DE10021671A1 - Vorrichtung zur breitbandigen elektrischen Signalübertragung mit bidirektionaler Übertragungsstrecke - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung zur breitbandigen Signal- bzw. Energieübertragung zwischen mindestens zwei sich entlang einer beliebigen Trajektorie gegeneinander beweglichen Einheiten, bestehend aus einer ersten Einheit, welche eine symmetrische offene Leiterstruktur aus einer Vielzahl von Blindelementen, die an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossen sind, enthält, sowie mindestens einer zweiten Einheit, welche eine Koppeleinheit zur Ein- bzw. Auskoppelung elektrischer Signale enthält. DOLLAR A Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine der gegenüber der ersten Einheit beweglich angeordneten mindestens einen zweiten Einheit eine Treiberstufe zur Signaleinkoppelung in die erste Einheit besitzt und diese zumindest zeitweilig Signale in die Leiterstruktur der ersten Einheit einkoppelt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Über­ tragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehre­ ren gegeneinander beweglichen Einheiten.

Der Übersichtlichkeit halber wird in dieser Patentschrift nicht zwischen der Übertragung zwischen gegeneinander be­ weglichen Einheiten und einer feststehenden und dazu be­ weglichen Einheiten unterschieden, da dies nur eine Frage des Ortsbezugs ist und keinen Einfluss auf die Funktions­ weise der Erfindung hat. Ebenso wird nicht weiter zwi­ schen der Übertragung von Signalen und Energie unter­ schieden, da die Wirkungsmechanismen hier die selben sind.

Bei linear beweglichen Einheiten wie Kran- und Förderan­ lagen und auch bei drehbaren Einheiten wie Radaranlagen oder auch Computertomographen ist es notwendig zwischen gegeneinander beweglichen Einheiten elektrische Signale bzw. Energie zu übertragen. Zur Signalübertragung sind kontaktierende, wie auch kontaktlose Verfahren bekannt. In der US-Patentschrift US 520 85 81 wird ein Verfahren beschrieben, welches mit einer geschlossenen Leiterbahn eine Signalübertragung auf kontaktierendem Wege ermög­ licht. Dieses Verfahren besitzt zwei entscheidende Nach­ teile. Zum Einen ist es nur auf geschlossene rotations­ symmetrische Anordnungen anwendbar und stellt somit keine Lösung für lineare Übertragungseinrichtungen, wie sie z. B. bei Krananlagen benötigt werden, zur Verfügung. Weiterhin bietet dieses System im Falle der Signaleinspei­ sung einer beweglichen Einheit in die Signalbahnen sehr schlechte Hochfrequenzeigenschaften. Das Problem hierbei ist, dass diametral gegenüberliegend zum Einspeisepunkt ein Abschlusswiderstand über eine zweite Schleifkontak­ tanordnung angekoppelt werden muss. Die Signalübertragung funktioniert nur dann einwandfrei, wenn sowohl die Ein­ speiseankoppelung als auch der Abschluss einwandfrei an­ gekoppelt sind. Dies ist in der Praxis mit den üblichen Schleifkontaktanordnungen, wie Goldfederdrähten oder Sil­ bergraphitkohlen, nur sehr schwer zu erreichen. Der Grund liegt darin, dass derartige Kontaktsysteme einen Über­ gangswiderstand aufweisen, welcher breitbandigen Rauschcharakter bis zu mehreren Megahertz Bandbreite ha­ ben kann. Wird nun zur einwandfreien Funktion der Über­ tragungsstrecke eine Serienschaltung (Einspeisepunkt und Abschluss) von zwei derartigen Kontaktsystemen benötigt, so ist eine störarme Übertragung nur mit sehr hohem Auf­ wand realisierbar. Vorteile bieten hier kontaktlose Über­ tragungstechniken, wie sie im US-Patent US 553 04 22 und in der deutschen Patentschrift DE 197 00 110 beschrieben sind. Die erste dieser Übertragungstechniken benutzt zur Übertragung eine Streifenleitung, während die zweite die­ ser Übertragungstechniken eine aus einer Vielzahl von diskreten Blindelementen bestehende Leiterstruktur ein­ setzt. Diese bietet den Vorteil einer sehr hohen Störun­ terdrückung. Beide Leitersysteme sind nicht wie das zu­ erst zitierte Leitersystem an den Enden zu einem ge­ schlossenen Ring verbunden. Sie sind offen und können da­ mit jeder beliebigen Trajektorie angepasst werden. An beiden Enden dieser Leiterstrukturen befindet sich je­ weils ein Abschlusselement zum reflexionsfreien Ab­ schluss. Die Signaleinspeisung erfolgt fest an einer geeigneten Stelle in die Leiterstruktur. Damit erfolgt die Signalübertragung immer von der Leiterstruktur zu einer gegenüber dieser beweglich angeordneten Einheit. Dieses System besitzt jedoch in verschiedenen Anwendungen gra­ vierende Nachteile. Wird z. B. im Falle einer linearen Übertragung der Signale von beweglichen Krananlagen zu einer stationären Einheit gewünscht, so muss an dieser beweglichen Krananlage ein Antennenelement, welches die gesamte Länge des Verfahrweges abdeckt, angebracht sein. Dies bedeutet, dass am Fuße der Krananlage ein z. B. 50 m langer Antennenträger befestigt sein muss. Dies ist in der Praxis nicht realisierbar. In anderen Anwendungsge­ bieten, wie z. B. Computertomographen, ist die Leiter­ struktur auf einem mechanischen Schleifring aufgebracht, der sich mit dem rotierenden Teil dreht. Damit ist eine Datenübertragung vom rotierenden Teil zum stationären Teil problemlos möglich, aber eine Übertragung in umge­ kehrter Richtung erfordert einen zusätzlichen Ring zur Aufnahme einer stationären Leiterstruktur. Dies ist aber gerade im Bereich der Computertomographen aus Kostengrün­ den nicht realisierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend dem Anspruch 1 eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung elektri­ scher Signale vorzustellen, die eine Übertragung von ei­ ner beweglichen Einheit zur Leiterstruktur oder die gleichzeitige Übertragung von Signalen in beiden Richtun­ gen ermöglicht.

Die Aufgabe wird mittels der im Anspruch eins und seinen Unteransprüchen dargestellten Mitteln gelöst.

Zur Signalübertragung zwischen zwei entlang einer belie­ bigen Trajektorie angeordneten gegeneinander beweglichen Teilen wird eine symmetrische mit einem Differenzsignal betriebene Leiterstruktur benutzt, die an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossen ist. Im Falle der unidirek­ tionalen Übertragung erfolgt die Einspeisung in die Lei­ terstruktur durch eine ihr gegenüber beweglich angeordne­ ten Einkoppeleinheit. Diese ist als Leiterstruktur ausge­ führt, die derart ausgelegt ist, dass sie auf induktivem oder kapazitivem Wege Signale in die erste Leiterstruktur einkoppeln kann. Die Signalauskoppelung erfolgt durch ein gegenüber der Leiterstruktur unbeweglich befestigtes Aus­ koppelelement.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Anordnung ist derart ausgelegt, dass in beide Richtungen Signale über­ tragen werden können. Im Folgenden wird die Signalüber­ tragungsrichtung von der Leiterstruktur zu einem dazu be­ weglichen Element als die erste Übertragungsrichtung, die entgegengesetzte Richtung als die zweite Übertragungs­ richtung bezeichnet. Grundsätzlich erfolgt die Si­ gnalübertragung in der ersten Richtung durch Einspeisung des Sendesignals an einem fest vorgegebenen Punkt in die Leiterstruktur. Bei drehbaren Anordnungen ist es sinn­ voll, den Einspeisepunkt in die Mitte der Leiterstruktur, d. h., dem Ort, der von beiden Enden gleich weit entfernt ist, zu legen. Damit sind die Signallaufzeiten zu beiden Enden der Leiterstruktur gleich lang und entsprechend die Phasenverschiebung gleich Null. Dies führt beim Überfah­ ren der Leiterenden zu einem kontinuierlichen Phasenver­ lauf ohne Sprünge. Die Signalübertragung in der zweiten Richtung erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise von der beweglichen Einheit zur Leiterstruktur.

In einer besonders einfachen Ausführung der Anordnung kann hier der Empfänger der zweiten Richtung an der glei­ chen Einkoppelstelle wie der Sender für die erste Rich­ tung an der Leiterstruktur angebracht werden. Bei dieser Ausführungsart ist allerdings nur ein Halbduplexbetrieb möglich, d. h., es können in jeweils nur eine der beiden Richtungen zum gleichen Zeitpunkt Daten übertragen wer­ den.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be­ steht darin, dass mittels Richtkoppler die Signale der ersten und der zweiten Datenübertragungsrichtung vonein­ ander getrennt werden. Dadurch ist die gleichzeitige Übertragung in beiden Richtungen (Vollduplexbetrieb) mög­ lich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird zumindest eines der beiden Signale für die erste oder die zweite Richtung zusätzlich auf einen Träger mo­ duliert. Wenn dieser Träger außerhalb des Übertragungsbe­ reiches des jeweils anderen Signals gewählt wird, dann ist eine einfache Trennung der beiden Signale auch im Du­ plexbetrieb möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung ist minde­ stens ein Richtkoppler zur richtungsselektiven Auskoppe­ lung der Signale in den Träger der Leiterstruktur inte­ griert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zumin­ dest ein Richtkoppler zur Richtungstrennung der Signale in die Zuleitung zum Einkoppelpunkt der Leiterstruktur integriert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt so­ wohl die Ein- als auch die Auskoppelung von Signalen in die Leiterstruktur durch relativ gegenüber dieser beweg­ lichen Einheiten. Damit ist eine Signalübertragung zwi­ schen Einheiten, die sich mit unterschiedlichen relativen Geschwindigkeiten bewegen, möglich.

In einer weiteren Ausführung ist eine zusätzliche feste Ein- und Auskoppelung von Signalen an der Leiterstruktur vorgesehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung wird zumindest eine gegenüber der Leiterstruktur be­ wegliche Koppeleinheit als Richtkoppler ausgeführt. Damit können Signale richtungsabhängig ein- bzw. ausgekoppelt werden. Dies erlaubt eine bessere Trennung von Sende- und Empfangssignalen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung wird an beiden Enden der Leiterstruktur jeweils ein Empfänger fest angeschlossen. Weiterhin sind mindestens zwei bewegliche Sendeeinheiten vorhanden, welche als Richtkoppler ausgeführt sind. Diese Sendeeinheiten werden so angeordnet, dass die erste Sendeeinheit die Signale in Richtung des ihr zugeordneten ersten Empfängers aussen­ det. Die zweite Sendeeinheit wird so angeordnet, dass sie ihre Signale in der entgegengesetzten Richtung zu dem ihr zugeordneten Empfänger überträgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung werden an mindestens einem Ende der Leiterstruktur ein Sender für die erste Signalübertragungsrichtung sowie ein Empfänger für die zweite Signalübertragungsrichtung mittels eines Richtkopplers angekoppelt. Dieser Richt­ koppler kann entsprechend dem Stand der Technik mit Lei­ tungselementen oder auch diskreten Bauelementen, wie Übertragern, aufgebaut sein. Zum Empfang der Signale der ersten Übertragungsrichtung ist ein als Richtkoppler aus­ geführtes Empfangselement vorgesehen. Das Senden bzw. die Einkoppelung der Sendesignale in der zweiten Übertra­ gungsrichtung erfolgt über eine zweite gegenüber der Lei­ terstruktur bewegliche Koppeleinheit. Um ein Überkoppeln der Signale des beweglichen Senders zum beweglichen Emp­ fänger zu vermeiden, muss sich dieser auf derjenigen Sei­ te des Empfängers befinden, welche dem der ersten Si­ gnalübertragungsrichtung zugeordneten Sender abgewandt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung wird jeweils zumindest ein Sender bzw. Empfänger über Richtkoppler fest an die Leiterstruktur angekoppelt, sowie ein beweglicher Sender, welcher ein als Richtkopp­ ler ausgeführtes Einkoppelelement besitzt, vorgesehen. Die bewegliche Empfangseinheit kann hier ohne jede Rich­ tungsselektion ausgeführt werden, wenn sie sich auf der­ jenigen Seite des beweglichen Senders befindet, welche demjenigen Ende der Leiterstruktur abgewandt ist, welches mit dem Empfänger der zweiten Signalübertragungsrichtung verbunden ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung werden bei einer festen Kontaktierung der Leiter­ struktur mit Sender und Empfänger über Richtkoppler die beweglichen Koppelelemente für den beweglichen Sender sowie den beweglichen Empfänger als Richtkoppler ausge­ führt.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all­ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfin­ dungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1: Ausführungsform der Erfindung mit einer beweg­ lichen Einkoppeleinheit;

Fig. 2: Anordnung mit einer zusätzlichen festen Auskop­ peleinheit;

Fig. 3: Anordnung mit verschiedenen Ein- und Auskoppe­ leinheiten;

Fig. 4: Anordnung mit fest angeschlossener Auskoppe­ leinheit;

Fig. 5: Anordnung mit fest angeschlossener Einkoppe­ leinheit;

Fig. 6: Anordnung mit fest angeschlossener Ein- und Auskoppeleinheit;

Fig. 7: Anordnung zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Signalen der bewegten Einheiten zur sta­ tionären Einheit;

Fig. 8. Anordnung zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Signalen der stationären Einheit zu den bewegten Einheiten;

Fig. 9. Anordnung richtungsselektiver Signalauskopplung und richtungsunselektiver Signaleinkopplung der bewegten Einheit;

Fig. 10: Anordnung richtungsunselektiver Signalauskopp­ lung und richtungsselektiver Signaleinkopplung der bewegten Einheit;

Fig. 11: Anordnung richtungsselektiver Signalein- und Auskopplung der bewegten Einheit;

Fig. 12: Anordnung richtungsselektiver Signalein- und Auskopplung der bewegten Einheit über rich­ tungsunselektive Koppelemente;

Fig. 13: Anordnung optimiert für geschlossene Trajekto­ rie;

Fig. 14: Weitere Anordnung optimiert für geschlossene T­ rajektorie;

Fig. 15: Bidirektionale Übertragung mit richtungsunse­ lektiven Koppelelementen.

Fig. 1 zeigt beispielhaft eine besondere Ausführungsform der Er­ findung.

Eine Leiterstruktur, bestehend aus den beiden symmetrisch angeordneten Leitern (1a) und (1b), ist an beiden Enden mit den Abschlüssen (2) und (3) reflexionsfrei abge­ schlossen. In diese wird ein von der Treiberstufe (4) er­ zeugtes, symmetrisches Signal über das Koppelelement (5) eingekoppelt. Dieses Koppelelement kann ein mechanischer Schleifkontrakt oder auch eine kontaktlose Anordnung zur induktiven bzw. kapazitiven Einkoppelung sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche ein zu­ sätzliches Empfangselement enthält. Der Empfang der einge­ speisten Signale erfolgt hier über ein Empfangselement (6), welches fest an die Leiterstruktur kontaktiert ist.

Fig. 3 zeigt eine besonders flexible Ausführung der Erfindung. Hier ist zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Elementen noch eine weiteres Empfangselement (14) mit zugeordnetem Einkoppelelement (15), welche wahlweise zusammen oder un­ abhängig mit der ersten Treiberstufe gegenüber der Lei­ terstruktur bewegt werden kann. Dadurch ist eine Kommuni­ kation zwischen beiden bewegten Einheiten möglich. Wei­ terhin können beliebig viele der beweglichen Einheiten vorgesehen werden.

Weiterhin ist beispielhaft eine zusätzliche Treiberstufe (16) vorhanden, welche fest mit der Leiterstruktur ver­ bunden ist.

Die hier gezeigte Anordnung ist grundsätzlich auch ohne die beiden fest installierten Einheiten (6) und (16) funktionsfähig.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlossenen Emp­ fangseinheit (17) wobei deren Eingangsimpedanz zusammen mit der Abschlussimpedanz (3) für einen reflexionsfreien Abschluss der Leiterstruktur sorgt.

Fig. 5 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlossenen Sende­ einheit (18) wobei deren Ausgangsimpedanz für einen re­ flexionsfreien Abschluss der Leiterstruktur sorgt. Es ist grundsätzlich vorteilhaft, auch das zur stationären Einkopplung verwendete Leiterstrukturende reflexionsfrei ab­ zuschließen. Es gibt jedoch auch Anwendungen, bei denen eine Reflexion an diesem Ende toleriert werden kann. In solchen Fällen ist eine niederohmige Einspeisung wegen der damit erreichbaren höheren Signalamplitude vorteil­ haft.

Fig. 6 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlossenen Emp­ fangseinheit (17) und einer fest an die Leiterstruktur angeschlossenen Sendeeinheit (18).

Fig. 7 zeigt eine Abbildung zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Kanälen. Dabei ist an jedem Ende der Leiterstruktur eine Empfangseinrichtung angeordnet. Die Einkoppelung der Signale von den beweglichen Einheiten erfolgt über Koppe­ lelemente, welche als Richtkoppler (20), (21) ausgeführt sind. Die Koppelrichtung beider Richtkoppler (20), (21) zeigt in entgegengesetzte Richtungen zu den jeweils zuge­ ordneten Empfängern. Es ist jeweils der Sender für die erste Übertragungsrichtung mit T1, der zugehörige Empfän­ ger mit R1 bezeichnet. Die Elemente der zweiten Übertra­ gungsrichtung sind mit T2 und R2 gekennzeichnet.

Der Einfachheit halber sind in dieser und den folgenden Darstellungen die symmetrisch ausgeführten Leiterstruktu­ ren (1) als einfache Linien dargestellt. Für diejenigen Fälle, in denen die Koppelelemente zur Signalein- bzw. Auskopplung als Richtkoppler ausgeführt sind, sind diese als symmetrische Bauelemente realisiert. Sind Richtkopp­ ler über Leitungen an Leiterstruktur oder Koppelemente angekoppelt, so können diese wahlweise symmetrisch oder auch asymmetrisch aufgebaut werden. Ein asymmetrischer Aufbau ist sinnvoll, wenn der Richtkoppler über ein Sym­ metrierelement wie z. B. ein Balun mit der symmetrisch aufgebauten Leiterstruktur verkoppelt ist.

Fig. 8 zeigt eine ähnliche Anordnung mit umgekehrter Datenüber­ tragungsrichtung. Dabei sind an beiden Enden der Leiter­ struktur Sender (T1), (T2) angeordnet. Die zugehörigen Empfänger (R1), (R2) sind über Koppelelemente, welche als Richtkoppler (20), (21) ausgeführt sind, beweglich ange­ ordnet. Dabei ist die Koppelrichtung der beiden Richt­ koppler entgegengesetzt, so dass jeder Empfänger aus­ schließlich die Signale des ihm zugeordneten Senders emp­ fängt.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der an einem Ende der Leiter­ struktur ein Sender (T1) sowie ein Empfänger (R2) über Richtkoppler angekoppelt sind. Dabei speist der Sender (T1) für die erste Übertragungsrichtung das Signal in die Leiterstruktur ein, während der Richtkoppler (22) selek­ tiv das Signal, welches aus der Leiterstruktur kommt, zum Empfänger (R2) der zweiten Übertragungsrichtung leitet. Als Auskoppelelement für die erste Übertragungsrichtung ist ein Richtkoppler (20) vorgesehen, der selektiv die Signale aus der Richtung des ihm zugeordneten Senders (T1) zum Empfänger (R2) überträgt. Auf einer zweiten be­ weglichen Einheit, welche fest mit der ersten beweglichen Einheit verbunden sein kann, befindet sich ein Sender (T2), welcher seine Signale mittels eines richtungsunse­ lektiven Koppelelementes (27) in die Leiterstruktur überträgt. Das Signal dieses Senders breitet sich nun in bei­ den Richtungen in der Leiterstruktur aus. Dabei wird es einerseits über den mit der Leiterstruktur verbundenen Richtkoppler, dem Empfänger (R2) der zweiten Signalrich­ tung zugeführt, andererseits wird die zweite in entgegen­ gesetzter Richtung laufende Welle vom reflexionsfreien Abschluss (3) der Leiterstruktur absorbiert.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung bei der gegenüber der vorhergehenden Anordnung die richtungsselektiven Elemente vertauscht sind. Hier ist nun der Sender (T2) der zweiten Übertra­ gungsrichtung über einen Richtkoppler (20) an die Leiter­ struktur angekoppelt. Der bewegliche Empfänger wird über ein richtungsunselektives Koppelelement (29) mit der Lei­ terstruktur verkoppelt. Bei dieser Anordnung ist eine Richtungsselektivität im beweglichen Empfänger nicht not­ wendig, da das Signal des beweglichen Senders (T2) aus­ schließlich in die Richtung des mit der Leiterstruktur fest verbundenen Empfängers (R1) übertragen wird.

Fig. 11 zeigt eine weitere Anordnung, bei der zur Signalein- und Auskoppelung der beweglichen Einheiten Richtkoppler ein­ gesetzt werden. Diese Anordnung besitzt gegenüber den beiden vorhergehenden Anordnungen den Vorteil, dass die Entkoppelung zwischen dem beweglichen Sender und dem be­ weglichen Empfänger wesentlich höher ist.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung, bei der der Sender (T1) für die er­ ste Übertragungsrichtung sowie der Empfänger (R2) für die zweite Übertragungsrichtung mittels eines Richtkopplers (22) fest an die Leiterstruktur angeschlossen sind. Wei­ terhin ist eine bewegliche kombinierte Sende- und Emp­ fangseinheit vorgesehen, bei der die Signale von Sender (T2) und Empfänger (R1) ebenfalls über Richtkoppler (23) getrennt werden. Zur Ein- bzw. Auskopplung der Signale wird ein richtungsunselektives Koppelelement (29) verwen­ det.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung, wie sie vorzugsweise zur Drehüber­ tragung oder zumindest bei geschlossenen Trajektorien eingesetzt werden kann. Hierbei erfolgt beispielsweise die Ankoppelung des Senders für die erste Signalübertra­ gungsrichtung (T1) sowie des Empfängers (R2) für die zweite Signalübertragungsrichtung durch einen Richtkopp­ ler (26) näherungsweise in der Mitte der Leiterstruktur. Grundsätzlich kann die Einkopplung an jedem beliebigen Punkt der Leiterstruktur erfolgen. Sind die beiden Enden der Leiterstruktur jedoch nahe beieinander angeordnet, so sollten die Signalphasen der Signale an den Enden mög­ lichst gleich sein. Dies lässt sich durch die gleiche Si­ gnallaufzeit beider Signale und damit durch gleiche Lei­ terlängen erreichen. Die gegenüber dieser Leiterstruktur bewegliche Einheit ist derart ausgeführt, dass sie von jeder Position der Leiterstruktur aus Daten senden bzw. empfangen kann. Das Senden der Daten (T2) von der beweg­ lichen Einheit erfolgt mit dem richtungsunselektiven Kop­ pelelement (27). Der Empfang der Signale (R1) erfolgt ab­ hängig von der relativen Position der festen Einkoppe­ leinheit zur beweglichen Einkoppeleinheit wahlweise über einen der beiden Richtkoppler (24) oder (25). So wird im dargestellten Fall das Signal (T1) in die Leiterstruktur eingekoppelt und über den Richtkoppler (25) zum Empfänger (R1) ausgekoppelt. Der Richtkoppler (24) kann hier wegen der falschen Richtung nur einen vernachlässigbaren Signalanteil auskoppeln. Die Verknüpfung der beiden Richtkoppler erfolgt in der Verknüpfungseinheit (28) wahlweise über einen Addierer oder aber auch über einen Umschalter, welcher beispielsweise durch einen Position­ sencoder gesteuert werden kann.

Fig. 14 zeigt eine verbesserte Ausführung der in Fig. 13 darge­ stellten Anordnung. Befindet sich in der Anordnung aus Fig. 13 das Einkoppelelement (27) direkt über der statio­ nären Ankoppelstelle des Sendesignals (T1) bzw. des Emp­ fangssignals (R2), so ist ein Empfang nicht möglich, da sich das Sendesignal über die Leiterstruktur in den Rich­ tungen der größten Koppeldämpfung entlang der Richtkopp­ ler (24) und (25) bewegt. Damit kann nur ein sehr gerin­ ger Signalanteil ausgekoppelt werden. Dem hilft die in Fig. 14 dargestellte Anordnung ab. Hier wird die Leiter­ struktur in zwei Stücke unterteilt. Beide Stücke sind wie zuvor die gesamte Leiterstruktur an beiden Enden durch die Abschlussimpedanzen (2), (12) bzw. (3), (13) refle­ xionsfrei abgeschlossen. Die stationären Einspeisepunkte befinden sich nahe beieinander in einem Abstand, der je­ doch mindestens so groß ist, wie einer der beiden zur be­ weglichen Signalauskoppelung eingesetzten Richtkoppler (24) oder (25) plus die Länge des Koppelelementes (27). Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest einer der bei­ den Richtkoppler (24) oder (25) ein Signal der Richtung (T1) in der Signalrichtung niedriger Dämpfung erhält. Zur Signalauskoppelung an den stationären Punkten werden die beiden durch die Richtkoppler (31) bzw. (32) ausgekoppel­ ten Signale über eine Einheit (33) miteinander verknüpft.

Diese Einheit (33) kann als Addierer ausgestaltet sein oder aber auch einen Schalter enthalten, welcher positi­ ons- oder signalstärkeabhängig zwischen den beiden Signa­ len aus dem Richtkoppler (31) oder (32) umschaltet.

Fig. 15 zeigt eine besonders einfache Ausführung der Erfindung. Hier ist der Übersichtlichkeit halber nur die Koppelein­ richtung eines der beweglichen Elemente dargestellt. Die Signalein- bzw. Auskoppelung erfolgt über zwei voneinan­ der unabhängige, möglichst räumlich getrennte Koppelele­ mente. Das Signal der zweiten Übertragungseinrichtung (T2) wird über das erste dieser beiden Koppelelemente (35) in die Leiterstruktur ausgekoppelt. Das Empfangs­ signal wird über das zweite Koppelelement (36) ausgekop­ pelt und an die Auswerteeinheit (34) weitergeleitet. Die­ se Auswerteeinheit hat die Aufgabe, das Empfangssignal, welches eine Summe der Signale des Senders (T1) der er­ sten Übertragungseinsrichtung sowie des Senders (T2) der zweiten Übertragungseinrichtung enthält nach Übertra­ gungsrichtungen zu trennen. Dies geschieht im einfachsten Falle durch die Subtraktion eines gewissen Anteils des Sendesignals (T2) welche in etwa der Signaldämpfung zwi­ schen den beiden Koppelelementen und der Leiterstruktur entspricht. Die Differenz ist das Empfangssignal für die erste Richtung (R1).

Claims (14)

1. Anordnung zur breitbandigen Signal- bzw. Energie­ übertragung zwischen mindestens zwei sich entlang einer beliebigen Trajektorie gegeneinander bewegli­ chen Einheiten, bestehend aus einer ersten Einheit, welche eine symmetrische offene Leiterstruktur aus einer Vielzahl von Blindelementen, die an beiden En­ den reflexionsfrei abgeschlossen sind, enthält, so­ wie mindestens einer zweiten Einheit, welche eine Koppeleinheit zur Ein- bzw. Auskoppelung elektri­ scher Signale enthält, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der gegenüber der ersten Einheit be­ weglich angeordneten mindestens einen zweiten Ein­ heit eine Treiberstufe zur Signaleinkoppelung in die erste Einheit besitzt und diese zumindest zeitweilig Signale in die Leiterstruktur der ersten Einheit einkoppelt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein bewegliches Leiterpaar zur kontaktlo­ sen induktiven oder kapazitiven Signaleinkoppelung in die Leiterstruktur vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bundenes Empfangselement zum Empfang der Signale vorhanden ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein gegen die Leiterstruktur beweglich an­ geordnetes Empfangselement vorhanden ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere zur Leiterstruktur festste­ hende Treiberstufe vorhanden ist, welche Signale in die Leiterstruktur einspeist.

6. Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisepunkt der Treiberstufe im Falle einer geschlossenen, insbesondere einer kreisförmigen Tra­ jektorie am Punkt halber Leiterlänge angebracht ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberstufen bzw. Empfangselemente mittels Richtkopplern an die Leiterstruktur angekoppelt wer­ den, um Sende- bzw. Empfangssignale zu trennen.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Richtkoppler zur Ein- bzw. Auskoppe­ lung der Signale in die Leiterstruktur integriert ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Treiberstufe mit einem Modulator zur Modulation der Sendesignale vorhanden ist und zumin­ dest ein Empfangselement einen entsprechenden Demo­ dulator besitzt.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gegenüber der Leiterstruktur bewegli­ che Koppeleinheit als Richtkoppler zur richtungsab­ hängigen Signalein- bzw. Auskoppelung ausgeführt ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Leiterstruktur jeweils ein Emp­ fänger fest angeschlossen ist, sowie weiterhin eine erste bewegliche als Richtkoppler ausgeführte Koppe­ leinheit derart angeordnet ist, dass sie Signale überwiegend in Richtung des ihr zugeordneten ersten Empfängers sendet und weiterhin mindestens eine zweite als Richtkoppler ausgeführte Koppeleinheit derart angeordnet ist, dass sie ihre Signale über­ wiegend in Richtung der ihr zugeordneten zweiten Empfangseinheit überträgt.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der Leiterstruktur ein Sender für die erste Datenrichtung, sowie ein Empfänger für die zweite Datenrichtung mittels eines Richtkopplers an­ gekoppelt sind und dass weiterhin eine erste beweg­ lich ausgeführte Auskoppeleinheit, welche als Richt­ koppler zum Empfang der Daten in der ersten Daten­ übertragungsrichtung ausgeführt ist, sowie weiterhin mindestens eine zweite bewegliche Koppeleinheit zur Einkoppelung der Signale in der zweiten Signalüber­ tragungsrichtung vorhanden ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende der Leiterstruktur über Richtkoppler ein Sender für die erste Signalübertra­ gungsrichtung sowie ein Empfänger für die zweite Si­ gnalübertragungsrichtung angekoppelt sind und dass eine bewegliche Koppeleinheit, welche mit einem Sen­ der für die zweite Signalübertragungsrichtung ver­ bunden ist, als Richtkoppler ausgeführt ist, sowie eine weitere bewegliche Empfangseinheit für die er­ ste Signalübertragungsrichtung vorhanden ist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite bewegliche Koppeleinheit zur Einkoppelung der Signale in der zweiten Datenübertragungsrichtung als Richtkoppler ausgeführt ist.