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Die
Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit zum Anschließen
oder Verbinden von Datenleitungen, mit zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen
zur Aufnahme von Adern von zumindest zwei eingehenden Datenleitungen
sowie zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme von Adern
von zumindest zwei ausgehenden Datenleitungen und zumindest zwei
Verbindungselementen zur galvanischen Verbindung der Adern der eingehenden
Datenleitungen mit den ausgehenden Datenleitungen.
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Mit
zunehmender Übertragungsgeschwindigkeit über Datenleitungen
steigt auch die Frequenz, mit der die Daten übertragen
werden. Die dadurch bedingten geringeren Spannungspegel sind anfälliger
für externe Störungen wie beispielsweise Fremdnebensprechen,
das auch alien cross talk oder Anext genannt wird. Dieses Problem
taucht insbesondere an Kupplungseinheiten auf, bei denen eine Schirmung
der Adern eines Kabels unterbrochen ist. Insbesondere kann bei einer Übertragungsfrequenz ab
1 Hz ein Fremdnebensprechen zwischen Adern verschiedener Datenleitungen
vorkommen.
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Es
ist allgemein bekannt ein Fremdnebensprechen von Adern eines ersten
Kabels auf Adern eines zweiten Kabels zu verhindern, indem die Anschlussstellen
einer Kupplungseinheit distanziert oder separat geschirmt werden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es eine Kupplungseinheit zur Verfügung
zu stellen, mit der ein Fremdnebensprechen von einem ersten Kabel
auf ein benachbartes zweites Kabel verringert oder vermieden wird.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mittels
einer Kupplungseinheit nach Anspruch 1, einem Verfahren nach Anspruch
7 und einer Verwendung nach Anspruch 14. Weitergehende vorteilhafte Ausgestaltungen
sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im
Folgenden wird der Begriff Datenleitung synonym zu Datenübertragungsleitung
verwendet. Eine Datenleitung umfasst insbesondere zumindest einen
Kanal. Bevorzugt ist unter einer Datenleitung ein Kabel mit zumindest
einer Ader, weiterhin bevorzugt mit zumindest einem Kanal, wobei
der Kanal vorzugsweise zumindest zwei Adern aufweist, zu verstehen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Datenleitung auf einer
Leiterplatte aufgebracht. Auch kann eine Datenleitung mehrere Kabel
aufweisen, die insbesondere gemeinsam zumindest einen Kanal bilden.
Unter einem Kanal ist eine Vorrichtung zu ver stehen, die zum Übermitteln
von Daten über räumliche und/oder zeitliche Distanz
geeignet ist.
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Es
wird eine Kupplungseinheit zum Anschließen oder Verbinden
von Datenleitungen vorgeschlagen, mit zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen
zur Aufnahme von Adern von zumindest zwei eingehenden Datenleitungen
sowie zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme von Adern
von zumindest zwei ausgehenden Datenleitungen und zumindest zwei
Verbindungselementen zur galvanischen Verbindung der Adern der eingehenden
Datenleitungen mit den ausgehenden Datenleitungen. Die Kupplungseinheit
weist zumindest eine elektromagnetische Kopplung auf, die zumindest
eine Ader einer ersten eingehenden Datenleitung mit einer Ader einer
zweiten eingehenden Datenleitung koppelt, um eine Transmissionsstörung
zu kompensieren. Insbesondere ist vorgesehen, dass die zumindest
eine Ader der ersten eingehenden Datenleitung mit zumindest einer
Ader einer zweiten eingehenden Datenleitung gekoppelt wird. Das
heißt, dass beispielsweise genau eine Ader der ersten eingehenden Datenleitung
mit genau einer Ader einer zweiten eingehenden Datenleitung gekoppelt
wird. Auch ist eine Ausgestaltung vorgesehen, wobei genau eine Ader einer
Datenleitung mit mehr als einer Ader einer zweiten Datenleitung
gekoppelt ist. Es können gemäß einer
weiteren Ausgestaltung auch mehrere oder alle Adern einer Datenleitung
mit genau einer, mehreren oder allen Adern einer zweiten Datenleitung
gekoppelt werden.
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Unter
einer benachbarten Datenleitung kann eine Datenleitung verstanden
werden, die in der gleichen Kupplungseinheit und/oder im gleichen
Schaltschrank verbaut ist. Der Begriff benachbart ist somit nicht
beschränkend auf eine direkte Nachbarschaft der Datenleitungen
auszulegen. So ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass zumindest
eine erste Kupplungseinheit eine Entstörverbindung aufweist, wobei
die Entstörverbindung der ersten Kupplungseinheit mit einer
zweiten Kupplungseinheit verbindbar ist, sodass zumindest eine Ader
zumindest einer Datenleitung der ersten Kupplungseinheit mit zumindest
einer Ader einer Datenleitung der zweiten Kupplungseinheit verbindbar
ist.
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Unter
einer Transmissionsstörung ist insbesondere ein Fremdnebensprechen,
auch alien crosstalk – AXT genannt, zu verstehen. Beispielsweise
ist ein Fremdnebensprechen ein Fremdnahnebensprechen, auch near-end
alien crosstalk – ANEXT genannt, oder ein Fremdfernnebensprechen,
auch the far-end alien crosstalk – AFEXT genannt.
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Unter
einer elektromagnetischen Kopplung ist eine Verbindung der Adern
mittels eines Elektronikbauteils zu verstehen. So kann eine elektromagnetische
Kopplung beispielswei se eine Verbindung mittels zumindest eines
Kondensators und/oder zumindest einer Spule sein. Insbesondere ist
vorgesehen, dass die elektromagnetische Kopplung eine Kapazität
und/oder eine Induktivität umfasst. Durch die elektromagnetische
Kopplung wird eine Entstörung und somit eine Dämpfung
des Fremdnebensprechens erzielt.
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Eine
Kupplungseinheit kann beispielsweise zumindest ein Bauteil eines
Rangierfeldes, eines informationstechnischen Anschlusses, wie beispielsweise
einer Datendose, eines Hubs, einer Bridge oder eines Switches sein.
Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit ein Rangierfeld, ein informationstechnischer
Anschluss, ein Hub, eine Bridge oder ein Switch. Insbesondere ist
vorgesehen, dass die Kupplungseinheit für Netzanwendungen,
vorzugsweise Ethernet-Netzwerke einsetzbar ist. Beispielsweise kann
die Kupplungseinheit ein Übersprechen bei einer Übertragung
von mehr als 1 Gigabit pro Sekunde, beispielsweise nach IEEE 802.3
Clause 40 und/oder nach IEEE 802.3 Clause 38 kompensieren oder dämpfen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Kupplungseinheit ein Übersprechen
bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von mehr als 10 Gigabit
pro Sekunde, beispielsweise nach IEEE 802.3ak oder IEEE 802.3an
kompensiert oder dämpft. Auch ist vorgesehen, dass andere Übertragungsstandards,
insbesondere nicht Ethernet-Standards über die Kupplungseinheit
betreiben werden können. Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit,
insbesondere die elektromagnetische Kopplung unabhängig
von dem verwendeten Datenübertragungs-Standard. Die elektomagnetische
Kopplung ist insbesondere für Frequenzen von etwa 1 Herz
bis etwa 1 Gigaherz ausgelegt, insbesondere ist die elektromagnetische
Kopplung für Frequenzen von etwa ein Megaherz bis etwa
1 Gigaherz, insbesondere 500 Megaherz bis etwa 1 Gigaherz ausgelegt,
weiterhin bevorzugt ist vorgesehen, dass die elektromagnetische
Kopplung für eine Frequenz über 1 Gigaherz, beispielsweise
etwa 1,5 Gigaherz, etwa 2 Gigaherz oder mehr als 2 Gigaherz ausgelegt
ist. Vorzugsweise ist die elektromagnetische Kopplung auf genau
eine Frequenz oder ein Frequenzband optimiert. Auch ist vorgesehen,
dass die elektromagnetische Kopplung variabel ausgestaltet ist,
um ein Übersprechen bei verschiedenen Übertragungsfrequenzen
oder Frequenzbändern zu kompensieren und/oder dämpfen.
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Vorteil
der vorgeschlagenen Kupplungseinheit ist, dass keine Distanzierung
der Datenleitungen vorgenommen werden muss, um ein Übersprechen zu
vermeiden. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Kupplungseinheit
eine Schirmung der Adern und/oder der Verbindungselemente der einzelnen Datenleitungen
aufweist. Weiterhin kann im Bereich der Kupplungseinheit auch auf
eine Schirmung der einzelnen Datenleitungen verzichtet werden. Dies hat
den Vorteil, dass bei einer Produktion kein konstruktives Eingreifen
in die Kupplungseinheit notwendig ist.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass die elektromagnetische Kopplung der Ader der
eingehenden Datenleitung gegen ein Schirmpotential der Datenleitung
und/oder einer benachbarten Datenleitung erfolgt.
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Die
Kupplungeinheit ist insbesondere montagefreundlich, da diese einen
sehr geringen Platzaufwand benötigt. Insbesondere weist
die elektromagnetische Kopplung eine integrierte Schaltung und/oder
zumindest ein Elektronikbauteil auf. Vorzugsweise ist die elektromagnetische
Kopplung als geduckte Schaltung oder als geätzte Schaltung
auf einer Leiterplatte vorgesehen. Auch ist vorgesehen, dass die
elektromagnetische Kopplung zumindest ein oberflächenmontiertes
Bauelement – das unter dem Namen SMD bekannt ist – oder
zumindest ein bedrahtetes Bauelement aufweist. Durch diese Ausgestaltung
ist eine enge Anordnung der Datenbuchsen möglich, insbesondere
sind die Datenbuchsen ohne Abstand auf der Kupplungseinheit angeordnet. Weiterhin
ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Datenbuchsen einen
Abstand von etwa 1 Millimeter bis etwa 10 Millimeter, insbesondere
etwa 1 Millimeter bis etwa 5 Millimeter, vorzugsweise etwa 0,1 Millimeter
bis etwa 2 Millimeter aufweisen. Insbesondere sind die Datenbuchsen,
vorzugsweise die Masse der Datenbuchsen galvanisch miteinander verbunden.
Insbesondere sind die Datenbuchsen auf einer Leiterplatte angeordnet.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Datenbuchsen auf
zwei Seiten der Kopplungseinheit, insbesondere der Leiterplatte
angeordnet sind. Die Datenbuchsen können als RJ-45-, Ethernet-,
TERA, BNC-, T-, USB-, FireWire-, Centronics-, D-Sub, PS/2-, GG45
oder HDMI-Buchse ausgestaltet sein. In einer weiteren Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass die Kupplungseinheit zumindest einen Stecker
beispielsweise der vorgenannten Verbindungsarten aufweist.
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Ein
weiterer Gedanke der Erfindung sieht ein Verfahren zur Kompensierung
von Transmissionsstörungen bei einer Kupplungseinheit zum
Anschließen oder Verbinden von Datenleitungen vor, die
insbesondere zur Übertagung von Daten einsetzbar sind, mit
zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme von Adern von
zumindest zwei eingehenden Datenleitungen sowie zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen
zur Aufnahme von Adern von zumindest zwei ausgehenden Datenleitungen
und zumindest zwei Verbindungselementen zur galvanischen Verbindung
der Adern der eingehenden Datenleitungen mit den ausgehenden Datenleitungen.
Zumindest eine Ader einer ersten eingehenden Datenleitung wird mit
zumindest einer Ader einer zweiten eingehenden Datenleitung elektromagnetisch
gekoppelt.
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In
einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Ader der ersten
eingehenden Datenleitung mittels einer Kapazität oder einer
Induktivität mit der Ader der zweiten eingehenden Datenleitung
gekoppelt wird. Vorzugsweise dämpft die elektromagnetische
Kopplung ein leistungssummiertes Fremdnahnebensprechen zumindest
um 110,5 – 20·lg(f) Dezibel und/oder ein leistungssummiertes
Fremdfernnebensprechen zumindest um 107 – 20lg(f), wobei
lg(f) der Zehnerlogarithmus der Frequenz für die Datenübertragung
ist. Weiterhin ist eine Ausgestaltung vorgesehen, wobei die elektromagnetische Kopplung
ein allgemeines Fremdnahnebensprechen um zumindest 113,5 – 20·lg(f)
Dezibel und/oder und ein allgemeines Fremdfernnebensprechen um zumindest
110,0 – 20lg(f) dämpft. Insbesondere ist vorgesehen,
dass mittels der elektromagnetischen Kopplung Grenzwerte gemäß
ISO/IEC
JTC 1/SC 25 N 1513 und/oder gemäß
ISO/IEC
11801, vorzugsweise
ISO/IEC 11801:2002/A2:2009-xx eingehalten
werden. Dämpfungen für Fremdnebensprechen können mittels
Verfahren, die aus der
IEC 60512-25-9:
"Steckverbinder
für elektronische Einrichtungen – Mess- und Prüfverfahren" – Teil
25–9:
"Signalintegritätsprüfung" – Prüfung
25i:
"Externes Nebensprechen (Alien Crosstalk)" hervorgehen,
getestet respektive berechnet werden. Auf die
IEC 60512-25-9, die
ISO/IEC
11801, die
ISO/IEC 11801:2002/A2:2009-xx sowie
die
ISO/IEC JTC 1/SC 25 N 1513 wird hiermit vollumfänglich
Bezug genommen.
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Unter
einem leistungssummierten Fremdnebensprechen ist eine Aufsummierung
der Störungen der benachbarten beziehungsweise umgebenen
Datenleitungen zu verstehen. Dahingegen ist ein allgemeines Fremdnebensprechen
als das direkte Nebensprechen einer ersten Datenleitung auf eine
zweite Datenleitung bekannt. Insbesondere kann das allgemeine Nahnebensprechen
messtechnisch erfasst werden.
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Beispielsweise
wird in einer Ausgestaltung zumindest eine Ader einer eingehenden
Datenleitung mit einem Schirmpotential gekoppelt. Vorzugsweise wird
die Ader mit einem Schirmpotential zumindest einer zweiten eingehenden
und/oder zumindest einer ausgehenden Datenleitung gekoppelt.
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Ein
weiterer Gedanke der Erfindung umfasst eine Verwendung einer elektromagnetischen
Kopplung in einer Kupplungseinheit zum Anschließen oder Verbinden
von Datenleitungen, mit zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen zur
Aufnahme von Adern von zumindest zwei eingehenden Datenleitungen
sowie zumindest zwei Aufnahmevorrichtungen zur Aufnahme von Adern
von zumindest zwei ausgehenden Datenleitungen und zumindest zwei
Verbindungselementen zur galvanischen Verbindung der Adern der eingehenden
Datenleitungen mit den ausgehenden Datenleitungen, wobei diese ein
Nahnebensprechen von zwei Datenleitungen dämpft. In einer
weiteren Ausgestaltung gleicht diese einen Wellenwiderstand aus.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den nachfolgenden Zeichnungen
hervor. Die dort dargestellten Weiterbildungen sind jedoch nicht
beschränkend auszulegen, vielmehr können die dort beschriebenen
Merkmale untereinander und mit den oben beschriebenen Merkmalen
zu weiteren Ausgestaltungen kombiniert werden. Des Weiteren sei
darauf verwiesen, dass die in der Figurenbeschreibung angegebenen
Bezugszeichen den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht
beschränken, sondern lediglich auf die in den Figuren gezeigten
Ausführungsbeispiele verweisen. Gleiche Teile oder Teile mit
gleicher Funktion weisen im Folgenden die gleichen Bezugszeichen
auf. Es zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Kupplungseinheit; und
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2 eine
schematische Darstellung einer Kopplung einer ersten Datenleitung
mit einer zweiten Datenleitung.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Kupplungseinheit 1 mit
einer ersten Datenbuchse 2 und einer zweiten Datenbuchse 3,
die auf einer Trägerplatte 4 montiert sind, die
insbesondere eine Leiterplatte umfasst. Eine erste Datenleitung 5 und eine
zweite Datenleitung 6 sind zu der Kupplungseinheit 1 geführt.
Eine Schirmung 7.1 und 7.2 der Datenleitungen 5, 6 ist
im Bereich der Kupplungseinheit 1 unterbrochen, sodass
Adern 8.1, 8.2 der Datenleitungen 5, 6 ungeschirmt
zu Verbindungselementen 9.1, 9.2 der Kupplungseinheit 1 geführt
sind. Insbesondere sind die Verbindungselemente 9.1, 9.2 als Schneidklemmen
ausgebildet, sodass die Adern 8 mittels einer Klemmverbindung
mit der Kupplungseinheit 1 insbesondere galvanisch verbunden
sind. In weiteren Ausgestaltungen sind auch Schraub-, Löt- und/oder
andersartige Klemmverbindungen vorgesehen. In einer Ausgestaltung
ist vorgesehen, dass die Adern über einen Teil ihrer Länge
abisoliert sind, um eine galvanische Verbindung mit den Verbindungselementen 9.1, 9.2 zu
gewährleisten. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Adern 8.1 der
ersten Datenleitung 5 galvanisch mit der ersten Datenbuchse 2 und die
Adern 8.2 der zweiten Datenleitung 6 galvanisch mit
der zweiten Datenbuchse 3 verbunden sind.
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2 zeigt
eine schematische Schaltung einer Kupplungseinheit 1 mit
einer elektromagnetischen Kopplung 10 der ersten Datenleitung 5 mit
der zweiten Datenleitung 6. Die Schaltung ist beispielsweise
auf der Leiterplatte angeordnet, wobei Kontaktverbindungen 11 mit
den Verbindungselementen 9 in Kontakt stehen, wobei jeweils
eine Kontaktverbindung 11 über die Verbindungselemente 9 mit
jeweils einer Ader 8 der jeweiligen Datenlei tung 5, 6 verbunden
ist. Um ein Fremdnebensprechen zwischen Adern 8 einer Datenleitung 5, 6 zu
verhindern beziehungsweise dämpfen sind einzelne Adern 8 mittels
interner elektromagnetischer Kopplungselemente 12 gekoppelt.
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Die
Kopplungselemente 10, 12 können als Leiterbahnen
auf der Leiterplatte, als oberflächenmontierte Bauelemente,
als bedrahtete Bauelemente oder als in die Leiterplatte integrierte
Bauelemente ausgestaltet sein.
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Die
vorliegenden Figuren sind nicht beschränkend auszulegen,
vielmehr können das in den Figuren gezeigte elektromagnetische
Kopplungselement 10 sowie die internen elektromagnetischen Kopplungselemente 12 als
Kapazität beziehungsweise Kondensator und/oder als Induktivität
beziehungsweise Spule ausgeführt sein. Insbesondere können je
nach Anforderung auch sowohl Kapazitäten als auch Induktivitäten
auf der Leiterplatte insbesondere als Kopplungselemente 10, 12 eingesetzt
werden. Auch ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass
Kapazitäten und/oder Induktivitäten in Reihe und/oder
in Serie als Kopplungselemente verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ISO/IEC JTC
1/SC 25 N 1513 [0016]
- - ISO/IEC 11801 [0016]
- - ISO/IEC 11801:2002/A2:2009-xx [0016]
- - IEC 60512-25-9 [0016]
- - ”Steckverbinder für elektronische Einrichtungen – Mess-
und Prüfverfahren” – Teil 25–9 [0016]
- - ”Signalintegritätsprüfung” – Prüfung
25i [0016]
- - ”Externes Nebensprechen (Alien Crosstalk)” [0016]
- - IEC 60512-25-9 [0016]
- - ISO/IEC 11801 [0016]
- - ISO/IEC 11801:2002/A2:2009-xx [0016]
- - ISO/IEC JTC 1/SC 25 N 1513 [0016]