CN100403083C - 用于光背板的模块系统 - Google Patents

Abstract

一种背板(B)，带有多个可插接模块(M1，M2，M3，……)的插槽(P)，和一个用于传导光信号的光波导体(L)，其中，光波导体(L)在光信号的传播方向有若干断开处(U1，U2，U3，……)，其内可插入用于耦合输入和耦合输出在光波导体(L)中传导的光信号的器件，其中，如此设置光波导体的断开处(U1，U2，U3，……)，使得给一个插槽(P)分配一个断开处(U1，U2，U3，……)。以及模块(M1，M2，M3)，其可插在光背板(B)上，并具有能够耦合输入和耦合输出在背板(B)光波导体(L)中传导光信号的器件，其中，如此设置用于耦合输入和耦合输出的器件，使得它可以插入光波导体(L)中的断开处(U1，U2，U3，……)，从光波导体(L)耦合输出光信号，和把光信号在传播方向耦合输入光波导体(L)。

Description

用于光背板的模块系统

技术领域

本发明涉及一种模块系统。本发明特别涉及一种用于光背板的模块系统。

背景技术

模块系统由若干模块组成，这些模块通过一背板(Backplane)彼此连接。为此该背板具有若干插槽，其上可插入单个的模块。通常背板通过这些插槽为单个模块提供电压。此外，插槽用相应适当的电气或者光学器件彼此连接，使得从一个模块发送的信号能够由另一个模块接收或反之亦然。在此在发送和接收的信号中包含有信息，例如用于寻址的标识或者还有用于在模块间的通信的数据。

从EP 0 237 236知道，在模块之间的通信中使用了一个带有光波导体的背板。为了实现模块间通信的目的，光波导体在沿着其长度方向上具有多个间断，耦合输出光波导体中的一部分光，并允许剩余部分的光通过。耦合输出的这一部分光还包含全部在光信号中传输的信息。被耦合输出的光，即光信号通过另外的光学元件例如透镜被传送给单个模块。于是通过在光波导体中设置这些器件一次又一次地耦合输出部分在光波导体中留下的光。由此光强度在大量插槽一直下降。它的缺点是，位于光的传播方向上越远的模块以越小的光强度接收在耦合输出的光信号中包含的信息。由此随着模块数增多使信号噪声比愈加恶化，结果会出现信息的错误传输。

WO 88/08573也说明了一个带若干在一个背板上插接的模块的模块系统。通过该背板，这些插接的模块相应彼此通信。另外每一模块具有一个光发送器和一个光接收器，它们这样设置，在插接状态下一个模块的光发送器总相对紧邻的模块的光接收器。于是为寻址模块，第一模块通过背板发送为一个可能有效地址的标识。同时第一模块激活它的光发送器。由此通过在该第一和相邻的第二模块之间的无遮挡的空气接口照射并激活第二模块的光接收器。然后被激活的光接收器通过背板传输标识到第二模块，以在第二模块上继续处理。在该第二模块接收有效地址的标识后，它激活它的光发送器。它再次通过另一个空气接口照射后面的第三模块的光接收器，如此继续。这样的寻址模块串联称为“雏菊花链(daisy-chain)”。不过WO 88/08573表示的装置的缺点是，寻址需要在背板上添加光发送器和光接收器。

发明内容

因此，本发明的任务是提供一种背板和一种相应的模块，它能以简单的方式通过一个公共的器件实现数据通信和自动寻址。此外本发明的任务是提供一个相应的模块系统。

该任务通过如下的模块系统解决：

一种模块系统，具有：

一个背板，其带有多个可插接模块的插槽和一个用于传导光信号的光波导体，其中，光波导体在光信号的传播方向有若干断开处，它们如此设置，使得给一个插槽分配一个断开处，

若干在背板的插槽上插接的模块，其中，模块具有用于耦合输入和耦合输出在光波导体中传导光信号的器件，

其中，如此构造光波导体的断开处，使得它在光信号的传播方向上的尺寸稍大于可插入的用于耦合输入和耦合输出器件的尺寸，

用于耦合输入和耦合输出的器件由第一光波导体部分和第二光波导体部分组成；

第一光波导体部分的一端具有一个斜端面，其构造为，它通过该斜端面完全从光波导体中耦合输出在光波导体中传导的光信号，

第二光波导体部分的一端具有一个斜端面，其构造为，它把从在模块上设置的一个光发送器发出的光信号通过该斜端面在传播方向耦合输入光波导体。

优选的，提供用于插入断开处的衰减元件，其中，衰减元件的尺寸稍小于断开处的尺寸，且该衰减元件对于光信号具有确定的衰减值。

优选的，所述模块系统是一个自动化系统，其中，一个插接的模块对于其他插接的模块是主模块，亦即该主模块用于通过光波导体通信和检验是否给其他模块分配合适的地址。

通过背板的光波导体具有断开处、和在这些断开处可插入用于耦合输入和耦合输出可插接模块的器件，可以把在光波导体中传导的光信号通过这些器件转接到插接的模块上，亦即从光波导体耦合输出。特别是该模块能识别在转接的光信号中包含的信息，例如用于寻址的标识或者用于数据通信的数据。相应地从该模块产生的光信号通过用于耦合输入和耦合输出的器件被再次导向光波导体，亦即在原来的光信号的传播方向上耦合输入到光波导体内。通过给背板上的一个插槽分配一个断开处，这样设置这些断开处，可以一个接一个接通若干插接在背板上的模块。由此可以毫不困难地寻址插接的模块，接着通过同一器件即光波导体交换用于通信的数据。由此不需要任何用于寻址和通信的单独的器件。

附图说明

本发明的优点以及详细的解释在对图1到图2的说明里面得到阐述。

图1为带一个背板和三个模块的模块系统的一种可能的示例图；

图2为模块寻址的流程图。

具体实施方式

下文所述的实施例是本发明的优选实施形式。图1所示的一部分模块系统具有一个带一个光波导体L的背板B。在本实施例中光波导体L从背板B的左侧向右侧传导相应的光信号。由此为光波导体L规定了被传导的光的传播方向。根据本发明，光波导体L具有若干断开处U1、U2和U3。如果不插入模块，例如在断开处U2，则被传导的光或者更确切说光信号在光波导体L和断开处U2之间的界面上从光波导体射出，相应于预定的传播方向越过断开处U2，在另一个界面重新进入光波导体L。为保持界面上的损耗特别是反射损耗小，优选在这些界面上设置相应的抗反射层。

在背板B上提供多个插槽，例如图1所示的插槽P。插槽P被用于在背板B和在其上插入的模块M1、M2和M3之间形成稳定的机械连接或者另外还有电气连接。根据本发明，模块M1、M2和M3另外还有一个器件，用于把光信号耦合进入光波导体L或者从光波导体L耦合输出。如在本例中所示，如果插入模块M1和M3，则相应的器件被插入断开处U1和U3。在光波导体L中传导的光信号然后例如达到模块M1的光接收器E1。它把接收的光信号变换为电信号在模块1上继续处理。此外，在该模块上提供一个光发送器S1，它产生光信号，该光信号通过用于耦合输入和耦合输出的器件耦合输入背板B的光波导体L中。在此，用于耦合输入和耦合输出的器件优选构造为由一个第一光波导体部分(WE1)和一个第二光波导体部分(WS1)组成，它们彼此平行设置。在一个结构中，如图1所示，在这两个平行设置的光波导体部分WE1和WS1之间另外还提供一个屏蔽栅，它把两个光波导体部分WE1和WS1光学上彼此分开。两个光波导体部分在其一端各有一个斜端面。在此这样构造或设置两个端面，使得它们耦合输出在光波导体L中传导的光信号，接着在传播方向上重新把光信号耦合输入。这在图1所示第一模块M1的例子中意味着，第一光波导体部分WE1在光波导体L的断开处U1插入，使得从左边来的光信号在界面上从光波导体L射出，接着进入第一光波导体部分WE1，在其斜端面上反射，接着从第一光波导体部分WE1导向模块M1的光接收器E1。构造斜端面使得进入该第一光波导体部分WE1的光信号在该端面上全部被反射。相应地，从光发送器S 1产生的光信号被导入第二光波导体部分WS1，在其斜端面上反射，并在断开处U1的另一端在传播方向上通过光波导体L的下一界面耦合输入其内。这意味着，在模块M1上产生的并在断开处U1后被重新耦合输入光波导体L的光信号，在光波导体L中具有和在断开处U1前在光波导体L中传导的原来的光信号同样的传播方向。被耦合输入的光信号于是继续通过光波导体L和断开处U2向断开处U3传导。在断开处U3，光信号通过插入的模块M3的相应的器件被耦合输出，如此继续。以这种方式，人们以简单的方式方法能够一个接一个接通插入在一个背板B上的模块系统中的多个模块M1和M3。然后能够相应地借助光波导体L通过同一设备即光波导体L传输关于用于自动寻址的标识信息和/或用于数据通信的数据。

图1所示的实施例允许在确定一个传播方向上、即从左侧的模块M1向右侧的模块M3传导光，或者传输在传导的光信号中包含的信息。为双向传输光信号，必须在背板B上相应提供一个根据本发明的第二光波导体和带有相应的另一个用于从该第二光波导体耦合输入和耦合输出光信号的器件。由此能够把光信号，标识和数据既在一个方向上又在另一个方向上传导，使模块M1和M3在两个方向上彼此通信。

模块系统的光波导体L的断开处U1、U2和U3优选构造为，它在光信号的传输方向上的尺寸稍大于可插入的用于耦合输入和耦合输出的器件的尺寸。由此避免光波导体L与用于耦合输入和耦合输出的相应器件在正插入或拔出模块时直接接触。这种无意识的机械接触会损坏光波导体L、WE1或WS1的表面，尤其是界面，由此长期下去会减小传输特性从而减小所传导的光信号的强度。另一方面，该尺寸也不能选得过大，否则光在断开处U1、U2和U3多余的空间中会增加不必要的衰减。

通过按照本发明实现的模块M1、M2、M3、......的顺序接通，在一个从光波导体L耦合输出的模块上光信号由光接收器变换为相应的电信号，然后取决于该电信号控制光发送器。由此例如能够把由模块M1接收的光信号和包含在其内的信息由光接收器E1变换为电信号，接着放大。然后该被放大的电信号在发送器S1中重新变换为光信号，接着耦合进入光波导体L，并由它传导到下一插接的模块M3。由此在插接大量模块的情况下也能保证在该序列中的最后一个模块有足够高的光强度。

如果已知在光波导体L、WE1、WS1、......和断开处U1、U2、U3、......中传导的光信号的信号增益的等级和衰减，则可以通过一强度测量工具测量序列中后面的模块，以得知有多少模块未插接。此外如果还要在未被模块占用的断开处中插入一个确定衰减值的衰减元件，则可以根据强度测量工具更可靠地实现空闲插槽的确定。

模块系统，例如自动化系统由若干模块组成，它们各自执行预定的任务或者功能。在此，通常一个模块，例如一个主体单元，对其他插接的模块是主模块。通过背板给所有模块供给相应的电压。为使模块彼此共同作用，必须在设计期间给该自动化系统的所有模块分配地址。然后在运行期间主模块首先检验，是否给单个模块分配了适当的地址，以便它在其后根据该标识相应地供给数据或者进行控制。现在根据图2所示的流程图详细说明寻址的原理运行过程。所示运行过程既可以在起动时使用，亦即在起动模块系统时，也可以在更换或者附加模块时使用。在此的前提是，在电压复原后给每一模块分配一个缺省地址以及去它的光发送器被激活。主模块以规律的时间间隔通过光波导体L与模块通信，检验是否给它们分配了有效的地址。如果识别到一个模块中断了该序列，亦即它的光发送器未被激活，则主模块查询该模块的缺省地址。如果该缺省地址例如因为未分配给任何其他模块而已经是一个有效的地址，则激活该模块的光发送器。如果与此相反，该缺省地址不是一个有效的地址，则该模块获得一个由主模块通过在光波导体中传导的光信号分配的有效的地址。且其光发送器被激活。由此主模块然后能够通过光波导体L、第一光波导体部分WE1、光接收器E1和与之电连接的光发送器S1、第二光波导体部分WS1和光波导体L与下一模块通信。如果存在另一个模块也中断序列的模块，则对该模块再查询其缺省地址，等等。由此可以连接单个或者多个要新接入的模块。在起动系统时所有模块都具有一个缺省地址，因此在主模块后的第一模块运行上述步骤。如果给所有的模块都分配了有效的地址，则可以结束寻址并开始通信，例如控制所述模块。为此优选所有的模块以并行方式转变，亦即所有的模块几乎同时接收数据，但是只有具有分配给该数据的地址的模块回答或者执行。

Claims (3)

1.一种模块系统，具有：

一个背板(B)，带有多个可插接模块(M1，M2，M3，......)的插槽(P)和一个用于传导光信号的光波导体(L)，其中，光波导体(L)在光信号的传播方向有若干断开处(U1，U2，U3，......)，它们如此设置，使得给一个插槽(P)分配一个断开处(U1，U2，U3，......)，

若干在背板(B)的插槽(P)上插接的模块(M1，M2，M3，......)，其中，模块(M1，M2，M3，......)具有用于耦合输入和耦合输出在光波导体(L)中传导光信号的器件，

--其中，如此构造光波导体(L)的断开处(U1，U2，U3，......)，使得它在光信号的传播方向上的尺寸稍大于可插入的用于耦合输入和耦合输出器件的尺寸，

其特征在于，

用于耦合输入和耦合输出的器件由第一光波导体部分(WE1)和第二光波导体部分(WS1)组成；

--第一光波导体部分(WE1)的一端具有一个斜端面，其构造为，它通过该斜端面完全从光波导体(L)中耦合输出在光波导体(L)中传导的光信号，

--第二光波导体部分(WS1)的一端具有一个斜端面，其构造为，它把从在模块(M1)上设置的一个光发送器(S1)发出的光信号通过该斜端面在传播方向耦合输入光波导体(L)。

2.根据权利要求1的一种模块系统，其特征在于，

提供用于插入断开处(U1，U2，U3，......)的衰减元件，其中，衰减元件的尺寸稍小于断开处的尺寸，且该衰减元件对于光信号具有确定的衰减值。

3.根据权利要求1或2的一种模块系统，其特征在于，

所述模块系统是一个自动化系统，其中，一个插接的模块对于其他插接的模块是主模块，亦即该主模块用于通过光波导体(L)通信和检验是否给其他模块分配合适的地址。