HUT76007A - Powerline communications network employing tdma, fdma and/or cdma - Google Patents

Description

Energia hálózatot felhasználó hírközlési hálózat TDMA, FDMA és/vagy CDMA rendszer felhasználásával.

A találmány tárgya egy villamos energia elosztó és/vagy átviteli hálózathoz alkalmazható hírközlő berendezés, amelynek jelek adására és/vagy vételére szolgáló eszköze (232)^alamint az adott vagy vett jel frekvenciáját a hálózaton jobb terjedést biztosító frekvenciára átalakító eszközei (200^08) vannak. A jelek adására és/vagy vételére szolgáló eszközök (232)/így viszonylag nagy vivőfrekvenciát használó telefon szabványnak (pl. CT2) megfelelő működésre vannak előkészítve, és a frekvencia átalakító eszközök (200-208^ egy viszonylag nagy vivőfrekvenciát egy kisebb vivőfrekvenciára átalakító eszközök.

13. ábra

KÖZZÉTÉTELI

IULD.4X

Energia hálózatot felhasználó hírközlési hálózat TDMA, FDMA és/vagy CDMA rendszer felhasználásával.

A találmány tárgya egy eljárás jel beadására, átvitelére, összekapcsolására és detektálására, továbbá egy energiaátviteli hálózat, vagyis egy villamos energia elosztó és/vagy átviteli hálózat valamint ehhez alkalmazott szűrő. A találmány különösen a villamos energia hálózat és/vagy vezetékek felhasználása hírközlési átvitelre (például hang, adat, kép és/vagy videó).

Angliában a 33 kV fölötti villamos energia hálózatot távvezeték hálózatnak (transmission network) és a 33kV-nál kisebb feszültségű hálózatokat elosztó hálózat-nak (distribution network) nevezik. A jelen leírásban a villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózatot említjük, de ez általában vonatkozik minden olyan energia hálózatra és jelek átvitelére, amelyet erre a célra alkalmazunk.

Hagyományos módon, a hírközlési jeleket független hálózatokon, vagyis telefon vonalakon keresztül vezetik. Az utóbbi időkben a lakások és ipari helyiségek hírközlési szolgáltatása hatásfokának növelése érdekében vizsgálatokat végeztek arra vonatkozóan, hogy a hírközlési szolgáltatások továbbítására a meglévő villamos átviteli és elosztó hálózatokat használják fel.

Ismeretes volt korábban, hogy a felszín feletti energia vezetékeket járulékosan beszéd és adatjelek átvitelére használják. Ezeknél az átviteleknél • · •» · · · · · t * · t · «· · · · ·

-2azonban az alkalmazott frekvencia spektrumot úgy kellett elhelyezni, hogy a korlátozott különleges alkalmazások ne kerüljenek összeütközésbe más hírközlési szolgáltatásokkal. Ezen túlmenően, az átvitt jelek erőssége korlátozott volt, mivel az átvitel során keletkezett sugárzás mennyisége a jel erősségével arányos és ezt a sugárzást minimális értéken kellett tartani.

Az ilyen átviteli jelek ezért kis teljesítményűek kell, hogy legyenek és meghatározott frekvencia tartományon belül kell azokat elhelyezni az e célra létrehozott nemzetközi egyezményeknek megfelelően, így ez a rendszer nagy mennyiségű hang és/vagy adat átvitelére alkalmatlan, amikor is a jelek jelentős mértékben beleesnek a rádiófrekvenciás spektrumba (például 150 kHz és efölött).

Ismeretes volt továbbá széles spektrumú adatátvitel alkalmazása 6 kHz és 148 kHz közötti vivőfrekvenciákkal a föld alatti és a fej feletti energia átviteli hálózatokon. Ebben az esetben is az ezen frekvencia tartományban végzett átvitelnek a hátránya a kis sebességű adatátvitel és a kis forgalmi kapacitás az energia vezeték zajának következtében. A rendelkezésre álló korlátozott spektrum és nagy zajszintek miatt szélessávú hírközlési jelek átvitele nem volt lehetséges.

J. R. Formby és R. N. Adams: A villamos hálózat, mint nagyfrekvenciás jelző közeg (The mains network as a high frequency signalling médium) című, a The Electricity Council által 1970 januárban kiadott írása egy hírközlési lehetőséget javasolt a kis és középfeszültségű hálózatokhoz, a témát tovább nem dolgozták ki. Mind a mai napig, a távmérés és a szelektív fogyasztás vezérlés fejlődésével a megoldások iránya a telefónia és a rádió hírközlés felé mutat, a villamos hálózatot, ahol csak lehet, elkerülik.

Számos ötlet felmerült, de csak kevés jutott tovább az elméleti szinten a villamos hálózat okozta kedvezőtlen körülmények miatt. A leküzdendő nehézségek közé tartozik a villamos zaj (mind az állandó háttérzaj, mind az átmeneti beütések) valamint a nagyfrekvenciás jelek nagy csillapodása a bőrhatás és a közelhatások miatt.

-3Formby és Adam azt javasolta, hogy 80-100 kHz frekvencia tartományt használjanák. 100 kHz-et maximális értéknek ajánlotta, mivel az elmélet szerint magasabb frekvenciák túlságosan nagy csillapítást szenvednének. Más írások 150 kHz maximális frekvenciát javasoltak annak a ténynek a következtében, hogy a 150 kHz-nél nagyobb kisugárzott jelek zavart okoznának a rádió műsorszórásban.

Más körülmények között a villamos hálózati vezetékek beszéd és adatjelek átvitelére is használatosak épületen belüli villamos vezetékeken keresztül. Ilyen elrendezésekben a belső 240 V-os hálózati vezetéket adatátvitelre használják, amelyhez megfelelő szűrést alkalmaznak az energia jelekhez történő beadáshoz és azokról történő leválasztáshoz. A 141673 sz. európai szabadalmi bejelentésben egy Emlux szűrőt ismertetnek, amely megakadályozza, hogy az adatjelek elhagyják az épületet és bejussanak az épületen kívüli villamos energia hálózatba. Ez az úgynevezett Emlux szűrő egy hangolt ferritgyűrűből áll, amely egy hatásos sávzáró szűrőként működik. Annak érdekében, hogy a sávzáró szűrő hatásosan működjön, annak keskeny sávszélessége kell, hogy legyen, és ezért az nem alkalmas nagy sebességű adatátvitelre, mivel ehhez nagy számú ilyen sávzáró szűrőre lenne szükség.

Egy további nehézséget okoz a villamos energia hálózaton történő hírközlő jelek átvitelénél a megfelelő átviteli protokol meghatározása. Mivel a villamos energia hálózatok jellemző módon távolsági és elágazásos többpontok és/vagy egy ponttól több ponthoz vezető hálózatok, ezért különböző terjedési útvonalak lehetségesek és a jel átvitele során számos reflexiós pont keletkezhet a hálózatban. Ez késleltetett terjedést okoz, amikor is a jel időben szétterjed, amint különböző terjedési útvonalakon keresztül halad a hálózaton. Ez a jellemző késleltetett terjedés 5 ps érték körül lehet, amit figyelembe kell venni az adatátviteli sebesség meghatározásakor.

A találmány célja egy olyan átviteli hálózat kidolgozása, ami a fenti nehézségeket részben, vagy egészben kiküszöböli.

• · · « · · ·· · Β ·« · • · · · · ·

-4A kitűzött célt az első találmányi gondolat szerint egy olyan, villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózattal értük el, amelynek legalább egy része épületen kívül van, a hálózatnak bemeneti eszközei vannak a hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jeleknek a hálózatra történő bevezetésére, valamint a hírközlő jeleknek a hálózatról történő kivételére szolgáló eszköze van, amely jelek a hálózat külső részén kerülnek átvitelre, amely hálózat frekvencia-, idő- és/vagy kódosztásos multiplex jelátvitelnek megfelelően van kialakítva.

A különböző átviteli technikák széles skálája áll rendelkezésre a villamos energia vezetékeken történő alkalmazásra, amelyek mindegyike számos modulációs eljárást alkalmaz, beleértve a frekvencia, idő-, és kódosztásos multiplex jelátvitelt. Megállapítottuk, hogy a széles spektrumú eljárás belső biztonságot nyújt, ugyanakkor interferencia elnyomással rendelkezik. Ezeket a tulajdonságokat nagy sávszélességgel értük el, amihez különleges szűrő tervezésére volt szükség.

A modulációs eljárások közé tartozik az amplitúdó-, frekvencia-, fázismoduláció, egy- vagy kétoldalsávos vagy csonka oldalsávos moduláció, impulzus helyzet, szélesség és amplitúdó moduláció, frekvencia eltolás billentyűzés (FSK) és Gauss szűréses FSK (GFSK) Gauss minimum eltolás billentyűzés (GMSK), négyfázisú eltolás billentyűzés (QPSK), ortogonális négyfázisú eltolás billentyűzés (OQPSK), kvadratúra amplitúdó moduláció (QAM), pi/4 QPSK, stb.

Nagy számú szabványos vezeték nélküli, mobil és cella rendszerű rádió telefon hírközlési technika alkalmazható hatásosan egy előkészített hálózathoz.

A hálózat előnyösen a következő vezeték nélküli telefon rendszernek és/vagy szabványnak megfelelő használatra van előkészítve: CTO, CT1 és ÍT2, AMPS, DECT (Digital European Cordless Telephoné Standard), IS-54, IS-95, GSM, Q-CDMA, R-CDMA, UD-PCS, PHS, PACS, TACS, ENTACS, NMT450, NMT900, C-450, RTMS, Radicom 2000, NTJ, JTACS & NTACS, DCS 1800, stb.

• · · · · · • · · · · · · • « « · · · • · · · · ·

-5Az egyik különösen előnyös hírközléstechnikai szabvány a CT2 szabvány. A szokásos használatban a CT2 berendezés 866 MHz körüli frekvenciákon ad és vesz. Ennek megfelelően a hálózat tartalmazhat frekvencia átalakító eszközöket a jel frekvenciájának a lekeverésére egy olyan frekvenciára, amely sokkal alkalmasabb a hálózaton történő továbbításra.

A CT2 egy digitális átviteli szabvány, amelynek alkalmazása lehetővé teszi, hogy jeleinek frekvenciáját átváltsuk és a hálózat megfelelő pontjain visszaállítsuk, így a szolgáltatásokat a hálózat bármely, vagy valamennyi szakaszára kiterjesszük, függetlenül a hálózat két vége közötti teljes átviteli csillapítástól.

A CT2 szabvány alkalmazása során felléphet az a nehézség, hogy a CT2 jel hajlamos a zajjal interferálni. Ezt a nehézséget egyik lehetséges módon egy másik alkalmas szabvány használatával küszöbölhetjük ki, nevezetesen CDMA (Code Division Multiple Access) széles spektrumú átviteli technikával.

A CDMA alkalmazásával a jel a frekvencia spektrumban szétterjed és ezért valamely különleges frekvenciának az interferenciája nem szükségszerűen van hatással a jelben lévő adatátvitel hatásfokára. Ezen túlmenően, mivel a jel a teljes spektrumában szétterjed, kisebb teljesítményre van szükség a jel átvitelére.

A jelen találmány lehetővé teszi a CDMA átvitel ezen tulajdonságának kihasználását. Ennek megfelelően, viszonylag keskeny sávszélességű jeleket lehet szuperponálni a viszonylag nagy sávszélességű CDMA jelre. A kis sávszélességű jelek a CDMA jellel interferálnak a kis sávszélességű jel egy adott frekvenciáján, de a CDMA jel zavartalan marad a frekvencia tartományának más részein, így ez a szándékos interferencia hozzáadható a CDMA jelhez. Ezt például arra használhatjuk, hogy kis sávszélességű adatjeleket tudunk átvinni a viszonylag nagy sávszélességű telefon jelre szuperponálva.

A vivőfrekvencia kifejezés a modulálatlan frekvenciájú vivőjel és nem a már modulált hírközlési jel frekvenciája.

-6Például egy 415 V-os hálózaton a vivőfrekvencia előnyösen 1-10 MHz között lehet és például egy 11 kV-os hálózaton 1-20 MHz tartományban, vagy lehetséges módon 5-60 MHz-en belül. A frekvencia azonban több száz MHz-ig is terjedhet a hálózattól és az alkalmazástól függően. Például kis távolságok esetén (10, 20 m) a frekvenciatartomány például 1-600 MHz, vagy 1-800 MHz tartományban is lehet.

A villamos energia hálózat lehet egy vagy több fázisú. A hálózat előnyösen egy többfázisú hálózat, amelyben 2, 3, 4, 5, 6, 7, stb. fázis lehet. A hálózat különböző szakaszai különböző számú fázist tartalmazhatnak.

A hálózat lehet egy távolsági, vagy egy elágazásos többpontos (több ponttól egy pontig) villamos elosztó és/vagy távvezeték hálózat.

A hálózat előnyösen aszimmetrikus, vagyis aszimmetrikus átviteli jellemzőkkel rendelkezik. A hálózat kábelei lehetnek árnyékoltak, vagy páncélozottak, például megfelelő fém anyaggal, amely lehetővé teszi, hogy a kábel mint egy ál-koaxiális elem viselkedjen, vagyis a jelen találmány szerinti átviteli frekvencián a hálózat aszimmetrikus.

Az átviteli hálózat előnyösen minden épületen és helyiségen, mint például irodákon, vagy házakon kívül van. Ezeken az épületeken belül az átviteli távolságok általában kicsik és ezért a csillapítási veszteségek viszonylag jelentéktelenek.

A villamos energia hálózat előnyösen egy nagy kiterjedésű (például föld feletti és/vagy föld alatti) energia hálózat, beleértve bármilyen 132 kV-os, 33 kV-os, 11 kV-os, 415 V-os és 240 V-os szakaszt is. A hang és adatjelek ezen energia hálózat bármely, vagy valamennyi szakaszán továbbíthatók megfelelő detektálással, erősítéssel és/vagy regenerálással és újra beadhatók az igényeknek megfelelően.

Egy előnyös kiviteli alak szerint bármilyen duplex üzemmód alkalmazható például frekvencia (FDD), idő (TDD) és/vagy kódosztásos multiplex és/vagy többszörös hozzáférésű (CDMA) technika felhasználásával, vagyis a jelek egyidejűleg valamennyi irányban adhatók és/vagy vehetők.

-7 A találmány szerinti hálózat többféle beszéd és /vagy adatátvitelre használható, így például villamos fogyasztásmérők távolról történő leolvasására, bank és vásárlási ügyek intézésére, energia igazgatási rendszerekhez, telefóniára (hang), kapcsolt telefóniához, biztonsági rendszerekhez és/vagy interaktív adatszolgáltatásokhoz, multimédiás és televízió szolgáltatásokhoz.

Egy további találmány szerinti gondolat egy hírközlő berendezés villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózathoz, amelyben jel adó és/vagy vevő eszköz vannak, továbbá egy adó és/vagy vevő által adott és/vagy vett jel frekvenciáját a hálózaton jobban terjedő frekvenciára átalakító eszköze van.

Előnyösen a jel adó és/vagy vevő eszköz egy viszonylag nagy vivőfrekvenciájú telefon szabványnak megfelelően van kialakítva és a frekvencia átalakító eszköz a viszonylag nagy vivőfrekvenciájú jelet egy alacsonyabb vivőfrekvenciájú jellé történő átalakításra alkalmas (pl. 1-60 MHz).

Egy előnyös kiviteli alak szerint a jel adó és/vagy vevő eszköz a CT2 vagy CDMA telefon szabványoknak megfelelő működésre van kialakítva. A frekvencia átalakító eszköz előnyösen a jel vivőfrekvenciáját 1 és 20 MHz közötti jellé átalakító eszköz.

Jellemző módon a jel adó és/vagy vevő eszközök tartalmazhatnak telefonkészüléket például egy telefon, vagy fax készüléket.

Egy további találmány szerinti gondolat egy jel átviteli eljárásra vonatkozik, amelynek során hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jelet vezetünk be egy villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat egyik fázisvezetékére, amelynek legalább egy része épületen kívül van és a jelet a hálózat egy második vezetékéről vesszük, a jelet a hálózat külső részén továbbítjuk, és a jelet frekvencia-, idő- és/vagy kódosztásos multiplex rendszerben visszük át.

A találmány továbbá egy olyan hírközlő berendezés (a következőkben hálózat előkészítő egységként említve), amely az első találmány szerinti gondolatnál alkalmazott hálózathoz használható. A hálózat előkészítő egység ·· ·

-8tartalmaz egy aluláteresztő szűrőrészt vagy olyan részeket, amelyek a nagy amplitúdójú, kis frekvenciájú villamos energia hálózat jeleit szűri ki, vagyis elválasztja azokat a hírközlési jelektől és lehetővé teszi azok áthaladását az előkészítő egységen keresztül. Ez az egység tartalmaz továbbá felüláteresztö csatoló elemeket a hírközlési jelek bevezetésére és kivételére a hálózatból és előnyösen egy, a hálózatnak ezen a pontján lévő hullámellenállásához hasonló impedanciájú lezáró elemet.

Egy ilyen egységnek az alkalmazása biztosítja, hogy a nagyfrekvenciás hírközlési jelek nem zavarják a belső kisfeszültségű vezetékezést, amely a helyiségeken belül van és/vagy a helyiségeken belüli kisfeszültségű vezetékezésből származó zajforrások nem szennyezik, vagy zavarják meg a nagyfrekvenciás hírközlési jeleket, amelyeket a külső elosztó és/vagy energia átviteli hálózaton továbbítunk. A változó villamos terhelések (vagyis a terhelő impedanciák), amelyeket a hálózatra időről-időre rákapcsolnak, és amelyek a villamos energiát használják föl (vagyis villamos terhelések), el vannak választva a hírközlési jelektől a hálózat előkészítő egység aluláteresztő szűrő elemei által.

A külső elosztó hálózat és az épületeken, házakon vagy helyiségeken belüli hálózat között villamos szűrőt alkalmazunk, annak biztosítása érdekében, hogy a két jelet egymástól elválasszuk. Egy ilyen szűrő a szokásos házi villamos energiaellátásra csak minimális hatással van.

A jelen találmány szerinti szűrőelem, amelynek az a célja, hogy csökkentse a hírközlési jeleknek a belépését a felhasználó helyiségeiben lévő belső hálózatba történő behatolásától, egy 240 V-os, 50 Hz-es egyfázisú hálózatnál, 100 A-es terhelés esetén nem okoz 1 V-nál nagyobb feszültségesést.

A hálózat előkészítő egység impedancia illesztést biztosít a vevő/adó eszközök és az energia hálózat között. Ezen túlmenően a hálózat előkészítő egység a hálózat frekvenciáján a teljes terhelést valamint a hibaáramokat továbbítja, miközben továbbítja a hang és/vagy adatjeleket is.

• ·

-9Egy további találmány szerinti gondolat egy jel átviteli eljárásra vonatkozik, amelyhez a fenti hálózatot használjuk fel.

Olyan helyeken, ahol az átvitelt egy többfázisú (például háromfázisú) villamos energia kábelen végezzük, a jel terjedése egyik vagy valamennyi fázis és a föld között történik. Egy előnyös kiviteli alak szerint a jelet csak az egyik fázis és a föld közé adjuk be, ami szintén aszimmetrikus átviteli jellemzőkkel bír és a kábel mint egy ál-koaxiális átviteli vonal viselkedik.

Abban az esetben, ha a jelet egy egyfázisú villamos elosztó szolgálati kábelen visszük át, akkor szintén egy ál-koaxiális hatás jön létre. Az egyfázisú kábelek általában akár koncentrikus, akár hasított koncentrikus kábelek lehetnek. Abban az esetben, ha hasított koncentrikus kábelt alkalmazunk, akkor olyan eszközöket lehet alkalmazni (mint például kapacitív csatolás a hasított koncentrikus kábel árnyékolásában), amelyekkel a kívánt frekvencián a kábel, mint egy szabványos koncentrikus kábel viselkedik. így az ál- koaxiális hatás biztosítható és a kábel aszimmetrikus átviteli karakterisztikával rendelkezik.

A hálózat előkészítő egység előnyösen egy aluláteresztő szűrőt tartalmaz, amelyben egy fő tekercs van elrendezve a hálózati villamos energia bemeneti és kimeneti pontja között, és ennek mindegyik végéhez egy jel bemeneti/kimeneti vonal csatlakozik, amely párhuzamosan van elhelyezve a villamos hálózati bemenettel és a villamos hálózati kimenettel, amely két csatlakozás tartalmaz egy első kondenzátort és egy második kondenzátort, amelyek kapacitása a hírközlési célokra használt frekvencia spektrumtól függ.

Ebben az elrendezésben a fő induktivitás feladata, hogy megakadályozza a hírközlési jeleknek a bemenet/kimeneti vonalról a házi/ipari helyiségekbe történő bejutását. Ez a tekercs ezért előnyösen például 1 MHz vagy ennél nagyobb frekvenciák egy nagy induktivitás, amelynek 10 μΗ-200 μΗ induktivitása van. Az első kondenzátor, amely a villamos energia hálózat bemenetet és a jel bemenet/kimeneti vonalát köti össze, csatoló kondenzátorként működik, amely lehetővé teszi a hírközlési jeleknek a jel

- 10bemenet/kimeneti vezetékeken történő átjutását, miközben valamennyi, a villamos energia hálózat kis frekvenciájára (50/60 Hz) eső összetevőt csillapítja.

A második kondenzátor a villamos energia hálózat kimenete és a jel bemenet/kimeneti vezetékek közé van beiktatva, amely egy további csillapítást jelent a hírközlési jelek számára és ez a bemeneti és kimeneti jelvezetékek és a föld közé van iktatva.

Abban az esetben, ha akár az első, akár a második kondenzátor meghibásodik, bármelyik kondenzátor rendelkezik egy megfelelő biztosítékkal, amely az első és második kondenzátor és a jel bemenet/kimeneti vonala közé van iktatva. Ezen túlmenően, egy további biztonsági elővigyázatosság alkalmazható egy második tekercs segítségével, amely a jel bemenet/kimeneti vezetéke és az első és második kondenzátor közé van beiktatva. Ez a tekercs nincs hatással a hírközlési frekvenciájú jelekre, de egy útvonalat biztosít a föld felé arra az esetre ha az első kondenzátor meghibásodik, ezáltal lehetővé válik, hogy az első biztosíték kiégjen anélkül, hogy a villamos energia frekvenciáján lévő jelek rájutnának a jel bemenet/kimeneti vonalára.

A főtekercs induktivitása függ attól az anyagtól amiből készítik és a vasmag köré tekercselt huzal keresztmetszetétől. Minimális értékként 10 μΗ induktivitást határoztunk meg és jobb anyagú vasmaggal nagyobb induktivitás, például 200 μΗ nagyságrend érhető el. Egy lehetséges változat szerint több tekercs köthető egymással sorosan.

A csatoló kondenzátor kapacitása előnyösen 0,01-0,50 pF tartományba eshet és a második kondenzátor, amely a villamos energia hálózat kimenetét köti össze a jel bemenet/kimeneti vezetékével és a földdel előnyösen 0,0010,50 pF tartományba esik.

A második tekercs a jel bemenet/kimeneti vonalára van kapcsolva, amely előnyösen minimálisan hozzávetőlegesen 250 pH induktivitású. Ez a tekercs ezért nincs hatással a hírközlési frekvenciájú jelekre a jel bemenet/kimeneti vonalán. A 250 pH induktivitású tekercs vezetője elegendő

-11 bemenet/kimeneti vonalán. A 250 μΗ induktivitású tekercs vezetője elegendő nagy keresztmetszetű kell legyen ahhoz, hogy elviselje a hibaáramot abban az esetben, ha a leválasztó kondenzátor meghibásodna és rövidzárt okozna.

Az induktív és kapacitív elemek saját rezonanciáit előnyösen el kell kerülni. Amint az előkészítő egység alsó levágási frekvenciája növekszik, a tekercs és kondenzátor minimális értékei arányosan csökkenthetők.

Egy előnyös kiviteli alaknál a szűrő egy árnyékolt dobozban van elhelyezve annak érdekében, hogy jó földelést érjünk el és elkerüljük a hírközlési jelek kisugárzását.

Egy további találmány szerinti gondolat egy villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat, amelynek meghatározott számú fázisvezetéke van, amely szám az 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n sorból van kiválasztva (ahol n egy 9nél nagyobb egész szám), de előnyesen 1 vagy 2 fázisú, és hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jeleknek a hálózat legalább egyik fázisvezetékére bevezető eszköze van, és a hírközlő jeleknek legalább egyik másik fázisvezetékéről történő kivételére szolgáló eszköze van.

A találmány továbbá egy aszimmetrikus villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat, amelynek legalább egy része egy páncélozott kábel, a hálózat bemeneti eszközöket tartalmaz egy hírközlési jelnek a hálózatra történő beadására, amelynek a vivőfrekvenciája hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb és kimeneti eszközei vannak a hírközlési jeleknek a hálózatról történő levételére, amellyel a hálózatnak a páncélozott kábel mentén történő átvitelét végezzük.

A találmány még továbbá egy távolsági és többpontos elágazó villamos elosztó és/vagy energiaátviteli hálózat, amelynek a hálózatra hírközlési jelek beadására alkalmas bemeneti eszközei vannak, amely jelnek a vivőfrekvenciája hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb és kimeneti eszközei vannak a hírközlési jeleknek a hálózatról történő levételére.

A találmány továbbá egy villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat, amelynek legalább egy része épületen kívül van, amelynek a hálózatra

- 12hírközlési jelek beadására alkalmas bemeneti eszközei vannak, amely jelnek a vivőfrekvenciája hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb és kimeneti eszközei vannak a hírközlési jeleknek a hálózatról történő levételére.

Ellentétben a technika állásából megismerhető kitanítással, ilyen nagyságú vivőfrekvencia átvitele nem hátrányos a csillapítások miatt. Ez azért van, legalábbis magasabb frekvenciákon, mert a villamos energia átviteli és/vagy elosztó hálózat kábelei ál-koaxiális tulajdonságokkal rendelkeznek, ezáltal a csillapítás csökkenthető.

Ily módon mind beszéd, mind adatjelek átvihetők hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciákon, amit nagyobb spektrum elérését és nagyobb átviteli kapacitást tesz lehetővé. A vivőfrekvencia valójában 1 MHz-nél kisebb is lehet, például 800 kHz vagy akár 600 kHz is, de ezzel csökken a sávszélesség is. Sok különböző frekvenciájú hírközlésijeiét is használhatunk.

A találmány egy további gondolata a jel átviteli eljárására vonatkozik, amelynél egy villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat legalább egyik fázisvezetékére 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlési jelek beadására alkalmas bemenet van alkalmazva, és a jelet a hálózat legalább egy másik fázisvezetékéről vesszük, amely hálózatnak meghatározott számú fázisvezetőké van, amely szám az 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n sorból van kiválasztva (ahol n egy 9-nél nagyobb egész szám), de előnyesen 1 vagy 2 fázisú.

A találmány kiviteli alakjait az alábbiakban a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra egy hálózat egy részletének vázlatos képe, amelynél a találmány szerinti megoldás alkalmazható; a

2. ábra egy első átviteli rendszer vázlata az 1. ábra szerinti hálózatnál alkalmazva; a

3. ábra egy második átviteli rendszer vázlata az 1. ábra szerinti hálózatnál alkalmazva; a

-134. ábra egy harmadik átviteli rendszer vázlata az 1. ábra szerinti hálózatnál alkalmazva; az

5A ábra egy általánosan alkalmazott háromfázisú kábel keresztmetszete; az

5B ábra egy általános koaxiális kábel keresztmetszete; a

6. ábra egy hálózat előkészítő egység első kiviteli alakja a találmány szerinti megoldáshoz; a

7. ábra egy hálózat előkészítő egység második kiviteli alakja a találmány szerinti megoldáshoz; a

8. ábra a 6. ábra szerinti hálózat előkészítő egység felülnézete; a

9. ábra a 8. ábra szerinti hálózat előkészítő egység áramköri lapjának nézete; a

10. ábra az egyik találmányi gondolat szerinti hálózat előkészítő egység vázlata; a 11a és 11b ábrák a találmánynál alkalmazott hálózat előkészítő egység vázlatos rajzai; a

12A, 12B és 12C ábrák egy koncentrikus, egy hasított koncentrikus és egy ál-koncentrikus kábel metszete; a

13. ábra a találmány szerinti frekvencia átalakító tömbvázlata; a

14. ábra a 13. ábra szerinti frekvencia átalakító kapcsolási elrendezése; a

15. ábra a 14. ábrán bemutatott frekvencia átalakítóhoz használt szintézer áramkör kapcsolási elrendezése; a

16. ábra egy CT2-es kézi készülék találmány szerinti interfész tápegységének kapcsolási elrendezése; a

17. ábra egy CT2-es kézi készülék interfészének kapcsolási elrendezése a 16. ábra szerinti tápegységgel történő alkalmazással; a • · ·

- 1418. ábra egy bázisállomás vonali leválasztójának kapcsolási elrendezése a találmány szerinti megoldáshoz; a

19. ábra a CDMA átviteli rendszer találmány szerinti alkalmazásának vázlata.

Az 1. ábrán egy általános 40 hálózat látható. A villamos energia egy 11 kV-os 42 távvezetéken keresztül lép be a 44 transzformátoron keresztül egy 415 V-os háromfázisú 46 hálózatba. A 415 V-os, háromfázisú hálózat egy sor létesítményt, mint például 48 épületeket táplál. Ezen 48 épületek mindegyike csak egyfázisú villamos táplálást, vagy lehetséges esetben háromfázisú villamos energia ellátást kap.

A hálózatba a 48 épületeken belül egy 50 betáplálás! ponton hang, vagy adatjeleket lehet betáplálni (vagy hálózatról levenni). Annak érdekében, hogy a hang és adat hírközlési jeleket a kisfrekvenciás, nagy amplitúdójú energia jelekről le lehessen választani, valamennyi jelforrás és/vagy rendeltetési hely rendelkezik egy 52 hálózat előkészítő egységgel, amelyet részletesebben a 11a ábrán láthatunk. Ez a hálózat előkészítő egység tartalmaz egy aluláteresztő szűrőt a két jelnek az egymástól való szétválasztására.

Egy további (nagyáramú) 51 előkészítő egység látható a 11b ábrán, amely az elosztó 44 transzformátor és az 50 betáplálás! pont közé helyezhető annak érdekében, hogy a 40 előkészített hálózatról a transzformátor zajt még jobban leválasszuk. Az 51 előkészítő egységben alkalmazunk egy nagyáramú tekercset.

A 2. ábrán egy háromfázisú 40 hálózatnak egy része látható, amelybe adatjeleket lehet beadni és amelyről adatjeleket lehet venni az 52 hálózat előkészítő egységen keresztül. A 40 hálózat kábele árnyékolt vagyis egy 41 bevonattal van körülvéve a teljes vagy lényegében a teljes hossza mentén. Példaképpen az adatjeleket a hálózat sárga fázisára lehet beadni az 52 hálózat előkészítő egység segítségével, vagyis a jelet a sárga fázis és a föld közé lehet betáplálni. Az átvitt adatot az 52B, 52C és 52D előkészítő egységek egyikén, ··· • t · · • · · · · · ·· ·· « ·

-15vagy valamennyin keresztül lehet levenni, amelyek a sárga, piros és kék fázisokhoz vannak kötve rendre. Ez azt jelenti, hogy az átvitt adatot a kábel bármelyik fázisáról le lehet venni, amely kábel tartalmazza azokat a fázisokat is, amelyekre a jelet nem adtuk be az adó segítségével. Ezt a fázisvezetékek közötti kapacitás teszi lehetővé, amelyek a háromfázisú kábel ál-koaxiális természetéből következik. Amint látható az adat valamennyi egység által beadható és vehető.

A 40 hálózat valamennyi fázisa tartalmaz egy 43 transzformátort. Gyakorlatilag ez mind a három fázisra egy egyetlen háromfázisú transzformátorral van megvalósítva és nem három egymástól különálló transzformátorral, jóllehet ez is lehetséges.

A 3. ábrán a háromfázisú 40 hálózatnak az a része látható, amelyre adatjeleket lehet beadni, vagy amelyről adatjeleket lehet levenni az 52 hálózat előkészítő egységen keresztül. Amint az ábrán látható, az adatjeleket a háromfázisú hálózat két fázisán keresztül adjuk be, ebben az esetben a piros és kék fázisokon.

Abban az esetben, ha egy vagy több fázis nincs használatban (például a

3. ábra szerinti sárga fázis), akkor a nem használt fázisok egy lezárással láthatók el a megfelelő impedancia biztosítása érdekében. Ez egy L áramkör segítségével végezhető el vagyis egy soros induktivitással és egy sönt kapacitással a transzformátor oldalán. Ez optimális impedanciát biztosít annak biztosítása érdekében, hogy a nagyfrekvenciás jel, amely például a piros és sárga fázisok közé csatolható, nincs lesöntölve egy kis impedanciás transzformátoros csatlakozással. Ez különösen hasznos akkor, ha nincs elegendő induktív reaktancia például a sárga fázisú transzformátor csatlakozási pontján. A 4. ábrán a 2. ábra szerinti átviteli rendszernek egy változata látható, amelyben az adatjeleket mind a három fázison keresztül átvisszük, vagyis a 40 háromfázisú hálózat kék, piros és sárga fázisán.

A 13. ábra a találmány szerinti hálózatban alkalmazott meghatározott telefon rendszer (CT2) alkalmazására ad vázlatos példát. Normális használat « ·

-16esetén a CT2 berendezés 866 + 2 MHz rádiófrekvenciás jelet ad és vesz. A hálózat általában nem alkalmas ilyen frekvenciájú jelek átvitelére, így a rendszer tartalmaz egy frekvencia átalakító egységet, amely a CT2 jelet - a jelen példa szerint - átalakítja 8 ± 2 MHz frekvencia tartományba.

A 13. ábrán látható berendezés egy szabványos egyvezetékes CT2 kézi készülék és bázisállomás párból áll. Annak érdekében, hogy a kézi készülék egy hagyományos vezetékes telefonvonalon egy előfizetői helyen elérhető funkciókat biztosíthassa, a frekvencia átalakító rendszerhez egy alapsávi interfész áramkört is alkalmazunk (lásd 16. 17. ábra).

Az előfizetői és az alállomási berendezés mindegyike általában tartalmaz egy CT2 készüléket, valamint három járulékos egységet. Ezek tartalmazzák a frekvencia átalakítókat és a mindkét készülékben azonos tápegység modulokat (BSU), és az alapsávi interfész áramkört, amely minden egységnél eltérő.

A frekvencia átalakító öt fő részből áll: a 200 szintézerből, a 202 lekeverőből, a 204 felkeverőbői, a 206 adás/vétel kapcsolóból és a 208 sáváteresztő szűrőből. Mind a felkeverő, mind a lekeverő egységek tartalmaznak egy-egy nagyfrekvenciás 210, 212 sáváteresztő szűrőt, egy 214, 216 keverőt, és egy 218, 220 erősítőt, valamint egy 222, 224 harmonikus szűrőt.

Működés közben a 230 előkészítő egységből jelet adunk a 232 CT2 telefon készülékre, amelynek a vivőfrekvenciáját felkeverjük a 204 felkeverővei. Hasonlóképpen a 232 CT2 telefon készülékről adott jeleket az előkészítő egységre lekeverjük (majd a hálózatra továbbítjuk) a 202 lekeverő segítségével. A 206 adás/vétel kapcsoló működtetésével biztosítható, hogy a megfelelő frekvencia átalakítás jöjjön létre.

A 14. ábrán a megfelelő frekvencia átalakítók kapcsolási elrendezése látható részletesebben.

A CT2 telefon készülékről adott jeleket az TX IN bemenetre vezetjük, keresztül vezetjük egy 24L kerámia szűrőn a fölösleges termékek < · ·

*. *

- 17kiküszöbölése céljából, majd egy csillapítón keresztül a lekeverőhöz, majd az IC5 üzemmód kapcsolóhoz kerülnek. A keverőbői kijövő különbségi jelet egy A1 erősítővel erősítjük, amely az IC6 adás/vétel kapcsolóra jut. Ez utóbbit egy TXRXCO jellel vezéreljük a CT2 telefon készülék rádió egységéről. Erről a kapcsolóról a jel áthalad a sávszűrőn, amely egy láncba kapcsolt, ötödrendű Butterworth felüláteresztő és aluláteresztő szakaszokból áll (L6-9, C48-53). Ezek levágási frekvenciája 6 MHz, illetve 10 MHz.

A szűrő kimenő jelét egy 3 dB-es csillapítón vezetjük keresztül, amely megfelelő illesztést biztosít a szűrő számára még abban az esetben is, ha a kimeneti terhelés impedancia illesztése rossz, ami a 8 MHz nagyfrekvencián a CU csatlakozón jelenik meg. Ez a kimenet össze van kötve a hálózat előkészítő egységgel (CU), amely a nagyfrekvenciás jelet a hálózatra csatolja.

Az előkészítő egységről bejövő jelek visszajutnak a 6-10 MHz-es sáváteresztő szűrőn és a IC6 TX/RX kapcsolón keresztül, amely a B csatlakozásról érkezik és amelyeket A2 erősítővel erősítünk. Ennek az A2 erősítőnek a kimenő jele harmonikus szűrőn keresztül van vezetve és az MX2 felkeverő egységbe van betáplálva. Ennek az MX2 keverőnek a kimenete a CT2 telefon készülék vevőjének bemenetelére van vezetve egy IC8 üzemmód kapcsolón, valamint egy második 866 MHz-es kerámia sáváteresztő szűrőn keresztül.

Az üzemmód kapcsolók feladata az, hogy a CT2 rádiós telefon készülék 866 MHz-es adás és vétel áramköreihez a hozzáférést biztosítsák. Ez lehetővé teszi 866 MHz-en a vizsgálat céljából történt csatlakozást (akár kábelen, akár antennákon keresztül).

A 866 MHz-es jelutak az IC5 és IC8 frekvencia átalakítók által szét vannak választva és az IC7 egységen ismét egyesítve vannak, amely a CT2 rádiós telefon készülék TXRXCO jelével vezérelve működtetik az adás/vétel kapcsolót. Ily módon a 866 MHz-es nagyfrekvenciás csatlakozás (amely egy belső vizsgáló csatlakozásra ki van vezetve) hatásosan helyettesíti a rádió készülék eredeti antenna csatlakozását és azzal azonos módon használható.

- 18Az üzemmód kapcsolók a készüléken levő SW1 kapcsoló logikai jeleivel vannak vezérelve. Mind igaz, mind kiegészítő jeleket előállítunk annak érdekében, hogy a rádiófrekvenciás útvonalakat az IC kapcsolókon keresztül leegyszerűsítsük. Megjegyzendő, hogy az üzemmód kapcsoló és a 866 MHzes nagyfrekvenciás csatlakozás a készüléken belül van elhelyezve és ezek nem vesznek részt a rendes működésben.

A 874,1 MHz-es helyi oszcillátor jelét egy, a 15. ábrán bemutatott szintézer áramkör állítja elő. A VCO, amely a kimeneti frekvencián működik, egy Colpitts oszcillátor, amely a Q1-re épül fel. A frekvenciát a DR1 koaxiális dielektromos rezonátor körül elhelyezett alkatrészek és egy D1 varaktor dióda határozza meg. A VCO kimenő jelét felerősítjük és elválasztjuk egy kétkapus Q2 MOSFET áramkörön keresztül, majd ezután a jelet levesszük és betápláljuk az IC3 előosztóba. Az oszcillátor jelét ekkor egy IC2 egységgel tovább erősítjük és egy PS1 teljesítmény osztóval kétfelé ágaztatjuk, a fel- és lekeverő meghajtásához.

A szabályozó hurkot egy IC2 szintézerrel, egy kétmodulos IC3 előosztóval és az IC1 körül elrendezett hurokszűrővel és ezek alkatrészeivel valósítjuk meg. A hurok a hagyományos II típusú, amelynek mintegy 150 Hz keskeny sávszélességgel rendelkezik. A 12,8 MHz referencia frekvenciát egy TCXO egység állítja elő, amely az IC2 referencia bemenetét táplálja.

A 16. ábrán egy, a CT2 kézi készülék és egy bázis telefon hálózat közötti interfész kártya tápegységének kapcsolási elrendezését mutatja. A tápegység három féle feszültséget állít elő:

+ 12 V a hangfrekvenciás áramkörökhöz (a PSU kártyáról táplálva) + 5 V a vezérlő logika számára + 50 V a vonal interfészhez

A bejövő feszültség + 12 V. Ezt az IC6 lineáris szabályozó áramkörrel +

V-ra szabályozzuk le. A + 50 V tápfeszültséget a + 12 V feszültségből állítjuk

-19elő az IC1 áramkörrel előállított ellenütemű konverterrel. Q1-2, D1-6, T1 és L1. A tervezés hagyományos, de az oszcillátor frekvenciája állítható. Ez lehetővé teszi, hogy a frekvenciát úgy állítsuk be, hogy annak harmonikusai ne essenek a CT2 500 kHz-es második KF-jének sávszélességébe. Ezt úgy érjük el, hogy a tápegység konverteréhez 110 kHz-es frekvenciát választunk, amelynek negyedik és ötödik harmonikusa 440 kHz és 550 kHz.

A 17. ábrán látható a CT2 kézi készülék interfész egységének kapcsolási elrendezése, amelybe beletartozik a vonali interfész, a hangfrekvenciás interfész és a vezérlő logika is.

A vonali interfész a Q3-9, IC2 egységekkel épül fel a hozzájuk tartozó alkatrészekkel, amely mind a beérkező, mind a kimenő hívásokat kezeli.

A kimenő hívásokhoz nyugalmi körülmények között a REVERSE alacsony szinten van. Amikor az előfizető felemeli a kézibeszélőt, akkor a + 50 V-os tápegységből áram folyik a Q3-on, az előfizetői terminálon és a Q7 által alkotott áramgenerátoron (amelynek bázisa + 5V-os feszültségen van tartva) és az R15 ellenálláson keresztül. Ezáltal az R15 ellenálláson feszültségesés jön létre, ami három funkciót lát el. Először ennek a jelnek a felmenő éle indítja az IC3a áramkört, ami kinyitja az IC4a-t mintegy 50 ms időtartamra. Az IC4a a CT2 kézi készülék vonali billentyűjének működését szimulálja és így a CT2-n keresztül egy kimenői hívást kezdeményez. Másodszor, az IC2c egyik bemenetét fölemeli, amely a REVERSE vezetéket alacsony szinten tartja. Harmadszor bekapcsolja Q9-et. Ez az R20 és R21 ellenállások közös pontját olyan szintre nyomja le, amely a T8 diódát nyitó irányba feszíti elő, és így összeköti a C17 kondenzátort és a hangfrekvenciás áramkörök többi részét (az IC5 körüli részt) a vonallal.

Amikor az előfizetői terminálon a kézibeszélőt leteszik, akkor megszűnik a vonaláram folyása és az R15 ellenálláson a feszültségesés megszűnik. Ennek a jelnek a hátsó éle indítja az IC3b és IC4b áramköröket, amelyek együttesen a CT2 kézi készülék törlés gombjának működését szimulálják. Ezáltal a CT2 rendszer lekapcsolódik.

-20Bejövő hívás esetén a CT2 kézi készülék egy felső nyitott drénes elválasztó áramkört aktivál (amely általában a csöngető átalakítót működteti), amely össze van kötve CSENGETÉS vezetékkel és ezáltal kisüti a C10 kondenzátort. Ez engedélyezi az IC2a, b áramkör által alkotott 25Hz-es oszcillátor elindulását.

Feltételezve, hogy az előfizetői végberendezés rákapcsolódik, az oszcillátor kimenete REVERSE-et kapuzza. Azon idő alatt amíg a REVERSE magas szinten van, a Q3 és Q7 kikapcsolódik miközben Q4 és Q6 engedélyezve van, ezáltal a vonalra adott feszültség polaritása megfordul. Ily módon a vonal egy 100V csúcstól-csúcsig mért feszültségű 25 Hz-es négyszögjel van meghajtva. Ez a csöngető feszültség kisebb, mint a hagyományos nyilvános telefonhálózaton továbbított csengető jel, ez azonban elegendő ahhoz, hogy az előfizetői készülék egy bejövő hívást érzékeljen. A csengető áram nem elegendő ahhoz, hogy az R15 ellenálláson feszültségesést hozzon létre, amely az IC2c vagy Q9 áramköröket működteti. Valójában erre a célra vannak alkalmazva a Q9 és D8. Ha ezek az alkatrészek nem lennének jelen, akkor a csengető áram a C17 kondenzátoron folyna keresztül, ami nem csupán erősen leterhelné az 50 V-os tápegységet, de elindítaná a kézibeszélő letételét érzékelő áramkört (IC2c, IC3) és ezáltal a rendszer hibás működése következne be.

A rendszer egyszerűsítése érdekében az előfizetői terminálról tárcsázott számjegyek dekódolására nincs lehetőség. Ennek folytán nem lehetséges a jelenlegi rendszert a vonali hurokról leválasztott üzemmódban működtetni. Az előfizetői terminál által létrehozott DTMS hangjeleket a vonal rákapcsolódása után a hangfrekvenciás csatornán visszük át.

Az újrahívás az IC4c és hozzá tartozó alkatrészek segítségével történik. Mivel a vonal mindkét vezetéke rendes körülmények között + 50 V-os feszültségen van, a föld újrahívás lehetőség az előfizetői készüléken az újrahívó vonalat és ezzel együtt az IC4c vezérlő bemenetét magas szintre húzza (ellentétben a nyilvános telefon hálózattal, ahol a vonali feszültséget

-21 földre húzzák). Az IC4c az újrahívás billentyűn keresztül a CT2 kézi készülékre van kapcsolva. Megjegyezzük, hogy a föld vezeték (alkalmasint az újrahívó vonal) sokkal negatívabb feszültségen van, mint a vonal A és B ága, ellentétben a nyilvános telefon hálózattal, ahol az általános gyakorlat szerint az sokkal pozitívabb.

A hibrid áramkör az IC5 áramkörrel és a hozzá tartozó alkatrészekkel van megvalósítva, és a vonalra C17 kondenzátoron keresztül csatolódik. A CT2 kézi készülék kimenete az IC5a nem-invertáló bemenetére csatlakozik, amely egységnyi erősítőként van kialakítva. Az IC5a kimenete egy Zb kiegyenlítő impedancián keresztül hajtja meg a vonalat, amely Zb kiegyenlítő impedanciát a C18, C19 és R28-30 alkotja.

Az IC5b hagyományos differencia erősítőként működik. Abban az esetben ha a vonal által képviselt impedancia megegyezik a Zb értékével, akkor az IC5a kimenetén megjelenő jelek tisztán szimmetrikusak az IC5b bemenetéin és így ennek kimenetén nem jelenik meg jel. A vonalról bejövő jelek azonban csak az IC5b nem-invertáló bemenetére vannak vezetve, amelyen +2 erősítéssel haladnak át. Az IC5b kimenete alkotja a CT2 kézi készülék bemenő jelét.

A 18. ábrán a bázisállomás és az alállomás készülék közötti elválasztó interfész kapcsolási elrendezése látható. A bázisállomást el kell szigetelni a PSTN vonaltól annak érdekében, hogy lehetséges legyen az erősáramú hálózati földeléssel történő összekötés, mivel a vonali interfész nincs elválasztva az eredeti kialakítású nagyfrekvenciás résztől. Ez egy kis kiegészítő áramköri kártyával van megvalósítva, amely átveszi a hibrid és a vonal kapcsolásának szerepét.

Ennek az áramkörnek a kapcsolási elrendezése látható a 6. ábrán. Miután a vonaláram az L1-L2-VDR védőáramkörön áthalad (az eredeti GPT bázisállomásról érkező) a BR1 által egyenirányítva van annak érdekében, hogy az áramkört a polaritástól függetlenítsük. A Q1 biztosítja a kapcsolási funkciót, amelyet a bázisállomás IL2 és R2, R3 és D2 által alkotott vezérlő logika hajt

-22meg. A föld újrahívás lehetőséget Q2 és a hozzá tartozó alkatrészek biztosítják, amit az IL3-on keresztül hajtunk meg. Szokásos módon, ezek a funkciók mindegyike az eredeti áramkörben optikai csatolókon keresztül vannak vezérelve, jóllehet ezeket inkább nagyszintű eltolásokhoz szokták alkalmazni és nem szigeteléshez. Megjegyzendő, hogy az IL2 és IL3 tranzisztorok kimenete el kell, hogy viselje a csöngető feszültség csúcsértékét a kikapcsolt állapotban, így erre a helyre nagyfeszültségű típusokat kell alkalmazni.

A csengető áramot a BR2 egyenirányítja és az R1 és D1-en keresztül meghajtja IL1-et, amely R1 és D1 megakadályozza, hogy a nagyszintű hangjelek keresztül jussanak az IL1- en.

Mivel ebben az esetben nincs lehetőség a hurok megbontásával járó impulzusos tárcsázásra, nincs szükség maszkoló áramkörre akár a hangfrekvenciás útban, akár a csengető detektorban. Erre egyébként azért lenne szükség, hogy a vonalat megszakító impulzusok ne tudják működtetni a csengetés detektort, vagy túlterhelni a hangfrekvenciás csatornát.

Az áramkör többi része a hangfrekvenciás útvonalat alkotja. A kiadandó jeleket T1 elválasztó transzformátoron keresztül a Q3-Q4 Darlington erősítőn, valamint a hozzá tartozó munkaponti áramkörökön keresztül vezetjük. Ez a tranzisztor pár az R13 és R14-gyel együtt egy állandó áramú áramgenerátort alkot, amelyet a kimenő hangfrekvenciás jel modulál. Az eredő jelet R8 és R9 felosztja a vonal és a C3-5 és R10-12 által alkotott kiegyenlítő impedancia között. Abban az esetben ha a vonali impedancia egyenlő a kiegyenlítő impedanciával, akkor az R8 és R9 ellenállásokon eső jel feszültsége egyenlő és egymással ellentétes, ezért a T2 transzformátoron keresztül nem jut jel. Ez az elrendezés ezért oldalsáv kioltást hoz létre. A vonalról bejövő jelek azonban a T2 transzformátoron jelet hoznak létre, amely átkerül a CT2 bázisállomásra.

A találmányhoz alkalmazható egy másik különösen alkalmas hírközlési protokol, a CDMA. A 19. ábrán egy példaként! CDMA jel amplitúdóját ábrázoltuk a frekvencia függvényében. A 400 vonal jelenti az alap CDMA jelet, amely viszonylag szélessávú, kis energiájú jel. A találmány szerint azonban

-23egyidejüleg járulékos jelek is átvihetők. Ilyen járulékos jelek például a 402, 404 és 406 jelek, és a 19. ábrán látható, hogy ezek a járulékos jelek viszonylag keskenysávú jelek.

A keskenysávú jelek a CDMA jellel interferenciába kerülnek a keskenysávú jelek tartományában, de a CDMA jelben lévő adatok visszaállíthatók a CDMA jel frekvencia spektrumában lévő többi összetevőből, így járulékos adatjelek (402, 404 és 406) továbbíthatók a 400 CDMA jellel együtt.

Az 5A ábrán egy háromfázisú 54 erősáramú kábel egyszerűsített keresztmetszete látható, amelyben 56 piros fázis, 58 sárga fázis és 60 sárga fázis van. Az adatjelet a 60 kék fázis és a 82 föld között továbbítjuk és a hálózatba az 52 előkészítő egységen keresztül adjuk be. Nagyfrekvenciákon a fázisok közötti kölcsönös kapacitás gyakorlatilag rövidzárt jelent. Ennélfogva egy ilyen adórendszer számára egy áll-koaxiális jellege van, ami durván azonos az 5B ábrán látható koaxiális kábellel. A háromfázisú kábelen belül bármely két fázis közötti kölcsönös kapacitást az 5A ábrán 64-gyel jelöltük vázlatosan, hasonló kapacitás van bármely másik két fázis között.

A 11a és 11b ábrákon bemutatott találmány egy lehetséges gondolata szerinti 101 hálózat előkészítő egység alapvető elemei láthatók. A 11a ábra az

1. ábrán látható 52 és 51 előkészítő egységeket mutatja. Az előkészítő egység azonosnak tekinthető egy 100 aluláteresztő szűrővel és egy 102 csatoló kondenzátorral (ami egy felüláteresztő elemnek tekinthető).

A 100 aluláteresztő szűrő lehetővé teszi, hogy az elosztó hálózat a fogyasztóhoz jusson, miközben megakadályozza, hogy a nagyfrekvenciás hírközlő jelek bejussanak a fogyasztó helyiségeibe. Egy csatoló kondenzátor vagy egy 102 felüláteresztő szűrő segítségével csatoljuk a nagyfrekvenciás hírközlő jeleket az elosztó hálózatra, miközben megakadályozzuk, hogy a hálózati energia belépjen a hírközlő berendezésekbe.

Az előkészítő egység alkatrészei beépíthetők például egy villamos fogyasztásmérő házába, amely a fogyasztó helyiségeibe helyezkedik el, vagy • ·

-24lehetséges módon elhelyezhető egy ilyen fogyasztásmérő mögötti fülkében. Egy másik lehetséges változat szerint a szükséges alkatrészeket elhelyezhetjük például egy fogyasztó nagy fogyasztási kapacitású (HRC) biztosítójába, vagy védőegységbe.

A 6. ábrán a találmány szerinti 10 előkészítő egység (lényegében egy szűrő) kiviteli alakja látható, amely a villamos hálózat 12 bemenete és a villamos hálózat 14 kimenete közé van beiktatva. A szűrőbe egy jel bemeneti/kimeneti 16 vonal is csatlakozik. A villamos hálózat vezetéke egy szabványos 50 Hz-es erősáramú villamos hálózat, amely biztosítja a házi villamos energia ellátást 240 V feszültségen és általános felhasználás esetén legfeljebb 100 A árammal.

A 10 szűrő egy fémdobozba van beszerelve, amely megakadályozza, hogy a hírközlő jelek kisugárzódjanak a kívül elhelyezett létesítményekre, és amely 18 földcsatlakozást biztosít a jel 16 bemenő/kimenő vonala számára. A 10 szűrő tartalmaz egy első vagy fő 20 tekercset, amely például egy 10 mm átmérőjű, 200 mm hosszú ferritrúdra feltekercselt 30 menetű, 16 mm2 huzal keresztmetszetű tekercs. Ez hozzávetőlegesen 50 μΗ induktivitást hoz létre. Ez a minimális érték az alkalmazott jel jelleggörbéihez. Jobb anyagok használata, vagy több egymással sorbakapcsolt induktivitás megnövelheti az induktivitást, egészen például hozzávetőlegesen 200 μΗ értékre.

A hálózati 20 tekercs mindegyik végén egy-egy összeköttetés van a jel 16 bemeneti/kimeneti vonalához. Az erősáramú villamos hálózati 12 bemenet és a jel 16 bemenet/kimeneti vonala közötti első 22 összeköttetés tartalmaz egy első vagy csatoló 24 kondenzátort, amelynek a kapacitása 0,01 és 0,50 pF értékű és előnyösen 0,1 pF értékű. A csatoló 24 kondenzátor egy első 26 biztosítón keresztül van csatlakoztatva, amelynek az a feladata, hogy a 24 kondenzátor meghibásodása esetén kioldjon.

Egy második 28 összeköttetés tartalmaz egy 0,001 és 0,50 pF kapacitás érték közötti második 30 kondenzátort, amely előnyösen mint egy 0,1 pF. Ez a kondenzátor további csillapítást jelent a hírközlő jelek számára a 18

-25kondenzátor további csillapítást jelent a hírközlő jelek számára a 18 földcsatlakozás felé alkotott rövidzárral. Egy második 32 biztosíték is van alkalmazva arra az esetre, hogy ha a második 30 kondenzátor meghibásodik akkor az kioldjon, ezáltal elkerüljük a további egységek meghibásodását.

A jel 16 bemenet/kimeneti vonala egy második 34 tekercshez van csatlakoztatva, amelynek az induktivitása hozzávetőlegesen legalább 250 μΗ. Ez a tekercs egy károsodást korlátozó elem arra az esetre, ha a csatoló 24 kondenzátor meghibásodna. Abban az esetben, ha ilyen hiba fellép, ez a tekercs az 50 Hz-es erősáramú villamos hálózat számára a 18 földcsatlakozás felé levezetést biztosít, ezáltal a 26 biztosíték kiold. A 34 tekercsnek nincs hatása a hírközlési frekvenciájú jelekre, amelyek a jel 16 bemenet/kimeneti vonalán vannak jelen.

A 7. ábrán a találmány szerinti szűrő egy második kiviteli alakja látható. A 70 szűrő tartalmaz egy pár L1, L2 tekercset, amelyek a 72 villamos hálózati bemenet és a 74 villamos hálózati kimenet közé vannak sorosan beiktatva. Az L1 és L2 tekercsek előnyös értéke hozzávetőlegesen 16 μΗ. A 80 nagyfrekvenciás bemeneti vonal és a 72 erősáramú hálózati bemenet közé van beiktatva egy első F1 biztosító és C1 kondenzátor, és a 80 nagyfrekvenciás bemenet és a föld közé egy harmadik L3 tekercs van csatlakoztatva, amely nagyfrekvenciás fojtóként működik, és jellemző értéke 250 μΗ.

Hasonlóképpen, az L1 és L2 tekercsek csatlakozási pontja és a föld közé egy második F2 biztosító és egy második C2 kondenzátor van beiktatva. A 74 erősáramú hálózati bemenet és a föld közé egy harmadik F3 biztosító és egy harmadik C3 kondenzátor van beiktatva. A kondenzátorok jellemző értéke mintegy 0,1 pF és a biztosító értéke hozzávetőlegesen 5A HRC (nagy megszakítási kapacitású).

Az ezen elemek adott értékei kizárólag példakénti adatok és más frekvenciák esetén ettől eltérő megfelelő értékek alkalmazhatók.

A 8. ábrán a hálózat előkészítő egység jellemző tokozása látható a találmány szerinti kiviteli alaknál. Az L1 és L2 hálózati tekercsek egy 90

-26árnyékoló dobozon belül helyezkednek el. Különböző csatlakozások láthatók, amelyek közül a 92 hírközlési interfész csatlakozása az előfizetői készülék csatlakoztatására szolgál. A 8. ábrán láthatóan azonban ez a pont lezárható egy impedancia illesztő 94 lezárással.

A 9. ábrán egy 96 áramköri lap látható, amely a 8. ábra szerinti 90 egység belsejében helyezkedik el, és a 7. ábra szerinti hálózat előkészítő egység áramköreinek többi részét veszi körül. Az A, B, C, D és E csatlakozások a 8. ábra szerinti doboz megfelelő pontjainak a csatlakoztatására szolgálnak.

A 10. ábrán egy 52 hálózat előkészítő egység vázlata látható, amelyen a hálózat előkészítő elem 80-86 építő egységei láthatók. Egy megfelelő hálózat előkészítő egység tervezéséhez a 81 és 86 egységek nagy impedanciájú elemek kell, hogy legyenek a kívánt hírközlési frekvencia spektrumában (például 1 MHz-en és e fölött) és kis impedanciájú kell, hogy legyen az erősáramú hálózat frekvenciáján (vagyis 50/60 Hz), vagyis ezek az elemek tekercsek. A 80 és 82 egységek hasonló módon kis impedanciájú csatoló elemek kell, hogy legyenek az illető hírközlési frekvencia spektrumában és nagy impedanciájú szigetelő elemekként működnek az erősáramú táphálózat frekvenciáján, vagyis ezek kondenzátorok.

A hibaáramot határoló HRC olvadó biztosító (84 és 85) a 80 és 82 elemekkel sorosan van kapcsolva. Egy járulékos 83 impedancia illesztő hálózat is alkalmazható a hírközlési bemenet csatlakoztatására. Ez az elem az 52 hálózat előkészítő egységen kívül is elhelyezhető.

A 81, 80, 82 és 86 áramköri elemek optimális értékei a következő tényezőktől függnek:

a) A kívánt frekvencia tartomány, amelyben a hálózatot elő kell készíteni.

b) A hálózat egységnyi hossza, amelyet elő kell készíteni.

c) A terhelések száma és típusa, amelyekkel a hálózaton számolni kell.

• · ·

-27d) A hálózati fázisvezetők hullámimpedanciája a földhöz, illetve a külső villamos árnyékoláshoz képest.

e) A hírközlő interferencia eszköz impedanciája.

A hálózat előkészítő egység az elhelyezéstől és az előkészítő egységnek a táp- és/vagy hibaáram arányaitól függően levegővel vagy semleges gázzal vagy gyantavegyülettel vagy olajjal lehet feltöltve. Az is lehetséges például, hogy ez elhelyezhető házon belül, oszlopra szerelve, föld alá lehet ásva vagy utcai világító lámpa oszlopába helyezhető.

Hasonlóképpen, a 81 és 86 egységek tartalmazhatnak több különálló, egymással sorba kapcsolt tekercset, és amennyiben nincs szükség összekapcsolásra, például egy utca világítótestnél, akkor a 84, 80, 83 és 86 egységek elhagyhatók.

A 80 és 82 egységek több, egymással sorosan, vagy párhuzamosan kapcsolt kondenzátort tartalmazhatnak az üzemi hálózati feszültségtől függően, amely 240 V, 415 V, 11 kV, 33 kV, stb. lehet. Egy változat szerint, vagy járulékosan, a 80 és 82 egységek két vagy több, egymással párhuzamosan kapcsolt kondenzátort tartalmazhat annak érdekében, hogy például a kondenzátorok hiányosságait kiküszöböljük egy olyan hálózat esetén, amelynél viszonylag nagy frekvenciatartományt, pl. 50 MHz-től 500 MHz-ig tartó tartományt kell átfogni.

Ezen túlmenően, a hálózat előkészítő egység 81, 85 és 82 egységei egymás után is kapcsolhatók. Minél nagyobb az egymás után kapcsolt elemek száma, annál nagyobb a szűrő karakterisztikájának a levágása és annál nagyobb annak csillapítása.

A 12A, 12B és 12C ábrák rendre egy egyfázisú koncentrikus, egy hasított koncentrikus és egy ál-koncentrikus kábel metszetét mutatják. Egy egyfázisú koncentrikus kábelnek (12A ábra) egy középső fém 110 magvezetője van (általában alumíniumból), amelyet egy 112 szigetelő réteg vesz körül (általában PVC). A 112 szigetelő réteg körül sok 114 fémvezető van (általában

-28rézből), amely fölött egy szigetelő vagy 116 védőbevonat (általában PVC) van. A 114 fémvezetők által alkotott rétegben a nulla vezető és a föld van egyesítve.

Egy hasított koncentrikus kábel (12B ábra) hasonlít a koncentrikus kábelhez azzal a kivétellel, hogy a külső 114 fémvezetők által alkotott réteg két részre van felosztva, például egy 115 felső részre és egy 117 alsó részre. Ezeket a részeket 118 és 120 szigetelők választják szét, és a nulla vezető valamint a föld úgy van felosztva, hogy ezeket az egyes részek külön vezetik.

Annak érdekében, hogy a hasított koncentrikus szolgáltató kábelen a kívánt átviteli frekvencián (pl. 1 MHz felett) az ál-koncentrikus hatást fenn lehessen tartani, a külső 114 fémvezetők 117 alsó része és 115 felső része közé egy vagy több 122 kondenzátort kapcsolunk. Ezeket a kondenzátorokat pl. a kábel végén és/vagy az előkészítési pontjain lehet alkalmazni.

A fentiekből látható, hogy a találmány szerinti megoldással egy egyszerű szűrővel a rádió hírközlés jeleinek jellemző spektrumát a szabványos villamos energiahálózattól jól szét tudjuk választani anélkül, hogy bármelyik jelben jelentős veszteség keletkezne. így a villamos elosztó és/vagy átvivő hálózat alkalmas mind a villamos energiaellátásra, mind a hírközlési jelek továbbítására, mely utóbbi lehet analóg és/vagy digitális rendszerű.

A találmány szerinti szűrőnek egy kisfeszültségű villamos elosztó hálózat valamennyi fogyasztói betáplálási pontján történő alkalmazásával egy előkészített hálózat jön létre, amely alkalmas nagyfrekvenciás hírközlő jeleknek 50 Hz-es, 240 V-os egyfázisú és 415 V-os háromfázisú villamos táplálással együtt történő továbbítására. Egy ilyen hálózat egy további, találmány szerinti gondolatot képez. A találmány nem korlátozódik a fenti részletekre, ezek változatai a találmány körén belül megvalósíthatók.

-29Szabadalmi igénypontok

Claims (13)

1. Villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat, amelynek legalább egy része épületen kívül van, azzal jellemezve, hogy a hálózatnak meghatározott számú fázisvezetéke van, amely szám a 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, ... n sorból van kiválasztva (ahol n egy 9-nél nagyobb egész szám), amelyben hozzávetőlegesen 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jeleknek a hálózat legalább egyik fázisvezetőkére bevezető eszköze van, és a hírközlő jeleknek legalább egyik másik fázisvezetékéről történő kivételére szolgáló eszköze van, amely jelek a hálózat külső részén kerülnek átvitelre, amely hálózat frekvencia-, idő- és/vagy kódosztásos multiplex jelátvitelnek megfelelően van kialakítva.

2. Az 1. igénypont szerinti hálózat, azzal jellemezve, hogy a hálózat CDMA (Code Division Multiple Access, többszörös hozzáférésű kódosztás) hírközlési jelátvitelre van kialakítva.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti hálózat, azzal jellemezve, hogy a következő vezeték nélküli telefon rendszerek egyikének megfelelően van kialakítva:

R-CDMA (Rockwell-Code Division Multiplex Access) rendszerű CTO, CT1 és CT2, AMPS, DECT (Digital European Cordless Telephoné Standard), IS-54, IS95, GSM, Q-CDMA, UD-PCS, PHS, PACS, TACS, ENTACS, NMT450, NMT900, C-450, RTMS, Radicom 2000, NTJ, JTACS & NTACS, DCS 1800 telefon szabványok.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti hálózat, azzal jellemezve, hogy a vivőfrekvencia hozzávetőlegesen 1-60 MHz között van.

• · »«· · * « · ···*>· · • c « · · ·

- 305. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti hálózat, azzal jellemezve, hogy a jel legalább az egyik fázisvezeték és a föld között terjed.

6. Hírközlő berendezés villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózathoz, amelyben jel adó és/vagy vevő eszköz van, továbbá egy adó és/vagy vevő által adott és/vagy vett jel frekvenciáját a hálózaton jobban terjedő frekvenciára átalakító eszköze van, azzal jellemezve, hogy a jel adó és/vagy vevő eszköz egy viszonylag nagy vivőfrekvenciájú telefon szabványnak megfelelően van kialakítva és a frekvencia átalakító eszköz a viszonylag nagy vivőfrekvenciájú jelet egy alacsonyabb vivőfrekvenciájú jellé történő átalakításra alkalmas.

7. A 6. igénypont szerinti hírközlő berendezés, azzal jellemezve, hogy a jel adó és/vagy vevő eszköz a CT2 vagy CDMA telefon szabványoknak megfelelő működésre van kialakítva.

8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti hírközlő berendezés, azzal jellemezve, hogy a frekvencia átalakító eszköz a jel vivőfrekvenciáját 1 és 60 MHz közötti jellé átalakító eszköz.

9. A 6-8. igénypontok bármelyike szerinti hírközlő berendezés, azzal jellemezve, hogy a jel adó és/vagy vevő eszköz telefon készüléket tartalmaz.

10. A 6-9. igénypontok bármelyike szerinti hírközlő berendezés, azzal jellemezve, hogy a villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózathoz van csatlakoztatva.

11. A 10. igénypont szerinti hírközlő berendezés, azzal jellemezve, hogy a hálózat az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti hálózat.

-31

12. Hírközlő berendezés alkalmazása villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózathoz, amely berendezésben jel adó és/vagy vevő eszköz van, továbbá egy adó és/vagy vevő által adott és/vagy vett jel frekvenciáját a hálózaton jobban terjedő frekvenciára átalakító eszköze van, azzal jellemezve, hogy a jel adó és/vagy vevő eszköz egy viszonylag nagy vivőfrekvenciájú telefon szabványnak megfelelően van kialakítva és a frekvencia átalakító eszköz a viszonylag nagy vivőfrekvenciájú jelet egy alacsonyabb vivőfrekvenciájú jellé történő átalakításra alkalmas.

13. Eljárás jel átvitelére, amelynek során hozzávetőleges 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jelet vezetünk be egy villamos elosztó és/vagy energia átviteli hálózat egyik fázisvezetékére, amelynek legalább egy része épületen kívül van és a jelet a hálózat egy második vezetékéről vesszük, a jelet a hálózat külső részén továbbítjuk, és a jelet frekvencia-, idő- és/vagy kódosztásos multiplex rendszerben visszük át.

14. Hírközlő berendezés alkalmazása hozzávetőleges 1 MHz-nél nagyobb vivőfrekvenciájú hírközlő jelnek az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti hálózaton történő adására vagy vételére.

A meghatalmazott

Szabauam» e« Iroda

1024 Budapest, Keleti Károly u i₃/_b Kékes László szabadalmi ügyvivő

WO 95Z29S37

.. ..RCI/GB95/0O894 • · · · • · ···

1/20