationen in Intervallen« eingeschlossen. Der Vergleich von Intervalldauern kann bezüglich einer Vielzahl von Intervallen gemacht werden.

Zum Beispiel kann »erhöht« (lang) oder »herabgesetzt« (kurz) bezüglich des unmodulierten Wellennormalintervalls verglichen werden, z. B. des »unveränderten« Intervalls in der zusammengesetzten Welle oder mit jeder anderen oder mit dem Mittel der zusammengesetzten Welle oder mit einem Intervall, das durch eine externe Uhr bestimmt ist. So kann bei binärer Schreibweise eine »1« durch ein »erhöhtes« Intervall und eine »0« durch ein »herabgesetztes« Intervall oder umgekehrt repräsentiert werden. Verschiedene Kombinationen von »erhöhten« (lang), »herabgesetzten« (kurz) und »unveränderten« (normal) lntervallmusterr können festgesetzt werden, um die Nachricht zi repräsentieren, die die binäre »1« oder »0« beinhaltet Zum Beispiel kann eine binäre »l« durch ein langes normales, kurzes, normales (Infn) Intervallmuster un< eine »0« durch das ergänzende Muster kurz, normal lang, normal (fnln) repräsentiert werden.

Der Nachweis der Veränderung in Intervallen, dii

urch vorher ausgewählte Stellen in der zusammengeetzten Welle bestimmt sind, wird durch eine konventiolelle Schalttechnikanordnung durchgeführt Pegeldeektoren allgemein und Nulldurchfangspunktdetektoen speziell sind gut bekannt; daher brauchen sie nicht m einzelnen beschrieben zu werden. Eine allgemeine Diskussion der Nachweis-Umformungs-Schalttechnik wird nachstehend in Verbindung mit der speziellen Beschreibung der Signal-»Empfänger« durchgeführt, die in den F i g. 4 und 5 gezeigt sind.

Ist die Phaseneinstellung der Signal- und Trägerwellen, wie in F i g. 1 gezeigt, gegeben, ist es erkennbar, daß die Modulation zweimal so groß im Falle der 60-Hz-Spannungsträgerwelle sein wird, die die Nulldurchgangspunkte bei den Extrema der Modulationswelle hat, als im Falle der anderen zwei Spannungsträgerwellen in einem Dreiphasensystem. Überdies wird irgendeine Abweichung von dieser optimalen Phaseneinstellung auf eine Verringerung der Modulation für eine der Phasen der 60-Hz-Spannung hinauslaufen.

Es ist zuvor erwähnt worden, daß die Frequenzen, die die bevorzugte Modulationswellenform enthält, die in F i g. 1 gezeigt ist, Werte von 30, 90, 150, 210, 270, 330 usw. Hz sind. Die Signalwellenform der F i g. 2a weicht in ihrem Anteil am Harmonischen von der in F i g. 1 gezeigten nur in der Tatsache ab, daß eine 60-Hz-Komponente auch in der Wellenform der F i g. 2a erscheint.

Dies kann leicht aus der Tatsache ersehen werden, daß die Wellenform der Fig.2a von der Form der F i g. 1 durch Addition einer 60-Hz-Welle abgeleitet werden kann, wobei diese Welle identische Amplitude und Phase mit einer der sinusförmigen Anteile der Wellenform der F i g. 1 hat. Da es bekannt ist, daß die höheren Frequenzkomponenten bei Passieren der LeistungEfaktorkorrektioneinheit stark abgeschwächt werden, ist es angemessen, die Konsequenzen einer solchen Abschwächung zu berücksichtigen.

Bei Benutzung einer Fourierschen Entwicklung der Modulationswellenform, die in F i g. 1 gezeigt ist, kann gezeigt werden, daß die vorherrschende Rolle der höheren Frequenzen eines zur Verbesserung der Annäherung in den Gebieten ist, wo die zwei sinusförmigen Wellen mit Phasenumkehr übereinstimmen. Vom Gesichtspunkt aus, das Intervall zwischen den Nulldurchgangspunkten der 60-Hz-Spannungswelle zu modulieren, ist es wichtig, daß die tatsächliche Modulationswellenform sich nahe der theoretischen Wellenform in der Gegend der Nulldurchgangspunkte der Dreiphasenvergleichs-iTräger-JSpannungswellenformen annähert.

Von der Fourier-Entwicklung ist es klar, daß die Frequenzen höher als 150 Hz einen vernachlässigenden Einfluß auf die Amplitude des Modulationssignals bei diesen Punkten zeigen.

F i g. 3 stellt ein Blockdiagramm eines Teils des elektrischen Leitungssystems dar, in welchem Nachrichten über ein Netzleitungssystem übertragen werden, indem die Wechselspannung/Strom darauf als Trägerwelle benutzt wird. Es ist schon erwähnt worden, daß bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Signalwelle mit einer Trägerwelle vereinigt wird, um eine zusammengesetzte Welle zu erzeugen, die ein erkennbarev Muster von Veränderungen in Intervallen hat, welche durch vorher ausgewählte Stellen in der zusammengesetzten Welle bestimmt werden. Das Muster der Veränderung in den Intervallen, welches aus der Kombination der Signalwelle mit der Trägerwelle ontetpht entsnricht der Nachricht, die übertragen werden soll. Die Nachricht wird an einem entfernten Ort herausgezogen, vorzugsweise durch Nachweise der Veränderungen in Intervallen und dann durch Umformen der nachgewiesenen Veränderungen in Intervallen in ein Signal, welches eine Charakteristik hat, äie eine Funktion des Musters der Intervallvariationen ist.

In Fig.3 ist ein Teil eines 3 Phasen elektrischen Leitungssystems dargestellt, das durch die Bezugsziffer 10 allgemein angegeben ist Das Leitungssystem 10

ίο enthält drei Phasen A, Bund C Netzleitungen 12,14 und 56 und einen Netzleitungstransformator(en) 18. Die entsprechenden Phasen-Ausgangsleitungen vom Transformator 18 sind durch die gleichen Referenznummerr. angegeben, die für die Eingangsleitungen benutzt werden, aber mit der Hinzufügung einer Strichmarkierung. Der Transformator 18 kann entweder ein Aufwärts-Übersetzungs- oder ein Abwärts-Übersetzungs-Transformator sein, was von der gewünschten Leitungssystemspannungstransformation abhängt

Die Signalwelle, die die über die Netzleitung zu übertragende Nachricht repräsentiert kann mit den alternierenden Trägerwellen auf den Netzleitungen 12, 14 und 16 durch eine Vorrichtung einer Vielzahl von Modulationstechniken kombiniert werden, die dem Durchschnittsfachmann bekannt sind. Aus Zwecken der Darstellung ist ein Multiplex-System, allgemein durch die Bezugsziffer 20 bezeichnet, in F i g. 3 dargestellt. Das Multiplex-System 20 enthält einen Mehrfach-Koppler 22, eine Modulationssignalwellen-Quelle oder Quellen 24 zur Erzeugung der Mehrfach-Welle (multiplexedwave), eine Mehrfachkoppler-Kontrolle 26 und eine Eingangsmeldequelle 28.

Eine Phasendifferenz wird der Mehrfachkoppler-Kontrolle 26 von einer Phase der Netzleitung, z. B. von der Phase A, auf die Eingangsleitung 30 gegeben. Die spezifische Phaseneinstellung der Mehrfachwelleniorm von der Quelle 24 wird im Übertragungssystem gebraucht, um zwei erkennbare verschiedene Muster von Veränderungen in den Intervallen zwischen aufeinanderfolgenden, vorher ausgewählten Stellen (z. B. Nulldurchgangspunkte) in der zusammengesetzten Welle zu erzeugen. Ein Beispiel eines Wellenformmustererzeugers wird ausführlicher weiter unten beschrieben. Jedoch reicht es für den Augenblick zu bemerken, daß die zwei erkennbaren verschiedenen Muster in den Intervall-Variationen eine Binär-Information repräsentieren und gebraucht werden, um die Nachricht in digitaler Form zu übertragen. Diese zwei verschiedenen Muster sind in F i g. 2 dargestellt und werden weiter unten diskutiert.

Die Veränderungen in Intervallen in der zusammengesetzten Welle werden von einem oder mehreren Empfängern 32 nachgewiesen. Wenn die gleiche Nachrichtensignalwelle einer oder allen drei Phasen des Leitungssystems zugeführt wird, wird nur ein Empfänger am Empfangsort der zusammengesetzten Welle benötigt, der von allen drei Phasen versorgt wird, jedoch sollte es klar sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren benutzt werden kann, um in einem mehrpha-

(10 sigen System zu übertragen. Im letzteren Fall wird ein getrennter Empfänger für jedes Signal gebraucht. Eine einzelne Signalwellenquelle maj; in mehrfacher Schaltung betrieben werden, um zwei oder mehr Phasen zu versorgen.

6s Die spezifische Schaltungsanordnung für den Empfänger 32 kann in einer Vielzahl von Gestaltungen ausgeführt werden. Vom funktionellen Standpunkt aus weist der Empfänger die Veränderung in Intervallen in

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25

31

ler zusammengesetzten Welle nach und formt die lachgewiesenen Intervallvariationen in ein Signal, /orzugsweise in ein elektrisches Signal um, das eine Charakteristik besitzt, die eine Funktion des Musters ier Intervallvariationen ist Dieses Signal kann dann in 5 Verbindung mit irgendeiner angemessenen Benutzungsvorrichtung, z. B. Belastungsregler für Brauchwassererhitzer, in Häusern gebraucht werden. Zwei verschiedene Ausführungsbeispiele eines brauchbaren Empfängers sind in den Fig.4 und 5 dargestellt Jeder Empfänger io wird getrennt nach der Beschreibung der Nachricht-Aufbau-Abmachung abgehandelt

Ein passender Nachweisalgorithmus für die Signalwellen in F i g. 1,2a und 2b ist

15

Σ (addieren, subtrahieren, subtrahieren, addieren) mit n^l

der zusammengesetzten Wellenform-Intervalle, die 20 zweckdienlich als »Vierzeiler« bezeichnet werden. Dieser Algorithmus kann zum Kontrollieren der Zählung in einem Herauf-Herunter-Zähler von Zeitimpulsen während jedes begrenzten Intervalls in der zusammengesetzten Welle benutzt werden. Das Muster 7.5 der Verzerrung der Intervalle, bestimmt durch die aufeinanderfolgenden Nulidurchgangspunkte der zusammengesetzten Welle, resultierend auf der Addition der Signalwellen der F i g. 1 oder 2a zur Trägerwelle, ist

oder überzähligen Vierzeilern t, daß das

j Rauscnen κ¹"¹·"-"—™ ,¹M" 'I¹. ^e.^s

„v.... --- . _rtes signal-zu-Rausch-Verhältnis

^mÖgS ⁶¹Ue eTner Moduktionsabmachung zustande durch Annahme einer M _{übermittlung emes} ^ _ein

zu bringen, in der α ansteigenden Phase

^M0df TeE der die Zählung in dem Herauf-HerinsichschheBi, m der _nacheinanderfolgenden

unter-Zahler am tnae ^ ^ ^^

Vierzeilern »ojojon^c ^ ^ ^

ansteigenden Phase eine ^ _z„_hlung ^

Zeitdauern folgen "! „^^ _Wenn ^

Γ"⁰'.?"n von wiflScher Phase ist und die Zählung Rauschen von wiUKun_{hler Q} ^ ^

anfänglich m den HenrfHe _aufeinanderfolgendeii wurde der «^^ _{def ansteigenden} Phase in oluten Wert akkumulieren und anschließend he 0 /wirklich 0, wenn kein Rauschen da ist), beim ρ H. Her Senden Phase abfallen. Ist diese Situation Ende der fallenden ^ _{Modulatlonsmuster}

gegeben wi de me» ^₁ ^ ^ ^

^rePi¹SSdSÄ^ Vierxdlern in eine Richtung and anschließend abfällt, während eine »0« ,Modulationsmuster repräsentiert wird, das daß die Zählung in die entgegengesetzte • ----'ießend abfällt.

akkumuliert, wird

30

(erhöht, unverändert, herabgesetzt, unverändert).

Dieses Muster kann eine Anzahl von Zeiten wiederholt werden, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu verbessern, und mit einer begleitenden Wiederholung des Nachweisalgorithmus Subtraktion- und Additionsprozesses.

Da jeder Vierzeiler vier Halbzyklen enthält und jedes Modulationsmuster vier Halbzyklen enthält, gibt es keine Sicherungsvorrichtung, daß an der Nachweisseite der Vierzeiler an dem angenäherten Halbzyklus des Modulationsmusters beginnt Ob der Inhalt des Herauf-Herunter-Zählers am Ende des Vierzeilers oder nachfolgender Vierzeiler zunimmt oder abnimmt, wird davon abhängen, welcher Teil des Modulationsmusters dem Anfangsintervall des Nachweis-Vierzeilers entspricht. Wenn die erste Periode des Nachweis-Vierzeilers mit einer der ersten zwei Perioden des Modulationsmusters übereinstimmt, wird der Inhalt des Herauf-Herunter-Zählers am Ende eines oder aufeinanderfolgender Vierzeiler zunehmen; wenn die Anfangsperiode des Vierzeilers mit der dritten oder vierten Periode des Modulationsmusters übereinstimmt, wird der Inhalt des Herauf-Herunterzählers abnehmen.

Die Übertragung eines Bits kann den Gebrauch eines Mod'ilationsmusters erfordern, welches die Zählung am Ende eines Vierzeilers oder aufeinanderfolgender Vierzeiler in dem Herauf-Herunter-Zähler bewirken wird, um sich monoton in einer Richtung für eine »1« und in der anderen Richtung für eine »0« zu ändern. Wenn solch ein Modulationsmuster benutzt wird, scheidet eine Periode von Nicht-Modulation aufeinanderfolgende Bits, und der Herauf-Herunter-Zähler ist zurückgestellt, sobald einmal diese Periode der Nichtmodulation festgestellt ist. Deutlich kann das Signal-zu-Rausch-Verhältniis durch Gebrauch längerer Modulationsmuster verbessert werden, z. B. eine Serie von berwunoeii werden, daß jede Ubermittj- - 1 information mit der Übersendung einer SbeffidTNächricht nicht zugehörig ist. nie.es° «stattet jedem Empfänger, seine eigene Kon"ntforI bezüglich der Einsen und Nullen festzusetzen _Fig 4 ist in einem Blockdiagramm ein Ausfuhrunesbeifpiel des Empfängers 32 dargestellt, der zur Ausf lterSig von Rauschen angepaßt ist das s.ch in Vh, heHebieer Phase befindet. Ein Nulldurchgangde-Sl 34 wfrd benutzt, um die aufeinanderfolgenden « ^durchginge der zusammengesetzten Welle nachzuwe sen ώβ auf der 60-Hz-Netzleitung erscheint D>e Anzahl der festgestellten Nulldurchgänge wird in einem 2 SSähler 36 gezählt, und das Ausgangss.gnal dieses zSlefs 36 wird in einem 4-Zeilen-Zähler 38 gezahlt nfr instand « fl des Zählers 36 identifiziert das SSnSSf d£ Wis-Vierzeilers^Ein 1-Megahetz Oszillator 38 wird benutzt, um die Dauer jeder der 5 ierioden in dem Vierzeiler zu messen. Nacheinander folgende Mikrosekunden werden in einen Herauf-Hernnter Zähler 40 gezählt, und die »Herauf«- odei >>Heune< -Richtung wird durch UND-Ton,42 bzw.« vorherbestimmt Die Kontrolle der Tore 42, 44 wc durch eine Vorrichtung eines E.ngangs bewirk begehend aus dem »exklusiven ODER« des « und / „o zum UND-Tor 44 und durch die Umkehrung diese Signals durch den Inverter 46 der Steuerung von Tor 42 Der Herauf-Herunter-Zähler 40 sollte groß genu, sein, um eine Zählung unterzubringen die etwas; meh als der halben Periode des 60-Hz-Signals entspricht Di Zahl in dem Herauf-Herunter-Zähler 40 am Ende eijje Nachweis-Vierzeilers, von den logischen Zustanden et, identifiziert, mag positiv oder negativ se.n Falls pos.tr wird das überaus bedeutende B.t, das durch

gekennzeichnet ist, 0 sein, und falls negativ, wird dieses Bit 1 sein.

Angenommen, daß die Zählung von einem Anfangs-Zustand beginnt, in welchem der Inhalt des Herauf-Herunter-Zählers 40 Null ist, wird die Zählung am Ende von nacheinanderfolgenden Vierzeilern monoton in einen absoluten Wert während der ersten Hälfte eines jeden Bits ansteigen. Als Resultat, nachdem eine angemessene Zahl von Vierzeilern nachgewiesen worden ist, wini das Bit, das durch λ in dem Herauf-Herunter-Zähler 40 gekennzeichnet ist, entgegengesetzt zu dem Bit sein, das durch ν gekennzeichnet ist Wenn diese Bedingung am Ende eines Nachweis-Vierzeilers vorherrscht, ist ein Flip-Flop 48 in einen Zustand / = 1 durch ein UND-Tor 50 gesetzt Die Einstellung des Flip-Flops 48 in den Zustand / = 1 identifiziert den Zustand, daß die erste Hälfte des Bits in den Herauf-Herunter-Zähler 40 gezählt ist Wie das Zählen fortschreitet, wird die Zählung, angehäuft in dem Herauf-Herunter-Zähler, am Ende von nacheinanderfolgenden Nachweisvierzeilern zu einem absoluten Wert anwachsen, so daß das nächste Bit, das durch μ gekennzeichnet ist, einen Zustand erreichen wird, der zu dem mit ν gekennzeichneten entgegengesetzt ist. Wenn dieser Zustand vorherrscht, ist eine 1 oder eine 0 in ein Zwischendekodier-Register 52 gespeist, entsprechend ob das Bit, das als ν gekennzeichnet ist, eine 0 (für eine positive Zählung in dem Herauf-Herunter-Register) oder eine 1 ist (für eine negative Zählung im Herauf-Herunter-Register). Die Speisung des entsprechenden Bits in das Zwischendekodierregister 42 wird durch ein UND-Tor 54 durchgeführt.

Das Zählen in den Herauf-Herunter-Zählern 40 wird fortgeführt, und der Inhalt wird in einen absoluten Wert am Ende von aufeinanderfolgenden Nachweisvierzeilern enden, bis der Mittelpunkt des Bits erreicht ist. Bei diesem Punkt wird die Phase des Modulationssignals umgekehrt und die Zählung in den Herauf-Herunter-Zählern 40 am Ende von aufeinanderfolgenden Nachweisvierzeilern ausgeführt, dann in einen Absolutwert vermindert. Während der zweiten Hälfte des Bits wird eine Bedingung so erreicht, daß am Ende eines Nachweisvierzeilers der Absolutwert der Zählung in dem Herauf-Herunter-Zähler so sein wird, als würde_ej; einem Zustand entsprechen, der durch λ, ν, μ oder λ, ν, μ angegeben ist. Bei Erreichen dieses Zustandes wird der Nachweis des übermittelten Bits korrekt in dem Zwischendekodierregister 52 aufgezeichnet worden sein, und der Inhalt dieses Registers ist durch ein Bit in Vorbereitung für das Dekodieren des nachfolgenden Bits verschoben. Dieses wird erreicht durch die Kontrolle, bewirkt durch ein UND-Tor 56, welches den /-K-Flip-Flop 48 zurückstellt.

Um nichtbeliebiges Rauschen auszufiltern, ist eine Vorkehrung für die Subtraktion an regelmäßigen Intervallen am Ende eines Vierzeilers einer Einheit von dem absoluten Wert des Inhalts in dem Herauf-Herunter-Zähler 40 geschaffen. In der Logik, dargestellt in Fig.4, wird dieses am Überlauf von dem Vierzeiler-Zähler 38 durch UND-Tore 56 und 60 ausgeführt, die entsprechend den »Herauf«- und »Herunter«-Eingängen des Herauf-Herunter-Zählers zugeführt sind. Es ist ersichtlich, daß mehr als eine »1 «-Einheit am Ende des Vierzeilers subtrahiert werden kann. Der entsprechende Betrag zum Subtrahieren, ist durch die Vorspannungs- 6<, zählung vorherbestimmt, die in dem Herauf-Herunter-Zähler am Ende der fallenden Phase ist.

Die Anzahl der Verschiebungen zum Zwischendekodierregister 52 wird in einem Zähler 62 gezählt, der zur Bestimmung gebraucht wird, wenn die Nachricht vollständig ist Wenn die Zählung im Zähler 62 das Niveau erreicht, welches anzeigt daß eine vollständige Nachricht empfangen worden ist, erscheint die richtige Nachricht im Register 64, das dazu bestimmt ist, um die verschlüsselte Nachricht zu halten. Das Register 64 wird von dem Zwischendekodierregister 52 durch Aufnahme aller, außer den sehr bedeutenden Bits gespeichert, wenn das sehr bedeutende Bit (gekennzeichnet als S) eine 1 ist und wenn es eine 0 ist dann wird dieser Teil des Inhalts des Zwischendekodierregisters 52 umgekehrt, bevor er in dem Register 64 aufgenommen wird.

Die Anhäufung des nachgewiesenen Signals in der Empfangsvorrichtung nach F i g. 4 kann durch folgendes Beispiel dargestellt werden. Angenommen, daß die Modulationssignalwellenform zwischen dem gemeinsamen Punkt einer sterngeschalteten Sekundärspule und Masse angelegt ist und daß ihre Amplitude 1% der Phase-zu-Phase-Spannung ist, dann ist sie 1,73% der Phase-zu-Null-Leiter-Spannung. Im Fall der 60-Hz-Phase, die Nulldurchgangspunkte bei den Extrema der bevorzugten Modulationssignalform von F i g. 1 hat, werden die Verschiebungen der Nullpunktsdurchgänge sich belaufen auf

±sin-'0,01773 = 0,99°,

d.h.l°.

Wenn die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Nullpunktsdurchgängen der zusammengesetzten Welle in der Phase, die äußerst durch die Modulation beeinflußt ist, durch Zählvorgänge eines 1-Megahertz-Oszillators zwischen Nullpunktsdurchgängen gemessen ist, und das nachgewiesene Signal durch Zählen in einem Herauf-Herunter-Zähler in Einklang mit dem Nachweisalgorithmus

(Herauf, Herunter, Herunter, Herauf)

gespeichert ist, dann wird die Zählung in dem Herauf-Herunter-Zähler sich zu einer Rate von

10⁶ · 4 :720 = 5560 Zählungen pro Sekunde

anhäufen. In dem Falle der anderen zwei Phasen werden sich die Zählungen zu 2780 Zählungen pro Sekunde anhäufen. In dem Fall der Signalwelle von F i g. 2, die die gleiche Amplitudenspitze hat, wird die gespeicherte Zählung nur halb so groß sein.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Empfängers 32 ist in F i g. 5 dargestellt. In der dargestellten Form ist angenommen, daß das Rauschen von beliebiger Phase sein mag. (Dies ist übereinstimmend mit vorläufigen Messungen, die an gegenwärtigen Netzleitungssystemen durchgeführt worden sind). Die in F i g. 5 dargestellte Empfänger-Ausführungsform eliminiert vollständig den Gebrauch von Herauf-Herunter-Zählern, ohne daß die Wirkungsweise des Empfängers beeinflußt wird.

Der Empfänger nach F i g. 5 benutzt den Nachweisalgorithmus (Subtrahieren, Addieren), in welchem die Subtraktions- und Additionsoperation die Verarbeitung oder Zeitsteuerung von »Takt«-Impulsen innerhalb dei Perioden der zusammengesetzten Welle betrifft, dii zwischen Nullpunktsdurchgängen oder anderen vorhei ausgewählten Stellen in der zusammengesetzten WeIU gemessen werden. Diese Perioden können das zuvoi gemeinte minimale erkennbare Muster von Verände rungen in Intervallen in der zusammengesetzten Weih hinsichtlich »erhöht« (lang) oder »herabgesetzt« (kurz

/1$

in bezug auf das »unveränderte« (normale) Intervall in der zusammengesetzten Welle oder irgendeine Kombination von »erhöht«, »herabgesetzt« und »unverändert« umfassen. Der Nachweisalgorithmus (Subtraktion, Addition) kann als ein Paar aufgefaßt werden, welches s eine subtraktive und eine additive Phase umfaßt. Dieser besondere Nachweisalgorithmus ist zum Gebrauch mit der bevorzugten Signalform von F i g. 1 als auch zum Gebrauch mit den abwechselnd bevorzugten Signalwellen, die in F i g. 2a und 2b dargestellt sind, geeignet.

Die Signalwelle von Fig. 2a umfaßt die Kombination von:

(i) einer ungedämpften Welle, die eine Periode gleich oder zweimal der Periode der Netzleitung oder Trägerwelle hat und derart ist, daß die Amplitude der ungedämpften Welle in der Größe gleich ist, jedoch entgegengesetzt im Vorzeichen in Intervallen, die durch eine Periode der Netzleitungswelle verschoben sind; und
(H) einer periodischen Welle, die eine Periode hat, die

gleich der Periode der Netzleitungswelle ist.
Die Welle nach Fig.2a kann ebenfalls durch periodisches Addieren eines Signals erhalten werden, welches von der Netzleitungswelle zur Netzleitung abgeleitet ist. Diese Methode ist in dem Systemblockdiagramm von Fig.3 durch Eingänge von den Netzleitungsphasen zur Wellenformquelle 24 dargestellt, die kollektiv durch die Linie 66 dargestellt sind.

Die in F i g. 2b dargestellten Modulationssignalwellen können als zwei Formen (von entgegengesetzter Polarität) von zyklischen Wellenformen und Kippwellenformen beschrieben werden.

Diese Anordnung liefert eine Vorrichtung zum Übermitteln binärer und/oder ternärer Information.

Bei gegebenen bevorzugten Signalwellen der Fig. 1, 2a und 2b ist der Betrieb der in Fig. 5 dargestellten Empfängeranordnung relativ unkompliziert. Die Nulldurchgänge (oder andere vorher ausgewählte Stellen) in der zusammengesetzten Welle auf der Netzleitung 12', 14' oder 16' werden durch einen Nulldurchgangsdetektor (oder Pegeldetektor) 68 nachgewiesen. Für Netzleitungsanwendungen sollte der Nachweis vorzugsweise in der Gegend der Nulldurchgänge gemacht werden, wo die augenblickliche Leistung relativ gering ist und wo die bevorzugte Modulationssignalwelle einen bedeutenden Einfluß auf die unmodulierte 60-Hz-Netzleitungswelle zeigt.

Die nachgewiesenen Nullpunktsdurchgänge werden einer Summierkontrolle 70 zugeführt, die einen Zwei-Bii-Zähler enthält.

Zeitimpulse von einer Zeitimpulsquelle 72 werden ebenfalls der Summierkontrolle 70 zugeführt. Die subtraktive und additive Phasen des Nachweisalgorithmus sind durch die Zustände des zweiten Bits des Summierkontroll-Zwei-Bit-Zählers repräsentiert Der Zähler zählt die aufeinanderfolgenden Nullpunktdurchgänge der zusammengesetzten Welle, und abhängig von dem Zustand des zweiten Bits werden die Zeitimpulse von der Quelle 72 durch die Summierkontrolle 70 zum entweder subtraktiven Summierer 74 oder zum additiven Summierer 76 geführt Ein Komparator 78 vergleicht die Gesamtsumme, z. B. die »Zählungen« in jem subtraktiven und additiven Summierer 74 und 76, md erzeugt ein Ausgangssignal auf dec Linie 80, velches die Differenz in Größe und Vorzeichen iwischen den Summierern 74 und 76 repräsentiert Eine ilternative Methode zum Führen der Zeitimpulse zu len additiven und subtraktiven Summierern ist, die Summierkontrolle 70 in Einklang mit einem vorherbestimmten Plan zu programmieren. Diese Technik erlaubt das Verschlüsseln von Nachrichten für eine selektive Adressierung des Empfängers (der Empfänger) 32 durch ausschließliche Kontrolle des Komparatorausgangs gemäß des vorher bestimmten Plans.

Das Ausgangssignal auf Linie 80 ist in eine geeignete Verbrauchsvorrichtung 82 angelegt, welche einen konventionellen Entschlüßler zum Gebrauch dafür enthält. Beispiele für solche Verbrauchervorrichtungen beinhalten Belastungskontrollvorrichtungen für Verbindungen und Unterbrechungen häuslicher Belastungen, solche wie Brauchwassererhitzer und Airconditioner, Verbrauchszählerantwortsender (Transponder), der ein Zähleranzeigesignal in Antwort auf den Empfang eines Abfragesignals übermittelt, und Schallkontrollen für Leistungsfaktorkorrektionskapazitäten und Verteilungsschal teinrichtung.

Fig.3 ist erläuternd für ein Schema, bei dem die Signale über mehrphasige Leitungen gesandt sind und von Empfängern festgestellt werden mögen, die auf die Vielfachheit von Phasen eingestellt sind. Wenn die Modulation als eine Spannung eingeführt ist, kann sie gewöhnlich als eine Überlagerung auf der Netzleitungswelle festgestellt werden, bei was auch immer für Stellen solche Netzleitungswelle (Wellen) auch erscheinen mögen, gemäß der Netzleilungswelle, die an dem Punkt existiert, wo die Modulationssignalwellenform eingeführt wird. Folglich können solche Spannungen zwischen Leitern in verschiedenen Verknüpfungen, wie sternförmig, dreiecksförmig, zickzackförmig usw., auftreten. Es ist ferner wichtig zu beachten, daß, wenn die Netzleitungswelle (Wellen), mit der die Modulationssignalwellenform kombiniert ist, eine Folge von Transformation zwischen dem Punkt, wo die Modulation eingeführt wird, und dem Punkt, wo sie nachgewiesen wird, durchläuft, das Modulationssignal die gleiche Folge von Transformationen durchlaufen wird. So ist es z. B. möglich, daß die Modulation in ein sterngeschaltetes System bei Übertragungs- und Erzeugungspegel eingeführt sein mag und folglich durch Stcrn-zu-Dreiecks- und Dreiecks-zu-Stern-Transformation durchläuft, um in einem sterngeschalteten Verteilungssystem nachgewiesen zu werden. Es ist ersichtlich, daß das Modulationssignal bei Transmissions-, Subtransmissions- oder Verteilungsniveaus eingeführt werden kann und anderswo in dem System nachgewiesen werden kann. Das eingeführte Modulationssignal wird sowohl gegen die Quelle der Erzeugung als auch gegen Punkte des Energieverbrauchs im elektrischen System wandern. Beim Verteilungsniveau wandert es mit geringer Interferenz auf den Transmissions- oder Subtransmissionssystemen bevorzugt auf die Belastung zu (wo der Nachweis vorkommen mag). Gewöhnlich wandert das Signal mit sehr geringer Dispersion oder Abschwächung.

Die Ausführbarkeit der Einführung einer Modulationssignalform bei Transmissionsniveau und des Nachweises der Modulation bei dem Verteilungsniveau erlaubt einen Signalflußweg von einem zentralen Einführungspunkt zu einer Vielfachheit von Verteilungsenergieleitungen. In diesem Fall kann eine höhere Bit-Rate benutzt werden, so daß die zentralere Einführung von Nachricht eine größere Anzahl von Empfängern bedienen kann.

Die Bit-Rate kann auf verschiedene Weise erhöht werden. Zum Beispiel können separate Modulationssignalwellen in jede der drei Phasen eingeführt werden.

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dadurch wird ein dreifaches Anwachsen in der Bit-Rate erreicht (vgl. Fig.6a). Alternativ oder zusätzlich können drei Modulationssignale (eins für jede Phase) solcher Wellenformen und in solcher Phaseneinteilung gebraucht werden, daß das Zusätzliche der Modulationssignalformen zu den korrespondierenden Phasen der Netzleitungsspannung auf die Spitzenarnplituden der zusammengesetzten Wellen hinausläuft, die alle gleich den Spitzenamplituden der Netzleitungswellen sind. In diesem Falle können große Modulationssignalwellen benutzt werden, ohne zu riskieren, eine Modulation der Spitzenamplitude der zusammengesetzten Welle zu bewirken.

Es ist für den Durchschnittsfachmann klar, daß analog zur mehrphasigen Einführung in sterngeschalteten Verknüpfungen, so wie es in F i g. 6a dargestellt ist und allgemein durch die Bezugsziffer 84 bezeichnet ist, gleichartiges für mehrphasige Einführung in dreieckgeschalteten Verknüpfungen arrangiert werden kann.

Im Falle der sterngeschalteten Systeme, die einen geerdeten Null-Leiter (welcher in einigen Fällen durch die Erde versehen ist) oder einen vierten Draht aufweisen, gibt es die Möglichkeit, eine Einzelphasen-Modulations-Signalwelle zu benutzen, um eine Modulation auf alle drei Phasen zu überlagern. Diese Modulations-Signalwelle ist mit den Netzleitungswellen vereinigt, indem sie zwischen dem gemeinsamen Punkt der Sternverbindung und des geerdeten Null-Leiters oder zwischen dem gemeinsamen Punkt der Sternverbindung und des vierten Drahtes des Systems angelegt ist. Ein Beispiel solcher Einführung ist in Fig.6b dargestellt und allgemein durch die Bezugsziffer 86 angezeigt.

Da die Modulationswellenform bei Transmissionsoder Erzeugungspegeln eingeführt und bei Verteilungspegeln festgestellt werden kann, kann ein kohärentes nationales Signalsystem zum Übertragen von Zeit-(oder Warn-)Signalen über das untereinander verbundene nationale elektrische Netzwerk erreicht werden, in dem das erfindungsgemäße Verfahren benutzt wird. In diesem Fall werden die Modulationssignale an relativ wenigen Punkten im nationalen Netz eingeführt und dehnen sich über das gesamte Netz nach allen Teilen des untereinander verbundenen Systems aus.

In diesem Zustand wird das Verhältnis der Signalamplitude zu der Netzleitungswellenampütude geschwächt, indem die Modulationssignale mit unmodulierten Netzleitungswellen von Energieerzeugern gemischt werden, die an Stellen gelegen sind, die weit von den Stellen der Signaleinführung entfernt sind. Also ist für solch eine Anwendung die Einführung von drei Phasen des Modulationssignals bei relativ großen Signalpegeln wünschenswert Solche Modulationssignale sollten bevorzugt von solch einer Wellenform sein und sollten in solcher Phaseneinstellung relativ zu der der korrespondierenden Netzleitungswellen eingeführt werden, daß die Spitzenamplituden der zusammengesetzten Wellen alle dieselben wie jene sind oder nur minimal von denen der Netzleitungswellen abweichen.

Solch eine Modulation kann z. B. ausgeführt werden, indem ein Drei-Phasen-Signal benutzt wird, welches eine Wellenform hat, die der Kombination einer 45-Hz-Welle und einer 75-Hz-Welle von gleichen Amplituden entspricht Diese Wellenform kann in einem zweipoligen Generator erzeugt werden, in dem eine 15-Hz-Modulation an das Gleichstrommagnetisierungsmotorfeld des Generators angelegt wird, der mit 3600 RPM rotiert. In diesem Fall wird ein multiplikatives Verfahren gebraucht, um die Signalwelle mit der Trägerwelle zu vereinigen.

s Es sollte bemerkt werden, daß bei Vereinigung einer Vielzahl von sinusförmigen Wellen — die Periode dieser befindet sich im richtigen Verhältnis mit der von der Netzleitungswelle (im obigen Fall 45 Hz und 75 Hz relativ zu 60 Hz) — es möglich ist, ein Modulationssignal

ίο zu erzeugen, welches (wie es wünschenswert ist) eine Nullamplitude bei Intervallen hat, die der halben Periode der Netzleitungswelle entsprechen. Dieses Modulationssignal der bevorzugten Wellenform 'kann durch eine Vorrichtung der rotierenden Betriebsanlage

is erzeugt werden, die in phasenkohärentem Gleichlauf von der Netzleitung betrieben wird.

Es sollte bemerkt werden, daß der Nachweisalgorithmus allgemein unterschiedlich im Fall der Modulationssignalwellenform verschiedener Perioden ist. Folglich wird es zweckmäßig sein, daß ein geeigneter Empfänger benutzt werden kann, um das Vorhandensein einer Modulation nachzuweisen, während Modulationssignale von verschiedener Periodizität unbeachtet gelassen werden, oder, bei Gebrauch gewöhnlicher Empfängerelemente, Modulationssignale verschiedener Perioden wahrzunehmen und zwischen diesen zu unterscheiden.

Dieses erlaubt den Gebrauch eines Modulationssignals einer Periode für ein nationales Signalsrhema und ein Modulationssignal verschiedener Perioden für

}o ein Signal innerhalb eines Betriebsmittelsystems.

Es sollte bemerkt werden, daß eine große Anzahl möglicher Wellenformen nützlich sind, wenn drei Phasen eines Modulationssignals benutzt werden. Unter den bevorzugten Weilenformen, die passend erzeugt werden können und in richtiger Phase gebracht werden können, um überlagerte Wellen zu erzeugen, die Spitzenamplituden haben, die die gleichen sind oder minimal von denen der Netzlinienwellen abweichen, gehören jene, die durch Bündelung von Halbsinuskurven der Netzleitungswcllc in Einklang mit einem festgesetzten Muster erzeugt werden.

Es sollte auch bemerkt werden, daß die annehmbaren Signalwellenformen nicht auf jene beschränkt sind, die von Halbsinuskurven der Netzfrequenz ableitbar sind.

Die Forderung ist vielmehr, daß die Periode des Modulationssignals im richtigen Verhältnis mit dem der Netzleitungswelle ist, um ein erkennbares Muster der Veränderungen in Intervallen der zusammengesetzten Welle zu erzeugen. Es gibt viel Freiheit in der Auswahl einer Modulationssignalwellenform; z. B. Muster, die Rechteckwellen, Trapeze, Dreiecke u. ä. enthalten, können benutzt werden (wie es in ihrer Darstellung in Gliedern der Fourier-Entwicklung mit inbegriffen ist).

Während die oben aufgeführte Beschreibung sich prinzipiell auf Netzleitungsanwendungen erstreckt sollte es klar sein, daß die Erfindung in keiner Weise aul eine solche Anwendung beschränkt ist Aus Gründer der Darstellung allein sollte es bemerkt werden, daO digitale Information über vorher vorhandene Trägerwellen (in konventionellem Sinne), ohne die vorhei vorhandenen Funktionen der Trägerwellen zu beeinträchtigen, übertragen werden können. Zum Beispie kann digitale Information, die einem Zeitungstexi entspricht, über ein amplitudenmoduliertes Radiosigna ohne schädliche Beeinflussung der normalen AM-Infor mation übertragen werden.

Hierzu 5 Blatt Zcichnunücn

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Claims (56)

Patentansprüche: 25

1. Verfahren zur digitalen Übertragung von Nachrichten bei dem eine Signalwelle mit einer Trägerwelle vereinigt wird, die an einem oder mehreren Bestimmungsorten noch ihr eigens zugeordnete Wirkungen ausübt, wobei in Zeitintervallen in dem aus der Trägerwelle und der Signalwelle zusammengesetzten Signal feststellbare Signalmuster erzeugt werden, aus denen an einem oder mehreren Empfangsstellen die Nachricht wiedergewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß im zusammengesetzten Signal bestimmte Stellen ausgewählt werden, an denen in bezug auf zumindest einen Signalparameter Übereinstimmung herrscht, und daß als Signalmuster, in dem wenigstens ein Teil der zu übertragenden Nachricht enthalten ist, unterschiedlich große Zeitintervalle (CPSl-X, CPSI-V; CPSl-2, CPSI-T; CPSI-X CPSIi'; CPSIA, CPSIA') erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den ausgewählten Stellen die Nulldurchgänge des zusammengesetzten Signals liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit einer sinusförmigen Trägerwelle vereinigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle durch Addition mit der Trägerwelle vereinigt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle durch Substraktion mit der Trägerwelle vereinigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch Multiplikation der Trägerwelle mit der Signalwelle eine Vereinigung hergestellt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase und/oder die Polarität der Signalwelle zur Erzeugung des Signalmusters mit unterschiedlich großen Zeitintervallen geändert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle durch eine Fourier-Reihe von wenigstens einem Glied mit einer Grundfrequenz darstellbar ist, die ein rationaler Bruchteil, entweder echt oder unecht, der Trägerwelle ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, oder einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle als eine Fourier-Reihe von mehr als einem Glied mit einer Grundfrequenz darstellbar ist, die die gleiche ist wie die Grundfrequenz der Trägerwelle.

10. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle als eine Fourier-Reihe von wenigstens einem Glied mit einer Grundfrequenz darstellbar ist, die ein rationaler, nicht ganzzahliger Bruchteil, entweder echt oder unecht, der Grundfrequenz der Trägerwelle ist.

11. Verfahren zur Übertragung von Nachrichten über eine Netzleitung für die Stromversorgung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit einer für die Energieübertragung auf der Netzleitung vorgesehe-

837 nen elektrischen Welle vereinigt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalländerungen (CPSl-X, CPSI-X-, CPSI-X CPSI-2'; CPSI-X CPSI-y-, CPSIA, CPSIA') in bezug auf die ausgewählten Stellen festgestellt und in ein Signal umgewandelt werden, dessen Charakteristik eine Funktion des Signalmusters der Intervalländerungen ist

13. Verfahren nach Ansprach 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle eine Welle mit einer Periode aufweist, die gleich der doppelten Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung ist und die im Abstand einer Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung gleich große Amplituden von entgegengesetzten Vorzeichen enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle sinusförmige Abschnitte aufweist.

15. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle, deren Periode doppelt so groß wie die Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung ist, eine vollständige Sinuskurve von unbegrenzter Amplitude aufweist, deren Dauer gleich einer Periode der elektrischen Welle auf der Netzleilung ist und die in einem Periodenbereich außerhalb der Sinuskurve die Amplitude Null hat.

16. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle eine Periode aufweist, die gleich der Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung ist, und daß die Signalwelle wenigstens einen Abschnitt einer Sinuskurve umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt der Sinuskurve eine Dauer aufweist, die gleich der Dauer einer Halbperiode der elektrischen Welle auf der Netzleitung ist.

18. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle in Zeitabständen von der halben Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung die Amplituden Null aufweist.

19. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle eine Wellenform hat, die äquivalent zu der Wellenform ist, die durch Kombination einer Vielzahl von sinusförmigen Wellen von Periodizitäten entsprechend der Periode der elektrischen Welle auf der Netzleitung erzeugt werden können.

20. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die elektrische Welle auf der Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, mit der die maximale Abweichung von dem die elektrische Welle kennzeichnenden Intervallmuster (CWI) erzielt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die elektrische Welle auf der Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, bei der die Höchstwerte der Signalwelle an den Nulldurchgängen der elektrischen Welle auf der Neizleitung auftreten.

22. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Wechselspannungswelle auf der

Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, die Mindestveränderungen in den Amplitudenspitzen der zusammengesetzten Spannungswelle hervorruft

23. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Wechselspannungswelle auf der Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, die eine zusammengesetzte Spannungswelle erzeugt, deren Amplitudenspitzen minimal von den Amplitudenspitzen der Wechselspannungswelle auf der Netzleitung abweichen.

24. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Wechselspannungswelle auf der Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, mit der eine zusammengesetzte Wechselspannungswelle erzeugt wird, bei der die Amplitudenmodulation der zusammengesetzten Spannungswüle an ihren Extremwerten minimalisiert ist.

25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste und zweite Signalwelle mit der Wechselspannungswelle vereinigt werden.

26. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Wechselspannungswelle auf der Netzleitung unter einer Phasenbeziehung vereinigt werden, bei der die Nullpegel der Signalwelle an den Höchstwerten der Netzleitungsspannung auftreten, um die Amplitudenmodulation der zusammengesetzten Spannungswelle an den Höchstwerten minimal zu halten.

27. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erkennbare Signalmuster der Änderungen der Zeitintervalle (CPSIi, CPSI-V; CPSI-2, CPSI-2'; CPSY-3, CPS1-3'; CPSl-A, CPSIA¹), die durch ausgewählte Stellen im zusammengesetzten Signal bestimmt sind, maximal von den die elektrische Welle auf der Netzleitung charakterisierenden Intervallen (C WI) abweicht.

28. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erkannbare Signalmuster der Änderungen der Zeitintervalle (CPSI-X, CPSI-V; CPSI-2, CPSI-2'; CPSI-3, CPSI-3'; CPSIA, CPS1-4'), die durch ausgewählte Stellen im Zusammengesetzten Signal bestimmt sind, vom Mittelwert derjenigen Zeitintervalle abweicht, die über die Periode des zusammengesetzten Signals gemäß einem Muster gemittelt werden, das wenigstens ein vergrößertes und ein verkleinertes Zeitintervall aufweist.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster aucn wenigstens ein unverändertes Zeitintervall aufweist.

30. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erkennbare Muster der Änderungen der Zeitintervalle (CPSIA, CPSI-V; CPSI-2, CPSI-2'; CPSI-3, CPSI3'; CPSIA, CPSIA'), die durch ausgewählte Stellen im zusammengesetzten Signal bestimmt sind, von dem fortlaufend sich ergebenden Mittelwert der Zeitintervalle der elek- (10 trischen Welle auf der Netzleitung gemäß einem Signalmuster abweicht, das wenigstens ein vergrößertes und ein verkleinertes Zeitintervall aufweist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster auch wenigstens ein fts unverändertes Zeitintervall aufweist.

32. Verfahren nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachricht aus dem zusammengesetzten Signal durch Feststellung der Änderungen der Zeitintervalle (CPSM, CPSI-V; CPSI-2, CPSI-2'; CPSI-3, CPSI-3'; CPSIA, CPSIA'), die durch ausgewählte Stellen im zusammengesetzten Signal bestimmt sind, und durch Vergleich der Dauer jedes Intervalls mit der Dauer eines vorherbestimmten, vorher aufgetretenen Zeitintervalls wiedergewonnen wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer jedes Zeitintervalls (CPSl-X, CPSl-V; CPSI-2, CPSI-2'; CPSI-3, CPSI-3'; CPSIA, CPSIA) durch Zählen von Zeitimpulsen zwischen vorher festgelegten und festgestellten, vorher ausgewählten Stellen in dem zusammengesetzten Signal bestimmt wird.

34. Verfahren nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal, dessen Charakteristik eine Funktion des erkennbaren Signalmusters von Zeitintervalländerungen ist, durch Summierung von Zeitimpulsen in positiver oder negativer Richtung erzeugt wird, wodurch eine nach Größe und Vorzeichen kumulative Differenz erzeugt wird, die sich aus einem über vorherbestimmte Zeitintervalle erstreckten Zählmuster ergibt, das durch eine Vielzahl vorher bestimmter Stellen in dem zusammengesetzten Signal festgelegt ist.

35. Verfahren zur digitalen Übertragung von Nachrichten über Netzleitungen mit mehrphasigen Wechselspannungs- bzw. Wechselstromwellen nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit wenigstens einer Phase der elektrischen Wellen auf den Netzleitungen (12', 14', 16') vereinigt wird.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine einphasige Signalwelle mit einer Vielzahl von Phasen der elektrischen Wellen vereinigt wird.

37. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit den elektrischen Wellen der Netzleitungsphasen durch Anlegen zwischen dem gemeinsamen Punkt eines sterngeschalteten Netzleitungssystems (10) und der Erde vereinigt wird.

38. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit den elektrischen Wellen der Netzleitungsphasen durch Anlegen zwischen dem gemeinsamen Punkt eines sterngeschalteten Netzleitungssystems (10) und der vierten Leitung vereinigt wird.

39. Verfahren nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle mit den elektrischen Wellen der Netzleitungsphasen durch Anlegen zwischen dem gemeinsamen Punkt eines irr Stern geschalteten Dreiphasentransformators unc der Masse vereinigt wird.

40. Verfahren nach Anspruch 35 oder einem dei folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Viel zahl von Signalwellen, die verschiedenen Nachrich ten entsprechen, mit der elektrischen Welle wenig stens einer Phase vereinigt werden.

41. Verfahren nach Anspruch 35, dadurcl gekennzeichnet, daß eine Signalwelle, die eim Vielzahl von Phasen aufweist, mit den elektrische! Wellen der entsprechenden Phasen der Netzleitun gen vereinigt wird.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurcl gekennzeichnet, daß jede Phase der Signalwelle mi

der Welle der entsprechenden Netzleitungsphase unter einer Phasenbeziehung derart vereinigt wird, daß jede zusammengesetzt:. Welle Spitzenamplituden aufweist, die minimal vun den Spitzenamplituden der Netzleitungswelle abweichen.

43. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Trägerwelle in einer Modulationsschaltung (20) vereinigbar sind.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Trägerwelle in einer Additionsschaltung vereinigbar sind.

45. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Trägerwelle in einer Subtrahierschaltung vereinigbar sind.

46. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die Trägerwelle in einer Multiplizierschaltung vereinigbar sind.

47. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase der Signalwelle vor der Vereinigung mit der Trägerwelle veränderbar ist.

48. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und eine elektrische Welle einer Netzleitung in einer Modulationsschaltung vereinigbar sind.

49. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 12 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Empfänger (32) die Zeitintervalländerungen mit einem Nulldurchgangsdetektor (34, 68) feststellbar und mittels Zeitimpulsen von Oszillatoren (38, 72) in Zählwerte umwandelbar sind.

50. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwcüe und die elektrische Welle der Netzleitung in einer Additionsschaltung vereinigbar sind.

51. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die elektrische Welle der Netzleitung in einer Subtrahierschaltung vereinigbar sind.

52. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle und die elektrische Welle der Netzleitung in einer Multipiizierschaltung vereinigbar sind.

53. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modulationsschaltung alternierend eine Sinuskurve von bestimmter Amplitude und einer vollen Periode sowie eine Welle mit der Amplitude Null und gleicher Periode mit der elektrischen Welle der Netzieitung vereinigbar sind

54. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modulationsschaltung die Signalwelle und die elektrische Welle der Netzleitung hinsichtlich ihrer Phase so vereinigt sind, daß die Extrema der Signalwelle mit den Nulldurchgängen der elektrischen Welle der Netzleitung zusammentreffen.

55. Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß in der Modulationsschaltung die Signalwelle und die elektrische Welle der Netzleitung hinsichtlich ihrer Phase so vereinigt sind, daß die Spitzenamplituden der zusammengesetzten Welle minimal von den Spitzenamplituden der elektrischen Welle der Netzleitung abweichen.

56. Vorrichtung nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger (32) Oszillatoren (38, 72) zur Erzeugung von Zeitimpulsen und Summiervorrichtungen (40, 74, 76) zum Summieren der Zeitimpulse in eine positive und negative Richtung vorgesehen sind, mit denen eine kumulative Differenz erzeugbar ist, die sich aus dem vorgeschriebenen Signalmuster über vorher bestimmte Perioden ergibt, die durch eine Vielzahl von vorher ausgewählten Stellen in der zusammengesetzten Welle bestimmt sind.