SE523246C3 - Spärrfilter - Google Patents

Description

25 30 35 523 246 2 En högfrekvensundertryckning kopplas i regel på en kraftledning mot ett kraftverk eller förgrening och består av en stämningsanordning och relativt stora induktansspolar genom vilken en lågfrekvent ström flödar. Spärrning erhålles så att denna bl.a. står arbetsströmbortfall p.g.a. värme och mekaniska påkännlngar p.g.a. kortslutningsströmmar.

I transmissíonsnätverket, företrädesvis kraftledning, anses en tillämpad ferritkärnaledning att ha en konstant induktans och reaktans med avseende på en radiosignal som flödar genom ledaren. Induktansen kan definieras som L = Nz *,u*,u, /(l/A) , där N är antalet lindningar, y är permeabilitet, ,u, är en materialkonstant, I är ledningens längd och A är kärnans area. Materialkonstanten ,u, är invarlabel för omättade strömmar genom ferritkärnan. Om en alternerande lastström med tillräcklig amplitud appliceras ledningen, kommer kärnan att mätta och p, kommer slutligen att närma sig 1. Detta betyder att radiosignalen i ledaren inte kommer att blockeras i önskad utsträckning. Induktansen kommer att variera med hänsyn till frekvensen av sinussvepet med maximum värden vid omkring nollgenomgången.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Uppfinningens huvudsakliga syfte är att tillhandahålla ett nytt spärrfilter, företrädesvis för frekvenser av c:a 1-50 MHz, som löser ovan identifierade problem, och vilket har en liten storlek och bra prestanda. Dessutom, utfört som ett bandstoppfilter, reducerar anordningen enligt uppfinningen störningar vid utanförbandsområdet.

Av dessa anledningar tillhandahålles ett spärrfilter i ett kraftledningsbaserat dataöverföringsnärverk innefattande en primärsida och en sekundärsida.

Primärsidan innefattar en ferritkärna försedd med en extra lindning och att sekundärsidan innefattar en HF-kärna bestående av en ferritstav försedd med en lindning. Filtret är anordnat att fungera som en strömtransformator, som genererar ett motsatt sekundärt flöde till ett flöde i nämnda kraftledning så att en skillnad mellan flöden blir väsentligen noll och kärnan förblir omättad. En radiosignal (I ägna.) anslutes till en sekundär sida och mottages medelst nämnda HF-spole.

Sekundärsidan är försedd med en kondensator. 10 15 20 25 30 35 ï523 246 3 Uppfinningen avser även en metod för förbättring av signalkvaliteten i ett kraftledningsbaserat dataöverföringsnärverk medelst ett spärrfilter innefattande en primärsida och en sekundärsida. Metod innefattar: att förse primärsidan med en ferritkärna försedd med en extra lindning och sekundärsida med en HF kärna bestående av en ferritstav försedd med en lindning. Filtret är anordnat att fungera som en strömtransformator, som genererar ett motsatt sekundärt flöde till ett flöde i nämnda kraftledning så att en skillnad mellan flöden blir väsentligen noll och kärnan förblir omättad.

Kortbeskrivning av ritningar I det följande kommer uppfinningen att beskrivas på ett icke begränsande sätt med hänvisning till medföljande ritningar, i vilka: Fig. visar ett blockdiagram över ett överföringssystem, 1 Fig. 2 visar ett kopplingsschema enligt ett första utförande av uppfinningen, Fig. 3 visar ett kopplingsschema enligt ett andra utförande av uppfinningen, Fig. 4 visar en schematisk testuppsättning för testning av ett filter enligt uppfinningen, Fig. 5 visar ett frekvenssvep genom en mättad kärna, Fig. 6 visar en representativ spänning på mätningsslingan vid en omättad kärna, Fig. 7 visar ett frekvenssvep genom en kärna med en sekundär lindning och induktans, Fig. 8 visar ett frekvenssvep genom en omättad kärna med en stämd sekundär lindning och inte spänningssatt, och Fig. 9 visar ett frekvenssvep genom en omättad kärna med en stämd sekundär lindning och spänningssatt.

Detaljerad beskrivning av utföranden Såsom nämndes tidigare, är ändamålet att lösa problemet med att ha en varierande induktans. Enligt Fig. 2 löses detta medelst en extra lindning anordnad på ferritkärnan. Referens 10 i Fig. 2 avser en transformator bestående av en primär sida innefattande en ferritkärna 11 lindad med en extra lindning N1 och en sekundärsida 12 innefattande en HF-kärna bestående av en lindad ferritstav. Den 10 15 20 25 30 35 523 246 4 sekundära sidan tillhandhåller en sluten sekundär krets. En ledare är designerad med 13, genom vilken en variabel ström If och en radiosignalström lämna flödar.

Således fungerar anordningen som en strömtransformator vid låga frekvenser, vilken genererar ett motstående sekundärt flöde. Skillnaden mellan flöden kommer att bli noll och kärnan förblir omättad. Radiosignalen (motsvarande 15mm.) anslutes till den sekundära sidan och mottages med HF-kärnan p.g.a. spänningsfallet över reaktansen.

Fig. 3 visar ett kopplíngsschema liknande den i Fig. 2, men en kondensator är anordnad parallell med den sekundära sidans 12 kärna. Detta arrangemang tillåter undertryckning av önskade frekvenser och ett spärrfilter är tillhandahållet.

För att undersöka ändringar i filtrets dämpningsförmåga utfördes följande test, i vilken en mättad och en omättad kärna användes. Uppställningen innefattar den mättade kärnan 40, en spole lindad på en ferritstav 41, ett oscilloskop 42, ett antal HF spärrspolar 43, spektrumanalyserare 44, kontakter 45, nätverksanalyserare 46, signalgeneratorer 47, last 48, och testslinga 49. Uppställningen matas med AC spänning.

Följande parametrar är gällande: Lindad ferritstav 50 pH N1 10 N2 17 Laster elektriska värmeelement, 400 W Spole AMIDONS Fl'140-77 C 100P, f0= 5MHz Spolens storlek är liten, vilket tillåter enkel mättning. Den primära lindningen, N1, beräknades tillåta tillräckligt mättningsflöde.

Dämpningsmätningen genom kärnan utfördes medelst signalgenerator (Put = 10 dBm och frekvens 5,5 MHz) och spektrumanalyserare. Följande värden erhölls: 0 element (last) anslutet D = -34 dB 1 element (last) anslutet D = -30,72 dB 2 elements (last) anslutet D = -25 dB. 10 15 20 25 30 35 523 246 5 Kärnan skannades medelst närverksanalyserare med respekt på S21 (dämpning).

Resultatet illustreras i Fig. 5. Kammönstret är resultatet av kärnans variation mellan det mättade och omättade tillståndet i 100 Hz och interfererar med svepfrekvensen av nätverksanalyseraren. Maximala toppar visar dämpningen när kärnan mättas och minimala toppar visar dämpningen i omättade tillstånd när nollgenomgång passerar 50 Hz. Skillnaden i dämpningen är mest inom band 1, c:a 20 us och åtminstone sas.

I ett andra steg lindades en sekundär lindning på kärnan och anslöts till induktanslindningen på ferritstaven. Induktansen har ett värde av c:a 50 pH som motsvarar 341 Q vid 1 MHz. Reaktansen är mindre än 50 Q , vilket är målvärdet för den nominella impedansen.

S21 mätes medelst'nätverksanalyseraren och resultatet illustreras i Fig. 6. Det framgår att kärnan fungerar i omättat tillstånd och spärrgrafen ärjämn eftersom flödet styrdes medelst mätslingan. Den minimala dämpningen inom länkbandet är c:a -1SdB och maximala c:a -22 dB.

Den sekundära lindningen kompletteras med avstämningskondensator C, så att resonansfrekvensen landar i mitten av länkbandet 1, c:a 5 MHz. För det första svepes kärnan med 220 V bortkopplad och sedan inkopplad. Resultatet visas i figurerna 6 och 7. Den stämda sekundära lindningen ger en toppspärr på c:a -20 dB vid 5 MHz för den spänningssatta kärnan och anslutna lasten.

Slutsatsen är att de mättade och omättade kärnorna uppvisar betydelsen av undertryckning vi nämnda tillstånd. Undertryckningen av en ren kärna beror av lastströmmen vid 50 Hz. Under transmissionen mellan modemen i ett kraftledningsnätverk kan datauppsättningen krevera vid 100 Hz intervaller.

Fenomenen uppstår vid vissa delar av passbandet och nollgenomgångar när kärnan lämnar mätningen.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen, utan kan varieras på olika sätt utan att avlägsnas från de bifogade kravens skyddsomfång, och anordningen och metoden kan implementeras på olika sätt beroende av applikation, funktionella enheter, behov, krav och så vidare.

Claims (1)

1. 0 15 25 30 35 523 246 6 PATENTKRAV . Spärrfilter (10) i ett kraftledningsbaserat dataöverföringsnärverk innefattande en primärsida (11) och en sekundärsida (12), kännetecknat därav, att nämnda primärslda (11) innefattar en ferritkärna försedd med en extra lindning och att nämnda sekundärsida innefattar en HF-käma bestående av en ferritstav försedd med en lindning. . Filter enligt krav 1, kännetecknat därav, att nämnda filter är anordnat att fungera som en strömtransformator, som genererar ett motsatt sekundärt flöde till ett flöde i nämnda kraftledning så att _ en skillnad mellan flöden blir väsentligen noll och kärnan förblir omättad. . Filter enligt krav 2, kännetecknat därav, att en radloslgnal (I Wu.) anslutes till en sekundär sida och mottages medelst nämnda HF-spole. . Filter enligt krav 2, kännetecknat därav, att nämnda sekundärsida är försedd med en kondensator (14). . En metod för förbättring av signalkvaliteten i ett kraftledningsbaserat dataöverföringsnärverk medelst ett spärrfilter (10) innefattande en prirnärslda (11) och en sekundärsida (12), vilken metod innefattar: att förse nämnda primärsida (11) med en ferritkäma försedd med en extra lindning och att förse nämnda sekundärsida med en HF-kärna bestående av en ferritstav med en lindning. 6. Metod enligt krav S, vari nämnda filter är anordnad att fungera som en strömtransformator, som genererar ett motsatt sekundärt flöde till ett flöde i nämnda kraftledning så att en skillnad mellan flöden blir väsentligen noll och kärnan förblir omättad.