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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Signaleinspeisung,
-übertragung,
-verbindung (-abschließung)
und -detektion sowie ein Stromübertragungsnetzwerk,
d.h. ein Elektrizitätsverteilungs-
und/oder -übertragungsnetz,
und einen Filter dafür.
Insbesondere betrifft sie die Verwendung von Elektrizitätsnetzen
und/oder -leitungen für
die Telekommunikationsübertragung
(d.h. Sprache, Daten, Bilder und/oder Video).
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In
Großbritannien
ist es üblich,
ein Stromnetz für
33 kV und mehr als "Übertragungsnetz" und eines für weniger
als 33 kV als "Verteilungsnetz" zu bezeichnen. In
der vorliegenden Beschreibung wird normalerweise der Ausdruck "Elektrizitätsverteilungs-
und/oder Stromübertragungsnetz" verwendet, doch
allgemeine Bezugnahmen auf Stromnetze und die Übertragung von Signalen sollen
für alle
Netze gelten.
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Traditionellerweise
wurden Telekommunikationssignale in unabhängigen Netzen wie z.B. über Telefonleitungen übertragen.
Um den Wirkungsgrad von Telekommunikationsdiensten für Privathaushalte oder
Industriekunden zu erhöhen
und diese Dienste zu vereinfachen, wurden die bestehenden Elektrizitätsübertragungs-
und Verteilungsnetze untersucht, um Telekommunikationsdienste durchzuführen.
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Ein Übertragungsnetz
und ein Filter dafür wird
in der anhängigen
internationalen Patentanmeldung PCT/GB93/02163 des Anmelders beschrieben. Es
wird dort die Verwendung von Telekommunikationssignalen mit einer
Trägerfrequenz
von mehr als etwa 1 MHz in einem Stromübertragungsnetz beschrieben.
Auf die Lehre und Offenbarung dieser Patentanmeldung sollte in Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung Bezug genommen werden.
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Man
stellte fest, dass bei derartigen Trägerfrequenzen die Kabel eines
Stromübertragungs- und/oder
Verteilungsnetzes pseudokoaxiale Eigenschaften aufweisen, weshalb
die Dämpfung
eines entlang dieser Kabel übertragenen
Signals verringert wird. Auf diese Weise können sowohl Sprach- als auch
Datensignale bei Trägerfrequenzen
von über etwa
1 MHz übertragen
werden, wodurch das verfügbare
Spektrum erweitert und die Übertragungskapazität gesteigert
wird.
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Man
stellte jedoch auch fest, dass die Dämpfungswirkungen doch die Entfernung
einschränken, über die
Signale einer bestimmten Trägerfrequenz und
Bandbreite wirkungsvoll übertragen
werden können.
In einem Netz von 415 Volt kann z.B. die Trägerfrequenz vorzugsweise zwischen
1 und 10 MHz liegen, in einem Netz von z.B. 11 kV zwischen 1 und
20 MHz oder möglicherweise
zwischen 5 und 60 MHz. Signale dieser Frequenz können über große Entfernungen (allenfalls
unter Verwendung von Verstärkerstationen) übertragen
werden, weshalb sich ein auf diese Weise genutztes Netz für allgemeine
Telekommunikations- und Telefoniesignale eignet.
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Breitband-Telekommunikationssignale
wie z.B. zur Fernsehkommunikation erfordern im allgemeinen eine
höhere
Trägerfrequenz
(oder Trägerfrequenzen)
und Bandbreite. Wie bereits erwähnt,
werden solche Signale daher üblicherweise
in einem unabhängigen
Breitband-Telekommunikationsnetzwerk, z.B. über ein Koaxialkabel, optische
Fasern usw., übertragen.
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Eine
Trägerfrequenz
von bis zu Hunderten MHz kann in einem Netz gemäß PCT/GB93/02163 verwendet
werden, obwohl die Entfernung, über
die ein Signal mit einer besonders hohen Trägerfrequenz übertragen
werden kann, durch die Dynamikbereich-Empfindlichkeiten und Stromniveaus
im Netzwerk eingeschränkt
wird – möglicherweise
auf etwa 7 bis 40 Meter in einem typischen britischen Netz.
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Die
Erfindung bietet ein Übertragungsnetz, das
einige oder alle der obigen Probleme lindert.
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In
einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Netzwerk nach Anspruch
1 bereit.
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Auf
diese Weise kann das unabhängige
(vorzugsweise externe) Telekommunikationsnetz dazu verwendet werden,
das Telekommunikationssignal über
eine große
Entfernung zu verbreiten, wobei das (vorzugsweise externe) Stromübertragungs/verteilungsnetz
dazu dient, das Telekommunikationssignal vom Telekommunikationsnetzwerk
z.B. in die Einrichtungen eines Benutzers und umgekehrt zu leiten,
d.h. die Kommunikation kann bidirektional sein.
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Unter "extern" ist zu verstehen,
dass das Signalübertragungsnetz,
d.h. das Stromnetz und/oder Telekommunikationsnetzwerk, außerhalb
von Gebäuden
oder Einrichtungen wie z.B. einem Bürogebäude oder einem Haus liegt.
Innerhalb solcher Gebäude
sind die Übertragungsentfernungen
typischerweise kurz, weshalb die Dämpfungsverluste relativ gering
sind.
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Das
Breitband-Telekommunikationsnetzwerk kann ein herkömmliches
Breitband-Verteilungsnetzwerk
sein, z.B. ein Faseroptikkabel, ein verdrilltes Leiterpaarkabel
oder ein Koaxialkabel. Solche Telekommunikationsnetzwerke stehen
derzeit in den meisten Ländern
zur Verfügung.
Typischerweise ist jedoch nicht der Einbau des Hauptnetzes, sondern der
Anschluss des Hauptnetzes an die Einrichtungen des Benutzers für den Großteil der
Kosten und die damit verbundenen Nachteile verantwortlich. Die vorliegende
Erfindung ermöglicht
es bestehenden Stromverteilungsnetzen (die üblicherweise die meisten geeigneten
Einrichtungen versorgen), dazu verwendet zu werden, das bestehende
Telekommunikationsnetzwerk mit den erwünschten Einrichtungen zu verbinden.
Zusätzliche
Kosten und Nachteile des Einbaus weiterer Standard-Telekommunikationsnetzwerke
werden dadurch vermieden.
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Typischerweise
ist der Abstand zwischen der bestehenden Telekommunikationsnetzwerk-Infrastruktur
und den Einrichtungen, an die das Netzwerk angeschlossen werden
soll, kurz. Daher können Breitband-Telekommunikationssignale über das Stromübertragungs/verteilungsnetz
ohne signifikante Dämpfungsverluste übertragen
werden.
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Vorzugsweise
umfasst die vorliegende Erfindung außerdem ein Satellitenempfangsmittel
zum Empfang von Telekommunikationssignalen von einem Satellitensender,
worin ein Telekommunikationssignal vom Satellitensender über das Satellitenempfangsmittel,
den Abschnitt des Breitband-Telekommunikationsnetzwerks
und die Stromkabel zur Vielzahl an Einrichtungen übertragbar
ist. Alternativ oder zusätzlich
dazu kann das Satellitenempfangsmittel durch andere Telekommunikationssignal-Empfangsmittel
wie z.B. eine Fernsehantenne, Telefonverbindung, Datenverbindung
usw. ersetzt werden.
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Vorzugsweise
enthält
das Netzwerk eine Vielzahl von Schnittstelleneinheiten, von denen
jede eines der Stromkabel mit dem Abschnitt des Breitband-Telekommunikationsnetzwerks
verbindet, wobei alle Schnittstelleineinheiten Hochpassfiltermittel enthalten,
die es den hochfrequenten Telekommunikationssignalen ermöglichen,
zwischen dem Abschnitt des Breitband-Telekommunikationsnetzwerks und
dem Stromkabel zu fließen,
und die niederfrequenten Netzstromsignale daran zu hindern, dazwischen
zu fließen.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Übertragung
eines Telekommunikationssignals zwischen zwei Gebäuden, umfassend
die folgenden Schritte: Übertragen
des Signals von einem ersten Gebäude
entlang eines externen Stromkabels zur Versorgung des ersten Gebäudes mit
Netzstrom, gefolgt vom Übertragen
des Signals entlang eines Abschnitts eines Breitband-Telekommunikationsnetzwerks,
gefolgt vom Übertragen des
Signals entlang eines zweiten externen Stromkabels zur Versorgung
des zweiten Gebäudes
mit Netzstrom, worin das Telekommunikationssignal eine Trägerfrequenz
von mehr als etwa 1 MHz besitzt, doch wenn sie verringert wird,
sinkt auch die Bandbreite. Der Ausdruck "Trägerfrequenz" bezieht sich auf
die unmodulierte Frequenz oder Frequenzen des bzw. der Trägersignals
bzw. Trägersignale
und nicht auf die Frequenz des bzw. der modulierten Telekommunikationssignals
bzw. -signale.
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Eine
Vielzahl an Telekommunikationssignalen kann mit jeweils unterschiedlichen
Trägerfrequenzen
bereitgestellt sein.
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Das
Stromnetz kann eine oder mehrere Phasen enthalten und kann ein mehrphasiges
Netz z.B. mit einer oder mehreren von 2, 3, 4, 6, 7 usw. Phasen sein.
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Unterschiedliche
Abschnitte des Netzes können
unterschiedliche Anzahlen an Phasen enthalten.
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Vorzugsweise
ist das Stromnetz ein einphasiges Netz, z.B. bestehend aus einem
oder mehreren einphasigen Kabeln, die ein oder mehrere Gebäude oder
Einrichtungen des Benutzers mit einem (z.B. aus drei Phasen bestehenden)
mehrphasigen Hauptabschnitt des Elektrizitätsverteilungsnetzes verbinden.
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Die
Breitband-Telekommunikationssignale werden z.B. über eine Anzapfung über eine
geeignete Schnittstelleneinheit aus dem Breitband-Hauptverteilungsnetzwerk
(z.B. einem Koaxial- oder Faserkabel) genommen und über eine
geeignete Anpassungseinheit dem einphasigen Kundenkabel zugeführt. Allenfalls
kann das Signal verstärkt
werden.
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Vorzugsweise
ist das Stromnetz unsymmetrisch, d.h. es weist unsymmetrische Übertragungseigenschaften
auf. Das bzw. die Kabel des Stromnetzes kann bzw. können mit
einem zweckmäßigen Metallmaterial
abgedeckt oder überzogen
sein, das es dem Kabel ermöglicht,
sich wie ein pseudokoaxiales Element zu verhalten, um bei der Übertragungsfrequenz
der Erfindung ein unsymmetrisches Übertragungsnetz zu liefern.
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Vorzugsweise
ist das Stromnetz ein großes Stromnetz
(z.B. oberirdisch und/oder unterirdisch), das z.B. einige oder alle
der 132 kV-, 33 kV-, 11 kV-, 415 V- und 240 V-Abschnitte enthält. Die
Sprach- und Datensignale können
durch geeignete und im Bedarfsfall durchgeführte Detektion, Verstärkung und/oder
Rückkopplung
und Wiederzuführung über beliebige
oder alle Abschnitte des Stromnetzes übertragen werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind vollständige
Duplexeinrichtungen vorhanden, d.h. Signale können gleichzeitig in allen
Richtungen übertragen
und/oder empfangen werden.
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Ein
Netzwerk der Erfindung kann für
viele Sprach- und/oder Datenübertragungszwecke
wie z.B. die Fernablesung von Strommessern, Telebanking und -shopping,
Energieverwaltungssysteme, Telefonie (Sprache), vermittelte Telefonie,
Sicherheitssysteme und/oder interaktive Datendienste, Multimediadienste
und Fernsehen verwendet werden.
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Die
Erfindung bietet auch eine Kommunikationsvorrichtung (nachstehend
als "Netzwerkanpassungseinheit" bezeichnet) zur
Verwendung mit einem Netzwerk gemäß den oben beschriebenen Aspekten der
Erfindung. Die Netzwerkanpassungseinheit enthält einen oder mehrere Tiefpassfilterabschnitte
zum Herausfiltern des niederfrequenten Hochamplituden-Netzstromsignals,
z.B. zum Trennen des Signals von dem oder den Telekommunikationssignalen
und Fließenlassen
durch die Anpassungseinheit. Die Einheit enthält außerdem ein Hochpasskupplungselement
zur Eingabe und Entfernung von Telekommunikationssignalen aus dem
Netzwerk und vorzugsweise ein Abschlusselement einer Impedanz, die
der charakteristischen Impedanz des Netzwerks an diesem Punkt ähnlich ist.
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Die
Verwendung einer solchen Einheit stellt sicher, dass die hochfrequenten
Telekommunikationssignale nicht die interne Niedervoltverdrahtung innerhalb
einer Einrichtung kontaminieren und/oder dass Rauschquellen aus
der internen Niedervoltverdrahtung innerhalb der Einrichtung die
hochfrequenten Telekommunikationssignale, die über das äußere Elektrizitätsübertragungs- und/oder Verteilungsnetzwerk übertragen
werden, nicht kontaminieren oder beeinträchtigen.
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Vorzugsweise
werden die variablen elektrischen Lasteffekte (z.B. die Lastimpedanzen)
aller Gegenstände,
die von Zeit zu Zeit an das Netzwerk gekoppelt sind und elektrische
Energie verwenden (d.h. die elektrischen Lasten), durch die Wirkung
des oder der Tiefpassfilterelemente der Anpassungseinheit(en) von
den Kommunikationssignalen isoliert.
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Vorzugsweise
wird ein elektrischer Filter an der Schnittstelle zwischen dem externen
Verteilungsnetz und dem internen Netz der Einrichtung wie z.B. einem
Haus eines Benutzers verwendet, um die Trennung der zwei Signale
sicherzustellen. Ein solcher Filter würde eine minimale Auswirkung
auf die normale private Elektrizitätsversorgung haben.
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Das
Filterelement der Erfindung, das Telekommunikationssignale, die
in das interne Netzwerk der Einrichtung eines Benutzers eindringen,
reduzieren kann, weist vorzugsweise nicht mehr als 1 Volt Spannungsabfall
auf, während
es eine 100 amp-Last von
einer einphasigen Quelle von 240 Volt und 50 HZ versorgt.
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Vorzugsweise
sorgt die Netzwerkanpassungseinheit für Impedanzübereinstimmung zwischen Empfangs/Übertragungsvorrichtungen
und dem Stromnetz. Außerdem
kann die Netzwerkanpassungseinheit Volllast- oder Fehlerstrom bei
Stromfrequenzen führen,
während
trotzdem Sprach- und Datensignale übertragen werden.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Signalübertragung
unter Verwendung eines hierin beschriebenen Netzwerks.
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Wenn
Signale entlang eines (z.B. aus drei Phasen bestehenden) mehrphasigen
Elektrizitätskabels übertragen
werden, kann die Signalausbreitung zwischen beliebigen oder allen
Phasen und Erde auftreten. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Signal zwischen nur einer der Phasen und Erde eingespeist,
was auch für
unsymmetrische Übertragungseigenschaften
sorgt, wobei sich das Kabel wie eine pseudokoaxiale Übertragungsleitung
verhält.
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Wenn
Signale entlang eines einphasigen Elektrizitätsverteilungs-Stichkabels übertragen
werden, kann eine pseudokoaxiale Wirkung erzielt werden. Einphasige
Kabel können
typischerweise entweder konzentrisch oder geteilt konzentrisch sein.
Im Fall eines geteilt konzentrischen Kabels kann ein Mittel (z.B.
eine kapazitive Kupplung zwischen den Teilen der geteilt konzentrischen
Hülle)
vorhanden sein, sodass sich das Kabel bei der erwünschten
Frequenz wie ein herkömmliches konzentrisches
Kabel verhält. Somit
kann man eine pseudokoaxiale Wirkung erzielen, und das Kabel sorgt
für eine
unsymmetrische Übertragungseigenschaft.
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Ein
breiter Bereich unterschiedlicher Übertragungsverfahren steht
der Elektrizitätsleitungskommunikation
zur Verfügung,
wobei unterschiedliche Modulationsverfahren zum Einsatz kommen,
z.B. Amplitude, Frequenz, Phase, Ein-, Zwei- und Restseitenband,
Pulsposition, Breite und Amplitude; Frequenzmodulation mit Frequenzumtastung
(FSK), Gaußsche
gefilterte FSK, Gaußsche
Minimal-Phasenlagenmodulation
(GMSK), quaternäre
Phasenumtastungsmodulation (QPSK), orthogonale quaternäre Phasenumtastungsmodulation
(OQPSK), Quadraturamplitudenmodulation (QAM), Pi/4 QPSK usw. gemeinsam
mit verschiedenen Multiplex-, Duplex- und Mehrfachnutzungs-Verfahren
wie z.B. Frequenz (FDM) (FDD), Zeit (TDM) (TDD), Codeteilung (DM)
(CDMA) usw. Es wurde bestimmt, dass das Spread-Spectrum-Verfahren
Sicherheit und gute interferenzabweisende Eigenschaften bietet.
Diese Eigenschaften werden unter Verwendung einer großen Bandbreite
erzielt, wodurch die Gestaltung eines spezifischen Filters erforderlich
ist.
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Eine
große
Anzahl herkömmlicher
Schnurlostelefon-Kommunikationsverfahren eignen sich zur Durchführung der
Signalübertragung über ein
angepasstes Netzwerk. Zweckmäßige Standards
sind CTO, CT1 und CT2, AMPS; DECT (Digital European Cordless Telephone
Standard); IS-54, IS-95, GSM, Q-CDMA, R-CDMA, UD-PCS, PHS, PACS,
TAGS, ENTACS, NMT450, NMT500, C-450, RTMS, Radicom 2000, NTJ, JTAC & NTACS, DCS 1800
usw.
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Die
Netzwerkanpassungseinheit enthält
vorzugsweise einen Tiefpassfilter, umfassend einen Hauptinduktor,
der zwischen einem Netzelektrizitätseingang und einem Netzelektrizitätsausgang
angeordnet und an jedem Ende davon mit einer Signaleingabe/ausgabeleitung
verbunden ist, die parallel zum Netzelektrizitätseingang und Netzelektrizitätsausgang
angeordnet ist, wobei die zwei Verbindungen einen ersten Kondensator
und einen zweiten Kondensator mit jeweils vorbestimmter Kapazität enthalten (je
nach dem Abschnitt des Frequenzspektrums, der für Kommunikationszwecke verwendet
werden soll).
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In
dieser Anordnung ist der Hauptinduktor betreibbar, Kommunikationssignale
von der Signaleingangs/ausgangsleitung daran zu hindern, in die privaten/geschäftlichen
Einrichtungen einzudringen. Dieser Induktor besitzt daher vorzugsweise
hohe Induktivität,
z.B. 10 bis 200 μH
für Frequenzen
von 1 MHz oder höher.
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Der
erste Kondensator, der den Netzelektrizitätseingang und die Signaleingangs/ausgangsleitung
verbindet, wirkt als Kopplungskondensator, um Kommunikationssignale
von der Signaleingangs/ausgangsleitung hindurchzulassen, während alle
niederfrequenten Komponenten bei oder etwa bei der Netzelekirizitäts-Versorgungsfrequenz
(d.h. 50/60 Hz) gedämpft
werden.
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Der
zweite zwischen dem Netzelektrizitätsausgang und der Signaleingangs/ausgangsleitung angeordnete
Kondensator sorgt für
eine weitere Dämpfung
von Kommunikationssignalen und ist über die Signaleingangs/ausgangsleitung
mit Erde verbunden.
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Im
Fall des Versagens des ersten oder zweiten Kondensators ist jeder
Kondensator vorzugsweise mit einer Sicherung ausgestattet, die zwischen dem
ersten oder zweiten Kondensator und der Eingangs/ausgangsleitung
des Signals angeordnet ist. Außerdem
kann eine zusätzliche
Sicherheitsvorkehrung getroffen werden, indem ein zweiter Induktor zwischen
den Verbindungen zwischen der Signaleingangs/ausgangsleitung und
dem ersten und zweiten Kondensator angeordnet ist. Dieser Induktor übt keinen
Einfluss auf Kommunikationsfrequenzsignale aus, bietet aber einen
Weg zur Erde, wenn der erste Kondensator einen Fehler entwickelt,
wodurch die erste Sicherung durchbrennen kann, ohne dass das Stromfrequenzsignal
auf die Signaleingangs/ausgangsleitung gelassen wird.
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Die
Induktivität
des Hauptinduktors hängt vom
Material, aus dem er besteht, und vom Querschnitt des um den Kern
gewickelten Drahts ab. Die oben angeführte Induktivität von 10 μH ist vorzugsweise
ein Mindestwert, wobei durch Verwendung eines besseren Kernmaterials
eine höhere
Induktivität, z.B.
in der Größenordnung
von 200 μH,
erzielt werden kann. Alternativ dazu können einige in Reihe geschaltete
Induktoren verwendet werden.
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Der
Kopplungskondensator besitzt eine Kapazität, die vorzugsweise im Bereich
von 0,01 bis 0,50 μF
liegt; der zweite Kondensator, der den Netzelektrizitätsausgang
mit der Signaleingangs/ausgangsleitung und der Erde verbindet, besitzt
eine Kapazität,
die vorzugsweise im Bereich von 0,001 bis 0,50 μF liegt.
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Der
zweite auf der Signaleingangs/ausgangsleitung angeordnete Induktor
besitzt vorzugsweise eine minimale Induktivität von etwa 250 μH. Dieser
Induktor übt
daher keinen Einfluss auf Kommunikationsfrequenzsignale auf der
Signaleingangs/ausgangsleitung aus. Der zum Aufbau des 250 μH-Induktors
verwendete Leiter sollte einen ausreichenden Querschnittsbereich
aufweisen, um Fehlerstrom aufzunehmen, falls der Entkopplungskondensator
den Zustand nicht kurzschließen
kann.
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Vorzugsweise
wird jede Neben-Selbstresonanz in den induktiven oder kapazitiven
Elementen vermieden werden. Wenn die untere Grenzfrequenz der Anpassungseinheit
zunimmt, können
die minimalen Induktivität-
und Kapazitätwerte
proportional reduziert werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Filter in einem Abschirmgehäuse untergebracht, um eine
gute Erdung sicherzustellen und Strahlung der Kommunikationssignale
zu verhindern.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Signalübertragungsnetzwerk,
umfassend zumindest einen Telekommunikationsnetzwerkabschnitt und
zumindest einen Stromübertragungs- und/oder
Verteilungsnetzabschnitt.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Stromübertragungs-
und/oder Verteilungsnetz, umfassend Mittel zur Eingabe eines Telekommunikationssignals
in das Stromübertragungsnetz (z.B.
ein Elektrizitätsübertragungs-
und/oder Verteilungsnetz) aus einem Telekommunikationsnetzwerk und
Ausgangsmittel zur Entfernung eines ähnlichen Telekommunikationssignals
aus dem Stromnetz.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Elektrizitätsverteilungs-
und/oder Stromübertragungsnetz
mit einer Anzahl an Phasen, wobei diese Anzahl aus der Liste 1,
2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n (worin n eine ganze Zahl von mehr als
9 ist) ausgewählt
ist, vorzugsweise mit 1 oder 2 Phasen, umfassend Eingangsmittel
zur Einspeisung eines Telekommunikationssignals mit einer Trägerfrequenz
von mehr als etwa 1 MHz in zumindest einen Phasenleiter des Netzwerks
und Ausgangsmittel zur Entfernung des Telekommunikationssignals
aus zumindest einem anderen Phasenleiter des Netzwerks.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein unsymmetrisches Elektrizitätsverteilungs- und/oder
Stromübertragungsnetz,
von dem zumindest ein Teil ein umhülltes Kabel umfasst, wobei
das Netz folgendes enthält:
Eingangsmittel zur Einspeisung eines Telekommunikationssignals mit
einer Trägerfrequenz
von mehr als 1 MHz in das Netzwerk und Ausgangsmittel zur Entfernung
des Telekommunikationssignals aus dem Netzwerk, wobei das Signal entlang
des Teils des Netzes mit umhülltem
Kabel übertragbar
ist.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein aus Hauptleitung
und Verzweigung bestehendes Mehrpunkt-Elektrizitätsverteilungs- und/oder Stromübertragungsnetz,
umfassend Eingangsmittel zur Einspeisung eines Telekommunikationssignals mit
einer Trägerfrequenz
von mehr als etwa 1 MHz in das Netz und Ausgangsmittel zur Entfernung
des Telekommunikationssignals aus dem Netzwerk.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Elektrizitätsverteilungs-
und/oder Stromübertragungsnetz,
von dem zumindest ein Teil außerhalb
eines Gebäudes
liegt, wobei das Netz folgendes enthält: Eingangsmittel zur Einspeisung
eines Telekommunikationssignals mit einer Trägerfrequenz von mehr als etwa
1 MHz in das Netzwerk und Ausgangsmittel zur Entfernung des Telekommunikationssignals
aus dem Netzwerk, wobei das Signal entlang des äußeren Teils des Netzwerks übertragbar
ist.
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In
einem weiteren Aspekt bietet die Erfindung ein Verfahren zur Signalübertragung,
umfassend die Einspeisung eines Telekommunikationssignals mit einer
Trägerfrequenz
von mehr als etwa 1 MHz in zumindest einen Phasenleiter eines Elektrizitätsverteilungs-
und/oder Übertragungsnetzes
und den anschließenden
Empfang des Signals aus zumindest einem weiteren Phasenleiter des
Netzes, wobei das Netz einige Phasen aufweist, wobei die Anzahl
aus der Liste 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n (worin n eine ganze
Zahl von mehr als 9 ist) ausgewählt
ist, vorzugsweise jedoch mit 1 oder 2 Phasen.
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Beliebige
oder alle der obigen Aspekte können
Merkmale aufweisen, die an anderer Stelle in der vorliegenden Beschreibung
dargelegt sind.
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Es
folgt eine Erklärung
von Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen,
worin:
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1 ein
schematisches Diagramm eines Teils eines Netzwerks der Erfindung
ist;
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2 ein
schematisches Diagramm eines ersten Übertragungssystems für ein in 1 dargestelltes
Netzwerk ist;
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3 ein
schematisches Diagramm eines zweiten Übertragungssystems für ein in 1 dargestelltes
Netzwerk ist;
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4 ein
schematisches Diagramm eines dritten Übertragungssystems für ein in 1 dargestelltes
Netzwerk ist;
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5A ein
Querschnitt durch ein typisches dreiphasiges Kabel ist;
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5B ein
Schnitt durch ein typisches Koaxialkabel ist;
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6 eine
bevorzugte Ausführungsform
einer in der Erfindung verwendeten Netzwerkanpassungseinheit darstellt;
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7 eine
zweite Ausführungsform
einer in der Erfindung verwendeten Netzwerkanpassungseinheit darstellt;
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8 eine
Draufsicht der Netzwerkanpassungseinheit ist;
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9 eine
Draufsicht einer Platine für
die Netzwerkanpassungseinheit von 8 ist;
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10 ein
schematisches Diagramm einer in der Erfindung verwendeten Netzwerkanpassungseinheit
ist;
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11a und 11b ein
zweites bzw. drittes schematisches Diagramm einer in der Erfindung verwendeten
Netzwerkanpassungseinheit darstellen;
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12A, 12B und 12C Schnittansichten durch ein konzentrisches,
geteilt konzentrisches bzw. pseudokonzentrisches Kabel sind; und
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13 ein
Hybridnetzwerk gemäß einem Aspekt
der Erfindung zeigt.
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1 zeigt
allgemein ein Netzwerk 40. Netzelektrizität tritt
aus einer 11 kV-Übertragungsleitung 42 über einen
Transformator 44 und in ein 415 V-Dreiphasennetzwerk 46 in das
Netzwerk ein. Das 415 V-Dreiphasennetzwerk versorgt eine Anzahl
an Orten, z.B. Gebäude 48.
Jedes dieser Gebäude
wird möglicherweise
nur mit einphasiger Elektrizität
versorgt oder kann alternativ dazu mit dreiphasigem Strom versorgt
werden.
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Sprach-
und Datensignale können
in das Netzwerk von einem Telekommunikationsnetzwerk (z.B. einem
Koaxialkabel, einem Faseroptikkabel oder einem vedrillten Leiterpaarkabel)
oder einem weiteren Teil des Elektrizitätsverteilungs/übertragungsnetzes
an einem Einspeisungspunkt 50 eingespeist bzw. von ihm
empfangen werden, um durch Benutzer in der Einrichtung 48 übertragen
und/oder empfangen zu werden. Diese Signale können eine schmale Bandbreite
aufweisen, z.B. Telefoniesignale, oder Breitbandsignale sein, z.B.
Fernsehsignale – dies
hängt von
der Dämpfung
und der entlang des Stromverteilungsnetzes zurückzulegenden Entfernung ab.
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Um
die Sprach- und Datenkommunikationssignale vom niederfrequenten
Hochamplituden-Stromsignal zu unterscheiden, ist jede Signalquelle
und/oder jedes Signalziel mit einer Netzwerkanpassungseinheit 52 ausgestattet,
die in 11a detaillierter dargestellt
ist. Diese Netzwerkanpassungseinheit enthält einen Tiefpassfilter zur
Trennung der zwei Signale voneinander.
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Eine
weitere (Hochstrom-) Anpassungseinheit 51 (siehe auch 11b) kann zwischen dem Elektrizitäts- und
Verteilungstransformator 44 und dem Einspeisungspunkt 50 angeordnet
sein, um Transformatorrauschen aus dem Anpassungsnetzwerk 40 zu
entfernen. Die Einheit 51 ist mit einem Hochstrominduktor
versehen.
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13 zeigt
einen Abschnitt eines Hybrid-Signalübertragungsnetzwerks gemäß der Erfindung.
Ein Teil eines Kabels 130 eines Breitband-Telekommunikationsnetzwerks
(z.B. ein Koaxialkabel, Faseroptikkabel oder ein verdrilltes Leiterpaarkabel) verläuft – wie aus
der Figur ersichtlich – für die Zwecke
des vorliegenden Beispiels parallel zu einem z.B. dreiphasigen Elektrizitätsverteilungskabel 132.
Das Elektrizitätsverteilungsnetzwerk 132 kann
auch Telekommunikationssignale geeigneter Trägerfrequenz und Bandbreite
tragen, wie dies an anderer Stelle in der vorliegenden Beschreibung
und in PCT/GB93/02163 dargelegt ist. Das Telekommunikationsnetzwerk 130 trägt Breitband-Telekommunikationssignale
wie z.B. Fernsehsignale.
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Die
Telekommunikationssignale wie z.B. Fernsehsignale, die ein analoges
und/oder digitales Format aufweisen können, werden aus dem Telekommunikationsnetzwerk 130 über eine
Anpassungseinheit 136 in bzw. aus einem Abschnitt 134 des
externen Elektrizitätsverteilungsnetzwerks 132 eingespeist
bzw. entfernt, wobei entweder die Telekommunikationssignale nicht
in das Elektrizitätsverteilungsnetzwerk 132 eindringen
oder die Elektrizitätssignale
in das Telekommunikationsnetzwerk 130 eindringen.
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Ebenso
können
Telekommunikationssignale vom Abschnitt 134 des Elektrizitätsverteilungsnetzes 132 in
das Telekomnetzwerk eingespeist werden.
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Erforderlichenfalls
kann eine Koaxial/Faserkabel-Schnittstelleneinheit 138 und
ein Verstärker (z.B.
ein Breitbandverstärker) 140 dazu
dienen, die Schnittstelle zwischen dem Telekommunikationsnetzwerk 130 und
der Anpassungseinheit 136 zu bilden. Der Verstärker 140 kann
bidirektional (wie dargestellt) oder unidirektional (je nach Bedarfsfall
in einer der Richtungen) ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
ist der Abschnitt 134 des externen Elektrizitätsverteilungsnetzes 132 ein
einphasiges Kabel. Es kann sich um ein konzentrisches einphasiges
Kabel oder ein geteilt konzentrisches einphasiges Kabel handeln,
das ausgebildet ist, sich wie ein pseudokonzentrisches Kabel zu
verhalten, wie dies unter Bezugnahme auf 12A, 12B und 12C beschrieben
ist. Typischerweise verbindet dieses einphasige Kabel die Einrichtung 142 eines Benutzers
mit dem z.B. dreiphasigen Elektrizitätsverteilungsnetz 132.
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In
oder in der Nähe
der Einrichtung 142 des Benutzers kann sich eine zweite
Anpassungseinheit 144 befinden, die Telekommunikationssignale 146 von
der Elektrizitätsversorgung 148 trennt.
Somit wird die Verteilung von elektrischer Energie und Breitband-Telekommunikationssignalen
ohne gegenseitige Beeinträchtigung
und ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen Koaxial/Faserkabelverbindung zwischen dem
Telekommunikationsnetzwerk 130 und der Einrichtung 142 des
Benutzers vereinfacht.
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Eine
Vielzahl solcher Verbindungen können vom
Telekommunikationsnetzwerk 130 zu einer korrespondierenden
Vielzahl an Benutzereinrichtungen hergestellt werden. Das Telekommunikationsnetzwerk 130 kann
direkt mit dem Sender von Breitband-Telekommunikationssignal(en) oder über eine Radio-
oder Satellitenverbindung 150 verbunden sein.
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Die
Anpassungseinheit(en) 136 kann bzw. können sich auf Straßenebene
befinden, z.B. in einer Säule
oder Kasten auf der Seite des Gehsteigs und angrenzend zur Elektrizitätswartungsposition
innerhalb der Kundeneinrichtungen. Die Anpassungseinheit(en) 142 kann
bzw. können
sich z.B. in der Nähe oder
innerhalb der Kundeneinrichtungen, z.B. innerhalb einer Selbstschalter-HRC-Einheit
und/oder dem Elektrizitätszähler, befinden.
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2 zeigt
einen Abschnitt eines dreiphasigen Netzwerks 40, in das
und aus dem unter Verwendung der Netzwerkanpassungseinheiten 52 Datensignale übertragen
und empfangen werden können. Das
Kabel des Netzwerks ist umhüllt,
d.h. durch eine Hülle 41 umgeben,
z.B. entlang seiner gesamten oder im wesentlichen gesamten Länge. Beispielsweise
könnten
Datensignale durch die Netzwerkanpassungseinheit 52A auf
die gelbe Phase übertragen werden,
d.h. das Signal wird zwischen der gelben Phase und Erde angelegt,
wie dies dargestellt ist. Die übertragenen
Daten können
dann durch beliebige oder alle Anpassungseinheiten 52B, 52C und 52D empfangen
werden, die mit der gelben, roten bzw. blauen Phase verbunden sind.
Anders ausgedrückt können übertragene
Daten in jeder Phase des Kabels aufgenommen werden, darunter auch
in jenen Phasen, in die die Signale durch die Übertragungseinheit nicht eingespeist
wurden. Dies ist auf die gegenseitige Kapazität zwischen den Phasenleitern
zurückzuführen, die
zu einer effektiv pseudokoaxialen Beschaffenheit des dreiphasigen
Kabels führt.
Wie ersichtlich, können
Daten von jeder Einheit übertragen
und empfangen werden.
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Jede
Phase des Netzwerks 40 enthält, wie dies in der Figur dargestellt
ist, einen Transformator 43. Typischerweise wird dies durch
einen einzigen dreiphasigen Transformator für alle drei Phasen erreicht
und nicht durch drei getrennte einphasige Transformatoren, obwohl
dies möglich
ist.
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3 zeigt
einen Abschnitt eines dreiphasigen Stromnetzes 40, in das
und aus dem Datensignale unter Verwendung von vier Netzwerkanpassungseinheiten 52 übertragen
und empfangen werden. Wie dies aus der Figur ersichtlich ist, werden
die Datensignale über
zwei Phasen des dreiphasigen Netzwerks übertragen – in diesem Fall die rote und blaue
Phase.
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Wenn
eine oder mehrere Phasen nicht verwendet werden (z.B. die gelbe
Phase in 3), kann bzw. können die
nicht verwendete(n) Phasen(n) abgeschlossen werden, um eine geeignete
Impedanz zu erreichen. Dies kann unter Verwendung einer "L"-Schaltung erfolgen, d.h. mittels eines
Reiheninduktors mit einem Parallelkondensator auf der Transformatorseite.
Dies sorgt für
optimale Impedanz und stellt sicher, dass ein HF-Signal, das z.B.
zwischen der roten und gelben Phase gekoppelt ist, durch eine Transformatorverbindung
geringer Impedanz nicht geshuntet wird. Wenn die induktive Reaktanz
z.B. im Gelbphasen-Transformatorverbindungspunkt
nicht ausreichend ist, stellt dies einen großen Vorteil dar.
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In 4 ist
ein alternatives Übertragungssystem
zu 2 zu sehen; hierin werden Datensignale über alle
drei Phasen, d.h. die blaue, rote und gelbe Phase des dreiphasigen
Netzwerks 40 übertragen.
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5A zeigt
einen vereinfachten Querschnitt eines dreiphasigen Stromkabels 54,
das die rote Phase 56, gelbe Phase 58 und blaue
Phase 60 enthält.
Datensignale werden zwischen der blauen Phase 60 und Erde 62 übertragen
und über
die Netzwerkanpassungseinheit 52 in das Netzwerk eingespeist.
Bei hohen Frequenzen erzeugt die gegenseitige Kapazität zwischen
den Phasen wirkungsvoll einen Kurzschluss. Daher bietet ein derartiges Übertragungssystem
pseudokoaxiale Eigenschaften, die etwa dem Koaxialkabel von 5B entsprechen.
Die gegenseitige Kapazität
zwischen beliebigen zwei Phasen im dreiphasigen Kabel ist schematisch
als 64 in 5A dargestellt – ähnliche
gegenseitige Kapazität
bestehen zwischen anderen Phasenteilen.
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Die
Grundelemente einer Netzwerkanpassungseinheit 101 gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind in 11a und 11b dargestellt. 11a und 11b zeigen Anpassungseinheiten, die in 1 als 52 bzw. 51 gekennzeichnet
sind. Die Anpassungseinheit kann als gleichwertig zu einem Tiefpassfilter 100 und
einem Kopplungskondensatorelement 102 angesehen werden
(kann als Hochpassfilterelement betrachtet werden).
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Das
Tiefpassfilterelement 100 ermöglicht die Versorgung eines
Konsumenten mit Netzstrom aus dem Verteilungsnetzwerk, während hochfrequente Kommunikationssignale
daran gehindert werden, in die Einrichtung des Konsumenten einzudringen.
Ein Kopplungskondensator oder Hochpassfilterelement 102 ist
vorgesehen, um die hochfrequenten Kommunikationssignale an das Verteilungsnetz
zu koppeln, während
der Netzstrom daran gehindert wird, in die Kommunikationsvorrichtung
einzudringen.
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Die
Komponenten der Anpassungseinheit können z.B. in einem Elektrizitätszählergehäuse, das sich
in der Einrichtung des Konsumenten befindet, oder möglicherweise
auch in einem Fach hinter einem solchen Zähler untergebracht sein. Alternativ dazu
können
sich die Komponenten in einer Sicherung des Kunden mit hoher Schaltleistung
(HRC) oder einer Selbstschaltereinheit befinden.
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Bezug
nehmend auf 6 wird eine Ausführungsform
einer Anpassungseinheit (im wesentlichen eines Filters) gemäß einem
Aspekt der Erfindung allgemein durch das Bezugszeichen 10 bezeichnet
und ist zwischen einem Netzelektrizitätseingang 12 und einem
Netzelektrizitätsausgang 14 angeordnet.
Eine Signaleingangs/ausgangsleitung 16 ist auch am Filter
angeschlossen. Die Netzstromleitung ist eine herkömmliche
50 Hz-Netzstromversorgung mit einer privaten Stromquelle von 240
V und einem maximalen Strom von 100 amp zur herkömmlichen Verwendung.
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Der
Filter 10 wird in eine Metallkiste eingebaut, die die Strahlung
der Kommunikationssignale zu extern positionierten Geräten verhindert
und eine Verbindung 18 zu Erde für die Signaleingangs/ausgangsleitung 16 bietet.
Der Filter 10 enthält
einen ersten oder Hauptinduktor 20 aus 16 mm2 Draht,
der mit 30 Drahtwicklungen mit einem Durchmesser von 10 mm und einer
Länge von
200 mm um einen Ferritstab gewickelt ist. Dies sorgt für einen
Induktivitätwert
von etwa 50 μH – möglicherweise
ein Minimum für
die verwendeten Signaleigenschaften. Die Verwendung besserer Materialien
oder einer Vielzahl an Reiheninduktoren würde die Induktitität des Induktors bis
auf beispielsweise etwa 200 μH
steigern.
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Jedes
Ende des Hauptinduktors 20 ist mit einer Verbindung zur
Signaleingangs/ausgangsleitung 16 versehen. Eine erste
Verbindung 22 zwischen dem Netzelektrizitätseingang 12 und
der Signaleingangs/ausgangsleitung 16 umfasst einen ersten
oder Kopplungskondensator 24 mit einer Kapazität von zwischen
0,01 und 0,50 μF,
vorzugsweise etwa 0,1 μF.
Dieser Kopplungskondensator 24 ist mit einer ersten Sicherung 26 verbunden,
die angeordnet ist, um im Falle des Versagens oder eines Fehlers
im Kondensator 24 durchzugehen.
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Eine
zweite Verbindung 28 enthält einen zweiten Kondensator 30 mit
einer Kapazität
von zwischen 0,001 und 0,50 μF,
vorzugsweise etwa 0,1 μF. Dieser
Kondensator sorgt für
eine weitere Dämpfung der
Kommunikationssignale durch Kurzschließen zur Erdung oder Masse 18.
Eine zweite Sicherung 32 ist angeordnet, um durchzugehen,
wenn sich ein Fehler im zweiten Kondensator 30 entwickelt,
wodurch eine weitere Beschädigung
der Einheit verhindert wird.
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Die
Signaleingangs/ausgangsleitung 16 ist so angeschlossen,
dass ein zweiter Induktor 34 mit einer Induktivität von mindestens
etwa 250 μH
enthalten ist. Dieser Induktor ist als Schadensbegrenzer im Fall
des Versagens des Kopplungskondensators 24 vorgesehen.
Im Fall eines solchen Versagens bietet dieser Induktor einen Weg
zur Masse 18 für
die 50 Hz-Netzelektrizitätsfrequenz,
wodurch die Sicherung 26 durchbrennt. Der Induktor übt keinen
Einfluss auf die in der Signaleingangs/ausgangsleitung 16 vorhandenen
Kommunikationsfrequenzsignale aus.
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7 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines Filters gemäß einem
Aspekt der Erfindung. Der Filter 70 enthält ein Paar
Induktoren L1, L2, die zwischen einem Netzelektrizitätseingang 72 und
einem Netzelektrizitätsausgang 74 in
Reihe angeordnet sind. Ein bevorzugter Wert für L1 und L2 ist etwa 16 μH. Zwischen
der HF-Eingangsleitung 80 und dem Netzeingang 72 ist
eine erste Sicherung F1 und ein Kondensator C1 angeordnet, und zwischen
dem HF-Eingang 80 und der Masse ist ein dritter Induktor L3
angeordnet, der als HF-Drossel wirkt und einen typischen Wert von
250 μH besitzt.
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Zwischen
dem Verbindungspunkt von L1 und L2 und der Masse ist in ähnlicher
Weise eine zweite Sicherung F2 und ein zweiter Kondensator C2 angeordnet.
Zwischen dem Netzelektrizitätsausgang 74 und
der Masse ist eine dritte Sicherung F3 und ein dritter Kondensator
C3 angeordnet. Ein typischer Wert für die Kondensatoren ist etwa
0,1 μF und
für die
Sicherungen etwa 5 amp HRC (hohe Schaltleistung).
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Die
für diese
Komponenten angegebenen Werte sind nur Beispiele, wobei unterschiedliche
bevorzugte Werte für
andere Konstruktionsfrequenzen zweckmäßig sind.
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Bezug
nehmend auf 8 ist eine typische Gehäuseanordnung
für eine
Netzwerkanpassungseinheit gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung dargestellt. Die Hauptinduktoren L1 und L2 sind innerhalb
einer Abschirmbox 90 untergebracht. Es sind verschiedene
Verbindungen zu sehen, z.B. ein Kommunikationsschnittstellenanschluss 92,
mit dem die Kommunikationsausrüstung
des Benutzers normalerweise verbunden ist. Wie aus 8 ersichtlich, kann
dieser Anschluss jedoch in einem impedanzübereinstimmenden Torterminator 94 abgeschlossein sein.
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9 zeigt
eine Platine 96, die in die Einheit 90 von 8 hineinpasst
und den Rest der Schaltung für
die Netzwerkanpassungseinheit von 7 aufnimmt.
Die Verbindungen A, B, C, D und E sind – wie dies ersichtlich ist – mit den
geeigneten Anschlüssen
des in 8 dargestellten Kastens verbunden.
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10 ist
eine schematische Darstellung einer Netzwerkanpassungseinheit 52,
in der die verschiedenen Bausteine 80–86 des Netzwerkanpassungselement
zu sehen sind. Zur Konstruktion einer geeigneten Netzwerkanpassungseinheit
sollten die durch die Bausteine 81 und 86 dargestellten
Schaltungen über
das erforderliche Kommunikationsfrequenzspektrum (z.B. 1 MHz und
mehr) Elemente hoher Impedanz und bei der Frequenz der Netzelektrizitätsversorgung
(d.h. 50/60 Hz) Elemente geringer Impedanz sein, d.h. dass diese
Elemente Induktoren sind. Ebenso sollten die Bausteine 80 und 82 über das
erforderliche Kommunikationsfrequenzspektrum Kopplungselemente geringer
Impedanz und bei der Frequenz der Netzelektrizitätsversorgung Isolierelemente
hoher Impedanz sein, d.h. dass sie Kondensatoren sind.
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Fehlerstrombegrenzende
schmelzbare Sicherheitsverbindungen (84 und 85)
mit hoher Schaltleistung (HRC) sind mit den Elementen 80 und 82 in Reihe
angeordnet. Ein zusätzliches
impedanzübereinstimmendes
Netzwerk 83 kann zur Verbindung mit einem Kommunikationsanschluss
enthalten sein. Dieses Element kann außerhalb der Netzwerkanpassungseinheit 52 liegen.
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Die
optimalen Werte für
die Bausteine 81, 80, 82 und 86 hängen von
folgenden Faktoren ab:
- a) dem erforderlichen
Frequenzbereich, über
den das Netzwerk anzupassen ist
- b) der Längeneinheit
des anzupassenden Netzwerks
- c) der Anzahl und Art von Lasten, die im Netzwerk auftreten
können
- d) der charakteristischen Impedanz der Netzwerkphasenleiter
hinsichtlich der Erdung, d.h. der äußeren elektrischen Hülle des
Leiters
- e) der Impedanz der Kommunikationsschnittstellen-Vorrichtungen.
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Die
Netzwerkanpassungseinheit kann je nach Standort und Last und/oder
Fehlerstromwerten der Anpassungseinheit mit Luft, Inertgas, Harzverbindung
oder Öl
gefüllt
sein. Sie kann sich im Inneren befinden, an Masten montiert sein,
unterirdisch eingegraben oder in Straßenlaternenmasten eingesetzt sein.
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Die
Bausteine 81 und 86 können einige einzelne Reiheninduktoren
umfassen, wobei die Bausteine 84, 80, 83 und 86 entfallen
können,
wenn keine Verbindung erforderlich ist, z.B. bei einer Straßenlaterne.
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Die
Bausteine 80 und 82 können einige Kondensatoren umfassen,
die je nach vorliegender Arbeitsspannung, d.h. 240, 415, 11 kV,
33 kV usw., in Reihe und/oder parallel konfiguriert sind. Alternativ oder
zusätzlich
dazu können
die Bausteine 80 und 82 zwei oder mehrere parallele
Kondensatoren umfassen, um z.B. Unzulänglichkeiten in der Kondensatorkonstruktion
zu überwinden,
wenn ein Netzwerk über einen
relativ breiten Frequenzbereich, z.B. 50 MHz bis 500 MHz, angepasst
wird.
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Außerdem können die
Bausteine 81, 85 und 82 der Netzwerkanpassungseinheit
erforderlichenfalls eine Kaskade bilden. In einer typischen Auslegung
kann man folgendes beobachten: Je größer die Anzahl der kaskadenartig
angeordneten Elemente, desto schärfer
das Roll-off Ansprechen des Filters sowie desto größer seine
Dämpfung.
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12A, 12B und 12C zeigen Schnittansichten durch ein einphasiges
konzentrisches, geteilt konzentrisches bzw. "pseudo"konzentrisches Kabel. Ein typisches
konzentrisches einphasiges Kabel (siehe 12A)
besteht aus einem zentralen metallischen Leiterkern (üblicherweise
Aluminium) 110, der von einer Isolierschicht 112 (üblicherweise
PVC) umgeben ist. Um die Isolierschicht 112 sind mehrere
metallische Leiter 114 (üblicherweise Kupfer) herum
gelegt, über
denen eine Isolier- und Schutzhülle 116 (üblicherweise
PVC) angeordnet ist. Bei der Verwendung werden der Neutralleiter
und die Erdung in der Außenhülle metallischer
Leiter 114 kombiniert.
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Ein
geteilt konzentrisches Kabel (siehe 12B) ähnelt dem
konzentrischen Kabel, außer dass
die Außenschicht
metallischer Leiter 114 in zwei Abschnitte geteilt ist – z.B. in
den oberen Abschnitt 115 und den unteren Abschnitt 117.
Diese Abschnitte sind durch Isolatoren 118, 120 getrennt,
wobei während
der Verwendung der Neutralleiter und die Erdung geteilt sind, sodass
nur ein Abschnitt der äußeren metallischen
Hülle nur
einen von ihnen trägt.
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Um
einen pseudokoaxialen Effekt in den geteilt konzentrischen Stichkabeln
bei den erwünschten Übertragungsfrequenzen
(z.B. mehr als 1 MHz) aufrechtzuerhalten, können einer oder mehrere Kondensatoren 122 zwischen
dem oberen und unteren Abschnitt 115, 117 der äußeren metallischen
Hülle 114 verbunden
sein. Dieser) Kondensator(en) kann bzw. können z.B. an den Anschluss-
und/oder Anpassungspunkten des Kabels angebracht sein.
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Man
erkennt aus den obigen Ausführungen, dass
ein einfacher Filter vorgesehen ist, der Signale mit einem Frequenzspektrum,
das Radiokommunikationssignale anzeigt, wirkungsvoll von jenen der
herkömmlichen
Netzelektrizitätsversorgung
trennt, ohne dass die Signale einen signifikanten Stärke- oder Qualitätsverlust
erfahren. Somit können
die Elektrizitätsverteilungs-
und/oder Übertragungsnetze
sowohl für
die Elektrizitätsversorgung
als auch für
die Ausbreitung von Breitband-Telekommunikationssignalen,
deren Format analog und/oder digital sein kann, eingesetzt werden.
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Die
Verwendung eines derartigen Filters an jedem Versorgungspunkt des
Konsumenten in einem unterirdischen Niedervolt-Elektrizitätsverteilungsnetz sorgt
für ein
angepasstes Netzwerk, das sich zur Übertragung hochfrequenter Kommunikationssignale
gemeinsam mit der Verteilung von 50 Hz, 240 V-einphasiger und 415
V-dreiphasiger Elektrizität
eignet. Das Vorsehen eines solchen angepassten Netzes stellt einen
weiteren Aspekt der Erfindung dar.
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Die
Erfindung ist nicht auf die obigen Details beschränkt, da
innerhalb ihres Schutzbereichs zahlreiche Modifikationen vorgenommen
werden können.