DE102018117892A1 - System zur berührungslosen Übertragung von Daten - Google Patents

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Abstract

System zur berührungslosen Übertragung von Daten zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen (1, 2), von denen eines mindestens eine Sendestruktur und das andere mindestens eine Empfangsstruktur trägt, wobei beide Teile jeweils mindestens einen Streifenleiter aufweisen, wobei mindestens ein Streifenleiter zwei, parallele metallische Leiterbahnen von jeweils identischem Querschnitt aufweist, die symmetrisch auf oder in einem streifenförmigen, dielektrischen Träger in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, wobei ein flächige, metallische Masseleitung, deren Breite mindestens gleich der gemeinsamen Breite der Leiterbahnen einschließlich des dazwischen befindlichen Isolierabstandes ist, auf einer von den Leiterbahnen abgewandten Seite des dielektrischen Trägers und parallel zu der Ebene der Leiterbahnen angeordnet ist, Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines entsprechenden Streifenleiters. Um bei einem Solchen System die dielektrischen Verluste zu verringern und die übertragbare Datenrate zu erhöhen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Masseleitung, der dielektrische Träger und die Leiterbahnen direkt ohne zusätzliches Hilfsmaterial unter Wärmeeinwirkung zu einer Verbundleitung von konstantem Querschnitt und einer Länge von mindestens 1 m miteinander verpresst sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur berührungslosen Übertragung von Daten zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen, von denen eines mindestens eine Sendestruktur und das andere mindestens eine Empfangsstruktur trägt. Dabei weisen beide Teile jeweils mindestens einen Streifenleiter auf, wobei mindestens einer der Streifenleiter zwei parallele metallische Leiterbahnen von jeweils identischem Querschnitt aufweist, die symmetrisch auf oder in einem streifenförmigen, dielektrischen Träger in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, wobei eine flächige, metallische Masseleitung, deren Breite mindestens gleich der gemeinsamen Breite der Leiterbahnen einschließlich des dazwischen befindlichen Isolierabstandes auf einer von den Leiterbahnen abgewandten Seite des dielektrischen Trägers und parallel zu der Ebene der Leiterbahnen angeordnet ist.
  • Die Notwendigkeit zur berührungslosen Übertragung von Daten bzw. elektrischen Signalen besteht überall dort, wo zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Teilen Daten bzw. elektrische Signale kontaktlos übertragen werden sollen. Kontaktlose Übertragungen haben im Gegensatz zu den alternativ denkbaren Schleifkontakten den Vorteil, dass auch hohe Datenraten bis 10 GBit/s und höher mit sehr geringer Fehlerrate übertragen werden können.
  • Solche berührungslosen Übertragungen werden beispielsweise bei Windkrafträdern, Krananlagen, Förderanlagen, Radaranlagen, Drehtürmen auf Fahrzeugen (Militärtechnik), Gepäckscannern oder Computertomographen benötigt. Als Beispiele für die Art der zu übertragenden Daten seien hier für den Fall von Gepäckscanner und Computertomographen Röntgendaten und für den Fall von Drehtürmen auf Fahrzeugen Videodaten genannt.
  • In den genannten Fällen ist aufgrund der Notwendigkeit hoher Datenraten und den Anforderungen an Echtzeitfähigkeit eine kontaktierende Übertragung zwischen zueinander beweglichen Teilen technisch kaum noch möglich.
  • Die Datenrate steigt und fällt mit der Bandbreite des Übertragungskanals und der Qualität des übertragenen Signals.
  • Eine Vorrichtung zur berührungslosen Übertragung von Daten ist beispielsweise der WO 2014/079744 zu entnehmen. In 1 der vorliegenden Anmeldung ist ein System zur berührungslosen Übertragung elektrischer Signale wiedergegeben, das im Wesentlichen der WO 2014/079744 entspricht. Dabei zeigt 1 eine perspektivische Ansicht.
  • Zu sehen ist ein System zur berührungslosen Übertragung (Antennenstruktur) 1, das aus einer Empfangsstruktur (Sonde) 3 und einer als Streifenleiter ausgebildeten Sendestruktur (Antenne) 2 besteht. Der Streifenleiter 2 besteht dabei aus einem dielektrischen Träger 6, auf dessen oberer Seite parallel zueinander angeordnete Leiterbahnen (Streifenelektroden) 4 und 4` angeordnet sind und auf dessen unterer Seite eine Masseleitung (Bezugselektrode) 5 angeordnet ist. Wird im Betrieb des Systems zur berührungslosen Übertragung 1 ein von einer Sendeelektronik 7 bereitgestelltes Spannungssignal zwischen die Leiterbahnen 4 bzw. 4` und die Masseleitung 5 angelegt, werden durch Ladungsverschiebungen im dielektrischen Trägermaterial 6 elektrische und magnetische Felder erzeugt. Aufgrund der Anordnung der Leiterbahnen 4 und 4', der Masseleitung 5 und dem dielektrischen Trägermaterial 6, sind die elektrischen und magnetischen Felder hauptsächlich in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung ausgerichtet. Die Feldlinien der elektrischen und magnetischen Felder verlaufen folglich nur in Ebenen senkrecht zur Längsrichtung.
  • Von der Position aus, an der das Spannungssignal in eine der Leiterbahnen 4 und 4' eingespeist wird, breiten sich die mit dem Spannungssignal verbundenen elektrischen und magnetischen Felder entlang der Längsrichtung des Streifenleiters aus. Die Empfangsstruktur 3 ist entlang der Längsrichtung parallel zum Streifenleiter ausgerichtet und greift das Signal dann mittels kapazitiver oder induktiver Kopplung ab. Eine Abstrahlung in Form einer elektromagnetischen Welle ist aufgrund von EMV-Richtlinien unerwünscht.
  • Um den Einfluss von Fremdfeldem, Asymmetrien und/oder Inhomogenitäten zu identifizieren und zu reduzieren und um die Fernfeldintensitäten zu mindern, haben die Spannungssignale zwischen der ersten Leiterbahn 4 und der Masseleitung 5 und zwischen der zweiten Leiterbahn 4` und der Masseleitung 5 in der Regel entgegengesetzte Polaritäten bezogen auf ein Referenzpotential, im Übrigen aber einen identischen Signalverlauf. Durch eine solche differentielle Signalübertragung werden störende Einflüsse von außen minimiert. Zusätzlich heben sich die magnetischen Felder im Fernfeld auf.
  • Im weiteren Verlauf wird bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung hauptsächlich auf den Streifenleiter als Sendestruktur eingegangen. Die vorliegende Erfindung umfasst aber auch Streifenleiter, die als Empfangsstruktur ausgebildet sind.
  • Die aus der WO 2014/079744 bekannten Streifenelektroden 4 und 4' sowie die Bezugselektrode 5 sind in der Regel an dem Träger 6 mit Klebemittel 10 befestigt. Die damit einhergehende Klebeverbindung stellt die übliche Verbindung von Elektroden mit einem dielektrischen Träger dar. Solche Systeme wie das aus der WO 2014/079744 haben sich in der Regel für die Übertragung von Daten mit den bisher benötigten Datenübertragungsraten als gut geeignet erwiesen.
  • Aufgrund der von der Digitalisierung getriebenen rasanten Entwicklung auf einer Vielzahl technischer Gebiete und den damit verbundenen immer größer werdenden Datenvolumina werden in einigen Anwendungsfeldern heutzutage allerdings Systeme zur berührungslosen Datenübertragung mit Datenübertragungsraten von 10 Gbit/s und höher benötigt. Solch hohe Datenübertragungsraten können mit einem aus dem Stand der Technik bekannten System zur berührungslosen Übertragung von Daten bisher nicht erzielt werden. Dies lässt sich hauptsächlich auf die teils stark verlustbehafteten dielektrischen Schicht(en) zwischen den Elektroden und der Masseleitung zurückführen, insbesondere auf eine etwaig vorhandene Klebeverbindung zwischen Elektroden und Träger. Die dielektrischen Verluste führen zu einem Tiefpass-Verhalten, welches die maximale Frequenz-Bandbreite begrenzt und damit die maximal mögliche Datenrate limitiert.
  • Darüber hinaus sollen aus Gründen der Wirtschaftlichkeit Systeme zur berührungslosen Datenübertragung möglichst einfacher und kostengünstig herzustellen sein.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein möglichst einfaches und kostengünstiges System zur breitbandigen berührungslosen Übertragung von Daten bereitzustellen, welches deutlich geringere dielektrische Verluste aufweist und dadurch eine Datenübertragung mit Datenraten von bis zu 10 Gbit/s und höher ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch ein System zur berührungslosen Übertragung von Daten zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Dabei trägt eines der zueinander beweglichen Teile mindestens eine Sendestruktur und das andere mindestens eine Empfangsstruktur. Beide Strukturen weisen jeweils mindestens einen Streifenleiter auf, wobei der Streifenleiter zwei parallele, metallische Leiterbahnen von jeweils identischem Querschnitt aufweist, die symmetrisch auf oder in einem streifenförmigen, dielektrischen Träger in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Zudem ist eine flächige, metallische Masseleitung, deren Breite mindestens gleich der gemeinsamen Breite der Leiterbahnen einschließlich des dazwischen befindlichen Isolierabstandes ist, auf einer von den Leiterbahnen abgewandten Seite des dielektrischen Trägers und parallel zu der Ebene der Leiterbahnen angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Masseleitung, der dielektrische Träger und die Leiterbahnen direkt ohne zusätzliches Hilfsmaterial unter Wärmeeinwirkung zu einer Verbundleitung von konstantem Querschnitt und einer Länge von mindestens 1 m miteinander verpresst.
  • Der dielektrische Träger besteht in der Regel aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Kunststoff, was Thermoplaste umfasst, aber nicht hierauf beschränkt ist. Der verwendete Kunststoff sollte hierbei eine möglichst kleine Dielektrizitätszahl, sowie einen möglichst geringen dielektrischen Verlustfaktor aufweisen.
  • Durch das thermische Verpressen entfällt bei dem Verbinden der Elektroden (Masseleitung und Leiterbahnen) mit dem dielektrischen Träger die Notwendigkeit Klebemittel zu verwenden. Dementsprechend existieren keine Klebeschichten zwischen den Elektroden und dem dielektrischen Träger. Die dielektrischen Verluste für die Signale auf den Leiterbahnen werden durch den Wegfall der Klebeschicht erheblich reduziert. Es hat sich gezeigt, dass mit Streifenleitern, die durch thermisches Verpressen hergestellt wurden, eine Bandbreite von 5GHz und mehr erreicht werden kann, was direkte und binäre Übertragungen mit Datenraten größer als 10Gbit/s ermöglicht.
  • In einer besonderen Ausführungsform sind die Leiterbahnen und die Masseleitung ohne Zwischenschicht direkt mit demselben Streifen aus Trägermaterial verbunden. Eine solche Ausführungsform ist vorteilhaft, da sie besonders einfach mit einem einzigen Verpressvorgang hergestellt werden kann. Dabei werden von der einen Seite die Leiterbahnen und von der anderen Seite die Masseleitung mit dem Streifen aus Trägermaterial verpresst. Dies kann insbesondere auch gleichzeitig geschehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind die Leiterbahnen auf ihrer von dem Träger abgewandten Seite durch eine weitere dielektrische Schicht abgedeckt. Eine solche Schicht besteht idealerweise aus demselben Material wie der dielektrische Träger und kann ebenfalls durch thermisches Verpressen mit den Leiterbahnen verbunden werden, vorzugsweise gleichzeitig mit dem Verpressen der übrigen Schichten. Die Vorteile einer solchen abdeckenden Schicht sind ein Schutz vor Beschädigungen und Oxidation (Korrosion). Zusätzlich isoliert eine solche zusätzliche Schicht die metallischen Leiterbahnen und schützt so bei unsachgemäßer Handhabung die angeschlossenen Elektroniken vor elektrischen Entladungen (ESD). Vorzugsweise ist die abdeckende dielektrische Schicht eine höchstens 500 µm dicke isolierende Schutzschicht.
  • Zusätzlich kann eine weitere Materialschicht, welche die Masseleitung nach außen abdeckt aufgeklebt werden, wobei eine dabei entstehende Klebeschicht auf der von den Leiterbahnen abgewandten Seite der Masseleitung die Signalqualität nicht beeinträchtigt und rein als Befestigungselement dient. Die Masseleitung kann insbesondere über eine solche Klebeschicht direkt auf einem Bauteil, beispielsweise auf einem Ringelement eines Computertomographen aufgeklebt werden.
  • In einer besonderen Ausführungsform bestehen die Leiterbahnen und die Masseleitung jeweils aus streifenförmigen Metallfolien, insbesondere aus Kupferfolien. Bevorzugt beträgt die Dicke einer solchen Folie 35 µm und die Oberflächenrauigkeit ca. 1 µm oder weniger. Kupfer eignet sich im besonderen Maße als Folienmaterial, da es gute elektrische Eigenschaften besitzt und zusätzlich günstig und einfach verfügbar ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das dielektrische Trägermaterial ein homogener Kunststoff. Unter einem homogenen Kunststoff ist ein Kunststoff zu verstehen, dessen physikalische Eigenschaften an jeder Position innerhalb des Kunststoffes im Wesentlichen die gleichen sind. Das bedeutet insbesondere, dass die Dichte, die Permittivität und die dielektrische Verlustkonstante des Kunststoffs innerhalb des dielektrische Trägermaterials nicht bzw. nur äußerst schwach variiert und das dielektrische Trägermaterial nur aus einer Kunststoffsorte besteht. Das führt zu einer Reduktion der dielektrischen Verluste und damit zur Erhöhung der Bandbreite und der maximal möglichen Datenrate.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das dielektrische Trägermaterial ein Kunststoff mit in Längsrichtung des Streifens ausgerichteten Makromolekülen. Durch Ausrichtung der Makromoleküle in einer Vorzugsrichtung kann die Homogenität des dielektrischen Trägermaterials weiter verbessert werden. Durch die höhere Homogenität wird die Signalintegrität verbessert, was zu einem verbesserten Signal-Rausch-Abstand führt und damit eine höhere Datenrate zur Folge hat.
  • Es hat sich insbesondere als vorteilhaft herausgestellt, wenn die in der Kunststoffschicht enthaltenen Makromoleküle entlang der Längsrichtung des Streifenleiters ausgerichtet sind. Die Ausrichtung der Makromoleküle im dielektrischen Trägermaterial kann durch einen Reckprozess erreicht werden, bei dem das dielektrische Trägermaterial durch Applizieren einer Zugspannung in die gewünschte Vorzugsrichtung gestreckt wird. Durch die Verformung des Trägermaterials richten sich die untergeordneten Polymere und die teilkristallinen Bereiche der Kunststoffschicht etwa parallel zur Zugrichtung aus. Durch diese Maßnahme werden die Berührungsflächen zwischen den Makromolekülen größer, der Abstand geringer und das Gefüge homogener. Außerdem werden die Sekundärbindungen stärker.
  • Darüber hinaus kann durch den Reckprozess die mechanische Festigkeit des dielektrischen Trägermaterials in Zugrichtung erhöht werden. Insbesondere bei langen Streifenleitem hat sich dieser Effekt bei der Montage als vorteilhaft herausgestellt, da es dadurch seltener zu montagebedingten Verzerrungen der Streifenleiter kommt.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es für eine Ausrichtung der Makromoleküle entlang einer Vorzugsrichtung ausreichend sein, wenn eine überwiegende Anzahl der vorhandenen Makromoleküle entlang der gewählten Vorzugsrichtung ausgerichtet sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist das Trägermaterial ein thermoplastischer Kunststoff, wobei es in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein schmelzbares PTFE-Material ist. Einige thermoplastische Kunststoffe und insbesondere thermoplastisch verarbeitbare PTFE-Materialien haben sich hinsichtlich ihrer Verwendung als Trägermaterial als besonders geeignet erwiesen, da sie über sehr gute dielektrische Eigenschaften, insbesondere über eine sehr geringe Permittivität (Dielektrizitätszahl) und eine sehr geringe dielektrische Verlustkonstante verfügen. Darüber hinaus lassen sie sich unter Temperatur und Druck verarbeiten ohne dass ihre guten elektrischen Eigenschaften sich verändern und einen sehr guten Haftverbund mit metallischen Folien eingehen. Daher wird durch die Verwendung thermoplastischer Kunststoffe als Trägermaterial sowohl eine bessere Anbindung der Elektroden an den Träger als auch eine homogenere Ausbildung des Trägers selbst ermöglicht.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des Streifenleiters mindestens 1,5 m, wobei sie besonders bevorzugt mindestens 2,5 m beträgt. Bei den genannten Längen handelt es sich um Mindestmaße von Bahnen, entlang derer Senderstruktur und Empfangsstruktur in der Regel bewegbar gegeneinander angeordnet sind. Bei solchen Bahnen handelt es sich insbesondere um zylindrische Bahnen und Bahnen auf kreisförmigen Flächen. In einigen Fällen beträgt die Länge des Streifenleiters 6 bis 10 m.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass der Streifenleiter derart elastisch ausgebildet ist, dass er sich als Rollenmaterial auf einer Rolle aufrollen lässt. Der Streifenleiter weist dabei eine Länge von z.B. 50 m auf. Da es sich bei dem Streifenleiter um ein längliches Produkt handelt, ist es von Vorteil, wenn sich der Streifenleiter aufrollen lässt. Dies vereinfacht Lagerung und Transport des Streifenleiters. Des Weiteren ist für einige Anwendungen, beispielsweise bei Computertomographen notwendig, dass der Streifenleiter möglichst einfach in eine kreisförmige Form gebracht werden kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform verläuft der Streifenleiter auf dem Umfang eines zylindrischen Trägers in Umfangsrichtung. Solche Ausführungsformen finden insbesondere - wie bereits oben erwähnt - bei Computertomographen Verwendung. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser des zylindrischen Trägers dabei zwischen 0,5 und 2,5 m, was entlang des Umfangs einer Streifenleiterlänge von etwa 1,5 bis knapp 8 m entspricht.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst zudem ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Streifenleiters, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Leiterbahnen und der dielektrische Träger durch thermisches Verpressen (Erhitzen und Verpressen) und ohne weitere Hilfsmittel miteinander verbunden werden. Der Verfahrensschritt des thermischen Verpressens erzeugt nicht nur einen vorteilhaften Streifenleiter, der sich durch sehr geringe dielektrische Verluste auszeichnet, es handelt sich zudem um ein äußerst einfach anwendbares und kostengünstiges Herstellungsverfahren.
  • Die Streifenleiter werden durch ein mechanisches Verfahren, vorzugsweise ein Schneiden oder Fräsen, zu Bändern geformt und auf Maß gebracht. Auch die Leiterbahnen können durch ein solches mechanisches Verfahren passend geformt werden.
  • Dieses Verfahren ermöglicht eine Herstellung äußerst langer Streifenleiter innerhalb einer Fertigungsstraße.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform. Es zeigen:
    • 1: Eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht einer Antennen- und Empfängerstruktur, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist,
    • 2: eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines Streifenleiters eines erfindungsgemäßen Systems zur berührungslosen Übertragung von Daten zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen.
  • 2 zeigt einen kurzen Abschnitt eines Streifenleiters 2 in einer perspektivischen Schnittansicht. Der dargestellte Abschnitt 2 besteht aus einem Träger 6 mit einer Länge L, einer Breite B und einer Höhe H, auf dessen Oberseite entlang der Längsrichtung (die der Richtung der Länge L entspricht) zwei parallel zueinander verlaufende, flächig bzw. bandförmig ausgebildete Leiterbahnen 4 und 4' verlaufen. Die Breite der Leiterbahnen 4 und 4' entspricht dabei in etwa einem Fünftel der Breite B des Trägers. Der Abstand zwischen den Leiterbahnen ist über die Länge L des Streifenleiters konstant und beträgt ca. zwei Drittel der Breite einer Leiterbahn. Die Länge L des Streifenleiters 2 ist im Prinzip beliebig und hängt von der konkreten Anwendung ab. Die Länge L eines vollständigen Streifenleiters beträgt in der praktischen Anwendung, für die der erfindungsgemäße Streifenleiter vorgesehen ist, typischerweise zwischen 1,5 m und 10 m.
  • Die Leiterbahnen 4 und 4' sind an ihrer Oberseite und an den seitlichen Kantenflächen von einer isolierenden Schutzschicht 9 umgeben. Die isolierende Schutzschicht 9 bedeckt auch die gesamte Oberseite des Trägers 6 und schließt dabei die nicht mit dem Träger in Verbindung stehenden Oberflächen der Leiterbahnen 4 und 4' mit ein. Sie schließt an den Kanten des Trägers 6 bündig mit den Kantenflächen des Trägers 6 ab. Diese Schutzschicht 9 schützt die Leiterbahnen 4 und 4' vor Beschädigungen, Oxidation und Kurzschlüssen. Die Schutzschicht 9 hat in der hier gezeigten Darstellung eine Dicke von ca. 0,5 mm und besteht aus einem dielektrischen Material.
  • Die Masseleitung 5 ist an der Unterseite des Trägers 6 mit diesem verbunden, wobei sie die gleiche Breite wie der Träger 6 aufweist und folglich bündig mit den Kantenflächen des Trägers 6 abschließt. An der Unterseite der Masseleitung 5 ist eine Klebeschicht 12 angebracht, deren Breite ca. vier Fünftel der Breite der Masseleitung 5 beträgt und bezüglich der Längsrichtung zentrisch angeordnet ist, sodass sich zu beiden Seiten der Klebeschicht 12 ein Bereich mit einer Breite von ca. einem Zehntel der Breite der Masseleitung 5 ergibt, in dem die Masseleitung 5 an ihrer Unterseite nicht von der Klebeschicht 12 überzogen ist. Die Klebeschicht 12 dient zur Befestigung des Streifenleiters 2 auf einem Bauteil. Durch diese Klebeverbindung/Klebeschicht 12 kann auf sehr einfache Art und Weise aus einem beliebigen Bauteil eine Sende- bzw. Empfangsstruktur hergestellt werden.
  • Die Masseleitung 5 kann sich alternativ auch an der Seite des dielektrischen Trägers 6 und bis auf die Höhe der Leiterbahnen 4 und 4` erstrecken und hätte dann einen U-förmigen Querschnitt bezüglich der Länge L.
  • Der in 2 gezeigte Streifenleiter 2 kommt beispielsweise bei Computertomographen zum Einsatz. Da er keine nennenswerten elektrischen und magnetischen Felder im Fernfeld erzeugt, werden weitere elektronische Bauteile des Computertomographen nicht durch die Felder des Streifenleiters beeinflusst. Umgekehrt verhindert die ausgedehnte Masseleitung das Einwirken von äußeren Störfeldern auf die Signale auf den Leiterbahnen 4 und 4'.
  • Wird oberhalb des in der 2 gezeigten Streifenleiters 2 nun gemäß 1 eine Empfangsstruktur 3 angeordnet, so kann diese in Längsrichtung des Streifenleiters 2 bewegt werden und dabei stets kapazitiv oder induktiv an die elektrischen bzw. magnetischen Felder des Streifenleiters 2 koppeln. Dadurch empfängt die Empfangsstruktur 3 ein von dem Streifenleiter 2 erzeugtes Übertragungssignal. Da mittels des thermischen Verpressens kein Klebemittel zwischen den Leiterbahnen 4 und 4' und dem dielektrischen Träger 6 vorhanden ist, wie dies bei allen aus dem Stand der Technik (1) bekannten Systemen zur berührungslosen Datenübertragung der Fall ist, unterliegt das Übertragungssignal nur sehr geringen dielektrischen Verlusten, wodurch Daten mit einer Datenrate von über 10 Gbit/s übertragen werden können.
  • Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den abhängigen Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmalen oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombination unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombination und die Betonung der Unabhängigkeit der einzelnen Merkmale voneinander wird hier nur der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    System zur berührungslosen Übertragung von Daten
    2
    Streifenleiter
    3
    Empfangsstruktur
    4, 4'
    Leiterbahn
    5
    Masseleitung
    6
    Träger aus dielektrischem Trägermaterial‘
    7
    Sendeelektronik
    8
    Empfangselektronik
    9
    Isolierende Schutzschicht
    10
    Klebemittel
    11
    Thermisch verpresste Verbindung
    12
    Klebeschicht
    L
    Länge
    B
    Breite
    H
    Höhe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2014/079744 [0006, 0011]

Claims (14)

  1. System zur berührungslosen Übertragung von Daten zwischen zwei relativ zueinander beweglichen Teilen (1, 2), von denen eines mindestens eine Sendestruktur und das andere mindestens eine Empfangsstruktur trägt, wobei beide Teile jeweils mindestens einen Streifenleiter aufweisen, wobei mindestens ein Streifenleiter zwei, parallele metallische Leiterbahnen von jeweils identischem Querschnitt aufweist, die symmetrisch auf oder in einem streifenförmigen, dielektrischen Träger in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, wobei eine flächige, metallische Masseleitung, deren Breite mindestens gleich der gemeinsamen Breite der Leiterbahnen einschließlich des dazwischen befindlichen Isolierabstandes ist, auf einer von den Leiterbahnen abgewandten Seite des dielektrischen Trägers und parallel zu der Ebene der Leiterbahnen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseleitung, der dielektrische Träger und die Leiterbahnen direkt ohne zusätzliches Hilfsmaterial unter Wärmeeinwirkung zu einer Verbundleitung von konstantem Querschnitt und einer Länge von mindestens 1 m miteinander verpresst sind.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen und die Masseleitung ohne zusätzliche Zwischenschicht direkt mit demselben Streifen aus Trägermaterial verbunden sind.
  3. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen auf Ihrer von dem Träger abgewandten Seite durch eine weitere dielektrische Schicht abgedeckt sind, wobei die weitere dielektrische Schicht vorzugsweise eine maximal 100 µm dicke isolierende Schutzschicht ist.
  4. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen und die Masseleitung jeweils aus streifenförmigen Metallfolien, insbesondere aus Kupferfolien bestehen.
  5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Trägermaterial ein homogener Kunststoff ist.
  6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dielektrische Trägermaterial ein Kunststoff mit in Längsrichtung des Streifenleiters ausgerichteten Makromolekülen ist.
  7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein thermoplastischer Kunststoff ist.
  8. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein schmelzbares PTFE-Material ist.
  9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des Streifenleiters mindestens 1,5 m, vorzugsweise mindestens 2,5 m beträgt.
  10. System nach einem dervorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass derStreifenleiter derart elastisch ausgebildet ist, dass er als Rollenmaterial auf einer Rolle aufrollbar ist, wobei der Streifenleiter vorzugsweise eine Länge von 50 m aufweist.
  11. System nach einem dervorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Streifenleiter auf einem zylindrischen Träger in Umfangsrichtung verläuft.
  12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des zylindrischen Trägers zwischen 0,5 und 2,5 m beträgt.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Systems gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseleitung, der dielektrische Träger und die Leiterbahnen durch thermisches Verpressen, d.h. direkt, ohne zusätzliches Hilfsmaterial und unter Wärme- und Druckeinwirkung zu einer Verbundleitung verbunden werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Masseleitung, der dielektrische Träger und die Leiterbahnen vor dem Verbinden durch thermisches Verpressen durch ein mechanisches Verfahren, vorzugsweise ein Schneiden oder Fräsen, zu Bahnen geformt werden.
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