DE102006012405A1

DE102006012405A1 - Verfahren und Referenzsignalisierungsanordnung zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten mit einem gemeinsamen Referenzsignal

Info

Publication number: DE102006012405A1
Application number: DE102006012405A
Authority: DE
Inventors: Adam Albrecht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US8421001B2; CN101051057B; CN101051057A; US20070233324A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten (2) eines Systems (1) mit einem gemeinsamen Referenzsignal beschrieben, bei dem von einem Referenzsignalgenerator (5) ein elektrisches Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) erzeugt wird und auf Basis diieses elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) eine Anzahl von optischen Referenzsignalen (R_O) erzeugt wird. Diese werden an die einzelnen Systemkomponenten (2) übermittelt, und an oder in den Systemkomponenten (2) wird jeweils auf Basis des übermittelten optischen Referenzsignals (R_O) ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal (R_E2) für die betreffende Systemkomponente (2) erzeugt. Darüber hinaus werden eine entsprechende Referenzsignalisierungsanordnung, eine Referenzsignalsendeeinrichtung (4), ein elektrotechnisches System (1), umfassend eine Anzahl von Systemkomponenten (2), und eine Systemkomponente (2) für ein solches System (1) beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten eines elektrotechnischen Systems mit einem gemeinsamen Referenzsignal. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine entsprechende Referenzsignalisierungsanordnung zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten eines elektrotechnischen Systems mit einem gemeinsamen Referenzsignal. Außerdem betrifft die Erfindung eine Referenzsignalsendeeinrichtung, ein elektrotechnisches System umfassend eine Anzahl von Systemkomponenten und eine Systemkomponente für ein solches System.

Viele elektrotechnische Systeme, beispielsweise elektrotechnische Geräte oder Baugruppen oder Geräteanordnungen, sind heutzutage modular aufgebaut. Dies gilt insbesondere für medizintechnische Systeme wie Magnetresonanzsysteme oder Computertomographiesysteme. Dabei wird zur Synchronisierung der einzelnen Systemkomponenten bzw. Module oft ein gemeinsames Referenzsignal benötigt. Ein typisches Beispiel ist ein modernes Magnetresonanzsystem, bei dem es möglich ist, verschiedene Antennenelemente oder Moden getrennt anzusteuern, um Hochfrequenzpulse über die betreffenden Antennenelemente bzw. in den betreffenden Moden auszusenden oder über das jeweilige Antennenelement bzw. in der Mode Magnetresonanzsignale zu empfangen. Hierzu wird für jedes Antennenelement bzw. jede Mode eine eigene Transceiver-Komponente benötigt. Diese Transceiver-Komponenten müssen zueinander synchronisiert arbeiten.

Um die verschiedenen Komponenten eines elektrotechnischen Systems mit Referenzsignalen zu versorgen, wird bisher üblicherweise von einem Referenzsignalgenerator ein geeignetes elektrisches Referenzsignal erzeugt und auf elektrischem Wege an die verschiedensten Komponenten verteilt. 1 zeigt einen typischen Aufbau einer solchen herkömmlichen Referenzsignalisierungsanordnung. In der Regel wird das Referenzsignal mit einem VCO (Voltage Controlled Oscillator; spannungsgesteuerter Oszillator) erzeugt und an einen Verstärker übergeben, der das elektrische Referenzsignal an einen sog. „Splitter" übergibt, in dem das Referenzsignal auf die gewünschten N Sendekanäle aufgeteilt wird, wobei N die Anzahl der zu versorgenden Systemkomponenten ist. Die Übermittlung der Referenzsignale vom Splitter zu den einzelnen Komponenten erfolgt üblicherweise über Koaxialkabel. Jede der Systemkomponenten hat eine definierte Eingangsimpedanz, welche am Ende des jeweiligen Koaxialkabels als elektrische Last wirkt.

Dieses Verteilungsverfahren hat verschiedene Nachteile. Zum einen ist bei einer größeren Anzahl von zu versorgenden Systemkomponenten eine erhebliche Ausgangsleistung des Referenzsignalgenerators notwendig. Des Weiteren hat jede Last, d. h. jede Systemkomponente, die am Ende einer Koaxialleitung angeschlossen ist, einen bestimmten Reflektionskoeffizienten. Dadurch wird die elektrische Isolation zwischen den Ausgängen des Splitters reduziert und somit das Risiko eines „Cross Talks", d. h. eines Signalübersprechens, zwischen den einzelnen Systemkomponenten erhöht. Zudem kann durch Mehrfachreflexionen die Signalqualität des zu verteilenden Referenzsignals erheblich verschlechtert werden. Außerdem darf die Distanz zwischen dem Ausgang des Splitters und dem Eingang der einzelnen Systemkomponenten nicht zu hoch sein, da andernfalls die maximal zulässige Frequenz des Referenzsignals sehr eingeschränkt wird. Die derzeit verwendeten Konzepte sind daher nur ausreichend gut, wenn die Anzahl der zu versorgenden Systemkomponenten gering ist und die Komponenten vorzugsweise in einem Gehäuse oder besonders bevorzugt auf einer Platine angeordnet sind. Zudem ist nahezu immer die Frequenz des Referenzsignals stark begrenzt. So können derzeit in der Regel keine Referenzsignale mit einer Frequenz von über 100 MHz übertragen werden.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und entsprechende Einrichtungen zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten eines elektrotechnischen Systems mit einem gemeinsamen Referenzsignal zu schaffen, mit denen auch bei einer Vielzahl von weiter voneinander entfernten Systemkomponenten die oben genannten Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch eine Referenzsignalisierungsanordnung gemäß Patentanspruch 7, ein System gemäß Patentanspruch 15, eine Referenzsignalsendeeinrichtung nach Patentanspruch 17 und eine Systemkomponente nach Patentanspruch 18 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst – wie beim Stand der Technik – von einem Referenzsignalgenerator ein elektrisches Referenzsignal erzeugt. Dieses wird im Folgenden als elektrisches Ausgangs-Referenzsignal bezeichnet. Auf Basis dieses elektrischen Ausgangs-Referenzsignals wird dann eine Anzahl von optischen Referenzsignalen erzeugt, welche auf optischem Wege an die einzelnen Systemkomponenten übermittelt werden können. Anschließend wird an oder in den Systemkomponenten jeweils auf Basis des übermittelten optischen Referenzsignals wieder ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal für die betreffende Systemkomponente erzeugt. Das optische Signal kann dabei ein beliebiges Signal innerhalb des sichtbaren oder nicht sichtbaren optischen Frequenzspektrums sein.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also das Referenzsignal zweimal umgewandelt. D. h. es wird erst das elektrische Referenzsignal in ein oder mehrere optische Referenzsignale umgewandelt, so dass für jede der Systemkomponenten ein optisches Referenzsignal zur Verfügung gestellt werden kann, und diese optischen Referenzsignale werden dann wieder in elektrische Referenzsignale für die betreffenden Systemkomponenten umgewandelt. Die gesamte Übertragung des Referenzsig nals kann somit auf optischem Wege, beispielsweise mittels Lichtleitern, erfolgen.

Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile. So können die einzelnen Systemkomponenten und der Referenzsignalgenerator galvanisch isoliert sein, um ein Übersprechen zwischen verschiedenen Modulen zu vermeiden. Eine optische Signalübertragung erlaubt zudem auch auf längeren Strecken eine höhere Referenzsignalfrequenz im Vergleich zu einer Verteilung mit Koaxialkabeln. Im Übrigen wird unabhängig von der Anzahl der zu versorgenden Systemkomponenten kein besonders leistungsfähiger Referenzsignalgenerator benötigt. Insbesondere in Magnetresonanzsystemen hat die Übertragung mittels Lichtleiter zudem den Vorteil, dass die empfindlichen Antennen nicht durch das Referenzsignal gestört werden können und umgekehrt keine Störungen, die beispielsweise durch relativ starke Pulse zum Schalten der Gradientenfelder erzeugt werden können, in das Referenzsignal einkoppeln können.

Eine entsprechende erfindungsgemäße Referenzsignalisierungsanordnung benötigt zunächst einen Referenzsignalgenerator zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangs-Referenzsignals. Des Weiteren muss die Referenzsignalisierungsanordnung eine mit dem Referenzsignalgenerator gekoppelte erste Signalumwandlungseinrichtung umfassen, welche auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals eine Anzahl optischer Referenzsignale erzeugt. Des Weiteren benötigt die Referenzsignalisierungsanordnung ein Lichtleitersystem, um zu den einzelnen Systemkomponenten jeweils ein optisches Referenzsignal zu übermitteln, sowie eine Anzahl von zweiten Signalwandlungseinrichtungen, um an den einzelnen Systemkomponenten jeweils auf Basis des übermittelten optischen Referenzsignals ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal für die betreffende Systemkomponente zu erzeugen.

Eine erfindungsgemäße Referenzsignalsendeeinrichtung für eine solche Referenzsignalisierungsanordnung benötigt somit einen entsprechenden Referenzsignalgenerator zur Erzeugung des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals, eine mit dem Referenzsignalgenerator gekoppelte erste Signalwandlungseinrichtung, die auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals eine Anzahl von optischen Referenzsignalen erzeugt, sowie eine entsprechende Anzahl von Signalausgängen für die optischen Referenzsignale, an die das Lichtleitersystem anschließbar ist.

Die Erfindung umfasst außerdem ein elektrotechnisches System, vorzugsweise ein medizintechnisches System, insbesondere ein Computertomographiesystem oder Magnetresonanztomographiesystem, welches eine Anzahl von Systemkomponenten sowie eine erfindungsgemäße Referenzsignalisierungsanordnung aufweist.

Eine erfindungsgemäße Systemkomponente, die im Rahmen eines solchen elektrotechnischen Systems einsetzbar ist, weist einen Eingang zum Anschluss des Lichtleitersystems zum Empfang eines optischen Referenzsignals sowie eine zweite Signalwandlungseinrichtung auf, um auf Basis eines empfangenen optischen Referenzsignals für die betreffende Systemkomponente ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal zu erzeugen.

Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten jeweils besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung. Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren auch analog den abhängigen Ansprüchen der Referenzsignalisierungsanordnung weitergebildet sein und umgekehrt. Ebenso können die erfindungsgemäßen Referenzsignalübermittlungseinheit, die erfindungsgemäße Systemkomponente und das erfindungsgemäße elektrotechnische System gemäß den abhängigen Verfahrensansprüchen oder gemäß den von der Referenzsignalisierungsanordnung abhängigen Ansprüchen weitergebildet sein.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die erste Signalwandlungseinrichtung so ausgebildet, dass direkt auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals eine Mehrzahl von parallel ausgesendeten optischen Referenzsignalen erzeugt wird. Das heißt, das elektrische Ausgangs-Referenzsignal wird unmittelbar in eine Mehrzahl von optischen Referenzsignalen umgesetzt.

Bei einer besonders einfachen und somit bevorzugten Realisierung dieses Ausführungsbeispiels umfasst die erste Signalwandlungseinrichtung eine Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen, die mit dem Referenzsignalgenerator in geeigneter Weise gekoppelt sind, so dass zur Erzeugung der optischen Referenzsignale die lichtemittierenden Bauelemente in Abhängigkeit vom elektrischen Ausgangs-Referenzsignal betrieben werden. Bei den lichtemittierenden Bauelementen handelt es sich vorzugsweise um Leuchtdioden. Es können aber beispielsweise auch Halbleiterlaser oder sonstige Bauelemente eingesetzt werden, die gesteuert Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Frequenzspektrum aussenden.

Zum Beispiel können bei einem besonders bevorzugten Aufbau die lichtemittierenden Bauelemente in Reihe geschaltet und mit einer Stromquelle und einem Schaltelement so verbunden sein, dass in Abhängigkeit von einer Schaltstellung des Schaltelements ein Strom durch die lichtemittierenden Bauelemente fließt. Das Schaltelement ist dabei mit dem Referenzsignalgenerator so verbunden, dass das Schaltelement in Abhängigkeit von dem elektrischen Ausgangs-Referenzsignal geschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass unabhängig von der Anzahl der zu betreibenden lichtemittierenden Elemente – beispielsweise der Leuchtdioden, welche üblicherweise stromgesteuert sind – das Ausgangs-Referenzsignal nur eine relativ geringe Ausgangsleistung aufweisen muss, die ausreicht, um das Schaltelement zu schalten.

Um möglichst exakt die Schaltzeitpunkte des Schaltelements definieren zu können, befindet sich vorzugsweise zwischen dem Referenzsignalgenerator und dem Schaltelement ein spannungsbegrenzendes Element, beispielsweise ein begrenzend wirkender Verstärker oder dergleichen.

Alternativ ist es auch möglich, ein auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals erzeugtes optisches Referenzsignal zur Erzeugung einer Mehrzahl von optischen Referenzsignalen für die einzelnen Systemkomponenten optisch aufzuteilen. Hierzu muss die Referenzsignalisierungsanordnung einen oder mehrere geeignete optische Signalteiler aufweisen, wobei handelsübliche Signalteiler, beispielsweise halbdurchlässige Spiegel, faseroptische Signalteiler o. Ä., verwendet werden können.

Durch diese optische Signalteilung kann eine Vielzahl von optischen Referenzsignalen erzeugt werden, indem an einem Signalteiler ein bestimmter Lichtanteil ausgekoppelt wird und beispielsweise mehrere solche Signalteiler kaskadenförmig hintereinander geschaltet werden. Ebenso können aber auch Signalteiler eingesetzt werden, die ein eingehendes Lichtsignal unmittelbar in mehr als zwei getrennte Lichtsignale aufteilt.

Dabei ist auch ein Einsatz von optischen Verstärkern möglich, die das Lichtsignal wieder verstärken, sofern die Signale durch eine zu häufige Aufteilung für eine weitere Übermittlung eine zu geringe Intensität aufweisen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Referenzsignalisierungsanordnung zumindest eine zweite Signalwandlungseinrichtung auf, die so aufgebaut ist, dass ein Eingangs-Referenzsignal für die betreffende Systemkomponente erzeugt wird, dessen Frequenz geringer als die des Ausgangs-Referenzsignals ist. Hierzu kann die zweite Signalwandlungseinrichtung vorzugsweise einen Frequenzteiler umfassen.

Es kann dann von der Referenzsignalsendeeinrichtung ein Referenzsignal mit einer Frequenz übertragen werden, die höher ist, als an den einzelnen Systemkomponenten eigentlich erforderlich wäre. Am Zielort kann das Referenzsignal dann heruntergezählt werden, um die gewünschte Referenzsignalfrequenz zu erhalten. Dies hat den Vorteil, dass das zwangsläufig immer auftretende Phasenrauschen besser unterdrückt werden kann.

Diese Methode ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere deshalb möglich, weil – wie bereits oben erläutert – über ein optisches Verteilungssystem ohne weiteres höhere Signalfrequenzen übertragen werden können.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Dabei sind gleiche oder ähnliche Komponenten mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine schematische Blockdarstellung einer Referenzsignalsendeeinrichtung mit einer elektrischen Verteilung des elektrischen Referenzsignals gemäß dem Stand der Technik,
2 eine schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Referenzsignalisierungsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
3 eine detailliertere Darstellung der Referenzsignalsendeeinrichtung der Referenzsignalisierungsanordnung gemäß 2,
4 eine schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Referenzsignalisierungsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 wurde bereits eingangs zur Verdeutlichung der Nachteile der bisher verwendeten Referenzsignalisierungsanordnungen eingehend erläutert. Bei einem solchen herkömmlichen System wird das vom Referenzgenerator erzeugte und verstärkte Referenzsignal in einem Splitter in die benötigte Anzahl von Referenzsignalen aufgeteilt und diese dann über Koaxialleitungen an die einzelnen Systemkomponenten übertragen.
Im Gegensatz dazu wird bei einem erfindungsgemäßen System (siehe z. B. 2) das von einem Referenzsignalgenerator 5 kommende Referenzsignal R_E1, welches hier als Ausgangs-Referenzsignal R_E1 bezeichnet wird, zunächst in einem ersten Signalwandler 6 in eine Anzahl von optischen Referenzsignalen R_o umgewandelt. Bei dem Referenzsignalgenerator 5 kann es sich um einen üblichen VCO handeln.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sorgt dabei die erste Signalwandlungseinrichtung 6 dafür, dass das Ausgangs-Referenzsignal R_E1 unmittelbar in eine Mehrzahl von parallel ausgesendeten optischen Referenzsignalen R_o umgewandelt wird. Die Referenzsignalsendeeinrichtung 4, welche den Referenzsignalgenerator 5 und die erste Signalwandlungseinrichtung 6 umfasst, weist eine entsprechende Anzahl von optischen Ausgängen OA auf, an welchen die optischen Referenzsignale R_o parallel ausgegeben werden. Über Lichtleiter 7 werden diese optischen Referenzsignale R_o dann zu den verschiedenen Systemkomponenten 2 übertragen.
Die einzelnen Systemkomponenten 2 weisen zum Empfang des optischen Referenzsignals R_o jeweils einen optischen Signaleingang OE auf. Das ankommende optische Referenzsignal R_o wird dann von einer in der jeweiligen Systemkomponente 2 befindlichen zweiten Signalwandlungseinrichtung 8 wieder in ein elektrisches Signal R_E2 umgewandelt. Die zweite Signalwandlungseinrichtung 8 weist hierzu eine geeignete Schaltungsanordnung mit beispielsweise einer Fotodiode auf, welche auf Basis des empfangenen Lichtsignals R_o ein elektrisches Signal R_E2 erzeugt, das dann entsprechend verstärkt und nachverarbeitet wird. Hierbei ist darauf zu achten, dass bei der Umwandlung eine ausreichend gute Phasenstabilität – insbesondere der Signalkanten – erreicht wird und eine reproduzierbare und definierte interne Signalverzögerung bei der Umwandlung (internes Delay) gegeben ist, um keine Phasenverschiebung der Signale untereinander zu erzeugen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem elektrotechnischen System 1, welches die verschiedenen Systemkomponenten 2 umfasst, um ein Magnetresonanzsystem 1. Die dargestellten Systemkomponenten 2, welche hier das Referenzsignal benötigen, sind jeweils die Transceiver-Komponenten 2 dieses Magnetresonanzsystems 1. Die Transceiver-Komponenten 2 weisen dabei in üblicher Weise eine Sendeeinheit (Transmittereinheit) 10 auf, von der aus über eine (nicht dargestellte) Antenne bzw. ein Antennenelement zur Durchführung der Magnetresonanzmessung ein Hochfrequenzsignal ausgesendet wird, um ein Magnetresonanzsignal in einem Probenvolumen zu induzieren. Zum anderen umfassen diese Transceiver-Komponenten 2 jeweils eine Empfängereinheit (Receivereinheit) 11, mit der das induzierte Magnetresonanzsignal über die betreffende Antennenkomponente empfangen und vorverarbeitet werden kann.
Es ist klar, dass in einem solchen System 1 die verschiedenen Transceiver-Komponenten 2 sehr exakt synchronisiert arbeiten müssen. Hierzu erhalten diese Komponenten 2 ein Referenzsignal, welches vom Referenzsignalgenerator 5 erzeugt und auf die erfindungsgemäße Weise an die einzelnen Transceiver-Komponenten 2 übertragen wird. Die Referenzsignalsendeeinrichtung 4 ist hier beispielhaft in einem Hostrechner 3, welcher auch die weiteren Steuerkomponenten für das Magnetresonanztomographiesystem 1 umfasst, enthalten. Grundsätzlich kann die Referenzsignalsendeeinrichtung 4 aber auch in einem andern Teil des Magnetresonanztomographiesystems angeordnet sein. Im Übrigen weist dieses Magnetresonanztomographiesystem 1 auch alle weiteren Komponenten auf, die üblicherweise in einem solchen System 1 benötigt werden. Diese notwendigen Komponenten sind dem Fachmann ebenso wie die Funktionsweise eines Magnetresonanzsystems bekannt und brauchen daher hier nicht weiter erläutert und dargestellt zu werden. Wenn das System noch weitere Systemkomponenten aufweist, die ebenfalls synchronisiert mit den Transceiver-Komponenten 2 arbeiten müssen, so kann in der gleichen Weise auch an diese Komponenten das Referenzsignal übertragen werden kann.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die zweite Signalwandlungseinrichtung 8 außerdem einen Frequenzteiler 9. Damit wird dafür gesorgt, dass das in der zweiten Signalwandlungseinrichtung 8 erzeugte elektrische Eingangssignal R_E2 eine um einen Faktor 10 kleinere Frequenz aufweist als das optische Referenzsignal R_o bzw. das ursprüngliche Ausgangs-Referenzsignal R_E1.
Beispielsweise kann vom Referenzsignalgenerator 5 ein Ausgangs-Referenzsignal R_E1 mit 100 MHz erzeugt werden. Dieses Referenzsignal R_E1 wird dann in die gewünschten optischen Referenzsignale R_o umgesetzt, und beim Rücktransformieren in ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal R_E2 in den einzelnen Systemkomponenten 2 erfolgt dann ein Herunterteilen der Frequenz auf 10 MHz. Dieses elektrische Referenzsignal R_e2 kann dann in den einzelnen Transceiver-Komponenten 2 an die Transmittereinheit und die Receivereinheit übergeben werden, welche jeweils mit dem gleichen Referenzsignal arbeiten, um beispielsweise eine Hochkonvertierung des Sendesignals und eine Runterkonvertierung des Empfangssignals mit den bekannten Verfahren zu erreichen.
Der genaue Aufbau der Referenzsignalsendeeinrichtung 4 ist noch einmal in 3 dargestellt. Grob schematisch ist in dieser Figur auch wieder die Übertragung der einzelnen optischen Referenzsignale R_o über die Lichtleiter 7 zu den zweiten Signalwandlungseinrichtungen 8 in den Systemkomponenten gezeigt. Die zweiten Signalwandlungseinrichtungen 8 müssen im Übrigen nicht unmittelbar in den Systemkomponenten 2 angeordnet sein, sondern können auch nahe diesen Systemkomponenten 2 angeordnet sein.
Ein zentrales Bauteil der Referenzsignalsendeeinrichtung 4 ist die erste Signalwandlungseinrichtung 6, welche hier aus einer Anzahl von in Reihe geschalteten Leuchtdioden 14 besteht, die einerseits mit einer Stromquelle 12 und andererseits mit einem Schalter 13 verbunden sind. Dieser Schalter 13 wird mittels des vom Referenzsignalgenerator 5 erzeugten elektrischen Ausgangs-Referenzsignals R_E1 angesteuert. Zuvor wird dieses Ausgangs-Referenzsignal R_E1 jedoch noch von einem Verstärker 15 verstärkt, der gleichzeitig als Begrenzer 15 wirkt. Dadurch wird ein exakterer Schaltzeitpunkt durch das Referenzsignal R_E1 erreicht.
Bei dem Schaltelement 13 handelt es sich um einen sog. SPST-Schalter (SPST = SINGLE POLE SINGLE THROW), d. h. um einen relativ schnellen Transistorschalter. Wenn dieser Schalter 13 geschlossen ist, läuft der Strom von der Stromquelle 12 durch sämtliche in Reihe geschalteten Leuchtdioden 14 und erzeugt so ein Lichtsignal. Ist der Schalter 13 dagegen geöffnet, wird kein Lichtsignal in den Leuchtdioden 14 erzeugt. So kann entsprechend das elektrische Referenzsignal R_E1 gleichzeitig in mehrere parallel laufende optische Referenzsignale R_o umgesetzt werden.
Das von den einzelnen Leuchtdioden 14 erzeugte Licht wird zur Übertragung in üblicher Weise in die Lichtleiter 7 eingekoppelt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Licht zunächst in Lichtleiterabschnitte 7a innerhalb der Referenzsignalsendeeinrichtung 4 eingekoppelt, die zu entsprechenden optischen Signalausgängen OA führen. An diese optischen Signalausgänge OA kann dann ein Lichtleiter 7 in üblicher Weise angeschlossen werden, so dass das optische Signal R_o vom Signalausgang OA in den betreffenden Lichtleiter 7 übergekoppelt wird.
In gleicher Weise können die einzelnen Systemkomponenten 2 jeweils optische Eingänge OE aufweisen, um dort die Lichtleiter 7 anzuschließen. Von den optischen Eingängen OE führen dann in den Systemkomponenten 2 jeweils Lichtleiterabschnitte 7b zu den zweiten Signalwandlungseinrichtungen 8.
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Referenzsignalisierungsanordnung. Der Unterschied gegenüber der Referenzsignalisierungsanordnung gemäß 2 besteht darin, dass die erste Signalwandlungseinrichtung 6' innerhalb der Referenzsignalisierungssendeeinrichtung 4' hier so ausgebildet ist, dass nur ein optisches Referenzsignal R_o erzeugt wird. Dieses wird dann später optisch in mehrere optische Referenzsignale R_o aufgeteilt. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt dies mit Hilfe von Strahlteilern 16 in Form von teilreflektierenden Spiegeln, welche jeweils in den Systemkomponenten 2' angeordnet sind. Das heißt, von dem an einer Systemkomponente 2 eingehenden optischen Referenzsignal R_o wird ein Teil ausgekoppelt und an eine weitere Systemkomponente 2 als optisches Referenzsignal R_o weitergeleitet. Nur ein kleinerer Teil der Signalintensität gelangt tatsächlich zur zweiten Signalwandlungseinrichtung 8 in der betreffenden Komponente 2 und wird dort in das elektrische Eingangs-Referenzsignal R_E2 umgewandelt. Mit dieser Methode kann eine Vielzahl von Systemkomponenten 2 bezüglich der Referenzsignalübertragung nach Art einer sog. „Daisy-Chain" hintereinander gekoppelt werden.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem vorhergehenden, detailliert beschriebenen Verfahren sowie bei den dargestellten Referenzsignalisierungsanordnungen und Systemen nur um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. So können beispielsweise anstelle der hier gezeigten Strahlteiler 16 in Form von halbdurchlässigen Spiegeln auch faseroptische Strahlteiler verwendet werden. Ebenso ist es möglich, diese Strahlteiler 16 an anderen Stellen, beispielsweise noch innerhalb der Referenzsignalsendeeinrichtung 4', anzuordnen und bereits dort aus einem ersten optischen Referenzsignal R_o eine Vielzahl von optischen Referenzsignalen auf optische Weise auszukoppeln. Ebenso können aber auch andere Möglichkeiten verwendet werden, um unmittelbar aus einem elektrischen Ausgangs-Referenzsignal R_E1 eine Vielzahl von optischen Referenzsignalen R_o zu erzeugen. So können beispielsweise statt einer Reihenschaltung von lichtemittierenden Elementen bzw. Leuchtdioden, wie dies in 3 dargestellt ist, auch parallel geschaltete Leuchtdioden angesteuert werden. Jedoch hat eine Reihenschaltung den Vorteil, dass die Ausgangsleistung des Referenzsignalgenerators nicht in Abhängigkeit von der Anzahl der betriebenen Leuchtdioden gewählt werden muss.
Die Erfindung wurde vorstehend exemplarisch anhand eines Magnetresonanztomographiesystems im medizinischen Bereich beschrieben. Dennoch ist die Erfindung auch in beliebigen anderen Anwendungsgebieten bzw. Systemen einsetzbar, in denen eine Vielzahl von Systemkomponenten das gleiche Referenzsignal benötigen.

Claims

Verfahren zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten (2, 2') eines Systems (1, 1') mit einem gemeinsamen Referenzsignal, bei dem von einem Referenzsignalgenerator (5) ein elektrisches Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) erzeugt wird und auf Basis dieses elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) eine Anzahl von optischen Referenzsignalen (R_o) erzeugt wird, welche an die einzelnen Systemkomponenten (2, 2') übermittelt werden, und dass an oder in den Systemkomponenten (2, 2') jeweils auf Basis des übermittelten optischen Referenzsignals (R_o) ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal (R_E2) für die betreffende Systemkomponente (2, 2') erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) direkt in eine Mehrzahl von optischen Referenzsignalen (R_o) umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit vom elektrischen Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) zur Erzeugung der optischen Referenzsignale (R_o) eine Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen (14) betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der optischen Referenzsignale (R_o) durch eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten, lichtemittierenden Bauelementen (14) in Abhängigkeit von einer Schaltstellung eines Schaltelements (13), welches wiederum in Abhängigkeit von dem elektrischen Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) geschaltet wird, ein elektrischer Strom geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) erzeugtes optisches Referenzsignal (R_o) zur Erzeugung einer Mehrzahl von optischen Referenzsignalen optisch aufgeteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangs-Referenzsignal (R_E2) erzeugt wird, dessen Frequenz geringer ist als die des Ausgangs-Referenzsignals (R_E1).
Referenzsignalisierungsanordnung zur Versorgung einer Mehrzahl von Systemkomponenten (2, 2') eines elektrotechnischen Systems (1, 1') mit einem gemeinsamen Referenzsignal, umfassend – einen Referenzsignalgenerator (5) zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1), – eine mit dem Referenzsignalgenerator (5) gekoppelte erste Signalwandlungseinrichtung (6, 6'), welche auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) eine Anzahl von optischen Referenzsignalen (R_o) erzeugt, – ein Lichtleitersystem (7), um an die einzelnen Systemkomponenten jeweils ein optisches Referenzsignal zu übermitteln, – und eine Anzahl von zweiten Signalwandlungseinrichtungen (8), um an den einzelnen Systemkomponenten (2, 2') jeweils auf Basis des übermittelten optischen Referenzsignals (R_o) ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal (R_E2) für die betreffende Systemkomponente (2, 2') zu erzeugen.
Referenzsignalisierungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalwandlungseinrichtung (6) so ausgebildet ist, dass sie direkt auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) eine Mehrzahl von optischen Referenzsignalen (R_o) erzeugt.
Referenzsignalisierungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Signalwandlungseinrichtung (6) eine Schaltungsanordnung mit einer Mehrzahl von lichtemittierenden Bauelementen (14) aufweist, die mit dem Referenzsignalgenerator (5) gekoppelt sind.
Referenzsignalisierungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtemittierenden Bauelemente (14) in Reihe geschaltet sind und mit einer Stromquelle (12) und einem Schaltelement (13) so verbunden sind, dass in Abhängigkeit von einer Schaltstellung des Schaltelements (13) ein Strom durch die lichtemittierenden Bauelemente (14) fließt und dass das Schaltelement (13) mit dem Referenzsignalgenerator (5) so verbunden ist, das das Schaltelement (13) in Abhängigkeit von dem elektrischen Ausgangs-Referenzsignal (R_E1) geschaltet wird.
Referenzsignalisierungsanordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Referenzsignalgenerator (5) und dem Schaltelement (12) angeordnetes spannungsbegrenzendes Element (15).
Referenzsignalisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch einen optischen Signalteiler (4), um ein optisches Referenzsignal (R_o) aufzuteilen.
Referenzsignalisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der zweiten Signalwandlungseinrichtungen (8) so aufgebaut ist, dass ein Eingangs-Referenzsignal (R_E2) erzeugt wird, dessen Frequenz geringer ist als die des Ausgangs-Referenzsignals (R_E1).
Referenzsignalisierungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Signalwandlungseinrichtung (8) einen Frequenzteiler (9) umfasst.
Elektrotechnisches System (1, 1') mit einer Anzahl von Systemkomponenten (2, 2') und mit einer Referenzsignalisierungsanordnung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 14 zur Versorgung der Systemkomponenten (2, 2') mit einem gemeinsamen Referenzsignal.
Elektrotechnisches System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das System ein medizintechnisches System, insbesondere ein Computertomographiesystem oder Magnetresonanztomographiesystem ist.
Referenzsignalsendeeinrichtung (4, 4') für eine Referenzsignalisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch – einen Referenzsignalgenerator (5) zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1), – eine mit dem Referenzsignalgenerator (5) gekoppelte erste Signalwandlungseinrichtung (6, 6'), welche auf Basis des elektrischen Ausgangs-Referenzsignals (R_E1) eine Anzahl von optischen Referenzsignalen (R_o) erzeugt, – und eine Anzahl von Signalausgängen (OA) für die optischen Referenzsignale (R_o).
Systemkomponente (2, 2') für ein elektrotechnisches System (1, 1'), gekennzeichnet durch einen Eingang (OE) zum Empfang eines optischen Referenzsignals (R_o) und eine zweite Signalwandlungseinrichtung (8), um auf Basis eines empfangenen optischen Referenzsignals (R_o) für die betreffende Systemkomponente (2, 2') ein elektrisches Eingangs-Referenzsignal (R_E2) zu erzeugen.