DE512026C

DE512026C - Duplex system for communication by means of high-frequency currents along lines

Info

Publication number: DE512026C
Application number: DEE36395D
Authority: DE
Original assignee: Electrical Improvements Ltd
Current assignee: Electrical Improvements Ltd
Priority date: 1926-11-06
Filing date: 1927-10-21
Publication date: 1930-11-06
Also published as: GB279255A; FR642975A; US1697462A

Description

Die Erfindung betrifft Nachrichtenübermittlung längs Drähten, bei der Hochfrequenzströme über elektrische Starkstromleitungen oder sonstige Leiter übermittelt werden, die in normaler Weise anderen Zwecken dienen. Insbesondere betrifft die Erfindung hochfrequente Nachrichtenübermittlung längs Leitungen für Duplexfernsprechen, ist jedoch auch für TeIegraphie, Fernsteuerung, Schutz- und sonstigeThe invention relates to the transmission of communications along wires using high frequency currents be transmitted via electrical power lines or other conductors that are in normal Serve other purposes. In particular, the invention relates to high frequency messaging along lines for duplex telephony, but is also used for telegraphy, Remote control, protection and other

to Systeme mit Duplexarbeit verwendbar, d. h. für Systeme, bei denen Ströme über den Trägerleiter in beiden Richtungen übermittelt werden. Es ist klar, daß es bisweilen zweckmäßig sein kann, mehr als eine Leitung zur Führung der Hochfrequenzströme zu benutzen. So können beispielsweise die drei Leitungen eines Dreiphasenverteiler- oder Speisenetzes parallel gekoppelt sein (soweit die Hochfrequenzströme in Frage kommen), so daß sie einen einzelnen Führungsleiter bilden. Andererseits wird ein Trägerleiter aus einer einzelnen Leitung oder einer Gruppe von Leitungen gewöhnlich in Verbindung mit einer Erdrückleitung benutzt; dieser Erdrückleiter kann jedoch durch einen anderen Führungsleiter ersetzt werden, der gleichfalls aus einer einzelnen Leitung oder einer Gruppe von Leitungen bestehen kann. Bei der hochfrequenten Nachrichtenübermittlung längs Leitungen für Duplexbetrieb der bisher üblichen Weise wurden Sender und Empfänger an jedem Ende zusammengeschaltet und mit dem Führungsleiter oder mit jedem Leiter durch eine gemeinsame Kopplungseinrichtung verbunden, wobei in geeigneter Weise dafür gesorgt wurde, daß die Ströme, die vom Sender ausgesendet wurden, den benachbarten Empfänger nicht beeinflussen konnten, und wobei andererseits verhütet wurde, daß die empfangenen Ströme wieder über den Leiter zurückübertragen wurden. Die Kopplungseinrichtungen können beispielsweise die Gestalt von Kondensatoren oder Transformatoren annehmen, die eine solche Kapazität oder Induktanz, oder Kapazität und Induktanz haben, wie notwendig ist, um eine leichte Übertragung der Hochfrequenzströme über die Führungsleiter zu ermöglichen. Die Kopplungsvorrichtungen müssen ferner derart sein, daß sie Ableitungsverluste der Energie- oder sonstigen Ströme verhüten, die normal über den Leiter fließen, wodurch eine Beschädigung der Hochfrequenzapparate herbeigeführt werden würde. Es hat sich aber bei solchen Anordnungen gezeigt, insbesondere wenn eine Kraftleitung als Tragleiter verwendet wurde, daß das in den Empfängern erzeugte Geräusch infolge des Fließens atmosphärischer oder induzierter Ströme sowohl als der Kraft- oder sonstigen Ströme im Leiter eine erhebliche Störung der Wirkung des Hochfrequenzsystems herbeiführt. Dieses Geräusch, das eine unmittelbare Störungswirkung dann hat, wenn das System fürto systems with duplex work can be used, d. H. for systems in which currents pass through the carrier conductor be transmitted in both directions. It is clear that it can be expedient at times can use more than one line to conduct the high-frequency currents. So can For example, the three lines of a three-phase distribution or feed network are coupled in parallel be (as far as the high frequency currents are in question) so that they are a single Form leaders. On the other hand, a carrier conductor is made up of a single line or a group of lines commonly used in conjunction with a ground return; however, this earth return conductor can be replaced by another lead conductor, the can also consist of a single line or a group of lines. In the case of high-frequency message transmission along lines for duplex operation of the In the usual way, the transmitter and receiver were interconnected at each end and with the lead conductor or with each conductor by a common coupling device connected, taking appropriate steps to ensure that the currents flowing from the Transmitters were sent, could not influence the neighboring receiver, and on the other hand it was prevented that the received currents again over the conductor were transferred back. The coupling devices can, for example, have the shape of capacitors or transformers that have such a capacitance or inductance, or have capacitance and inductance as necessary for easy transmission to enable high-frequency currents via the guide ladder. The coupling devices must also be such that they dissipate energy or other Avoid currents that normally flow through the conductor, thereby damaging the high frequency equipment would be brought about. But it has been shown in such arrangements, especially when a power line as Ladder was used that the noise generated in the receivers due to the Flow of atmospheric or induced currents as well as force or other Currents in the conductor cause a significant disturbance of the operation of the high frequency system. This noise, which has an immediate disruptive effect when the system is working for

Fernsprechzwecke verwendet wird, ist auch mittelbar außerordentlich störend, wenn das System für andere Zwecke verwendet wird Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, hat es sich als notwendig herausgestellt, die Übermittlungsstärke auf einen viele Male größeren Wert zu steigern, als es zur Erzielung einer guten Signalstärke notwendig sein würde, wenn kein Störungsgeräusch vorhanden wäre. ίο Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein Duplexübermittlungssystem mittels Hochfrequenzströme längs Leitungen derart einzurichten, daß die Störung aus der Interferenzwirkung von Kraft- oder sonstigen Strömen, die normal im Führungsleiter fließen, im hohen Maße oder gänzlich ausgemerzt wird, ohne daß die übertragene Leistung der Hochfrequenzströme oder die Empfindlichkeit des Empfängers wesentlich gesteigert werden müßte. Bei dem System gemäß der Erfindung sind die Hochfrequenzsender- und Empfängerkreise an beiden Enden mit dem Leiter an verschiedenen Punkten gekoppelt, so daß der Verzweigungspunkt zwischen diesen Kreisen an der Führungsleiterseite der Kopplungseinrichtung liegt, und die Kapazität oder Induktanz der Kopplungseinrichtung, die dem Übertragungskreis zugeordnet ist, ist wenigstens zehnmal so groß wie die Kapazität oder Induktanz der betreffenden zum Empfängerkreise gehörenden Einrichtung,Telephone purposes is used, is also indirectly extremely annoying when the System is used for other purposes To eliminate this difficulty, it has It turned out to be necessary, the transmission strength to a many times greater Increase value than would be necessary to achieve good signal strength if there were no interfering noise. ίο The present invention has the task of to set up a duplex transmission system using high-frequency currents along lines in such a way that that the disturbance from the interference effect of force or other currents, that flow normally in the leadership ladder, in the high Dimensions or completely eradicated without affecting the transmitted power of the high-frequency currents or the sensitivity of the receiver would have to be increased significantly. In the system according to the invention the radio frequency transmitter and receiver circuits are at both ends coupled to the conductor at different points so that the junction point between these circles on the guide conductor side of the coupling device and the capacitance or inductance of the Coupling device associated with the transmission circuit is at least ten times that as large as the capacitance or inductance of the relevant receiver circuit Facility,

Wenn somit eine elektrische Starkstromleitung als Trägerleiter verwendet wird, in welchem Falle gewöhnlich kapazitive Kopplüngsvorrichtungen den Vorzug verdienen, sind die Sender- und Empfängerkreise vorzugsweise mit getrennten Kopplungseinrichtungen verbunden, die an verschiedenen Punkten der Kraftleitung liegen, wobei die Kopplungseinrichtung, die dem Empfängerkreis zugeordnet ist, die Gestalt eines Kondensators von vergleichsweise geringer Kapazität hat (z. B. zwischen 0,0001 und 0,000001 Mikrofarad), deren wirklicher Wert von den Verhältnissen der besonderen Anlage abhängt. Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Anordnung das Störungsgeräusch aus den Kraftströmen auf ein Zehntel des früheren Betrages oder noch weniger verringert werden kann. Es sind gute Ergebnisse mit Hochfrequenzübertragung über Kraftleitungen in einem praktischen Beispiel erzielt worden, wobei die Senderkopplungseinrichtung eine Kapazität von 0,0005 Mikrofarad und die Empfängerkopplungseinrichtung eine Kapazität von 0,00001 Mikrofarad hatte.Thus, if an electric power line is used as a carrier conductor, in in which case capacitive coupling devices are usually preferred the transmitter and receiver circuits are preferably connected with separate coupling devices, which are at different points of the power line, whereby the coupling device, which is assigned to the receiver circuit, the shape of a capacitor of comparatively has a small capacity (e.g. between 0.0001 and 0.000001 microfarads), their real value depends on the conditions of the particular plant. It has shown, that with this arrangement the interference noise from the power flows to a tenth the previous amount or even less can be reduced. The results are good achieved with high frequency transmission via power lines in a practical example with the transmitter coupling device having a capacity of 0.0005 microfarads and the Receiver coupler had a capacity of 0.00001 microfarads.

Eine geeignete an sich bekannte praktische Form des Kopplungskondensators für den Senderkreis besteht aus zwei Elektroden, die einerseits mit der Kraftleitung, andererseits mit dem Hochfrequenzsendekreis in Verbindung stehen, sich im Innern eines Isolierkörpers befinden, der den Isolator für die Starkstromleitung bildet.A suitable known practical form of the coupling capacitor for the The transmitter circuit consists of two electrodes, on the one hand with the power line, on the other hand with are connected to the high-frequency transmission circuit, are located inside an insulating body, which forms the insulator for the power line.

Für die Empfängerkopplungseinrichtung kann eine einfachere Kondensatorkonstruktion An-Wendung finden. Diese kann beispielsweise aus einem Metallband bestehen, das um das Äußere eines gewöhnlichen Starkstromisolators geschlungen ist, der eine Elektrode aufweist, die mit der Kraftleitung in Verbindung steht. Auch kann der Isolator, der den Metallstreifen trägt, einen zylindrischen Körper aus Isolierstoff aufweisen, der auf die Kraftleitung aufgeschoben ist. In dieser anderen Form besteht die Kopplungsvorrichtung aus einem kleinen Kondensator üblicher Konstruktion, der auf einem Starkstromisolator angebracht ist, wobei die beiden Elektroden einerseits mit der Starkstromleitung, andererseits mit dem Hochfrequenzempfangskreise verbunden sind. Vorzugsweise 8p sind die beiden Kopplungseinrichtungen völlig getrennt voneinander, doch kann es in" gewissen Ausführungen zweckmäßig sein, einen einzigen Isolierkörper dazu zu benutzen, beide Einrichtungen zu tragen. Bei einer solchen Anordnung ist es aber von Wichtigkeit, daß der Abstand, der die beiden mit dem Sender bzw. dem Empfänger verbundenen Elektroden trennt, die den verschiedenen Punkten eines einen Teil des Trägerleiters bildenden oder mit ihm verbundenen Leiters zugeordnet sind, dem Abstande vergleichbar ist, der vorhanden ist, wenn zwei gänzlich getrennte Isolatoren Anwendung finden. Allgemein kann man sagen, daß die besten Ergebnisse erzielt werden, wenn die Elektroden und die verbindenden Leiter für Sender und Empfänger so getrennt sind, daß keine merklichen kapazitiven oder induktiven Beziehungen zwischen ihnen vorhanden sind.A simpler capacitor design can be used for the receiver coupling device Find. This can for example consist of a metal band around the outside of an ordinary power insulator having an electrode which is in connection with the power line. The insulator that carries the metal strip can also have a cylindrical body made of insulating material, which is pushed onto the power line is. In this other form, the coupling device consists of a small capacitor usual construction, which is mounted on a power insulator, the two Electrodes on the one hand with the power line, on the other hand with the high-frequency receiving circuit are connected. Preferably the two coupling devices are complete separate from each other, but in "certain versions it may be appropriate to use a single Use insulators to support both devices. With such an arrangement but it is important that the distance that the two with the transmitter or the receiver connected electrodes that separate the various points of a part of the Are assigned to the carrier conductor forming or connected to it, the spacing is comparable to that present when two completely separate isolators are used. In general it can be said that the best results are achieved when the electrodes and the connecting conductors for transmitter and receiver are separated so that no noticeable capacitive or inductive relationships exist between them.

Die Erfindung kann auf verschiedene Weise praktisch ausgeführt werden. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt, und zwar istThe invention can be practiced in various ways. In the drawing two exemplary embodiments are shown schematically, namely is

Abb. ι eine Einrichtung mit kapazitiven Kopplungseinrichtungen, währendFig. Ι a device with capacitive Coupling devices while

Abb. 2 die Anwendung von Transformatoren zum Koppeln veranschaulicht.Fig. 2 illustrates the use of transformers for coupling.

In beiden Fällen zeigt die Zeichnung ein Ende eines Duplexnachrichtensystems mittels Hochfrequenzströme längsLeitungen, wobei die Hochfrequenzströme über eine elektrische Starktromleitung mit Erdrückleitungskreis gegeben werden.In both cases the drawing shows one end of a duplex communication system using high frequency currents longitudinal lines, the high-frequency currents via an electrical high-current line can be given with an earth return circuit.

Bei der Anordnung nach Abb. 1 ist der Hochfrequenzsender, der bei A schematisch dargestellt ist, mit der Starkstromleitung B über eine Kapazitätskopplungseinrichtung verbunden, wie sie in dem erwähnten Patent beschrieben ist. Die Kopplungseinrichtung weist einen Hohlkörper C aus Isoliermaterial auf, der einen Isolator für den Starkstromkreis bildet, ientral in diesem Isolator C ist ein mittlererIn the arrangement according to Fig. 1, the high-frequency transmitter, which is shown schematically at A , is connected to the power line B via a capacitance coupling device as described in the cited patent. The coupling device has a hollow body C made of insulating material, which forms an insulator for the power circuit, centrally in this insulator C is a middle one

Leiter D angeordnet, der bei D¹ mit der Kraftleitung B verbunden und durch eine Isolierhülse E umschlossen ist, um die herum eine leitende Hülle F gelegt ist, die durch einen die Wandung des Isolators C durchdringenden Leiter F¹ mit dem Hochfrequenzsender A verbunden ist. Überschlagringe C¹ sind am Isolator angebracht, damit im Falle eines Überschlages des Starkstromes die Hochfrequenzeinrichtungen nicht beschädigt werden. Das Innere des Isolators C ist mit Öl gefüllt, und der Kopplungskondensator aus Leiter D und Hülse F ist für höhere Durchschlags- und Überschlagsverhältnisse gebildet als der äußere Leiter. Die Kapazität eines Kondensators bewegt sich vorzugsweise in Abmessungen von 0,0005 Mikrofarad.Arranged conductor D , which is connected at D ¹ to the power line B and enclosed by an insulating sleeve E , around which a conductive sheath F is placed, which is connected to the high-frequency transmitter A by a conductor F ¹ penetrating the wall of the insulator C. Flashover rings C ¹ are attached to the insulator so that the high-frequency devices are not damaged in the event of a flashover of the high-voltage current. The interior of the insulator C is filled with oil, and the coupling capacitor comprising conductor D and sleeve F is designed for higher breakdown and flashover ratios than the outer conductor. The capacitance of a capacitor is preferably in the range of 0.0005 microfarads.

Die Kopplungsvorrichtung zwischen dem Hochfrequenzempfänger G und der Starkstromleitung B ist von einfacher Konstruktion. Sie besteht aus einem Starkstromisolator H, der einen Leiter enthält, der durch eine Leitung / mit der Starkstromleitung verbunden ist. Ein Metallband K ist um die Außenseite des Isolators H an einer Stelle herumgelegt, die vom Anschluß des Leiters / entfernt liegt. Dieses Band ist durch einen Leiter K^l mit dem Empfänger G verbunden. Die Kapazität des Kopplungskondensators, der durch das Band K und durch den mit der Kraftleitung in Verbindung stehenden Leiter gebildet wird, möge im Bereich von 0,00001 Mikrofarad liegen.The coupling device between the high frequency receiver G and the power line B is of simple construction. It consists of a power insulator H which contains a conductor connected by a line / to the power line. A metal tape K is wrapped around the outside of the insulator H at a location remote from the terminal of the conductor /. This band is connected to the receiver G by a conductor K ¹ . The capacitance of the coupling capacitor, which is formed by the band K and by the conductor connected to the power line, may be in the range of 0.00001 microfarads.

Der schematisch dargestellte Empfänger G ist selbstverständlich auf die Welle des Senders am entfernten Leitungsende abgestimmt, die verschieden ist von der Welle des Senders A am gleichen Leitungsende, und es ist durch bekannte Mittel dafür gesorgt, daß die verschiedene Welle des Nachbarsenders den Empfänger nicht störend beeinflussen kann.The schematically shown receiver G is of course tuned to the wave of the transmitter at the remote end of the line, which is different from the wave of the transmitter A at the same end of the line, and it is ensured by known means that the different waves of the neighboring transmitter do not interfere with the receiver can.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 haben die Kopplungseinrichtungen zwischen der Kraftleitung L und dem Hochfrequenzsender M, sowie zwischen der Kraftleitung und dem Hochfrequenzempfänger N die Gestalt von Transformatoren 0 bzw. P. Die beiden Enden der einen Wicklung des Transformators 0 sind mit ■ dem Sender M und mit Erde verbunden, und die entsprechende Wicklung des Transformators P ist in ähnlicher Weise einerseits mit dem Empfänger N und andererseits mit Erde verbunden. Die geeigneten Werte für die Induktanzen dieser Kopplungseinrichtungen sind Mikrohenry für den Transformator 0 und Mikrohenry für den Transformator P. In manchen Fällen kann es zweckmäßiger sein, zwei getrennte Teile einer gemeinsamen Wicklung zur Kopplung mit Sender und Empfänger zu benutzen. Aber auch hier muß wiederum der Grad der Trennung vergleichbar mit dem sein, der vorhanden ist, wenn gänzlich getrennte Transformatoren benutzt werden.In the arrangement according to Fig. 2, the coupling devices between the power line L and the high-frequency transmitter M, and between the power line and the high-frequency receiver N, take the form of transformers 0 and P. The two ends of one winding of the transformer 0 are connected to the transmitter M and connected to earth, and the corresponding winding of transformer P is similarly connected on the one hand to receiver N and on the other hand to earth. The suitable values for the inductances of these coupling devices are microhenry for transformer 0 and microhenry for transformer P. In some cases it may be more appropriate to use two separate parts of a common winding for coupling to the transmitter and receiver. But here, too, the degree of separation must be comparable to that which exists when completely separate transformers are used.

Claims

Patent claims:

1. Duplex system for wireless communication by means of high-frequency currents along lines in which the high-frequency transmitter and receiver circuits are connected both ends are coupled separately to the line, characterized in that the capacitance or inductance of the coupling device of the transmitter circuit at least is ten times as large as the coupling capacitance or coupling inductance assigned to the receiver circuit.

2. Duplex system according to claim 1 for the transmission of high frequency currents via electrical power lines, characterized in that each receiver circuit with the power line through a capacitance coupling device in the form of a capacitor smaller, in particular between 0.0001 and 0.000001 microfarad capacitance is coupled.

3. Duplex system according to claim 2, characterized in that the coupling capacitor of the receiver circuit consists of one Conductor that is connected to the power line or forms part of the power line, furthermore from a this conductor enclosing the power circuit insulator and a strip-shaped metal band that is wrapped around the insulator and is connected to the recipient group.

4. Duplex system according to claim 2 or 3, characterized in that the coupling capacitor of the transmitter circuit has two electrodes, on the one hand with the power line and on the other hand with the High-frequency apparatus connected and housed in a hollow body made of insulating material acting as an insulator for the power circuit.

1 sheet of drawings