CN101409695B - 共模干扰信号下无接触传输差动信号的方法及电路装置 - Google Patents

Abstract

一种在存在至少一个共模干扰信号、特别是至少一个与至少一个待传输信号相比低频的共模干扰信号时，在发送器和接收器之间无接触传输至少一个差分信号的方法。为了抑制接收器内的至少一个共模干扰信号，将与接收器对应的接地参考电位分离为两个互相去耦合的接地参考电位，和/或通过在接收器的接收放大器的输入端上的滤波器单元抑制至少一个共模干扰信号，其中为了抑制共模干扰信号使用无源滤波器单元，其将至少一个在将发送器的至少一个信号输出耦合到接收器的耦合器中出现的共模干扰信号至少基本上在如待传输的同频率信号的程度上衰减，和/或将与接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位电容性地耦合到发送器的接地参考电位上。

Description

共模干扰信号下无接触传输差动信号的方法及电路装置

技术领域

本发明涉及一种用于在存在至少一个共模干扰信号、特别是至少一个与至少一个待传输的信号相比低频的共模干扰信号的情况下在发送器和接收器之间无接触地传输至少一个差动信号的方法以及对应的电路装置。

背景技术

通常在组件之间必须无接触地传输数据或者说信号，例如在医疗技术领域内在具有旋转部分和静止部分的计算机断层造影装置中，在该两个部分之间要求进行数据传输。

在此，本发明的核心是在发送器和接收器(也就是两个不同的组件，在这两个组件中出现影响传输质量的较强的和较低频率的共模干扰)之间无接触地宽带传输差分高频信号。待传输的信号尤其具有这样的频谱，在该频谱中在高频范围内信号功率分布到宽频带上，而在低于临界频率的频率范围内信号功率则低得可以忽略。该下限频率与信号的带宽相比又是非常低的。典型地，带宽至少应是下限频率的十倍。

通常差分驱动器用于将具有彼此相反的极性的信号馈入到具有两个输入端的天线中，该天线产生被描述为两个场的叠加的电磁场，其中，一个场通过将同一信号馈入到两个输入端(共模)来表示，另一个场通过在输入端上馈入彼此相反的信号(推挽)来标记。不接触天线但位于天线近旁的金属结构用于无接触地测取附近区域中天线的场。在耦合器的两个输出端测取分为正对称和反对称分量的两个信号，其中在理想情况下，在天线的两个输入端上相同馈入的信号在耦合器输出端中不产生反对称信号分量。相应地反向馈入的信号也不产生正对称信号分量。

在耦合器输出端上的两个弱信号经过差分放大器上的两根导线传输到接收器中。该差分放大器在理想情况下应该只放大反对称信号分量，该反对称信号分量然后可用于进一步的信号处理。但此处的前提条件是，差分放大器输入端上的两个信号不离开放大器输入端的可靠工作范围。如果离开放大器输入端的工作范围，则对于待传输的数据信号在随后的时钟再现或数据再现中就会以不能容许的频度出现错误。

由此，离开放大器输入端的可靠工作范围的危险，当在理想情况下根本不应该存在的正对称信号分量、也就是共模信号在差分放大器的输入端上太大时总是存在的。

共模信号的出现有三个原因。一方面可能由线路驱动器(Leitungstreiber)输出级中的不对称导致共模干扰，而另一方面在耦合中的不对称，例如通过定位误差或者制造公差，会产生与有效信号相关的共模信号。

产生共模干扰(共模信号，所谓的“Common-Mode”)的第三个原因是在不同的参考系统情况下发送器和接收器的接地参考系统(Massebezugssystem)之间的电位偏移(Potentialversatz)。当通过接地参考系统的电位偏移造成的场在耦合器结构范围内如下实现，即，两个接地电位的电位差在两个半耦合器中相同强度地耦合时，则该干扰作为共模信号出现在接收器中差分放大器的输入端，并且在那里与差分有效信号相叠加。在超过容许的电平时，就不再可能无误差地或者说在容许的程度下有误差地进行时钟再现和数据再现。

当通过接地参考系统的电位偏移产生的场在两个半耦合器中不同强度地耦合时，则在两个参考电位之间的电压的一部分作为推挽信号在两根导线中馈入到放大器输入端，并与差分有效信号相叠加。因此，通过差分放大器的抑制是不可能的。由此也会危害满意的时钟和数据再现。

首先提到的由不对称导致的共模干扰的部分的振幅通常明显小于差分有效信号的振幅，因此它们通常不会导致放大器输入端工作范围的过调制并且可以被容许。然而由两个接地电位之间的电压导致的共模干扰则可能在数量级上超过有效信号振幅，从而通过放大器输入端的不可避免的过调制使得信号质量不可容忍地下降。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提出与此相关的改善的用于在出现至少一个共模干扰信号、特别是至少一个与至少一个待传输信号相比低频的共模信号的情况下，在发送器和接收器之间无接触地传输至少一个差分信号的方法。

为解决上述技术问题，在根据本发明这种方法中，为了在接收器内抑制至少一个共模干扰信号，将与该接收器对应的接地参考电位分离为两个互相去耦合的接地参考电位，和/或通过在该接收器的接收放大器的输入端的滤波器单元抑制至少一个共模干扰信号，其中，为了抑制共模干扰信号使用无源滤波器单元，该无源滤波器单元将至少一个在耦合器中为耦合输出发送器的至少一个信号而出现在接收器上的共模干扰信号至少基本上以对待传输的同频率信号同样的程度衰减，和/或将与该接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位电容性地耦合到发送器的接地参考电位上。

因此，例如将接收器的接地参考电位分离为两个范围，其中该两个范围互相退耦。由此，共模干扰或者说共模干扰信号可以在该分离的位置或者相应的分离位置上降落，从而降低在接收器的差分放大器的输入端上降落的共模干扰分量。也就是，将该两个接地参考电位或接地电位根据本发明分离为例如用“地”(GND)和“接收器-地”(RX-GND)表示的两个电位。由此通过该分离，在对该分离选择合适的范围的情况下达到对共模干扰信号的有效抑制。由此，可以在时钟再现和数据再现时无较大干扰地传输待传输的差分有效信号，优选为宽带高频信号。

作为替换或补充，可以通过如下进行共模干扰信号的抑制，即，在接收放大器的输入端设置滤波器单元，其是无源的滤波器单元，该滤波器单元至少基本上在如同频率的待传输的信号的程度上衰减至少一个在用于将发送器的至少一个信号耦合到接收器上的耦合器中出现的共模干扰信号。同样作为替换或者补充，为了抑制共模干扰可以将关于包含接收放大器的接收器的部分的接地参考电位电容性地耦合到发送器的接地参考电位上。

根据(必要时进行的)接地参考电位的分离，可以分离至少一个关于两个去耦合的接地参考电位的信号，特别是至少一个有效信号和/或至少一个控制和/或监控信号和/或电源。合适地是分离所有信号。然后与接地参考电位的分解一起，同样分离所有超过接地电位(例如GND和RX-GND)的分离或者说其范围、并且由此与两个接地电位有关的信号。可以在接收器中以不同的种类和方式，独立于信号的各个种类进行该分离，如以下描述的。

此外可以根据接地参考电位的分离来分离相应的电源电压。也就是同样分离电源电压导线，其中该分离可以在分离接地参考电位的范围内进行。

接地参考电位优选地在接收器中在分离位置上如下分离，即，至少一个共模干扰信号的至少一个基本部分在该分离位置上降落，和/或可以在具有至少一个共模干扰信号的高频谱的功率密度的频率范围内分离该接地参考电位。

如果进行该分离，则根据本发明该分离如下进行，即可以有效抑制或降低共模干扰。为此，这样进行该分离，即，使干扰信号的尽可能高的分量在分离位置或在分离范围内降落，或在干扰信号的范围内进行该分离，在该范围内干扰信号的功率密度是特别高的，以便达到干扰信号的有效降低或抑制。该分离可以在电路装置中在为此特定设置的电路块中进行。

必要时尤其是可以借助至少一个共模抑制线圈、尤其是借助在至少一个共模干扰信号的范围中具有高衰减的共模抑制线圈来分离接地参考电位和/或电源电压。因此在相应的电路装置中，优选地在用于分离接地参考电位的块中插入共模抑制线圈(GS)，该共模抑制线圈对共模干扰或多个共模干扰信号的频率范围应该合适地具有尽可能高的衰减。

此外可以借助至少一个光耦合器和/或传输器来分离至少一个信号，特别是低频的控制和/或监控信号，和/或可以借助至少一个与光波导连接的光电转换器来分离至少一个信号，特别是高频有效信号。

特别是对分离例如用于控制和监控的低频信号，光耦合器或者说传输器是合适的。然而它们具有寄生电容，因此必要时可以在导线中插入额外的小电感。当用于待分离的共模干扰的频谱范围的去耦合的阻抗由于寄生电容而太低时，总是有必要插入这样的电感。

对分离高频信号、例如具有高数据传输率的数字有效信号来说，借助光耦合器或者说传输器来实现分离在技术上是困难的，因此在这种情况下可以使用经过光波导(LWL)相连的光电转换器和相应的电光转换器(E/O或O/E)。

在特别是借助至少一个与光波导连接的光电转换器进行分离的范围内，可以调制至少一个模拟信号和/或编码至少一个数字信号。用信号的合适的调制或者编码可以借助与光波导连接的光电转换器来进行信号的分离。

此外还可以，通过在接收器的接收放大器的一个输入端上的滤波器单元来抑制至少一个共模干扰信号。必要时仅该滤波器单元(也就是无需分离接地参考电位)也可以导致共模干扰信号的降低。然而作为用于接收器的接地参考电位的分离的补充，合适地确定滤波器的尺寸通常是有利的。

在此基本的是如下措施，即，尽可能小地保持至接收放大器的导线的终端的对共模干扰起作用的阻抗。在此尽管通过技术上的可实现性设置了限制，但是原则上总是可以，以不大于对差分有效信号起作用的阻抗来选择该阻抗。至少在宽带有效信号的情况下由于寄生效应在目前可用的组件中不能实现对共模干扰起作用的更小的阻抗。根据本发明最佳地确定在输入放大器的输入端上的滤波器的尺寸，该在输入放大器输入端的滤波器同时也终结耦合器和输入放大器之间的导线。由此达到滤波器一个或多个干扰信号不再一定降落在差分放大器的输入端上。这显示了对迄今为止的措施的明显改善，在迄今为止的措施中起作用的阻抗通常选得太高，因为为了确定放大器的工作点而利用共模信号的终端(Terminierung)，其中，高阻地经过该终端馈入恒定的或很低频率的调节的电压。根据本发明，另一方面尽可能低阻地实施输入电阻范围，以便最大化信号干扰间隔。输入阻抗每提高一点就会减小共模干扰的信号干扰间隔。

为了抑制共模干扰信号特别可以使用无源滤波器单元，该滤波器单元将至少一个在耦合器中为耦合输出发送器的至少一个信号而出现在接收器上的共模干扰信号至少基本上以对同频率的待传输信号或有效信号同样的程度衰减。

基于如下考虑，即，目前没有可用的无源实现是公知的，这样的无源实现使得在耦合器中馈入的共模干扰比在相同频率时的待传输的差分有效信号更强烈地衰减。尽管在滤波器中使用双股缠绕的线圈(“共模抑制扼流圈，CommonMode Suppression Choke”)，在该线圈中由于其绕组对共模干扰来说高电感起作用，而对有效信号起作用的电感明显更小，但是在此产生寄生效应的问题，该问题导致，不能同时满足对低频共模干扰信号的大电感和对高频差分信号的非常小的电感的要求。

如果另一方面例如通过接地参考电位的电连接来尝试解决共模干扰的原因，则产生相比较而言更高的实现开销以及此外磨损为此使用的例如滑环形式的机械接触的危险。通过磨损产生的灰尘会沉积在位于周围的组件上并且导致短路。

使用共模抑制线圈的问题的背景是，为了确定共模抑制线圈的尺寸，这样选择对共模信号起作用的电感，使得对频率(对该频率共模干扰的频谱的功率密度占用其最大值)产生阻抗，该阻抗相对于对共模信号起作用的输入放大器的终端来说是如此大，使得在放大器的输入端上出现的共模干扰的部分的振幅，对放大器的规定的运行足够地衰减。然而同时，对差分信号起作用的电感对在有效信号段的所有频率必须导致一个明显小于对差分信号起作用的输入放大器终端的阻抗的阻抗，由此使得有效信号不是太强烈地衰减。这两个要求导致，如所描绘的，一方面当共模干扰是低频的时，对共模信号要求很大的电感，而另一方面当宽的有效信号段在高频范围出现时，对差分信号要求很小的电感。由于寄生效应，在这种类型中不制造共模抑制线圈，使得当信号段包括高频率并且共模干扰是非常低频的时候，同时满足两个要求。因此考虑如下是有益的，即，在系统中出现的参考电位的区别尽可能小，因此最大程度上消除干扰的原因，例如通过所描绘的电连接。

此外，原则上还可以如下形式实现滤波器或者说滤波器单元(必要时可以由多个单滤波器组成)，即，用有源组件来补偿共模干扰。但是由于受限的带宽、寄生的元件和有源组件的运行时间，这样的有源实现对高的数据传输速率来说是不合适的。

与此相应地，正好良好地或者在如在相同频率情况下待传输的差分有效信号相同程度上衰减在耦合器中馈入的共模干扰的无源滤波器单元或者无源滤波器，就可实现性方面来说形成一个最佳效果。

为此根据本发明优选地采用两个分别在从耦合器的一半引导至接收器的接收放大器的输入端的信号导线中相同的和互相不耦合的滤波器来作为滤波器单元。因此在两根导线中(在这些导线上差分信号从耦合器到达输入放大器)插入两个相同的并且互相不耦合的滤波器。但是不使用在其中在每个频率中推挽信号比共模信号更强烈衰减的滤波器。

根据本发明可以借助与滤波器单元对应的传输函数来抑制至少一个位于与至少一个待传输的信号的频带不同的频带中的共模干扰信号。当放大器的输入信号的两个部分，即，有效信号部分及共模干扰部分，位于不同的频带时，可以使用通过滤波引入的传输函数，以便相对有效信号来衰减共模干扰，而不将该信号本身衰减得太厉害。

特别地，滤波器单元为此可以具有至少一个高通滤波器。一般地，各(最佳)滤波器的种类依赖于与共模干扰相比或与多个共模干扰相比的有效信号的种类。

此外可以将与接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位电容地耦合到发送器的接地参考电位上。

在两个天线导线之间存在其电位不依赖于用差分有效信号的激励的面积(平面)。当在该平面中放置具有导电能量的结构时，则这点对推挽信号的传输不具有影响，因为在该平面之内由于处处相同的电位而没有电流流过。相应地，在该平面中可以放置耦合器的结构，由此达到接地电位的额外的耦合而不降低有效信号的传输质量。

电容性耦合可以(优选地)与滤波器单元的使用或接地参考电位的分离组合，以便达到总的最佳共模干扰信号抑制，然而电容性耦合的采用是对抑制共模干扰的重要步骤。

为了电容性的耦合，特别是可以在与发送器的接地参考电位对应的接地参考平面的附近设置与接收器的相应的接地参考电位相连的金属结构。因此与接收器的包含输入放大器的部分的接地电位(也就是与接地参考系统GND)相连的金属结构，安装在发送器的接地参考系统的接地平面(“发送器-地”，TX-GND)的附近，其中在天线-耦合器装置是具有对称平面(在该对称平面上电位在互相反向的馈入情况下是0)的均匀的双导线的情况下，可以特别有利地实现接地电位的电容性的耦合，使得金属的结构正好在该对称平面中设置。然后该耦合结构位于差分信号的耦合或者耦合位置的紧邻，而关于反对称信号的传输不会不利地影响耦合装置的工作方式。

可以在接收器的接收放大器的导通(Durchlaufen)之后进一步处理至少一个待传输的信号，特别是至少部分地在具有与接收放大器对应的接地参考电位的接收器的部分进一步处理至少一个待传输的信号。信号处理也可以(至少部分地)在与接收器放大器的接地参考电位GND相关的电路装置的部分中进行。例如在该范围可以进行时钟和数据再现(所谓的“时钟数据恢复，Clock-Data-Recovery”)。取决于在信号处理块中进行的处理方法，也可以在信号处理块的输出端出现高频的信号。此外，通常在此还出现用于控制和/或监控信号传输或处理的低频信号。

此外本发明还涉及一种电路装置，特别是为了实施本发明的方法而构造，用于在存在至少一个共模干扰信号、特别是至少一个与至少一个待传输的信号相比低频的共模干扰信号的情况下，无接触地在该电路装置的发送器和接收器之间传输至少一个差分信号。该电路装置具有至少一个用于抑制接收器内的至少一个共模干扰信号的电路元件，其构造为用于将与该接收器对应的接地参考电位分离为两个互相去耦合的接地参考电位，和/或其中，该电路装置具有在接收器的接收放大器的输入端的滤波器单元，其构造为用于抑制至少一个共模干扰信号，其中，为了抑制共模干扰信号而使用无源滤波器单元，其构造为将至少一个在耦合器中为耦合输出发送器的至少一个信号而出现在接收器上的共模干扰信号至少基本上以对待传输的同频率信号同样的程度衰减，和/或其中，该电路装置具有至少一个电路元件，用于将与所述接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位电容性地耦合到发送器的接地参考电位上。

因此该电路装置具有发送器和接收器，在它们之间无接触地、特别是宽带地传输差分信号、优选是高频信号。在此，发送器或接收器设置在两个组件中，例如作为计算机断层造影仪或其它医疗装置的旋转的和静止部分的组成部分。

此外，设置了电路元件，用该电路元件可以将与接收器对应的接地参考电位分离为两个互相退耦的接地参考电位。该电路元件表现为分离元件，例如以分离块的形式。尤其是可以将接地电位分离为两个电位范围GND及RX-GND。

该电路装置可以具有至少一个用于分离接地参考电位和/或电源电压的共模抑制线圈，特别是在至少一个共模干扰信号的范围具有高衰减的共模抑制线圈。

此外该电路装置可以具有至少一个具有光波导的构造为用于分离至少一个信号的光耦合器和/或传输器和/或光电转换器。在此，如前面已经描述的，光耦合器和/或传输器用于分离低频信号，而高频信号如高数据传输率的数字的有效信号情况下与光波导相连的光电转换器可以实现相对简单的分离。

此外电路装置可以具有至少一个构造为用于抑制至少一个共模干扰信号的滤波器单元，特别是作为具有两个相同的和互相不耦合的滤波器的无源滤波器单元。

经过金属结构在与发送器的接地参考电位对应的接地参考平面的附近可以进行接收器的接地参考系统GND与发送器的接地参考系统TX-GND的电容性耦合。

此外，对根据本发明的方法所进行的实施方式以类似的种类和方式适用于电路装置。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节借助以下的实施例以及从附图中给出。其中，

图1示出用于实施本发明方法的本发明的电路装置，

图2和图3示出在电路装置中根据本发明构造为高通滤波器的滤波器单元以及等效电路图，

图4示出用于解释根据本发明抑制共模干扰的等效电路图，

图5示出根据本发明的电路装置的分离块的实施例。

具体实施方式

在图1中示出了用于实施本发明方法的本发明的电路装置1。

电路装置1首先具有信号源2，从该信号源借助具有互相反向的极性的作为差分驱动器的线路驱动器3将信号或者多个信号馈入到具有两个输入端的天线4中。将正的电源电压5以及此外将接地参考电位TX-GND6(发送器的接地参考电位)配备给线路驱动器3。

天线4实施为均匀的双线线路，其在末端具有终端7。天线4的均匀的双线线路借助具有特性阻抗的终端7来终止。信号如所描述的那样以差模被馈入到天线4中。

在此示出的实施例中以均匀的种类和方式，即，用在导线长度上恒定的几何尺寸和材料特性，并行于天线4的两个信号导线引导具有发送器的接地参考电位的另一导线8。在此总的来说是差分微波带线，在该微波带线中载有所述两个信号导线的衬底的背面是金属的并且与发送器的参考电位相连。

在其它实施例中可以使用其它(例如已经公知的)高频传输导线形式，例如带线(Strip-Line)或共面的(coplanare)以及漏泄馈线(Leaky-Feeder-Leitung)。

作为替换，没有并行引导的接地参考电位的实施方式也是可能的。

如果待传输的信号从如此处的线路驱动器3馈入到具有相反设置的极性的天线4的两根导线上，则对于导线上的从导线的开头起分别相距同样宽度的点，从天线4的两根导线的信号之间的电位差产生信息，该信息经过天线4的双线线路传输。这意味着，在对称平面的中点具有这样的双线线路，在该双线线路上在互相反向的馈入的情况下电位为0。

此外设置耦合器9，其与天线4一起被构造为天线-耦合器组合。耦合器9在此示出的情况下是两个金属平板，其在天线4的两根导线上“悬着”，也就是不接触天线4的两根导线。耦合器9的两个金属平板通过在天线的对称平面上的镜像而彼此交错转化。

在特定的情况下可以相对天线沿着曲线移动耦合器9，例如沿着用于将信号传输至平移地运动的组件的直的布线以及用于将信号传输至旋转的组件的环形的布线。这些运动可能性依赖于特定的应用情况并且对本发明不作为前提条件。

导线10从耦合器9分别引导至在接收或者说输入放大器12的输入端上的滤波器单元11，其中，滤波器单元11终止在耦合器9和输入放大器12之间的导线10。根据本发明这样构造该滤波器单元11，使得它关于共模干扰抑制是最佳尺寸。这意味着，在此处示出的实施例中使用无源滤波器单元11，该滤波器单元正好良好地衰减在耦合器9中馈入的共模干扰，如在相同频率下待传输的差分有效信号那样。

导线从滤波器单元11引导至接收器的输入放大器12，为其分配正的电源电压13以及接地参考电位GND14。在信号处理单元15中在输入放大器12的接头中，进一步处理差分有效信号，其中如此处示出的那样，借助信号处理单元15至少部分地还在电路装置1的关于接收放大器的接地参考电位GND的部分中进行信号处理。

在图1的实施例中在信号处理单元15中或相应的信号处理块中进行时钟再现以及数据再现。在信号处理块中进行信号处理之后还出现高频信号。此外为了控制和监控信号传输和处理将低频信号进一步传输到接收器的其余部分。

在紧接着的分离单元16中将接地参考电位GND分离为两个范围或者说接地参考电位GND和RX-GND。然后在分离单元16的输出端呈现具有接收器电源电压18(RX-VCC)以及接收器接地参考电位19(RX-GND)、也就是接地参考电位以及电源电压的分开的范围的电源(RX代表接收器)17。此外分离单元16提供信号作为输出信号到信号汇点20以及其它的控制和/或监控信号到控制和/或监控单元21，这些信号作为对应的控制或者说监控信号补充有效信号(信号汇点20)。

此外，具有输入放大器12的接收器的部分的接地参考系统GND14电容性地耦合到发送器的接地参考系统TX-GND6上，为此与接地参考电位GND14相连的金属结构22在接地平面的附近获得发送器的电位TX-GND6上(根据导线8)。

在被构造为均匀的双线线路的天线-耦合器装置中，在该装置中存在对称平面，在该平面上在相互反向的馈入情况下电位是0，通过金属结构22在该对称平面中实现电位的电容性的耦合。这使得在差分信号的耦合的位置邻近的耦合结构是可能的。

图2示出图1的电路1的部分23。对实现简单的高通的情况，可以通过在图3中示出的等效电路图进行建模。

在图2的象征性的图示中一方面示出天线4的双线线路，另一方面示出具有两个耦合平板9a的耦合器9。从两个耦合器平板9a导线10分别引导至具有对应的接地参考电位14的滤波器11，该接地参考电位是接收器的电位GND。两根导线30从滤波器11引导至此处未示出的接收器的输入放大器。

图3的等效电路图示出作为高通滤波器的电路部分23的简单的实现，该高通滤波器一方面由两个电容31和32构成，耦合器9用该两个电容将两个信号从天线4的双线线路经过导线10耦合到至未示出的输入放大器的导线30中，另一方面由具有对应的接地参考电位GND35的两个终端电阻33和34构成。

用根据电路部分23的这样的被构造为高通滤波器的滤波器单元，可以使用通过滤波引入的传输函数，以便相对有效信号来衰减共模干扰，而不衰减有效信号本身。为此，输入信号的两个分量，也就是有效信号和共模干扰，必须位于不同的频带，例如这样：数据传输率是高的并且共模干扰是低频的。

在图4中示出了用于解释根据本发明的共模干扰的抑制的等效电路图36。在此，由于在两个接地电位TX-GND37(发送器接地)和RX-GND38a(接收器接地)之间的电位差而存在的共模干扰在该等效电路图36中作为电压源39(U_common)建模。将共模干扰经过线路驱动器的两个输出端馈入到天线的两根导线上。得出的线路驱动器的内电阻作为单个驱动器的两个内电阻R_D的并联电路对共模干扰建模并且产生电阻40为R_D/2。

在共模干扰的频谱(该频谱比有效信号的频谱处于显著低的频率中)情况下，可以忽略耦合器结构内部的渡越时间效应。由此可以将耦合作为纯电容性的来考虑。在经过耦合器K的两个耦合器平板的耦合情况下要考虑的是，在两个耦合器平板上的电压的时间过程对共模信号的情况是相同的，从而可以将耦合器作为单个耦合器平板的两个耦合器电容C的并联电路来建模。由此对共模信号产生耦合电容42为2·C。

将在发送器的接地参考系统和接收器的输入部分的接地参考系统之间额外插入的耦合作为分立的电容41(C_GK)来建模。

将接地参考电位GND38b和RX-GND38a的去耦合以第二近似作为具有寄生元件44、45(电阻R_common和电容C_common)的电感43(L_common)建模。寄生的元件可以部分地提取所使用的组件的数据表(Datenblaettern)。然而，寄生电容也依赖于接收器的两个去耦合的电路部分的互相的空间布置。

对在至差分放大器的两个输入端的导线上的信号的共模分量来说，在电路中包含的终端电阻R(图3中的33和34)如具有R/2的输入阻抗46的并联电路那样起作用。用U_V表示的在该电阻上降落的电压47，是在放大器上出现的共模干扰。相应地，例如可以这样对按照图1的电路装置1的硬件实现来确定尺寸，使得作为电压47以及电压源39的电压的商

$\left(\frac{U_V}{U_{\mathrm{common}}}\right)$

的共模抑制是可调整的。由此可以最大化信号干扰间隔，也就是在差分有效信号和共模干扰之间的差。

图5示出根据本发明的电路装置的分离块48的实施例，例如对按照图1的电路装置。分离块48首先具有用于分离接地电位和电源电压导线的共模抑制线圈49，该共模抑制线圈对共模干扰的频率范围显示高的衰减。

此外，设置了光耦合器50与电感51的组合用于分离低频信号。低频信号在电路装置中例如用于控制和监控。额外地在相应的导线中插入的电感例如电感51，用于对光耦合器50的或者必要时传输的寄生电容起反作用。由此避免了对于待去耦合的共模干扰的频谱范围，去耦合的阻抗由于寄生电容而太低。

此外为了分离高频信号设置了与光波导54组合的电光转换器52以及光电转换器53。在此可以成功地实现，必要时合适地调制模拟信号以及合适地编码数字信号。

由此根据本发明可以达到，有效地降低以及抑制在两个组件之间进行差分高频信号的无接触宽带传输时出现的相对强的低频共模干扰。这首先通过分离在接收器中的接地参考电位来实现，但是也通过输入放大器的输入端上的合适的滤波器尺寸或者通过将接收器的接地参考系统(只要该接地参考系统是关于包含输入放大器的接收器部分)电容性地耦合到发送器的接地参考系统来补充。

Claims (18)

1.一种用于在存在至少一个共模干扰信号的情况下，在发送器和接收器之间无接触地传输至少一个差分信号(20)的方法，其特征在于，为了在该接收器内抑制至少一个共模干扰信号，将与该接收器对应的接地参考电位分离为两个互相去耦合的接地参考电位(14，19，29，35，38a，38b)，和/或通过在该接收器的接收放大器(12)的输入端的滤波器单元(11)抑制至少一个共模干扰信号，其中，为了抑制共模干扰信号使用无源滤波器单元(11)，该无源滤波器单元(11)将至少一个在耦合器(9)中为耦合输出发送器的至少一个信号(20)而出现在接收器上的共模干扰信号至少基本上以对待传输的同频率信号(20)同样的程度衰减，和/或将与该接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位(14，35，38b)电容性地耦合到发送器(6，37)的接地参考电位上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对接地参考电位的分离，对至少一个、特别是全部与两个去耦合的接地参考电位(14，19，29，35，38a，38b)相关的信号(20)进行分离，特别是至少一个有效信号和/或至少一个控制信号和/或监控信号(21)和/或电流源。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据对接地参考电位的分离来分离对应的电源电压。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将接收器中的接地参考电位在分离位置上这样分离，使得至少一个共模干扰信号的主要部分在该分离位置上降落，和/或在具有至少一个共模干扰信号的高频谱功率密度的频率范围内分离该接地参考电位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助至少一个共模抑制线圈(49)来分离所述接地参考电位和/或电源电压，尤其是借助在至少一个共模干扰信号的范围中具有高衰减的共模抑制线圈(49)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，借助至少一个光耦合器(50)和/或传输器来分离至少一个信号、特别是低频控制信号和/或监控信号(21)，和/或借助至少一个与光波导(54)连接的光电转换器(52，53)来分离至少一个信号、特别是高频有效信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在使用至少一个具有寄生电容的光耦合器和/或传输器时，在至少一根导线中插入至少一个附加的电感，特别是小的电感。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在分离接地参考电位、特别是借助至少一个与光波导(54)连接的光电转换器(52，53)进行分离的范围内，调制至少一个模拟信号和/或编码至少一个数字信号。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，作为用于抑制至少一个共模干扰信号的滤波器单元(11)采用两个分别在从耦合器(9)的一半引导至接收器的接收放大器的输入端的信号导线(10)中的相同且互相不耦合的滤波器(11)。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，借助与用于抑制至少一个共模干扰信号的滤波器单元(11)对应的传输函数来抑制至少一个位于与至少一个待传输的信号的频带不同的频带中的共模干扰信号。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述用于抑制至少一个共模干扰信号的滤波器单元(11)具有至少一个高通滤波器。

12.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了电容性的耦合，在与所述发送器的接地参考电位对应的接地参考平面附近设置与所述接收器的相应的接地参考电位(14，35，38b)相连的金属结构(22)。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述金属结构(22)设置在构造为均匀双线线路的天线-耦合器装置的对称平面中。

14.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述接收器的接收放大器(12)导通之后进一步处理至少一个待传输的信号，特别是至少部分地在该接收器的具有与接收放大器(12)对应的接地参考电位(14，35，38b)的部分中进一步处理至少一个待传输的信号。

15.一种电路装置(1)，为了实施上述权利要求中任一项所述的方法而构造，用于在存在至少一个共模干扰信号、特别是至少一个与至少一个待传输的信号相比低频的共模干扰信号的情况下，无接触地在该电路装置(1)的发送器和接收器之间传输至少一个差分信号(20)，其中，该电路装置(1)具有至少一个用于抑制接收器内的至少一个共模干扰信号的电路元件，其构造为用于将与该接收器对应的接地参考电位分离为两个互相去耦合的接地参考电位，和/或其中，该电路装置具有在接收器的接收放大器的输入端的滤波器单元(11)，其构造为用于抑制至少一个共模干扰信号，其中，为了抑制共模干扰信号而使用无源滤波器单元(11)，其构造为将至少一个在耦合器(9)中为耦合输出发送器的至少一个信号(20)而出现在接收器上的共模干扰信号至少基本上以对待传输的同频率信号(20)同样的程度衰减，和/或其中，该电路装置具有至少一个电路元件，用于将与所述接收器的包含接收放大器的部分相关的接地参考电位(14，35，38b)电容性地耦合到发送器的接地参考电位(6，37)上。

16.根据权利要求15所述的电路装置(1)，其特征在于，该电路装置具有至少一个用于分离所述接地参考电位和/或电源电压的共模抑制线圈，特别是在至少一个共模干扰信号的范围内具有高衰减的共模抑制线圈(49)。

17.根据权利要求15所述的电路装置(1)，其特征在于，该电路装置(1)具有至少一个与光波导(54)连接的构造为用于分离至少一个信号的光耦合器(50)和/或传输器和/或光电转换器(52，53)。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的电路装置(1)，其特征在于，该电路装置(1)具有作为用于电容性耦合的电路元件的在与所述发送器的接地参考电位(6，37)对应的接地参考平面附近的金属结构(22)。

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