Высокочастотная дифференциальная система
Заявляемая высокочастотная дифференциальная система (далее - ВЧДС) относится к области радиотехники и электроэнергетики и может быть применена в составе трактов приема и передачи высокочастотных (далее - ВЧ) сигналов по высоковольтным, в том числе воздушным или кабельным, линиям электропередачи (далее - ВЛ) в качестве развязывающего устройства для, по меньшей мере, двух комплектов оконечной аппаратуры различных каналов связи, работающих через одно устройство присоединения к ВЛ, как на разнесенных, так и на сближенных или смежных полосах рабочих частот. Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является устранение взаимного влияния ВЧ каналов и, следовательно, повышение надежности функционирования нескольких комплектов оконечной аппаратуры связи, подключаемых через одно, общее устройство присоединения ВЧ канала и работающих на сближенных, смежных и разнесенных полосах рабочих частот. Указанный технический результат достигается тем, что высокочастотная дифференциальная система, включающая входы для присоединения, в том числе к высокочастотному каналу и, по меньшей мере, двум комплектам аппаратуры ВЧ связи, служащих для приема и передачи высокочастотного сигнала, причем один из комплектов аппаратуры предназначен для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, а другой комплект аппаратуры обеспечивает только прием сигнала, при этом высокочастотная дифференциальная система содержит устройство коррекции фазы сигнала, согласующий трансформатор с отводом и дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого связана с входом для присоединения высокочастотного канала и входом для присоединения комплекта аппаратуры, служащего для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, вторичная обмотка подключена к устройству коррекции фазы сигнала таким образом, что ее ЭДС находится в противофазе с передаваемым сигналом, при этом фаза наведенного во вторичной обмотке сигнала совпадает с фазой принимаемого сигнала, устройство коррекции фазы сигнала подключено параллельно дифференциальному трансформатору и имеет выход, связанный с согласующим трансформатором, отвод которого соединен с комплектом аппаратуры, служащим для приема сигнала. Заявляемая высокочастотная дифференциальная система позволяет выполнить требование «Руководящих указаний по выбору частот высокочастотных каналов по линиям электропередачи 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ» (Стандарт организации ОАО «ФСК БЭС»: СТО 56947007-33.060.40.045-2010, дата введения: 06.05.2010), а именно обеспечение возможности проведения работ по демонтажу или подключению аппаратуры на одном из параллельных каналов при сохранении рабочих параметров второго канала. 1 н.п.ф., 2 фиг.
Заявляемая высокочастотная дифференциальная система (далее - ВЧДС) относится к области радиотехники и электроэнергетики и может быть применена в составе трактов приема и передачи высокочастотных (далее - ВЧ) сигналов по высоковольтным, в том числе воздушным или кабельным, линиям электропередачи (далее - ВЛ) в качестве развязывающего устройства для, по меньшей мере, двух комплектов оконечной аппаратуры различных каналов связи, работающих через одно устройство присоединения к ВЛ, как на разнесенных, так и на сближенных или смежных полосах рабочих частот.
Широкое применение каналов ВЧ связи по ВЛ определяется, во-первых, высокой механической прочностью собственно ВЛ, и, во-вторых, отсутствием финансовых затрат, необходимых для сооружения дополнительных линий связи, так как используются уже существующие ВЛ, соединяющие объекты, участвующие в процессе приема-передачи информации. При проектировании, наладке и эксплуатации ВЧ каналов важным фактором является правильный выбор схемы построения канала, обеспечивающей наилучшие параметры трактов приема и передачи.
В частности, одно устройство присоединения к ВЛ может быть использовано для построения нескольких ВЧ каналов. Однако, при этом, необходимо обеспечить в максимальной степени независимое функционирование нескольких комплектов оконечной аппаратуры связи, подключаемых на одно устройство присоединения.
Схема параллельного соединения линейных входов аппаратуры имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что изменение импеданса одного из комплектов аппаратуры, например, в результате повреждения входной цепи или неквалифицированных действий обслуживающего персонала может привести к шунтированию общего ВЧ канала и, как следствие, нарушению работы параллельного канала связи.
Для устранения взаимного влияния ВЧ каналов, подключаемых через одно устройство присоединения и, следовательно, повышения надежности их функционирования применяют развязывающие устройства.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой высокочастотной дифференциальной системе является разделительный фильтр, с помощью которого выполняют подключение, по меньшей мере, двух комплектов аппаратуры к одному устройству присоединения
Для подключения к одному устройству присоединения, например, двух комплектов аппаратуры связи используют, как правило, два разделительных фильтра - по одному для каждого комплекта аппаратуры. При этом каждый разделительный фильтр имеет вход для присоединения к высокочастотному каналу и вход для подключения к соответствующему комплекту аппаратуры, LC-контур и токоограничивающий (для составляющей токов промышленной частоты) конденсатор. Разделительный фильтр должен быть настроен на запирание частот параллельно работающего канала и пропускать сигналы в полосе рабочих частот подключенного комплекта аппаратуры с ослаблением не более 1 дБ (см., например, Микуцкий Г.В. Устройства обработки и присоединения высокочастотных каналов // Энергия. М., 1974 С.177-197).
Недостатком прототипа является то, что применение разделительных фильтров в качестве устройств развязки возможно только при значительном (не менее 10%) разносе рабочих частот каналов. В условиях дефицита свободных частот для организации новых ВЧ каналов это ограничение становится существенным.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является устранение взаимного влияния ВЧ каналов и, следовательно, повышение надежности функционирования нескольких комплектов оконечной аппаратуры связи, подключаемых через одно, общее устройство присоединения ВЧ канала и работающих на сближенных, смежных и разнесенных полосах рабочих частот.
Указанный технический результат достигается тем, что высокочастотная дифференциальная система, включающая входы для присоединения, в том числе к высокочастотному каналу и, по меньшей мере, двум комплектам аппаратуры ВЧ связи, служащих для приема и передачи высокочастотного сигнала, согласно полезной модели один из комплектов аппаратуры предназначен для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, а другой комплект аппаратуры обеспечивает только прием сигнала, при этом высокочастотная дифференциальная система содержит устройство коррекции фазы сигнала, согласующий трансформатор с отводом и дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого связана с входом для присоединения высокочастотного канала и входом для присоединения комплекта аппаратуры, служащего для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, вторичная обмотка подключена к устройству коррекции фазы сигнала таким образом, что ее ЭДС находится в противофазе с передаваемым сигналом, при этом фаза наведенного во вторичной обмотке сигнала совпадает с фазой принимаемого сигнала, устройство коррекции фазы сигнала подключено параллельно с дифференциальным трансформатором и имеет выход, связанный с согласующим трансформатором, отвод которого соединен с комплектом аппаратуры, служащим для приема сигнала.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
Фиг.1 - схема подключения двух комплектов аппаратуры ВЧ связи к одному устройству присоединения с использованием одной ВЧДС;
Фиг.2 - схема подключения трех комплектов аппаратуры ВЧ связи к одному устройству присоединения с использованием двух ВЧДС.
ВЧДС 1 включает вход для присоединения 2, обеспечивающий связь с ВЧ каналом 3, а также вход для присоединения 4 и вход для присоединения 6, служащие для связи с комплектом аппаратуры 5 и комплектом аппаратуры 7 соответственно.
При этом комплект аппаратуры 5 выполняет прием-передачу или только передачу высокочастотного сигнала, а комплект аппаратуры 7 - только его прием.
Кроме того, ВЧДС 1 содержит устройство коррекции фазы 8 сигнала, согласующий трансформатор 9 с отводом 10 и дифференциальный трансформатор 11, первичная обмотка 12 которого связана с входом для присоединения 2 ВЧ канала 3 и входом 4 для присоединения комплекта аппаратуры 5.
Вторичная обмотка 13 дифференциального трансформатора 11 подключена к устройству коррекции фазы 8 сигнала таким образом, что ее ЭДС находится в противофазе с передаваемым сигналом комплекта аппаратуры 5, при этом фаза наведенного во вторичной обмотке 13 сигнала совпадает с фазой принимаемого сигнала.
Устройство коррекции фазы 8 сигнала, содержащее RC-цепи, подключено параллельно дифференциальному трансформатору 11 и имеет выход 14 для подключения к согласующему трансформатору 9, отвод 10 которого соединен с комплектом аппаратуры 7, выполняющим прием высокочастотного сигнала.
Согласующий трансформатор 9 обеспечивает соответствие входных сопротивлений ВЧДС 1 и комплекта аппаратуры 7.
Осуществление полезной модели подтверждается примерами конкретного выполнения.
Пример 1.
Построение двухконцевого ВЧ канала связи в случае/когда на каждом из двух концов ВЧ канала через одно устройство присоединения подключают по два комплекта оконечной аппаратуры, один из которых передающий (поз.5), а другой приемный (поз.7).
Такая схема пригодна для построения ВЧ каналов встречного направления.
Ток нагрузки передатчика, входящего в состав комплекта аппаратуры 5, протекает по первичной обмотке 12 дифференциального трансформатора 11 в направлении от входа 4 для присоединения комплекта аппаратуры 5, к входу 2 для присоединения ВЧ канала 3. Первичная обмотка 12 дифференциального трансформатора 11 имеет низкое сопротивление, благодаря чему ослабление сигнала передачи в направлении ВЧ канала 3 незначительно.
При этом во вторичной обмотке 13 дифференциального трансформатора 11 наводится сигнал, пропорциональный току нагрузки передатчика, входящего в состав комплекта аппаратуры 5. Сигнал, передаваемый комплектом аппаратуры 5, и сигнал, наводимый во вторичной обмотке 13, равны по амплитуде и действуют в противофазе.
В результате, на входе комплекта аппаратуры 7, осуществляющего прием сигнала, происходит подавление сигнала передатчика, входящего в состав комплекта аппаратуры 5, и уменьшение влияния его выходного импеданса на вход 6 для присоединения комплекта аппаратуры 7.
Подавление сигнала передачи на входе 6 для присоединения комплекта аппаратуры 7 максимально при номинальном сопротивлении ВЧ канала 3. При отклонениях сопротивления ВЧ канала 3 от номинального значения уровень суммарного сигнала передачи на входе 6 для присоединения к комплекту аппаратуры 5 увеличивается.
С помощью устройства коррекции фазы 8 сигнала вторичной обмотки 13 осуществляют настройку ВЧДС 1 таким образом, что, в случае изменения сопротивления комплекта аппаратуры 5 на выходе 4 от состояния короткого замыкания до состояния обрыва, отклонение уровня сигнала приема на входе 6 в полосе рабочих частот не будет превышать 1 дБ.
Сигнал приема поступает по линии связи на первичную обмотку 12 дифференциального трансформатора 11. При этом фаза наведенного во вторичной обмотке 13 сигнала совпадает с фазой принимаемого сигнала, что обеспечивает прохождение полезного сигнала через ВЧДС 1 с меньшим ослаблением.
Увеличение или уменьшение входного сопротивления комплекта аппаратуры 5 приводит к увеличению или уменьшению уровня принимаемого сигнала на входе 4 ВЧДС 1. При этом сигнал, наведенный во вторичной обмотке 13, соответственно уменьшается или увеличивается, а результирующий сигнал приема на входе 6 ВЧДС 1 остается практически неизменным.
Коэффициент трансформации дифференциального трансформатора 11 настолько велик, что изменение выходного сопротивления комплекта аппаратуры 7 на входе 6 от состояния короткого замыкания до состояния обрыва оказывает минимальное влияние на уровень сигнала передачи.
Пример 2.
Построение трехконцевого ВЧ канала связи в случае, когда на каждом из трех концов ВЧ канала через одно устройство присоединения подключают по три комплекта оконечной аппаратуры, один из которых передающий (поз.5), а два других - приемные (поз.7 и 15).
В этом случае на каждом конце ВЧ канала устанавливают две ВЧДС - соответственно 1 и 16. Передающий комплект аппаратуры 5 подключают к входу 4 ВЧДС 1. Вход 2 ВЧДС 1 соединяют со входом 4 ВЧДС 16, а вход 2 ВЧДС 16 подключают к ВЧ каналу 3. Приемный комплект аппаратуры 7 подключают к входу 6 ВЧДС 1, а второй приемный комплект аппаратуры 15 - к входу 6 ВЧДС 16.
Пример 3
Построение трехконцевого ВЧ канала связи в случае, когда на каждом из трех концов ВЧ канала через одно устройство присоединения подключают по два комплекта оконечной аппаратуры, один из которых приемопередающий (поз.5), другой - приемный (поз.7).
В данном случае применяют схему присоединения, изображенную на Фиг.1.
При этом ВЧ канал 3 подключают к входу 2 ВЧДС 1, к входу 6 ВЧДС 1 подключают приемный комплект аппаратуры 7, а к входу 4 ВЧДС 1 - комплект аппаратуры 5, выполняющий прием и передачу ВЧ сигналов.
Применение заявляемой высокочастотной дифференциальной системы позволяет значительно ослабить взаимное влияние комплектов аппаратуры связи, работающих через общее устройство присоединения при изменении их входного сопротивления от номинального значения до состояния короткого замыкания или обрыва входной цепи.
Тем самым, заявляемая высокочастотная дифференциальная система позволяет выполнить требование «Руководящих указаний по выбору частот высокочастотных каналов по линиям электропередачи 35, 110, 220, 330, 500 и 750 кВ» (Стандарт организации ОАО «ФСК ЕЭС»: СТО 56947007-33.060.40.045-2010, дата введения: 06.05.2010), а именно обеспечение возможности проведения работ по демонтажу или подключению аппаратуры на одном из параллельных каналов при сохранении рабочих параметров второго канала.
Высокочастотная дифференциальная система, включающая входы для присоединения в том числе к высокочастотному каналу и, по меньшей мере, двум комплектам аппаратуры ВЧ-связи, служащим для приема и передачи высокочастотного сигнала, отличающаяся тем, что один из комплектов аппаратуры предназначен для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, а другой комплект аппаратуры обеспечивает только прием сигнала, при этом высокочастотная дифференциальная система содержит устройство коррекции фазы сигнала, согласующий трансформатор с отводом и дифференциальный трансформатор, первичная обмотка которого связана со входом для присоединения высокочастотного канала и входом для присоединения комплекта аппаратуры, служащего для приема-передачи или только передачи высокочастотного сигнала, вторичная обмотка подключена к устройству коррекции фазы сигнала таким образом, что ее ЭДС находится в противофазе с передаваемым сигналом, при этом фаза наведенного во вторичной обмотке сигнала совпадает с фазой принимаемого сигнала, устройство коррекции фазы сигнала подключено параллельно дифференциальному трансформатору и имеет выход, связанный с согласующим трансформатором, отвод которого соединен с комплектом аппаратуры, служащим для приема сигнала.
