DE112007001045B4

DE112007001045B4 - Verfahren und System zur Reduzierung von Strahlungs-Emissionen aus einem Kommunikationskanal

Info

Publication number: DE112007001045B4
Application number: DE112007001045.2T
Authority: DE
Inventors: Andrew Joo Kim
Original assignee: Intersil Americas LLC
Current assignee: Intersil Americas LLC
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2019-05-16
Anticipated expiration: 2027-04-27
Also published as: WO2007127369A3; KR101372361B1; KR20090014152A; WO2007127369A2; JP2009535916A; DE112007001045T5; US20070253495A1; JP5078991B2; US9252983B2

Abstract

Verfahren zur Reduzierung elektromagnetischer Emissionen im Zusammenhang mit der Übertragung eines Signals von einem ersten Ende eines Kommunikationskanals zu einem zweiten Ende des Kommunikationskanals, umfassend die folgenden Schritte:selektives Dämpfen von Frequenzkomponenten des Signals mit einer Frequenz über einem Frequenzschwellwert und Durchlassen des Signals mit einer Frequenz unter dem Frequenzschwellwert am ersten Ende des Kommunikationskanals; undWiederherstellen der selektiv gedämpften Frequenzkomponenten des Signals durch Einfügen der Frequenzkomponenten des Signals mit einer Frequenz über dem Frequenzschwellwert in das Signal am zweiten Ende des Kommunikationskanals,wobei der Dämpfungsschritt die Erzeugung eines zweiten Signals mit einem beträchtlichen Intersymbolinterferenzpegel als Antwort auf die Dämpfung von Signalfrequenzen über einer Schwellenfrequenz und das Durchlassen von Signalfrequenzen unterhalb der Schwellenfrequenz umfasst, undwobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Übertragens des zweiten Signals über den Kommunikationskanal zum zweiten Ende umfasst, undwobei der Wiederherstellungsschritt die Reduzierung der Intersymbolinterferenz als Antwort auf die Verstärkung der gedämpften Signalfrequenzen über der Schwellenfrequenz umfasst.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kommunikation und insbesondere die Reduzierung von Strahlungsemissionen bzw. Störstrahlungen von Signalen, die auf einem Kommunikationskanal, wie beispielsweise einem Signalleiter, übertragen werden, durch Verarbeitung der Signale vor und nach der Übertragung auf dem Kanal.
HINTERGRUND
Die moderne Kommunikation umfasst typischerweise die Übertragung von Signalen von einem Punkt zu einem anderen Punkt über, auf oder durch einen Kommunikationskanal oder einen Signalweg. Die Signale werden mit Daten (oder analogen Informationen) kodiert oder ausgestattet, so dass durch die Übertragung der Signale Daten oder Informationen zwischen den beiden Punkten übermittelt werden.
Der Kommunikationskanal kann einen Draht, ein Kabel, ein leitendes Medium aus Kupfer oder irgendeinem Metall umfassen, welches in einen Isolator oder ein dielektrisches Material, eine Übertragungsleitung, eine Bahn auf einer gedruckten Leiterplatte oder ein Keramiksubstrat, einen Signalweg usw. eingebettet oder daran angebracht ist. Der Kommunikationskanal kann digitale oder analoge Informationen zwischen zwei Punkten tragen, die sich in einer einzelnen Verkleidung oder einem einzelnen Gehäuse befinden, die sich auf einem gemeinsamen Substrat befinden, die über eine Entfernung voneinander angeordnet sind, die auf einer Rückwandleiterplatte vorkommen können oder die voneinander entfernt sind, um einige Möglichkeiten zu nennen. Zum Beispiel kann der Kommunikationskanal bei Einsatzgebieten, wie beispielsweise Speicher-Schnittstellen, Video- oder Bildschirm-Schnittstellen, oder in einem gewissen anderen Kommunikations- oder Computerkontext einen seriellen oder parallelen Datenbus umfassen.
Viele herkömmliche Kommunikationskanäle geben unerwünschterweise einen Teil der Signalenergie, die darauf übertragen wird, ab. Wenn Signale entlang des Kommunikationskanals fließen, kann etwas Signalenergie aus dem Kanal entweichen oder herausströmen, und zwar typischerweise quer oder klar unterschiedlich zur geplanten Richtung der Signalausbreitung.
Dieses Phänomen ist besonders für Signale von Bedeutung, die hochfrequente Komponenten aufweisen. Zum Beispiel umfassen digitale Signale oft hohe Frequenzen, die mit Übergängen zwischen digitalen Zuständen, zum Beispiel „digital Eins“ und „digital Null“, zusammenhängen. Die hochfrequenten Signalkomponenten liefern steile (oder kurze) „Anstiegzeiten“, die die Detektorsysteme darin unterstützen, zwischen den digitalen Zuständen zu unterscheiden, um die von den Signalen getragenen Informationen zu lesen oder zu dekodieren. Wenn der Frequenzgehalt des übermittelten Signals ansteigt, nimmt auch die Stärke oder Intensität der dazugehörigen elektromagnetischen („EM“) Strahlung, die vom Kanal abgegeben wird, zu.
Da die Kommunikationsausstattungen und -dienstleistungen sich entwickeln und ausgereifter werden, wird es zur Aufgabe von Kommunikationskanälen, eine erhöhte Bandbreite vorzusehen oder mehr Daten zu tragen. Das Erhöhen der Kommunikationsgeschwindigkeit zur Erzielung einer erweiterten Bandbreite umfasst üblicherweise die Übertragung von höheren Signalfrequenzen. Wie oben erörtert, neigen diese höheren Frequenzen dazu, die unerwünschte Abgabe von Strahlung durch den Kommunikationskanal hervorzurufen. Wenn daher die Bandbreite des übermittelten Signals üblicherweise zur Übermittlung von Daten mit einer schnelleren Übertragungsgeschwindigkeit oder zum Vorsehen von steileren Anstiegzeiten erhöht wird, nimmt die EM-Strahlungsmenge zu. Zum Beispiel kann ein herkömmlicher Kommunikationskanal, der Daten mit einer Übertragungsgeschwindigkeit in der Größenordnung von 10 Gigabit pro Sekunde (Gbps) oder mehr überträgt, einen schädlichen EM-Strahlungspegel abgeben.
Die erhöhte Strahlung kann aus mehreren Gründen problematisch sein. Erstens kann die Strahlung von anderen elektrischen Kanälen und Schaltungen, die sich in derselben Vorrichtung befinden oder in deren näherer Umgebung betrieben werden, als Rauschen empfangen werden. Dieses Rauschen kann so stark sein, dass bei digitalen Systemen Datenfehler auftreten oder eine deutliche Abschwächung der Audio- oder Videosignalqualität einer analogen Audio- oder Videovorrichtung hervorgerufen wird.
Als zweites Problem kann die Strahlung, die von einem Kommunikationskanal einer ersten Vorrichtung abgegeben wird, so stark sein, dass sie von einer in der Nähe befindlichen zweiten Vorrichtung als Rauschen empfangen wird. Vorrichtungen mit Antennen sind besonders empfindlich, da Antennen so aufgebaut sind, dass sie Funksignale auffangen, bei denen es sich um eine Form von EM-Strahlung handelt. Beispielhafte zweite derartig beeinträchtigte Vorrichtungen schließen Mobiltelefone, Empfänger für globale Positionssensoren („GPS“), Fernseher und Radios, die mittels Antennen Signale über den Äther empfangen, und drahtlose Netzkommunikationsvorrichtungen (wie diejenigen, die auf den Normen IEEE 802.11 beruhen) ein. Bei solchen Verwendungszwecken kann die EM-Strahlung, die von der ersten Vorrichtung abgegeben wird, ein schwächeres Signal oder in ernsteren Fällen einen Signalverlust in der zweiten Vorrichtung hervorrufen.
Ein drittes Problem, das mit Strahlungsemissionen in Verbindung steht, betrifft die Einhaltung von Kommunikationsvorschriften. Als Hilfe bei der Verhinderung, dass eine Kommunikationsvorrichtung den Betrieb einer anderen Vorrichtung stört, erlegen Behörden, wie beispielsweise die Federal Communication Commission („FCC“), dem EM-Strom, den eine Einrichtung abgeben darf, oft Beschränkungen auf. Bei Entwürfen, die auf herkömmlichen Technologien beruhen, stellt die Verwirklichung von Produktentwurfunternehmen bei gleichzeitiger Sicherstellung der Einhaltung der FCC-Vorschriften oft eine Herausforderung dar. Darüber hinaus birgt das Zulassen der Ausstrahlung von EM-Strom aus einem Kommunikationskanal das Risiko, dass eine von der Regierung auferlegte Beschränkung verletzt wird.
Eine herkömmliche Technologie zum Begrenzen von EM-Strahlung, die von einem Kanal abgegeben wird, umfasst das physikalische Abschirmen des Kanals über das Umschließen oder Ummanteln des Kanals mit leitfähigem Material, das die abgegebene Strahlung blockiert. Ein Nachteil von solchen herkömmlichen Abschirmungen ist der physische Raum, den die Ummantelung und die zugehörigen Materialien einnehmen. Bei einem Trend zu immer kompakter werdenden Kommunikationssystemen, beispielsweise in Verbindung mit tragbaren Anwendungen, kann der von solchen herkömmlichen Abschirmtechnologien eingenommene Raum einen signifikanten Nachteil darstellen.
Ein anderer herkömmlicher Ansatz für den Umgang mit gestrahlten Störspannungen umfasst das Differenzsignalisieren. Beim Differenzsignalisieren trägt ein Leiterpaar (und nicht nur ein einzelner Leiter und eine zugehörige Masse) typischerweise das elektrische Signal. Das Leiterpaar leitet ein einzelnes Signal weiter, indem es sowohl das geplante Signal als auch seine negierte (oder antipodische oder komplementäre) Version trägt. Jeder der paarweisen Leiter gibt eine Strahlung ab, die dem begleitenden Leiter entgegengesetzt (oder zu diesem phasenverschoben) ist. Demgemäß ist die Gesamtstrahlung, die das Paar abgibt, relativ niedrig, da die abgegebenen Strahlungswellen dazu tendieren, sich gegenseitig aufzuheben. Obwohl sie häufig bei der Reduzierung von EM-Strahlung wirksam ist, wird durch die Differenzsignalisierung im Allgemeinen die Zahl der Leiter (und der zugehörigen elektrischen Kontakte) in einem Kommunikationssystem verdoppelt. Die sich ergebende Zunahme der Bauteile, Kosten und des Aufwands ist oft unerwünscht. Außerdem sieht in vielen Fällen, die Hochgeschwindigkeitssignale einschließen, die Differenzsignalisierung einen unzureichenden Strahlungsunterdrückungspegel vor.
Um mit diesen charakteristischen Mängeln auf dem Fachgebiet umzugehen, wird die Fähigkeit benötigt, Strahlungsemissionen aus einem Kommunikationskanal oder Signalweg zu reduzieren. Ein weiterer Bedarf besteht an der Fähigkeit, Kommunikationssignale anzupassen oder zu formen, um Signalwellenformen vorzusehen, die die Abgabe problematischer Strahlung während der Übertragung über einen Kommunikationskanal vermeiden. Ein noch anderer Bedarf besteht an einer Technologie, die angepasste oder geformte Kommunikationssignale im Anschluss an eine Übertragung über einen Kommunikationskanal wieder in ihren ursprünglichen Zustand umwandeln kann, wodurch eine stabile Erfassung oder eine Erfassung mit niedriger Fehlerrate erleichtert wird. Ein weiterer Bedarf besteht an einem System und/oder einem Verfahren, das ein Signal am Eingangs- und Ausgangsende eines Kommunikationskanals verarbeiten kann, um Strahlungsemissionen zu reduzieren, ohne den Empfang, die Erfassung, die Kodierung oder die Interpretation des Signals am Ausgangsende nachteilig zu beeinträchtigen. Der Umgang mit einem oder mehreren dieser Bedürfnisse (oder irgendeinen verwandten Mangel auf dem Fachgebiet) würde höhere Datenübertragungsgeschwindigkeiten, stabilere Kommunikationen, kleinere oder kosteneffektivere Kommunikations- oder Rechengeräte, weniger Interferenz und/oder ein allgemeines Vorankommen auf dem Gebiet der Kommunikations- und Computertechnologie erleichtern.
US 5,157,531 A beschreibt ein Kommunikationssystem, welches einen optischen Kommunikationskanal und ein leitungsgebundenes Verteilernetzwerk sowie eine Schnittstellenanordnung zum koppeln des optischen Kommunikationskanals an das leitungsgebundene Verteilernetzwerk enthält.
US 2003/0134607 A1 beschreibt ein Sende-/Empfangssystem, welches das Basisband und eines oder mehrere frequenzgetrennte Übertragungsbänder nutzt.
US 5,541,957 A beschreibt eine Vorrichtung zum Senden und/oder Empfangen von Daten mit unterschiedlichen Datenübertragungsraten.
US 2003/0108110 A1 beschreibt ein Kommunikationssystem mit einem Sender und einem Empfänger. Der Sender kann verschlüsselte digitale Signale integrieren indem die verschlüsselten digitalen Signale in integrierte Signale, welche proportional zu dem Zeitintegral der verschlüsselten digitalen Signale sind, umgewandelt werden. Der Sender überträgt sodann die integrierten Signale.
US 6,693,957 B1 beschreibt eine anpassbare DSL Modem Vorrichtung, DMT. Als Bestandteil einer Startsequenz werden zunächst Teilnehmerbedingungen ermittelt. Eine oder mehrere Anpassungsoperationen der Teilnehmerbedingungen werden sodann ausgeführt, um die Komplexität von in dem Modem angeordneten Filtern zu reduzieren, um die Verlustleistung in dem Modem zu reduzieren.
US 2004/0028145 A1 beschreibt eine Datenübertragungsvorrichtung zum Übertragen von digitalen Daten.
US 2004/0190661 A1 beschreibt einen Empfänger mit einem Equalizer und einem Komparator zum Verarbeiten von Kommunikationssignalen, welche durch ein Übertragungsmedium verzerrt wurden.
US 2005/0168298 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Reduzieren von elektromagnetischen Interferenzen im Gleichtaktbereich auf einer Übertragungsstrecke, welche ein Differentialsignal überträgt.
US 2005/0030884 A1 beschreibt ein Gerät zur Übersprechkompensation, das die Signale verarbeitet, die die Übersprechinterferenzen verursachen, und das ein Übersprechkompensationssignal erzeugt, welches das Übersprechen kompensiert, wenn es auf den Kanal angewandt wird, der die Übersprechinterferenzen empfängt.
US 3879690 A beschreibt eine Filteranordnung mit einer Vielzahl an induktiven und kapazitiven Abschnitten um vorbestimmte Frequenzpassbänder und Sperrbänder zur Verfügung zu stellen.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung fördert die Verringerung der Strahlungsmenge, die ein Kommunikationskanal in Verbindung mit der Übertragung von Kommunikationssignalen über den Kanal abgibt. Die Verringerung von Strahlungsemissionen kann eine verbesserte Bandbreite oder verbesserte Datentragfähigkeiten, eine höhere Kommunikationsgeschwindigkeit, eine geringere Interferenz und/oder einen stabileren Betrieb erleichtern, um nur einige mögliche Vorzüge zu nennen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Kommunikationskanal die Neigung haben, unerwünschte Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung abzugeben, wenn ein Kommunikationssignal über den, auf dem, durch den oder im Kommunikationskanal übertragen wird. Unter anderem kann der Kommunikationskanal ein Medium oder ein Leiter sein, das bzw. der einen Signalweg vorsieht. Zum Beispiel kann ein Kommunikationskanal eine oder mehrere Signalleitungen einer Leiterplatte, einer Rückwandleiterplatte, eines Drahts, Kabels, einer Rechenvorrichtung oder eines Kommunikationssystems umfassen (die Liste ist damit noch nicht erschöpft), wobei jede Signalleitung ein oder mehrere Signale trägt. Die Verarbeitung eines Signals, das vor und nach der Übertragung des Signals auf dem Kommunikationskanal angewendet wird, kann den Energiepegel, der vom Kommunikationskanal abgegeben wird, verringern. Die Signalverarbeitung kann vor der Übertragung über den Kommunikationskanal das Umwandeln, Modifizieren, Formen, Anpassen, Ändern oder Verzerren des Kommunikationssignals zum Vorsehen eines geänderten Signals umfassen. Unter anderem kann eine solche Signalverarbeitung das Dämpfen, Unterdrücken oder Entfernen von Energie von einer oder mehreren (oder im Wesentlichen allen) Frequenzen des Kommunikationssignals umfassen. Das geänderte Signal kann eine verringerte Neigung haben, während der Ausbreitung über den Kommunikationskanal gestrahlte elektromagnetische Energie zu erzeugen. Im Anschluss an die Übertragung des geänderten Signals über den Kommunikationskanal kann das geänderte Signal in einer Weise verarbeitet werden, die das Kommunikationssignal zum Beispiel in seinen ursprünglichen Zustand oder in irgendeine Ableitung davon zurückführt. Die Signalverarbeitung, die im Anschluss an die Übertragung über den Kommunikationskanal auftritt, kann die Verstärkung oder Zugabe von Energie zu einer oder mehreren (oder im Wesentlichen allen) Frequenzen des geänderten Signals oder die sonstige Umkehr der Signalumwandlung, die am Eingangsende des Kommunikationskanals umgesetzt wurde, umfassen.
Demgemäß kann ein digitales oder analoges Signal an einem Eingangsende eines Kommunikationswegs derart verarbeitet werden, dass das verarbeitete Signal während der Ausbreitung vom Eingangsende des Kommunikationswegs zu einem Ausgangsende des Kommunikationswegs einen reduzierten Pegel an Strahlungsemissionen abgibt. Am Ausgangsende des Kommunikationswegs kann die zweite Anwendung einer Signalverarbeitung das digitale oder analoge Signal, das vor der am Eingangsende des Kommunikationswegs ausgeführten Signalverarbeitung existierte, (im Ganzen oder zum Teil) wieder erzeugen oder reproduzieren.
Die Erörterung der Reduzierung von Strahlungsemissionen, die in dieser Zusammenfassung vorgestellt wird, dient nur zur Veranschaulichung. Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung werden aus einer Übersicht über die folgende ausführliche Beschreibung der offenbarten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die anschließenden Zeichnungen und Ansprüche verständlicher und besser einschätzbar. Außerdem werden bei eingehender Prüfung der angehängten Zeichnungen und der ausführlichen Beschreibung dem Fachmann weitere Aspekte, Systeme, Verfahren, Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung deutlich. Diese ganzen Aspekte, Systeme, Verfahren, Merkmale, Vorteile und Aufgaben sollen in der vorliegenden Beschreibung enthalten sein, im Umfang der vorliegenden Erfindung liegen und durch die beiliegenden Ansprüche geschützt sein.
Figurenliste

1 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4A und 4B, zusammengenommen die 4, sind Signalbahnen, die Ergebnisse von simulierten Tests eines Kommunikationssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschreiben.
5 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Kommunikationssystems, das einen Mehrfachleitungs-Kommunikationskanal gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
6 ist ein Funktionsblockschaltbild eines Kommunikationssystems, das einen bidirektionalen Kommunikationskanal gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Managen von Strahlungsemissionen aus einem Kommunikationskanal gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Viele Aspekte der Erfindung sind mit Bezug auf die obigen Zeichnungen besser verständlich. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Merkmale sind nicht maßstabsgerecht, sondern der Schwerpunkt liegt darauf, die Prinzipien von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar zu veranschaulichen. Darüber hinaus können bestimmte dimensionelle Aspekte übertrieben dargestellt sein, um solche Prinzipien bildlich zu vermitteln. In den Zeichnungen bezeichnen in den verschiedenen Ansichten Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende, aber nicht notwendigerweise identische, Elemente.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung unterstützt das Managen, Steuern, Verringern von oder den Umgang mit Strahlungsemissionen auf einem oder mehreren Kommunikationswegen oder -kanälen eines Kommunikationssystems unter Vermeidung von Kommunikationsfehlern. Eine exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verarbeitet Signale an jedem Ende eines Kommunikationswegs, um einerseits eine Signalübertragung mit niedriger Emission und andererseits eine Signalerfassung mit geringer Fehlerquote zu fördern. Eine solche Ausführungsform kann als Bereitstellung einer „virtuellen Abschirmung“ betrachtet werden, die eine Signalverarbeitung und/oder Elektronik einsetzt, um Strahlungsemissionen als Alternative zu (oder Ergänzung von) der Bedeckung eines Leiters mit einer Metallabschirmung zu reduzieren.
Eine am Eingangsende des Kanals stationierte Vorrichtung kann in den Kanal fließende Signale verarbeiten, um die Signalübertragung in den Kanal zu fördern. Genauer gesagt, kann jene Eingabevorrichtung die Signale formen oder umformen, um eine Wellenform vorzusehen, die das Strahlen oder Ausströmen von Energie aus dem Kanal verhindert, während sich die Signale im Kanal ausbreiten. Eine Vorrichtung am entgegengesetzten oder Ausgangsende des Kanals kann eine komplementäre Signalverarbeitung bereitstellen, die das Ausgangssignal für den Empfang bereit macht. Die Ausgabevorrichtung kann die Signalformung, die am Eingangsende des Kanals vorgenommen wurde, umkehren oder aufheben, wodurch sie das Signal in seiner ursprünglichen Form oder Qualität wiederherstellt.
Ein Kommunikationssignal kann Merkmale aufweisen, wie etwa steile Anstiegzeiten, die die Bandbreite über eine Vereinfachung der Daten- oder Informationsextraktion aus dem Signal an einem Detektor unterstützen. Jedoch können die Signalmerkmale, die hinsichtlich der Erfassung und Dekodierung vorteilhaft sind, vom Standpunkt einer Übertragung von Nachteil sein. Während der Übertragung längs eines Kommunikationswegs können jene Signalmerkmale bewirken, dass Energie unerwünscht aus dem Kommunikationsweg austritt. Zur Erreichung einer Übertragung mit niedriger Emission kann eine Signalverarbeitungsvorrichtung die Signalmerkmale zur Vorbereitung der Übertragung des Signals durch den Kommunikationsweg entfernen. Nach der Übertragung des Signals durch den Kommunikationsweg und zur Vorbereitung der Signalverarbeitung kann eine weitere Signalverarbeitungsvorrichtung die Signalmerkmale wieder in das Signal einfügen.
Mit anderen Worten kann eine Vorrichtung an einem Eingabeende eines Kommunikationswegs ein Signal zur Verbesserung der Übertragung des Signals im Kommunikationsweg anpassen. Die Signalanpassung kann das Entfernen von Signalmerkmalen umfassen, die Strahlung zum Ausströmen aus dem Kommunikationsweg bringen. Da das Fehlen der Merkmale die Fähigkeit eines Empfängers zur Interpretation des Signals beeinträchtigen könnte, kann eine komplementäre Vorrichtung am entgegengesetzten Ende des Kommunikationswegs die entfernten Signalmerkmale vor dem Signalempfang wiederherstellen.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vermeidung unterwünschter Strahlung von Signalenergie aus einem Kommunikationskanal wird nun nachstehend eingehender unter Bezugnahme auf die 1-7 beschrieben, die repräsentative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschreiben. 1-3 veranschaulichen Kommunikationssysteme, die jeweils einen unidirektionalen Signalübertragungsweg und die Fähigkeit zur Verarbeitung von in den und aus dem Weg fließenden Signalen umfassen. Die Signalverarbeitung verringert unerwünschte Strahlungsemissionen, während eine gewünschte Bandbreite aufrechterhalten wird. 4 zeigt simulierte Signalanalyseergebnisse in Form von mit Software erzeugten „Screen Shots“ (Bildschirmausdrucken), die den repräsentativen Betrieb eines Kommunikationssystems beschreiben, welches Strahlungsemissionen ohne Beeinträchtigung der Signalwiedergabetreue verringert. 5 und 6 veranschaulichen Kommunikationssysteme, die Kommunikationskanäle zum Tragen mehrfacher oder bidirektionaler Signale umfassen, während sie Strahlungsemissionen unterdrücken und die Empfängerleistungsfähigkeit aufrechterhalten.
Die Erfindung kann in vielen verschiedenen Formen ausgeführt sein und sollte nicht als auf die nachstehend dargelegten Ausführungsformen begrenzt interpretiert werden; vielmehr sind diese Ausführungsformen vorgesehen, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und dem Durchschnitts-Fachmann auf dem Gebiet den Umfang der Erfindung insgesamt übermittelt. Weiterhin sollen alle vorliegend angegebenen „Beispiele“ oder „beispielhaften Ausführungsformen“ nicht begrenzend und unter anderem durch Darstellungen der vorliegenden Erfindung unterstützt sein.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Das System 100 umfasst einen Kommunikationskanal 150, der Signale von einem Transmitter 110 zu einem Empfänger 140 trägt. Beispielsweise kann der Kommunikationskanal 150 einen Leiter, einen leitenden Streifen, einen Signalweg, einen Wellenleiter, einen Bus, eine Übertragungsleitung, eine Rückwandleitung, einen Draht, eine Bahn auf einer Leiterplatte oder irgendein anderes Mittel zum Befördern von Signalen, Daten oder Informationen vom Transmitter 110 zum Empfänger 140 umfassen. Signale, die sich längs des oder im Kommunikationskanal 150 ausbreiten, können elektrische Energie, Elektrizität, elektromagnetische Strahlung oder Energie, Radiofrequenzsignale, Mikrowellenenergie, Spannung, Strom, Elektrizität oder Licht umfassen, um nur einige Beispiele zu nennen.
In einer exemplarischen Ausführungsform kann ein einzelner Draht oder Leiter ein Übertragungsmedium für zwei oder mehr Kommunikationskanäle 150 vorsehen, wobei jeder digitale oder analoge Information kommuniziert. Alternativ können mehrere Kommunikationskanäle 150 jeweils ein fest zugeordnetes Übertragungsmedium aufweisen. Beispielsweise kann eine Leiterplatte mehrere Leiter in Form von Schaltungsbahnen aufweisen, wobei jede Bahn einen dezidierten Kommunikationskanal 150 bereitstellt.
Zwei integrierte Schaltungen („ICs“) 120, 130 verarbeiten die Signale zur Reduzierung der Menge an Strahlungsenergie, die der Kommunikationskanal 150 als Ergebnis der darin (oder darauf) fließenden Signale emittiert. Jede der ICs 120, 130 kann zum Beispiel ein Multichip-Modul („MCM“), ein monolithisches System, das ein Halbleitermaterial, wie etwa Silicium oder Indiumphosphid, umfasst, ein Hybrid oder ein Halbleitersubstrat mit an diesem angebrachten oder in dieses integrierten Transistoren umfassen. Die ICs 120, 130 können beispielsweise analoge Bauteile, digitale Bauteile, digitale Logik, Mikrocontroller, Digitalsignalverarbeitungs („DSP“)-Fähigkeiten oder Analogsignalverarbeitungs-Fähigkeiten oder eine Kombination davon aufweisen. In einigen beispielhaften Ausführungsformen kann das System 100 eine Leiterplatte oder ein System oder Netzwerk aus Signalverarbeitungsbauteilen für jede der ICs 120, 130 umfassen. Dementsprechend umfasst das beispielhafte System 150 zwei Signalverarbeitungsvorrichtungen odermittel 120, 130, und zwar eine(s) an jedem Ende des Kommunikationskanals 150, und jene Vorrichtungen 120, 130 können ICs (wie dargestellt) oder andere Signalverarbeitungssysteme sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform reduziert die IC 120 am Übertragungsende des Kanals 150 die Hochfrequenzenergie des übertragenen Signals, das in (oder auf) den Kommunikationskanal 150 fließt. Die Verringerung des Hochfrequenzgehalts sieht eine proportionale Verringerung der Menge oder des Pegels der von dem Kanal 150 emittierten Strahlung vor.
Während die Menge der von dem Kanal 150 emittierten unerwünschten Strahlung in erwünschter Weise reduziert wird, kann eine umfassende Reduzierung des Hochfrequenzgehalts eine unerwünschte Auswirkung auf Signalempfang, -erfassung und/oder -dekodierung haben. Genauer gesagt, kann der Empfänger 140 Schwierigkeiten bei der zuverlässigen Erfassung des resultierenden Signals (bei unterdrückten oder entfernten Hochfrequenzkomponenten) haben. Um auf diese Situation einzugehen und sie zu bewältigen, wirkt die IC 130 den von der IC 120 eingeführten Verzerrungen entgegen, hebt sie auf oder kehrt sie um. Das heißt, die IC 130 fügt den Hochfrequenzgehalt, den die IC 120 entfernt hat, wieder ein.
Mit anderen Worten wandelt die IC 120 das Signal vom Transmitter 110 zur Vereinfachung der Übertragung mit einer reduzierten Emission von EM-Strahlung um. Im Anschluss an die Übertragung über den Kommunikationskanal 150 wandelt die IC 130 das Signal wieder in seine ursprüngliche Form um (üblicherweise innerhalb einer vernünftigen Toleranz), um eine robuste oder fehlerfreie Erfassung durch den Empfänger 140 zu vereinfachen. Somit ist die Ausgabe der IC 130 ein hoch-wiedergabegetreues Signal, das Information mit reduzierten EM-Emissionen über den Kanal 150 getragen hat. In einer beispielhaften Ausführungsform ist jene Ausgabe ein digitales Signal. Alternativ kann die Ausgabe ein analoges Signal sein.
Da die Verzerrung oder die von der IC 120 eingeführte Signalverarbeitungsumwandlung bekannt ist, ist die IC 130 dazu entworfen, der Verzerrung oder Umwandlung entgegenzuwirken oder sie aufzuheben. In einer beispielhaften Ausführungsform unterdrückt oder dämpft die IC 120 bestimmte Hochfrequenzkomponenten des Signals und die IC 130 verstärkt jene gleichen Hochfrequenzkomponenten.
Genauer gesagt, werden die Hochfrequenzunterdrückung und die Hochfrequenzverstärkung in denselben (oder ähnlichen) Proportionen umgesetzt, so dass das auf den Empfänger 140 einfallende Signal im Wesentlichen dieselbe Form (und/ oder denselben Frequenzgehalt) wie das Signal hat, das der Transmitter 110 emittiert hat. Somit können die Umwandlungen an jedem Ende des Kommunikationskanals als abgestimmte gegenseitige Reziproke, Komplemente oder Inverse betrachtet werden.
Die Signalverarbeitung, die die ICs 120, 130 umsetzen, kann verringerte EM-Emissionen ohne physikalische Modifizierung des Kommunikationskanals 150 vorsehen. Somit können verringerte Emissionen erreicht werden, ohne den Kanal 150 unbedingt in einer leitenden Abschirmung, wie etwa einem Metallrohr, -beschichtungsfilm oder -band, einzuschließen und ohne komplementäre Differenzsignale zu verwenden. Jedoch kann in einigen Fällen die vorstehend erörterte Signalverarbeitung auf Kommunikationssysteme angewendet werden, die elektrisch leitende Abschirmungen umfassen oder mit Differenzsignalen arbeiten.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der veranschaulichte Kommunikationskanal 150 eine Metallabschirmung, die zumindest einen Teilabschnitt der Leiter des Kanals abdeckt. In einer beispielhaften Ausführungsform arbeitet das Kommunikationssystem 100 mit Differenzsignalen, wie vorstehend erörtert. In solchen Ausführungsformen können die ICs 120, 130 beispielsweise ein verbessertes Leistungsniveau bereitstellen.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der Kommunikationskanal 150 nicht abgeschirmt oder offen und die Hinzufügung der ICs 120, 130 erweitert die Datentragfähigkeiten jenes Kanals 150 (und des Systems 100 insgesamt). Somit kann ein vorhandenes System von einem Betrieb mit einer Datenübertragungsgeschwindigkeit von weniger als 1 Gbps zu einem Betrieb bei 2,5 Gbps, 5 Gbps, 10 Gbps oder mehr oder irgendeiner anderen erweiterten Datenübertragungsgeschwindigkeit hochgerüstet werden.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen, die ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 2 eine beispielhafte Ausführungsform des Systems 100 der 1, in der die IC 120A einen Dämpfer 220 und die IC 130A einen Verstärker 230 umfasst.
Die IC 120A am Transmitterende des Kommunikationskanals 150 dämpft die Datensignalausgabe durch den Transmitter 110 über eine Breitbandverlust- oder Breitbanddämpfungsanwendung. Das heißt, der Dämpfer 220 wendet eine Dämpfung oder Skalierung an, die über das Frequenzband des Datensignals hinweg ungefähr konstant oder gleichförmig ist. Dementsprechend gibt die IC 120A ein Signal auf den Kommunikationskanal 150 aus, der die Form des Datensignals ungeachtet einer Skalierung der Amplitude weitgehend erhält. Mit anderen Worten, das auf dem Kommunikationskanal 150 übertragene Signal weist eine reduzierte Intensität bezüglich der Signalausgabe durch den Transmitter 110 auf und die Intensitätsverringerung ist über den Frequenzbereich jenes Signals hinweg mehr oder weniger gleichförmig.
Ein Fachmann auf dem Gebiet wird erkennen, dass eine derartige Breitbanddämpfung auf vielfältige Weise erreicht werden kann, einschließlich eines passiven Widerstands-Netzwerks oder eines aktiven Dämpfers, beispielsweise eines Dämpfers mit einem Verstärkungsfaktor von weniger als Eins. Mit anderen Worten, der Dämpfer 220 kann einer oder mehrere käuflich erhältliche Bauteile, Chips oder Elemente (oder in einem IC-Substrat integrierte Merkmale) sein. Jemand mit durchschnittlichen Kenntnissen auf dem Gebiet und dem Vorteil der vorliegenden Offenbarung, einschließlich des Textes und der beigefügten Zeichnungen, wäre fähig, den Dämpfer 120 auf der Grundlage jener Kenntnisse und Offenbarung herzustellen, anzuwenden und umzusetzen. Weiterhin wäre jemand mit durchschnittlichen Kenntnissen auf dem Gebiet imstande, die anderen Systeme, Vorrichtungen, Verfahren, Schritte und Technologien, die hier auf der Grundlage der vorliegenden Lehren, Beschreibungen und Offenbarung offenbart sind, leicht herzustellen und zu verwenden. Dementsprechend wird die Herstellung irgendwelcher zusätzlicher Schaltungsschemata (über jene hinaus, die bereits als Beispiele im Text und den beigefügten Figuren beschrieben sind) für die Herstellung und Verwendung der vorliegenden Erfindung als nicht notwendig erachtet.
Es wird nun auf 2 Bezug genommen. Zur Wiederherstellung des Signals für den Empfang am Empfänger 140 (anschließend an die Übertragung über den Kommunikationskanal 150) verstärkt die IC 130A die empfangene Signalausgabe aus dem Kanal 150. Die IC 130A umfasst einen Verstärker 230, der die Verstärkung umsetzt. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Verstärker 230 einen Verstärker mit einfacher Verstärkung.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst der Verstärker 230 einen Begrenzungsverstärker, wie etwa einen Verstärker, dessen Ausgabe von Schiene zu Schiene schwingt. Falls der Verstärker 230 ein Begrenzungsverstärker ist, verstärkt er das übertragene Signal oder führt ihm eine Verstärkung zu, während er verhindert, dass das verstärkte Signal einen vorgegebenen Signalpegel überschreitet. Das heißt, der Begrenzungsverstärker begrenzt die Intensität des verstärkten Signals auf einen vorgegebenen Pegel. Die Begrenzungsverstärker-Ausführungsform kann Signalintegritätsvorteile über ein Reduzieren von Rauschen und Signalüberschwingen bei der Ausgabe der IC 130A bereitstellen.
Es wird nun auf 3 Bezug genommen, die ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems 300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Im Vergleich zum System 200 kann das System 300 eine verbesserte Signaldämpfung bei höheren Frequenzen (oder schnelleren Datenübertragungsgeschwindigkeiten) und damit bei manchen Anwendungen eine verbesserte Unterdrückung von EM-Emissionen vorsehen.
Um mehr Hochfrequenzdämpfung zu erhalten, wendet das Kommunikationssystem 300 der 3 eine frequenzabhängige oder frequenzselektive Dämpfung an. In dieser beispielhaften Ausführungsform kann die IC 120B ein Tiefpassfilter 320 beeinträchtigen, das niedrige Frequenzen durchlässt und hohe Frequenzen dämpft oder blockiert. Wie vorstehend erörtert, können die gedämpften hohen Frequenzen Frequenzkomponenten des Signals sein, die scharfe Übergänge zwischen diskreten oder digitalen Zuständen vorsehen.
In einer beispielhaften Ausführungsform weist das Tiefpassfilter 320 eine kritische Frequenz auf, die tief genug ist, dass die Ausgabe der IC 120B in ihrer Form verzerrt ist und eine Intersymbolinterferenz oder erhöhten datenabhängigen Jitter zeigt. Die kritische Frequenz kann eine Übergangsfrequenz beschreiben, unterhalb der Signalfrequenzen hindurchgehen und über der Signalfrequenzen beträchtlich unterdrückt werden.
4 veranschaulicht beispielhafte Datenbahnen 400, 450, die sich aus einer computer-basierten Simulation einer beispielhaften Ausführungsform des Kommunikationssystems 300 ergeben. Genauer gesagt, sind die 4A und 4B Bildschirmausdrucke, die jeweils die Signale beschreiben, die in eine repräsentative Ausführungsform der IC 120B hinein- bzw. aus ihr herausgehen. Wie nachstehend in zusätzlichen Einzelheiten erörtert, veranschaulichen die 4A und 4B, wie die Signalverarbeitung der IC 120B das Signal vom Transmitter 110 umwandelt, umformt und/oder verzerrt.
4A ist ein Augendiagramm 400 für das digitale Signal, das der Transmitter 110 ausgibt und das die IC 120 empfängt und verarbeitet. Dem Fachmann auf dem Gebiet wird es bewusst, dass die Offenheit des Augendiagramms 400 anzeigt, dass das Signal robust und stabil ist und einen wünschenswert niedrigen Jitterpegel hat. Mit anderen Worten zeigt das Muster 400 an, dass ein geeigneter Detektor oder Empfänger das Signal zur klaren Extraktion der Information, welche das Signal trägt, leicht interpretieren und dekodieren sollte.
4B ist ein Augendiagramm 450 für die Ausgabe der IC 120B, die sich aus dem Filter 320 ergibt, das an dem Signal, welches 4A darstellt, eine Tiefpassfilterung vornimmt. Das heißt, das Augendiagramm 450 beschreibt eine repräsentative Ausführungsform des Signals, das in den Kommunikationskanal 150 startet.
Das Augendiagramm 450 der 4B steht im Gegensatz zum Augendiagramm 400 der 4A. Genauer gesagt, ist das Augendiagramm 450 erheblich geschlossen und verzerrt, was impliziert, dass ein Detektor Schwierigkeiten haben könnte, Daten aus dem Signal zu extrahieren, wenn das Signal nicht verbessert wird (was im System 300 nicht der Fall ist, da die IC 130B das Signal vor der Wechselwirkung mit dem Empfänger 140 verarbeitet und verbessert).
Zur Wiederherstellung des Datensignals am Empfänger 140 entfernt die IC 130B eine Intersymbolinterferenz oder einen datenabhängigen Jitter, indem sie der Wirkung des Tiefpassfilters 320 in der IC 120B entgegenwirkt oder sie entzerrt.
Insbesondere umfasst die IC 130B einen Entzerrer 330, der die hohen Frequenzen im Datenfrequenzband auf eine Weise hochtreibt bzw. verstärkt, die mit der von der IC 120B eingeführten frequenzabhängigen Dämpfung entspricht. Somit fügt die IC 130B den Frequenzgehalt wieder ein, den die IC 120B entfernt oder unterdrückt hat.
In einer beispielhaften Ausführungsform stellt die Verbundantwort des Tiefpassfilters 320 und des Entzerrers 330 eine Gesamtpassfunktion über das Frequenzband des Datensignals bereit. Mit anderen Worten, die IC 130B entfernt die durch die IC 120B eingeführte Verzerrung durch eine Rückumwandlung des Signals in das ursprüngliche Signal (wobei etwas Abweichung annehmbar ist), das vom Transmitter 110 ausgegeben wurde. Dementsprechend könnte, wie vorstehend erörtert, ein Augendiagramm der Signalausgabe durch die IC 130B im Allgemeinen dem Augendiagramm 400, welches 4A veranschaulicht, ähneln.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die IC 130B weiterhin einen optionalen Begrenzungsverstärker (in 3 nicht explizit veranschaulicht), der die Ausgabe des Entzerrers 330 verarbeitet. Die Anwendung einer Begrenzungsverstärkung kann Rauschen und Überschwingen, die die Entzerrung einführen kann, verringern.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die IC 130B ein Hochpassfilter als Ersatz für den Entzerrer 330. Weiterhin kann der Entzerrer 330 ein Hochpassfilter umfassen. Ein derartiges Hochpassfilter kann Frequenzen dämpfen, die unterhalb einer Schwellenfrequenz liegen, und Frequenzen verstärken, die über der Schwellenfrequenz liegen. Es kann auch so betrachtet werden, dass das Hochpassfilter eine frequenzselektive Verstärkung vorsieht, wobei die Verstärkung als Frequenzfunktion ansteigt.
Es wird nun auf 5 Bezug genommen, die ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems 500 veranschaulicht, welches einen Mehrfachleitungs-Kommunikationskanal 550 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Der Kommunikationskanal 550 des Kommunikationssystems 500 kann einen Datenbus oder ein System mehrerer Leiter oder Datenleitungen umfassen, die nebeneinander liegen. Das beispielhafte System 500 kann als Erweiterung entweder des Systems 200 der 2 oder des Systems 300 der 3 betrachtet werden, wobei die Erweiterung mehrere Signalwege fasst.
Da der Kommunikationskanal 550 mehrere Datenleitungen umfasst, kann ein Satz erster ICs 520 am Transmitter 510 entsprechend mehrere Dämpfer aufweisen, und zwar jeder wie vorstehend bezüglich 2 erörtert. Das heißt, jeder der Leiter des Kommunikationskanals 550 kann einen zugeordneten Dämpfer 220 und einen zugeordneten Verstärker 230 aufweisen, wie in 2 veranschaulicht und vorstehend erörtert. Die IC 520 und die IC 530 können jeweils entweder mehrere ICs oder eine IC, die mehrere Dämpfungen oder Verstärkungen umsetzt, umfassen.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 500 mehrere Beispiele des Systems 200, die benachbart übereinander angeordnet sind. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Transmitter 510 mehrere Beispiele (oder Kopien) des Transmitters 100, beispielsweise in einem gemeinsamen Gehäuse, Chipmodul, einer Verpackung oder einem Substrat integriert. Ebenfalls kann die IC 520 mehrere Beispiele der IC 120A umfassen; die IC 530 kann mehrere Beispiele der IC 130A umfassen; und der Empfänger 540 kann mehrere Beispiele des Empfängers 140 umfassen. In solchen Ausführungsformen der Elemente 510, 520, 530 und 540 können die mehreren Beispiele zusammengestellt, zusammen untergebracht oder gepackt oder auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet werden.
In vielen Situationen können die mehreren Beispiele Schaltungselemente miteinander teilen, wie etwa Stromversorgungen, Erdleiter, usw.. Somit kann die IC 520 mehrere Dämpfer 220 oder ein einziges Dämpfungssystem umfassen, das ähnlich wie mehrere Dämpfer arbeitet. Gleichfalls kann die IC 530 entweder mehrere Verstärker 230 (die Begrenzungsverstärker sein können) oder eine Verstärkungsfähigkeit umfassen, die mehrere Signale verstärkt. Dementsprechend können die IC 520 und die IC 530 jeweils eine kombinierte oder integrierte Funktionsweise bereitstellen, die kompakt und effizient wie mehrere der jeweiligen ICs 120A, 130A arbeitet.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das System 500 mehrere Beispiele des Systems 300 (siehe 3) in ähnlicher Weise wie die Ausführungsform, die auf dem vorstehend erörterten System 200 beruht. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die IC 520 mehrere Tiefpassfilter 320 umfassen, die jeweils Signale vom Transmitter 510 verarbeiten und einer Leitung auf dem Mehrfachleitungs-Kommunikationskanal 550 zuführen. Des Weiteren kann die IC 520 beispielsweise mehrere diskrete Tiefpassfilter 320, eine Hybridschaltung, ein MCM oder ein monolithisch integriertes System, das zum Filtern mehrfacher Signalleitungen funktionsfähig ist, umfassen.
Gleichermaßen kann die IC 530 mehrere Entzerrer 330 umfassen, von denen jeder Signale von einer jeweiligen Leitung des Kommunikationskanals 550 verarbeitet und verarbeitete Signale dem Empfänger 540 zuführt. Die IC 530 kann mehrere Entzerrer 330 in Form eines Hybrids, eines monolithischen Chips, einer integrierten Schaltung, eines MCM, eines Systems diskreter Elemente, eines Netzwerks von Transistorvorrichtungen, die durch Halbleiterverarbeitung auf der Grundlage von Fotolithografie in ein Silikonsubstrat eingebettet oder integriert sind, usw. umfassen. Für viele Anwendungszwecke kann die Umsetzung mehrerer Entzerrer 330 auf einem einzelnen bzw. einzigen Substrat oder in einer einzelnen bzw. einzigen integrierten Schaltungsbaugruppe, anstatt als auf einer Leiterplatte angebrachte diskrete Elemente, eine Größen- und Kostenverringerung vorsehen und einen Systementwurf und eine Systemprüfung vereinfachen.
Es wird nun auf 6 Bezug genommen, die ein Funktionsblockschaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems 600 veranschaulicht, welches einen bidirektionalen Kommunikationskanal 650 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Das System 600 vereinfacht das Senden und Empfangen von Information oder Daten zwischen zwei Punkten oder Orten.
Das Verbinden zusätzlicher Beispiele oder Kopien des Systems 600 kann eine breite Vielfalt von Netzwerktopologien bereitstellen. Beispielsweise können mehrere Kommunikationssysteme 600 zur Bildung eines Rings, einer Nabe-und-Speichen-Architektur oder eines Maschennetzwerks miteinander verknüpft werden.
In der veranschaulichten Konfiguration kann das System 600 zwei der in 2 veranschaulichten Systeme 200 oder zwei der in 3 veranschaulichten Systeme umfassen. Die zwei Systeme 200 oder 300 können Rücken an Rücken (oder Seite an Seite) angeordnet sein, so dass ein System 200, 300 eine Kommunikation in eine Richtung und das andere System 200, 300 eine Kommunikation in die entgegengesetzte Richtung vorsieht. Beispielsweise kann ein System 300 Daten von einem ersten Ort an einen zweiten Ort senden, während ein weiteres System 300 Daten von dem zweiten Ort an den ersten Ort senden kann.
Die IC 620 kann ein Tiefpassfilter 320 zur Verarbeitung ausgehender Signale von dem zugeordneten (nahen) Transmitter 110 und einen Entzerrer 330 zum Verarbeiten eingehender Signale vom Kommunikationskanal 650 umfassen, die an dem entfernten Transmitter 110 entstanden sind. Gleichermaßen kann die IC 630 ein Tiefpassfilter 320 und einen Entzerrer 330 zum Verarbeiten eingehender und ausgehender Signale umfassen. Die ICs 620, 630 können zum Beispiel eine monolithische Integration, eine Hybrid-Integration, einen MCM, an einem gemeinsamen keramischen Substrat oder einer mehrschichtigen Leiterplatte angebrachte diskrete Bauteile oder eine traditionelle integrierte Schaltung umfassen.
In einer Ausführungsform beruht das System 600 auf der zugrunde liegenden Architektur des Systems 200. In dieser Situation umfassen die IC 620 und die IC 630 jeweils einen Dämpfer 220 zum Dämpfen von an den Kanal 650 ausgehenden Signalen und einen Verstärker 230 zum Verstärken von vom Kanal 650 empfangenen Signalen. Die IC 620 und die IC 630 können innerhalb von Herstellungstoleranzen oder -spezifikationen im Wesentlichen miteinander identisch sein.
In einer beispielhaften Ausführungsform (wie dargestellt) umfasst der Kommunikationskanal 650 eine getrennte Leitung für jede Kommunikationsrichtung. Alternativ kann ein Kommunikationsmedium Signale in beide Richtungen (zum Beispiel vorwärts und rückwärts) übertragen. In einer solchen Ausführungsform kann der Kommunikationskanal 650 regelmäßig für jede Übertragungsrichtung reserviert werden, so dass der Kanal 650 zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt aktiv nur in eine Richtung überträgt. Jedoch überträgt in einer Ausführungsform der Kommunikationskanal 650 gleichzeitig in beide Richtungen, so dass sich eingehende und ausgehende Signale während der Übertragung kreuzen können.
In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zwei der Systeme 500 in einer Rücken-an-Rücken (oder Seite-an-Seite)-Konfiguration kombiniert, um ein bidirektionales Mehrfachsignal-System zu ergeben. Somit kann das System 600 der 6 zwei der Systeme 500 umfassen, wobei ein System 500 in eine Richtung und das andere System 500 in die entgegengesetzte Richtung überträgt. Dementsprechend kann der Kommunikationskanal 650 zwei der Kommunikationskanäle 550 umfassen, um einen bidirektionalen Bus bereitzustellen, der eine hohe Bandbreite mit reduzierten gestrahlten Störspannungen umfasst.
Nun wird ein Vorgang zum Managen oder Reduzieren von Strahlungsemissionen eines Kommunikationskanals beschrieben. Natürlich kann es notwendig sein, dass bestimmte Schritte in den hierin beschriebenen Vorgängen vor anderen erfolgen müssen, damit die vorliegende Erfindung wie beschrieben funktioniert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Reihenfolge der beschriebenen Schritte begrenzt, wenn eine solche Reihenfolge oder Abfolge die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung nicht verändert. Das heißt, es wird erkannt, dass einige Schritte vor oder nach anderen Schritten oder parallel zu anderen Schritten durchgeführt werden, ohne von Umfang und Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Es wird nun auf 7 Bezug genommen, die ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Vorgangs 700 zum Managen von Strahlungsemissionen von einem Kommunikationskanal 150 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Vorgang 700 mit dem Titel Reduzierung von Strahlungsemissionen wird mit beispielhafter Bezugnahme auf 3 erörtert.
Bei Schritt 705 gibt der Transmitter 110 ein digitales oder analoges Kommunikationssignal aus, erzeugt es oder stellt es anderweitig bereit. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Transmitter 110 ein System, eine Vorrichtung, eine Schaltung oder ein Gerät sein, das bzw. die Kommunikationssignale erzeugt, ausgibt, hervorbringt oder bereitstellt, in denen üblicherweise Informationen oder Daten kodiert oder eingeprägt sind.
Bei Schritt 710 empfängt die IC 120B das Kommunikationssignal vom Transmitter 110. Wie vorstehend erörtert, weist das Kommunikationssignal üblicherweise ein gewünschtes oder offenes Augendiagramm auf und zeigt einen annehmbar oder wünschenswert niedrigen Intersymbolinterferenzpegel. Die IC 120B führt bei dem Kommunikationssignal eine Signalverarbeitung zur Erzeugung eines umgewandelten Signals durch, das zum Vorsehen reduzierter von Strahlungsemissionen neigt, wenn es sich auf dem Kommunikationskanal 150 ausbreitet.
Bei Schritt 715 wird das umgewandelte Signal über den Kommunikationskanal 150 übertragen und während der Übertragung sind Strahlungsemissionen niedrig. In einer beispielhaften Ausführungsform können Störspannungen ausreichend gesteuert werden, um hohe Datenübertragungsgeschwindigkeiten, beispielsweise mehr als 2,5 Gbps oder 10 Gbps, mit einer nicht abgeschirmten oder offenen Ausführungsform des Kommunikationskanals 150 zu unterstützen. Solche Datenübertragungsgeschwindigkeiten können aufrechterhalten werden, ohne zum Beispiel maßgebliche FCC-Vorschriften zu verletzen.
Bei Schritt 720 verarbeitet die IC 130B das umgewandelte Signal, das über den Kommunikationskanal 150 übertragen worden ist, üblicherweise von einem Ende zum anderen. Die Verarbeitung kann die Wiedererzeugung oder Reproduktion des Kommunikationssignals, das der Transmitter 110 bei dem vorstehenden Schritt 705 erzeugt hat (oder eines Faksimiles oder einer Darstellung jenes ursprünglichen Signals), umfassen.
Bei Schritt 725 empfängt der Empfänger 140 das wiedererzeugte oder reproduzierte Kommunikationssignal von der IC 130B. Üblicherweise extrahiert der Empfänger 140 Information oder Daten über das Dekodieren des wiedererzeugten oder reproduzierten Kommunikationssignals.
In einer exemplarischen Ausführungsform endet der Vorgang 700 im Anschluss an Schritt 725. Alternativ kann der Vorgang 700 zu Schritt 705 zurückschleifen, um die Schritte 705-725 zu wiederholen. Dementsprechend kann der Vorgang 700 einen aufrecht erhaltenen oder weitergehenden Ablauf unterstützen. Der Transmitter 110 kann mit der Bereitstellung von Kommunikationssignalen fortfahren; der Kommunikationskanal 150 kann mit der Übertragung von Kommunikationssignalen mit verringerten Störspannungen fortfahren; und der Empfänger 140 kann mit dem Dekodieren von Signalen zur Bereitstellung übertragener Daten oder Informationen fortfahren.
Obwohl ein System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine integrierte oder anderweitige Schaltung umfassen kann, die Strahlungsemissionen eines über einen Kommunikationskanal übertragenen Kommunikationssignals reduziert, ist sich der Fachmann auf dem Gebiet bewusst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung begrenzt ist und dass die vorliegend beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichend und nicht beschränkend sind. Weiterhin ist davon auszugehen, dass verschiedene andere Alternativen zu den beispielhaften Ausführungsformen der hier beschriebenen Erfindung bei der praktischen Umsetzung der Erfindung eingesetzt werden können.
Weiterhin wird aus der Beschreibung deutlich, dass eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Grenzen des Standes der Technik überwindet. Aus der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen sind Äquivalente zu den darin gezeigten Elementen für den Fachmann auf dem Gebiet nahe liegend und Möglichkeiten zur Konstruktion anderer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für den Praktiker auf dem Gebiet ersichtlich. Daher soll der Umfang der vorliegenden Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt sein.

Claims

Verfahren zur Reduzierung elektromagnetischer Emissionen im Zusammenhang mit der Übertragung eines Signals von einem ersten Ende eines Kommunikationskanals zu einem zweiten Ende des Kommunikationskanals, umfassend die folgenden Schritte: selektives Dämpfen von Frequenzkomponenten des Signals mit einer Frequenz über einem Frequenzschwellwert und Durchlassen des Signals mit einer Frequenz unter dem Frequenzschwellwert am ersten Ende des Kommunikationskanals; und Wiederherstellen der selektiv gedämpften Frequenzkomponenten des Signals durch Einfügen der Frequenzkomponenten des Signals mit einer Frequenz über dem Frequenzschwellwert in das Signal am zweiten Ende des Kommunikationskanals, wobei der Dämpfungsschritt die Erzeugung eines zweiten Signals mit einem beträchtlichen Intersymbolinterferenzpegel als Antwort auf die Dämpfung von Signalfrequenzen über einer Schwellenfrequenz und das Durchlassen von Signalfrequenzen unterhalb der Schwellenfrequenz umfasst, und wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Übertragens des zweiten Signals über den Kommunikationskanal zum zweiten Ende umfasst, und wobei der Wiederherstellungsschritt die Reduzierung der Intersymbolinterferenz als Antwort auf die Verstärkung der gedämpften Signalfrequenzen über der Schwellenfrequenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend den Schritt des Übertragens des Signals mit den gedämpften Komponenten vom ersten Ende zum zweiten Ende, wobei die Wiederherstellung der gedämpften Komponenten die Verarbeitung des übertragenen Signals am zweiten Ende des Kommunikationskanals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Wiederherstellung der gedämpften Komponenten des Signals die Anwendung einer Begrenzungsverstärkung auf das Signal anschließend an die Übertragung über den Kommunikationskanal umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Dämpfen von Komponenten des Signals die Verarbeitung des Signals mit einem Tiefpassfilter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Dämpfungsschritt die Verarbeitung des Signals mit einem Tiefpassfilter umfasst, und wobei der Wiederherstellungsschritt das Entgegenwirken einer durch das Tiefpassfilter induzierten Signalverzerrung über eine Verarbeitung des Signals am zweiten Ende des Kommunikationskanals mit einem Hochpassfilter oder einem Entzerrer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kommunikationskanal eine Kupferverkabelung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kommunikationskanal eine Leiterbahn auf einer gedruckten Leiterplatte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kommunikationskanal mehrere Kommunikationsleitungen umfasst, die sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstrecken, wobei der Dämpfungsschritt die Dämpfung von Komponenten eines jeweiligen Signals für jede der Kommunikationsleitungen am ersten Ende umfasst, und wobei der Wiederherstellungsschritt die Wiederherstellung der gedämpften Komponenten des jeweiligen Signals für jede der Kommunikationsleitungen am zweiten Ende umfasst.
Verfahren zum Hochrüsten eines Kommunikationskanals zum Vorsehen einer Reduzierung von gestrahlten Störspannungen, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen eines Transmitters an einem ersten Ende des Kommunikationskanals und eines Empfängers am zweiten Ende des Kommunikationskanals; Koppeln eines selektiven Signaldämpfers zwischen einem Ausgang des Transmitters und dem ersten Ende des Kommunikationskanals; wobei der Transmitter dem selektiven Signaldämpfer ein Kommunikationssignal zuführt; wobei der selektive Signaldämpfer Frequenzen des Kommunikationssignals über einem Frequenzschwellwert dämpft und Frequenzen des Kommunikationssignals unter dem Frequenzschwellwert durchlässt; und wobei die gedämpften und durchgelassenen Frequenzen mit dem ersten Ende des Kommunikationssignals gekoppelt sind; und Koppeln eines selektiven Signalverstärkers zwischen dem zweiten Ende des Kommunikationskanals und dem Empfänger; wobei der selektive Signalverstärker die Frequenzen des Kommunikationssignals über dem Frequenzschwellwert zurück in das Kommunikationssignal einfügt; wobei der Empfänger das Kommunikationssignal decodiert, nachdem es durch den selektiven Signalverstärker verstärkt wurde; wobei der selektive Signalverstärker ein zweites Signal mit einem beträchtlichen Intersymbolinterferenzpegel als Antwort auf die Dämpfung von Signalfrequenzen über einer Schwellenfrequenz und das Durchlassen von Signalfrequenzen unterhalb der Schwellenfrequenz erzeugt; wobei das zweite Signal über den Kommunikationskanal übertragen wird; und wobei der selektive Signalverstärker die Intersymbolinterferenz als Antwort auf die Verstärkung der gedämpften Signalfrequenzen über der die Schwellenfrequenz reduziert.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kommunikationskanal einen offenen Leiter umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, weiter umfassend den Schritt des Haltens eines erhöhten Kommunikationsbandbreitenpegels auf dem Kommunikationskanal, wobei der Kommunikationskanal einen physikalischen Zustand aufweist, der vor und nach dem Hochrüsten konstant bleibt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kommunikationskanal einen ersten physikalischen Zustand vor dem Hochrüsten und einen zweiten physikalischen Zustand anschließend an das Hochrüsten aufweist, und wobei der erste physikalische Zustand und der zweite physikalische Zustand zueinander gleichförmig sind.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Kommunikationskanal vor dem und anschließend an das Hochrüsten die gleiche Abschirmkonfiguration aufweist.
Kommunikationssystem, umfassend: einen ersten Signalprozessor zum Koppeln zwischen einem Ausgang eines Transmitters und einem ersten Ende einer Übertragungsleitung; und einen zweiten Signalprozessor zum Koppeln zwischen einem zweiten Ende der Übertragungsleitung und einem Empfänger, wobei der erste Signalprozessor funktionsfähig ist, um: ein erstes Signal vom Transmitter zu empfangen; und selektiv Frequenzen des ersten Signals in einem Frequenzband über einem Frequenzschwellwert zu dämpfen und Frequenzen unter dem Frequenzschwellwert durchzulassen, um ein zweites Signal für die Übertragung auf der Übertragungsleitung zu erzeugen, wobei das zweite Signal einen beträchtlichen Intersymbolinterferenzpegel als Antwort auf die Dämpfung von Signalfrequenzen über einer Schwellenfrequenz und das Durchlassen von Signalfrequenzen unterhalb der Schwellenfrequenz hat; wobei der zweite Signalprozessor funktionsfähig ist, um: das zweite Signal von der Übertragungsleitung zu empfangen; und selektiv Frequenzen des zweiten Signals über dem Frequenzschwellwert zu verstärken, um das erste Signal für den Empfang durch den Empfänger zu reproduzieren, und wobei die selektive Verstärkung durch den zweiten Signalprozessor die Intersymbolinterferenz als Antwort auf die Verstärkung der gedämpften Signalfrequenzen über der Schwellenfrequenz reduziert.
Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei der erste Signalprozessor ein Tiefpassfilter umfasst und wobei der zweite Signalprozessor einen Entzerrer umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei der erste Signalprozessor ein frequenzselektives Filter umfasst und wobei der zweite Signalprozessor einen Begrenzungsverstärker oder ein Hochpassfilter umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei der erste Signalprozessor und der zweite Signalprozessor jeweils eine integrierte Schaltung umfassen.
Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei die Funktionsfähigkeit zur Reproduktion des ersten Signals eine Funktionsfähigkeit zur Erzeugung einer Gleichheit des ersten Signals umfasst.
Kommunikationssystem nach Anspruch 14, wobei das erste Signal eine Informationsnutzlast trägt, und wobei das Reproduzieren des ersten Signals das Erzeugen eines dritten Signals umfasst, das die Informationsnutzlast mit annehmbarer Signalintegrität trägt.