DE19543385C1 - Vorrichtung zur optischen Signalübertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur optischen Signalübertragung zwischen einer Sendeeinheit und einer relativ dazu beweglichen Empfangseinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie aus der DE 44 21 616 A1 bekannt ist.

Zur Daten- und Signalübertragung werden häufig optische Systeme eingesetzt. Diese bestehen grundsätzlich aus einer Sendeeinheit und einer Empfangseinheit, die beide über ein optisches Übertragungsmedium miteinander verbunden sind.

Häufig werden optische Fasern, wie Glas- oder Kunststoffasern zur Führung des Lichtes eingesetzt. In beiden Fällen ist in der Regel die Entfernung des optischen Weges, zwischen Sende- und Empfangseinheit, konstant. Das bedeutet, daß die Amplitude des Empfangssignals in der Empfangseinheit zeitlich kaum Schwankungen unterworfen ist. Damit ergibt sich eine gleichbleibende Über­ tragungsqualität.

Bei Übertragungsstrecken, bei denen die optische Weg­ länge zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit vari­ iert, kann sich auch der Signalpegel am Empfänger ändern. Dies ist nicht zuletzt eine Folge der Dämpfung der optischen Strecke, woraus eine wechselnde Übertragungsqualität resultieren kann. Dies kann insbesondere bei modernen digitalen Übertragungssystemen, zu einer unerwünschten Zunahme der Bitfehlerrate führen (DE 44 21 616 A1).

Ein weiterer Nachteil bei den dem Stand der Technik ent­ nehmbaren optischen Übertragungssystemen ergibt sich aus der endlichen Laufzeit des Lichtes durch das optische Übertragungsmedium. Diese Laufzeit ist ab­ hängig von der Distanz zwischen Sender und Empfänger und variiert in einem Bereich von nahezu Null, wenn sich der Sender in unmittelbarer Näher zum Empfänger befindet, bis hin zu einem Maximalwert, der sich einstellt, wenn sich der Sender an dem vom Empfänger entfern­ ten Ende des optischen Mediums befindet.

Durchläuft der Sender nun alle Position ausgehend vom Empfänger bis zum Ende des optischen Mediums, so nimmt die Laufzeit zu. Beim Übergang von dem, dem Empfänger entfernten Ende des optischen Mediums zum Empfänger nahen Medium, durchläuft das Licht die gesamte Länge des optischen Mediums verbunden mit einer langen Laufzeit bis hin zum Empfänger; im darauffolgenden Fall kommt das Licht nahezu ohne Laufzeit zum Empfänger. Dieser abrupte Laufzeitunterschied, der während des Überganges auftreten kann, kann in den übertragenen Signalen einen Phasensprung verursachen. Dieser Phasensprung begrenzt die übertragbare Bandbreite und kann zu Übertragungs­ fehlern führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Gattung derart weiterzubilden, daß störende Einflüsse auf die Übertragungsqualität weitgehend ausgeschaltet werden sollen. Insbesondere soll erreicht werden, daß die Übertragungsqualität unabhängig von Relativbewegungen zwischen Sende- und Empfangseinheit sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß werden die optischen Signale von der Sen­ deeinheit zur Empfangseinheit auf mindestens zwei Wegen übertragen. Beide Signalwege sind so gestaltet, daß die optische Gesamtweglänge näherungsweise konstant und damit von der Bewegung unabhängig bleibt. Dies ist auf einfache Weise erreichbar, wenn z. B. eine Glasfaser konstanter Länge eingesetzt wird, deren Enden zur Empfangseinheit führen und in welches von der Sendeeinheit an beliebigen Stellen Licht eingekoppelt werden kann. Die Empfangseinheit empfängt die Signale der optischen Wege und erzeugt durch Summenbildung ein Gesamtsignal, das weitgehend unabhängig von der Bewegung zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung enthält die Empfangseinheit mehrere optische Empfänger, die die optischen Signale in elektrische Signale umsetzt. Jedem optischen Weg ist zumindest ein optischer Empfänger zugeordnet. Die elektrischen Signale der Empfänger werden in einem nachfolgenden elektronischen Addierer summiert (Anspruch 2).

In einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Empfangseinheit einen optischen Addierer, der die optischen Signale der Wege addiert (Anspruch 3). Nach dieser Addition kann das optische Summensignal nach Bedarf in ein elektrisches Signal umgewandelt werden.

Mittels eines Selektors, der vor dem Addierer ge­ schaltet wird, kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Übertragungsqualität weiter verbessert werden (Anspruch 4). Stehen mehr als zwei optische Wege zur Verfügung, so ermittelt eine Auswahllogik die Teilmenge der besten Signale aus diesen Wegen. Als Auswahlkriterium können wahlweise die Signalamplituden, das Signal- zu Rauschverhältnis, die Verzerrungen bzw. andere nachrichtentechnische Signalparameter herangezo­ gen werden.

Die Auswahllogik steuert den Selektor so, daß nur diese Signale dem Addierer zur Summierung zugeführt werden. In einer weiteren Ausgestaltung wird als Übertragungsmedium eine lichtleitende Faser eingesetzt (Anspruch 5). Diese Faser kann entsprechend dem Stand der Technik als Glasfaser, Kunststoffaser oder Faser aus einem anderen lichtleitenden Material ausgebildet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß im Falle einer linearen Bewegung zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit der Formkörper ebenfalls linear ausgebildet ist, und vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung angeordnet ist (Anspruch 6).

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung be­ steht darin, daß im Falle einer kreisförmigen Bewegung zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit der Formkörper ebenfalls kreisförmig ausgebildet ist, und vorzugsweise parallel zur Bewegungsrichtung angeordnet ist (Anspruch 7).

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß der Formkörper aus einer kreisförmig angeordneten Lichtleitfaser besteht, die mit einem Fluoreszenzfarb­ stoff dotiert ist. Durch diese Dotierung kann Licht an beliebiger Stelle der Faser eingekoppelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Schematisierte Darstellung einer Grundanordnung,

Fig. 2 Vorrichtung mit zwei Sende-und Empfangseinheiten und

Fig. 3 Amplituden-/Ortsdiagramm.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung bestehend aus einer Sendeeinheit (1) sowie einer Empfangseinheit (2). Die Sendeeinheit enthält mindestens einen Sender (3), der optische Informationen mittels des optischen Mediums (4) an die Empfangseinheit (2) weiterleitet. Das optische Medium (4) besitzt eine konstante, von der Position der Sendeeinheit (1) zur Empfangseinheit (2) unabhängige Länge.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine andere Anordnung. Auch hier ist das optische Medium so angeordnet, daß die gesamte Länge des optischen Weges konstant ist. Durch die Aufteilung des optischen Mediums in zwei Teile (4A) und (4B) sind entsprechend mindestens zwei Sender (3A) und (3B) erforderlich. Beide Sender übertragen gleichzeitig die gleiche Information. Weiterhin sind beispielhaft zwei optische Empfänger (5A) und (5B) gezeigt, die die optischen Signale des optischen Mediums aufnehmen.

Fig. 3 zeigt schließlich beispielhaft die Auswirkung der Addition zweier Signale auf die Amplitude des Gesamtsignals. Im Diagramm ist horizontal die Position des Senders bezüglich des Empfängers aufgetragen. Befindet sich die Sendeeinheit z. B. in der linken Position, so ist der Signalpegel (10) im ersten Empfänger (5A) aufgrund der langen optischen Wege kleiner als der Signalpegel (11) im zweiten Empfän­ ger (5B). Wird nun die Sendeeinheit nach rechts bewegt, so steigt der Signalpegel im ersten Empfänger (5A) und der Signalpegel im zweiten Empfänger (5B) verringert sich. In der Summe ergibt sich näherungsweise die Kurve des Gesamtsignals (12). Dieses ist annähernd unabhängig von der Position.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur optischen Signalübertragung zwischen einer Sendeeinheit (1) und einer relativ dazu beweglichen Empfangseinheit (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeeinheit wenigstens einen optischen Sender (3a, 3b) aufweist, der über wenigstens einen lichtleitenden Formkörper (4a, 4b) oder über eine lichtleitende Flüssigkeit Lichtsignale auf mindestens zwei unterschiedlichen Übertragungswegen zur Empfangseinheit (2) überträgt, wobei die Übertragungswege durch den Formkörper oder die Flüssigkeit derart vorgegeben sind, daß die Gesamtweglänge der Übertragungswege von der Position zwischen Sende- und Empfangseinheit unabhängig ist, und daß eine Addiervorrichtung die Empfangssignale aufsummiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinheit (2) mehrere optische Empfänger (5a, 5b) aufweist, von denen jedem Weg der Lichtsignale wenigstens einer zugeordnet ist und deren Signale von einem elektronischen Addierer in der Empfangseinheit zum Gesamtsignal summierbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinheit (2) einen optischen Addierer aufweist, der die Lichtsignale der unterschiedlichen Wege auf optischem Wege zu einem Summensignal (12) summiert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Empfangseinheit (2) vor dem Addierer ein Selektor geschaltet ist, welcher von einer Auswahllogik steuerbar ist, die anhand der Signalamplituden und/oder des Signal- zu Rauschverhältnisses und/oder der Verzerrungen und/oder eines anderen nachrichtentechnischen Kriteriums der Übertragungsgüte aus den einzelnen optischen Signalen die zur Übertragung am besten geeigneten Signale auswählt und diese dem Selektor signalisiert, und dem Addierer ausschließlich die von der Auswahllogik ausgewählten Signale zuführt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine lichtleitende Faser ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper linear ausgebildet ist und im Falle einer linearen Bewegung zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit parallel zu dieser Bewegungsrichtung angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper kreisförmig ausgebildet ist und im Falle einer kreisförmigen Bewegung zwischen Sendeeinheit und Empfangseinheit parallel zu dieser Bewegungsrichtung angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper eine kreisförmig angeordnete, mit einem Fluoreszenzfarbstoff dotierte lichtleitende Faser ist, bei der eine Einkoppelung von optischen Signalen an beliebigen Stellen möglich ist.