DE19543558A1 - Anordnung zur Hochfrequenzübertragung zwischen beweglichen Teilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung hochfrequenter Signale zwischen bewegten Teilen, bestehend aus einer Signalquelle und einer Signalsenke verbunden durch einen Übertragungskanal.

Hochfrequente Signale müssen häufig zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen übertragen werden. Ein typisches Einsatzgebiet solcher Übertragungsstrecken liegt in der Radartechnik, wo Signale von der Sende- und Empfangseinheit zur Antenne übertragen werden. Gegen­ stand der Erfindung ist hier nicht die Hochleistungs-Mikrowellen-Übertragung, sondern die Übertragung hoch­ frequenter Signale wie z. B. Zwischenfrequenz-Signale oder auch digitale Daten. Derartige Signale werden in der Regel als unsymmetrische Signale zur Verfügung gestellt. Es sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, um derartige unsymmetrische Signale zu übertragen.

So kann z. B. die Übertragung kapazitiv mittels eines Plattenpaketes ähnlich einem Drehkondensator erfolgen. Das Hauptproblem dieser Anordnung ist der nicht genau definierte Strompfad zwischen den zueinander bewegli­ chen Teilen. So erfolgt ein Stromfluß zunächst über das Plattenpaket. Der rücklaufende Pfad ist in der Regel die Masse, meist als Schirm oder Gehäuse ausgeführt. Bei sich gegeneinander drehenden Teilen ist es aber besonders schwierig, eine gute, induktivitätsarme Masseverbindung herzustellen. Daher sind auch die be­ kannten Übertragungssysteme problembehaftet. Es ist hier sehr schwierig, konstante Übertragungseigenschaf­ ten und eine konstante Übersprechdämpfung zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Übertragung hochfrequenter Signale zwischen beweglichen Teilen bestehend aus einer Signalquelle und einer Signalsenke verbunden durch einen Übertragungs­ kanal derart weiterzubilden, daß eine zuverlässige, breitbandige Übertragung gewährleistet ist, ohne daß eine Masseverbindung zwischen den beweglichen Teilen benötigt wird.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter­ ansprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 derart ausgebildet, daß die Über­ tragungsstrecke symmetrisch aufgebaut ist und dadurch ein genau definierter Strompfad vorhanden ist. Hin- und Rückweg des Stromes sind näherungsweise gleich ausge­ führt. So muß der Signalstrom nicht über einen anderen, schlecht definierten Weg zurückfließen. Damit spielen schlechte Masseverbindungen keine Rolle mehr, es kann sogar auf eine Masseverbindung vollständig verzichtet werden. Damit kann gleichzeitig eine Potentialtrennung der relativ zueinander beweglichen Teile erreicht wer­ den. Durch die symmetrische Übertragung ergibt sich weiterhin eine ausgezeichnete Gleichtaktunterdrückung. Dies ist gerade in jenen Fällen sehr von Vorteil, in denen eine schlechte oder keine Masseverbindung zwi­ schen den beweglichen Teilen besteht, so daß erhebliche Spannungsdifferenzen zwischen diesen Teilen bestehen können.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind wahlweise Anpassungsschaltungen vorhan­ den, die eine Umsetzung von unsymmetrischen in symme­ trische Signale und umgekehrt vornehmen. Derartige Anpassungsschaltungen sind notwendig, wenn Signalquelle oder auch Signalsenke mit unsymmetrischen Signalen arbeiten.

Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die Kop­ peleinrichtung aus zwei Paaren gegeneinander angeordne­ ter Leiterflächen bestehen. Die Leiterflächen sollen derart gestaltet sein, daß sie an den Weg der Bewegung angepaßt sind, und daß immer eine möglichst große Über­ lappung der Leiterflächen an den bewegten Teilen vor­ handen ist, um eine möglichst große Verkopplung zu erhalten. Die einzelnen Leiterflächen eines jeden Paares sollen möglichst symmetrisch gestaltet sein, so daß die Symmetrie der gesamten Anordnung gewahrt bleibt.

In einer weiteren Ausgestaltung sind die Anpassungs­ schaltungen mittels passiver Komponenten realisiert. So sind mehrere Schaltungen zur Impedanzanpassung und Symmetrierung mittels Leitungen und auch mit Übertra­ gern bekannt. Selbstverständlich sind hier auch Reali­ sierungen mit Hilfe anderer passiver Komponenten mög­ lich.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist gekenn­ zeichnet durch den Einsatz aktiver Komponenten in den Anpassungsschaltungen. Die Funktion dieser Anpassungs­ schaltungen lassen sich problemlos mittels Halbleiter und integrierten Verstärkern realisieren.

Weiterhin ist die erste Anpassungsschaltung mittels eines Verstärkers mit invertierendem und nichtinvertie­ rendem Ausgang realisierbar. Ebenso sind selbstver­ ständlich auch zwei getrennte Verstärker einsetzbar. Die zweite Anpassungsschaltung läßt sich ebenso mittels eines Differenzverstärkers realisieren.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zur Über­ tragung digitaler Informationen wird in der ersten Anpassungsschaltung ein Logikgatter mit invertierendem sowie nichtinvertierendem Ausgang eingesetzt. Ebenso sind auch hier zwei getrennte Logikgatter einsetzbar.

Die zweite Anpassungsschaltung kann mit Hilfe eines Logikschaltkreises mit Differenzeingang realisiert werden.

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er­ findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung bestehend aus einer Signalquelle (1) sowie einer Signalsenke (5) verbunden durch die erste Anpassungsschaltung (2), die Koppeleinrichtung (3) und die zweite Anpassungsschal­ tung (4).

Fig. 2 eine praktische Realisierung der Koppelein­ richtung der Erfindung. Jeweils zwei näherungsweise gleich große Leiterflächen (8) und (9) bzw. (10) und (11) sind mittels Halteelemente (6) und (7) an den beiden gegeneinander beweglichen Teilen angeordnet. Der Pfeil gibt die Hauptbewegungsrichtung an. Bei Bewegun­ gen in dieser Richtung bleibt die Übertragungsgüte konstant. Bei Bewegungen in alle anderen Richtungen variiert die Übertragungsgüte sehr stark.

Claims (7)

1. Anordnung zur Hochfrequenzübertragung zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen, bestehend aus einer Signalquelle und einer Signalsenke, die durch einen Übertragungskanal verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalpfad des Über­ tragungskanals eine symmetrische Koppeleinrichtung vorhanden ist, die das symmetrische Signal aus der Signalquelle zwischen den gegeneinander beweglichen Teilen überträgt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalpfad des Übertragungskanals wahlweise eine erste Anpassungsschaltung vor dem Übertragungskanal angeordnet ist, die eine Umsetzung des Signals der Signalquelle in ein symmetrisches Signal vornimmt und weiterhin wahlweise eine zweite Anpassungsschaltung nach dem Übertragungskanal angeordnet ist, die das unsymmetrische Signal wieder in ein symmetrisches Sig­ nal zurückverwandelt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die symmetrische Koppeleinrichtung aus zwei näherungs­ weise gleich großen Leiterflächen zur Signalaussendung und in unmittelbarer Nähe zu diesen angeordnet aus zwei näherungsweise gleich großen Leiterflächen zum Signal­ empfang bestehen, wobei die Leiterflächen zur Signal­ aussendung andere Abmessungen als die Leiterflächen zum Signalempfang besitzen.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anpassungsschaltung und/oder die zweite An­ passungsschaltung wahlweise mit Hilfe von passiven Kom­ ponenten wie Übertragern und Leitungen realisiert sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anpassungsschaltung und/oder die zweite An­ passungsschaltung wahlweise mit Hilfe von aktiven Kom­ ponenten wie Halbleitern und Verstärkern realisiert sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anpassungsschaltung wahlweise mit Hilfe eines Verstärkers mit invertierendem sowie nichtinvertieren­ dem Ausgang realisiert ist und/oder die zweite Anpas­ sungsschaltung wahlweise mit Hilfe eines Differenzver­ stärkers realisiert ist.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anpassungsschaltung wahlweise mit Hilfe eines Logikgatters mit invertierendem sowie nichtinvertieren­ dem Ausgang realisiert ist und/oder die zweite Anpas­ sungsschaltung wahlweise mit Hilfe eines Logikschalt­ kreises mit Differenzeingang realisiert ist.