197647. lajstromszámú szabadalom • Modem kiépített vezetékrendszeren, előnyösen erősáramú energiaellátó hálózaton történő jeltovábbításra
197647 2 1 A találmány tárgya modem kiépített vezetékrendszeren, előnyösen erősáramú energiaellátó hálózaton történő jeltovábbításra, amely modem adóval, vevővel és tápegységgel csatlakozik az erősáramú hálózat érpárjához. ilyen modem önmagában ismert és széleskörben alkalmazott, elsősorban a nagyfeszültségű energiaellátó hálózatokon távkapcsolások vezérlésére. Hasonló modemek szolgálnak a kisfeszültségű energiaellátó hálózatban — például a lakossági 220/380 V-os hálózatban — a fogyasztásmérők távleolvasására. Ezen ismert alkalmazások igen kis adatátviteli sebességet követelnek, ennek megfelelően a modemek csupán 1 —10 Baud sebességűek. Az ipari felhasználások körében megengedett az információ kódolásakor nagy redundancia beépítése, továbbá a nagyszintű zavartatások hatásának kiküszöbölésére az adatelárasztásos üzenetközvetítés. Ugyanez nem állítható akkor, ha az adatátvitel egymástól néhány száz méterre elhelyezett számítástechnikai erőforrások, perifériák összekapcsolására szolgál, energiaellátó hálózaton keresztül. A találmány célja az ismert modemek hátrányainak kiküszöbölése, egy olyan modem kidolgozása, amelynek segítségével az energiaellátó hálózaton — az ott jelenlévő nagyszintű zavarok ellenére — számítástechnikai igényeket is kielégítő nagyobb sebességű adatátviteli összeköttetés valósítható meg. A kitűzött célt bevezetőben körülírt modemmel úgy értük el, hogy az adóban vezérelt oszcillátorhoz csatoló van kapcsolva és a csatoló közvetlenül az érpárra van kötve, továbbá a vevő sávszűrőjével csatlakozik közvetlenül az érpárra és a sávszűrőhöz sorban előerősítő, határoló, aktív szűrő, egyenirányító és jelformáló kapcsolódik. Ezáltal a meglévő energiaellátó hálózat érpárjának felhasználásával számítástechnikai célokra szolgáló adatátviteli összeköttetés valósítható meg és mellőzhető, az esetenként igen költséges utólagos kábelezés. Egy előnyös kiviteli alakban az adóban elhelyezett csatoló és a vevőben elhelyezett sávszűrő együttese rezgőkör és ezzel a rezgőkörrel kapcsolódik az adó, illetve a vevő az érpárhoz. A találmány szerinti modem egy további előnyös kivitelénél a rezgőkörben az erősáramú hálózat érpárját transzformátor egyik tekercse és ezzel sorba kapcsolt első kondenzátor zárja le, a transzformátor másik tekercsére párhuzamosan második kondenzátor n kapcsolva. Ezek egyik közös pontja tápfeszültségre van kötve, másik közös pontja pedig közvetlenül az adó vezérelt oszcillátorára, sorosan kapcsolt harmadik kondenzátoron keresztül pedig a vevő előerősítőjére csatlakozik. Egy további előnyös kivitel szerint a vevőben elhelyezeti egyenirányító az aktív szűrőhöz első tranzisztor emitterével, illetve második ellenálláson keresztül második tranzisztor bázisával kapcsolódik. A második tranzisztor emittere közvetlenül, az első tranzisztor bázisa pedig első ellenálláson át vonatkoztatási földpontra van kötve, továbbá az első és második tranzisztor kollektora közösítve van, és ez egyrészt a jelformálóra, másrészt harmadik ellenállás közbeiktatásával a tápfeszültségre csatlakozik. A találmány szerinti modemet a rajzokon szemléltetett kiviteli alak alapján ismertetjük részletesen, ahol az 1. ábra a modem rendszertechnikai rajza, a 2. ábra a rezgőkör áramköri rajza, a 3. ábra az egyenirányító áramköri rajza, a 4. ábra a modem egy együttműködő adó-vevő párjának átviteli karakterisztikája, az 5. ábra pedig az egyenirányító karakterisztikája. Az 1. ábrán látható modem az erősáramú hálózat 4 érpárjához csatlakozik. Ez a 4 érpár általában a 220/380 V, 50 Hz hálózat fázis és földvezetője. A modem 1 adóból, 2 vevőből és 3 tápegységből épül fel. Az 1 adóban 5 vezérelt oszcillátorhoz 6 csatoló van kapcsolva és a 6 csatoló közvetlenül a 4 érpárra van kötve. A 2 vevő 7 sávszűrőjével csatlakozik közvetlenül a 4 érpárra és a 7 sávszűrőhöz sorban 8 előerősítő, 9 határoló, 10 aktív szűrő, II egyenirányító és 12 jelformáló kapcsolódik. Egy kétirányú adatátviteli összeköttetés megvalósításához az összeköttetés mindkét végén egy-egy modemet kell az erősáramú hálózat 4 érpárjához csatlakoztatni. Ilyenkor az adás irányú jelfolyam az 1 adó 5 vezérelt oszcillátorának bemenetére van kötve, a vétel irányú jelfolyam pedig az ellenkező oldali modem 12 jelformálójának kimenetén érhető el. Az 5 vezérelt oszcillátor alacsonyabb sebességigény esetén műveleti erősítőből felépített szinuszgenerátor lehet, nagysebességű adatátvitel esetén pedig kvarcvezérlés szükséges. A 2. ábrán látható az adó 6 csatolójának és a 2 vevő 7 sávszűrőjének funkcióját egyidejűleg megvalósító 13 rezgőkör. A 13 rezgőkörben az erősáramú hálózat 4 érpárját 14 transzformátor egyik 15 tekercse és ezzel sorba kapcsolt első 17 kondenzátor zárja le, a 14 transzformátor másik 16 tekercsére párhuzamosan második 18 kondenzátor van kapcsolva. Ezek egyik 20 közös pontja 22 tápfeszültségre van kötve, másik 21 közös pontja pedig közvetlenül az 1 adó 5 vezérelt oszcillátorára, sorosan kapcsolt harmadik 19 kondenzátoron keresztül pedig a 2 vevő 8 előerősítője csatlakozik. A 2 vevőben a 8 előerősítő például egy földeltem itteres tranzisztoros egyfokozatú erősítő, a 9 határoló pedig diódákból, vagy Zener diódákból felépített vágó. A 10 aktív szűrő műveleti erősítővel felépített sávszűrő. A 3. ábra szemlélteti a 11 egyenirányító áramköri megvalósítását. A 11 egyenirányító a 10 aktív szűrőhöz első 23 tranzisztor emitterével, illetve második 26 ellenálláson keresz-5 10 15 20 25 :o 35 40 45 50 55 60 55 2
