DE102009039711B3 - Sende- und Empfangseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u.a. auf eine Sende- und Empfangseinrichtung, bei der ein Sendepfad und ein Empfangspfad gekoppelt sind. In dem Empfangspfad wird durch das Sendesignal ein erstes Koppelsignal (SK1) erzeugt. In einem Referenzpfad wird durch das Sendesignal ein zweites Koppelsignal (SK2) erzeugt. Die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad sowie die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Referenzpfad sind derart eingestellt, dass bei einer Differenzbildung das erste und das zweite Koppelsignal einander kompensieren. Die Erfindung ermöglicht bei einer Sende- und Empfangseinrichtung einen besonders kompakten bzw. platzsparenden Aufbau. Auf Schirmungen kann beispielsweise verzichtet werden. Die Sende- und Empfangseinrichtung kann beispielsweise einen optoelektronischen Sensor, eine Lichtschranke, einen Lichttaster oder einen optischen Entfernungsmesser bilden. Der Empfangspfad und der Referenzpfad sind bezüglich des Sendepfads vorzugsweise symmetrisch angeordnet. Das Referenzelement umfasst vorzugsweise einen Kondensator.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Sende- und Empfangseinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Sende- und Empfangseinrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 12 660 A1 bekannt. Die vorbekannte Sende- und Empfangseinrichtung weist einen Sendepfad zum Erzeugen eines optischen Sendesignals, einen Empfangspfad mit einem elektrooptischen Empfangselement zum Empfangen eines optischen Empfangssignals, einen Referenzpfad mit einem Referenzelement zum Erzeugen eines Referenzsignals und eine dem Empfangselement und dem Referenzelement nachgeordnete Verarbeitungseinrichtung auf, die mit dem Empfangssignal und dem Referenzsignal durch Differenzbildung ein Ausgangssignal erzeugt. Bei der vorbekannten Anordnung wird die Differenzbildung durchgeführt, um den Dunkelstrom des elektrooptischen Empfangselements, der das optische Empfangssignal verfälscht, herauszurechnen.
  • Gemäß der DE 196 44 791 A1 ist es bekannt, dass bei einer optischen Messvorrichtung eine Bestimmung der Signallaufzeit über eine zwischen der Messvorrichtung und einem reflektierenden Objekt bestehenden Messstrecke vorgenommen wird. Hieraus lässt sich eine Korrelationsfunktion ableiten, die einen Zusammenhang zwischen Sende- und Empfangssignalen berücksichtigt.
  • Um bei optischen Sensoranordnungen einen Störlichtanteil berücksichtigen zu können, der aufgrund von vorhandenem Licht, nicht durch das von der optischen Sensoranordnung ausgestrahlte Licht, zustande kommt, wird gemäß der DE 101 59 932 A1 vorgeschlagen, dass in einem Zustand, in dem sich in der optischen Messstrecke kein zu erkennendes Objekt befindet, das vorhandene Störlicht ermittelt wird und ein Korrekturwert für nachfolgende Abtastwerte ermittelt wird. Die Abtastwerte ergeben sich bei Vorhandensein eines Objektes in der Messstrecke.
  • Gemäß der DE 41 41 468 A1 kann vorgesehen werden, dass Lichtsignale einer optischen Sensoranordnung zur Detektion von Gegenständen in einer optischen Messstrecke jeweils aus einer Anzahl von Impulsen bestehen, die in einer bestimmten Impulsfolgefrequenz aufeinanderfolgen und dass eine Verarbeitungsstufe für die Empfangssignale vorgesehen ist, die eine Filteranordnung aufweist. Diese Filteranordnung soll für Spektralanteile der Impulsfolgen durchlässig sein, so dass hierdurch auftretende Störsignale eliminiert werden können.
  • Gemäß der DE 92 12 693 U1 kann auch vorgesehen werden, dass eine Lichtschranke aus mehreren optischen Kanälen aufgebaut ist. Einer dieser optischen Kanäle wird als Referenzkanal vorgesehen. Das Vorhandensein von Gegenständen in den anderen, als Messkanäle ausgeführten optischen Kanälen kann dann dadurch ermittelt werden, dass die Lichtsignale mit dem Lichtsignal am Referenzkanal verglichen werden.
  • Gemäß der US 4,857,725 A kann auch vorgesehen werden, dass zwei Fotodetektoren differentiell über einen Verstärker gekoppelt werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass durch Bilden eines differentiellen Ausgangssignals am Verstärker Einflussfaktoren der Fotodetektoren auf das Messsignal eliminiert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sende- und Empfangseinrichtung anzugeben, die einen besonders kompakten bzw. platzsparenden Aufbau erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Sende- und Empfangseinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Sendepfad und der Empfangspfad gekoppelt sind und in dem Empfangspfad durch das Sendesignal ein erstes Koppelsignal erzeugt wird und der Sendepfad und der Referenzpfad gekoppelt sind und in dem Referenzpfad durch das Sendesignal ein zweites Koppelsignal erzeugt wird, wobei die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad sowie die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Referenzpfad derart eingestellt sind, dass bei der Differenzbildung durch die Verarbeitungseinrichtung das erste und das zweite Koppelsignal einander kompensieren.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung ist darin zu sehen, dass diese eine sehr kompakte Bauform ermöglicht, denn die Signalleiter können erfindungsgemäß sehr dicht nebeneinander angeordnet werden. Ein Nebensprechen wird dabei erfindungsgemäß in Kauf genommen. Ein generelles Problem bei miniaturisierten Sende- und Empfangseinrichtungen – beispielsweise bei Sensoren, die auf ein diffus reflektiertes Licht reagieren – ist das äußerst kleine Lichtsignal, das von einem relativ weit entfernten, evtl. auch dunkel gefärbten Werkstück zu der Sende- und Empfangseinrichtung zurückkommt. Beispielsweise liegt bei einem Lichttaster, der mit 10 mW optischer Leistung auf ein ein Meter entferntes weißes Werkstück strahlt und eine optische Empfangsapertur von 3 mm aufweist, das empfangene, diffus reflektierte Lichtsignal bei ca. 10 nW. Bei einer typischen Empfängerempfindlichkeit von 0,5 A/W beträgt der durch das reflektierte Lichtsignal hervorgerufene und durch das Empfangselement (z. B. Photodiode) fließende Strom ca. 5 nA. Dagegen muss zur Erzeugung eines solchen Lichtpulses die Lichtquelle (z. B. eine LED oder eine Laserdiode) mit einem Strompuls in der Größenordnung von mindestens 20 mA beaufschlagt werden. Dieser Sachverhalt führt dazu, dass das elektrische Nebensprechen zwischen der Leitung, die die Lichtquelle anregt, und der Leitung, die das schwache Empfangssignal zum Verstärker führt, deutlich besser als 5 nA/20 mA = –132 dB liegen muss. Eine solch große Übersprechdämpfung ist jedoch in der Praxis sehr schwer zu realisieren, besonders dann, wenn man zusätzlich versucht, die Sende- und Empfangseinrichtung besonders kompakt bzw. klein zu bauen und dabei die Anregungs- und Empfangsleitungen besonders eng zusammenrückt. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem ein Nebensprechen bewusst in Kauf genommen wird; das im Empfangssignal enthaltene Koppelsignal wird nachfolgend durch einen Referenzpfad kompensiert.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung ist darin zu sehen, dass diese auch mit Empfangselementen mit relativ kleiner Apertur ausgestattet werden kann, da aufgrund des kompensierten Nebensprechens auch kleine Empfangssignale zu störungsarmen Ausgangssignalen führen.
  • Ein dritter wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung besteht darin, dass Kosten verursachende und die Baugröße der Sende- und Empfangseinrichtung vergrößernde Schirmungen zwischen Sende- und Empfangspfad vermieden werden können.
  • Bei der Sende- und Empfangseinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine optoelektronische Sende- und Empfangseinrichtung, beispielsweise um einen optoelektronischen Sensor, zum Beispiel in Form einer Lichtschranke, eines Lichttasters oder eines optischen Entfernungsmessers.
  • Besonders bevorzugt wird im Rahmen der Kompensation durch die Differenzbildung ein koppelsignalfreies, zumindest aber ein möglichst koppelsignalarmes, Ausgangssignal erzeugt.
  • Der Sendepfad und der Empfangspfad können beispielsweise kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt sein; in entsprechender Form können auch der Sendepfad und der Referenzpfad kapazitiv und/oder induktiv gekoppelt sein.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Sendepfad ein Signalelement und zum Ansteuern des Signalements und zum Erzeugen eines elektrischen Ansteuersignals eine Signalquelle umfasst. Das Referenzelement kann ein kapazitives Element umfassen, in das das elektrische Ansteuersignal des Sendepfads durch kapazitives Nebensprechen unter Erzeugung des zweiten Koppelsignals einkoppelt.
  • Mit Blick auf eine besonders einfache Kompensation kann vorgesehen sein, dass der Empfangspfad und der Referenzpfad bezüglich des Sendepfads symmetrisch angeordnet sind. Bei einer solchen Ausgestaltung sind das erste und das zweite Koppelsignal nämlich gleich groß, so dass eine weitere Aufbereitung (Verstärkung oder Dämpfung) der Koppelsignale vor der Differenzbildung unterbleiben kann.
  • Mit Blick auf einen symmetrischen Aufbau wird es als vorteilhaft angesehen, wenn der Abstand zwischen dem oder den Signalleitungen des Empfangspfades und dem Sendepfad sowie der Abstand zwischen dem oder den Signalleitungen des Referenzpfades und dem Sendepfad identisch sind.
  • Mit Blick auf geringe Kosten wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Referenzelement einen Kondensator umfasst oder durch einen solchen gebildet ist. Vorzugsweise ist der Kapazitätswert des Kondensators einstellbar, um eine Nachjustage zu ermöglichen und die Kompensation des Nebensprechens zu optimieren.
  • Alternativ können das Referenzelement und das Empfangselement auch baugleich sein, um die Anzahl unterschiedlicher Komponenten zu minimieren und die Nebensprecheigenschaften zwischen Sendepfad und Empfangspfad sowie zwischen Sendepfad und Referenzpfad gleich zu halten.
  • Beispielsweise weist das Sendeelement eine Leuchtdiode (LED) oder einen Laser und das Empfangselement eine Photodiode auf.
  • Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals, bei dem in einem Sendepfad ein Sendesignal erzeugt wird, in einem Empfangspfad ein Empfangssignal erzeugt wird, in einem Referenzpfad ein Referenzsignal erzeugt wird und zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal eine Differenzbildung durchgeführt wird und mit dem Differenzsignal das Ausgangssignal gebildet wird.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sendesignal durch Nebensprechen in dem Empfangspfad ein erstes Koppelsignal und in dem Referenzpfad ein zweites Koppelsignal erzeugt, wobei die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad sowie die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Referenzpfad einander entsprechen, so dass bei der Differenzbildung das erste und das zweite Koppelsignal einander kompensieren.
  • Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung verwiesen, da die Vorteile der erfindungsgemäßen Sende- und Empfangseinrichtung denen des erfindungsgemäßen Verfahrens im Wesentlichen entsprechen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft:
  • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sende- und Empfangseinrichtung, anhand derer auch ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird,
  • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sende- und Empfangseinrichtung mit einer asymmetrischen Anordnung von Empfangs- und Referenzpfad,
  • 3 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sende- und Empfangseinrichtung, bei der im Referenzpfad anstelle eines Kondensators eine Diode als Referenzelement eingesetzt ist, wobei die Anordnung von Empfangspfad und Referenzpfad symmetrisch ist, und
  • 4 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Sende- und Empfangseinrichtung, bei der als Referenzelement eine Diode eingesetzt ist und der Referenzpfad und der Empfangspfad asymmetrisch angeordnet sind.
  • In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • In der 1 ist eine optoelektronische Sende- und Empfangseinrichtung 10 gezeigt, bei der es sich beispielsweise um einen optoelektronischen Sensor, beispielsweise in Form einer Lichtschranke, eines Lichttasters oder eines optischen Entfernungsmessers handeln kann.
  • Die Sende- und Empfangseinrichtung 10 weist einen Sendepfad 20 auf, der eine elektrische Signalquelle 30 und ein optoelektronisches Sendeelement 40 umfasst. Das Sendeelement 40 und die Signalquelle 30 sind mittels mindestens einer Sendeleitung miteinander verbunden, von denen in der Figur eine beispielhaft mit dem Bezugszeichen 50 gekennzeichnet ist.
  • Die Sende- und Empfangseinrichtung 10 weist darüber hinaus einen Empfangspfad 60 auf, der ein optoelektronisches Empfangselement 70 sowie einen dem Empfangselement 70 nachgeordneten Transimpedanzverstärker 80 umfasst. Zur Verbindung der Komponenten des Empfangspfades 60 ist dieser mit Empfangsleitungen ausgestattet, von denen eine beispielhaft mit dem Bezugzeichen 90 gekennzeichnet ist.
  • Wie sich in der 1 erkennen lässt, weist die Sendeleitung 50 einen Abstand A1 zur Empfangsleitung 90 auf, der so klein bemessen ist, dass es zu einem elektrischen Nebensprechen zwischen der Sendeleitung 50 und der Empfangsleitung 90 kommt. Das Nebensprechen ist in der 1 durch einen Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 100 angedeutet. Das Nebensprechen kann durch eine kapazitive Kopplung und/oder durch eine induktive Kopplung zwischen den beiden Leitungen 50 und 90 hervorgerufen werden. Durch das Nebensprechen kann ein von der Signalquelle 30 erzeugtes elektrisches Ansteuersignal ST teilweise in die Empfangsleitung 90 des Empfangspfades 60 überkoppeln und dort ein erstes Koppelsignal SK1 erzeugen.
  • Die Sende- und Empfangseinrichtung 10 ist darüber hinaus mit einem Referenzpfad 150 ausgestattet, der ein Referenzelement 160 sowie einen Transimpedanzverstärker 170 umfasst. Zur Verbindung der Komponenten des Referenzpfades 150 ist dieser mit Referenzleitungen ausgestattet, von denen in der 1 eine beispielhaft mit dem Bezugszeichen 180 gekennzeichnet ist.
  • Der Abstand A2 zwischen der Sendeleitung 50 des Sendepfades 20 und der Referenzleitung 180 des Referenzpfades 150 ist so klein gewählt, dass es zu einem Nebensprechen zwischen den beiden Leitungen 50 und 180 kommen kann, so dass das von der Signalquelle 30 erzeugte elektrische Ansteuersignal ST durch Nebensprechen teilweise in die Referenzleitung 180 des Referenzpfades 150 überkoppelt und dort ein zweites Koppelsignal SK2 erzeugt.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 sind der Referenzpfad 150 und der Empfangspfad 60 bezüglich des Sendepfads 20 symmetrisch angeordnet, so dass der Abstand A1 zwischen der Sendeleitung 50 und der Empfangsleitung 90 dem Abstand A2 zwischen der Referenzleitung 180 und der Sendeleitung 50 entspricht. Es gilt also: A1 = A2
  • Wie sich in der 1 darüber hinaus erkennen lässt, sind der Empfangspfad 60 sowie der Referenzpfad 150 ausgangsseitig mit einer Verarbeitungseinrichtung 200 verbunden, die einen Differenzverstärker 210 sowie einen A/D-Wandler 220 umfasst.
  • Die Sende- und Empfangseinrichtung 10 gemäß der 1 kann beispielsweise wie folgt betrieben werden:
    Die Signalquelle 30 des Sendepfades 20 erzeugt das elektrische Ansteuersignal ST, mit dem das Sendeelement 40 angesteuert wird, so dass dieses ein optisches Ausgangssignal erzeugt. Das optische Ausgangssignal wird, beispielsweise zum Zwecke der Entfernungsmessung, auf ein entfernt befindliches Objekt gerichtet und von dort reflektiert. Das reflektierte Licht gelangt zu dem Empfangselement 70 des Empfangspfades 60, das aus dem reflektierten Licht ein Nutzsignal SN erzeugt. Das Nutzsignal SN überlagert sich mit dem ersten Koppelsignal SK1, das durch das Nebensprechen zwischen der Sendeleitung 50 und der Empfangsleitung 90 in den Empfangspfad 60 eingekoppelt wird. Das durch das Nutzsignal SN und das erste Koppelsignal SK1 gebildete Empfangssignal SE des Empfangspfades 60 gelangt zu dem Transimpedanzverstärker 80, der dieses verstärkt in den Differenzverstärker 210 (beispielsweise in den Minuseingang des Differenzverstärkers) der Verarbeitungseinrichtung 200 einspeist.
  • Der Referenzpfad 150 erzeugt durch das Nebensprechen zwischen der Sendeleitung 50 und der Referenzleitung 180 das zweite Koppelsignal SK2, das durch den Transimpedanzverstärker 170 verstärkt wird und als Referenzsignal SR zu dem anderen Eingang des Differenzverstärkers 210 (beispielsweise zu dem Pluseingang des Differenzverstärkers) gelangt.
  • Der Differenzverstärker 210 bildet die Signaldifferenz zwischen dem Empfangssignal SE des Empfangspfades 60 und dem Referenzsignal SR des Referenzpfades 150 in analoger Weise und erzeugt ein analoges Differenzsignal SD. Für das Differenzsignal SD gilt: SD = SE – SR = SN + SK1 – SK2
  • Mit SK1 = SK2 folgt: SD = SE – SR = SN + SK1 – SK1 = SN
  • Das analoge Differenzsignal SD gelangt zu dem A/D-Wandler 220, der ausgangsseitig ein digitales Ausgangssignal SA erzeugt. Aufgrund der Differenzbildung in dem Differenzverstärker 210 werden das erste Koppelsignal SK1 und das zweite Koppelsignal SK2 vollständig, zumindest näherungsweise, kompensiert, so dass das Ausgangssignal SA im Wesentlichen dem Nutzsignal SN des Empfangspfades 60 entspricht. Das Nebensprechen zwischen der Empfangsleitung 90 und der Sendeleitung 50 wird durch den Referenzpfad 150 also kompensiert.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Anordnung des Sendepfades 20 relativ zum Empfangspfad 60 und zum Referenzpfad 150 symmetrisch ist, so dass der Abstand A1 zwischen der Empfangsleitung 90 und der Sendeleitung 50 dem Abstand A2 zwischen der Sendeleitung 50 und der Referenzleitung 180 entspricht, so dass die beiden Koppelsignale SK1 und SK2 betragsmäßig und phasenmäßig gleich groß sind. Im Falle einer solchen symmetrischen Anordnung der Sende- und Empfangseinrichtung 10 kann die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 170 des Referenzpfades 150 der Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 80 des Empfangspfades 60 entsprechen, um die bereits erläuterte Kompensation zu erreichen.
  • In der 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Sende- und Empfangseinrichtung 10 gezeigt, bei der im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 die Anordnung des Sendepfades 20 relativ zum Empfangspfad 60 und relativ zum Referenzpfad 150 nicht symmetrisch ist. So lässt sich erkennen, dass der Abstand A1 zwischen der Empfangsleitung 90 und der Sendeleitung 50 viel kleiner ist als der Abstand A2 zwischen der Sendeleitung 50 und der Referenzleitung 180 des Referenzpfades 150.
  • Um dennoch eine Kompensation der beiden Koppelsignale SK1 und SK2 zu erreichen, werden die Größe des Kondensators C, also die elektrische Eigenschaft des Referenzelements 160, und der Rückkoppelwiderstand R2 des Transimpedanzverstärkers 170 derart gewählt, dass die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 170 größer als die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 80 ist. Konkret wird die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 170 so gewählt, dass die Größe des Referenzsignals SR der Größe des ersten Koppelsignals SK1 im Empfangssignal SE des Empfangspfades 60 entspricht. Aufgrund der entsprechenden Verstärkung des Transimpedanzverstärkers 170 wird auch bei der unsymmetrischen Anordnung gemäß der 2 eine vollständige Kompensation der beiden Koppelsignale SK1 und SK2 erreicht, so dass das Ausgangssignal SA ausschließlich, zumindest im Wesentlichen, nur das Nutzsignal SN des Empfangselementes 70 enthält.
  • In der 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel für eine optoelektronische Sende- und Empfangseinrichtung 10 gezeigt. Im Unterschied zu den beiden Ausführungsbeispielen gemäß den 1 und 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel das Referenzelement 160 nicht durch einen Kondensator, sondern durch ein optisches Empfangselement gebildet, das dem Empfangselement 70 des Empfangspfades 60 entspricht.
  • Durch die symmetrische Anordnung des Sendepfades 20 relativ zum Empfangspfad 60 und zum Referenzpfad 150 ist bei der Anordnung gemäß der 3 sichergestellt, dass das erste Koppelsignal SK1 sowohl betragsmäßig als auch phasenmäßig dem zweiten Koppelsignal SK2 im Referenzpfad 150 entspricht, so dass das vom Referenzpfad 150 ausgegebene Referenzsignal SR dem im Empfangssignal SE des Empfangspfades 60 enthaltenen ersten Koppelsignal SK1 entspricht.
  • Durch die Differenzbildung im Differenzverstärker 220 kompensieren sich also das erste Koppelsignal SK1 und das zweite Koppelsignal SK2, so dass im Ausgangssignal SA der Verarbeitungseinrichtung 200 ausschließlich das Nutzsignal SN des Empfangselements 70 des Empfangspfades 60 erhalten bleibt.
  • In der 4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für eine optoelektronische Sende- und Empfangseinrichtung 10 gezeigt. Diese entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3. Im Unterschied zur 3 ist der Sendepfad 20 lediglich asymmetrisch zum Empfangspfad 60 und zum Referenzpfad 150 angeordnet, so dass das Nebensprechen zwischen der Empfangsleitung 90 und der Sendeleitung 50 größer ist als das Nebensprechen zwischen der Sendeleitung 50 und der Referenzleitung 180. Dies führt dazu, dass das zweite Koppelsignal SK2 im Referenzpfad 150 betragsmäßig kleiner sein wird als das erste Koppelsignal SK1 im Empfangspfad 60.
  • Um diesen Signalunterschied zu kompensieren, ist der Transimpedanzverstärker 170 des Referenzpfades 150 anders eingestellt und liefert eine größere Verstärkung, so dass das Referenzsignal SR am Ausgang des Transimpedanzverstärkers 170 betrags- und phasenmäßig dem ersten Koppelsignal SK1 des Empfangspfades 60 entspricht. Somit kann durch die Differenzbildung im Differenzverstärker 210 auch hier eine Kompensation des ersten Koppelsignals SK1 erfolgen, wodurch die Verarbeitungseinrichtung 200 ein Ausgangssignal SA erzeugen kann, das im Wesentlichen beziehungsweise ausschließlich das Nutzsignal SN des Empfangselements 70 des Empfangspfades 60 enthält.

Claims (10)

  1. Sende- und Empfangseinrichtung (10) mit – einem Sendepfad (20) zum Erzeugen eines Sendesignals, – einem Empfangspfad (60) zum Empfangen eines Empfangssignals (SE), – einem Referenzpfad (150) zum Erzeugen eines Referenzsignals (SR) und – einer Verarbeitungseinrichtung (200), die mit dem Empfangssignal und dem Referenzsignal durch Differenzbildung ein Ausgangssignal (SA) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sendepfad und der Empfangspfad gekoppelt sind und in dem Empfangspfad durch das Sendesignal ein erstes Koppelsignal (SK1) erzeugt wird und – der Sendepfad und der Referenzpfad gekoppelt sind und in dem Referenzpfad durch das Sendesignal ein zweites Koppelsignal (SK2) erzeugt wird, – wobei die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad sowie die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Referenzpfad derart eingestellt sind, dass bei der Differenzbildung durch die Verarbeitungseinrichtung das erste und das zweite Koppelsignal einander kompensieren.
  2. Sende- und Empfangseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Sendepfad und der Empfangspfad kapazitiv gekoppelt sind und – der Sendepfad und der Referenzpfad kapazitiv gekoppelt sind.
  3. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Referenzelement des Referenzpfades ein kapazitives Element (C) umfasst.
  4. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfangspfad und der Referenzpfad bezüglich des Sendepfads symmetrisch angeordnet sind.
  5. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A1) zwischen dem oder den Signalleitungen (90) des Empfangspfades und dem Sendepfad (20) mit dem Abstand (A2) zwischen dem oder den Signalleitungen (180) des Referenzpfades und dem Sendepfad identisch ist.
  6. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzelement einen Kondensator umfasst.
  7. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert des Kondensators einstellbar ist.
  8. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzelement und das Empfangselement baugleich sind.
  9. Sende- und Empfangseinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sendeelement eine Leuchtdiode oder einen Laser aufweist und – das Empfangselement eine Photodiode aufweist.
  10. Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals (SA), bei dem – in einem Sendepfad (20) ein Sendesignal erzeugt wird, – in einem Empfangspfad (60) ein Empfangssignal erzeugt wird, – in einem Referenzpfad ein Referenzsignal (SR) erzeugt wird und – zwischen dem Empfangssignal und dem Referenzsignal eine Differenzbildung durchgeführt wird und mit dem Differenzsignal das Ausgangssignal gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sendesignal durch Nebensprechen in dem Empfangspfad ein erstes Koppelsignal und in dem Referenzpfad ein zweites Koppelsignal erzeugt, – wobei die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Empfangspfad sowie die Kopplung zwischen dem Sendepfad und dem Referenzpfad einander entsprechen, so dass bei der Differenzbildung das erste und das zweite Koppelsignal einander kompensieren.
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