DEP0044265DA - Hochfrequenztelefonieübertragungssystem für Hoch- spannungsleitungen. - Google Patents

Description

Hoehfrequenztelephonieübertragungseystem für Hochspannungsleitungen.

Von den heute in Betrieh befindlichen Hochfrequenztelephonie--Übertragungssystemen, welche Hochspannungsleitungen als Übertragungsmedium verwenden, ist das mit Zweiseitenbandübertiagung und Amplitudenmodulation arbeitende Trägerstromsystem das älteste. Im L.-^ufe der Entwicklung hat sich nun gezeigt, dass dieses System bei wachsendem Aasbau der Sachrichtenkanäle den Anforderungen nicht mehr genügt. Vor allem macht eich der Wellenmangel störend bemerkbarj &fa die Zweiseitenbandübertiagung einen verhältnismässig hohen Frequenzbereich je Kanal in Anspruch nimmt. Ein anderes, nicht weniger wichtiges Problern 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 Uberwindung dieser Schwierigkeiten ist die Entwicklung verschiedene Wege gegangen. Dem Problem des flellenmangeIs wird dabei am besten durch die bekannten Einseitenbandsysteme mit unterdrücktem Träger begegnet, da« gleichzeitig den Vorteil einer gewissen

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Verbesserung des Störpeg®labStandes aufweise*. Bei diesen Systemen erstreckt sich ein übertragungskanal jeweils nur zwischen zwei benachbarten Stationen, der Verkehr mit weiteren Stationen erfolgt im sogenannten ReIaie et at ionsbe t r leb· Bei 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 Wellenmangele stellt das sogenannte Linienverkehrssystem 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 #er eintreffenden unmoduliert^ Trägerströme enthalten.

Das Protlem des Störpegels ist in jüngerer Zeit durch die Anwendung der an sich tekannten Frequenzmodulation anstelle der Amplitudenmodulation auch tei der übertragung über Hochspannungsleitungen gelöst worden, die einen beträchtlichen Gewinn an Störpegelabstand mit sich brachte. Dieser Störpegelabstand ist umso grösser, je grösser der für die Modulation verwendete frequenzhub ist, sodass bei der praktischen Ausgestaltung wolcher Systeme mit einer Verminderung der Bandbreite für einen Kanal nicht gerechnet werden kann. Die bekannten Systeme dieser Art arbeiten ebenfalls nach dem Eelaisatationeprinzip_e

Der Erfindung liegt die Aufgate zugrunde, eine weitere Verbessererung der Übertragungseigenschaften solcher Systeme, insbesondere hinsichtlich der beiden genannten Probleme zu schaffen. Erreicht wird diese erfindungsgemäss dadurch, dass bei Anwendung eines nach dem Linienver kehr epr inz ip arbeitenden Systems, bei dem die zwischen zwei Endstellen liegenden Stationen als Zwiechenverstärker ausgetildet sind, in denen eine Modulation des vom fernen Leitungsende ankommenden Trägerstromes erfolgt, die von den Endstellen ankommenden Trägerströme in den Zwiechenveretärkern einer !frequenzmodulation unterworfen werden.

Obwohl beide Systeme, Linienverkehr und Pr e quenzmodulation, an sich bekannt sind, "war ihre Kombination, wie sie durch die Erfindung vorgeschlagen wird, nicht ohne weiteres möglich, da einer Realisierung der Frequenzmodulation in Zwiechenverstärkern beträchtliche Schwierigkeiten entgegenstanden.^Eine bereits von den mit Amplitudenmodulation arbeitenden Linienverkenrasystemen her bekannte Schwierigkeit besteht darin, dass die an den Verstärkerein- und ausgang angeschlossenen Fernleitungen über das Leitungssystem der Hochspannungsstation stete verhältnismässig stark gekoppelt sind, wodurch eine unve τ hlItni smäs s ig starke Rückkopplung auftritt und damit eine Beschränkung der Verstärkung notwendig wird» Bei Betrieb mit Frequenzmodulation kommt als weiter® Schwierigkeit hinzu, dass im Zwischenverstärker der Träger selbst eine ungewollte, wenn auch geringt Verschiebung erhalten kann. Empfangs- und Öendefrequenz stimmen dann nicht mehr genau überein,

und infolge der vorhandenen starken Rückkopplung vom Ausgang auf den ^jiIngeypg und des Pegeluntexschiedes zwischen Ausgang und Eingang entsteht eint besondere starke Überlaufrungsstörung. Die Prequenzaoisolation 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 Konstanthaltung der Trägerfrequenzen an sich die günstigste Lösung darstellen würde.

Diese Schwierigkeiten lassen sich jedoch bei geeignetem Aufbau der Zwischenverstärkereinrichtung vermeiden. In diesem Zusammenhang besteht die wichtigste Massnahme gemäss der weiteren Erfindung dar in, dass die Frequenzmodulation im ZwiEchenver stärker in einer von der Übertragungsfrequenz unabhängigen Frequenzlage erfolgt, *eitere vorteilhafte Massnahmen gehen aus der folgenden Beschreibung einiger Aus führ ungsbe is ρ ieIe für den Aufbau frequenzmodulierter ZwischenveretSrker gemäss der Erfindung hervor. Diese Beispiele sind in den beigefügten Abbildungen in Gestalt von Blockschaltbildern dargestellt, wobei übereinstimmende Bausteine in den verschiedenen Abb. gleiche Bezugsziffern besitzen. &ie den einzelnen Bausteinen beigefügten Zahlenangaben stellen nur angenommene Werte dar β die jedoch den in der Praxis üblichen Werten entsprechen«, Die heute in Betrieb befindlichen Träger Stromgeräte für die übertragung über Hochspannungsleitungen verwenden fast durchweg TrHgerfrequenzen im Bereich zwischen 50 und 300 KHZ.

Zunächst soll ein Beispiel beschrieben werden bei dem dei ZwlschenverstSrker ohne Frequenzumsetzung arbeitet, ^ei diesem in übb. 1 gezeigten Beispiel wird die von links ankommende Frequenz f^nach Durchlaufen des abstimmbaren Eingangsfilters 1 im Modulator 2 in eine ^wischenfrequenzlag® f_Qumgesetzt. Die Umeetzerfrequenz f_Q + f₁ wird von dem atetimmbaren Generator 9 geliefert. Der Träger f₁ wird dabfci im Modulator mit unterdrückt, Trägerreste im nachgeordneten, auf f_Q abgestimmten ^ilter 3 beseitigt. Die umgesetzte Frequenz wird anschliessend in einem Frequenzteiler4

im Verhältnis ~ herabgesetzt und die herabgesetzte Frequenz in einem Phesenmodulator 5 durch die vom Mikrophon M gelieferte Mederfrequenzspannung moduliert. Die Modulation erfolgt also unab-

hängig von der Frequenz des ankommenden Trägers to einer für eine Phasenmodulation geeigneten niedrigeren Prequenzlage, wodurch die eingangs genannten Schwierigkeiten hinsichtlich des Hubes beseitigt werden, Bie Phasenmodulation der herabgesetzten Zwischenfrequenz erfolgt mit einem der Modulationsfrequenz umgekehrt proportionalen Phasenhub. Eine solche Modulation ist bekanntlich völlig gleichwertig einer Frequenzmodulation. Eie so modulierte Frequenz wird daraufhin in dem Frequenzvervielfacfaer 6 wieder, in die ^w is eigenfrequenz lage f gebracht und nach Siebung in dem aifcf diese Frequenz abgestimmten ^jjIlter 7 im Modulator 8 wieder inddie ursprüngliche Frequenzlage der Bapfangsfrequenz f^, umgesetzt. Die Umsetzung erfolgt durch eine Frequenz f_Q + f^, die vom gleichen Generator 9 geliefert wird, der im Eingang die Umsetzung in die Zwischenfrequenz bewirkte. Hach Passieren eines Tiefpasses IQ mit einer Grenzfrequenz entsprechend der höchsten zu übertragenden Frequenz erfolgt die Verstärkung der frequenzmodulierten Trägerspannung in 11 und Weiterübertragung über das Sendefilter 12. Bei der beschriebenen Anordnung bleibt die Trägerfrequenz beim ^ai anlaufen des Zwischenverstärkers exakt konstant.

In den weiteren Beispielen sind Anordnungen gezeigt, bei denen im Ewischenverstärker gleichzeitig 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 Freileitungeträgerstromsystemen her bekannt, jedoch wird dort weder eine Frequenzmodulation im Zwischenverstärker vorgenommen noch der Träger übertragen, sodass die bekannten Einrichtungen zur Lösung der vorliegenden ⁱⁱUfgabe nicht anwendbar sind. Als besonders vorteilhaft erweist sich bei diesem Verfahren eine Anordnung, bei welcher der Ver» stärker aus beiden Richtungen das gleiche Frequenzband empfängt und mit einer bestimmten Verschiebung wieder nach beiden Richtungen aussendet. Da hierbei\etir--#4ngafig-—Uftd--^Auagang· 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 Modulations!inrichtung braucht in diesem Falle nur gefordert zu werden, dass die vorgeschriebene Prequenzverschiebung einigermassen genau eingehalten wird«

Das Beispiel nach Abb. 2 unterscheidet sich vom ersten Ausfihr ungateispie1 dadurch, dass die empfangene Spannung einer zweimaligen Prequenzumeetzung unterworfen wird, wobei eine der dabei verwendeten Trägerfrequenzen unmoduliert, die andere frequenzmoduliert ist· Im einzelnen ist·die Wirkungsweise dieser Anordnung folgende: die ankommende Frequenz f^ wird in dem hinter dem Eingangefiiter 1 angeordneten Modulator durch dine vom Generator 13 geliefert« feste vorzugsweise quarzsfabili-Bitrte Frequenz f in ein« Zwischenfrequenzlag® f„+f umgesetzt

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und gelangt über ein auf dieses Zwischenfre^uenzband abgestimmtes, relativ breites und dabei einfaches Filter 14 auf einen zweiten Modulator 15, dem ale Steuerfrequenz eine f aquenzmodu-Iierte Schwingung f^ zugeführt wird, deren Prequenzlage so gewählt ist, dass als Modulationsprodukt eige von f^ verschiedene, jedoch im vorgeschobenen Übertragungsfrequenzbereich liegende bestimmte Frequenz f₂ entsteht, f^ ist unveränderbar, f_& unterscheidet eich um den gewünschten Verschiebungsbetrag f von f^. Lie 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 niedriger® Frequenz ί^/_χ phasenmoduliert und anschliessend durch Vervielfachung auf den Wert f^ gebracht wird. Durch diese Anordnung kann auch der frequenzmoduliert« Generator mit Quaxzstabilisierung ausgeführt und damit die gewünschte Fiequenzver3chiebung mit einer Genauigkeit von wenigen Kz eingehalten werden. Iiach erfolgter zweiter Umsetzung in die zweite Frequenzlage erfolgt wie vorher nach Durchlaufen des fidfpasses 10 die Verstärkung des weiter zu übertragenden frequenzmodulierten Trägers in 11, in dessen Ausgang wieder das abstimmbare Sendefilter 12 liegt. Es let selbstverständlich, dass die gleich« Aufbauweise auch für einen Zwiechenverstärker ohne Frequenzumsetzung, anwendbar ist. In diesem Falle braucht man nur die Frequenzen f Und f^ einander gleich zu machen· Auch bei dem in Abb. 3 gezeigten Beispiel wird von der Modulation mit einem frequenzmodulierten Träger Gebrauch gemacht, üm jedoch

ausserdem mit einem feet abgestimmten Filter für die Hauptselektion auezukommen, ist noch eine zweifache Zwischenmodulation mit dem gleichen Träger Cf₁ + f_ft + f_g) angeführt, durch die das zunächst in der Lage f«j + f_& liegende Frequenzband auf die Mittenfreaqanz f_ verschoben und nach Durchlaufen des Zwischenfrequenzfiltere ZBF (3) wieder in die Ausganglage zurückgebracht wird» Frequenzschwankungen des Generators (17) gehen in die Frequenzgena u igke it der Anordnung nicht ein« Alle ^ilter ausser dem Zwischenfrequenzfilter ZBF haben nur sehr geringe Anforderungen zu erfüllen, was besonders für die direkt an der Leitung liegaaden veränderbaren Filter einen grossen Vor.teil bedeutete

Anlagen:

13 Patentansprüche

1 Blatt Seichnung, 3 Figuren·

Claims (13)

Patentansprüche.

1) Hochfrequenztelephonieübertrsgungssystem für Hochspannungleitungen, bei dem die zwischen zwei Endstellen liegenden Stationen als Zwischenverstärker auegebildet sind, in denen eine Modulation des vom fernen Leitungsende ankommenden Tr ägerstr osnes erfolgt, dadurch gekennzeichnet ,dass die von den Endstellen ankommenden Trägerströme in den Zwischenvers*ärkern einer Frequenzmodulation unterworfen werden.

2) Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzmodulation durch einen Generator mit von der Übertragungsfrequenz unabhängiger Frequenz erfolgt.

3) Übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenzmodulation in Gestalt einer Phasenmodulation mit der Modulationsfrequenz umgekehrt proportienaIen Phasenhub vorgenommen wird.

4) übertragungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet_s dass der in der Phase zu modulierende Träger gegenüber den Trägern für die übertragung niedrig ist.

5) Übertragungssystem nach Anspruch 1-4» dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene Trägerfrequenz (f^) in eine feste Zwischenfrequenz (f_Q) umgesetzt wird, die in ganzzah-ligea Verhältnis geteilt, phasenmoduliert und anschliessend wieder auf den ursprünglichen Wert vervielfacht wird(Abb.1).

6) übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfrequenz für die Modulatoren, die die Verlagerung der empfangenen Trägerfrequenz in die Zwiscbenfrequenz-Iage und die der frequenzmodulierten Zwischenfrequenz in die Übertragungefrequenzlage bewirken, dem gleichen Generator(9) entnommen wird.

7) übertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die empfangene Trägerfrequenz einer zweimaligen Frequenzumsetzung unterworfen wird_t und dass von den die Umsetzung bewirkenden Frequenzen (f_fi u.f^) die eine unmoduliert, die andere frequenzmoduliert ist (Abb. 2-3).

8) übertragungssystem nach Anspruch 1-4 un3 7, dadurch gekennzeichnet , dass die unmoduliert· Trägerfrequenz (f_) und der

Si

Mittelwert (f^) der frequenzmod uIierten Trägerfrequenz unabhängig von der Uber tr agungsir e quenzlage sind (Abb.2).

9) Übertragungssystem nach Anspruch 1-4, 7 und 8,, dadurch gekennzeichnet , dass die unmoduliert© Trägerfrequenz (f«,) und der Mittelwert der frequenzmodulierten Trägerfrequenz! (f^) sich um den Betrag einer Zwischenfrequenz (f _Q) von der Empfangs-bezw. Sendefrequenz unterscheiden.(Abb.2,3).

10) übertragungssystem, nach Anspruch 1 und 7-9, dadurch gekennzeichnet , dass die für di® Umsetzung der Empfangs- und Zwischenfrequenz verwendeten Trägerfrequ«nzen(f_a und f^) einander gleich sind,

11) Übertragungssystem nach Anspruch 1 und 7-9, dadurch gekennzeichnet , dass die für die Umsetzung benutzten Trägerfrequenzen (f_& f|j) sich um die Differenz f der für die beiden Übertragunsrichtungen verwendeten Frequenzen (f^ fg) unterscheiden derart, dass von dem Zwiechenverstärker auä beiden dichtungen das gleiche Frequenzband empfangen und nach beiden Richtungen das gleiche Frequenzband ausgesendet wird.

12) Übertragungssystem nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet_$ dass die die Umsetzungsfrequenzen (f_e f^) liefernden Generatoren in an sich bekannter Weise durch Quarzsteuerung fre ^uenzkonstant gemacht sind.

13) Übertragungssystem nach Ansprudh 11, dadurch gekennzeichent, dass die unmoduliert® Trägerfrequenz (f _in Abb. 3) veränderbar istg sodass die Differenz (f) zwischen den für die beiden Übertragungsrichtungen verwendeten .Frequenzen (f^ fg) wahlweise einstellbar ist.