CN115720701B - 数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据传输系统。数据传输系统(1)具有数据传输通道(2；2₁、2₂)和多个收发器装置(3)。数据传输通道(2；2₁、2₂)是具有由电绝缘材料制成的轨道(4；4₁、4₂)和至少一个电导体(5)的电线。至少一个电导体(5)中的每一个都在轨道(4；4₁、4₂)的纵轴的方向(6)延伸。轨道(4；4₁、4₂)的侧表面由其中一个电导体(5)包围，和/或轨道(4；4₁、4₂)将至少两个电导体(5)彼此隔开，多个收发器装置(3)沿着轨道(4；4₁、4₂)布置，并且每个收发器装置(3)都设计为将电磁波耦合到电线中或者将电磁波从电线中耦合出来。

Description

数据传输系统

技术领域

本发明涉及一种数据传输系统。

背景技术

基于轨道的照明系统早已用于私人和商业领域。

每个单独的灯具通常通过将灯具或灯具支架卡在轨道轮廓上，以沿着轨道固定。向各个灯具供电的电线使用来自电源系统的所需单相或多相交流电压(例如230V交流电压)，并以接触安全方式铺设在轨道中。为了驱动照明设备，例如为了使照明设备变暗，在轨道中铺设用于直流电压(例如42V直流电压)的附加的电线，或者铺设具有低数据传输速率的数据总线。轨道系统通常机械地紧固至房间或大厅的天花板上，并电连接至建筑设备的相关的直流电压和交流电压线路上。

建筑物内各种终端设备的项目(如服务器、打印机等)之间的数据传输通常通过电缆进行。符合IEEE 802.3的以太网已经被确立为建筑物内的数据传输标准。在本例中，当使用光波导时，可以实现高达三位数Gbit/s范围的数据传输速率。在以太网的情况下，两个终端设备的项目之间的数据传输通过在两个终端设备的项目之间各自铺设的数据电缆进行(所谓的对等传输)。作为替代方案，在以太网的情况下，数据传输通过各个路由器或交换机进行，在每种情况下，终端设备的各个项目都通过数据电缆以及通过在各个路由器和交换机之间铺设的数据电缆连接至所述路由器或交换机。在这两种情况下，建筑物内的数据布线量以及因此所需的空间和能量以及建筑物布线的规划、安装和启动所涉及的复杂性都显著增加。

这是一种需要改善的状态。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种建筑物内的数据传输系统，其中数据线的体积(特别是数据线的总长度体积)在减少空间和能量需求方面得到优化。

根据本发明，此目的通过数据传输系统来实现。

因此，提供了以下内容：

一种数据传输系统，其具有

数据传输通道，和

多个收发器装置，

其中，数据传输通道是电线，

其具有由电绝缘材料构成的轨道，和

至少一个电导体，

其中，轨道在侧表面侧由其中一个电导体(至少一个电导体)包围，和/或

在每种情况下，轨道将至少两个电导体(至少一个电导体)彼此隔开，

其中，多个收发器装置沿着轨道布置，和

其中在每种情况下，多个收发器装置设计为将电磁波耦合到电线中或者将电磁波从电线中耦合出来。

本发明所基于的发现/概念在于为多个终端设备(优选明显多于两个终端设备的项目)之间的数据传输提供数据传输通道。为此目的，在多个收发器装置之间使用电数据传输通道，这些收发器装置各自属于终端设备的项目。数据传输通道包括由电绝缘材料组成的轨道和至少一个电导体。在本例中，至少一个电导体在每种情况下都沿着电介质轨道的整个纵向长度延伸。

在数据传输通道的第一实施例中，为了使电磁波能够在这种数据传输通道中传播，电绝缘轨在侧表面侧由电导体包围。电介质轨道，其外表面在侧表面侧上由金属涂层覆盖，使得电磁波(特别是TEM波)能够在轨道的两个纵轴方向上传播。

在数据传输通道的第二实施例中，在电介质轨道内布置两个电导体，所述两个电导体布置成通过电介质轨道彼此隔开。同样，电磁波(特别是TEM波)可以在两个电导体之间的轨道的两个纵轴方向上传播。特别地，射频电磁波有可能在差模下(对应于差分射频信号)传播。

除了第二实施例之外，在数据传输通道的第三实施例中，电介质轨道在侧表面侧由金属涂层涂覆。在这种数据传输通道中，电磁波可以传播两种模式，即共模和差模。电介质轨道内的两个电导体形成两个内导体，而侧表面上的涂层形成数据传输通道的外导体。通过外导体涂层改善电磁波的引导，并减少信号导体周围的泄漏场的范围。因此，可以增加电磁波的传输频率。

在数据传输通道的第四实施例中，电导体在电介质轨道内延伸，而电介质轨道在侧表面侧由金属涂层涂覆。以此方式，形成具有包括内导体和外导体的同轴结构的传输通道，所述传输通道使得射频电磁波的模式能够在轨道的两个纵轴方向上传播。

此外，还可以考虑具有多个单独的电导体和/或具有多对电导体的传输通道。在每种情况下，电导体对彼此平行或彼此交叉地布置在电介质轨道内。在存在外导体的情况下，对应于内导体数量的多种模式的电磁波可以在这种传输通道中传播。

在传输通道的所有实施例中，射频电磁波可以沿着轨道传播。在本例中，射频电磁波沿着轨道被引导。

与电磁波的自由空间路径损耗相比，在无线电信道上的自由空间传播的情况下，对于几百米的轨道纵向长度，基于轨道的数据传输系统中的电磁波的传输损耗较低。由于电磁波沿着轨道的引导，相邻的基于轨道的数据传输系统之间的耦合损耗高于相邻的无线电通信网络的情况。因此，两个基于轨道的数据传输系统之间的最小可能间距小于相邻的无线电通信网络的情况。

通过电介质轨道的外导体涂层，可以增加在轨道上传播的射频电磁波的可实现的频率范围。在本例中，射频优选被理解为是指1MHz和500GHz之间的频率范围，特别优选是10MHz和20GHz之间的频率范围，非常特别地是500MHz和6GHz之间的频率范围。

电介质轨道的金属外导体涂层优选电连接至收发器装置的参考电位(优选为接地电位)。为了通过场耦合将电磁波耦合进或耦合出，导电涂层在每种情况下优选暴露在收发器装置的区域中。然而，也可以通过电介质轨道的外导体屏蔽实现电磁波的电流耦合输入或输出。

如果各个收发器装置在每种情况下都沿着轨道布置，并且在每种情况下都设计为将电磁波耦合到电线中或者将电磁波耦合出电线，则具有数据的TEM波可以由收发器装置馈入传输通道中，并且在传输通道上传播的此TEM波可以由另一个收发器装置馈出传输通道。

如果各个收发器装置在每种情况下都位于建筑物中的不同位置，并且布置在公共轨道上，以此方式，多个终端设备的项目之间的数据传输是可能的。这种数据传输系统的电线长度受限于轨道的纵向长度。在终端设备的项目数量相同的情况下，相对于对等传输或通过路由器或交换机的传输的总电线长度，这种数据传输减少了。

这种数据传输系统可以用于例如开放式办公室、制造和存储大厅、物流中心、超市和商场。这种基于轨道的数据传输系统的纵向范围优选大于5m且小于500m，特别优选大于10m且小于300m，非常特别优选大于20m且小于100m。

基于轨道的数据传输系统可以用于在多个终端设备之间传输数据，所述多个终端设备的项目中的每一个项目都通过收发器装置耦合到基于轨道的传输通道。在最简单的情况下，终端设备的项目可以是具有集成传感器信号处理的传感器，例如热传感器或监视摄像机，或者是具有集成驱动电子设备的致动器，例如用于打开或关闭窗户的伺服电机。终端设备的项目也可以具有更高的技术功能，例如打印机、个人计算机或数据采集设备。也可以通过轨道系统连接例如无线电接入点等部件。

可选地，除了各个收发器装置之外，一个或多个照明设备也可以布置在基于轨道的数据传输系统上。为此目的，除了在每种情况下用作数据线的电导体之外，还需要在电绝缘轨道中集成更多的电线，用于向各个照明器提供电压并驱动各个照明器。然而，照明设备也可以以与终端设备的项目相同的方式，通过相关的收发器装置集成在基于轨道的数据传输系统中。此外，可以考虑的是，在每种情况下，为了供电的目的，数据信号另外在电导体上传输。

收发器装置可以集成在终端设备的相关项目中，或者与终端设备的相关项目分离，并通过无线数据链路或硬连线数据链路与之连接。还可以考虑，多个终端设备的项目连接至公共的收发器装置。

各个收发器装置优选地直接邻近电绝缘轨道定位，并且直接机械连接至轨道。类似于灯具在轨道上的固定，插锁机构可以用作机械固定，其中，例如，收发器装置的一个或多个闭锁钩等在每种情况下都闭锁到轨道中相应的闭锁切口或闭锁槽中。作为替代方案，也可能采用螺纹接头或粘合剂或其他合适的连接。然而，各个收发器装置也可以通过附加装置以与轨道间隔开的方式固定至轨道上。还可以考虑，收发器装置的子区域通过设置在轨道中的切口突出到轨道上。根据建筑物内终端设备的相关项目的空间定位，各个收发器装置可以在轨道的整个纵向长度上分布在相应的轴向位置。还可能实现多个收发器装置(优选两个收发器装置)在轨道的相同轴向位置的定位。

收发器装置可以包含用于传输和接收的典型模拟部件或功能装置(例如放大器、滤波器、混频器等)，以及组合的数模功能装置(例如模数转换器或数模转换器)。此外，收发器装置可以包含用于发送和接收的所有常规的数字信号处理功能装置，例如(解)调制、(解)编码、信号均衡等。数字信号处理功能装置可以在软件或硬件(例如FPGA或ASIC)中实现。

电绝缘轨道优选通过挤压工艺由电介质材料制成。适用于此的电介质材料是具有尽可能少的电介质损耗的用于电绝缘的常规的电介质材料，例如聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)等。在本例以及下文中，轨道被理解为纵向范围是其横向范围的倍数的刚体。轨道优选在其整个纵向范围内具有恒定的横截面轮廓。轨道的纵向范围是有限的。

电绝缘轨道优选具有直的纵向范围。然而，作为替代方案，也可以考虑具有弧形的或弯曲的纵向延伸轮廓的轨道。在本例中，曲率或弯曲可以在整个纵向范围上形成，或者在纵向范围的一个或多个子部分上形成。

电绝缘轨道的横截面轮廓可以以所有常规的和技术上合理的轮廓形式形成。在电绝缘轨道具有布置在轨道内的单个电导体和在轨道的外表面上的导电涂层形式的电导体的情况下，圆形横截面轮廓有利于实现同轴结构。然而，除此之外，正方形、矩形、三角形、多角形或多边形、卵形或椭圆形截面轮廓等也是可能的。横截面轮廓的选择更多地取决于布置在轨道内的电导体的数量和布置。

轨道的轮廓也可以优选地在其整个纵向范围上具有空腔。

在每种情况下，至少一个电导体可以优选为金属轨道的形式存在。作为替代方案，圆导线或方导线的实施例也是可能的。优选地，电介质轨道内的各个电导体是在共同的挤压工艺中生产的。

作为替代方案，在挤压工艺中，在每种情况下，可以在电介质轨道中形成空腔(即套管或切口)，其用于在轨道的整个纵向范围上的各个电导体。在挤压工艺之后或期间，将各个电导体插入这些套管或切口中，并固定至轨道上。

每个电导体在电介质轨道中的机械紧固可以通过在相关的切口或套管中的压配合以压力配合的方式进行。作为替代方案，可以考虑例如通过粘合剂粘合的材料结合接头。当轨道的轴向端部可以分别由一个盖来封闭时，形状配合连接也是可能的。当各个导电体的轴向端部突出超过轨道的轴向端部，所述各个导电体的轴向端部优选通过例如90°的热处理重新成形时，可以考虑另一种可能的形状配合连接。

如果各个电导体在电介质轨道内的位置可以从轨道外部接近，例如在轨道的整个纵向长度上形成槽形切口的情况下，各个电导体也可以通过涂覆工艺在电介质轨道上构造。

诸如铜或黄铜的常规材料可以用作电介质轨道内的电导体的金属材料。为了实现低线路损耗，电导体应该设置有表面涂层，所述表面涂层具有非常好的导电性，并且具有与要传输的信号的频率相匹配的厚度。

信号导体与电介质轨道和金属边界协同产生具有预先确定的波阻抗的波导，所述波阻抗在整个线路长度上是均匀的。

不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅可以用在分别引用的组合中，还可以用在其他组合中或者单独使用。

在本发明的优选实施例中，所有的收发器装置都通过场耦合将电磁波馈入电线或从电线馈出。为此目的，每个收发器装置通过相关的耦合装置耦合到基于轨道的数据传输通道。由于各个耦合装置可以各自以反射最小化的方式配置，因此在基于轨道的数据传输通道的轴向端部的阻抗匹配终端的情况下，可以显著减少数据传输通道中的电磁波反射。

如果两个收发器装置之间的数据传输通过插入的收发器装置进行，所述收发器装置优选地定位于数据传输通道的中心并作为接入点，则作为接入点的收发器装置也可以通过电流耦合(作为场耦合的替代方案)与数据传输通道耦合。作为接入点的收发器装置在基于轨道的数据传输通道中的每次数据传输时，其作为发送器或接收器是处于活动状态的。因此，在电流耦合的情况下，将作为接入点的收发器装置连接至基于轨道的数据传输通道的电导体的电导体不代表数据传输通道中的电杂散。因此，在收发器装置作为接入点的情况下，电流耦合配置为以反射最小化的方式替代场耦合。

在电流耦合的情况下，在电介质轨道内延伸的每个电导体在每种情况下通过两个电导体连接至作为接入点的收发器装置。电流耦合的两个电导体以λ/4·(2n+1)(优选为λ/4)的轴向间距连接至基于轨道的数据传输通道的相关电导体。在本例中，λ是在数据传输通道中传播的电磁波的波长，n是非负整数因子。

在本发明的另一个优选实施例中，类似于照明设备的轨道系统，电介质轨道沿其纵向长度具有切口。此切口优选地在整个纵向长度上延伸，并且优选地具有矩形横截面轮廓。然而，其他技术上合理的横截面轮廓也是可以想到的，例如三角形或多边形横截面轮廓。切口首先用于将各个收发器装置机械紧固至轨道上、将轨道机械紧固至建筑物上(优选紧固至房间或大厅天花板上)以及用于布置或引导各个电导体。

将各个收发器装置机械紧固至轨道以及将轨道机械紧固至建筑物对于本发明来说并不重要。这可以使用本领域常规的紧固技术来实现。

各个电导体优选地布置在切口的基部上，并且紧固在电介质轨道中或电介质轨道上。如果两个或多个电导体布置在电介质轨道内，则它们将布置成在切口的基部上彼此适当地间隔开，并且紧固至电介质轨道。可选地，在每种情况下，各个电导体可以在相关的凹槽中被引导，并且以形状配合、压力配合或材料结合的方式连接至电介质轨道。各个凹槽可以优选在切口的侧壁和/或基部形成。除了用于数据传输的电导体的凹槽之外，可以在电介质轨道中的切口中设置附加的凹槽，所述附加的凹槽用于另外的电导体，其用于向各个收发器装置和各个照明设备提供电压。然而，各个电导体也可以完全在轨道的电介质区域中被引导，并因此既不布置在切口中也不布置在邻接切口的凹槽中。

如果在纵轴方向上具有切口的电介质轨道除了有内导体之外，还具有在侧表面上的金属外导体涂层，则存在具有“准同轴”横截面轮廓的数据传输通道。高达GHz范围的射频电磁波也可以在这种“准同轴”数据传输通道中传播。

每个收发器装置之间的电磁波馈入和馈出数据传输通道优选地通过耦合装置以电磁方式进行。当电变量不再是稳定的，而是时间可变的，即优选地大于1MHz时，则出现这种场耦合。在本例中，电场和磁场不再以分离的方式出现，而是以电磁场的形式出现。

当耦合装置没有定位于轨道形数据传输通道的轴向端部时，其原则上可以在轨道的两个纵轴方向上将电磁波耦合或传输到数据传输通道中。耦合装置用于在两个耦合方向上与RF传输通道进行近场耦合，即馈入或传输以及馈出或接收。

由于数据传输通道中的反射，沿着电线产生了相互干扰的反射的叠加。耦合进来的射频电磁波由于反射而分裂成大量的波分量。因此，每个反射的电磁波在不同的路径上传播，并因此经历不同的振幅和相位失真。接收来自多个电磁波分量叠加的射频电磁波，所述电磁波分量在不同长度的路径中在每种情况下都有不同的幅度和相位失真。在本例中，根据各个路径和电磁波的频率，可能出现破坏性的干扰，所述干扰不利地在特定频率范围内随着衰减而变得明显。因此，电介质轨道系统内的这种干涉反射的破坏性叠加可以视为类似于移动多路传输通道中的电磁波叠加。为了改善接收器中接收到的射频RF信号的信号均衡，有利地使用所谓的空间复用，同时利用空间分集。

使用空间分集的耦合装置优选地包括多个耦合元件，所述多个耦合元件中的每一个都具有电端子和/或至少一个空间延伸的耦合元件，所述耦合元件中的每一个都具有用于馈入和馈出电磁波的两个电端子。耦合元件的每个电端子在每种情况下电连接至属于耦合装置的收发器装置。RF信号由收发器装置馈入耦合装置中，或者RF信号通过耦合元件的电端子从耦合装置馈入收发器装置中。因此，多输入多输出传输系统(MIMO传输系统)可以通过包括这种基于轨道的数据传输通道和具有这种设计的耦合装置的布置来实现。结合下面将进一步详细解释的MIMO均衡，以这种方式失真的接收信号可以有利地以良好的均衡质量被均衡。

对于具有两个电导体的基于轨道的传输通道，优选地，需要开发具有耦合装置的2x2 MIMO结构，所述耦合装置包括两个耦合元件，所述两个耦合元件中的每一个都具有电端子，或者需要开发具有两个电端子的空间延伸的耦合元件，所述耦合元件中的每一个都双向用于馈入/传输和馈出/接收。在轨道中的多个电导体具有更多数量的可传播模式的情况下，MIMO结构的阶数也可以更高，例如3x3 MIMO结构、4x4MIMO结构或通常为nxn MIMO结构(在本例中，n是自然数)。电端子的最大可感知数量相当于轨道系统中要传输的模式数量的两倍。在耦合装置中的每种情况下包含的所有耦合元件的电端子的总数(其在每种情况中用于耦合入和耦合出电磁波或与其对应的电信号)不需要对应于每个耦合装置中MIMO结构的顺序，而是在一些耦合装置的情况下也可以更小。

在每种情况下，在每个收发器装置中设置一个用于MIMO均衡的装置和一个用于MIMO驱动的装置，这些用于MIMO均衡和用于MIMO驱动的装置中的每一个都通过插入的模拟和/或数字信号处理装置连接至属于收发器装置的耦合装置的耦合元件的电端子。

在用于MIMO均衡的装置中，对由传输的收发器装置传输的RF信号的数据进行重构。在本例中，使用空间分集，以均衡由于基于轨道的传输系统中的不同传播路径而导致的传输RF信号的失真。分集是通过传输器和接收器侧的多天线装置来实现的。多天线装置由传输器和接收器侧的耦合装置形成，所述耦合装置具有多个耦合元件。在每种情况下，这些耦合元件都具有用于相关的收发器装置的一个电端子，或者都具有用于相关的收发器装置的两个电端子。对于MIMO均衡，可以使用常规的MIMO均衡方法。

在用于MIMO驱动的装置中，基本上会产生射频电信号，所述射频电信号被提供给耦合装置的各个电端子。为此目的，对应于所使用的MIMO传输方法，待传输的数据被分布在各个射频电信号中，并被调制到射频电信号上。在每种情况下，各自具有不同数据的射频电信号可以通过用于MIMO驱动的装置供应至耦合装置的各个电端子。作为替代方案，也可以在每种情况下，向耦合装置的各个电端子提供具有所有数据的射频单个信号的一个相同或不同的线性组合。在更罕见的应用中，在每种情况下，同样的射频电信号(在每种情况下具有同样的数据)也可以被提供给耦合装置的各个电端子。

在第一变型中，耦合装置可以根据定向耦合器的原理来设计。在每种情况下，属于单个收发器装置的耦合装置包括定向耦合器的第一电导体，而轨道内的电导体形成定向耦合器的第二电导体。因此，耦合装置和电介质轨道中的相关的电导体是定向耦合器的两个耦合伙伴。

为了实现2x2 MIMO结构，耦合装置因此包括耦合元件，所述耦合元件连接至用于与收发器装置电联接的两个电端子。在每种情况下，电信号通过这两个电端子从用于收发器装置的MIMO驱动的装置馈入耦合装置中，或者从耦合装置馈入用于收发器装置的MIMO均衡的装置中。

为了对轨道中的电导体实现高耦合因子，同时实现高回波损耗，耦合装置的耦合元件需要相对于轨道中的导电体适当地定位并适当地确定尺寸。

为了实现具有高耦合因子的耦合，耦合装置可以直接定位在电介质轨道上而不形成切口。为此目的，外导体涂层优选暴露在耦合装置的区域中。然而，耦合装置优选地突出到切口中，所述切口在电介质轨道中形成，以便增加波导内电磁波的耦合因子。

由于在轨道的纵轴方向上传输的电磁波的功率中只有非常小的一部分通过耦合装置耦合到收发器装置，所以在执行耦合输出过程的耦合装置的区域中，基于轨道的数据传输系统的传输损耗只有相对较小的下降。此外，耦合装置与在轨道上传输的电磁波的耦合(该耦合的大小应适当地变弱)仅产生微弱的反射，其结果是，即使在多个耦合装置沿着轨道安装的情况下，信号传输也仅受到轻微的削弱。

耦合装置还包括耦合在轨道的外导体涂层和相应的收发器装置的参考电位端子之间的外导体耦合。此外导体耦合可以优选地通过电流耦合来进行，例如通过设置有金属覆盖物的耦合装置的耦合元件来进行，或者可选地通过电容耦合来进行。

在第二变型中，耦合装置还可以包含用于电场的耦合元件(即场耦合元件)，和/或用于磁场的耦合元件(即H场耦合元件)。E场耦合元件优选为小型单极天线或小型偶极天线的形式，而H场耦合元件优选为小型环形天线的形式。E场耦合元件具有电连接到收发器装置的电端子，其用于馈入或馈出电信号。H场耦合元件具有电连接到收发器装置的电端子，其用于馈入或馈出电信号。H场耦合元件的另一个电端子连接到收发器装置的接地端子和/或连接到电介质轨道的外导体涂层，并且不用于利用与收发器装置馈入或馈出电信号。因此，E场耦合元件和H场耦合元件都设计为双向的，用于馈入/传输和馈出/接收近场中的电磁波。

对于2x2 MIMO结构，需要两个E场耦合元件或两个H场耦合元件。对于具有2x2MIMO结构的耦合装置，一个E场耦合元件和一个H场耦合元件的组合也是可以考虑的。在本例中，E耦合元件和/或H耦合元件以由波力学预先确定的纵向间隔沿着电线彼此布置。对于更高阶的MIMO结构，需要相应地增加E场耦合元件和/或H场耦合元件的数量。

各个E场耦合元件或H场耦合元件同样需要相对于高耦合因子和同时高反射损耗来相应地确定尺寸，并相应地布置在电介质轨道内的切口中。至于外导体耦合，上文根据定向耦合器原理所述的关于耦合器装置的耦合同样适用。

在每种情况下，由用于MIMO驱动的装置馈入E场耦合元件或H场耦合元件的电端子中的射频电信号，其被耦合到基于轨道的数据传输通道中的电磁波中，所述电磁波在轨道的两个纵轴方向上传播。在每种情况下，从E场耦合元件或H场耦合元件耦合出的并且由各个电磁波的干涉反射的叠加产生的电磁波，其作为相应的射频电信号提供给用于MIMO均衡的装置。在用于MIMO均衡的装置中，对由另一个收发器装置传输的两个射频电信号进行均衡和重构。

为了进一步提高MIMO均衡中的均衡质量，有利地使用波束赋形。为此目的，在每种情况下，各个收发器装置在轨道的两个纵轴方向上传输不同的RF信号：

对于根据定向耦合器原理运作的耦合装置，为此目的，在每种情况下都需要将一个不同的射频电信号(即在每种情况下都需要将一个其上已经调制了不同数据的射频电信号)馈入耦合元件的两个电端子，所述两个电端子处于用于收发器装置的MIMO驱动的装置的传输模式中。由于耦合装置的定向作用，各自具有不同数据的两个RF信号在每种情况下被辐射成射频电磁波，所述射频电磁波在每种情况下沿轨道的不同纵轴方向传播。在接收模式中，在每种情况下，由于耦合装置的定向作用，从轨道系统的两个纵轴方向传播出的电磁波在每种情况下在耦合元件的两个电端子处分别耦合出去，并且因此分别提供给收发器装置的用于MIMO均衡的装置。

为了在轨道的两个纵轴方向上耦合具有不同数据内容的电磁波，在具有E场耦合元件的耦合装置中需要两个E场耦合元件。两个E场耦合元件沿着轨道的纵轴以λ/4·(2n+1)(优选为λ/4)的轴向间距彼此隔开。在本例中，λ是在数据传输通道中传播的电磁波的波长，n是整数非负因子。用于MIMO驱动的装置设计为在每种情况下将第一电信号和第二电信号注入到两个E场耦合元件的电端子中。在一个E场耦合元件处注入的第一电信号相对于在另一个耦合元件处注入的第一电信号具有90°的相位滞后，并且在另一个E场耦合元件处注入的第二电信号相对于在第一E场耦合元件处注入的第二电信号具有90°的相位滞后。

当各自具有不同数据的两个射频电磁波在轨道的不同纵轴方向上传播时，可以使用各自具有耦合装置的电端子的两个E场耦合元件，其已经用于在两个纵轴方向上具有不同数据内容的电磁波的耦合输入。两个E场耦合元件的电端子连接到用于收发器装置的MIMO均衡的装置。用于MIMO均衡的装置设计为通过MIMO均衡方法，在每种情况下，从两个E场耦合元件的电端子馈出的电信号中重构两个电信号，所述电信号在每种情况下通过另一个收发器装置耦合到相关的耦合装置中。

如果在耦合装置中使用两个H场耦合元件而非使用两个E场耦合元件，则在轨道的两个纵轴方向上发送或接收两个不同RF信号的过程等同于两个E场耦合元件的情况。

最后，具有一个E场耦合元件和一个H场耦合元件的耦合装置也是可能的。

为了将具有不同数据的电磁波馈入轨道的不同纵轴方向或从轨道的不同纵轴方向馈出，需要E场耦合元件和H场耦合元件。E场耦合元件和H场耦合元件的电端子沿着轨道的纵轴以n·λ/2(优选以λ/2)的轴向间距隔开，在每种情况下都有一个电信号由收发器装置馈入或馈出所述电端子，因为E场和H场相对于彼此具有90°的相移(在本例中，n是整数非负因子，包括零)。

通常，传输频率或传输频率范围以及因此在基于轨道的传输系统中传播的电磁波的波长或波长范围应该选择得很高，使得由各个耦合元件之间的λ/4或λ/2的间距确定的耦合装置的空间范围达到紧凑的尺寸。

多个用户使用的基于轨道的数据传输通道被排除在两个收发器装置之间的直接通信(所谓的对等通信)之外，因为这样的数据传输通道不能由多个传输就绪的收发器装置同时使用。相反，有必要组织每个单独的收发器装置对公共传输介质的访问。基于轨道的数据传输通道中的数据传输应该优选地根据主-从原理来实现。

一个收发器装置采用主装置的形式，而其余的每个收发器装置都是采用从装置的形式。主装置优选地也采用接入点的形式。因此，其具有与建筑物内的另一个数据传输系统(优选地为硬连线数据网络)的数据接口。数据接口优选与另一个数据传输系统电连接或有线连接，或者也可以无线连接。接入点可以优选包含电源接口，在任何情况下，在主装置(或从装置)与建筑物中的电源之间都需要所述电源接口。

传输容量的扫描和传输容量的分配通过主装置进行。这是使用常规的方法进行的，所述常规的方法通常是在诸如IEEE 802.11之类的单个传输标准中建立的。传输准备就绪的从装置可以在由主装置分配给它们的单独时隙中将待传输的数据传输到接收的收发器装置(所谓的时分多址(TDMA)方法)。作为时分多址方法的替代方案，也可以使用频分多址方法(频分多址(FDMA)方法)或码分多址方法(码分多址(CDMA)方法)。频分多址方法的特殊情况是所谓的OFDM方法(正交频分复用)。

数据传输优选从发送的从装置到主装置，然后从主装置到接收的从装置。还可以考虑多播模式，其中发送的从装置通过主装置与多个接收的从装置或所有剩余的接收的从装置进行数据通信。

关于确定哪个收发器装置作为主装置，以及哪个收发器装置因此作为从装置，优选在操作开始时进行一次。优选地，具有到建筑物的电源系统的电源接口的收发器装置将作为主装置。类似于自组织网络，也可以考虑，各个收发器装置在特定的、相对长的时间帧内通过特定的方法在它们之间确定哪个收发器装置作为主装置，以及哪个收发器装置因此作为从装置。后一种变型特别适合于具有随时间变化的收发器装置的基于轨道的数据传输通道的情况。

当预先确定主装置时，采用主装置形式的收发器装置优选地需要定位在几何中心或定位在沿着轨道的纵向范围围绕几何中心的轴向区域中。在本例中，在轨道的一个纵轴方向上与主装置间隔开的收发器装置的数量大致对应于在轨道的另一个纵轴方向上与主装置间隔开的收发器装置的数量。因此，待传输的数据量在主装置和两组从装置之间大致相等，这两组从装置分别定位于轨道的一个纵轴方向或定位于轨道的另一个纵轴方向上。主装置的这种布置特别适合于波束赋形方法，因为其使得基于轨道的数据传输通道的传输容量能够得到最佳的利用。

在基于轨道的数据传输系统的相对大的纵向范围的情况下，在本发明的优选改进中，数据传输通道的电线具有多个轨道，这些轨道在端侧可彼此连接并由电绝缘材料和相关的可互连电导体组成。在本例中，电介质导轨在两端的边缘相接触，以便沿着整个电线实现每单位长度的连续介电性，从而避免或至少最小化传输通道中的电缺陷。

各个连续的电介质轨道的轴向连接或者直接在待耦合的两个轨道之间发生，或者通过附加的连接元件发生。在将待连接的两个轨道直接耦接的情况下，两个轨道的轴向端部以这样的方式成形，使得例如通过锥形轮廓的压力配合连接、例如通过闭锁元件对的形状配合连接、例如通过粘合剂粘合的材料结合连接或螺纹连接是可能的。通过附加的连接装置的间接连接是可能的，例如，提供夹紧元件，所述夹紧元件以压力配合的方式在相邻的轨道的轴向端部处的相关的切口中夹紧。两个相邻的轨道可以通过轴环在外部彼此连接，所述轴环可以以压力配合或形状配合的方式或通过螺纹连接与两个轨道连接。

两个相邻的电介质轨道的外导体涂层的电连接可以优选地通过上述的轴环来实现。金属轴环和要彼此连接的两个轨道的外导体涂层之间的耦合优选地在每种情况下都是λ/4谐振器的形式。为此目的，在每种情况下，在待彼此连接的轨道的邻接区域中，金属轴环的纵向长度对应于在波导中传播的电磁波的波长的四分之一。此外，在λ/4重叠区域内，在金属轴环和金属外导体涂层之间的各个轨道的金属外导体涂层上涂覆电介质涂层。对于预先确定的带宽内的射频电磁波的传输，通过形状为λ/4谐振器的轴环，可以改善两个相邻的轨道之间的过渡中的传输损耗。此处的关键参数是轴环的电气长度。

具有与内导体数量相对应的多个电接触元件的连接元件可以优选用于作为内导体的各个电导体的电连接。为了将连接元件定位在电介质轨道内，在每种情况下，在轨道的轴向端部形成相应形状的切口。切口优选设计成使得连接元件在轨道的电介质区域中完全消失。在每种情况下，各个接触元件在其轴向端部具有接触片，所述接触片在相关的电导体的轴向端部上施加足够的接触压力。除了各个内导体的这种电流连接之外，作为替代方案，也可以通过基于外导体接触的λ/4谐振器实现谐振、直流隔离的耦合。

可选地，两个轨道之间的电连接也可以在没有使用接触元件的连接元件的情况下实现。在本例中，电内导体在轨道的一个轴向端部突出超过轨道的轴向端部，并在此区域中成形为接触片。

在本发明的优选实施例中，基于轨道的数据传输系统的电线可以分支成至少两个电线。

在本例中，电介质轨道分支成至少两个电介质轨道，并且相关的电导体在每种情况下都分支成至少两个电导体。以这种方式，不仅终端设备的项目可以沿着轨道的线性纵向范围连接至数据传输系统，而且布置成区域分布的终端设备的项目也可以连接至数据传输系统。

优选地，分支可以采用T形或Y形的形式。然而，也可以考虑其他形状的分支。考虑到射频电磁波的良好传输特性，各个分支臂之间的分支角在每种情况下都不应该具有锐角。在本例中，分支角优选应大于45°、特别优选为大于60°、非常特别优选为等于90°或大于90°。

如上所述，在基于轨道的数据传输系统中，多个电导体或多个电导体对可以布置在电介质轨道内。因此，在基于轨道的数据传输系统中，可以传输多个独立模式的电磁波，在每种情况下所述电磁波都具有不同的数据。为了将电磁波的各自独立的模式馈入和馈出轨道系统，耦合装置在每种情况下都具有用于每个内导体或用于每个内导体对的单独的耦合元件，所述耦合元件中的每一个都在传输和接收模式中与收发器装置交换单独的RF信号。为了最小化电介质轨道内的这些单独的传输通道之间的串扰，优选需要在电介质轨道内的各个电导体或各个电导体对之间沿其纵向长度布置金属屏蔽板。

为了使轨道的轴向端部处的反射最小化，从而使射频电磁波沿轨道整个纵向范围的传输能够反射最小化，在每种情况下，优选地，在轨道的轴向端部的每个内导体和外导体之间连接一个低反射终端电阻器。在没有反射的理想情况下，在每个内导体和外导体之间连接无反射阻抗(即匹配阻抗)。匹配阻抗对应于相应的内导体的单端系统阻抗，例如为50Ω。

如果两个相邻的电导体在电介质轨道内被引导用于传输差分信号，则需要在这两个电导体之间连接匹配阻抗，所述匹配阻抗对应于单端系统阻抗的两倍，例如100Ω。作为替代方案，在用于传输差分信号的一对电导体的情况下，可以在每个电导体和电介质轨道的外导体涂层之间连接匹配阻抗，所述匹配阻抗对应于单端系统阻抗，例如50Ω。

在每种情况下，端接电阻器可以通过合适形状的金属连接元件来实现(例如筒状或网状)。使用分立的电子部件，例如SMD电阻器，同样是可能的。

如果射频电磁波的反射在轨道的轴向端部处被接受，因为在各个收发器装置中实现了MIMO均衡，可选地，内导体和外导体的轴向端部可以在每种情况下通过短路连接或者通过不匹配阻抗而连接。在具有外导体涂层而没有内导体的电介质轨道的情况下，轨道的轴向端面也可以设置有金属涂层。在接受反射的情况下，电导体的轴向端部可以是不连接的(即在每种情况下都是开放的)。此外，可以通过短路或开路在电导体的轴向端部寻求全反射，以便不减少轨道的终端电阻器处的传输信号的信号线，并避免轨道端部的不利加热。

当前的无线电通信标准，例如蓝牙或IEEE 802.11(WIFI)，或者当前的线路标准，例如DOCSIS(电缆数据服务接口规范)，都可以用于数据传输通道中的数据传输。

如果合理的话，上述配置和改进可以根据需要相互结合。本发明的其他可能的配置、改进和实施方式还包括没有明确提到的本发明的特征的组合，所述特征已经在上下文关于示例性实施例进行了描述。特别地，在本例中，本领域的技术人员也会在本发明各自的基本形式上增加个别方面作为改进或补充。

附图说明

下面将参考附图的示意图中指定的示例性实施例更详细地解释本发明，其中：

图1示出了根据本发明的数据传输系统的等距视图，

图2A示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的第一实施例的横截面图，

图2B示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的第二实施例的横截面图，

图2C示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的第三实施例的横截面图，

图2D示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的第四实施例的横截面图，

图2E示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的优选修改的横截面图，

图2F示出了根据本发明的数据传输系统中传输通道的进一步修改的横截面图，

图2G示出了根据本发明的数据传输系统中多个传输通道的横截面图，

图3A示出了根据定向耦合器原理的耦合装置和相关的收发器装置的图示，

图3B示出了具有两个E场耦合元件的耦合装置和相关的收发器装置的图示，

图3C示出了具有两个H场耦合元件的耦合装置和相关的收发器装置的图示，

图3D示出了具有一个E场耦合元件和一个H场耦合元件的耦合装置以及相关的收发器装置的图示，

图3E示出了具有电流耦合元件的耦合装置和相关的收发器装置的图示，

图4A示出了在传输通道不对称的情况下具有终端阻抗的纵向截面图，

图4B示出了在差模下传输通道对称的情况下具有终端阻抗的纵向截面图，

图4C示出了在共模下传输通道对称的情况下具有终端阻抗的纵向截面图，

图5A示出了在未连接状态下可在端侧连接的轨道的等距视图，

图5B示出了在端侧彼此连接的两个轨道的等距视图，

图5C示出了在两个轨道在端侧处彼此连接的情况下外导体连接的纵向截面图的细节，以及

图6示出了基于轨道的数据传输系统中分支的等距视图。

附图中的附图旨在进一步理解本发明的实施例。它们示出了实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理和概念。从附图中可以发现其它实施例和许多提到的优点。附图中的元件不一定相对于彼此按真实比例描绘。

在附图中，如果没有相反的说明，相同的、功能相同的和作用相同的元件、特征和部件都具有相同的附图标记。

下文中将以相互关联的方式全面描述这些附图。

具体实施方式

在下文中，将参照各个附图来详细解释根据本发明的数据传输系统。

图1所示的数据传输系统1具有数据传输通道2和多个收发器装置3，所述多个收发器装置3沿着数据传输通道2的纵向范围布置。数据传输通道2是电数据传输通道，并因此包含电线。此电线具有电介质轨道4和至少一个电导体5，所述电导体5在每种情况下沿着电介质轨道4的纵向范围延伸，并连接至电介质轨道4。电介质轨道4由刚性电介质材料制成，并且沿着其纵轴6具有纵向范围，所述纵向范围是其横向范围的数倍。基于轨道的数据传输系统1可以包括具有相关的电导体5的单个轨道4，或者包括在端侧处彼此电连接和机械连接并具有相关的电导体5的多个轨道4。图1示出了基于轨道的数据传输系统1，其具有两个电介质轨道4₁和4₂，所述两个电介质轨道在端侧处通过轴环7相互连接。

电数据传输通道2可以具有多个实施例，例如如图2A至图2G所示。

图2A所示的电数据传输通道2的第一实施例仅包括一个电介质轨道4和单个电导体5，所述电导体5采用电介质轨道4的外表面的侧表面侧上的金属涂层的形式。除了将各个收发器装置3布置在轨道4上的区域之外，也将金属涂层施加到电介质轨道4的整个侧表面。轨道的横截面轮廓优选为正方形。然而，也可以考虑其他技术上合理的横截面轮廓。在这种数据传输通道2中，电磁波可以沿着轨道4的纵轴6在金属涂层之间的电介质轨道4内传播。在最简单的情况下，由收发器装置3耦合到电数据传输通道2中的电磁波在轨道4的两个纵轴方向上移动。基于轨道的数据传输通道2在其整个纵向范围内具有均匀的波阻抗。

在轨道4的轴向端部8处，如果电数据传输通道2的这些轴向端部8没有由匹配端接电阻器端接(所述匹配端接电阻器端接与电数据传输通道2的波阻抗相对应)，则会产生电磁波的反射。如果电数据传输通道2的轴向端部8没有以匹配的方式端接，则在每种情况下都导致电磁波的反射，并因此也导致传输的收发器装置3和接收的收发器装置3之间的反射波的干扰。各个反射的电磁波之间的干扰可以视为类似于移动多路传输通道中的衰减和失真效应。通过MIMO均衡，如将在下面进一步解释的，可以均衡射频接收信号中包含的衰减和失真效应，所述衰减和失真效应源自各个反射的电磁波的干扰。

图2B中所示的电数据传输通道2的第二实施例中，两个电导体5在电介质轨道4内彼此隔开地布置。两个电导体5平行于电介质轨道4的纵轴6延伸。在图2B中，两个电导体5具有矩形横截面轮廓。作为替代方案，另一种轮廓(例如圆形轮廓)也是可能的。电磁波可以沿着轨道4的纵轴6以差模在两个电导体5之间传播。因此，差分RF信号(即对称的RF信号)可以在这种电数据传输通道2中传输，所述RF信号对应于差模中的射频电磁波。

图2C中所示的电数据传输通道2的第三实施例，除了具有在电介质轨道4内彼此间隔布置的两个电导体5之外，还具有另一个电导体5，所述另一个电导体5是在电介质轨道4的外表面的侧表面侧上采用金属涂层的形式。布置在电介质轨道4内的两个电导体5形成内导体，并且金属涂层形成电数据传输通道2的外导体。在电数据传输通道2的第三实施例中，由于外导体，与第二实施例相比，可以传输具有更高频率的RF信号。

在图2D中所示的电数据传输通道2的第四实施例中，存在同轴结构。为此目的，电导体5布置在具有圆形横截面轮廓的电介质轨道4的中心，并且金属涂层被施加到电介质轨道4的外表面的侧表面。对应于非对称的RF信号的射频电磁波可以在具有这种设计的电数据传输通道2中传输。

在图2E所示的电数据传输通道2的特定实施例中，电介质轨道4在其整个纵向范围上具有切口9。此切口9优选地成形为具有矩形横截面轮廓的凹槽的形式。然而，其他基本横截面轮廓(例如三角形基本横截面轮廓)也是可能的。固定至电介质轨道4的电导体5布置在切口9的壁上，优选地布置在切口9的基部上。在切口9外部的外表面的侧表面上，将金属涂层施加到电介质轨道4上。考虑到切口9的适当尺寸，存在具有“准同轴”横截面轮廓的电数据传输通道2，射频电磁波在其中可以被引导。

在图2F中所示的电数据传输通道2的优选实施例的改进中，在每种情况下，在电介质轨道4的纵轴方向上延伸的凹槽10优选地在切口9的两个侧壁中成形，并且在所述凹槽10中引导另外的电导体11。凹槽10各自具有对应于另外的电导体11的横截面轮廓的横截面轮廓(例如圆形横截面轮廓或方形横截面轮廓)。另外的电导体11优选地以压力配合或替代地形状配合或材料结合的方式固定在相关的凹槽10中。

这些另外的电导体11传导直流电流或单相交流电流，用于向各个收发器装置或附加的电气部件或组件(例如灯具)供电。在多导体系统中，在功耗增加的应用中，也可以考虑传输三相交流电。另外的电导体11也可以传输用于驱动附加的电气部件或组件的驱动信号。还可以考虑具有叠加数据信号的电源导体。

最后，图2G中示出了电数据传输通道2的实施例，其中在电介质轨道4内示出了两个电导体5的两对12，导体5总共传输四种模式的电磁波，即两个差分RF信号，每个差分RF信号都具有不同的数据。

为了消除或至少最小化这两个电数据传输通道21和22之间的串扰，金属屏蔽板25沿着轨道4的纵向范围布置在两个电导体5的两对12之间的电介质轨道4中。

在下文中，参考图3A至图3E解释了通过耦合装置13将各个收发器装置3耦合到电数据传输通道2。

在耦合装置13的第一变型中，使用定向耦合器的技术原理。在本例中，耦合装置13形成定向耦合器的一个耦合伙伴，并且为此具有定向耦合器的第一电导体，所述第一电导体作为耦合元件14。在电介质轨道4的内部延伸的电导体5代表定向耦合器的第二电导体。在这种线路耦合器的情况下，第一电导体电磁耦合到第二电导体。

根据定向耦合器原理操作的耦合装置13通过与内电导体5的电感和电容耦合，将电磁波耦合到数据传输通道2中。以等效的方式，耦合装置13将在数据传输通道2中传播的电磁波的部分能量耦合出数据传输通道。由于定向耦合器的方向性，由收发器装置3在耦合装置13的电端子15处馈入的射频电信号作为射频电磁波耦合进来，所述射频电磁波在基于轨道的数据传输通道2的纵轴方向上单独传播。由于定向耦合器的方向性，在耦合装置13的另一个电端子15处馈入的射频电信号作为射频电磁波耦合进来，所述射频电磁波在基于轨道的数据传输通道2的另一个纵轴方向上单独传播。

对于定向耦合器的第一电导体，根据定向耦合器原理操作的耦合装置13具有耦合元件14，所述耦合元件14具有两个电端子15。为了实现高耦合因子，耦合装置13的耦合元件14通过电介质轨道4的金属外导体涂层中的两个套管插入到轨道4中形成的空腔中，并且因此尽可能靠近并尽可能平行于数据传输通道2的电导体5布置。

耦合装置13还具有外导体耦合件16，所述外导体耦合件16将电介质轨道4上的金属涂层电连接到相应的收发器装置3的参考电位(优选为接地电位)。就良好的屏蔽效果而言，在优选实施例中，外导体耦合件16具有两个金属套筒，所述两个金属套筒中的每一个都将耦合元件14的两个端部中的一个与电端子15包裹在电介质轨道4的外导体涂层和收发器装置3的外壳之间的区域。

耦合元件14的两个电端子15通过射频电子器件(未示出)电连接到功能装置，所述射频电子器件用于相关的收发器装置3的基带信号处理。耦合装置13的两个耦合元件14形成“多天线装置”，在每种情况下，在其电端子15处存在一个待传输的RF信号或一个接收的RF信号。在每种情况下，属于多个RF信号的基带信号在MIMO基带信号处理中产生(传输模式)或进一步处理(接收模式)。在接收模式中，接收的信号在用于MIMO均衡的装置17中均衡，所述装置17是收发器装置3中基带信号处理的一部分。在传输模式中，待传输的两个信号在用于MIMO驱动的装置18中产生，所述装置18同样是收发器装置3中基带信号处理的一部分。传输和接收信号的分离可以根据所使用的无线电传输标准进行，例如使用时分复用或频分复用。

对于根据定向耦合器原理的耦合装置13，可以将各自具有不同数据的两个RF信号馈入两个耦合元件14中，并且因此在每种情况下，分别并同时将各自具有不同数据的两个电磁波耦合到轨道4的两个纵轴方向中。同时，使用这种耦合装置13有可能将两个电磁波分别在轨道4的不同纵轴方向传播的情况下耦合出来。因此，使用这种耦合装置进行波束赋形是可能的。

在图3B中所示的耦合装置13的第二变型中，两个E场耦合元件用作耦合元件14，所述两个E场耦合元件中的每一个都是小型单极天线或者偶极天线的形式。这种E场耦合元件可以各自通过电容耦合将电磁波耦合到数据传输通道2中或者将电磁波从数据传输通道2中耦合出来。

对于这种耦合装置13，也可能将两个电磁波耦合到基于轨道的数据传输通道2中。在用于MIMO均衡的装置17中，在每种情况下，由另一个收发器装置3传输的两个电信号可以使用MIMO均衡方法从两个电磁波重构，所述两个电磁波通过两个E场耦合元件从基于轨道的数据传输通道2耦合出，并且两个电端子15通过作为电信号供应给用于MIMO均衡的装置17。

为了在用于MIMO均衡的装置17中附加地优化所传输的电信号的均衡和重构，具有两个E场耦合元件的耦合装置13耦合两个电磁波，所述两个电磁波中的每一个都具有不同的数据，在每种情况下，所述不同的数据在数据传输通道中在彼此不同的单一方向上传播。以这种方式，在每种情况下，基于轨道的数据传输系统1的两个纵轴方向中的每一个方向上的两个耦合的电磁波的波束赋形得以实现。

为此目的，在每种情况下，两个E场耦合元件沿着轨道4的纵轴6以λ/4·(2n+1)(优选为λ/4)的轴向间距彼此隔开。在本例中，λ是电磁波的波长，n是非负整数因子。

此外，用于MIMO驱动的装置18为此目的设计为在每种情况下将第一电信号和第二电信号注入到两个E场耦合元件的电端子15中。在一个E场耦合元件处注入的第一电信号相对于在另一个E场耦合元件处注入的第一电信号具有90°的相位滞后，并且在另一个E场耦合元件处注入的第二电信号相对于在第一E场耦合元件处注入的第二电信号具有90°的相位滞后。

由于第一电信号在相对于另一个E场耦合元件具有90°相移的一个E场耦合元件处馈入，并且一个E场耦合元件和另一个E场耦合元件之间的轴向间距优选地对应于λ/4，因此在每种情况下，属于第一电信号的电磁波在一个E场耦合元件处相消地彼此叠加，而在另一个E场耦合元件处相长地彼此叠加。因此，电磁波从两个第一电信号的输入处沿着数据传输通道2的纵轴6的一个纵轴方向，从一个E场耦合元件单一地传播到另一个E场耦合元件。

在两个E场耦合元件处第二电信号的输入与两个第一电信号的输入相反。因此，在每种情况下，属于第二电信号的电磁波在一个E场耦合元件处相长地彼此叠加，而在另一个E场耦合元件处相消地彼此叠加。因此，电磁波从两个第二电信号的输入处沿着数据传输通道2的纵轴6的一个纵轴方向，从其他E场耦合元件单一地传播到第一E场耦合元件。

由于分别具有不同数据的两个电磁波在每种情况下仅在数据传输通道2的单个纵轴方向上由耦合装置13辐射出，所述纵轴方向在每种情况下彼此不同，因此降低在数据传输通道2的轴向端部8处反射的电磁波的干扰。因此，在每种情况下，在耦合装置13的电端子15处馈出的两个电信号的失真程度减小。因此，可以在用于MIMO均衡的装置17中更好地重构两个传输的电信号。

在图3C中所示的耦合装置13的第三变型中，两个H场耦合元件用作耦合元件14，所述两个H场耦合元件中的每一个都是小型环形天线的形式。这种H场耦合元件可以通过电感耦合将电磁波耦合到数据传输通道2中或者将电磁波从数据传输通道2中耦合出来。H场耦合元件通过单个电端子15连接至收发器装置3。H场耦合元件的另一个电端子电连接至电介质轨道4的外导体涂层，并且因此通过外导体涂层16电连接至收发器装置3的接地电位。H场耦合元件的轴向范围应优选选择为小于λ/4。

通过在两个H场耦合元件的电端子15处馈入和馈出的两个RF信号，以与两个E场耦合元件等效的方式，两个电磁波可以耦合到数据传输通道2中并从数据传输通道2中耦合出来。用于MIMO驱动的装置18和用于MIMO均衡的装置17中的信号处理与具有两个E场耦合元件的耦合装置13的情况下的信号处理相同。

对于波束赋形，同样需要两个H场耦合元件。在每种情况下，连接至用于MIMO驱动的装置18和用于MIMO均衡的装置17的每个H场耦合元件的两个电端子15同样需要沿着轨道4的纵轴6以λ/4·(2n+1)(优选λ/4)的轴向间距彼此隔开。

在波束赋形期间，将第一电信号和第二电信号注入到两个H场耦合元件的电端子15中的方式与在具有两个E场耦合元件的耦合装置的情况下进行波束赋形的方式相同。

最后，图3D中示出了具有一个E场耦合元件和一个H场耦合元件的耦合装置。

对于波束赋形，E场耦合元件和H场耦合元件的电端子15(每个都电连接到用于MIMO驱动的装置18和用于MIMO均衡的装置17)应该沿着轨道4的纵轴6以λ/2·n(优选λ/2)的轴向间距彼此隔开。在本例中，λ是电磁波的波长，而n是包括零在内的非负整数。这意味着E耦合元件和H耦合元件可以位于同一点。

最后，图3E中示出了具有电流耦合的耦合装置13。为此目的，在每种情况下，两个耦合元件14都具有一个电端子15，所述电端子15用于从收发器装置馈入射频电信号或向收发器装置馈出射频电信号。两个耦合元件14与基于轨道的数据传输系统1的电线的电流耦合通过两个耦合元件14的那些端部的电连接和机械连接来进行，所述那些端部在每种情况下都与轨道4的电导体5的电端子15相对。两个耦合元件14和电导体5之间的电连接和机械连接沿着轨道的纵向轴线6以λ/4·(2n+1)(优选为λ/4)的轴向间距彼此隔开(在本例中，n是非负的自然数)。这种电流耦合只能在收发器装置3上实现，所述收发器装置3是基于轨道的数据传输系统1的接入点的形式。

在下文中，参考图4A、图4B和图4C中解释电介质轨道4的轴向端部8的结构。

数据传输通道2的轴向端部8可以由适当选择的终端电阻器19终止，以便最小化电磁波的反射。在图4A中所示的数据传输通道2不对称的情况下，导电连接元件(例如套管)布置在两个电导体5(即内导体和外导体)之间的轴向端部8。此导电连接元件以这种方式确定尺寸，并且由这种导电材料制成，使得终端电阻器19与数据传输通道2的波阻抗(例如50Ω)相对应。

在数据传输通道对称的情况下，如图4B中所示，用于差模的导电连接元件(例如梁)布置在两个电导体5(即两个内导体)之间的数据传输通道2的轴向端部8。此导电连接元件以这种方式确定尺寸，并且由这种导电材料制成，使得终端电阻器19与数据传输通道2的单端阻抗的两倍(例如100Ω)相对应。

在数据传输通道对称的情况下，如图4C所示，在每种情况下，一个导电连接元件布置在两个内导体之一和用于共模的外导体涂层之间的数据传输通道2的轴向端部8处。这些导电连接元件中的每一个在每种情况下都以这种方式确定尺寸，并且由这种导电材料制成，使得终端电阻器19对应于数据传输通道2的单端阻抗(例如50Ω)。

如果数据信号另外通过两个电源导体传输，则在第一变型中，所述两个电源导体在每种情况下在数据传输通道2的轴向端部8处都是断开的(即未连接的)。在第二变型中，两个电源导体在轴向端部8处通过具有高电容的电容器彼此连接。在第三变型中，电源导体的轴向端部8通过串联电路彼此连接，所述串联电路包括具有高电容的电容器和终端电阻器。

除了数据传输通道2的轴向端部8的匹配终端之外，可选地，也是可以考虑使用不匹配终端电阻器的不匹配终端。在本例中，电磁波的信号功率在数据传输通道2的轴向端部8处没有完全转换成破坏性热量，而是部分信号能量在轴向端部8处被反射。在全反射的情况下，在单个电导体5的未连接的轴向端部(即，开放的轴向端部)或单个电导体5之间的短路连接的情况下，没有信号功率到热量的破坏性转换。对于部分反射和全反射的情况，会产生各个反射的电磁波的干涉。各个反射的电磁波的这些干扰会导致收发器装置3中接收信号的衰减和失真效应。为了从接收的电信号中重建原始传输的电信号，使用了上述用于MIMO均衡的装置17。

原则上，MIMO系统可以很好地处理多次反射；因此，轨道的端部的空载运行并不代表信号传输方面的问题。当省去终端时，甚至可以有预期更好的信噪比，因为在终端中没有消耗有用信号中包含的能量的比例。

在下文中，参考图5A至图5C解释了在端部处彼此连接的两个轨道4之间的基于轨道的数据传输通道2中的电导体5之间的电连接。

图5A中的等距视图示出了图2F所示的电数据传输通道2的一个实施例的轴向端部8。并非所有布置在电介质轨道4内的电导体5都被引导至电介质轨道4的端侧端部。如图5B所示，由于数据传输通道2的内导体在其轴向端部以这种方式缩短，电介质连接元件20可以插入两个轨道4中，所述两个轨道4在轨道4的轴向端部8的区域中的端部处彼此连接。

在每种情况下，连接元件20包含一个导电接触元件21，所述导电接触元件21用于每对要彼此连接的电导体5。在每种情况下，在各个接触元件21的两个轴向端部处形成有接触片22，在两个轨道4的插接状态下，所述接触片22在相应的电导体5上施加足够的接触压力。连接元件20也用于机械地固定要在端部彼此连接的两个轨道4。为此目的，优选地，连接元件20的侧壁成形为圆锥形，以便通过压配合实现与相邻的轨道4的压力配合连接。作为替代方案，通过粘合剂粘合的材料结合连接或通过闭锁元件的成形的形状配合连接也是可能的。

作为替代方案，在没有连接元件20的情况下，两个要在端部彼此连接的轨道4的电连接和机械连接也是可能的。为此目的，内导体在相对于电介质轨道4的轴向端部的轴向端部延伸，并包括有接触片。为了进行机械固定，端面延伸部需要在电介质轨道4的一个轴向端部形成锥体或斜面，该锥体或斜面以压力配合的方式插入到另外的轨道3的轴向端部的相应切口中。

为了在每种情况下待连接的两个电介质轨道4上的金属外导体涂层进行电连接，如图5C所示，使用上面已经提到的导电很强的轴环7。轴环7的电功能可以描述为两个调谐到工作频率的四分之一波长谐振器的串联电路，其将轴环的端部的电空载运行转换成轨道段之间的邻接表面处的短路。

为此目的，轴环7设计为金属的，并且其具有基于轨道的数据传输通道2中电磁波波长一半数量级的电长度。在本例中，在每种情况下，金属轴环7都与相邻的两个轨道4的每个外导体涂层的一半的轴向范围(即电长度为波长的四分之一)重叠。为了实现金属轴环7和外导体涂层之间的谐振耦合，电介质层23优选地施加在外导体涂层上的谐振耦合的区域中。

除了通过在端侧连接多个轨道4来扩展基于轨道的数据传输通道2之外，在基于轨道的数据传输通道2中进行分支也是可能的。图6示出了总共具有三个分支臂24的基于轨道的数据传输通道2的T形分支。分支的其它实施例，例如Y形分支，同样是可以考虑的。各个分支臂24之间的分支角度不应该配置得太小，特别是不成锐角，以便最小化分支区域中的反射。

尽管上面已经参照优选的示例性实施例完整地描述了本发明，但是本发明不限于此，而是可以以多种方式进行修改。

Claims (11)

1.一种数据传输系统(1)，其具有数据传输通道(2；2₁、2₂)和多个收发器装置(3)，其中，数据传输通道(2；2₁、2₂)是电线，其具有由电绝缘材料组成的轨道(4；4₁、4₂)和至少一个电导体(5)，其中在每种情况下，至少一个电导体(5)沿着轨道(4；4₁、4₂)的纵轴(6)在纵轴方向上延伸，其中，轨道(4；4₁、4₂)在侧表面侧由其中一个电导体(5)围绕，和/或在每种情况下，轨道(4；4₁、4₂)都将至少两个电导体(5)彼此隔开，其中，多个收发器装置(3)沿着轨道(4；4₁、4₂)布置，并且其中，多个收发器装置(3)中的每一个都设计为将电磁波耦合到电线中或者将电磁波耦合出电线，其中，耦合装置(13)布置在收发器装置(3)和电线之间，其用于收发器装置(3)和电线之间的电磁近场耦合，并且其中，耦合装置(13)具有至少两个耦合元件(14)，所述至少两个耦合元件(14)中的每一个都具有电端子(15)，或者所述耦合装置(13)具有至少一个耦合元件(14)，所述至少一个耦合元件(14)中的每一个都具有两个电端子(15)，

其特征在于，

收发器装置(3)具有用于MIMO均衡的装置(17)和用于MIMO控制的装置(18)，它们分别连接至耦合元件(14)的电端子(15)。

2.根据权利要求1所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

从轨道(4；4₁、4₂)的外表面开始沿着轨道(4；4₁、4₂)的纵向长度在轨道(4；4₁、4₂)中形成切口(9)。

3.根据权利要求1所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

耦合装置(13)具有两个耦合元件(14)，所述两个耦合元件(14)中的每一个都具有电端子(15)，所述两个耦合元件(14)为两个E场耦合元件或两个H场耦合元件，或一个E场耦合元件和一个H场耦合元件的组合。

4.根据权利要求3所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

在每种情况下，两个E场耦合元件或两个H场耦合元件的电端子(15)沿轨道(4；4₁、4₂)的纵向长度以λ/4·(2n+1)的轴向间距彼此隔开，其中λ是电磁波的波长，n是整数因子。

5.根据权利要求3或4所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

在每种情况下，用于MIMO控制的装置设计为将第一电信号和第二电信号注入至两个耦合元件(14)的电端子(15)中，其中在第一耦合元件处注入的第一电信号相对于在第二耦合元件处注入的第一电信号具有90°的相位滞后，并且在第二耦合元件处注入的第二电信号相对于在第一耦合元件处注入的第二电信号具有90°的相位滞后。

6.根据权利要求1或2所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

具有两个电端子(15)的耦合元件(14)是定向耦合器的第一电导体，其中，定向耦合器的第一电导体耦合至电导体(5)，所述电导体(5)作为定向耦合器的第二电导体。

7.根据权利要求1所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

电线具有多个轨道(4；4₁、4₂)和相关的可互连的电导体(5)，所述轨道(4；4₁、4₂)在端侧能够彼此连接并由电绝缘材料组成。

8.根据权利要求7所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

在外导体侧，两个可互连的电导体(5)通过金属轴环(7)彼此电连接，其中在每种情况下，金属轴环(7)都以谐振方式在外导体侧耦合至在端侧可彼此连接的轨道(4；4₁、4₂)的电导体(5)。

9.根据权利要求8所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

在内导体侧，两个可互连的电导体(5)通过连接元件(20)电连接至接触元件(21)，或者借助于将一个电导体(5)设计为相对于轨道(4；4₁、4₂)轴向延伸而彼此电连接。

10.根据权利要求1所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

电线分支成至少两个电线，其中轨道(4；4₁、4₂)分支成至少两个轨道(4；4₁、4₂)，以及相关的电导体(5)在每种情况下分支成至少两个电导体(5)。

11.根据权利要求1所述的数据传输系统(1)，

其特征在于，

在每种情况下，一个屏蔽板(25)沿着轨道(4；4₁、4₂)的纵向长度布置在多个电导体(5)之间或布置在多个电导体对(12)之间。