CN117397120A - 使用波导的旋转传输系统 - Google Patents

Abstract

一种耦合器在可旋转部分之间提供高速数据链路，所述可旋转部分包括包围中空的圆柱形容积的圆形间隙和至少两个天线。所述圆形间隙由导电材料制成，并且包括第一环、相对于所述第一环可旋转的第二环以及在所述环的两侧的两个侧壁。第一天线机械地耦合到所述第一环，并且第二天线机械地耦合到所述第二环。所述天线被配置用于基于在所述环处的多次反射在它们之间进行微波信号连接。

Description

使用波导的旋转传输系统

技术领域

本发明涉及一种用于在可旋转设备之间提供非接触式高速数据链路的旋转传输系统，该旋转传输系统可以特别被用于计算机断层扫描扫描仪。

背景技术

非接触式数据链路可以被用来将可旋转设备(例如计算机断层扫描(CT)扫描仪的机架的可旋转部分)耦合到静止部分。数据速率在1Gbit/s以上或甚至大于10Gbit/s的范围内。这样的数据链路也可以被称为旋转接头(rotary joint)或滑环(slipring)。

因为CT扫描仪具有大内孔用于容纳待被扫描的患者，所以其中使用的旋转接头必须具有大直径，该直径通常在1-1.5m的范围内。US5,646,962公开了这样的非接触式旋转接头，该非接触式旋转接头基于用于围绕圆形主体导引信号的带状线和可移动到其用于接收所述信号的电容拾取器。

如EP 0 093 468中公开的另一种方法使用波导用于传输信号。一种包括圆形导电中空主体的静止波导具有固定的接收天线。此外，可旋转传输天线是在主体中的径向槽中可移动的，以将信号耦合到波导的内部。这些信号沿着波导行进，直到它们到达接收天线。

问题是波导的相对小的相对带宽，这限制了可用的数据速率。此外，波导中的径向槽必须是比较窄的，以避免波导的退化。传输天线必须配合到此槽中，并且因此只能是小针脚(pin)。这样的天线在其带宽和效率方面受限制。

发明内容

本发明要解决的问题是提供可旋转部分之间的改进的高速耦合。

在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本发明的进一步改进。

也被称为高速数据链路旋转接头的、包括可旋转部分之间的高速数据链路的旋转接头包括围绕中心轴线同轴布置的第一环和第二环。所述第一环具有第一直径，并且所述第二环具有大于所述第一直径的第二直径。所述第一环和所述第二环包括至少部分导电的材料。至少一个环可以是金属的，例如铜、铝或钢的。至少一个环还可以具有定向到另一个环的导电表面。所述表面和/或环本身也可以包括电阻和/或吸收和/或衰减材料。

所述第一环和所述第二环具有圆形间隙，并且可以形成圆形通道。此外，所述第一环和所述第二环可以被轴向对齐。基本上，所述环中的任何一个可以是静止的和/或可旋转的。因此，两个环都可以是静止的，或两个环都可以是可旋转的。此外，一个环可以是静止的，而另一个是可旋转的。

所述圆形通道还可以包括至少一个或两个侧壁。第一侧壁轴向地定位在所述环的一侧，而第二侧壁轴向地定位在所述环的另一侧或相对侧。所述第一环、所述第二环、所述第一侧壁和所述第二侧壁形成封闭的圆形通道，所述圆形通道可以具有矩形或正方形横截面。基本上，所述侧壁中的任何一个可以是静止的或可旋转的。

所述侧壁对于传输功能不是必需的，但是可以通过使用反射或吸收侧壁来帮助将从环境或相邻通道传输的信号解耦。此外，所述侧壁可以包括可以被安装到反射表面的吸收材料的组合。因此，也可以在不干扰用于其他目的的外部无线网络安装的情况下使用如例如IEEE 802.11的标准无线网络。

为了传输或耦合信号，设置了第一天线和相对于所述第一天线可旋转的第二天线。因为两个天线是相对于彼此可旋转的，所以任何一个天线可以是静止的，而另一个天线是可旋转的。所述第一天线和第二天线可以独立于所述环中的任何一个旋转。

对于RF信号的耦合，所述第一天线可以在第一方向上并且在第一波束角度(本文也被称为第一角度)下指向所述圆形间隙中。所述第二天线可以在与所述第一方向相反的第二方向上并且在第二波束角度(本文也被称为第二角度)下指向所述圆形间隙中。所述第一角度和所述第二角度是相对于所述中心轴线的径向方向定义的。它们可以具有在从0°至90°的范围内或在1°至89°之间的范围内的绝对值。如果所述天线中的一个将信号辐射到所述间隙中并且另一个天线从所述间隙接收所述信号，则这允许在所述第一天线和所述第二天线之间传递微波信号。所述第一环和所述第二环可以反射微波信号，使得所述微波信号通过所述环传播。

所述第一角度和所述第二角度可以是固定值，所述值不随旋转而改变，并且因此随旋转而恒定。此外，所述第一天线和所述第二天线可以具有随旋转而恒定的辐射图(radiation pattern)。

在一个实施例中，所述第一天线可以机械地耦合到所述第一环，并且所述第二天线机械地耦合到所述第二环。所述第一天线和所述第二天线指向所述第一环和所述第二环之间的空间中。

在一个实施例中，所述第一角度的绝对值可以大于所述第一天线的3dB(半功率)波束宽度，并且所述第二角度的绝对值可以大于所述第二天线的3dB(半功)波束宽度。特定数据点处的模拟系列和实验证据已经揭示，在这些条件下，可以实现具有可接受的信号失真的最大带宽。因此，由多个路径引起的弥散(dispersion)可以被保持在允许用例如IEEE802.11标准已知的均衡技术进行信道均衡的水平。

所述环和/或侧壁可以包括电磁反射材料，例如导电材料，或可以具有导电表面，或它们可以包括具有高介电常数的介电材料。所述环的导电材料可以是较高导电性的金属(例如铝)或较不导电的材料(例如钢)。吸收材料可以被安装到导电或反射表面，以抑制多轨道信号传播。

这样的旋转接头可以被用在CT扫描仪的机架中，所述机架包括静止部分和围绕旋转轴线旋转的可旋转盘。所述可旋转盘可以保持部件，例如电源、X射线管、X射线探测器和数据获取系统。所述旋转接头可以从所述数据获取系统接收数据，并且将这些数据耦合到静止部分。

所述间隙可以具有矩形或正方形横截面，并且可以形成中空的圆柱形容积。因此，它可以被描述为中空的矩形或方形环形物(toroid)。通常，所述间隙可以是填充有空气的空的空间，但是它也可以包括介电材料，所述介电材料可以至少部分地填充所述间隙。所述圆形间隙可以具有与所述第一环和所述第二环之间的径向距离对应的高度和与所述环的宽度对应的宽度，其中所述高度和所述宽度可以大于待被传输的最低频率的波长的两倍。如果所述环具有不同的宽度，则所述间隙的宽度由较小的宽度决定。

在一个实施例中，所述第一环可以被安装和/或连接到所述第一侧壁，并且所述第二环可以被安装和/或连接到所述第二侧壁。这导致相对于彼此可旋转的两个部分。在这两个部分之间可以存在两个侧壁间隙，所述侧壁间隙可以是非常接近的，或所述侧壁间隙可以通过滑动接触、弹簧、垫圈或如下任何其他装置桥接，所述任何其他装置可以在这两个部分之间提供低电阻抗，该低电阻抗可以是电容重叠。这改进了屏蔽并且避免了不希望的辐射。如果所述第一环被安装和/或连接到所述第二侧壁并且所述第二环被安装和/或连接到所述第一侧壁，则这是基本上相同的。

在一个实施例中，所述第一环可以被安装到所述第一侧壁和所述第二侧壁，使得所述第一环可与第一侧壁和所述第二侧壁一起旋转。为了允许旋转，可以在所述第二环的两侧设置轴向的或径向的侧壁间隙，使得所述第二环可以相对于所述第一环和所述侧壁自由地移动。一个倒置的实施例可以包括被安装到所述第一侧壁和所述第二侧壁的第二环。

基本上，可以存在被连接的部分的任何组合，只要所述第一环是相对于所述第二环可旋转的。可旋转部分之间的任何侧壁间隙可以通过滑动接触、弹簧、垫圈或如下任何其他装置桥接，所述任何其他装置可以在这两个部分之间提供低电阻抗，所述低电阻抗可以是电容重叠。所述侧壁间隙可以具有0.5至4mm的宽度，所述宽度可以恰好足够大，以允许该大小的物体的旋转和机械公差。

在一个实施例中，所述第一环和所述第二环可以具有相同的宽度并且被轴向对齐。此外，所述第一侧壁和所述第二侧壁可以是覆盖所述第一环和所述第二环之间的空间的扁平盘形环。所述侧壁中的至少一个可以与所述环中的至少一个重叠，以桥接它们之间的侧壁间隙并至少提供电容耦合。所述重叠可以被设定尺寸为波长的四分之一或四分之几。

在一个实施例中，所述第一环和所述第二环之间的距离是以下之一：等于或小于待被传输的信号的波长的两倍，等于或小于所述波长的五倍。所述距离可以是所述波长的五倍、具有正负50％的公差。这可以允许具有最低和最高反射数目的信号路径之间的最低弥散。

在一个实施例中，所述第一天线和/或所述第二天线具有可调节的方向性，其中传输的功率和接收机灵敏度以及内部和第二环的反射表面的导电性可以被配置用于所述环之间的预定数目的反射，从而在一轮传播之后导致足够低的信号。

在一个实施例中，所述第一天线和/或所述第二天线指向所述圆形间隙中。如果微波信号被辐射到所述间隙中，则它将被所述环反射，使得它可以从所述间隙被接收。因此，通常，实施例可以用简单地辐射到所述间隙中并且从所述间隙接收的非特定天线来工作。可以通过使所述第一天线在第一角度下指向所述第二环并且使所述第二天线在第二角度下指向所述第一环来实现改进的传输。这确保了通过环的恰当反射以传递可以由所述第一环和第二环交替地反射的信号。在另一个实施例中，所述天线可以具有可配置的方向性。这意味着，它们具有可调节的辐射图。这可以简单地通过相控阵列天线来实现。辐射图可以被调节，使得获得特定的反射角度，这可以导致所述第一天线和所述第二天线之间的明确定义的(well-defined)信号路径。还可以存在不同的或多个信号路径。如果由所述路径的传播时间的差异导致的弥散——延迟扩展——太大而无法通过例如均衡器进行补偿，则太多的不同的信号路径可以具有负面影响。这可以降低传输速率和/或传输质量。在一个示例中，可以存在具有两次反射的第一信号路径和具有四次反射的另一信号路径。

在一个实施例中，所述第一天线和所述第二天线中的至少一个可以被安装成与所述第一环和所述第二环中的至少一个的表面齐平。替代地，它们可以被安装在所述间隙内。它们可以被安装在不同的半径上和/或在旋转轴线的方向上被移位。它们可以被安装在所述间隙250外部的支撑结构上。

在一个实施例中，所述至少一个天线的主波束可以被电子地或通过反射器转向。可以在旋转之前进行这样的调节，并且在旋转期间，所述调节可以被保持而没有改变。

在一个实施例中，所述第一天线和所述第二天线可以被配置用于微波或毫米波信号连接。

另一个实施例涉及通常包括中空间隙的可移动部分之间的数据链路。所述中空间隙可以具有线性形状，但是它也可以具有任何其他形状，例如线性和/或弯曲部段的组合。所述中空间隙可以包括可以限定矩形或正方形横截面的四个侧壁。此实施例与本文所公开的圆形间隙实施例类似。线性的中空间隙可以包括具有第一天线的第一侧壁和与之相对的具有第二天线的第二侧壁。所述第一侧壁和第二侧壁可以彼此平行以允许所述第一侧壁和第二侧壁之间的反射。可以在所述第一侧壁和第二侧壁的侧处存在第三侧壁和第四侧壁以形成所述中空间隙。

所述圆形间隙可以具有高度和宽度。此外，所述线性的中空间隙可以具有高度和宽度。只有当微波信号的波长短于所述宽度或所述高度的2倍(以较大者为准)时，所述间隙才能够导引微波信号。如果可以具有多个不同波长的微波信号的至少一个波长短于所述宽度或所述高度(以较大者为准)的1/2、1/3、1/4、1/5、或1/10、或1/20或1/50、或1/100，则所述实施例最好地工作。与所述间隙的宽度或高度相比，信号的波长越小，在不同角度下的更多的传输路径是可能的。因为微波信号可以在所述第一环和所述第二环之间、或在所述第一侧壁和第二侧壁之间被反射，所以微波信号的至少一个波长可以短于此距离的1/2、1/3、1/4、1/5、或1/10、或1/20或1/50、或1/100。

所述第一环和所述第二环之间的距离可以显著大于被传输的信号的波长的一半，以允许信号的多模传播。

在本文中，术语微波被用于在大于300MHz的范围内的射频信号。在一个实施例中，可以使用在2GHz以上的范围内的信号。对于在60GHz的范围内的信号已经获得了非常良好的传输特性。所述实施例还可以使用数个100GHz或更大的频率。

在一个实施例中，被实施的数据传输可以符合无线标准，例如IEEE802.11 ad或ay。

内部和第二环的尺寸可以被优化，以在微波信号传播一轮时实现典型数目的反射。优化波束角度的策略可以是基于定义的天线方向性来寻找角度，这可以导致高振幅的被传输的窄波束，在波束之外具有强衰减和很少的旁瓣。相同的方向性分布可以存在于接收侧处。此外，波束角度可能不太接近0°，以避免相对的环处的反射回到天线中。这可以用二维贴片天线作为具有足够角分辨率的相控阵列天线来实现。

在一个替代实施例中，所述第一天线和所述第二天线中的至少一个可以包括相控阵列天线和/或喇叭天线，其中所述至少一个天线可以具有至少5dBi的方向性。

此外，可以优化由导电性和反射角度定义的反射衰减，材料的较高导电性导致较低衰减，较低导电性导致较高衰减。该策略是为了减少具有不同的数目的反射的信号之间的弥散(延迟扩展)，因为每一次反射都导致较高的衰减。

一个反射角度可以由具有最高增益的天线的主波束的方向性特性来定义，并且旁瓣可能存在，但是经历较高的反射衰减，该较高的反射衰减附加地衰减这些路径，使得例如在天线的窄3dB波束宽度的情况下，对于每个位置，大多数信号路径相对于其总路径长度和角度仅略微变化。

另一种减少弥散(延迟扩展)的方法是只允许两个天线之间的可传播路径中的一部分。这可以通过使用具有小的3dB波束宽度的天线——具有可以减少路径的数目的高方向性的天线——来实现。具有与波束角度接近的角度的路径具有小的路径长度差异，并且传输大部分能量，因为它们经历高天线增益。主波束之外的其他路径，例如在旁瓣的区域中的路径，可能被衰减太多而不显著影响传输。可以被选择的波束宽度越宽并且旋转角度可以越大，越多的路径可以落入波束宽度——例如3dB波束宽度——内，并且发生的弥散可以越大。因此，波束宽度可以被选择为足够窄，使得对于以360°的旋转角度的全旋转，弥散可以是足够小的。

发射机和接收机的轴向移位可以减小最小信号路径0度和信号路径360度之间的接收的信号强度的动态范围。

在接近0°的旋转角度处，在所述第一天线和所述第二天线彼此靠近的情况下，信号的衰减可以是最小的。在此旋转角度处发生的衰减和在全旋转期间的最大可能衰减之间的范围决定传输系统的动态范围要求。为了保持此值尽可能低，天线可以被轴向移位，以增加用于此旋转角度范围的路径长度，并且实现在两个天线之间的在主波束边缘或外部延伸的传播路径。

一个实施例可以使用无线标准——如例如IEEE802.11 ad或ay——的特征：保护间隔连同OFDM或具有频域均衡的单载波。收发机可以周期性地对所述间隙的特性进行训练。可以采用多个传输路径，例如顺时针和逆时针传输。可以选择应用的标准的保护间隔，使得其长于通过覆盖旋转接头间隙的整个轨道(360度)的间隙的总信号传播时间。对于给定的保护间隔和所述第一环的给定的最小直径，所述第一环和所述第二环之间的距离可以被适配以获得导致预定的最大信号传播时间的预定的最大路径长度。

上述无线标准的保护间隔可以被用来允许由多路径传播引起的弥散和由一个或多个轨道引起的弥散。可能存在训练，以优化保护间隔。

衰减材料可以相对于天线轴向地并且在天线附近安装到所述环中的至少一个，以衰减传播超过完整一轮的信号的一部分，从而减少直接接收的信号和传播超过一轮的信号的干扰。

可能存在径向或轴向布置的数个平行间隙。轴向布置是优选的，其中多个天线具有侧壁以分开间隙。因此，当在间隙之间存在足够的衰减时，可以增加总传输能力。

在一个实施例中，所述第一天线可以电耦合到发射机，并且所述第二天线可以电耦合到接收机。在另一个实施例中，所述第一天线可以电耦合到接收机，并且所述第二天线可以电耦合到发射机。在另一个实施例中，所述第一天线可以电耦合到第一收发机，并且所述第二天线可以电耦合到第二收发机。在收发机处传输频率和接收频率可以是不同的，以在通信信道之间具有更好的信号分离。

在一个实施例中，旋转接头可以具有第一部件和第二部件，其中所述第一部件可以是相对于所述第二部件可旋转的。所述第一天线可以在所述第一部件处，并且所述第二天线可以在所述第二部件处。所述第一环和所述第二环可以在任一个部件处。

附图说明

在下面，将通过示例而不是对总体发明构思的限制的方式参考附图根据实施例的示例来描述本发明。

图1示出了一个实施例。

图2示出了圆形间隙的截面侧视图。

图3示出了不具有侧壁的截面侧视图。

图4示出了朝向圆形间隙的正视图。

图5示出了在间隙内具有天线的一个实施例。

图6示出了朝向圆形间隙的另一个正视图。

图7示出了多路径传播。

图8示出了双路径传播。

图9示出了一个线性实施例。

图10示出了一个示例性功能框图。

图11示出了波束与波束角度的示例性关系。

在图1中，示出了第一实施例。CT扫描仪的机架100包括静止部分102和可旋转部分150，该可旋转部分包括围绕旋转轴线110可旋转的可旋转盘104。该可旋转盘可以保持此处未示出的可旋转部件，例如电源、X射线管、X射线探测器和数据获取系统。此外，也未示出的滑环或可旋转电力变压器可以被设置用于将电力从静止部分传递到可旋转部分。

可旋转部分150可以包括用于高速数据传输的旋转接头200。旋转接头200可以包括第一环210和第二环220，两个环可以在同一轴线上。该实施例也将以偏移轴线工作。两个环可以是相对于彼此可旋转的。所述环中的任何一个可以是静止的，而另一个可以是可旋转的。

此外，可以设置第一侧壁230和/或第二侧壁240。此外，所述侧壁中的至少一个可以是CT扫描仪的机架100的一部分。每个侧壁可以被固定到环210、220中的一个。在一个侧壁和一个环之间也可以存在低阻抗接触。至另一个环，可以存在侧壁间隙，该侧壁间隙可以通过滑动刷、导电垫圈或可以提供良好电接触任何其他合适的材料桥接。

在一个实施例中，环210和两个侧壁230、240可以连接在一起，从而形成U形横截面，而环220是可旋转的。在第二环220的侧处可以存在侧壁间隙以允许旋转。可以存在连接的部分的任何其他组合，该组合可以允许环210和环220与它们的机械耦合的天线211和天线221一起旋转，并且可以与侧壁一起形成具有矩形截面的环形物。

两个环210、220可以具有相同的宽度并且可以被轴向对齐。侧壁230、240可以是扁平的盘形环，它们也可以与第一环210和第二环220中的至少一个重叠。

环210、220和侧壁230、240包括导电材料(例如金属)和/或具有导电表面的材料。

第一天线211是相对于第二天线221可旋转的。两个天线指向所述环之间的容积中。所述天线可以与它们的环一起旋转或可以与它们的环一起是静止的，所述天线可以被安装到所述环。

图2示出了具有侧壁的旋转接头200的一个实施例的截面侧视图。该旋转接头可以具有在侧壁230、240之间具有宽度251并且在环210、220之间具有高度252的矩形或正方形横截面。

旋转接头200具有内部空间，该内部空间允许具有等于宽度251或高度252(以较大者为准)的两倍的最大波长λmax的电磁波的传播。

由于侧壁230、240对于功能不是必需的，它们可以被省略，因此间隙的宽度可以是环210、220的最小宽度。在图3中示出这样的实施例。

图3示出了与前一图类似的截面侧视图，但是没有侧壁230、240。在此，一些辐射能量可能通过开放侧损失，但是仍然相当大一部分辐射保持在环之间被导引。

图4示出了朝向圆形间隙250的正视图，在第一天线211和外部天线221之间具有可能的信号路径。信号不仅可以在圆形间隙250内以单个模式被传输，而且它可以在第一环210和或第二环220处被反射。在此图中，第一天线211和外部天线221可以具有大约180度的相对角度(旋转角度)。第一天线211可以在相对于径向方向112的角度331下以第一波束341发射信号。在此，径向方向位于在直角下穿过旋转轴线110的线112上。如所示出的并且根据天线的特定辐射方向，在环处可以存在多次反射。对于每次反射，待被反射的电磁波310和反射波相对于环的表面的角度是相同的。这样，在第二环311处的第一反射角度与在第二环312处的第二反射角度是相同的，并且在第一环313处的第一反射角度与在第一环314处的第二反射角度是相同的。第二天线221可以在相对于径向方向332的角度332下以第二波束342接收信号。在此，反射角度311(或312)和332的总和可以是90°，反射角度313(或314)和331的总和也是如此。在此，波束仅由其中心线指示。除了是最大辐射水平的角度的波束角度之外，天线波束还可以由3dB或半功率波束宽度来表征。半功率波束宽度是天线辐射图的主波束或波瓣的角宽度(以度为单位)，在该角宽度处，信号功率是其峰值的一半。因为天线是互易的(reciprocal)，所以传输和接收功能可以被交换。在此，第一天线211和第二天线221可以在第一环210和第二环220处。它们可以被附接在环处，并且通过环中的孔洞辐射。

图5示出了与前一图类似的一个实施例。在此，第一天线211和第二天线221位于间隙250内。它们可以被安装在不同的半径上和/或在旋转轴线110的方向上被移位。它们可以被安装在间隙250外部的支撑结构上。

图6示出了朝向第一环210和第二环220之间的圆形间隙250的旋转接头200的另一个正视图。在此图中，第一天线211和第二天线221具有大约0度的相对角度，使得它们彼此相对。在此，电磁波310可以直接从第一天线211传播到第二天线221。在旋转期间，所述天线之间的相对角度不断改变，在此所示出的0度位置以及在其他图中所示出的其他相对角度仅在短时间内存在。

图7示出了多路径传播。在此图中，第一天线211和第二天线221具有大约180度的相对角度。在此示出了三个不同的多路径传播316、317、318。在小的3dB波束宽度的情况下，所述天线通过衰减具有更长或更短的传播长度的路径来帮助使由具有不同的传播时间的多个路径引起的弥散最小化。

图8示出了具有双路径传播的一个实施例。在此图中，第一天线211和第二天线221具有大约270度的相对角度。在此，电磁波310可以从第一天线211顺时针传播到第二天线221。还可以存在第二逆时针信号路径315，如果在给定的波束角度处的天线增益足够高并且由反射引起的衰减足够低，则逆时针路径可以有助于接收信号。为了使得接收机的均衡器能够补偿由两个信号的相加造成的影响，保护间隔可以覆盖围绕旋转接头的360度的至少一个传播时间。沿着两个路径的信号交替地被第一环和第二环反射。此外，两个信号路径都可以被用于双向信号传输。此示例示出了大约270度的相对角度，但是遍布第一天线211和第二天线221之间的所有相对角度，两个信号路径是基本上可用的。

图9示出了一个线性实施例。中空间隙400包括四个侧壁410、420、430、440，从而限定矩形横截面的或正方形横截面的中空空间。第一侧壁410平行于第二侧壁420。此外，第一天线411机械地耦合到第一侧壁410，并且第二天线421可在线性间隙内移动。第二天线可以机械地耦合到第二侧壁。侧壁410、420、430、440包括导电材料，例如金属。它们可以由这样的材料制成，或它们可以具有可以包括这样的材料的导电表面。第一天线411和第二天线421被配置用于它们之间的微波信号连接169。此实施例与本文所公开的圆形实施例基本上相同，但是是线性的。第一侧壁410对应于第一环210，并且第二侧壁420对应于第二环220。此外，一个实施例可以具有任何形状，例如弯曲部段和/或线性部段的组合。

图10示出了一个示例性功能框图。可以由提供成像数据的数据获取系统馈送的发射机161将信号发送到第一天线211，该第一天线将微波信号169辐射到圆形间隙250中。这些RF信号169由天线221接收并且被转发到接收机162。基本上，方向可以被颠倒。还可以进行双向通信。

图11示出了波束与波束角度的示例性关系。波束角度越大，可以被设置的波束宽度就越大。此关系限制了由多路径延迟扩展引起的弥散。该关系对于在此所示出的第一天线是有效的，但是也适用于第二天线。在此，第一天线211具有第一波束宽度171(3dB宽度)和第一波束角度181。在一种情况下，第一天线具有大于第一波束宽度的第二波束宽度172，因此对应的第二波束角度182将大于第一波束角度172。两个波束宽度被定义为3dB(半功率)波束宽度。

附图标记列表

100CT 扫描仪的机架

102 静止部分

104 可旋转盘

110 旋转轴线

112 径向方向

150 可旋转部分

161 发射机

162 接收机

169RF 信号

171 第一波束宽度

172 第二波束宽度

181 第一波束角度

182 第二波束角度

200 旋转接头

210 第一环

211 第一天线

220 第二环

221 第二天线

230 第一侧壁

240 第二侧壁

250 间隙

251 宽度

252 高度

310 电磁波传播

311 第二环处的第一反射角度

312 第二环处的第二反射角度

313 第一环处的第一反射角度

314 第一环处的第二反射角度

315 交替的电磁波传播

316 第一多路径传播

317 第二多路径传播

318 第三多路径传播

331 第一波束角度

332 第二波束角度

341 第一波束

342 第二波束

400 中空间隙

410 第一侧壁

420 第二侧壁

411 第一天线

420 第二侧壁

421 第二天线

430 第三侧壁

440 第四侧壁

451 宽度

452 高度

Claims (15)

1.一种高速数据链路旋转接头(200)

包括：具有第一直径(212)的第一环(210)和具有大于所述第一直径(212)的第二直径(222)的第二环(220)，

所述第一环(210)与所述第二环(220)同轴布置并且围绕中心轴线(110)，从而在所述环(210、220)之间形成圆形间隙(250)，

所述第一环(210)和所述第二环(220)包括至少部分导电的材料，

所述旋转接头(200)还包括第一天线(211)和能够相对于所述第一天线(211)旋转的第二天线(221)，

所述第一天线(211)在第一方向(341)上并且在第一角度(331)下指向所述圆形间隙(250)中，

所述第二天线(221)在与所述第一方向(341)相反的第二方向(342)上并且在第二角度(332)下指向所述圆形间隙(250)中，并且

相对于所述中心轴线(110)的径向方向(112)的所述第一角度(331)和所述第二角度(332)具有在从0°至90°的范围内的绝对值，

其中所述第一角度(331)和所述第二角度(332)处于随旋转而恒定的固定值处。

2.根据权利要求1所述的旋转接头，

其特征在于，

在所述第一环(210)和所述第二环(220)之间不设置侧壁。

3.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述圆形间隙(250)具有矩形横截面并且能够具有中空的圆柱形容积。

4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述圆形间隙(250)具有高度以及宽度，所述高度与所述第一环(210)和所述第二环(220)之间的径向距离对应，其中所述高度和所述宽度大于待被传输的最低频率的波长的两倍。

5.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一角度(331)的绝对值等于所述第二角度(332)的绝对值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)和所述第二天线(221)被轴向移位。

7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)机械地耦合到所述第一环(210)和/或所述第二天线(221)机械地耦合到所述第二环(220)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)和所述第二天线(221)具有随旋转而恒定的辐射图。

9.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)和所述第二天线(221)被配置用于微波或毫米波信号连接，其中所述微波或毫米波信号能够被所述第一环(210)和所述第二环(220)交替地反射。

10.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一角度(331)的绝对值大于所述第一天线(211)的3dB波束宽度，和/或

所述第二角度(332)的绝对值大于所述第二天线(221)的3dB波束宽度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)电耦合到发射机，并且所述第二天线(221)电耦合到接收机，或

所述第一天线(211)电耦合到接收机，并且所述第二天线(221)电耦合到发射机，或

所述第一天线(211)电耦合到第一收发机，并且所述第二天线(221)电耦合到第二收发机。

12.根据前一项权利要求所述的旋转接头，

其特征在于，

所述发射机和所述接收机被配置用于或所述收发机被配置用于OFDM或具有频域均衡的单载波。

13.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)和所述第二天线(221)中的至少一个包括相控阵列和/或喇叭天线，其中所述至少一个天线能够具有至少5dBi的方向性。

14.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述第一天线(211)和所述第二天线(221)中的至少一个被安装成与所述第一环(210)和所述第二环(220)中的至少一个的表面齐平，其中所述至少一个天线的主波束能够被电子地或通过反射器转向。

15.根据前述权利要求中任一项所述的旋转接头，

其特征在于，

所述环(210、220)中的至少一个

包括电磁反射材料，例如导电材料，或

具有导电表面，或

包括具有高介电常数的介电材料。