DE3039842A1

DE3039842A1 - Rundfunkuebertragungssystem fuer verteilungsautomation und fernmessung

Info

Publication number: DE3039842A1
Application number: DE19803039842
Authority: DE
Inventors: Louis Carson Calif. Martinez
Original assignee: Altran Electronics Inc
Current assignee: Altran Electronics Inc
Priority date: 1979-10-23
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1981-05-07
Also published as: GB2061581B; US4517562A; US4322842A; CA1149023A; GB2061581A; US4513415A

Description

Be Schreibung

Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf ein System, das eine zuverlässige Zweirichtungs-Verbindung von einem zentralen Steuerungspunkt eines Energieversorgungsunternehmens oder dergleichen, zu einer großen Anzahl von Verbrauchern oder Eunden schafft, beispielsweise für das Elektroenergie-Last-Management _t die Zähler-Gebühreneinstellung und die Zähler-Fernmessung« Es wird eine synchronisierte Methode unter Verwendung von Rundfunlnreriahren mit Ein-Hichtungsübertragung oder teilweiser Zwei-Richtungsübertragung angegeben.

Energieversorgungsunternehmen haben Bedarf an einer Einrichtung zum raschen Übermitteln umfangreicher Signale zu oder von ihren zahlreichen Abnehmern, um z.B. selektiv unwesentliche Geräte abzuschalten (dies wird als "Lastmanagement" bezeichnet), Zähler-Gebührensätze ferneinzustellen, eine Ferneinstellung von Thermostaten vorzunehmen, Meßgeräte automatisch abzulesen und das Energieverteilungssystem des Unternehmens zu automatisieren. Pur die drei zuerst genannten Anwendungsfälle ist eine Einweg-Übertragungsverbindung von dem Energieversorgungsunter nehmen zu dem Verbraucher erforderlich, die beiden zuletzt genannten Tätigkeiten erfordern eine Zweirichtungs-Verbindung. Das erfindungsgemäße System schafft beide Möglichkeiten, nämlich eine "Vorwärtsverbindung" und eine "Rückwärtsverbindung" oder "Antwortverbindung".

Nach der erfindungsgemäßen Methode wird eine Standard-AM-Rundfunkstation dazu verwendet, mittels einer sehr schmalbandigen Quadraturmodulation Steuersignale an die Kunden zu senden, was den Vorteil hat, daß eine in hohem Maße zuverlässige Übertragung

130019/0789

gewährleistet wird, ohne daß der normale Betrieb der AM-Rund~ funkstation gestört wird. Bei der Rückwärts- oder Antwortübertragung vom Abnehmer zu dem Versorgungsunternehmen wird eine sebr schmalbandige Rundfunk-Signalgebereinrichtung verwendet, die mit dem AM-Rundfunksignal synchronisiert ist.

Die vorliegende Erfindung steht teilweise in Beziehung zu der US-PS 4Ί17 4-05 mit dem Titel "Harrow Band Communication System", erteilt am 26. September 1978, die im wesentlichen der Erfindung entspricht, die in dem beim ITS Patent and Trademark Office eingereichten Document Program Eile Humer 067889 vom 25. Januar 1978 beschrieben ist. Auf diese Unterlagen wird ausdrücklich Bezug genommen.

Die vorliegende Erfindung stellt eine deutliche Abweichung von bisher für derartige Anwendungsfälle vorgeschlagenen Übermittlungstechnologien dar. Bei der Vorwärtsübertragungsstrecke verwendet die vorliegende Erfindung eine existierende, leistungsstarke AM-Rundfunkstation in einer neuartigen Weise, so daß überhaupt keine Beeinflussung der regulären Sendung der Rundfunkstation erfolgt. Durch geringe Modifikation existierender Stationen können bei geringen Kosten mehr als 50.000 Quadratmeilen zuverlässig abgedeckt werden. Bei der Antwortübertragungsstrecke verwendet die vorliegende Erfindung ein sehr schmalbandiges Rundfunkübertragungsverfahren, das beispielsweise 5OO.OOO separate Stromzähler abmessung en pro Stunde gestattet, wobei die gesamten Vorgänge auf einem einzelnen, herkömmlichen Radiokanal (z.B. im VHP-Bereich) erfolgen. Das erfindungsgemäße System hält demnach das IPunkspektrum in starkem Maße ein. Das System gestattet fernder, daß mehrere Versorgungsunternehmen denselben Antwortver-

13001.9/0789

bindungs-Rundfunkkanal wirksam untereinander aufteilen-

Der am Haus oder am Grundstück jedes Verbrauchers zu installierende erfindungsgemäße Steuerempfänger hat einen relativ einfachen Aufbau, ist billig herzustellen und kann über die AM-Station "verschiedene separate Haushaltsgeräte steuern, und zwar gemäß Instruktionen, die seitens des Energieversorgungsunternehmens durch eine zentrale Steuerung abgegeben werden. Der in jeder Wohnung vorgesehende Sender, der Informationen zu dem Energieversorgungsunternehmen zurücksendet, könnte ebenso wie der erwähnte St euer empfänger in dem Leistungsschalterkasten beim Abnehmer montiert werden. Andererseits könnten Sender und Steuerempfänger in einem Zähler-Zusatzgehäuse untergebracht werden, was ein rasches und billiges Installieren gestattet.

Die in erster Linie in Frage kommenden Methoden zum Erzielen der beim Lastmanagement und bei der Verteilungsautomation benötigten Übermittlungsfunktionen umfassen das Telefon, Uetzleitungsträgerübertragung, Brummsteuerung, Rundfunkübertragung und verschiedene Kombinationen dieser Mittel.

Telefonverfahren sind naturgemäß attraktiv, da eine zu der zu steuernden Stelle führende Telefonleitung häufig zur Verfügung steht. Unglücklicherweise ist die überwiegende Mehrzahl* der Telefonleitungen in den Vereinigten Staaten Bestandteil von dem, was als "geschaltetes Netzwerk" bezeichnet wird, und daher kann lediglich ein geringer Prozentsatz dieser Telefone jederzeit verwendet werden. Umfangreiche Übertragungen sind ohne umfangreiche und teuere Kodifikationen der Telefonanlage nicht möglich. Weiterhin haben nicht alle gesteuerten Stellen Zugriff zu existierenden TeIe-

1 3001.9/0789

fonleitungen, und eine "bedeutende Anzahl neuer Leitungen müßte notwendigerweise verlegt werden, um eine Tollständige Abdeckung zu erzielen. Ton sämtlichen miteinander konkurrierenden Systemen ist dieses System wahrscheinlich das teuerste.

Ein alternatives System ist das seit Jahrzehnten bekannte sogenannte "Hetzleitungsträgersystem"« Hierbei werden die Ver~- teilernetzleitungen dazu verwendet, Signale zu übertragen. Die diesem System innewohnenden Probleme resultieren aus der Notwendigkeit, die Signale über mehrere Leistungstransfonoatoren weiterzugeben, ferner gibt es zwischen dem Yersorgungsunternehmen und dem Abnehmer verschiedene Mehrfachwege und rauschähnliche Signale. Der größte Vorteil des Netzleitungsträgerverfahrens besteht darin, daß sich das gesamte System im Besitzt des Energieversorgungsunternehmens befinden kann und von diesem gesteuert werden kann. Grundsätzlich muß das Netzleitungs-Yerteilersystem vorab durch Kompensationsmaßnahmen ergänzt und sorgfältig geprüft werden, um eine zuverlässige Übermittlung zu gewährleisten; beides ist zeitraubend und teuer.

Das dritte System, die sog. Brummsteuerung, wurde in verschiedenen Staaten sowie in einigen Fällen innerhalb der Vereinigten Staaten von Amerika erfolgreich angwendet· Das System arbeitet ebenfalls über Netzleitungen, jedoch nur in eine Eichtung; es macht relativ teuere Installationen erforderlich, da bei jeder Unterstation des Energieversorgungsunternehmens große und leistungsstarke Signal-Eingabeanlagen, installiert werden müssen. Weiterhin ist die Datenübertragungsrate notwendigerweise niedrig, da sie bei sehr geringen Trägerfrequenzen arbeiten und eine unerwünscht schmale Signalbandbreite benötigen, wodurch sich "Augenblifcsübermittlungen " verbieten. So z.B. benötigen existierende

1300 1.9/0789

Systeme eine Übermittlungszeit von 20 sek. oder mehr, um eine zuverlässige Einweg-Signalübertragung vorzunehmen.

Der Rundfunk bietet eine vierte Alternative, jedoch sind die herkösolichen Rundfunksysteme, die während jeder Übertragung typischerweise einen kompletten Radiokanal einer Bereite von 10 KTTz belegen, mit schwerwiegenden Problemen behaftet. Ihre zugehorxgen Torwartsverbindungs-Empfanger müssen mit relativ hohen Funkstörungspegeln fertigwerden, so daß man von einer zuverlässigen Übertragung bisher weit entfernt war, wenn man noch die Senderleistungsbeschränkungen (in den CfSA die FOC-Senderleistungsbeschränkungen) hinzunimmt. Würde ein Energieversorgungsunternehmen einen privaten zentralen Rundfunksender errichten, um Steuersignale zu senden, so würde dem Sender im allgemeinen eine hohe Punkfrequenz (z.B. VHF) zugewiesen werden, und dies würde seitens der Verbraucher relativ teuere Steuerempfänger erforderlich machen, verglichen mit den billigen Niedrigfrequenzempfängern, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Ein noch gravierenderes Problem ergibt sich bei Rundfunksystemen, die für die Rückverbindung oder Antwortverbindung ausgelegt sein sollen. Hochleistungssender für jeden Abnehmer oder Verbraucher sind unpraktisch und wurden unter den geltenden Vorschriften wahrscheinlich zu einer Strahlungsgefährdung führen. !Folglich sind lediglich Geräte geringer Leistung (einige Watt) akzeptierbar. Bisher sind zuverlässige umfangreiche Übertragungen unter Verwendung solcher Verbrauchergeräte über relativ weite Entfernungen (35 Kilometer oder mehr) niemals erfolgreich durchge-

13001.9/0789

führt worden. Hier ist eine grundsätzliche !Teuerung in der Rundfunktechnologie notwendig. Die vorliegende Erfindung scafft eine solche !Teuerung.

Die "Vorwärtsverbindung": Es ist offensichtlich, daß das Signal einer leistungsstarken AM-Rundfunkstation, deren Verwendung hier vorgeschlagen wird, in Wirkungsbereichen vom. 2^0 Kilometern oder mehr zuverlässig erfaßt werden kann, I¹Ur umfangreiche Übertragungen ist der öffentliche AM-Rundfunk sehr attraktiv* Die wichtige Erage jedoch ist, wie diese AM-Rundfunkstationen an den hier interessierenden Zweck angepaßt werden können, ohne daß die reguläre Verwendung der Stationen gestört wird.

Wenngleich die Verwendung von AM-Rundf unkst at ionen zum Senden von Steuer- oder Alarmsignalen nicht grundsätzlich neu ist, schafft die vorliegende Erfindung eine "besondere Methode, nach der die Verwendung erfolgt. Es ist ersichtlich, daß, wenn man einfach unter Verwendung herkömmlicher Amplitudenmodulation (AM) ein Steuertonsignal auf eine AM-Rundfunkstation gibt, wie es in der Vergangenheit von einigen gemacht wurde, zwischen dem Steuersignal und dem regulären Hörprogramm der Station leicht übersprechen (gegenseitige Störung) entstehen kann. Liegt weiterhin der Steuersignalton unterhalb des hörbaren Bereichs, so hat er Schwierigkeiten, den Modulationstransformator der Rundfunkstation zu passieren, und der Steuersignalton verschlechtert das reguläre Hörprogramm, da er den Modulationstransformatorfluß leicht durch nichtlineare Bereiche bringen kann, was zur verstärkten Intermodulationsverzerrung führt. Eine Lösung dieses Problems besteht darin, das Steuersignal relativ "schwach" zu machen, dies verschlechtert jedoch die Übertrggings-Zuverlässigkeit,

1 3001.9/0789

Weiterhin vermindert sich der effektiv abgestrahlte Leistungspegel des normalen Hörfunkprogramms, wodurch die Reichweite des Senders "beeinflußt wird, was möglicherweise zu administrativen und gesetzlichen Schwierigkeiten führt aufgrund der potentiell verminderten Sendefläche, Werbezeitvereinbarungen, usw.. Wenngleich diese abträglichen Wirkungen für den Nicht-Ingenieur nicht evident sind, so zeigen sorgfältige Messungen und Prüflingen diese Probleme auf.

Durch die vorliegende Erfindung werden sämtliche oben aufgeführten Schwierigkeiten vermieden, indem ein Modul at ions verfahren angewendet wird, das nicht nur mit dem regulären AM-Vorgang der Bundfunkstation kompatibel ist, sondern außerdem kompatibel ist mit der vorgeschlagenen Stereoausrüstung, die von der Station in Zukunft verwendet wird; in den USA erwägt das I¹S¹C derzeit, das Ausstrahlen von Stereosendungen zu erlauben.

Dem Rundfunkfachmann ist bekannt, daß die bei der Amplitudenmodulation verbleibende HF-"Träger"-Restleistung zwei Drittel (67%) oder mehr der insgesamt zur Verfügung stehenden abgestrahlten Leistung enthält, und dieser Anteil bleibt im wesentlichen ungenutzt. Die genutzte "hörbare" Signalleistung beträgt maximal ein Drittel (33%) der insgesamt abgestrahlten HF-Leistung; dieser Teil "befördert" die Musik- und Sprachsignale. Der erfindungsgemäße Quadraturmodulationsvorgang macht diese 67% ungenutzter Trägerleistung wirksam nutzbar, hat jedoch keine Auswirkungen auf die reguläre 33%-Hörleistung. Das erfindungsgemäße System kann dadurch etwa 25% der insgesamt abgestrahlten Leistung "retten". Daher ist das erfindungs-

13001.9/0789

3Q39842

gemäße System mit dem regulären Programm der JUy[-Rundf unkst at ion voll kompatibel. Es kann gezeigt werden, daß es, da es unterhalb des Hörbereichs liegt, auch mit zukünftigen. Stereosystem kompatibel ist, mit denen die Rundfunkstation nach den vorgeschlagenen neuen IOC-Tor Schriften erweitert werden kann. Ein höchst wichtiger Aspekt besteht darin, daß bei dem. erfindungsgemäßen System die Seitenbandenergie innerhalb von 20 Hz des Trägers liegt. wo~ bei die FCC-Vorschriften das Vorhandensein des Trägers erfordern-, somit erfolgt keine vorschriftswidrige AM-Trägerunterdjniclcung.

Die oben aufgeführten Punkte können durch eine Berechnung veranschaulicht werden. Wird bei dem erfindungsgemäßen System ein kleinwinkliger Phasenmodulationsindex (z.B. + 30°) ausgewählt, dann kann man zeigen, daß etwa 25% der Trägerrestleitung in nutzbare Seitenbänder umgesetzt werden. Diese könnten beispielsweise zwischen 8 und 18 Hz von der Träger-Mittenfrequenz entfernt liegen. So wurden durch das erfindungsgemäße System bei einer 50 KW-Rundfunkstation etwa 12.500 Watt zuvor ungenutzter effektiv abgestrahlter Leistung nutzbar gemacht. Im Gegensatz dazu kann man lediglich einen maximalen Modulationsgrad von etwa 5% (D,05) für einen einfachen AM-Ton verwenden, da höhere Modulationsgrade beträchtliche Schwierigkeiten verursachen wurden, wie oben erwähnt wurde. Die nutzbare Seitenbandleistung wäre unter den zuletzt genannten Umständen proportional zum Quadrat von 0,05, d.h. 0,25% der gesamten Leistung; dies würde zu einer abgestrahlten Leistung von etwa 125 Watt für eine 50-KW-Rundfunkstation führen. Somit ist das erfindungsgemäße Steuersignal hundertmal stärker (12.500 Watt gegenüber 125 Watt), verglichen mit dem einfachen unterhörfreguenten "AM-Ion"-Modulationsverfahren, das früher vorgeschlagen

1 3001.9/0789

wurde.

zehe AM-Tonsysteme sind naturgemäß auf sehr geringe Datenübertragungsraten (etwa 1 Baud) beschränkt, damit ihre Steuersignal-Seitenbänder das Hörfunkprogramm der Rundfunkstation nicht spürbar stören. Das erfindungsgemäße System unterliegt keiner Beschränkung und kann die Daten wenigstens 5. his 10mal schneller übertragen. Umgekehrt wirkt die Hörfunkprogrammleistung der Rundfunkstation in den herkömmlichen AM-Ton-"Eanal^!t hinein, was bei dem erfindungsgemäßen system nicht der JFaIl ist_v wodurch die Fehlerrate verbessert wird.

Weiterhin sind bei dem erfindungsgemäßen System die Einflüsse statischen oder HP-Rauschens durch industrielle Anlagen oder andere Quellen minimal aufgrund des bekannten "ΙΉ-Geräuschunterdrückungseffekts", der sich bei den Quadraturmodulations-Erfassungsschaltungen in den bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Steuerempfängern auswirkt.

Viele der oben angesprochenen Punkte sind in der oben genannten US-PS 4 117 4-05 (Seite 3, Zeilen 2h bis 31, Seite 7, Zeilen 35 his 57) angesprochen.

Eine spürbare Verbesserung wird durch das erfindungsgemäße Verfahren geschaffen, bei dem digitale Bitströme mit der Trägerfrequenz eine? AM-Rundfunkstation synchronisiert werden. Dieses Vorgehen ermöglicht das sehr exakte Zeithalten (Takten) auf der Verbraucherseite und ermöglicht die Verwendung einfacher und zuverlässig arbeitender Digitalschaltungen, die sich durch geringe Fehlerraten auszeichnen. Das Verfahren gestattet ferner das exakte Reihen (Bilden von Wart eschlangen) von vom Verbraucher

13001-9/0789

zu den. Versorgungsunternehmen abgegebenen Reports und Identifikationssignalen. Hierdurch, vereinfacht sich spürbar der Aufbau des verbraucherseitigen Senders für die Zw&iweg-Verbindung, und es wird ein hoher Zuwachs der gesamten Systemkapazität erzielt.

Da der St euer empfänger für jeden Verbraucher bei relativ niedrigen. HP-Frequenzen arbeitet, können sämtliche elektronischen Schaltungen mit geringen Kosten als integrierte Schaltungen, hergestellt werden. Dies ermöglicht den Schaltungsaufbau unter Ver- \iendung hybrider Schaltungstechniken in hermetisch abgeschlossenen Baugruppen, die sowohl stabil als auch zuverlässig sind und eine Lebenserwartung von mehr als 20 Jahre aufweisen.

Wichtige zusätzliche optionale Punktionen, die der Steuerempfänger ausführen kann, betreffen die Übermittlung von Ansagesignalen an einen im Haus des Verbrauchers angebrachten Summer, um dem Verbraucher anzuzeigen, daß Laststeuermaßnahmen durchgeführt werden, oder um eine "brown-out"-Warnung (eine einen Teil-Netz-Ausfall betreffende Warnung) durchzugeben. Die Anlage umfaßt weiterhin Zeitgeberschaltungen, um abgeschaltete Geräte nach einigen Minuten automatisch wieder in Betrieb zu setzen.

Die "Antwortverbindung": !Freie Bundfunkkanäle für den privaten Verbrauch beispielsweise eines Versorgungsunternehmens stehen praktisch nicht zur Verfügung. Man muß ein sehr dicht gedrängtes Eunkspektrum hinnehmen und muß oft Kanäle teilen. Selbst bei Zuweisung eines privaten Kanals kann von benachbarten Kanälen erfolgendes "Übersprechen" den Betrieb ernsthaft verschlechtern. Ein wesentliches Erfordernis für die zuverlässige und fehlerfreie Übertragung ist ein hoher Signal/Sausch-Abstand, so daß die Minimierung des Rauschens ein Ziel von grundlegendem Interesse ist.

130Ö1.9/0789

In den hier in Präge stehenden Anwendungsfällen sind die von dem Verbraucher zu dem Versorgungsunternehmen zu übermittelnden Nachrichten relativ kurz, sie liegen in der Größenordnung zwischen 30 und 60 Bits. Es ist daher theoretisch möglich, sehr schmalbandige "Unterkanäle" zu verwenden, um Störungen durch Rauschen wesentlich herabzusetzen und dadurch die 'Übertragungszuverlässigkeit zuerhöhen. Ii¹Ur die hier in Präge kommenden Zwecke wären Bandbreiten im Bereich von 50 bis 100 Hz angemessen. Unglücklicherweise gestattet die Instabilität von in der Praxis in Präge kommenden Prequenzsteuergeräten (d.h., von HP-Quarz™ kristallen) nicht den einfachen Aufbau schmalbandiger Unterkanäle für $eä.e Verbraucheranlage, da die HP-Trägerdrift zu einer enormen Vermischung und Verwirrung von Signalen führt.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Lösung dieses Problems, indem die Punkträgerfrequenz jedes auf der Verbraucherseite vorgesehenen Antwortverbindungs-Senders aus der Rundfunk-Trägerfrequenz der AM-Rundfunkstation aufbereitet wird. Dies gestattet eine sehr exakte Steuerung der Verbraucher-Sendefrequenz. Weiterhin werden die zum verbraucherseitigen Steuerempfänger der Vorwärts verbindung gehörigen digitalen Takt-Synchronisationsschaltungen durch den Sender der Antwort- oder Rückwärtsverbindung mitverwendet. Dies vereinfacht die digitale Schaltungsauslegung in hohem Maße und garantiert eine exakte Zeitsteuerung von Nachricht enrahmen und Datenbit strömen in unter Umständen mehr als 1.000.000 verbraucherseitigen Antwortverbindungs-Sendern.

Die Anwendung dieses schmalbandigen Ubermittlungsverfahrens für die Antwort verbindung gestattet nicht mehr die Erzielung des erforderlichen hohen Signal-Rauschabstands bei relativ geringer Sender-HP-Leistung, sondern auch das gleichzeitige

130019/0789

Senden einer großen Anzahl von Verbrauchern auf einem einzigen IPunkkanal. Das erfindungsgemäße System gestattet das Zähler ablesen (oder das Ablesen anderer Daten) an bis zu 128 unterschiedlichen Verbrauchsstellen gleichzeig auf 128 Uhterkanälen im Multiplexbetrieb und das Senden dieser Daten,und zwar sämtlich auf einem einzigen herkömmlichen Funkkanal. So z. B. führt die erfindungsgemäß mögliche Datenübertragungsgeschwindigkeit ■von 30 Bit pro Sekunde und Verbraucher (Meßgerät) in Verbindung mit 128 gleichzeitig erfolgenden Übertragungen von jeweils 30 Bits (z.B. umfaßt die Information pro Verbraucher 10 Dezimalziffern) zu einer Gesamt-Übertragungskapazität des Systems von 500.000 voneinander unabhängigen verbraucherseitigen Zählerablesungen pro Stunde. Weiterhin ermöglichen die erfindungsgemäßen, im wesentlichen unabhängigen Funk-Unterkanäle die "Eaumunterteilung" der Verbraucher in geographische Zellen, so daß mehrere unterschiedliche Versorgungsunternehmen wirksam einen Funkkanal in dicht besiedelten Gebieten teilen können, indem verschiedene TJnterkanäle verwendet werden.

Als Beispiel sei angegeben, daß bei dem erfindungsgemäßen System der Signal -Rausch-Abstandflir den typischen 4—Watt -Funks ender für jeden Verbraucher äquivalent ist zu einem herkömmlichen Sender mit einer Leistung von mehr als 400 Watt. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Sender Sprachsignale und anderes "Übersprechen, das gleichzeitig auf demselben Kanal vorhanden sein kann, durchschalten. Der Grund hierfür liegt darin, daß die effektive Bandbreite für jeden Unterkanal unter 1% der Bandbreite herkömmlicher Punkkanäle liegt, wodurch 99% des ansonsten einwirkenden Rauschens ausgeschaltet werdenj weiterhin werden bei der vorliegenden Erfindung die Digitalschaltungen

130019/0789

a priori fest angekoppelt. Ein Versorgungsunternehmen kann folglich einen Kanal mit sprachübertragenden Benutzern teilen, falls dies notwendig ist.

Die vorliegende Erfindung schafft außerdem einen zentralen Rundfunkempfänger hoher Kapazität zum Erfassen von Antwortverbindungssignalen unter Verwendung digitaler PPT-Methoden (schnelle Fourier-Transformation) in besonderer Weise. Die PPT-Zeitfenster, die Abtastgeschwindigkeit und die Bezugs-KP-Prequenz sind sämtlich mit der HP-Trägerfrequenz der Rundfunkstation und Bruchteilen derselben synchronisiert (und werden somit durch diese Prequenzen vorgegeben). Weiterhin schafft die Erfindung ein von der Rundfunkstation geleitetes Zeit- und Prequenzmultiplexverfahren, das der hohen Signalverarbeitungskapazität in dem zentralen PPT-Empfanger zugute kommt.

Die theoretischen Grundlagen, auf denen das erfindungsgemäße System beruht, sind durch die Kommunikationstheorie vorgegeben. Die praktische Realisierun bedeutsamer Vorteile jedoch, wie sie hier vorgeschlagen wird, war bisher nicht möglich, da die schwierigen Probleme einer vorab erfolgenden Gesamtsystem-Synchronisation sowohl bei Punkfrequenzen als auch bei Pegeln der digitalen Datenströme bisher nicht zufriedenstellend gelöst wurde. Die erfindungsgemäße Verwendung einer leistungsstarken existierenden AM-Rundfunkstation, die stets in Betrieb ist, ist der Schlüssel zur gleichzeitigen Lösung der sowohl bei der Rückwärts-Verbindung als auch bei der Vorwärts-Verbindung vorliegenden Synchranisationsproblerne.

130019/0789

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Diagramm des Rundfunksystems für die Verteilungsautomation und die Fernablesung mit typischen Anwendungsfällen,

Fig. 2 die Haupt-Bauteile einer Zentralsteuerung, die sich bei einem Energieversorgungsunternehmen befindet und die mittels einer Telefonleitung oder dergleichen an eine örtliche Rundfunkstation angeschlossen ist,

Fig. 2A ein Signalformat,

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer modifizierten Rundfunkstation, so daß sich diese zum Empfangen digitaler Adress- und Steuersignale von der Zentralsteuerung, zum digitalen Phasenmodulieren des Prägers der Rundfunkstation und zum Senden der digitalen Steuersignale eignet,

Fig. 4- ein Blockdiagramm eines digitalen St euer empf ängers, der die gesendeten Steuersignale erfaßt, demoduliert und dekodiert und Steuersignale an elektrische Geräte, Verteilungsautomationseinrichtungen und dergleichen gibt,

Fig. 5 ein Diagramm, das verschiedene Anwendungsfälle des entfernt angeordneten digitalen Steuerempfängers darstellt, darunter Mehrfachregister-Wattstundenzähler, Thermostat-Relaisschalter zum zyklischen An- und Abschalten von Klimaanlagen und dergleichen,

130019/0789

Fig. 6 ein Blockdiagramm alternativer Modifikationen, die an einer herkömmlichen Rundfunkstation vorgenommen werden müssen, so daß diese von einer Zentralsteuerung; Adress- und Steuerbefehle empfangen und diese Befehle durch Frequenztonkode-Folgen, welche den Träger der AM-Rundfunkstation phasenmodulieren. für das Senden kodieren,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Mehrfachfunktions-Synchrontonsteuerungsempfangers, der in der Lage ist, mehrtonkodierte Adress- und Steuersignale zu'erfassen, zu demodulieren und zu dekodieren, um dadurch mehrere elektrische Geräte oder dergleichen zu steuern,

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines einfachen Einzelfunktionstonempfängers, der jede Einzeltonfrequenz "U" erfaßt und dadurch irgendein elektrisches Gerät, das der Kodefrequenz "N" zugeordnet ist, steuert,

Fig. 9 ein Blockdiagramm eines Synchron-Superhets zur synchronen Erfassung entweder digitaler Signale oder tonkodierter Signale, die von der Eundfunkst ation gesendet werden,

Fig. 10 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Zweirichtungs-Übertragungssystems gemäß der Erfindung für das Last-Management, die Verteilungsautomation, Fernmessung und dergleichen,

Fig. 11 perspektivische Darstellungen verschiedener Baugruppen-Ausgestaltungen, die die Installationskosten des erfindungsgemäßen Empfängers in herkömmlichen Leistungsschaltertafeln oder hinter Mehrfachregister-130019/0789

Energiemeßgeräten durch einfache Ausgestaltung vermindern, und

Pig. 12 und

13 vereinfachte Blockdiagramme eines Zentralempfängers hoher Kapazität, der die I^inkübertragungen von entfernt angeordneten Zählerablese- und Statusmeldegeräten, die Information an das Versorgungsunternehmen leiten, empfängt»

Fig. 1 veranschaulicht verschiedene Anwendungsmöglichkeiten, der vorliegenden Erfindung. Eine Zentralsteuerung 2 erzeugt Adress- und Steuersignale nach Maßgabe eines vorab von einem Energieversorgungsunternehmen aufgestellten Plans, der z.B. in Zeiten hohen Energiebedarfs verwendet wird. In einem Haupt-Ausführungsbeispiel dieser Erfindung werden diese Adress- und Steuersignale durch digitale Kodiermethoden erzeugt, bei denen Bitströme und Nachrichtenrahmen mit von einer örtlichen Rundfunkstation ausgestrahlten Sendungen synchronisiert werden, wie es im folgenden beschrieben wird. Die durch die Steuerung 2 erzeugten Adress- und Steuersignale werden über eine Telefonleitung oder eine andere herkömmliche Übermittlungseinrichtung zu einem Rundfunkstationssender 4 übertragen, wo sie den Iräger der Rundfunkstation unter Verwendung eines kleinwinkligen (z.B. + 30 el.Grad) unterhörfrequenten Verfahrens synchron phasenmodulieren, wodurch die normale Sendung der Rundfunkstation, die gleichzeitig ausgestrahlt wird, nicht gestört wird. Die phasenkodierten Signale werden an eine Antenne 6 gegeben und somit zu mehreren entfernt angeordneten Steuerempfängern abgestrahlt. Die Steuerempfänger sind Geräten 8 bis 20 zugeordnet, die im Sendebereich der Rundfunkstation liegen.

130018/0789

Die entfernt angeordneten Steuerempfänger erfassen, demodulieren und dekodieren die kodierten Rundfunksignale und steuern selektiv den Betrieb beispielsweise eines mehrere Register umfassenden Betriebszeit-Wattstundenzählers 8, die Betätigung von Schaltern 10, die den Thermostatkreis einer Klimaanlage und eines elektrischen Wassererhitzers unterbrechen, oder den Betrieb anderer Geräte. Ferner kann das Schalten eines "SMiLBT Thermostats" (dies ist ein programmierbares Thermostat) 14- gesteuert werden» oder ein Energiekostenanzeiger 12 kann mit dem jüngsten Gebührensatz für elektrische Energie gespeist werden. Weitere wichtige Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung betreffen das Senden von "black-out"-(Totalausfall-) oder "brownout "-(Teilausfall-)Warnungen über einen Alarm-Afernungsempfanger 18 an die Bewohner. Diese Alarmsignale können auch in Verbindung mit dem Katastrophenplan für eine Kernkraftanlage verwendet werden. Die Alarmauslösung und Warnungsübermittlung ist insoweit besonders wichtig, da derzeit keine Einrichtungen zur Verfügung stehen, mit denen die Bevölkerung jederzeit rasch informiert werden könnte. Da die erfindungsgemäßen Empfänger 24 Stunden am Tag arbeiten sollen und weitverbreitet sind, stellt der Empfänger 18 eine besonders interessante Anwendungsmöglichkeit dar.

Andere Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße System betreffen die Steuerung des Lastverteilungssystems des Energieversorgungsunternehmens, d.h., die Steuerung von Eingrenzungsschaltern, von Kapazitäten zur Verbesserung des Leistungsfaktors und ähnliche Funktionen, die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Steuerempfängers 20 durchgeführt werden können.

130019/0789

Das Gerät 16 für Bestätigungen, die Erfassung von Fälschungen, d.h. von betrügerischen Eingriffen und für die Statusüberwachung benötigt eine Zweirichtungs-Übermittlungseinrichtung, die weiter unten noch erläutert wird.

Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung, die für die Zentralsteuerung bei deia Snergieversorgungsunternehmen verwendet wird. Ein Zentralempfänger 24- erfaßt über eine Antenne 22 Rundfunksignale und überwacht die Rundfunksendungen der örtlichen Rundfunkstation,, die in der erfindungsgemäßen Weise verwendet wird, um daraus ZeitSteuerinformation für die Synchronisation des Betriebs zu gewinnen. Die Einrichtung erfaßt außerdem ein "Echo" der Daten, (d.h., Adress- und Steuersignalgruppen), das von der Rundfunkstation gesendet wird und das seinen "Ursprung in der Zentralsteuerung hat. Auf diese Weise liefert der Zentralempfänger 24 Rückkopplungsinformat'ion, um eine richtige Übertragung der bei 26 Adress- und Steuersignale zu verifizieren. Der Generator 26 für digitale Adressen und Steuersignale verwendet herkömmliche diskrete Digitalschaltungen, er kann Jedoch auch irgendeinen der weit verbreiteten Mikroprozessoren verwenden, die derzeit verfügbar sind.

Der Generator 26 erzeugt digitale Adressen, die jeweils einem speziellen Adresskode eines entfernt angeordneten Steuerempfängers entsprechen, oder der Generator 26 kann eine Hierarchie von Gruppenadressen erzeugen, einen sogenannten "SGRAM"-Adresskode, den Energieversorgungsunternehmen dann verwenden, wenn sie gleichzeitig alle ihre entfernt angeordneten Steuerempfänger adressieren wollen. In jedem Fall wird der Adressteil des digitalen Adress- und Steuersignals von der Einrichtung 26 nach Maßgabe eines vorab von dem Versorgungsunternehmen aufgestellten Steuerplans erzeugt, oder es kann jede spezielle Adresse zu jeder gewünschten Zeit unter Verwendung bekannter "Unterbrechungs"-Methoden erzeugt werden.

130019/0789

Der Steuerteil des digitalen Adress- und Steuersignals stellt die Nachricht oder den Befehl dar, der dem Adressteil zugeordnet ist, und er definiert spezielle Punktionen, die von einem speziell adressierten, entfernt liegenden Steuerempfänger oder einer Kombination solcher Empfänger auszuführen sind.

Die die Adress- und Steuersignale repräsentierenden digitalen Bit ströme sind zeitlich zu speziellen Gruppen formatiert, die als Rahmen bezeichnet werden. Ein in Fig. 2a dargestelltes beispielhaftes Signalformat zeigt einen Nachrichtenrahmen mit 16 Datenbits, die eine Zeitdauer von 1 sek. belegen. Beispielsweise könnten 11 Bits die Adresse und 5 Bits die Steuerbefehle bilden. Selbstverständlich sind andere Zeitformate gleichermaßen bei der vorliegenden Erfindung anwendbar. Am wichtigsten jedoch ist die Tatsache, daß spezielle Zeitintervalle, die von irgendeinem gegebenen Rahmen oder irgendeinem gegebenen Bit innerhalb des Rahmens belegt sind, einzigartig und sehr speziell definiert sind, und von der Rundfunkstation unter Verwendung einer Synchronisationsmethode geleitet oder gesteuert werden, die im folgenden erläutert werden soll. An dieser Stelle soll nur gesagt werden, daß die speziellen Zeitintervalle dem digitalen Adress- und Steuergenerator 26 durch den Zentralempfänger 24 zugeführt werden, d.h., es werden die einen Nachrichtenrahmen definierenden Synchronisationssignale und die digitale Bitstromintervalle definierenden Taktsignale zugeführt.

So werden die bei 26 erzeugten Signale zeitlich formatiert, um die durch eine escfcerne Steuervorrichtung zugeführten Steueranforderungen weiter zuleiten; bei der e^cbernen Steuervorrichtung handelt es sich z.B. um den Rechner eines Energieversorgungsunternehmens. Die Steueranforderung enthält vorab gespeicherte Befehlsfolgen, die von dem Energieversorgungsunternehmen entwickelt wurden und beispielsweise über eine fest verdrahtete Verbindung an den Generator 26 KegebeiL werden. Der Ausgang des

Generators 26 ist an ein Telefonmodem angeschaltet, um die Ausgangssignale zu einer örtlichen Rundfunkstation zu übertragen. 3ei diesen Torgängen handelt es sich um herkömmliche Übermittlungsverfahren. Zum Übermitteln der Adress- und Steuernachrichten von der Zentralsteuerung zur Rundfunkstation könnten auch Ilikrowellenverbindungen oder andere Methoden verwendet werden.

Der Steuergenerator 26 sendet außerdem periodisch Synchronisations-Anforderungssignale über das Modem 28 an die Rundfunkstation. Diese Synchronisations-Anforderungssignale können z.B. einmal pro Stunde gesendet werden, bei stürmischem Wetter oder bei Gewitter können diese Signale jedoch häufiger gesendet werden, um sicherzustellen, daß sämtliche entfernten Empfänger richtig synchronisiert sind.

Eig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung der in der örtlichen Rundfunkstation neu zu installierenden Ausrüstung, die die Station in die Lage versetzt, die Signale gemäß der vorliegenden Erfindung neu zu senden. Bei einem HF-Steueroszillator 32 handelt es sich um ein herkömmliches Gerät, das in grundsätzlich allen Rundfunkstationen vorhanden ist. Weitere Schaltungsteile, die von diesem Steueroszillator 32 getrieben werden, sind in Pig. 3» soweit sie normalerweise zu der Rundfunkstation gehören, als herkömmlicher Radiosender 36 dargestellt. Die übrigen Blöcke gemäß Fig. 3 stellen neue Bauteile dar, die erfindungsgemäß zusätzlich vorgesehen werden. Bei diesen Bauteilen handelt es sich um einen ersten Frequenzteiler 40, der die von dem Steueroszillator 32 abgegebene. Frequenz auf eine niedrige Frequenz, die gleich ist der digitalen Bitstrom-Taktgeschwindigkeit, herunterteilt, beispielsweise auf 1.6 Bit pro Sekunde (BPS).

130019/0789

Ein von dem Teiler 40 getriebener zweiter Frequenzteiler 44 setzt die Frequenz des Steueroszillators 32 weiter auf die gewünschte Nachrichtenrahmen-Geschwindigkeit herab, in diesem Beispiel auf einen Rannen pro Sekunde.

Der Steueroszillator 32 bestimmt auf die nachstehend erläuterte Weise exakt die grundlegende digitale Bitstrom-Taktgeschwindigkeit und die Nachrichtenrahmen-Geschwindigkeit für sämtliche Teile des erfindungsgemäßen Systems. Der Synchronisationsrahmen-Generator 46 formt einfach den Ausgang des Teilers 44, um ihm eine einzigartige kodierte Form zu verleihen, die sich einfach von den Datenbits unterteilen läßt, und er bereitet dieses Synchronisationssignal so vor, daß es zu jeder Zeit für die Übertragung auf Anforderung der Zentralsteuerung zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird der Synchronisationskode zu den entfernt angeordneten Steuerempfängern übertragen. Es wird weiter unten noch ausgeführt werden, daß die Synchronisationssignale nicht kontinuierlich gesendet werden müssen, sondern lediglich in weit voneinander beabstandeten Intervallen, so z.B. einmal pro Stunde. Der Grund hierfür liegt darin, daß die entfernten Steuerempfänger ebenfalls ihre grundlegende Zeitsteuerinformation, aus einem HF-Oszillator gewinnen, der phasenmäßig an den Träger der Rundfunkstation gekoppelt ist, so daß keine (oder nur eine vernachlässigbare) Drift zwischen der Steuer-Taktzeitbezugsgröße der entfernten Empfänger und der Steuer-Taktbezugsgröße, die von der Rundfunkstation und der Zentralsteuerung des Energieversorgungsunternehmens verwendet wird, herrscht. Somit sind sämtliche Bauteile des Systems an die Trägerfrequenz der Rundfunkstation gekoppelt.

Ein digitaler Kodierer 42 empfängt die Takt-und Rahmen-Synchronisationssignale sowie die digitalen Adress- und Steuersignale als

130019/0789

Eingangsgrößen. All diese Signale sind miteinander synchronisiert, da ihre zeitliche Steuerung in der oben erläuterten Weise auf der Trägerfrequenz der Station beruht. Der Kodierer 42 moduliert den Träger der Rundfunkstation über einen Phasenmodulator 34 mit kleinwinkligen, unterhörfrequenten Größen (rates), d.h. mit geringer Geschwindigkeit unterhalb des Hörbereichs. Außerdem wird der Sender 36 gleichzeitig mit der nox=malen Sendeinformation der Rundfunkstation amplitudenmoduliert. Eine Antenne 38 strahlt diese Signale ab. An das Modem 28 bei der Zentralsteuerung ist ein Telco-Interface-Modem 48 mittels einer Telefonleitung 30 angeschlossen, um an den digitalen Kodierer 42 Adress- und Steuersignale zu geben.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Steuerempfängers, der bei einem Abnehmer des Energieversorgungsunternehmens angebracht sein kann., um die Steuerung elektrischer Geräte oder anderer Einrichtungen in der gewünschten Weise vorzunehmen. Der Steuerempfänger kann auch in dem Verteilersystem des Energieversorgungsunternehmens angebracht sein, um die Steuerung von Unterteilungsschaltern, Kondensatorblockschaltern oder dergleichen zu übernehmen. Selbstverständlich kann der Steuerempfänger auch in anderen Systemen zum Einsatz kommen, so z.B. für die Steuerung von Verkehrsampeln oder für die Fernsteuerung von Verkehrszeichen oder dergleichen.

Der Digitalsteuerungsempfanger gemäß Fig. 4 weist eine Empfangsantenne 50 auf, die von der Rundfunkstation 4 gesendete Signale erfaßt und sie auf einen Begrenzer-Verstärker 52 gibt, der das Signal verstärkt und die unerwünschte Amplitudenmodulation eliminiert. Der Ausgang von 52 geht auf einen Phasendetektor 54, der außerdem von einem spannungsgesteuerten Kristalloszillator (VOXO) 62 über einen Frequenzteiler 64 ein Bezugssignal empfängt,

130019/0789

30398A2

das dieselbe frequenz aufweist wie das Trägersignal der Rundfunkstation. Die Ausgangsgröße des Phasendetektors 5^- enthält ein "Steuersignal", dessen Amplitude proportional ist zur Differenz der Phase des Rundfunkstation-Träger signals und der Phase des örtlich von dem VOXO 62 abgeleiteten Signals. Dieses Fehlersignal wird von einem Verstärker 56 verstärkt und gelangt durch zwei Tiefpaßfilter 58 und- 60, die das Fehlersignal glätten, an den YGXO 62, um dessen Frequenz zu regeln. Der VCXO 62 treibt die Frequenzteilerkette 64-, die mehrere Ausgänge aufweist. Einer dieser Ausgänge liefert eine Frequenz, die annähernd gleich ist der Träger Sequenz der Rundfunkstation, bevor das Signal "eingefangen" ist, das dem Signal jedoch exakt entspricht, nachdem der VCXO 62 das Signal eingefangen hat. Das genannte Ausgangssignal kann auch einem genauen Vielfachen der Rundfunk-Trägerfrequenz entsprechen. Die genaue Übereinstimmung der Frequenzen resultiert aus der Rückkopplungsanordnung, wie sie in Fig. 4 dargestellt ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung handelt es sich um einen sog. Phasenregelkreis (PLL-Schaltung).

Der Ausgang des Tiefpaßfilters 58 &at im wesentlichen eine konstante Amplitude, wenn das Trägersignal der Rundfunkst ation frei von Phasenmodulation ist. Wird das Signal jedoch in der oben genannten Weise phasenmoduliert, so wird das Ausgangssignal des Filters 58 eine Nachbildung des modulierenden Eingangssignals am Phasenmodulator 34- in der Rundfunkstation. Auf diese Weise werden die gewünschten digitalen Signale von der Rundfunkstation an mehrere entfernt angeordnete Steuerempfänger übertragen, wobei das Signal jeweils am Ausgang des Tiefpaßfilters

130019/0789

3Q39842

58 erscheint. Das digitale Ausgangssignal des Filters 58 wird von einem Detektor, bzvj. Dekoder für digitale Adressen- und Steuersignale, 68, erfaßt. Der Adressteil des kodierten Signals wird mit einer vorab gespeicherten Adresse, verglichen, um zu "bestimmen, ob es sich um eine spezielle Einzeladresse oder um eine Gruppenadresse handelt, auf die das Gerät ansprechen muß-. Wenn die Signale die voreingestellte Adresse darstellen, wird der Befehlsteil des Signals dekodiert und für die Steuerung irgendeines oder sämtlicher hierzu bestimmter Geräte abgegeben. Beispielsweise werden Elektrogeräte, Wattstundenzähler oder dergleichen gesteuert, abhängig von dem empfangenen speziellen Steuerkode.

Im folgenden soll die Synchronisation der Empfängerschaltungen gemäß Fig. 4- erläutert werden. Wie oben bereits erwähnt wurde, werden die Bit strom-Takt geschwindigkeit en und Ή achr icht enr ahmen-Geschwindigkeiten grundsätzlich seitens der Rundfunkstation durch den durch den Steueroszillator 32 getriebenen Frequenzteiler festgelegt. Jeder entfernt angeordnete Empfänger besitzt einen YCXO 62, der genau die gleiche Frequenz hat wie das Trägersignal der Rundfunkstation, oder ein Vielfaches der Trägerfrequenz, so daß bei jedem Empfänger die Taktgeschwindigkeit des digitalen Bitstroms und die Geschwindigkeit des Nachrichtenrahmens regeneriert werden, indem dasselbe Frequenzteilerverfahren wie in der Rundfunkstation verwendet wird, so daß die Geschwindigkeiten genauso groß sind wie die in der Rundfunkstation . Jedoch kann es sein, daß die Phasen dieser Rahmen und Taktsignale zu Beginn nicht dieselbe ist wie die Phase in der Rundfunkstation, so daß der Empfänger möglicherweise außerhalb der "digitalen Synchronisation" liegt, wenngleich er mit der Hochfrequenz

130019/0789

synchronisiert ist. Der Synchronisationsdetektor 66 gemäß Fig. 4 empfängt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 58 und erfaßt die speziell kodierten Synchronisationssignale, die von der Rundfunkstation gesendet werden, um den Frequenzteiler 64 zurückzusetzen und ihn dadurch mit dem Bitstrom-Takt und dem Rahmentakt der Rundfunkstation zu synchronisieren»

Das oben erläuterte Gesamtsystem kann in vielfältiger Weise im Rahmen des Könnens eines Durchschnittsfachmanns abgeändert werden. Dennoch stellt diese Schaltungsanordnung ein praktikables System nach der Erfindung dar. Es sind noch Abwandlungen im Rahmen der Lehre der vorliegenden Erfindung möglich.

Fig. 5 veranschaulicht mehrere Anwendungsmöglichkeiten unter Verwendung des erfindungsgemäßen Digitalsteuerungsempfängers 72. Der Empfänger enthält die in Fig. 4 dargestellte Schaltungsanordnung oder Modifikationen derselben. Eine besondere Verbesserung, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine Antenne 70, die die in einer Vohnung verlegten Hetzleitungen umfaßt. Die "Antenne" 70 ist besonders wichtig beim elektrischen Last-Management, da andere Arten von Antennen, beispielsweise kleine Ferritstäbe den Nachteil haben, daß sie leicht die Möglichkeit für Fälschungen und betrügerische Eingriffe bieten. Wenn z.B. ein Verbraucher den Empfang von Steuersignalen unterbinden will, so könnte er versuchen, eine solche Antenne mit einer Metallfolie oder einem Metallgitter abzudecken. Wenn die Steuerempfänger dazu verwendet werden, einen Mehrfachregister-Wattstundenzähler zu verschiedenen Tageszeiten von einem Gebührensatz auf einen anderen Gebührensatz umzuschalten, so könnten einige Verbraucher versuchen, die Antenne dann abzudecken, wenn der Zähler auf einen niedrigen Gebührensatz eingestellt ist, um dadurch nielt die hohen Gebühren zahlen zu müssen,

130019/0789

die von den Versorgungsunternehmen in Rechnung gestell* werden. So z.B. können Last-Managementsysteme, die "bei VHF arbeitende Rundfunkgeräte verwenden, dieses Problem mit sich bringen. Die erfindungsgemäße Antenne 70 kann nicht abgedeckt werden. In einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Empfängers kommen sowohl die Wechselspannung für den Empfä:n.gei? als auch, die EP-Signale gleichzeitig aus dem Eetzleitungssystem der Wohnung, wodurch die Anbringung des Empfängers vereinfacht wird. In manchen Anwendungsfällen kann selbstverständlich; eine kleine Ferritantenne brauchbar sein. Zweckmäßig ist in einigen Anlagen die gleichzeitige Verwendung sowohl einer Ferritantenne als auch der Uetζleitungen einer Wohnung.

Die vielen in Fig. 5 dargestellten Anwendungsfälle ergeben sich aus der Zeichnung, so daß hier nur die wichtigsten Gesichtspunkte hinsichtlich der Betriebsweise hervorgehoben werden sollen. Ein gesteuerter Leistungsschalter 64 umfaßt eine Kombination, die aus einem existierenden Leistungsschalter besteht, welcher derart modifiziert ist, daß er bei Erhalt eines Signals von dem Digitalsteuerungsempfanger 72 eine Netzabschaltung vornimmt. Der Digitalsteuerungsempfänger 72 kann ganz schmal ausgebildet sein, so daß er in dem Gehäuse eines herkömmlichen zweipoligen Leistungsschalters untergebracht sein kann. Diese Kombination soll hier als rundfunkgesteuerter Leistungsschalter bezeichnet werden. Er hat denVorteil, daß er auf einfache Weise in existierende elektrische Leistungsschaltertafeln eingesteckt werden kann.

Ein sogenannter"SMART-Thermostat" (Warenzeichen der Firma Honeywell Corporation) ist ein Gerät, das programmiert ist,

130019/0789

um in Gebäuden zwecks Minimierung des Energie vertrau ens einen ausgewählten zeitabhängigen Temperaturverlauf zu liefern. In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, daß dieser programmierte Temperaturverlauf nur dann einsetzen soll, wenn hoher Stromverbrauch vorliegt. Durch Verwendung der aus dem Digitalsteuerungsempfänger 72 und dem "SMART-Thermostat" 76 bestehenden Kombination kann der Temperaturverlauf auf Befehl seitens der Zentralsteuerung 2 einsetzen.

In anderen Anwendungsfällen treibt der Digitalsteuerungsempfänger 72 einen kleinen Relaisschalter, so daß die aus diesen beiden Teilen besinnende Kombination in einer Klimaanlage 88 eingebaut werden kann, so daß der Thermostatkreis unterbrochen wird und die Klimaanlage bei Erhalt von Befehlen durch die Zentralsteuerung 2 des Energieversorgungsunternehmens ein- und ausgeschaltet wird. Der Torteil besteht darin, daß das Relais 78 sehr klein ist und eine Kapazität von etwa einem Ampere aufweist. Es macht sich die teuere und leistungsstärkere Schaltanordnung, die bereits in der Klimaanlage vorgesehen ist, zunutze. Diese Schaltanordnung kann eine Kapazität von 40 Ampere oder mehr haben. Man sieht, daß durch die oben erläuterte Anordnung die Kosten herabgesetzt und der Aufbau vereinfacht werden können.

Es gibt derzeit Stromgebührensätze, bei denen die Verbrauchszeiten in Einklang mit den bei der Erzeugung elektrischer Energie entstehenden Kosten berücksichtigt sind. Die Kosten und demnach die Gebührensätze ändern sich zu verschiedenen Tagesund auch Jahreszeiten. Hierzu wurden elektrische Energiezähler

130019/0789

_ 44 -

mit zwei oder noch mehr Zählwerken vorgeschlagen. Es ist jedoch schwierig, diese Zähler so auszugestalten, daß sie nach einem Tages- und Jahreszeiten umfassenden Zeitplan, arbeiten. Der Digit al st euerungsempf anger 72 schafft hier in Kombination mit einem Mehrfachregister-Wattstundenzähler 80 eine Lösung.

Zusammen mit der audiovisuellen Anzeige 82 stellt der Digitalsteuerungsempfanger 72 ein Mittel dar, um die Bevölkerung bei Notfällen zu alarmieren» Diese Anwendungsmöglichkeit wurde bereits oben erläutert.

Eine für Energieversorgungsunternehmen wertvolle Punktion ist die Möglichkeit, verschiedene elektrische Anlagen aus der Ferne an- und abzuschalten. Dies kann durch den Digitalsteuerungsempfänger 72 in Kombination mit beispielsweise einem verriegelndem Leistungsrelais 84 geschehen, beispielsweise auf Anforderung seitens eines Verbrauchers, der die Wohnung aufgibt.

Im folgenden soll ein alternatives Verfahren nach der Erfindung beschrieben werden, bei dem ein Synchronton-Kodierverfahren zum Phasenmodulieren des Trägersignals der Rundfunkstation verwendet wird. Dies könnte gleichzeitig mit der digitalen Phasenmodulation, die oben erläutert wurde, geschehen. Fig. 6 zeigt die Modifikationen, die an einer existierenden Rundfunkstation vorgenommen werden müssen, um bei verschiedenen, unterhörfrequenten Frequenzen "N" eine exakte Tonmodulation zu erhalten. Dieses. Verfahren wird auf eine Weise synchronisiert, die dem oben erläuterten Verfahren analog ist. Dies deshalb, weil die verschiedenen Frequenzen "K" von dem Steueroszillator 32 der Rundfunkstation mittels eines Frequenzteilers 41 abgeleitet werden. Dieser ist insoweit zu dem Teiler 40 und 44 funktionell

130019/0789

3038142

äquivalent, als die Tonkodes durch ihn mit der Trägerfrequenz der Station ähnlich wie die oben erläuterten Datenbits synchronisiert werden.

Der Frequenzteiler 41 erzeugt mehrere unterhörfrequente synchronisierte Tonfrequenzen aus dem vom Steueroszillator 32 abgegebenen Signal, so daß die abgeleiteten Tonfrequenzen eine Stabilität und Genauigkeit aufweisen wie die vom Oszillator 32 ab- . gegebenen Signale. In der Praxis weist der Steueroszillator 32

—6
eine DriftStabilität von 10 pro Jahr auf, es handelt sich also um ein sehr genaues und stabiles Signal. Der Tonkodeselektor 43 wählt einen der synchronisierten Töne oder eine Kombination derselben aus, je nachdem, welche Befehle die Zentralsteuerung 2 entsprechend den Vorgaben des Energieversorgungsunternehmens gibt. Die ausgewählten Tonkodes modulieren die Phase des Signals der Rundfunkstation 36 über den Modulator 34, etwa so, wie es oben bereits erläutert wurde. Das Telco-Interface-Modem 48 bildet an der Telefonleitung oder einer anderen Übertragungseinrichtung die Schnittstelle zwischen der Zentralsteuerung 2 und dem Tonkodeselektor 43· Der Selektor 43 steuert außerdem die Frequenzteilerkette 41, um verschiedene Teilungsverhältnisse und Ausgangsfrequenzkombinationen zu .erhalten.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines synchrontonkodierten Empfängers, der sich in Verbindung mit der in Fig. 6 dargestellten Rundfunkstation verwenden läßt. Ein den VOXO 62, den Frequenzteiler 59 und die hiermit zusammenarbeitenden Schaltungsteile umfassender Phasenregelkreis arbeitet im wesentlichen genauso wie die entsprechenden Teile in Fig. 4. In Fig. 7 dedoch liefert der Frequenzteiler 59 statt Bitströmen und ITachrichten-

130019/0789

rahmen Ausgangstöne. Der Teiler 59 liefert mehrere Töne, die im richtigen Verhältnis stehen zu der Anzahl unterschiedlicher Adresskodes und Steuerfunktionen, mit denen man arbeiten will. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 58 ist eine Fachbildung der von der Rundfunkstation gesendeten Tonkombinationen. Diese Töne gelangen an den Eingang von Synchrontondekodern 90 »91» 92 ».,., Diese Tondekoder empfangen weiterhin die Ausgangssignale des Teilers 59, "bei denen es sich um einen exakten Satz von Fre·*» quenzen handelt, derTOn dem Energieversorgungsunternehmen derart ausgewählt ist, daß er einigen der von der Rundfunkstation erzeugten exakten Frequenzen entspricht. Der in Pig. 7 dargestellte Dekoder 90 ist einer von mehreren Dekodern, die jeweils für eine Tonfrequenz vorgesehen sind. Jede Tonfrequenz enthält einen speziellen Empfänger-Identifikationskode und einen speziellen Befehlsantwort-Aufbau. Ein wichtiger Vorteil des in Fig. 7 dargestellten Empfängers besteht darin, daß zum Erzeugen der verschiedenen Tonfrequenzen keine analogen Bauteile, wie z.B. LO-Netzwerke oder RC-iFetzwerke notwendig sind, weil die Frequenzen exakt durch den Frequenzteiler 59 regeneriert werden. Auf diese Weise werden Probleme hinsichtlich der Tonfrequentdrift eliminiert. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 7 kann unter ausschließlicher Verwendung von Halbleiterbauelementen aufgebaut sein, so daß sich die Möglichkeit der Integration in Form von integrierten Großschaltkreisen (LSI) anbietet. Der Empfänger kann also vollständig auf einem einzelnen HaIbleiter-IG-"Chip" ausgebildet sein, so daß die Kosten der Schaltung äußerst niedrig liegen.

130019/0789

Fig. 8 zeigt die Ausgestaltung eines weiteren Tonkodeempfängers. Dieser Empfänger ist einfacher und billiger als der in Fig. 7 dargestellte Empfänger. Er ist so ausgebildet, daß er lediglich eine Einzeltonfrequenz f^ empfängt und auf diese anspricht (selbstverständlich könnte der Ton mit der Frequenz fi genäß einem Digitalmuster ein- und ausgetastet werden, um hierdurch digitale Signale zu übertragen). Die Bauteile gemäß Fig. 8 umfassen einen Phasenregelkreis, der grundsätzlich genauso arbeitet wie die in Fig. 7 dargestellte entsprechende Schaltungs anordnung.

Bei der Schaltung nach Fig. 8 wird der von dem Tiefpaßfilter 58 abgegebene Ausgangston in zwei parallele Kanäle aufgeteilt und gleichzeitig auf zwei Doppel-Gegentaktmischer 75 und 77 gegeben. Das Ausgangssignal des Teilers 63 gelangt auf einen weiteren Frequenzteiler 65j d-er eine Frequenzteilung durch "H" vornimmt, was durch den Kanal-"F'-Auswähler 73 definiert wird. Der Frequenzteiler 65 gibt eine Tonfrequenz 2 f_Q ab. Der Ausgang des Frequenzteilers 75 wird in zwei Wege unterteilt: Ein Weg enthält einen Negator 79» cLei¹ die Tonfrequenz 2 f_Q einer 180°-Phasendrehung unterwirft, bevor das Signal an einen einstufigen Frequenzteiler 71 gelangt. Ein einstufiger Frequenzteiler 67 empfängt sein Eingangssignal direkt vom Ausgang des Frequenzteilers 65 ohne Inversion. Das Ergebnis ist, daß das Ausgangssignal des Teilers 67 mit der Frequenz f_Q bezüglich des Ausgangssignals des Teilers 61, das ebenfalls die Frequenz f_Q aufweist, um 90° phasenverschoben ist. Dies ist notwendig, um die Doppel-Gegentaktmischer 75 und- 77 mi^ Quadratur-Bezugssignalen zu versorgen. Dies ist erforderlich, damit die Mischer 75 und 77 das vom Filter 58 kommende Signal richtig erfassen, wenn dies die Frequenz f^ = f_Q hat, ungeachtet der willkürlichen Phase von fA . Eine Addierschaltung 79 bildet

130019/0789

die Vectorsumme der Ausgangssignale der Mischer 75 und 77, um dadurch ein Signal mit relativ konstanter Amplitude an. einen Integratorverstärker 81 zu geben, unabhängig τοπ der Phase des von dem Filter 58 abgegebenen Signaltons mit der Frequenz fA; jedoch ist die Amplitude nur proportional zur Amplitude des Signals f_Q, wenn die Frequenz f^ und die Freqeunz £q sowie fQ + 90° 'iiese Frequenzen werden von den Teilers 67 und 71 abgegeben) identisch sind. Sind die Frequenzen f_Q und f_Q nicht identisch, ist das Ausgangssignal des Addierers 79 und des Integrierverstärkers 81 klein und liegt beträchtlich unter dem Erfassungspegel des Schwellenwertdetektors 83. Ist die von der Rundfunkstation empfangene Frequenz fA jedoch mit der im Steuerempfänger erzeugten Frequenz fQ identisch, ist das Ausgangssignal des Integrierverstärkers 81 groß und liegt oberhalb des Schwellenwerts des Detektors 83· Dann wird ein Ausgangs- Steuersignal erzeugt und zu einer oder mehreren zu steuernden Vorrichtungen gegeben,beispielsweise zu einer Klimaanlage, einem Wattstundenzähler , usw..

Die in Fig. 8 dargestellte Schaltung kann vollständig auf einem einzelnen Chip integriert werden, ausgenommen "vielleicht der Integrierkondensator im Integrator 81. Der Empfänger ist also äußerst billig und arbeitet sehr zuverlässig. Man beachte wiederum, daß ein wichtiger Nachteil dieses Tonkodeempfängers darin besteht, daß de"? Tonkode empfänger voll mit den genauen Tonfrequenzen fA synchronisiert ist, da die verschiedene Kodefunktionen kennzeichnenden Tonfrequenzen fA, die seitens der Rundfunkstation erzeugt werden, mit den regenergierten Frequenzen f_Q in jedem unabhängigen, entfernt angeordneten Empfänger identisch sind. Die Genauigkeit beruht auf der Tatsache, daß f_Q und fA von

130019/0789

_ 49 -

einer Frequenzteileranordnung abgeleitet werden, die an die Trägerfrequenz der Rundfunkstation phasengekoppelt ist»

. 9 zeigt eine weitere Schaltungsweiterbildung mit einem Synchron-Superhet. Bei den oben erläuterten Empfängern wurden die empfangenen Rundfunkstations-HF-Frequenzen verstärkt. Speziell bei empfindlichen Empfängern mit hoher "Verstärkung ist es häufig wünschenswert, einen Zwischenfrequenzverstärker zu verwenden, um die Möglichkeit einer unerwünschten EP-Rückkopplung sowie Schwingungen zu minimieren. Der in Fig. 9 dargestellte Empfänger bewerkstelligt dies in synchroner Weise. Die Antenne 50 erfaßt die von der Rundfunkstation kommenden Signale, die beispielsweise eine !Frequenz f von 1.200 KHz haben. Das Signal f wird bei 94- verstärkt und auf einen Mischer 46 gegeben, der außerdem von einem Frequenzteiler 64 eine SteuerOszillatorfrequenz f^ empfängt. Die die Zwischenfrequenz ϊ_Λ - f enthaltende Schwegungsfrequenz gelangt an einen Zwischenfrequenzverstärker 98, dessenAusgang an den Phasendetektor 54- geführt ist. Der Phasendetektor 54- empfängt außerdem von dem Frequenzteiler 64 ein Bezugssignal und gibt ein Signal ab, das proportional ist zu der Differenz zwischen den Phasen der beiden Eingangssignale, um dadurch den Betrieb eines Phasenregelkreises zu bewirken, im wesentlich so, wie es oben im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde. Der wichtige Gesichtspunkt hierbei ist, daß der VCXO 62 wirksam an ein festes Vielfaches der Frequenz des Rundfunkstations-Trägersignals phasengekoppelt ist. Da sowohl der Mischer 56 als auch der Phasendetektor 54- inre Bezugssignale von dem Frequenzteiler 54· empfangen läuft der gesamte Vorgang vollständig synchron ab.

130019/0789

Der Teiler 64- gibt Daten, einen Bitstromtakt und Fachrichtenrahmen-Geschwindigkeitsinformation im wesentlichen genauso ab, wie es oben im Zusammenhang mit Fig. 4- erläutert wurde. Bei der Empfängeranordnung gemäß Figo 9 handelt es sich um einen Eingangs "-HF-Ab schnitt als Alternative zu dem Eingangskreis des Empfängers nach Fig. 4. Der Empfänger gemäß Fig. 9 arbeitet beispielsweise identisch wie der Empfänger nach Fig. 4-, wenn man den Detektor, bzw. Dekoder für die digitalen Adressen und die Steuersignale , 68_t sowie den Synchronisationsdetektor 66 zum Rücksetzen des Teilers 6* hinzunehmen würde. Alternativ könnte eine Eeihe von Synchrontondekodern, 9Q,91₅92 am Ausgang des Filters 58 des in Fig. 9 dargestellten Empfängers verwendet werden, um tonkodierte Sendungen erfassen zu können. In diesem Fall könnte der Frequenzteiler 64 durch das Teil 59 ersetzt werden, das die gewünschten Bezugstonfreqjienzen liefern würde, so daß die Dekoder 90, ... in der oben erläuterten Weise arbeiten könnten.

S"ig. 11 zeigt zwei konstruktive Ausgestaltungen für den erfihv. dungsgemäßen Empfänger. In der einen Anordnung befindet sich der Steuerempfänger 72 hinter einem Hehrfachregister-Wattstundenzähler, um den Solenoid 90 derart zu steuern, daß er den die unterschiedlichen Registerscheiben 88 treibenden Getriebemechanismus betätigt. Der Vorteil liegt hier darin, daß der gesamte Empfänger aufgrund seiner kleinen Bauweise und weil er sowohl seine Betriebsenergie als auch das Rundfunksignal von dem Leitungsnetz in dem betreffenden Haus empfängt, in einfacher Weise hinter existierenden Mehrfachregister-Zählern montiert werden kann. Eine zweite, ebenfalls in Fig. 11 dargestellte Bauanordnung trägt den erfindungsgemäßen Steuerempfänger

130019/0789

in einem herkömmlichen Leistungsschaltergehäuse 96. Das Gehäuse 96 könnte einen Leistungsschalter oder lediglich den erfindungsgemäßen Empfänger 72 enthalten. Auf diese Weise kann der erfindugsgemäße Empfänger einfach an existierenden Leistungsschaltertafeln angebracht werden, indem er in einen freien Schlitz eingesetzt wird. Nach dem Einsetzen in der Safel gelangen sowohl Wechselstromspannung für den Empfänger als auch das Radiosignal über Anschlüsse 94· an den Steuerempfänger 72. Wenn sowohl der Steuerempfänger als auch ein Leistungsschalter in dem Gehäuse 96 zusammengefaßt sind, kann das Zurücksetzen des Leistungsschalters über den Schalthebel 98 erfolgen. Ist der Empfänger 72 für Mehrfachfunktionen ausgelegt, werden zusätzliche Steuersignale über eine Leitung 100 an andere Geräte weitergeleitet.

ZweirJditungs-Ausführungsform

In der oben erwähnten US-PS 4- 117 4-05 ist im einzelnen ein schmalbandiges Rundfunkübertragungssystem dargestellt, das mit »einer Rundfunkstation auf eine Weise synchronisiert ist, die mit der oben dargestellten Weise verwandt ist. Folglich soll hier aus der oben genannten Druckschrift nur die grundsätzliche Arbeitsweise dargelegt werden, während die hier interessierenden erfindungsgemäßen Verbesserungen im einzelnen dargelegt werden.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, enthält ein Fernsteuerungsempfänger 72 den oben im Zusammenhang mit Fig. 4- erläuterten Empfänger oder eine Modifikation desselben. In dem von dem Versorgungsunternehmen versorgten Gebiet sind mehrere solcher Empfänger 72 angeordnet. Jedem Steuerungsempfänger 72 ist ein entfernter Antwortverbindungssender 100 zugeordnet. Dieser Sender empfängt von einem Energiemeßgerät 104 Zähler-Ablesegrößen oder andere Verbraucherdaten, um diese Information über eine

130019/0789

Antenne 102 zu einer Antenne 106 eines Zentralstationsempfängers 108 weiterzuleiten. Der Empfänger 103 kann sich in der zentralen Empfangsstation des Energieversorgungsunternehmens befinden»

Die wichtigen Verbesserungen in der Schaltungsanordnung gemäß Pig. 10 bestehen darin, daß derselbe digitale Bittakt und dieselbe Nachrichtenrahmen-Zeitsteuerung in der Vorwartsverbindung verwendet werden. Anders ausgedrückt: Der Empfänger 72 liefert an den Sender 100 folgende Information (vgl. Fig. 4)t eine Bezugs-Hochfrequenz f , einen digitalen Takt und ein Rahmen-Synchronisationssignal. Diese Information ist in lig. 4- unten gezeigt und kenntlich gemacht durch den Hinweis "zum Antwortsender". Auf diese Weise kann die Rundfunkstation sämtliche Betriebsab— laufe in den entfernt liegenden Empfängern 72 und Sendern 100 dirigieren, so daß all diese unabhängigen Stellen gleichzeitig Steuerinformation empfangen und Zählerableseinformation oder Statusinformation zu der Zentralstation zurücksenden können, was auf zeitlich verzahnte Weise erfolgt. Dies ist sehr wichtig, um den Verkehrswert zu maximieren, da ein alternatives Verfahren, bei dem lediglich hin und wieder Übermittlungen stattfinden, beträchtliche Mangel aufweisen würde aufgrund herabgesetzter Verkehrsdichte, die notwendig wäre, um sich gegenseitig störend · beeinflussende, gleichzeitige Übermittlungen von verschiedenen Stellen zu vermeiden.

Das Synchronisieren der von dem Sender 100 abgestrahlten Trägerfrequenz aus der Trägerfrequenz der Rundfunkstation ist im einzelnen in der oben erwähnten US-PS 4- 117 4-05 erläutert. Die vorliegende Verbesserung betrifft die Synchronisation des Bitstroms und der Nachrichtenrahmen, die in dem Sender 100 und in dem Zentralstationsempfänger 1.08· verwendet werden. Folglich kann der

130019/0789

Zentralstationsempfänger 108 exakt die Zeit voraussehen, "bei der ein spezielles Datenbit, ein spezieller Hachrientenrahmen, eine Zählerablesung oder ein Statusreport von den entfernt liegenden Stellen ankommen; weiterhin wird die KF-Signalamplitude von jedem entfernt liegenden Ort an dem Zentralstationsempfänger 108 sorgfältig katalogisiert, was weiter unten noch ausgeführt wird.

Ein zentraler Datenprozessor 110 enthält einen herkömmlichen Rechner, der beispielsweise bei dem Energieversorungsunternehmen aufgestellt ist. Der Prozessor 110 kann den Gesamtplan zum Abfragen der entfernten Stellen bereitstellen und das Pernablesen von Zählern in Gang setzen, um die Belastung an den entfernten Stellen zyklisch zu durchlaufen, um automatisch Rechnungen und dergleichen zu erstellen.

Eine wesentliche Verbesserung bezüglich der in der US-PS 4 117 4-05 dargestellten Anordnung besteht in der Verwendung eines ίΊΤ-Prozessors (Prozessor zur Durchführung der schnellen lourier-Transformation im Zentralstationsempfänger 108. Diese Verbesserung ist in dem vereinfachten Blockschaltbild von Pig. 8 dargestellt. In der US-PS 4- 117 405 ist ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Vielfachen der HP-Sendefrequenzen bei exakt definierten, dicht beabstandeten Frequenzintervallen beschrieben (in der Größenordnung von 100 Zyklen). Dies erfolgt durch das Phasenkoppeln des Trägers jedes der Sender an ein festes Vielfaches der Frequenz der Rundfunkstation. In der genannten Patentschrift ist ebenfalls ein Verfahren zum Erfassen dieser dicht beabstandeten Sendungen durch synchrone Methoden beschrieben, bei denen ein Zentralempfänger mehrere Steuer-Bezugsoszillatoren aufweist, die auf ähnliche Weise an den Träger der Rundfunkstation gekoppelt sind. Auf diese Weise werden

130019/0789

die Differenzfehler der EF zwischen dem. Tielfachen der entfernt angeordneten Sender und den Zentralempfängern minimiert.

Bei der in Pig. 12 dargestellten Verbesserung wird ein neues Verfahren zum Erfassen der dicht beanstandeten voneinander unabhängigen Antwortverbindungs-Sendungen dargestellt. Der PZD-Prozessor umfaßt im wesentlichen einen speziellen Digitalrechneralgorithmus, der in effizienter Weise eine Pourierdarstellung willkürlich herausgegriffener Signale endlicher Dauer, die an seinem Eingang empfangen werden, berechnet. Ein besonderer Aspekt des PPT-Prozessors besteht darin, daß die zum Berechnen der Pouriertransformatioii aus dem Eingangssignal notwendige Anzahl von Berechnungen spürbar auf einen Wert herabgesetzt wird, so daß selbst billige Sechner, selbst Mikrocomputer zum Ausführen des PPT-Algorithmus wirksam eingesetzt werden können. Es soll hier nicht näher auf den PPI-Algorithmus eingegangen werden, da es sich hierbei um ein weithin bekanntes Verfahren handelt.

Ein bedeutendes Problem liegt jedoch in der praktischen Anwendung eines PPT-Prozessors. Zunächst muß eine Entscheidung betreffend das spezielle Zeitintervall, über dem die PPT-Berechnung durchgeführt werden soll, getroffen werden. Dieses Zeitintervall ist bekannt als sogenanntes "Zeitfenster". In diese Entscheidung gehen Paktoren ein, so z.B. die Auflösung, die für die sich ergebenden Leistungsspektrumdaten gewünscht wird, die Stärke der Wichtung, die zum Aufbereiten der ankommenden Daten notwendig sein kann, der annehmbare Pegel ungewollter und unerwünschter Prequenzeinstreuungen, usw..

130019/0789

In diesem Zusammenhang wurde die folgende bedeutende erfindungsgemäße Feststellung gemacht: Da die Information, die von den erfindungsgemäßen Antwortverbindungs-Sendern zu dem Zentralempfänger zurückgesendet wird, vollständig von der Rundfunkstation dirigiert wird, kann man a priori das in dem FFT-Prozessor zu verwendende Zeitfenster definieren. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielsweise gleichzeitig ( und synchron) die Information von 128 entfernt gelegenen, amplitudenmodulierten Digitalsendern bei jeweils einer Rate von 16 Bits pro Sekunde übertragen. Folglich: muß man jede 16tel Sekunde (d.h. etwa alle 60 Millisekunden) das gesamte Spektrum eines etwa 10 KHz breiten Rundfunkkanals untersuchen, um zu bestimmen, ob eine logische "0" oder eine logische "1"von den 128 voneinander unabhängigen Sendern übertragen wird. Folglich wird erfindungsgemäß ein "Zeitfenster" von 60 Millisekunden ausgewählt, das mit dem Taktausgang des DigitalSteuerungsempfängers 72 gemäß Fig. 12 synchronisiert wird. Der FFT-Prozessor ist derart programmiert, daß er während des 60 Millisekunden-Zeitfensters über eine Frequenzbreite von 10 KHz (128 entfernte Sender mit einem Abstand von 80 Hz ergeben etwa 100 KHz) eine Fourierreihe berechnet. Am Ende der 60 Millisekunden gibt der FFT-Prozessor eine Leistungsspektrum-Dichteverteilung ab, deren Genauigkeit ausreicht, um zu unterscheiden, ob eine logische "1" vorliegt oder nicht. Dies erfolgt für jeden der 128 Unterkanäle. In der Tat kann über den gesamten 10 KHz-Rundfunkkanal ein "Zeitschnitt" vorgenommen werden, um das erste von jedem der 128 separaten Sender übertragene Bit zu bestimmen. 60 Millisekunden später kann dieser Vorgang wiederholt werden, um das zweite von jedem der 128 Sender kommende Bit zu bestimmen, usw.. Es wurde also gezeigt, wie der FFT-Prozessor präzise synchronisiert werden kann, um das Zeitfenster zu optimieren.

130019/0789

Es muß eine weitere wichtige Entscheidung getroffen werden, die sich, auf die Abtastgeschwindigkeit des PST-Prozessors "bezieht. Innerhalb jedes gegebenen 60-Millisekunden-Zeitfensters muß entschieden werden, wieviele Proben genommen werden müssen; dies steht in Beziehung zu der Breite des Zeitfensters und zu der gewünschten Wiedergabetreue der resultierenden Leistungsspektrumverteilung. Im vorliegenden !"all ergibt sich eine günstige Gelegenheit, die Abtastrate so auszuwählen, daß sie einem exakten Teilbetrag der ankommenden Hochfrequenz entspricht, um in der PET-Ausgangsgröße die "Drift"- und "Abtastinpuls"-Erscheinungen zu minimieren, welche sich ergeben, wenn die Abtastgeschwindigkeit, das Zeitfenster und dl.= Eingangsfrequenz variieren und folglich nicht zusammenpassen. Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Abtastgeschwindigkeit ein festes Vielfaches der HP der Rundfunkstation gewählt wird, was einen optimalen Wert darstellt.

Ein weiteres Problem o.er PPT-Anwendung betrifft die "Drift" der I¹ZD-AuSgangs-Leistungsdichteverteilung aufgrund der Drift des SteuerOszillators des Zentral-Radioempfängers 112 gemäß Pig. 12. Es handelt sich hierbei im wesentlichen um ein Problem, das dem oben erläuterten Abtastproblem entspricht, Wiederum wird erfindungsgemäß das Steueroszillatorsignal des Empfängers 112 (Pig. 13) synchronisiert, indem ein Prequenznormalgenerator 122 verwendet wird, der auf der Grundlage der Bezugs- Hochfrequenz des Digitalsteuerungsempfängers 72 arbeitet. Bezüglich Einzelheiten sei wiederum auf die US-PS 4 117 405 verwiesen. Ein ZP-Verstärker 112 treibt den PPT-Prozessor.

130019/0789

Zusammengefaßt: Die Verbesserungen im Zusammenhang mit dem ITI-Prozessor liegen in der Synchronisation des PIT-Zeitfensters, der Abtastrate und der Bezugs-Hochfrequenz mit der Prequenz und Zeit-Synchronisationsinformation, die von der Rundfunkstation her erhältlich ist. Diese Verbesserungen sind bedeutend und vereinfachen den Entwurf des EP-T-Prozessors und dessen genaue Arbeitsweise.

Es wurde noch eine weitere Verbesserung erzielt. Da die entfernt liegenden Anfrwortverbindungs-Sender variierende und willkürliche Abstände von dem Zentral-Radioempfänger 112 (siehe !"ig. 12-) haben, wird der von ihnen gelieferte Signalpegel in großem Maße schwanken. Da die sog. Nachbarkanal-Unterdrückungsfähigkeit (d.h. die Auflösung) des I¹I¹T-Prozessors oder jedes für diesen Zweck verwendetenSpektralanalysators endlich ist und in der Größenordnung von 40-60 dB liegt, ist es vorteilhaft, wenn sämtliche ankommenden Signale mehr oder weniger dieselbe Amplitude haben. Um dies zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Abfragezeit für verschiedene Antwortverbindungs-Sender so auszuwählen, daß sämtliche Signale vergleichbarer Amplitude im wesentlichen zur selben Zeit ankommen. Folglich sollen starke Signale nicht gleichzeitig mit schwachen Signalen kommen. Auf diese Weise wird die Möglichkeit der Unterscheidung zwischen einer "0" und einer "1" bei der gleichzeitigen Übertragung durch die Antwortverbindungs-Sender auf benachbarten Unterkanälen spürbar verbessert.

Die Verstärkung des Empfängers 112 ist außerdem so eingestellt, daß sie sich unter Verwendung des Verstärkers 11A-¹ (Pig. 12) nach Maßgabe der Amplitude der Sendergruppensignale ändert. Dies wird

130019/0789

als programmierte Verstärkungsregelung (PGO) bezeichnet« Ein derartiger "Verstärkungsplan" tiircL durch das in Fig. 12 dargestellte Gerät 14- erzeugt; dieses Gerät dient zum Speichern einer programmierten Terstärkungsregelung. Die gespeicherten Werte basieren auf Informationen von dem EKD-Prozessor 116 und indirekt auf Informationen vom Digitalsteuerungsempfanger 72 und dem Prozessor 118.

Ein Zentralrechner 118 koordiniert die einzelnen Tätigkeiten in der Empfangsstation gemäß Pig. 12; er enthält einen Katalog der Identifikationskodes sämtlicher entfernt liegender Empfänger, der zu steuernden Vorrichtungen, des Lastverteilungsplans des Energiever sorgungsunt ernehmens, usw..

130019/0789

Claims

DIPL.-ING. HANS H. HILGEFK

PATENTANWALT

admitted to the European Patent Offic<

Ihr Zeichen /Your Ref.

Mein Zeichen/Our Ref. H-P 153 - 07/Kf--sa-

D-8000 MÜNCHEN 22

Maximilianstraße 43
Telefon (089) 2228 62
Telex 05-29380
TeteUopierer (089) 222862

Postscheckkonto
München Nr. 25571-80S
Deutscht? Bank
München Nr. 46/29 22t;

Datuni /Dale

P?.. Oktober 10^!ί0

ALTHAN Electronics Ine. 1400 W. 24-Oth Street Harbor City, California 90710 U.S.A.

Rundfunkübertragungssystem für Verteilungsautomation und Fernmessung

Pat entansprüche

\1.j Rundfunkübertragungssystem zum selektiven Adressieren und
Steuern mehrerer entfernt liegender Einrichtungen, g e k e η η zeichnet durch

A) eine Zentralsteuerung (2) zum Erzeugen von digitalen Adress- und Steuersignalen, die an eine örtliche AM-Rundfunkstation
übertragen werden und die mit von der AM-Rundfunkstation gesendeten, speziellen Synchronisationssignalen synchronisiert sind,

130019/0789

ORIQiNAL INSPECTED

3039942

B) eine örtliche AM-Rundfunkstation (6), die spezielle, von einem Steueroszillator (32) abgeleitete Synchronisationssignale erzeugt und sendet, und die "von der Zentralsteuerung (2) digitale Signale empfängt und sendet, indem die Phase des normalerweise gesendeten HF-Trägers "bei kleinen Winkeln mit unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Größen moduliert wird, die weder die normalerx^eise ungenutzte Trägerrestleitung unterdrücken und außerhalb der vorschriftsmäßigen und gesetzmäßigen !Frequenzgrenzen ausweiten, noch gleichzeitig von der Rundfunkstation übertragene Sendungen stören* und

G) mehrere entfernt liegende adressierbare digitale Radioempfänger die mehrere externe Einrichtungen (8 bis 20) steuern,und die derart abgestimmt sind, daß sie die Rest-Trägerfrequenz der Rundfunkstation erfassen und mit dessen Phase gekoppelt werden, um die speziellen Synchronisationssignale und Adress- und Steuersignale synchron zu demodulieren und zu dekodieren und unter selektivem Ansprechen darauf die Einrichtungen (8 bis 20) zu steuern.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Zentralsteuerung (2) folgende Merkmale aufweist:

A1) einen Zentralempfänger (24-), der den Trägerrest der Rundfunkstation erfaßt und mit dem Trägerrest phasenstarr koppelt, um daraus die speziellen Synchronisationssignale und Adress- und Steuersignale abzuleiten,

A2) einen an den Zentralempfänger (24-) angeschlossenen digitalen Adress- und Steuergenerator (26), der von externen Einrichtungen Befehle· empfängt und sie in digitale Adress- und Steuer

130019/0789

signale sowie "Sendesynchronisationsⁿ~Anforderungssignale, die mit den speziellen Synchronisationssignalen synchronisiert sind, umformatiert, wobei die "Sendesynchronisations"— Anforderungssignale in langen Zeitabständen, beispielsweise stündlich., gesendet werden, und

A3) ein an den Ausgang des digitalen Adress— und iöteuergenerators (26) angeschlossenes Modem (28) zum Übertragen acc Ausgangssignals des Generators zu der AM-Rund.fun.kstation=
3· System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der digitale Adress- und Steuergenerator eine Einrichtung aufweist zum Vergleichen der von dem Zentralempfänger (24) empfangenen Adress- und Steuersignale mit den von ihm erzeugten Adress- und Steuersignalen, um Fehler zu erfassen und korrigierte Ausgangssignale für die anschließende Heuübertragung zu erzeugen.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d ur c h gekennzeichnet , daß die AK-Rundfunkstat ion folgende Merkmale aufweist:

B1) an den Steuerosziallator (32) der Rundfunkstation ist ein erster Frequenzteiler (40) angeschlossen, um einen digitalen Takt-Bitstrom abzuleiten,

B2) von dem ersten Frequenzteiler (40) wird ein zweiter Frequenzteiler (44) getrieben, um einen Nachrichtenrahmen zu erzeugen,

B3) ein erster Eingang eines Synchronisationsrahmengenerators (46) ist an den Ausgang des zweiten Frequenzteilers (44), ein zweiter Eingang des Synchronisationsrahmengenerators (46) ist an einen Ausgang eines digitalen Kodierers ange-

130019/0789

schlossen, um ein spezielles Synchronisationskode-Ausgangssignal bei Erhalt eines Synclironisations-ffrsigabesignals von dem Kodierer (42) zu erzeugen,

B4) der digitale Eodierer (42) empfängt das Aus gangs signal des ersten Frequenzteilers (40) an einem ersten Eingang und das Ausgangssignal des Synchronisationsrahmengenerators (45) an einem zweiten Eingang, an einem dritten Eingang empfängt der digitale Eodierer (42) die digitalen Adress- und Steuersignale sowie Synchronisations-Anforderungssignale und er erzeugt synchronisierte, digital kodierte Ausgangssignale an einem ersten Ausgang, sowie Synchronisations-Preigabesignale an einem zweiten Ausgang, und

B5) ein zwischen den Steueroszillator (32) der Rundfunkstation und den üblichen Schaltungseinrichtungen der Rundfunkstation geschalteter Phasenmodulator (34) folgt normalerweise dem Oszillator und ist derart ausgebildet, daß er von dem digitalen Kodierer (42) Signale empfängt, um den Träger der Rundfunkstation derart in seiner Phase zu modulieren, daß keine Störungen mit der normalen Sendung der Rundfunkstation auftreten.
5· System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der digitale Kodierer (42) von der Zentralsteuerung (2) über ein Telefon-Interface-Modem (48) digitale Adress- und Steuersignale empfängt.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet ,. daß die entfernt liegenden Radioempfänger folgende Merkmale aufweisen:

130019/0789

C1) eine Empfangsantenne (50) erfaßt von der Rundfunkstation kommende Signale, an den Ausgang der Antenne ist ein abgestimmter HF-Begrenzer-Verstärker (52) angeschlossen. An den Ausgang des Begrenzer-Yerstärkers (52) ist ein Phasendetektor (5^-) ffl.it einem ersten Eingang angeschlossen, ein zweiter Eingang des Phasendetektors ist an den Ausgang einer Frequenzteilerkette (64-) angeschlossen, die mehrere Ausgänge aufweist und von einem spannungsgesteuerten Oszillci· tor (52) getrieben wird;

C2) an den Ausgang des Phasendetektors (5^0 sind ein Verstärker (56) und ein erstes und zweites Tiefpaßfilter (58,60) in Reihe angeschlossen, das zweite Filter (60) steuert die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (62) als Bestandteil eines Phasenregelkreises, wodurch der Oszillator (62) exakt auf der Trägerfrequenz der Rundfunkstation oder einem Vielfachen dieser Frequenz gehalten wird,

03) an den Ausgang des Frequenzteilers (64) und den Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (58) ist ein Detektor, bzw. Dekoder für digitale Adressen und Steuersignale (68) angeschlossen, um den Adressteil des Signals synchron zu erfassen und ihn zu vergleichen mit gespeicherten individuellen oder Gruppen-Adressen und so zu bestimmen, ob ein Ansprechen erforderlich ist und gegebenenfalls den Steuerteil des Signals synchron zu dekodieren und Steuersignale an die externen Einrichtungen (8 bis 20) auszugeben, und

C4-) an den Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (58) ist ein Synchronisationsdetektor (66) angeschlossen zum Erfassen und Erkennen spezieller, von der AM-Rundfunkstation gesendeter Synchronisationssignale und zum Abgeben eines Rückset zbe fehl s an den Frequenzteiler (6A-) bei Erhalt des

130019/0789

Synchronisationssignals, um dadurch eine identische Synchronisation des digitalen Bitstroms und des Fachrichtenrahmens mit der Sundfunkstation aufrecht zuerhalt en *
7· System nach einem der Ansprüche 1 "bis 6_S dadurch gekennzeichnet , daß die Radioempfänger an bestehende Elektroinstallationen in Gebäuden angeschlossen sind, um von diesen mit Strom versorgt zu werden und die Radiosignale von der Rundfunkstation zu empfangen, wobei die Verdrahtung der Elektroinstallation in dem jeweiligen Gebäude als Antenne fungiert, und daß die Empfänger derart ausgebildet sind, daß sie auf Ausgangsleitungen Steuersignale zu externen Einrichtungen (8 bis 20) geben, um deren Funktion nach Maßgabe der Adress- und Steuersignale selektiv zu steuern.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet , daß die Empfänger genau wie herkömmliche elektrische Leitungsschalter in Kompaktbauweise ausgebildet sind und daß jeweils ein Empfänger seine Speisespannung und die Radiosignale über die Anschlüsse des Leistungsschalters empfängt.
9· System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Leistungsschalter-Kompaktanordnung (Fig. 11) einen herkömmlichen Leistungsschalter aufweist, der derart ausgebildet ist, daß er bei Erhalt eines Befehls von dem miteingebauten Empfänger einen Schaltvorgang ausführt.
10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Radioempfänger und die externen Einrichtungen einen Mehrfachregister-Wattstundenzähler

130019/0789

aufweisen, um den Energieverbrauch auf mehreren Sätzen identisch ausgebildeter Zählscheiben zu messen, wenn die Scheiben mit einem Auswahlmechanismus in. Eingriff kommen ₅ und daß der Radioempfänger hinter der Zähl Scheibenanordnung angebracht ist, um selektiv jede der Zähl scheiben nach Maßgabe des Adress- und Steuersignals in Eingriff zu bringen.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die externen Einrichtungen eine programmierbaren Thermostat (14) aufweisen.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die externen Einrichtungen eine audiovisuelle Alarm- und Anzeigevorrichtung (18) für die Warnung bei Notfällen oder Katastrophen aufweisen.
13· Rundfunkübertragungssystem zum selektiven Adressieren und Steuern mehrerer entfernt liegender Einrichtungen, g e k e η η zeichnet durch

A) eine Zentralsteuerung (2) zum Erzeugen von Adress- und Steuer-Tonkodeauswahlsignalen, die an eine örtliche AM-Rundfunkstation übertragen werden,

B) eine örtliche AM-Rundfunkstation (6), die spezielle, von einem Steueroszillator (32) mittels einer Frequenzteileranordnung abgeleitete tonkodierte Signale erzeugt, und die von der Zentralsteuerung (2) empfangene Tonkode-Auswahl signale dadurch sendet, daß sie die Phase des normalerweise gesendeten KF-Trägers bei kleinen Winkeln mit unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Größen moduliert, die weder die normalerweise ungenutzte Trägerrestleitung unterdrücken und außerhalb der vorschriftsmäßigen und gesetzlichen Frequenzgrenzen

1 30019/0789

ausweiten, noch gleichzeitig von der Rundfunkstation übertragene Sendungen stören, und

C) mehrere entfernt liegende adressierbare tonkodierte -Radioempfänger, die mehrere externe Einrichtungen steuern und derart abgestimmt sind, daß sie die Rest-Trägerfrequenz der Rundfunkstation erfassen und mit dessen Phase gekoppelt werden, um die tonkodierten Adress- und Steuersignale zu demodulieren und zu dekodieren und um unter selektivem Ansprechen darauf die externen Einrichtungen (8 bis 20) zu steuern.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , daß die AM-Rundfunkstation folgende Merkmal e aufwe i st:

B1) zwischen den existierenden Steueroszillator (32) der Rundfunkstation und den normalerweise von dem Oszillator betriebenen Schaltungen ist ein Phasenmodulator (3²O eingefügt,

B2) an einen zweiten Ausgang des Steueroszillators (32) ist eine Frequenzteilerkette (41) mit mehreren Ausgängen und auswählbaren Teilerverhältnissen angeschlossen, um mehrere Töne unterhalb des Hörbereichs zu erzeugen, die mit der Frequenz des Oszillators (32) gekoppelt sind, und

B3) an mehrere Ausgänge der Frequenzteilerkette (41) und an den Ausgang eines Interface-Modems (48), das die Tonkode-Auswahl signale von der Zentralsteuerung empfängt, ist ein Tonkodeselektor (43) angeschlossen, dessen Ausgang an den Phasenmodulator (34) angeschlossen ist, um dadurch den

130019/0789

Träger der Rundfunkstation mit kleinwinkligen Größen unterhall) des Hörbereichs zu modulieren.
15· Syst en nach Anspruch 13» dadurch g e k e η η z e i ch η e t , daß die AM-Rundfunkstation folgende Merkmale aufweist:

B1¹) anstelle des existierenden »SteuerOszillators (32) tritt ein Austauschoszillator, der phasenmodulierbar ist und in der Lage ist, Schaltungseinrichtungen zu betreiben, die sonst von dem existierenden Steueroszillator betrieben werden,

B2¹) an einen zweiten Ausgang des Austausch-Steueroszillators ist eine Frequenzteilerkette mit mehreren Ausgängen und auswählbaren Teilerverhältnissen angeschlossen, um mehrere unterhalb des Hörbereichs liegende Töne zu erzeugen, die andie Frequenz des Oszillators gekoppelt sind, und

B3¹) an mehrere Ausgänge der Frequenzteilerkette und an einen Ausgang eines Int er face-Mod ems, das von der Zentralsteuerung Tonkode-Auswahlsignale empfängt, ist ein Tonkodeselektor angeschlossen, dessen Ausgang an den Austauschoszillator angeschlossen ist, um dadurch den Träger der Rundfunkstation mit Größen unterhalb des Hörbereichs bei kleinen Winkeln in der Phase zu modulieren.
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger als Synchronton-Steuerungsempfänger ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist:

130019/0789

3Q39842

C1) eine Empfangsantenne (50) erfaßt Signale der Rundfunkstation^ an den Ausgang der Antenne (50) ist ein abgestimmter EE¹-Begrenzer-Verstärker (52) angeschlossen_t an den Ausgang einer Frequenzteilerkette (59) ist ein Phasendetektor (5^)> dessen erster Eingang an den Ausgang des Begrenzer-Verstärkers (52) angeschlossen ist, mit seinem zweiten Eingang angeschlossen, die Frequenzteilerkette (59) "besitzt mehrere Ausgangsanschlüsse, und sie wird von einem spaunungsgesteuerten Oszillator (62) betrieben,

02) an den Ausgang des Phasendetektors (5^0 liegen in Serie ein Verstärker (56) und ein erstes und zweites Tiefpaßfilter (58, 60), der Ausgang des zweiten Filters (60) steuert die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (62) in einem Phasenregelkreis, wobei der Oszillator (62) genau phasenstarr mit der Trägerfrequenz der Rundfunkstation oder einem Vielfachen derselben arbeitet und diese Frequenz beibehält,

03) mehrere synchrone Tondekoder (90,91»92) sind jeweils mit einem ersten Eingang an den Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (58) und jeweils mit einem zweiten Eingang an vorgewählte Anschlüsse der Frequenzteilerkette (59) angeschlossen, um dadurch lediglich übertragene tonkodierte Signale synchron zu erfassen, deren Tonkode-Frequenzen genau identisch sind mit den Frequenzen, die an den vorgewählten Frequenzteilerketten-Anschlüssen erzeugt werden, und

C4) an die Ausgänge der Tondekoder (90,91,92) sind die externen Einrichtungen (8 bis 20) angeschlossen, und sie sprechen nur auf spezielle Kombinationen der Ausgangsgrößen an, um selektiv gesteuert zu werden.

130019/0789
17· System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger als Einzelfunktions-Tonempfanger ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist:

C1¹) eine Zmpfangsantenne (50) erfaßt von der Rundfunkstation kommende Signale, an den Ausgang der Antenne (50) ist ein abgestimmter Begrenzer-Verstärker (52) angeschlossen, an den Ausgang des Begrenzer-Verstärkers (52) ist mit einem ersten Eingang ein Phasendetektor (54) angeschlossen, dessen zweiter Eingang an den Ausgang eines ersten Frequenzteilers (63) angeschlossen ist, der erste Frequenzteiler (63) wird "von einem spannungsgesteuerten Oszillator (62) betrieben,

C2¹) am Ausgang des Phasendetektors (5*0 liegen in Serie ein Verstärker 56 und ein erstes und zweites Tiefpaßfilter (58,60), der Ausgang des zweiten Filters (60) steuert die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (62) in einem Phasenregelkreis, wobei der Oszillator exakt mit der Frequenz des Signals der Rundfunkstation, oder einem Vielfachen derselben gekoppelt ist und auf dieser Frequenz gehalten wird,

C3¹) von dem ersten Frequenzteiler (63) wird ein zweiter Frequenzteiler (65) getrieben, der ein auswählbares Teilungsverhältnis IT hat, welches von einer Kanal auswahl einrichtung (73) definiert wird, es sind ein dritter und vierter Frequenzteiler (67,71) vorgesehen, die jeweils den Teiler 2 haben, der dritte Frequenzteiler (67) wird direkt vom Ausgang des zweiten Frequenzteilers (65) und der vierte Frequenzteiler (71) von dem zweiten Frequenzteiler (65)

1300 1.9/0789

über einen Phasenumkehrverstärker (79) getrieben, der Ausgang des dritten und vierten Frequenzteilers (67» 1ξ~ an einen ersten Eingang eines ersten bzw» zweiten Doppel-Gegentaktmischers (65,77) angeschlossen, der zweite Eingang des ersten und zweiten Doppel-Gegentaktmischers liegen zusammen am Ausgang des ersten Tiefpaßfilters (58),

C4¹) eine einen ersten und zweiten Eingang aufweisende Addierschaltung (79) ist an den Ausgang des ersten,. bzw„ zweiten Doppel-Gegentaktmischers (75?77) angeschlossen, um. die Ausgangsgrößen der Mischer vektoriell zu summieren und die Summenspannung auf einen Integrierverstärker (81) zu geben, dessen Ausgang an den Eingang eines Schwellenwertdetektors (83) derart angeschlossen ist, daß dann, wenn die von dem dritten und vierten Frequenzteiler (67,71) abgegebenen Frequenzen exakt der Frequenz des von dem ersten Tiefpaßfilter (58) empfangenen Signals entsprechen, der Schwellenwert des Schwellenwertdetektors (83) überschritten wird, sonst jedoch nicht, und

C5¹) an den Ausgang des Schwellenwertdetektors (83) sind die externen Einrichtungen (8 bis 20) angeschlossen, um selektiv auf das von dem Schwellenwertdetektor abgegebene Ausgangssignal anzusprechen und die Fernsteuerung der Einrichtungen durch die Zentralsteuerung zu ermöglichen.
18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15» d a d u r c h gekennzeichnet , daß der Radioempfänger als Einzelumwandlungs-Synchron-Superhet ausgebildet ist, eine an einen HF-Verstarker (94-) angeschlossene Empfangs antenne (50) aufweist und folgende Merkmale besitzt:

13001.9/0789

In einer Serienschaltungsanordnung treibt ein Mischer (96) einen Zwischenfrequenz~(Zi¹-)Begrenzerverstärker (98), der wiederus einen Phasendetektor (54) treibt. Der Phasendetektor arbeitete auf einem Verstärker (56), welcher ein erstes und zweites Tiefpaßfilter (58,60) speist, die einen spannungsgesteuerten Oszillator (62) steuern, und der spannungsgesteuerte Oszillator (62) steuert eine mehrere Ausgänge aufweisende !Frequenzteilerkette (64),

ein Ausgang der Frequenzteilerkette ist an einen zweiten Eingang des Mischers (96) angeschlossen, ein zweiter Ausgang der Frequenzteilerkette ist an einen zweiten Eingang des Phasendetektors (5*0 nach Art eines Phasenregelkreises angeschlossen, wodurch der Oszillator erzwungenermaßen bei einer -Frequenz arbeitet, die exakt der Frequenz der Rundfunkstation oder einem Vielfachen derselben entspricht,

das Ausgangssignal des ersten Tiefpaßfilters (58) enthält das gewünschte Datensignal, mehrere Ausgänge der Frequenzteilerkette (64) enthalten den gewünschten Takt-Bitstrom und den Hachri cht enr ahmen, und

externe Schaltungseinrichtungen empfangen die Ausgangssignale des Synchron-Superhets und verarbeiten die Signale, um selektiv ansprechend auf diese Signale die externen Einrichtungen (8 bis 20) zu steuern.
19· Schmalbandiges Zweirichtungs-Übertragungssystem, g e k en η zeichnet durch folgende Merkmale:

130019/0789

A) mehrere unabhängig paarweise vorgesehene Radioempfänger und Sende einrichtungen, wobei die Empfänger die gesendeten Syn~ chronisations-Adress- und Steuersignale von einer existierenden Standard-AM-Rundfunkstation "beim Vorwärtsbetrieb empfangen und die Sender (100) von dem zugehörigen Empfänger (?2) Bezugs- und Synchronisationssignale empfangen, um an ihren Eingängen anliegende Antwortnachrichtsignale τοη Hachrichtenquellen zu empfangen und die Antwortnachrichtensignale synchron auf entsprechenden dicht beanstandeten Run&f unkträger frequence»,,. die bezüglich der Trägerfrequenz der Rundfunkstation phasenstarr sind, in der Antwort verbindung zu einem Zentralstation-* empfänger zu senden, und zwar selektiv in Abhängigkeit von kodierten Adress- und Steuersignalen, die von der örtlichen Rundfunkstation gesendet werden,

B) der Zentralstationsempfänger (108) empfängt die Antwortsignale gleichzeitig auf den dicht beabstandeten Antwortverb indungs-Trägerfreguenzen und erfaßt gleichzeitig die Synchronisationssignale von der Rundfunkstation, um sie für das synchrone Demodulieren der von den entfernten Sendern (100) kommenden Antwortsignale zu verwenden,

0) eine Zentralsteuerung (2) erzeugt digitale Adress- und Steuersignale für die Übertragung an eine örtliche AM-Rundf unkst ation, wobei die Signale mit den von der AM-Rundfunkstation gesendeten synchronisationsSignalen synchronisiert sind, und

D) eine örtliche AM-Rundfunkstation (1) erzeugt und sendet sepzielle, von seinem Steuer-Oszillator (32) abgeleitete Synchronisationssignale und empfängt und sendet von der Zentralsteuerung (2) empfangene digitale Adress- und Steuer-

13001.9/0789

signale, indem sie die Phase des normalerweise gesendeten EP-Trägers bei kleinen Winkeln mit unterhalb des hörbaren Bereichs liegenden Größen moduliert, die weder die normalerweise ungenutzte Trägerrestleitung unterdrücken und außerhalb der vorschriftsmäßigen und gesetzmäßigen Frequenzgrenzen ausweiten,noch die gleichzeitig von der Rundfunkstation übertragenen Sendungen stören*
20. System nach Anspruch19, dadurch g e k en η zeichnet , daß der Zentralstationsempfänger (108) folgende Merkmaie aufweist:

B1) eine erste Antenne (50) zum Erfassen von von der Rundfunkstation gesendeten Signalen und zum Treiben eines Digitalsteuerungsempfängers (72), der phasenstarr mit der Trägerfrequenz der Rundfunkstation gekoppelt ist , um eine Rundfunk-Bezugsfrequenz, Synchronisationssignale, Bitstrom- und Nachrichtenrahmensignale sowie Adress- und Steuersignale zu erhalten,

B2) ein herkömmlicher Zentral-Radioempfanger (112) weist eine Antenne (106) zum Erfassen von von den entfernten Sendern (100) gesendeten Signalen und einen EDT-Verstärker (114-¹) mit programmierbarer Verstärkungsregelung, der an den Ausgang der zweiten Antenne (106) angeschlossen ist, auf, der Zentral-Radioempfanger (112) weist einen ersten, an den Ausgang des Verstärkers (114¹) angeschlossenen Mischer und einen lokalen Oszillator auf, der an ein Vielfaches der von dem Digitalsteuerungsempfänger (72) empfangenen Bezugs-Rundfunkfrequenz gekoppelt ist, um dadurch eine stabile Zwischenfrequenz (ZI¹) am Ausgang des Mischers (118) zu erhalten, die in demjenigen Frequenzbereich liegt, der für einen in dem Zentral-Stationsempfänger vorgesehenen JTT-Prozessor (116) erforderlich ist, und

130019/0789 _ΛΒΙ^

ORIGINAL INSPECTED

B3) der FiT-Prozessor (Prozessor für schnelle Fouriertransformation) ist an den ΖΊΓ-Ausgang des Zentral-Radioempfängers (112) angeschlossen, um die spektrale Leistungsdichteverteilung zu "berechnen und dadurch das Torhandensein oder HichtVorhandensein von Signalen "bei jeder der von den entsprechenden entfernten Sendern abgegebenen Frequenzen zu bestimmen, und der FST-Prozessor (116) ist derart programmiert, daß er bei Zeitfenstern, Eingabedaten-Abtastraten und Bezugs-Rundfunkfrequenzen arbeitet, die auf der Grundlage der Ausgangssignale des Digital-Steuerungsempfängers (72) synchronisiert sind.
21. System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das Empfangssystem bei der Verstärkungsregelungseinrichtung ein gespeichertes Programm (114) aufweist, in der ein Plan der erwarteten Signalamplitude für jeden der entfernt angeordneten Sender (100) gespeichert ist, wobei die gespeicherten Daten sequentiell aufgesucht werden, um die Verstärkung des Zentral-Radioempfängers (112) so zu steuern, daß die Differenz der Amplituden von aufeinanderfolgend antwortenden Sendergruppen minimiert wird.
22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die entfernt angeordneten Sender (100) derart ausgewählt werden, daß sie gruppenweise gleichzeitig derart antworten, daß die an der zentralen Empfangsstation (108) von jedem der antwortenden Sender ankommenden Signale etwa die gleiche Amplitude haben.

13001.9/0789