DE900708C - Hochfrequenztelefonieuebertragungssystem fuer Hochspannungsleitungen - Google Patents

Hochfrequenztelefonieuebertragungssystem fuer Hochspannungsleitungen

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DE900708C
DE900708C DEP44265A DEP0044265A DE900708C DE 900708 C DE900708 C DE 900708C DE P44265 A DEP44265 A DE P44265A DE P0044265 A DEP0044265 A DE P0044265A DE 900708 C DE900708 C DE 900708C
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DE
Germany
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frequency
transmission system
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transmission
modulation
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DEP44265A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Gerhard Haessler
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Mix und Genest AG
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Mix und Genest AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/54Systems for transmission via power distribution lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Description

  • Hochfrequenztelefonieübertragungssystem für Hochspannungsleitungen Von den heute in Betrieb befindlichen Hochfrequenztelephonieübertragungssystemen, welche Hochspannungsleitungen als Übertragungsmedium verwenden, ist das mit Zweiseitenbandübertragung unid Amplitudenmodulation arbeitende Trägerstromsystem das älteste. Im Laufe der Entwicklung hat sich nun gezeigt, daß dieses System bei wachsendem Ausbau der Nachrichtenkanäle den Anforderungen nicht mehr genügt. Vor allem macht sich der Wellenmangel störend bemerkbar, da die Zweiseitenbandübertragung einen verhältnismäßig hohen Frequenzbereich je Kanal in Anspruch nimmt. Ein anderes, nicht weniger wichtiges Problem bei,der Übertragung über Hochspannungsleitungen bildet der unter Umständen sehr hohe Störpegel, der bei den an sich großen Entfernungen, die über solche Leitungen durch Trägerstromverbindungen überbrückt werden können, stark ins Gewicht fällt.
  • Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist die Entwicklung verschiedene Wege gegangen. Dem Problem des Wellenmangels wird dabei am besten durch die bekannten Einseitenbandsysteme mit unterdrücktem Träger begegnet, die gleichzeitig den Vorteil einer gewissen Verbesserung des Störpegelabstandes aufweisen. Bei diesen Systemen erstreckt sich ein Übertragungskanal jeweils nur zwischen zwei benachbarten Stationen; der Verkehr mit weiteren Stationen erfolgt im sogenannten Relaisstationsbetrieb. Der Nachteil dieser Betriebsweise ist ein höherer Verbrauch an Frequenzen, da für angrenzende Abschnitte im allgemeinen verschiedene Wellen verwendet werden müssen. Eine andere bekannte Lösung des Problems des Wellenmangels stellt das sogenannteLinienverkehrssystem dar, das darin besteht, daß man die für die beiden Übertragungsrichtungen verwendeten Trägerfrequenzen nur von den an beiden Enden einer Linie liegenden Stationen aussendet, während die Zwischenstationen in der Regel nur als Zwischenverstärker ausgebildet sind und Einrichtungen zur Modulation der vom fernen Leitungsende der eintreffenden unmodulierten Trägerströme enthalten.
  • Das Problem des Störpegels ist in jüngerer Zeit durch die Anwendung der an sich bekannten Frequenzmodulation an Stelle der Amplitudenmodulation auch bei der Übertragung über Hochspannungsleitungen gelöst worden, die einen beträchtlichen Gewinn an Störpegelabstand mit sich brachte. Dieser Störpegelabstand ist um so größer, je größer der für die Modulation verwendete Frequenzhub ist, so daß bei der praktischen Ausgestaltung solcher Systeme mit einer Verminderung der Bandbreite für einen Kanal nicht gerechnet werden kann. Die bekannten Systeme dieser Art arbeiten ebenfalls nach dem kelaisstatonsprinzip.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; eine weitere Verbesserung der übertragungseigenschaften solcher Systeme, insbesondere hinsichtlich der beiden genannten Probleme, zu schaffen. Diese Aufgabe ist nun nicht, wie es zunächst scheint, dadurch befriedigend lösbar, daß man die Prinzipien des schon erwähnten Linienverkehrssystems einfach übernimmt und ein solches System mit Frequenzmodulation betreibt. Einer Realisierung der Frequenzmodulation in den Zwischenverstärkern stehen nämlich beträchtliche Schwierigkeiten entgegen.
  • Eine bereits von den mit Amplitudenmodulation arbeitenden Linienverkehrssystemen her bekannte Schwierigkeit besteht darin, daß die an den Verstärker-Ein- und -Ausgang angeschlossenen Fernleitengen über das Leitungssystem der Hochspannungsstation stets verhältnismäßig stark gekoppelt sind, wodurch eine unverhältnismäßig starke Rückkopplung auftritt und damit eine Beschränkung der Verstärkung notwendig wird. Bei Betrieb mit Frequenzmodulation kommt als weitere Schwierigkeit hinzu, daß im Zwischenverstärker der Träger selbst eine ungewollte, wenn auch geringe Verschiebung erhalten kann. Empfangs- und Sendefrequenz stimmen dann nicht mehr genau überein, und infolge der vorhandenen starken Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang und.,des Pegelunterschiedes zwischen Ausgang und Eingang entsteht eine besonders starke überlagerungsstörung. Die Frequenzmodulation muß also so erfolgen, daß die Trägerfrequenz den vorgeschriebenen Wert sehr genau einhält. Schließlich ist es mit Schwierigkeiten verbunden, bei den verhältnismäßig hohen Frequenzen, die für die Übertragung verwendet werden, einen genügend hohen Hub zu erzielen, da man dann auch keine direkte Phasenmodulation anwenden kann, deren Verwendung hinsichtlich der Könstanthaltung der Trägerfrequenzen an sich die günstigste Lösung darstellen würde.
  • Diese Schwierigkeiten werden bei einem Hochfrequenztelephonieübertragungssystem für Hochspannungsleitungen, bei dem die zwischen zwei Endstellen liegenden Stationen als Zwischenverstärker ausgebildet sind, in denen eine Modulation des vom fernen Leitung sende ankommenden Trägerstromes erfolgt, gemäß der Erfindung dadurch überwunden, daß in den Zwischenverstärkern die Anwendung der Frequenzmodulation dadurch ermöglicht wird, daß die Frequenzmodulation in einer von der Übertragungsfrequenz unabhängigen Frequenzlage erfolgt und daß sie in- Gestalt einer Phasenmodulation mit der Modulationsfrequenz umgekehrt proportionalem Phasenhub vorgenommen wird.
  • Erst die Kombination der beiden genannten Merkmale führt zu einem System, das die gewünschten Verbesserungen hinsichtlich des benötigten Frequenzbandes und hinsichtlich des Störabstandes bringt.
  • Die Erfindung liegt daher in dieser Kombination, die es, im erweiterten Sinn, überhaupt erst möglich macht, die Prinzipien der Frequenzmodulation und des Linienverkehrs in einem neuen, technisch vorteilhaften Übertragungssystem zu vereinen.
  • Weitere vorteilhafte Maßnahmen gehen aus der folgenden _ Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele für den Aufbau frequenzmodulierter Zwischenverstärker gemäß der Erfindung hervor. Diese Beispiele sind in den Abbildungen in Gestalt von Blockschaltbildern dargestellt, wobei übereinstimmende Bausteine in den verschiedenen Abbildungen gleiche Bezugsziffern besitzen. Die den einzelnen Bausteinen beigefügten Zahlenangaben stellen nur angenommene Werte dar, die jedoch den in der Praxis üblichen Werten entsprechen. Die heute in Betrieb befindlichen Trägerstromgesäte für die Übertragung über Hochspannungsleitungen verwenden fast durchweg Trägerfrequenzen im Bereich zwischen 5o und 30o kHz.
  • Zunächst soll ein Beispiel beschrieben werden, bei dem der Zwischenverstärker ohne Frequenzumsetzung arbeitet. Bei diesem in Abb. i gezeigten Beispiel wird die von links ankommende Frequenz f1 nach Durchlaufen des abstimmbaren Eingangsfilters i im Modulator 2 in eine Zwischenfrequenzlage f, umgesetzt. Die- Umsetzerfreqüenz fo -i- f1 wird von dem abstimmbaren Generator 9 geliefert. Der Träger f1 wird dabei im Modulator mit unterdrückt, Trägerreste im nachgeordneten, auf fo abgestimmten Filter 3 beseitigt. Die umgesetzte Frequenz wird anschließend in einem Frequenzteiler q. im Verhältnis I herabgesetzt und die herabx gesetzte Frequenz in einem Phasenmodulator 5 durch die vom Mikrophon M gelieferte Niederfrequenzspannung moduliert. Die Modulation erfolgt also unabhängig von der Frequenz des an.-kommenden Trägers in einer für eine Phasenmodulation geeigneten niedrigeren Frequenzlage, wodurch die eingangs genannten Schwierigkeiten hinsichtlich des Hubes beseitigt werden. Die Phasenmodulation der herabgesetzten Zwischenfrequenz erfolgt mit einem der Modulationsfrequenz umgekehrt proportionalen Phasenhub. Eine solcheModu- Tation ist bekanntlich völlig gleichwertig einer Frequenzmodulation. Die so modulierte Frequenz wird daraufhin in dem Frequenzvervielfacher 6 wieder in die Zwischenfrequenzlage fo gebracht und nach Siebung in dem auf diese Frequenz abgestimmten Filter 7 im Modulator 8 wieder in die ursprüngliche Frequenzlage der Empfangsfrequenz fl umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt durch eine Frequenz fo -h f1, die vom gleichen Generator 9 geliefert wird, der im Eingang die Umsetzung in die Zwischenfrequenz bewirkte. Nach Passieren eines Tiefpasses 1o mit einer Grenzfrequenz entsprechend der höchsten zu übertragenden Frequenz erfolgt die Verstärkung der frequenzmodulierten Trägerspannung in i i und Weiterübertragung über das Sendefilter 12. Bei der beschriebenen Anordnung bleibt die Trägerfrequenz beim Durchlaufen des Zwischenverstärkers exakt konstant.
  • In den weiteren Beispielen sind Anordnungen gezeigt, bei denen im Zwischenverstärker gleich-Zeitig mit der Frequenzmodulation eine Frequenzumsetzung erfolgen kann, bei denen also die Sendefrequenz von der empfangenen Frequenz verschieden ist. Eine solche Frequenzumsetzung ist an sich von Freileitungsträgerstromsystemen her bekannt, jedoch wird,dort weder eine Frequenzmodulation im Zwischenverstärker vorgenommen noch der Träger übertragen, so daß die bekannten Einrichtungen zur Lösung der vorliegenden Aufgabe nicht anwendbar sind. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei diesem Verfahren eine Anordnung, bei welcher der Verstärker aus beiden Richtungen das gleiche Frequenzband empfängt und mit einer bestimmten Verschiebung wieder nach beiden Richtungen aussendet. Da hierbei an den Ein- und Ausgängen des Verstärkers gleiche Frequenzen auch stets mit gleichem Pegel auftreten, wird die Übersprechdämpfung beträchtlich verbessert, und die sonst notwendige Beschränkung der möglichen Verstärkung infolge der Rückkopplung zwischen Ausgang_und Eingang fällt fort. Bei der Frequenzmodulation kommt als weiterer Vorteil hinzu, daß auch die Pfeifstörungen dadurch stark verringert werden, daß unabhängig vom eingestellten Verstärkungsgrad die gleichen Frequenzen am Eingang und Ausgang nun mit gleichem Pegel auftreten. Von der Modulationseinrichtung braucht in diesem Fall nur gefordert zu werden, daß die vorgeschriebene Firequenzverschiebung einigermaßen genau eingehalten wird.
  • Das Beispiel nach Abb. z unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die empfangene Spannung einer zweimaligen Frequenzumsetzung unterworfen wird, wobei eine der dabei verwendeten Trägerfrequenzen unmoduliert, die andere frequenzmoduliert ist. Im einzelnen ist die Wirkungsweise dieser Anordnung folgende: Die ankommende Frequenz f1 wird in dem hinter dem Eingangsfilter i angeordneten Modulator durch eine vom Generator 13 gelieferte feste, vorzugsweise quarzstabilisierte Frequenz f, in eine Zwischenfrequenzlage f1 -f- f" umgesetzt und gelangt über ein auf dieses Zwischenfrequenzband abgestimmtes, relativ breites und dabei einfaches Filter 14 auf einen zweiten Modulator 15, dem als Steuerfrequenz eine frequenzmodulierte Schwingung fb zugeführt wird, deren Frequenzlage so gewählt ist, daß als Modulationsprodukt eine von f1 verschiedene, jedoch im vorgesehenenübertragungsfrequenzbereich liegende bestimmte Frequenz f. entsteht. fb ist unveränderbar, f" unterscheidet sich um den gewünschten Verschiebungsbetrag f von fb. Die frequenzmodulierte Schwingung wird von einem Generator 16 geliefert, wobei die Frequenzmodulation zweckmäßig analog dem bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Verfahren in der Weise erfolgt"daß eine niedrigere Frequenz f blx phasenmoduliert und anschließend durch Vervielfachung auf den Wert fb gebracht wird. Durch diese Anordnung kann auch der frequenzmodulierte Generator mit Quarzstabilisierung ausgeführt und damit die gewünschte Frequenzverschiebung mit einer Genauigkeit von wenigen Hz eingehalten werden. Nach erfolgter zweiter Umsetzung in die zweite Frequenzlage erfolgt wie vorher nachDurchlaufen des Tiefpasses 1o dieVerstärkung des weiter zu übertragenden frequenzmodulierten Trägers in i i, in dessen Ausgang wieder das abstimmbare Sendefilter 1a liegt. Es ist selbstverständlich, daß die gleiche Aufbauweise auch für einen Zwischenverstärker ohne Frequenzumsetzung anwendbar ist. In diesem Fall braucht man nur die Frequenzen f" und fb einander gleich zu machen. Auch bei dem in Abb. 3 gezeigten Beispiel wird von der Modulation mit einem frequenzmodulierten Träger Gebrauch gemacht. Um jedoch außerdem mit einem fest abgestimmten Filter für die Hauptselektion auszukommen, ist noch eine zweifache Zwischenmodulation mit dem gleichen Träger (f1 -I- f" -I- fo) angeführt, durch die das zunächst in der Lage f1 -h f" liegende Frequenzband auf die Mittenfrequenz fo verschoben und nach Durchlaufen des Zwischenfrequenzfilters ZBF '(3) wieder in die Ausgangslage zurückgebracht wird. Frequenzschwankungen des Generators 17 gehen in die Frequenzgenauigkeit der Anordnung nicht ein. Alle Filter außer dem Zwischenfrequenzfilter ZBF haben nur sehr geringe Anforderungen zu erfüllen, was besonders für die direkt an der Leitung liegenden veränderbaren Filter einen großen Vorteil bedeutet.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hochfrequenztelephonieübertragungssystem für Hochspannungsleitungen, bei dem die zwischen zwei Endstellen liegenden Stationen als Zwischenverstärker ausgebildet sind, in denen eine Modulation des vom fernen Leitungsende ankommenden Trägerstromes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zwischenverstärkern die Anwendung der Frequenzmodulation dadurch ermöglicht wird, daß die Frequenzmodulation in einer von der Übertragungsfrequenz unabhängigen Frequenzlage erfolgt und daß sie in Gestalt einer Phasenmodulation mit der Modulationsfrequenz umgekehrt proportionalem Phasenhub vorgenommen wird.
  2. 2. Übertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Phase zu modulierendeTräger gegenüber den Trägern für die Übertragung niedrig ist.
  3. 3. Übertragungssystem nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene Trägerfrequenz (f1) in eine feste Zwischenfrequenz (f0) umgesetzt wird, die in ganzzahligem Verhältnis geteilt, phasenmoduliert und anschließend wieder auf den ursprünglichen Wert vervielfacht wird (Abb. i).
  4. 4. Übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, .daß die Trägerfrequenz für die Modülätoren, die die Verlagerung der empfangenen Trägerfrequenz in d.ie Zwischenfrequenzlage und die der frequenzmodulierten Zwischenfrequenz in die Übertragungsfrequenzlage bewirken, .dem gleichen Generator (g) entnommen wird.
  5. 5. Übertragungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangene Trägerfrequenz einer zweimaligen Frequenzumsetzun,g .unterworfen wird und daß von .den die Umsetzung bewirkenden Frequenzen (f" und fb) die eine unimoduliert, die andere frequenzmoduliert :ist (Abb. 2 und 3).
  6. 6. Übertragungssystem nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die un modulierte Trägerfrequenz (f") und der Mittelwert (fb) der frequenzmodulierten Trägerfrequenz unabhängig von der übertragungsfrequenzlage sind (Abb.2).
  7. 7. Übertragungssystem nach Anspruch 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die unmodulierte Trägerfrequenz (f") und der Mittelwert der frequenzmodulierten Trägerfrequenz (fb) sich um,den Betrag einer Zwischenfrequenz (f0) von der Empfangs- bzw. Sendefrequenz unterscheiden (Abb. 2 und 3). B. Übertragungssystem nach Anspruch x und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Umsetzung der Empfangs- und Zwischenfrequenz verwendeten Trägerfrequenzen (f", f b) einander gleich sind. 9. Übertragungssystem nach Anspruch i und 5 bis 7, dadurch. gekennzeichnet, daß die für die Umsetzung .benutzten Trägerfrequenzen (f", fb) sich um die Differenz (f) der für die beiden Übertragungsrichtungen verwendeten Frequenzen (f1, f2) unterscheiden, derart, daß von dem Zwischenverstärker aus beiden Richtungen das gleiche Frequenzband empfangen und nach beiden Richtungen -das gleiche Frequenzband ausgesendet wird. io. Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Umsetzungsfrequenzen (f", fb) liefernden Generatoren in an sich bekannter Weise durch Quarzsteuerung frequenzkonstant gemacht wird. ii. Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die unmodulierte Trägerfrequenz (f" in Abb: 3) veränderbar ist, so daß die Differenz (f) zwischen den für die beiden Übertragungsrichtungen verwendeten Frequenzen (f1, f2) wahlweise einstellbar ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 722 815, 728 125; Zeitschrift »Electrical Engineering«, 1946, S. 824 ff.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE722815C (de) * 1935-10-27 1942-07-22 Aeg Traegerstromtelefoniesystem mit zwei Traegerstroemen und Zwischenverstaerkerstationen
DE728125C (de) * 1939-02-25 1942-11-20 Aeg Hochfrequenzzwischenverstaerker

Patent Citations (2)

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