DE102014117977A1

DE102014117977A1 - Stripline for non-contact data transmission with high data rates

Info

Publication number: DE102014117977A1
Application number: DE102014117977.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Raum; Mohammed Ali Oussalah; Harry Schilling
Original assignee: GAT GES fur ANTRIEBSTECHNIK MBH; GAT Gesellschaft fuer Antriebstechnik mbH
Current assignee: Moog Gat De GmbH
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-09
Also published as: WO2016087511A1

Abstract

Streifenleiter (10) mit mindestens zwei parallelen Leiterstreifen (1), die in einer gemeinsamen Fläche verlaufen und mit einer im Abstand zu den Leiterstreifen und in einer zu der gemeinsamen Fläche parallelen Fläche verlaufenden Masseleitung (3), wobei die Leiterstreifen für kapazitive oder induktive Datenübertragung an oder nahe der Oberfläche eines Trägermaterials angeordnet sind. Um einen Streifenleiter und eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welche weniger empfindlich gegen Störsignale sind und damit eine Datenübertragung mit höherer Bandbreite erlauben. Wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zur Unterdrückung von Störsignalen außer der Masseleitung (3) beidseitig neben den Leiterstreifen (1a, 1b) und in der durch die parallelen Leiterstreifen (1a, 1b) definierten gemeinsamen Fläche oder diese Fläche durchkreuzend je eine in Längsrichtung parallel zu den Leiterstreifen verlaufende Dämpfungsstruktur (2a, 2b) vorgesehen ist, die auf einem relativ zu dem Potential der Masseleitung (3) konstanten Bezugspotential liegtStripline (10) having at least two parallel conductor strips (1) extending in a common area and having a grounding line (3) spaced from the conductor strips and in a surface parallel to the common surface, the conductor strips being for capacitive or inductive data transmission are arranged at or near the surface of a carrier material. In order to provide a stripline and a device with the features mentioned, which are less sensitive to noise and thus allow data transmission with higher bandwidth. Is proposed according to the invention that for suppressing interference signals except the ground line (3) on both sides next to the conductor strip (1 a, 1 b) and in the plane defined by the parallel conductor strips (1 a, 1 b) common surface or this surface each one in the longitudinal direction parallel to the Conductor strip extending damping structure (2a, 2b) is provided, which is on a relative to the potential of the ground line (3) constant reference potential

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Streifenleiter mit mindestens zwei parallelen Leiterstreifen, die in einer gemeinsamen Fläche verlaufen und mit einer im Abstand zu den Leiterstreifen und in einer zu der gemeinsamen Fläche parallelen Fläche verlaufenden Masseleitung, und für kapazitive oder induktive Datenübertragung an oder nahe der Oberfläche eines Trägermaterials angeordnet sind.The present invention relates to a stripline having at least two parallel conductor strips extending in a common area and having a grounding line spaced from the conductor strips and in a surface parallel to the common area, and for capacitive or inductive data transmission at or near the surface of a Support material are arranged.

Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Datensignalen über einen Streifenleiter, wie er vorstehend definiert wurde und mit mindestens einer Empfangsstruktur, welche in engem Abstand zu den Leiterstreifen jedoch ohne galvanischen Kontakt mit diesen angeordnet ist, wobei der Streifenleiter und die Empfangsstruktur relativ zueinander bewegbar sind. Likewise, the present invention also relates to a device for non-contact transmission of data signals via a stripline as defined above and having at least one receiving structure, which is arranged in close proximity to the conductor strips but without galvanic contact therewith, wherein the stripline and the receiving structure are movable relative to each other.

Streifenleiter und entsprechende Vorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind vor allem bekannt von Computertomographie- bzw. Magnetresonanztomographie-Geräten, wie sie vor allem in der Medizin, teilweise aber auch außerhalb des medizinischen Bereichs, zum Beispiel in Gepäckscannern oder der zerstörungsfreien Materialprüfung, Verwendung finden. Derartige Vorrichtungen können insbesondere rotierende Baugruppen aufweisen, die bildgebende Daten erfassen, in elektrische Signale umwandeln, und über entsprechende Streifenleiter an stationäre Auswerteund Analyseeinrichtungen übertragen. Strip conductors and corresponding devices of the type described above are mainly known from computed tomography or magnetic resonance tomography devices, such as those used primarily in medicine, but also outside the medical field, for example in luggage scanners or non-destructive material testing. Such devices may, in particular, comprise rotating assemblies which detect imaging data, convert it into electrical signals, and transmit them via corresponding strip conductors to stationary evaluation and analysis devices.

Hierzu sind die Streifenleiter an einer Position mit Datenausgängen entsprechender Baugruppen verbunden, wobei die Daten typischerweise als hochfrequentes differentielles Signal von den Leiterstreifen übertragen und über Empfangsstrukturen, typischerweise durch kapazitive oder induktive Ankopplung, aus den Leiterstreifen ausgekoppelt werden.For this purpose, the strip conductors are connected at a position with data outputs of corresponding modules, wherein the data are typically transmitted as a high-frequency differential signal from the conductor strips and coupled via receiving structures, typically by capacitive or inductive coupling, from the conductor strips.

Je nach Anwendungszweck und Ausgestaltung einer entsprechenden Vorrichtung sind die Streifenleiter bzw. deren Leiterstreifen umlaufend entlang einer Kreisbahn um eine Zylinderachse auf einer entsprechenden Zylinderoberfläche angeordnet, während entsprechende Empfangsstrukturen im Bereich der Leiterstreifen der Zylinderoberfläche gegenüberliegend angeordnet sind, so dass während der Rotation des Streifenleiters um die Achse des Zylinders die Daten aus dem Streifenleiter als Differenzsignal zwischen den Leiterstreifen ausgekoppelt werden können.Depending on the intended use and design of a corresponding device, the strip conductors or their conductor strips are circumferentially arranged along a circular path around a cylinder axis on a corresponding cylinder surface, while corresponding receiving structures in the region of the conductor strips of the cylinder surface are arranged opposite, so that during rotation of the strip conductor to the Axis of the cylinder, the data from the strip conductor can be coupled as a difference signal between the conductor strips.

Der Durchmesser der zylindrischen Fläche, auf welcher entsprechende Leiterstreifen verlaufen, liegt typischerweise in einer Größenordnung von mindestens 40 cm bis 2 m oder darüber, sodass jeder der Leiterstreifen im Allgemeinen eine Länge hat, die 1 m übersteigt und typischerweise im Bereich von 2–8 m liegt. Die Anwendung der Erfindung auf kürzere Streifenleiter außerhalb von gedruckten Schaltungen und Halbleiterchips ist damit aber nicht ausgeschlossenThe diameter of the cylindrical surface on which respective conductor strips run is typically on the order of at least 40 cm to 2 m or more, so that each of the conductor strips generally has a length exceeding 1 m, and typically in the range of 2-8 m lies. However, the application of the invention to shorter strip conductors outside of printed circuits and semiconductor chips is thus not excluded

Die Breite entsprechender Leiterstreifen beträgt im Allgemeinen weniger als 10 mm und die Dicke der Leiterstreifen beträgt im Allgemeinen deutlich weniger als 1 mm und liegt in der Größenordnung von zum Beispiel 30 bis 100 µ, ohne dass diese Maßangaben eine Beschränkung der vorliegenden Erfindung darstellen sollen. The width of respective conductor strips is generally less than 10 mm and the thickness of the conductor strips is generally significantly less than 1 mm and is of the order of, for example, 30 to 100 μ, without these dimensions being a limitation of the present invention.

Damit beträgt die Länge der Leiterstreifen im Allgemeinen mehr als das Hundertfache und oft mehr als das Tausendfache der Breite, die wiederrum eine Vielfaches der Dicke der Leiterstreifen beträgt. Thus, the length of the conductor strips is generally more than a hundred times and often more than a thousand times the width, which in turn is a multiple of the thickness of the conductor strips.

Im Stand der Technik sind außerdem sogenannte Mikrostreifenleiter bekannt, die auf bzw. in gedruckten Schaltkreisen und/oder Halbleiterchips integriert sind und die bevorzugte Form von Verbindungsleitungen zwischen Halbleiterbauelementen bilden, die auf dem Chip bzw. einer gedruckten Schaltkreisplatine angeordnet sind. Für hochfrequente Anwendungen weisen solche Mikrostreifenleiter neben den parallelen Leiterstreifen häufig auch eine Masseleitung auf, die auf einer Fläche parallel zu der gemeinsamen Fläche der Leiterstreifen verläuft, wobei die Leiterstreifen jedoch direkt mit entsprechenden Halbleiterelementen verbunden sind, zwischen welchen elektrische Signale bzw. Daten übertragen werden. Aufgrund der direkten Verbindung der Mikrostreifenleiter mit entsprechenden eingangsseitigen und ausgangsseitigen Bauteilen und auch aufgrund der geringen Abmessungen dieser Mikrostreifenleiter sind diese deutlich weniger empfindlich gegen äußere Störungen durch elektromagnetische Einstrahlungen, wie z.B. Spannungsspitzen, die aufgrund von Schaltvorgängen in benachbarten Komponenten oder anderen HF-Leitungen und dergleichen auftreten können und welche vor allem auch hochfrequente Komponenten enthalten.Also known in the art are so-called microstrip conductors integrated on printed circuit boards and / or semiconductor chips which form the preferred form of interconnect lines between semiconductor devices disposed on the chip and a printed circuit board, respectively. For high-frequency applications, such microstrip conductors in addition to the parallel conductor strips often also have a ground line, which runs on a surface parallel to the common surface of the conductor strips, the conductor strips, however, are directly connected to corresponding semiconductor elements, between which electrical signals or data are transmitted. Due to the direct connection of the microstrip conductors with respective input and output side components, and also because of the small dimensions of these microstrip conductors, they are significantly less sensitive to external disturbances due to electromagnetic radiation, e.g. Voltage spikes, which may occur due to switching operations in adjacent components or other RF lines and the like and which, above all, also contain high-frequency components.

Die Streifenleiter, auf welche die vorliegende Erfindung sich bezieht, unterscheiden sich von den bekannten Mikrostreifenleitern demnach vor allem durch die deutlich größeren Dimensionen, insbesondere die deutlich größere Länge und eine geometrische Ausgestaltung, die ein berührungsloses Vorbeiführen von Auslesestrukturen nahe der Oberfläche der Leiterstreifen und in engem Abstand zu diesen erlaubt. Damit sind solche Streifenleiter jedoch auch einem erhöhten Risiko elektromagnetischer Störungen ausgesetzt, zumal sie häufig in Umgebungen von Maschinen oder Bauteilen (zum Beispiel Elektromagneten und Frequenzumrichtern) verwendet werden, die mit hohen Strömen arbeiten.The strip conductors, to which the present invention relates, thus differ from the known microstrip line mainly by the significantly larger dimensions, in particular the much longer length and a geometric configuration, the non-contact passing of readout structures near the surface of the conductor strips and in tight Distance to these allowed. However, such strip conductors are also exposed to an increased risk of electromagnetic interference, especially since they are often used in environments of machinery or components (for example electromagnets and frequency converters) that operate at high currents.

Der Streifenleiter der vorliegenden Erfindung könnte auch auf, bzw. parallel zu einer ebenen Fläche angeordnet sein und dementsprechend linear relativ zu Auslesestrukturen bewegt werden. Die meisten praktisch relevanten Anwendungsfälle liegen jedoch in der Anordnung von Streifenleitern umlaufend auf einer zylindrischen Oberfläche, d.h. entlang einer Kreisbahn, wobei die ebenen Leiterstreifen eine Zylinderoberfläche definieren, sodass durch kontinuierliches Rotieren um die Achse der Zylinderoberfläche ein Vorbeiführen von Auskoppelstrukturen in engem Abstand über den Leiterstreifen auf der zylindrischen Oberfläche möglich ist. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung sind jedoch ebene Flächen und Flächen mit großem Krümmungsradius gleichwertig, wobei ein Krümmungsradius dann als „groß“ angesehen wird, wenn er mindestens das 10-fache der maximalen Ausdehnung des Streifenleiters senkrecht zu dessen Längserstreckung beträgt. Die gemeinsame Fläche der Leiterstreifen und hierzu parallele Flächen sind also entweder ebene Flächen oder Flächen mit großem, vorzugsweise konstantem, Krümmungsradius und verlaufen zumeist auf einer Kreisbahn um eine Zylinderachse und somit auf einer Zylinderoberfläche. The stripline of the present invention could also be disposed on or parallel to a flat surface and accordingly moved linearly relative to readout structures. However, in the arrangement of strip conductors, the most practically relevant applications lie circumferentially on a cylindrical surface, ie along a circular path, wherein the planar conductor strips define a cylinder surface so that by continuous rotation about the axis of the cylinder surface, passing out coupling structures closely spaced over the conductor strip on the cylindrical surface is possible. However, for the purposes of the present invention, planar surfaces and large radius of curvature surfaces are equivalent, with a radius of curvature considered to be "large" if it is at least 10 times the maximum extension of the stripline perpendicular to its longitudinal extent. The common surface of the conductor strips and parallel surfaces are therefore either flat surfaces or surfaces with a large, preferably constant, radius of curvature and usually run on a circular path about a cylinder axis and thus on a cylinder surface.

Aufgrund der relativ großen Abmessungen der erfindungsgemäßen Streifenleiter wirkt die Masseleitung, die an sich ein konstantes Bezugspotential definieren soll, in vielen Fällen nicht mehr als reine Masse mit konstantem Bezugspotential, sondern wird, abhängig vor allem von der Frequenz von Störsignalen, Ihrerseits zu einer Antenne mit einer gewissen Kapazität und Induktivität, wobei die genaue Impedanz dieser Antenne von der Frequenz der Störung abhängt. Dies führt zu Störungen in der Signalleitung und innerhalb der Ausleseelektronik, welche die Bandbreite der Datenübertragung einschränken und die Bitfehlerrate spürbar erhöhen.Due to the relatively large dimensions of the strip conductor according to the invention, the ground line, which is intended to define a constant reference potential, in many cases no longer as pure ground with constant reference potential, but will, depending on the frequency of interfering signals in turn, to an antenna with a certain capacitance and inductance, the exact impedance of this antenna being dependent on the frequency of the disturbance. This leads to disturbances in the signal line and within the read-out electronics, which limit the bandwidth of the data transmission and noticeably increase the bit error rate.

Um eine Verfälschung der übertragenen Daten durch hochfrequente Störungen zu vermeiden, werden im Stand der Technik unter anderem Filtermechanismen innerhalb der Elektroniken und in die Streifenleiter integriert verwendet.. Allerdings ist ein Herausfiltern der Störsignale insbesondere dann nicht möglich, wenn die Störungen Frequenzen innerhalb der zu übertragenen Bandbreite aufweisen. In order to avoid a distortion of the transmitted data due to high-frequency interference, among other things, filtering mechanisms are used integrated within the electronics and in the stripline in the prior art. However, filtering out the noise is not possible in particular when the interference frequencies within the transmitted Have bandwidth.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Streifenleiter und eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen zu schaffen, welche weniger empfindlich gegen Störsignale sind und damit eine Datenübertragung mit höherer Bandbreite erlauben.Compared to this prior art, the present invention has the object to provide a strip conductor and a device having the features mentioned, which are less sensitive to noise and thus allow data transmission with higher bandwidth.

Hinsichtlich des Streifenleiters wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass zur Unterdrückung von Störsignalen außer der Masseleitung beidseitig neben dem Leiterstreifen und in der durch die parallelen Leiterstreifen definierten gemeinsamen Fläche oder aber diese Fläche durchkreuzend je eine Dämpfungsstruktur vorgesehen ist, die auf einem relativ zu dem Potential der Masseleitung konstanten Bezugspotential liegt. With regard to the strip conductor, this object is achieved in that the suppression of interference signals except the ground line on both sides next to the conductor strip and in the plane defined by the parallel conductor strip common surface or cross that surface is provided depending on a damping structure on a relative to the potential of the Ground line constant reference potential is.

Der Begriff „Dämfungsleitung“ bezieht sich dabei allgemein auf eine elektrisch leitfähige Struktur, die auch aus mehreren separaten elektrisch leitfähigen Elementen bestehen kann und sich insgesamt im Wesentlichen parallel zu den Leiterstreifen erstreckt, ohne dass es sich dabei um eine kontinuierliche „Leitung“ im engeren Sinne handeln muss.The term "Dämfungsleitung" refers generally to an electrically conductive structure, which may also consist of several separate electrically conductive elements and extends substantially parallel to the conductor strips, without being a continuous "line" in the strict sense must act.

Grundsätzlich sollte zwar auch die herkömmliche Masseleitung, die in einer Fläche bzw. Ebene parallel zu den Leiterstreifen verläuft, hochfrequente Störungen bereits dämpfen, jedoch führt die Ausdehnung der Masseleitung dazu, dass aufgrund von Spannungsgradienten, die durch asymmetrisch zu den Leiterstreifen angeordnete Störquellen hervorgerufen werden, die Störungen in ungleicher Weise auf die beiden Leiterstreifen übertragen werden und damit das Differenzsignal zwischen diesen verfälschen. Dadurch, dass hier eine zusätzliche Dämpfungsstruktur vorgesehen ist, die in derselben gemeinsamen Fläche verläuft, welche durch die parallelen Leiterstreifen definiert wird, bzw. diese Fläche im Wesentlichen entlang der gesamten Länge der Leiterstreifen durchkreuzt und somit einen kurzen Abstand zu den Leiterstreifen hat und eine Verbindung zwischen allen Masse-, bzw. Dämpfungsstrukturen herstellt, kann eine wesentlich effektivere Dämpfung von Störungssignalen, zumindest aber eine deutlich symmetrischere Verteilung von Störungen auf beide differentiellen Leiterstreifen gewährleistet werden, sodass die Datenübertragungsrate durch Störungen praktisch nicht mehr beeinflusst wird.In principle, although the conventional ground line, which runs in a plane or plane parallel to the conductor strips, already attenuate high-frequency interference, however, the expansion of the ground line causes due to voltage gradients caused by asymmetrically arranged to the conductor strip noise sources, the disturbances are transmitted unevenly to the two conductor strips and thus falsify the difference signal between them. Characterized in that here an additional damping structure is provided which extends in the same common area, which is defined by the parallel conductor strips, or this area substantially along the entire length of the conductor strips and thus has a short distance from the conductor strips and a connection produces between all ground, or attenuation structures, a much more effective attenuation of interference signals, or at least a much more symmetrical distribution of interference on both differential conductor strips can be ensured, so that the data transfer rate is practically no longer affected by interference.

Durch verschiedene geometrische Ausgestaltungen der Dämpfungsstrukturen kann man den Dämpfungseffekt, gegebenenfalls auch angepasst an einen gewünschten Frequenzbereich, optimieren. By means of various geometric configurations of the damping structures, it is possible to optimize the damping effect, optionally also adapted to a desired frequency range.

Da die über die Leiterstreifen transportierten differentiellen Signale berührungslos ausgelesen werden sollen, können die Leiterstreifen und selbstverständlich auch die Dämpfungsstrukturen sowie gegebenenfalls deren Verbindungen zu einem Bezugspotential auf der Außenseite des Streifenleiters einen Überzug aus einem Dielektrikum aufweisen, um die ansonsten offen liegenden Oberflächen der Leiterstreifen und/oder der Dämpfungsstrukturen vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Oxidation und direkter Berührung, zu schützen. Since the differential signals transported via the conductor strips are to be read without contact, the conductor strips and naturally also the attenuation structures and possibly their connections to a reference potential on the outer side of the strip conductor can have a coating of a dielectric surrounding the otherwise exposed surfaces of the conductor strips and / or or the damping structures to protect against external influences, in particular from oxidation and direct contact.

In einer ersten Ausführungsform ist die Masseleitung eine kontinuierliche, einfach zusammenhängende, ihrerseits streifenförmige Fläche ohne Unterbrechungen oder besondere Strukturen. Dabei können die Dämpfungsstrukturen jeweils in einer Fläche angeordnet sein, die zu der durch die Leiterstreifen oder auch durch die Masseleitung definierten Fläche mindestens teilweise abgewinkelt ist oder senkrecht zu dieser verläuft.In a first embodiment, the ground line is a continuous, simply connected, in turn strip-shaped area without Interruptions or special structures. In this case, the damping structures can each be arranged in a surface which is at least partially angled or perpendicular to the surface defined by the conductor strip or by the ground line.

In einer anderen Ausführungsform sind die Dämpfungsstrukturen kontinuierliche, streifenförmige Flächen, die in derselben Fläche wie die Leiterstreifen und parallel zu diesen angeordnet sind, wobei die Dämpfungsstrukturen aus Leitungsstreifen bestehen, die parallel zu den Leiterstreifen angeordnet sind. In another embodiment, the damping structures are continuous, strip-shaped areas which are arranged in the same area as the conductor strips and parallel to them, the damping structures consisting of conductor strips which are arranged parallel to the conductor strips.

Zweckmäßigerweise haben die Dämpfungsstrukturen, die auf beiden Seiten des Paares von Leiterstreifen angeordnet sind, jeweils den gleichen Abstand zu dem jeweils nächstliegenden Leiterstreifen. Die Dämpfungsstrukturen können mit der Masseleitung galvanisch verbunden sein bzw. eine Einheit mit der Masseleitung bilden, z.B. könnten die Dämpfungsstrukturen an den äußeren seitlichen Rändern der Masseleitung anschließen oder punktweise, vorzugsweise in ungleichen Abständen, mit der Masseleitung verbunden sein und sich senkrecht von der Fläche der Masseleitung aus bis in die Fläche der parallelen Leiterstreifen oder auch darüber hinaus erstrecken. Advantageously, the damping structures, which are arranged on both sides of the pair of conductor strips, each have the same distance from the respective nearest conductor strip. The attenuation structures can be galvanically connected to the ground line or form a unit with the ground line, e.g. For example, the attenuation structures could be connected to the outer side edges of the ground line or connected pointwise, preferably at unequal intervals, to the ground line and extend perpendicularly from the face of the ground line to the face of the parallel conductor strips or even beyond.

Dabei haben die Dämpfungsstrukturen vorzugsweise den jeweils gleichen Abstand zu dem jeweils nächstliegenden Leiterstreifen. In this case, the damping structures preferably have the same distance from the respective nearest conductor strip.

In einer anderen Ausführungsform können die Dämpfungsstrukturen auch als Patch-Arrays ausgebildet sein, was durch die definierte Ausbildung von LC-Gliedern insbesondere für die höherfrequente Datenübertragung zweckmäßig ist. Dabei sind die Dämpfungsstrukturen in einzelne individuelle Flächen, die auch als „Patches“ bezeichnet werden, aufgeteilt, wobei aber jede dieser Flächen über eine eigene Leitung mit einem Bezugspotential verbunden ist. Dabei können die Patches jeweils unterschiedliche Ausdehnungen aufweisen. In einem Querschnitt bilden die Dämpfungsstrukturen mit der Masseleitung gemeinsam ein U- oder C-Profil.In another embodiment, the attenuation structures may also be designed as patch arrays, which is expedient by the defined formation of LC elements, in particular for the higher-frequency data transmission. In this case, the attenuation structures are divided into individual individual surfaces, which are also referred to as "patches", but each of these surfaces is connected via its own line to a reference potential. The patches can each have different extensions. In a cross section, the damping structures together with the ground line form a U or C profile.

In einer Ausführungsform verlaufen die Dämpfungsstrukturen in einer Ebene senkrecht oder geneigt zu der Fläche der Leiterstreifen und sie können dabei insbesondere aus mehreren, parallelen, gegenüber der Gesamtlänge kurzen Streifenabschnitten bestehen, die auf einem gemeinsamen Bezugspotential liegen. Dabei können die kurzen Streifenabschnitte, aus welchen die Dämpfungsstrukturen bestehen, in Längsrichtung einander wechselseitig überlappen, ohne jedoch einander im Überlappungsbereich zu berühren und ohne im Überlappungsbereich elektrischen Kontakt miteinander zu haben.In one embodiment, the attenuation structures extend in a plane perpendicular or inclined to the surface of the conductor strips and may in particular consist of a plurality of parallel strip sections which are short relative to the overall length and lie on a common reference potential. In this case, the short strip portions, of which the damping structures consist, mutually overlap in the longitudinal direction, but without touching each other in the overlapping region and without having electrical contact with each other in the overlapping region.

Die gemeinsame Fläche, auf welcher die Leiterstreifen verlaufen, ist gemäß einer Ausführungsform eine ebene Fläche oder eine mit einem Radius von mehr als 0,2 m gekrümmte Zylinderfläche.The common surface on which the conductor strips extend is, according to one embodiment, a flat surface or a cylindrical surface curved with a radius of more than 0.2 m.

Näherungsweise können Zylinderflächen mit einem sehr großen Zylinderradius von 0,5 m oder mehr in der Praxis als „ebene“ Flächen behandelt werden, da der Krümmungsradius dieser Flächen sehr groß gegen die Dicke des Streifenleiters ist und im Allgemeinen das Hundertfache oder mehr im Vergleich zur Dicke der Leiterstreifen beträgt.As an approximation, cylindrical surfaces having a very large cylinder radius of 0.5 m or more may be treated in practice as "flat" surfaces, since the radius of curvature of these surfaces is very large versus the thickness of the stripline, and generally 100 times or more compared to the thickness the conductor strip is.

Hinsichtlich der Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Datensignalen, wie sie eingangs beschrieben wurde, wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der Streifenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist. With regard to the device for non-contact transmission of data signals, as described above, the object underlying the invention is achieved in that the strip conductor is designed according to one of claims 1 to 16.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Datenübertragung kapazitiv, was bedeutet, dass die Empfangsstruktur für die Erfassung einer Spannungsdifferenz zwischen den Leiterstreifen ausgelegt ist. Konkret wird also jeweils ein flächenhafter Leiter, die eine Antennenfläche definiert, über einem Abschnitt der Leiterstreifen angeordnet, sodass Spannungs- bzw. Ladungsdifferenzen auf den beiden Leiterstreifen während des Vorbeiführens des Leiterstreifens an den Empfangsstrukturen eine analoge Spannungsdifferenz zwischen den Strukturflächen erzeugt, wobei diese Spannungsdifferenz als zu verarbeitendes Signal weitergeleitet wird.In a preferred embodiment of the device according to the invention, the data transfer takes place capacitively, which means that the receiving structure is designed for the detection of a voltage difference between the conductor strips. Specifically, in each case a planar conductor defining an antenna surface, is arranged over a portion of the conductor strips, so that voltage or charge differences on the two conductor strips during the passage of the conductor strip to the receiving structures generates an analog voltage difference between the structure surfaces, said voltage difference as to be processed signal is forwarded.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und der dazugehörigen Figuren. Es zeigen:Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the associated figures. Show it:

1 eine schematische, perspektivische Ansicht eines Streifenleiters gemäß der vorliegenden Erfindung, teilweise im Schnitt 1 a schematic perspective view of a strip conductor according to the present invention, partly in section

2 eine Variante der Ausführungsform nach 1 2 a variant of the embodiment according to 1

3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Streifenleiters 3 A second embodiment of a strip conductor according to the invention

4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Streifenleiters 4 a further variant of a strip conductor according to the invention

5 noch eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Streifenleiters 5 Yet another variant of a strip conductor according to the invention

Man erkennt in 1 einen Streifenleiter 10, der im Wesentlichen aus einem Grundkörper 1 und zwei auf dessen Oberfläche 6 aufgebrachten parallelen Leiterstreifen besteht, wobei auf der gegenüberliegenden Seite des Grundkörpers 1 eine Masseleitung 2 aufgebracht ist. Der Grundkörper 1 besteht aus einem dielektrischen Trägermaterial und die Leiterstreifen 3 ebenso wie die Masseleitung 2 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere aus dünnen Kupferschichten, die direkt auf das Trägermaterial aufgebracht sind. Der gesamte Streifenleiter hat eine Breite B in der Größenordnung von 5 bis 50 mm und eine hier übertrieben dargestellte Höhe, von zum Beispiel 1 bis 5 mm, senkrecht zur Fläche 6 gemessen. Die Streifenleiter 3 und die Masseleitung 2 hat dünne, elektrisch leitfähige Schichten und besteht zum Beispiel aus Kupfer, das in einer Schicht zwischen 1 und 100 μ Dicke, typischerweise 30 μ Dicke, auf den Grundkörper 1 aufgebracht ist. Der Grundkörper 1 hat in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Form eines Hohlzylinders oder Ringes mit einem im Vergleich zur Länge und Breite des dargestellten Abschnittes sehr großen Radius R, die Oberfläche 6 ist demnach eine Zylinderoberfläche, deren Krümmung jedoch in dem hier verwendeten Maßstab nicht oder kaum sichtbar wäre, sodass die Fläche 6 hier als ebene Fläche dargestellt ist. One recognizes in 1 a stripline 10 which essentially consists of a basic body 1 and two on its surface 6 applied consists of parallel conductor strips, being on the opposite side of the main body 1 a ground line 2 is applied. The main body 1 consists of a dielectric substrate and the conductor strips 3 as well as the ground line 2 consist of an electrically conductive material, in particular of thin copper layers, which are applied directly to the substrate. The entire stripline has a width B of the order of 5 to 50 mm and an exaggerated height, for example 1 to 5 mm, perpendicular to the surface 6 measured. The stripline 3 and the ground line 2 has thin, electrically conductive layers and consists for example of copper, in a layer between 1 and 100 μ thick, typically 30 μ thick, on the body 1 is applied. The main body 1 has in a preferred embodiment of the invention, the shape of a hollow cylinder or ring with a compared to the length and width of the portion shown very large radius R, the surface 6 is therefore a cylindrical surface whose curvature would not or hardly be visible in the scale used here, so that the surface 6 shown here as a flat surface.

Der Aufbau aus einem Grundkörper 1, zwei Leiterstreifen 3 und einer Masseleitung 2 auf der der Fläche 6 gegenüberliegenden Seite des Ringes bzw. Hohlzylinders entspricht dem Stand der Technik für Leiterstreifen dieser Art. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei zusätzliche Dämpfungsstrukturen 4 vorgesehen, die sich ebenfalls als zwei parallele Streifen beiderseits der Leiterstreifen 3 und in derselben Ebene wie die Leiterstreifen 3 erstrecken und die auch als dünne Schichten auf die Oberfläche 6 des Grundkörpers 1 aufgebracht sind. Diese Dämpfungsstrukturen sind durch seitliche Streifen 5 aus demselben elektrisch leitfähigen Material direkt mit der Masseleitung 2 verbunden, wobei auch die seitlichen Leiter 5, welche die Stirnseiten des hohlzylindrischen Grundkörpers 1 bedecken, ebenfalls zur Dämpfung von Störungen beitragen. The structure of a basic body 1 , two conductor strips 3 and a ground line 2 on the surface 6 opposite side of the ring or hollow cylinder corresponds to the prior art for conductor strips of this kind. According to the present invention, two additional damping structures 4 provided, which also as two parallel strips on both sides of the conductor strips 3 and in the same plane as the conductor strips 3 extend and also as thin layers on the surface 6 of the basic body 1 are applied. These damping structures are by lateral stripes 5 from the same electrically conductive material directly to the ground line 2 connected, with the side ladder 5 , which the end faces of the hollow cylindrical body 1 also contribute to the attenuation of disturbances.

Die beiden Dämpfungsstrukturen 4 erstrecken sich parallel zu den Leiterstreifen 3 und auf beiden Seiten jeweils im gleichen Abstand zu dem nächstbenachbarten Leiterstreifen 3. Alle Figuren sind nur schematische Darstellungen, sodass die relativen Maßverhältnisse in der Realität von den dargestellten Proportionen abweichen können. Insbesondere kann der Abstand zwischen den Dämpfungsstrukturen 4 und den jeweils nächstliegenden Leiterstreifen 3 im Vergleich zur Breite der Leiterstreifen 3 wesentlich geringer sein als hier dargestellt. The two damping structures 4 extend parallel to the conductor strips 3 and on both sides in each case at the same distance to the next adjacent conductor strip 3 , All figures are only schematic representations, so that the relative proportions in reality may differ from the proportions shown. In particular, the distance between the damping structures 4 and the respective nearest conductor strip 3 compared to the width of the conductor strips 3 be much lower than shown here.

Das Gleiche gilt auch für die Verhältnisse von Breite zu Dicke des Grundkörpers, wobei die Länge des Grundkörpers 1 in der bevorzugten Ausführungsform dem Umfang eines Ringes mit dem Radius R entspricht und der Radius R beispielsweise zwischen 0,2 m und 1,5 m betragen kann.The same applies to the ratios of width to thickness of the body, the length of the body 1 in the preferred embodiment corresponds to the circumference of a ring with the radius R and the radius R may be for example between 0.2 m and 1.5 m.

Die Länge des ringförmigen Grundkörpers 1 und damit auch die Länge der Leiterstreifen 3, die sich durch Multiplikation des Radius R mit dem Faktor 2 π ergibt, liegt demnach zwischen etwa 1,2 und knapp 10 m.The length of the annular body 1 and thus the length of the conductor strips 3 , which results by multiplying the radius R by a factor of 2 π, is therefore between about 1.2 and almost 10 m.

2 zeigt eine Variante zu der in 1 dargestellten Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform nach 1 dadurch unterscheidet, dass die Dämpfungsstrukturen 4a die Form eines Patcharrays haben, d.h. aus einzelnen kurzen Abschnitten, die auch „patches“ genannt werden, besteht und die jeweils nur durch eine vergleichsweise schmale Verbindungsleitung 5a mit der Masseleitung 2 verbunden sind. Dabei haben die einzelnen Patches 4a bewusst eine unterschiedliche Länge in Längsrichtung der Streifenleiter 3, sind aber bezüglich einer gedachten Mittelachse, die sich zwischen den Leiterstreifen 3 erstreckt, symmetrisch ausgebildet, d.h. auf den gegenüberliegenden Seiten der beiden Leiterstreifen 3 befindet sich an jedem Umfangsabschnitt gegenüberliegend jeweils ein Abschnitt oder Patch 4a gleicher Form und Größe. 2 shows a variant of the in 1 illustrated embodiment, which differs from the embodiment according to 1 it differs in that the damping structures 4a have the form of a patch array, ie from individual short sections, which are also called "patches" exists, and each only by a comparatively narrow connection line 5a with the ground line 2 are connected. The individual patches have 4a deliberately a different length in the longitudinal direction of the strip conductor 3 , but are with respect to an imaginary central axis, which is located between the conductor strips 3 extends, formed symmetrically, ie on the opposite sides of the two conductor strips 3 is located at each peripheral portion opposite each a section or patch 4a same shape and size.

In 3 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei welcher die einzelnen Patches bzw. leitfähigen Abschnitte, die in derselben Ebene wie die Streifenleiter 3 liegen, aus parallelen Reihen von Streifen 4b unterschiedlicher Länge bestehen. In 3 a further embodiment is shown in which the individual patches or conductive sections which are in the same plane as the strip conductors 3 lying, from parallel rows of stripes 4b consist of different lengths.

Konkret sind hier auf beiden Seiten jeweils drei parallele Reihen von Streifengleitern gleicher Breite aber wechselnder unterschiedlicher Länge vorgesehen, die in Längsrichtung einander wechselseitig überlappen. Ebenso wie auch die Ausführungsform nach 2 soll diese Struktur der Dämpfungsstrukturen 4b zu einer wechselnden Impedanz der Dämpfungsstrukturen 4b bzw. der Patches 4a führen, was zu einer effektiven Dämpfung von Störungen beiträgt.In concrete terms, three parallel rows of strip gliders of the same width but of varying different lengths are provided here on both sides, which mutually overlap in the longitudinal direction. As well as the embodiment according to 2 intended this structure of damping structures 4b to a changing impedance of the damping structures 4b or the patches 4a lead to an effective damping of disturbances.

Die Ausführungsform nach 4 hat gewisse Ähnlichkeiten einerseits mit der Ausführungsform nach 2 und andererseits auch mit der Ausführungsform nach 3, indem auf der von den Leiterstreifen 3 abgewandten Seite mehrere Patches unterschiedlicher Länge vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung hintereinander angeordnet sind, und die jeweils über eine schmale Verbindungsleitung 5b mit einer durchgehenden und zu den Leiterstreifen 3 parallelen Dämpfungsstrukturen 4c verbunden sind. Bei der Ausführungsform nach 4 kann die Dämpfungsstruktur, die aus den Abschnitten 4c und 4d besteht, an einem oder mehreren beliebigen Punkten entweder mit der Masseleitung 2 oder mit einem anderen, konstanten Bezugspotenzial verbunden sein. Selbstverständlich liegen die Dämpfungsstrukturen 4c, 4d beiderseits der Leiterstreifen 3 jeweils auf demselben Potenzial.The embodiment according to 4 has some similarities with the embodiment on the one hand 2 and on the other hand also with the embodiment according to 3 by putting on the of the conductor strips 3 side facing away from several patches of different lengths are provided, which are arranged in the circumferential direction one behind the other, and each via a narrow connecting line 5b with a continuous and to the conductor strips 3 parallel damping structures 4c are connected. In the embodiment according to 4 can be the damping structure that comes from the sections 4c and 4d exists at one or more arbitrary points either with the ground line 2 or be associated with a different, constant reference potential. Of course, the damping structures are 4c . 4d on both sides of the conductor strips 3 each at the same potential.

5 zeigt eine weitere Variante in einer perspektivischen Ansicht ähnlich den Ausführungsformen der 1 bis 4 und in 5a auch im Schnitt. In diesem Fall haben die Dämpfungsstrukturen 4e, die in derselben Ebene wie die Leiterstreifen 3 liegen, zusätzlich einen sich vertikal nach oben erstreckenden Schenkel 4f an ihrer Außenseite. Die Streifenleiter 10 bis 10d können jeweils entweder der stationäre oder der rotierende Teil einer Maschine sein, bei welcher Auslesestrukturen in engem Abstand oberhalb der Leiterstreifen 3 angeordnet sind, wobei entweder die Auslesestrukturen oder aber der Streifenleiter 10 um die Achse des ringförmigen Grundkörpers 1 rotieren. Die Dämpfungsstrukturen 4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e und 4f sorgen jeweils für eine Dämpfung etwaiger äußerer Störungen, die sich ansonsten auf die Signale bzw. die Signalqualität des über die Leiterstreifen 3 übermittelten Differenzsignals übertragen. 5 shows a further variant in a perspective view similar to the embodiments of 1 to 4 and in 5a also on average. In this case, the damping structures have 4e that are in the same plane as the conductor strips 3 lie, in addition, a vertically upwardly extending legs 4f on its outside. The stripline 10 to 10d can each be either the stationary or the rotating part of a machine, in which readout structures at a close distance above the conductor strips 3 are arranged, either the readout structures or the stripline 10 around the axis of the annular body 1 rotate. The damping structures 4 . 4a . 4b . 4c . 4d . 4e and 4f each provide for a damping of any external interference, which otherwise affects the signals or the signal quality of the over the conductor strips 3 transmitted difference signal transmitted.

Das differenzielle Signal kann daher mit höherer Qualität bzw. größerer Bandbreite über die Leiterstreifen 3 übertragen werden. The differential signal can therefore have higher quality or greater bandwidth over the conductor strips 3 be transmitted.

Claims

Stripline ( 10 ) with at least two parallel conductor strips ( 1 ) which run in a common area and with a spaced apart from the conductor strips and in a plane parallel to the common surface surface ground line ( 3 ), wherein the conductor strips for capacitive or inductive data transmission are arranged at or near the surface of a carrier material, characterized in that for the suppression of interference signals except the ground line ( 3 ) on both sides next to the conductor strips ( 1a . 1b ) and in the through the parallel conductor strips ( 1a . 1b ) defined common surface or this surface by crossing each one extending in the longitudinal direction parallel to the conductor strip damping structure ( 2a . 2 B ) provided on a relative to the potential of the ground line ( 3 ) constant reference potential

Stripline ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the common surface is a plane or a curved with a radius of more than 0.2 m cylindrical surface.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ground line forms a continuous, simply connected surface

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures ( 2a . 2 B ) are each arranged in a surface which is at least partially angled or perpendicular to the surface defined by the conductor strip.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures are continuous, strip-shaped surfaces which are arranged in the same area as the conductor strips.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures have the same distance to the respectively closest strip conductor,

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures are galvanically connected to the ground line.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the attenuation structures are formed as patch arrays,

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the patches 1a ' 1b ' have different extension

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures ( 2a . 2 B ) with the ground line ( 3 ) together in cross section form a U or C profile.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor strips ( 1a . 1b ) have a width between 0.5 and 10 mm and a thickness of 1 μm up to 500 μm, regardless of any structuring

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures extend in a plane perpendicular or inclined to the surface of the conductor strips and consist of a plurality of parallel, with respect to the total length short strip portions which lie on a common reference potential.

Stripline ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the short strip portions overlap mutually in the longitudinal direction without touching each other in the overlapping region and without electrical contact in the overlapping region.

Strip conductor according to one of the preceding claims, characterized in that the damping structures have a targeted influence cause the electromagnetic field emitted by the stripline, so that in combination a slightly attenuated near field, but a very strongly attenuated far field arises

Apparatus for the contactless transmission of data signals over a strip conductor, which consists of at least two parallel conductor strips and with at least one antenna which is arranged in close proximity to the conductor strip but without electrical contact therewith, wherein the strip conductor and the antenna are movable relative to each other, characterized in that the strip conductor is designed according to one of Claims 1 to 14,

Apparatus according to claim 15, characterized in that the data transmission is capacitive and the antenna is designed for detecting a voltage difference between the conductor strips.