JPH01202933A

JPH01202933A - 差動位相変調を用いた配電線搬送信号伝送方式

Info

Publication number: JPH01202933A
Application number: JP2659288A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Torikai; 孝幸鳥飼; Takaaki Takesue; 高明武末; Masahiko Inasawa; 稲澤　理彦
Original assignee: KYUSHU DENKI SEIZO KK
Current assignee: KYUSHU DENKI SEIZO KK
Priority date: 1988-02-09
Filing date: 1988-02-09
Publication date: 1989-08-15
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPH077925B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、配電線（電力線）を信号伝送媒体として使用
し、負荷制御、開閉器制御などの監視制御システムにお
ける制御信号伝送、並びに自動検針システムなどにおけ
るデータ伝送などに利用可能な差動位相変調を用いた信
号伝送方式に関する。

（従来の技術）従来、配電線を利用した情報伝送において、配電線から
信号を取り出す際に商用周波数の高調波が多いので、信
号対雑音比を大きくする必要上、狭帯域ろ波器を用いて
信号を抽出して受信する方法が用いられていた。しかし
、狭帯域ろ波器を通すと信号の立上り時間が長くなり、
しかも波形に歪を生じるので、信号伝送速度は数ビット
／秒程度のはなはだ遅いものとなっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、信号伝送速
度を飛躍的に高くする配電線搬送信号伝送方式を提供す
ることを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明の配電線搬送信号伝送方式は、送信側に、配電線
で伝送する電力の商用周波数ｆのｎ分の１（ｎは正整数
）を送信信号の伝送速度として設定し、その伝送速度の
ｍ　／　２倍（ｍは正の整数）の周波数を搬送波周波数
として設定した搬送波を用い、伝送すべきシリアルデー
タが第１の２進ビットのときに前ビットの変調位相とは
逆の変調位相に反転し、伝送すべきシリアルデータが第
２の２進ビットのときに変調位相の反転をしない位相変
調手段と、その位相変調手段により変調した変調搬送波
を配電線に注入する注入手段とを有する送信装置を設け
る。

受信側には、変調搬送波を配電線路に流れる電流から抽
出する抽出手段と、変調搬送波を１ビット期間遅延させ
るとともに、遅延させた変調搬送波と遅延させない変調
搬送波との差分を演算して、差動復調した搬送波信号を
出力する差動復調手段と、差動復調した搬送波信号から
データをフーリエ復調するフーリエ復調手段とを有する
受信装置を設ける。

具体的には、ｍを偶数に設定する場合においては、前記
第１の２進ビットを「マーク」に対応させ、前記第２の
２進ビットを「スペース」に対応させることができる。

そして、その場合、受信側における遅延させた変調搬送
波と遅延させない変調搬送波との差分の演算を減算回路
によって構成する。

また、ｍを奇数に設定する場合においては、前記第１の
２進ビットを「スペース」に対応させ、前記第２の２進
ビットを「マーク」に対応させることができる。そして
、その場合も、受信側における遅延させた変調搬送波と
遅延させない変調搬送波との差分の演算を減算回路によ
って構成する。

更に、ｍを奇数に設定する場合において、前記第１の２
進ビットを「マーク」に対応させ、前記第２の２進ビッ
トを「スペース」に対応させることもできる。そして、
その場合は、受信側における遅延させた変調搬送波と遅
延させない変調搬送波との差分の演算を加算回路によっ
て構成する。

（作用）本発明は、以上のように、送信側では差動位相変調で送
信し、受信側では差動復調を行うよう構成されているこ
とにより、伝送路の高調波雑音が除去され、信号搬送波
は２倍の振幅の振幅変調信号に変換された形となり、ま
た、この振幅変調信号にフーリエ復調を適用することに
より信号の再生を行うので、高速で確実な伝送を実現で
きる。

（実施例）第１図は本発明の配電線搬送信号伝送装置における送信
装置の実施例を示し、第２図はその各部の波形を示すも
のである。この実施例は商用周波数ｆを６０Ｈｚ、ｎ＝
１、ｍ＝１７（即ち、奇数）に設定して差動位相変調を
行なう例を示すものである。

柱上変圧器１の低圧２２０■をさらに低圧６■に降下さ
せる変圧器２と、その出力する商用周波数の波形（第２
図ａ点電圧）に基づき整形して商用周波数に同期した６
０１１ｚの矩形波の同期パルス（第２図す焦電圧）を発
生する商用周波同期パルス発生器３と、その出力と情報
コード人力Ｃにより情報コードがスペースのときに立上
がるパルスを生ずる６０ｂｐｓのシリアルデータ（第２
図ｄ点電圧）を発生するシリアルデータ発生器４と、搬
送波（第２図ｅ）をシリアルデータ発生器４の出力に基
づいて伝送すべきシリアルデータが第１の２進ビット（
本実施例では「スペース」）のときに前ビットの変調位
相とは逆の変調位相に反転し、伝送すべきシリアルデー
タが第２の２進ビット（本実施例では「マーク」）のと
きに変調位相を反転せずそのままとするよう位相変調し
た位相変調波（第２図ｆ）を発生する位相変調波発生器
５と、同期パルスｂの零クロスを利用して各１ビット期
間の後半の位相を逆転した波形（第２図ｇ）とするよう
補正する商用周波零クロス位相補正器６と、その出力に
より導通および非導通が制御されるスイッチングトラン
ジスタ７と、その電圧を負荷抵抗８を経てスイッチング
トランジスタ７で開閉して負荷電流（第２図ｈ）を流す
整流器９とからなる。

次にこのように構成された本実施例の差動位相変調によ
る送信装置の動作について説明する。

柱上変圧器１の低圧側（２２０ｖ）は変圧器２によりさ
らに６ｖに降圧され（第２図ａ）、商用周波同期パルス
発生器３により、変圧器の出力の零クロスをとることに
よって、商用周波数に同期した６０Ｈｚの同期パルスを
発生する。シリアルデータ発生器４では、入力された情
報コード（６０ｂｐｓ、第２図Ｃ）に従って、情報コー
ドがスペースのときに上記同期パルスに同期したデータ
パルスｄｉ、ｄ２（第２図ｄ）を発生する。

位相変調波発生器５は、第３図に示すように搬送波をそ
のままの位相で通す電圧フォロア５１と、搬送波の位相
を反転するインバータ５２と、これらの電圧フォロア５
１の出力とインバータ５２の出力の一つを選択して出力
するスイッチ回路５３と、スイッチ回路５３の制御端子
に接続されたＤフリップフロップ５４からなっている。

Ｄフリップフロップ５４のクロック端子Ｋにデータパル
スｄが入力され、データパルスｄが与えられ、データパ
ルスｄｉ、ｄ２が発生するごとにＤフリップフロップ５
４は反転する（第２図ＦＦ）。そのＱ出力によってスイ
ッチ回路５３は、電圧フォロア５１の出力とインバータ
５２の出力を交互に切り替え選択し、変調信号ｆを出力
する。

商用周波零クロス位相補正器６は、商用周波同期パルス
発生器３の出力すに基づいて位相変調波発生器５の出力
ｆの各１ビット期間の後半の位相を逆転した波形の信号
ｇを生成する。その出力信号ｇによりスイッチングトラ
ンジスタ７の導通および非導通が制御され、その制御に
応じて整流器９を介して負荷抵抗８に負荷電流りが流れ
、この電流は柱上変圧器１を介して配電線に注入される
。

なお、本実施例においては、信号注入のために負荷電流
をスイッチングトランジスタ７で制御するもので非常に
簡単な構成であり有用であるが、スイッチングの際に信
号電流を直接に開閉するので電磁波を出して高調波雑音
を生じる恐れがあり、また注入信号が商用周波数で変調
を受ける。このような問題点を避けるためには、結合変
圧器と共振コンデンサにより共振回路を構成した注入装
置を用いるのがよい。

第４図は本実施例における変電所（受信側）に配設され
る受信装置のブロック構成図を示すものである。

ある高圧配電線を伝送路として到着した信号電流は高圧
母線に流入するが、その途中に主電流変成器１１を挿入
し、その二次回路にはさらに補助電流変成器１２を挿入
し、その補助電流変成器１２の二次巻線回路の負荷抵抗
１３の発生電圧を受信ろ波器１４に入力する。受信ろ波
器１４では。

商用周波数およびその高調波雑音成分を除去し、信号搬
送波を抽出して１ｖ程度の振幅に増幅する。

受信ろ波器１４の出力は差動復調器１５に入力される。

差動復調器１５は、第５図に示すように１ビット期間の
信号遅延を行うボーレイト時間遅延の遅延素子１５１と
、入力信号ｕ　（ｔ）から遅延素子１５１のボーレイト
時間遅延信号を減算する減算回路１５２からなっている
。第６図に示すように差動復調器１５に入力された差動
位相変調信号Ｕ（１）からボーレイト時間遅延信号Ｖ　
（ｔ）を減算すると、データがマークのときは両信号の
振幅が加算されて大きな振幅の信号となるが、データが
スペースのときは両信号の振幅が減算されて振幅はＯと
なる。このような差動復調によりＳ／Ｎ比が大きくなる
。第６図に示す差動復調出力信号ｙ　（ｔ）は振幅変調
信号に変換された形になっており、この振幅変調波Ａ　
ｓｉｎωｔは第４図のフーリエ復調器１６において基準
正弦波信号Ｂｓ１ｎ（ωｔ＋φ）と基準余弦波信号Ｂｅ
ｏｓ（ωｔ＋φ）の両者に対し相互相関がとられフーリ
エ復調される。

第７図はフーリエ復調器の構成を示すものである。差動
復調器１５の出力信号Ａ　ｓｉｎωｔは二つの乗算器２
６．２７に入力される。乗算器２６では基準余弦波発生
器２８より発生される入力信号周波とおなし周波数の基
準余弦波Ｂｃｏｓ（ωｔ＋φ）と乗算され、信号振幅の
ｓｉｎφ成分を出力する。

一方、乗算器２７では基準正弦波発生器２９より発生さ
れる基準正弦波Ｂｓ１ｎ（ωｔ＋φ）と乗算され、信号
振幅のＣＯ８φ成分を出力する。

乗算器２６の出力は２倍周波の交流と直流成分の合成波
で、信号１ビットごとに交互に開閉するアナログスイッ
チ３２．３３を経て積分器３６゜３７で１ビット時間交
互に積分されて直流成分のみを出力する。２つの積分器
３６．３７の出力は加算され、一連のパルスコード信号
波振幅のｓｉｎφ成分を出力する。

同様に乗算器２７の出力は１ビットごとに交互に開閉す
るアナログスイッチ３４．３５を経て積分器３８．３９
で１ビット時間交互に信号振幅のｃｏｓφ成分を出力し
、加算器４１で加算され、信号波振幅のｃｏｓφ成分を
出力する。

加算器４０から出力されるｓｉｎφ成分および加算器４
１から出力されるｅＯ３φ成分は二乗器４２゜４３でそ
れぞれ二乗され加算器４４で加算されて信号振幅絶対値
の二乗値を出力する。即ち、情報パルスコードのマーク
のときは信号周波振幅の二乗値が出力され、スペースの
ときは信号周波がないため、ＯＶが出力される。

符号再生器１７では、フーリエ復調器１６で復調された
信号を整形し、符号コードを再生する。

第８図は、受信装置に対し実際に伝送試験を行った結果
の波形の一例を示すもので、第４図における受信ろ波器
出力、差動復調器出力およびフーリエ復調器出力を示す
波形図である。差動復調およびフーリエ復調の組み合せ
によりエラーのない良好な復調結果が得られていること
がわかる。

第９図は、第４図におけるスイッチングトランジスタ７
、負荷抵抗８および整流器９からなる信号注入装置の代
りに用いることのできるＬＣ共振回路を用いた信号注入
装置の一例を示すものである。疎結合変圧器Ｔと共振コ
ンデンサＣＩ、Ｃ２からなるＬＣ共振回路と、共振コン
デンサＣ１に充電するための整流器および整流用コンデ
ンサからなる電源と、差動位相変調信号の制御のもとに
上記電源から共振コンデンサＣ１へ充電するための電子
的スイッチＳＷＩおよび共振コンデンサＣＩから充電電
荷を放電する電子的スイッチＳＷ２を有するスイッチ回
路とからなっている。ＬＣ共振回路は差動位相変調信号
の搬送波周波数を中心とする共振周波数をもつように調
整されている。スイッチ回路の２つの電子的スイッチは
、差動位相変調信号（第２図の信号ｆ）によって開閉が
制御されるが、面電子的スイッチの制御端子へは互いに
逆位相の制御信号が供給されるので、信号ｆに従って交
互に動作し、コンデンサＣ１は充放電を交互に繰り返え
すことにより、差動位相変調信号の成分は高圧配電線へ
注入される。この例では、疎結合変圧器を用いた共振回
路を有しているので、効率のよい信号注入を実現できる
。

（発明の効果）従来、この種の配電線搬送信号伝送方式では、伝送路雑
音の大半を占める商用周波数の高調波雑音の影響を避け
るため、受信装置では狭帯域ろ波器により信号を抽出し
ていた。しかし狭帯域ろ波器を使用するとろ波器の立上
り時間が長くなり、波形にもひずみを生じるので、信号
速度が制限されて、数ビット毎秒の低速度を余儀なくさ
れていた。

本発明によれば、これらの従来の問題点をすべて解決す
ることができる。即ち、本発明では、差動位相変調で送
信し、受信側では差動復調を行うことにより、伝送路の
高調波雑音が除去され狭帯域ろ波器を必要とせず、信号
搬送波は２倍の振幅の振幅変調信号に変換された形のＳ
／Ｎ比の優れたものとなり、この振幅変調信号をフーリ
エ復調を行うことにより信号の再生を行うので、高速で
確実な伝送を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配電線搬送信号伝送装置における送信
装置の実施例を示し、第２図はその各部の波形を示すも
ので、同図（ａ）は情報コードがスペース、マーク、ス
ペース、マークの例を示し、同図（ｂ）は情報コードが
スペース、スペース、マーク。マークの例を示すものである。第３図は１位相変調波発生器の構成の一例を示す図であ
る。第４図は本実施例における変電所（受信側）に配設され
る受信装置のブロック構成を示す図である。第５図は、差動復調器の一例を示す図であり、第６図は
その各部の波形を示す図である。第７図はフーリエ復調器の構成を示す図である。第８図は、第４図の受信装置の各部の波形を示す図であ
る。第９図は、ＬＣ共振回路を用いる信号注入装置の一例を
示す図である。１・・・柱上変圧器、２・・・変圧器、３・・・商用周
波同期パルス発生器、４・・・シリアルデータ発生器、
５・・・位相変調波発生器、６・・・商用周波零クロス
位相補正器、７・・・スイッチングトランジスタ、８・
・・負荷抵抗、９・・・整流器、１１・・・主電流変成
器、１２・・・補助電流変成器、１３・・・負荷抵抗、
１４・・・受信ろ波器、１５・・・差動復調器、１６・
・・フーリエ復調器、１７・・・符号再生器。特許出願人　　　九州電機製造株式会社第３図第４図第５図Ｆｔ）第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）送信側に、配電線で伝送する電力の商用周波数ｆのｎ分の１（ｎは
正整数）を送信信号の伝送速度として設定し、その伝送
速度のｍ／２倍（ｍは正の整数）の周波数を搬送波周波
数として設定した搬送波を用い、伝送すべきシリアルデ
ータが第１の２進ビットのときに前ビットの変調位相と
は逆の変調位相に反転し、伝送すべきシリアルデータが
第２の２進ビットのとき変調位相の反転をしない位相変
調手段と、その位相変調手段により変調した変調搬送波
を配電線に注入する注入手段とを有する送信装置を設け
、受信側に、変調搬送波を配電線路に流れる電流から抽出する抽出手
段と、変調搬送波を１ビット期間遅延させるとともに、
遅延させた変調搬送波と遅延させない変調搬送波との差
分を演算して、差動復調した搬送波信号を出力する差動
復調手段と、差動復調した搬送波信号からデータをフーリエ復調する
復調手段とを有する受信装置を設けたことを特徴とする
差動位相変調を用いた配電線搬送信号伝送方式。
（２）前記注入装置が、柱上変圧器の低圧側に接続した
整流器と、整流器に接続した負荷抵抗と、負荷抵抗に流
れる電流を差動位相変調信号によって開閉するスイッチ
手段とからなることを特徴とする特許請求の範囲第（１
）項記載の差動位相変調を用いた配電線搬送信号伝送方
式。
（３）前記注入装置が、疎結合変圧器および共振コンデ
ンサからなるＬＣ共振回路と、ＬＣ共振回路に直流電圧
を印加するための電源回路と、電源回路からＬＣ共振回
路への直流電圧の印加を差動位相変調信号によって制御
するスイッチ回路とを備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の差動位相変調を用いた配電線搬
送信号伝送方式。