DE3809972A1 - Verfahren zur uebertragung von informationssignalen zwischen baugruppen, insbesondere zwischen steckbaugruppen eines kommunikationssystems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Infor­ mationssignalen zwischen Baugruppen, deren Trägerplatten mecha­ nisch miteinander verbunden und im wesentlichen parallel zuein­ ander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, insbesonde­ re zwischen Steckbaugruppen eines Kommunikationssystems.

Es ist bekannt, eine Leiterplatte, die für elektrische Anlagen verwendet wird, durch eine weitere Leiterplatte zu ergänzen, so daß zumindest zwei solcher Leiterplatten, z. B. eine Steckbau­ gruppe, bilden. Die Verbindung der beiden Leiterplatten unter­ einander kann über einen Stecker erfolgen, durch den dann so­ wohl die mechanische als auch die elektrische Verbindung vor­ genommen wird. Es ist auch möglich, die mechanische Verbindung und teilweise auch die elektrische Verbindung zwischen den Lei­ terplatten durch besondere Verbindungsstifte herzustellen, die durch jeweils zumindest zwei Leiterplatten hindurchgedrückt sind. Bei einer derartigen Zusammenfassung von zwei Leiterplat­ ten zu einer größeren Funktionseinheit ergeben sich bei der elektrischen Verbindungen der Leiterplatten untereinander über zusätzliche Kontaktstifte oder über Steckverbinder, insbesonde­ re bei der Übertragung hochfrequenter Informationssignale, be­ stimmte Nachteile. So treten beispielsweise an Steckverbinder Übergangswiderstände auf, die eine Dämpfung des zwischen den Leiterplatten zu übertragenden Informationssignals zur Folge haben; durch eine eventuell ungünstige Leiterbahnführung auf den beiden funktionell zusammengefaßten Leiterplatten können sich nachteilige Signallaufzeiten ergeben. Insbesondere bei der im Bedarfsfalle vorgenommenen Erweiterung durch die zusätzliche Baugruppe, die dann über einen Steckverbinder mit einer bereits vorhandenen Leiterplatte verbunden wird, kann - bedingt durch eine längere zu den jeweiligen Steckeranschlüssen führende Lei­ terbahn - eine Abstrahlung hochfrequenter Informationssignale erfolgen. Dadurch kann sich eine Störbeeinflussung anderer auf den Leiterplatten angebrachter Einheiten ergeben. Um wenigstens einen Teil dieser genannten Nachteile zu vermeiden, müssen in besonderer Weise ausgeführte Stecker verwendet werden und es sind diejenigen Leiterbahnen, welche hochfrequente Informations­ signale führen, entsprechend abzuschirmen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Übertragung von Informationssignalen zwischen einer bestückten Grundplatte und einer mit ihr verbundenen weiteren Trägerplatte anzugeben, bei dem die bei den genannten bekannten Übertragungsmöglichkei­ ten auftretenden Nachteile gänzlich vermieden werden.

Dies wird dadurch erreicht, daß zumindest ein Teil der Informa­ tionssignale jeweils mittels einer optischen Übertragungsein­ heit übertragen wird, deren auf der einen Trägerplatte ange­ brachter lichtemittierender Sender unmittelbar oder mittelbar durch diese Informationssignale gesteuert wird und deren auf der anderen Trägerplatte davon getrennt angebrachter und zum Sender hin ausgerichteter optoelektronischer Wandler die über das Zwischenraummedium übermittelten optischen Signale empfängt und zur Abgabe an eine sie verarbeitende Einheit und/oder an ein weiterführendes Leiterbahnsystem in die ursprüngliche elek­ trische Signalart umsetzt.

Diejenigen Einheiten, die zu einem optischen Übertragungssystem gehören, sind bekannt. Es findet dabei eine entsprechend den zu übertragenden Informationssignalen Lichtimpulse abstrahlende Sendereinheit und eine diese Lichtimpulse über ein optoelektro­ nisches Wandlerelement aufnehmende Empfangseinheit Verwendung. Beim Einsatz derartiger Einheiten in der Nachrichtenübermitt­ lung bzw. bei Kommunikationssystemen können bei vollständiger galvanischer Trennung von Sende- und Empfangseinheit optische Verknüpfungs- und Speicheranordnungen realisiert werden. Es sind auch schon Koppelfeldanordnungen für Kommunikationssyste­ me bekannt, bei denen optoelektronische Schaltungseinheiten eingesetzt sind. Es wird dabei der optische Sender lediglich ein- oder ausgeschaltet.

In der deutschen Auslegeschrift 12 26 912 ist ein Nachrichten­ übertragungssystem beschrieben, das einen Impulslaser verwendet. Der Laser wird durch ein Digitalsignal getastet, d. h. der In­ formationsinhalt steckt in der codierten Aufeinanderfolge der einzelnen Impulse.

Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Anordnung der optischen Sende- und Empfangseinheit auf den beiden parallel zueinander angeordneten Baugruppen-Trägerplatten ist ohne zusätzliche Ab­ schirmungsmaßnahmen und ohne Verwendung besonders ausgebilde­ ter Steckverbindungen eine gesicherte Übertragung von Informa­ tionssignalen möglich. Die jeweils zur optischen Übertragung notwendigen Einheiten sind entsprechend den Notwendigkeiten in der Regel mehrfach auf den Trägerplatten verteilt anzubringen. Ohne besondere weitere Maßnahmen wird eine Verringerung der Störstrahlung erreicht, wodurch auch - insbesondere bei Kommu­ nikationssystemen - die gewünschte Abhörsicherheit gesteigert werden kann. Bei der optischen Übertragung der Informations­ signale zwischen den Trägerplatten sind keine Abschirmungs­ maßnahmen, wie z. B. zusätzliche Masseflächen bzw. Schirmble­ che, erforderlich und es können keine fremden Signale einge­ koppelt werden. Da im Gegensatz zu der Anwendung einer Steck­ verbindung das Problem der Übergangswiderstände nicht besteht, erfolgt auch keine Dämpfung des zwischen den Trägerplatten zu übertragenden Informationssignals. Diese Vorteile sind insbe­ sondere dann von Bedeutung, wenn es sich bei den Informations­ signalen um hochfrequente digitale Signale bzw. um hochfrequen­ te Taktsignale handelt.

Insbesondere dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der lichtemittierende Sender in unmittelbarer Nähe der die zu übertragenden Informationssignale liefernden Einheit angeordnet ist, sind Signallaufzeiten nur noch durch die optische Übertra­ gung bestimmt und sind nicht mehr abhängig von der Leiterbahn­ führung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den restli­ chen Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Mit P 1 ist die Trägerplatte einer mit bestimmten Baueinheiten bzw. Bauelementen bestückten Baugruppe bezeichnet. Die Träger­ platte kann beispielsweise eine mit entsprechenden Leiterbah­ nen versehene gedruckte Leiterplatte darstellen. Insbesondere bei Kommunikationssystemen ist es üblich, derartige Baugruppen als Steckbaugruppen zusammen mit weiteren Baugruppen in eine Aufnahmeeinheit einzuführen, wobei dann die an einer Kante der Leiterplatte vorhandene Verbinderleiste V mit einer Gegensteck­ einrichtung in Eingriff gebracht wird. Diese kann sich bei­ spielsweise an einer Rückwandleiterplatte befinden, so daß dann über solche Steckverbinder die einzelnen Baugruppen miteinander verbunden und zu größeren elektrischen Funktionseinheiten zusam­ mengefaßt werden. Grundsätzlich wird angestrebt, auf einer Steckbaugruppe eine oder mehrere Funktionseinheiten vollständig unterzubringen. Bei einer großen Komplexität solcher Funktions­ einheiten oder im Zuge einer nachträglichen Erweiterung durch zusätzliche Funktionsmerkmale ist es bekannt, eine Steckbaugrup­ pe durch eine weitere Baugruppe zu ergänzen. Die Trägerplatte einer solchen Ergänzungsbaugruppe P 2, die auch eine geringere Abmessung als die Grundbaugruppe P 1 aufweisen kann, wird mit der Trägerplatte der Grundbaugruppe P 1 mechanisch verbunden. Diese Verbindung zwischen der in einem gewissen Abstand paral­ lel zueinander angeordneten Trägerplatte P 1 und P 2 könnte durch eine Steckverbindung erfolgen. Das Steckelement könnte beispiels­ weise an der ersten Trägerplatte P 1 angebracht sein, während das zugehörige Aufnahmeelement an der zweiten Trägerplatte P 2 befestigt ist. Steht von vornherein die Notwendigkeit einer solchen Ergänzungsträgerplatte P 2 fest, so könnte die mecha­ nische Befestigung zwischen den beiden Trägerplatten P 1 und P 2 durch Verbindungsstifte bewirkt werden, die durch entsprechen­ de Bohrungen der beiden Trägerplatten hindurchgepreßt sind. Werden durchplattierte Bohrungen vorgesehen, so kann über die darin eingepreßten Stifte nicht nur die mechanische Verbindung zwischen den beiden Trägerplatten erreicht werden, sondern es ist darüber auch gleichzeitig eine elektrische Verbindung mög­ lich. Die mechanische Verbindung der Trägerplatte P 2 der zu­ sätzlichen Baugruppe mit der Trägerplatte P 1 der Grundbaugruppe kann auch durch in einfacher Weise anzubringende Verbindungsele­ mente erfolgen. Es kann beispielsweise eine Schraubverbindung vorgesehen werden, wobei dann die jeweilige Schraube in einer den notwendigen Abstand festlegenden Hülse A 1 bzw. A 2 geführt ist. Die notwendige Anzahl derartiger Schraubverbindungen zur mechanischen Befestigung ist abhängig von der Flächengröße der Trägerplatte, die nach ihrer Bestückung als zusätzliche Bau­ gruppe P 2 dient.

Um die mit der Übertragung hochfrequenter Informationssignale zwischen den beiden Baugruppen P 1 und P 2 verbundenen Schwierig­ keiten auszuschalten, werden nun solche, beispielsweise von im MHz-Bereich arbeitenden Taktoszillatoren oder von PCM-Signal­ sendern, usw. gelieferten und auf die jeweils andere Baugrup­ pe zu übermittelnden Signale durch ein optisches Übertragungs­ system übertragen. Auf der Senderseite der Baugruppe P 1 ist ein optischer Sender S 1 und auf der Senderseite der Ergänzungsbau­ gruppe P 2 ist ein optischer Sender S 2 angeordnet. Der jeweilige optische Sender kann sich in unmittelbarer Nähe der das zu über­ tragende hochfrequente Informationssignal liefernden Quelle Q 1 bzw. Q 2 befinden. Als eine solche Quelle kann beispielsweise, wie bereils erwähnt ein hochfrequenter Taktoszillator oder ein PCM-Signalsender angesehen werden. Auf der jeweils anderen Bau­ gruppe, also der Ergänzungsbaugruppe P 2 bzw. der Grundbaugruppe P 1 ist jedem optischen Sender S 1 bzw. S 2 ein zum jeweiligen Sen­ der ausgerichteter optischer Empfänger E 1 bzw. E 2 vorhanden. Dieser besitzt als photoelektrisches Wandlerelement beispiels­ weise eine Photodiode, einen Phototransistor oder ein entspre­ chendes Empfängermodul und verarbeitet das durch die Lichtwel­ len übertragene Signal. Es können also auf diese Weise die hin­ sichtlich der Störanfälligkeit besonders kritischen Anforderun­ gen bei bestimmten zu übertragenden Signalarten problemlos er­ füllt werden. Die zu übertragenden Informationssignale werden sendeseitig entkoppelt und gelangen dann zur Treiberstufe des jeweiligen optischen Senders. Auf der Empfängerseite werden die Lichtsignale empfangen und nach der elektrischen Impulsregenera­ tion in einer nicht dargestellten Treiberstufe auf den gewünsch­ ten Pegel gebracht. Die am Empfängerausgang auftretenden Signale können dann den sie weiterverarbeitenden Einheiten zugeführt wer­ den. Als optischer Sender, der sinnvoller Weise in der Nähe der jeweiligen Informationsquelle Q angeordnet ist, kann z. B. eine Luminiszenzdiode, eine Infrarotluminiszenzdiode oder eine Laser­ diode dienen. Bei dem digitalen Übertragungsverfahren wird der jeweilige optische Sender nur ein- oder ausgeschaltet. In der zeitlichen Aufeinanderfolge von "Licht"- und "kein Licht"-Impul­ sen steckt dann der Informationsgehalt des übertragenen Signals. Die jeweils zueinander ausgerichteten Sender/Empfängerpaare kön­ nen entsprechend den jeweiligen Notwendigkeiten in grundsätzlich beliebiger Anzahl vorhanden und auf der Fläche der Trägerplat­ ten P 1 bzw. P 2 verteilt sein. Bei Signalarten, bei denen hin­ sichtlich der Übertragungsqualität nicht solch hohe Anforderun­ gen erfüllt werden müssen, kann weiterhin eine Übertragung in der üblichen Weise, z. B. vermittels einer Kabelverbindung, er­ folgen. Wie dies in der Figur angedeutet ist, erfolgt dann die wirksame Anschaltung untereinander über eine Steckverbindung SR 1 bzw. SR 2. Anstelle einer Kabelverbindung könnte auch in an sich bekannter Weise für derartige unkritisch zu übertra­ gende Signalarten eine in senkrechter Richtung aufzustecken­ de Leiterplatte verwendet werden, wobei dann jeweils an dem sich gegenüberliegenden Kantenbereich derjenigen Teil eines Steckers angebracht ist, der in das jeweils an einer Trägerplatte ange­ brachte Gegensteckelement einzubringen ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Übertragung von Informationssignalen zwischen Baugruppen, deren Trägerplatten mechanisch miteinander verbun­ den und im wesentlichen parallel zueinander in einem bestimmten Abstand angeordnet sind, insbesondere für Steckbaugruppen eines Kommunikationssystems, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Informationssignale jeweils mittels einer optischen Übertragungseinheit (S 1, E 1) übertragen wird, deren auf der einen Trägerplatte angebrachter lichtemittieren­ der Sender (S 1) unmittelbar oder mittelbar durch diese Informa­ tionssignale gesteuert wird und deren auf der anderen Träger­ platte (P 2) davon getrennt angebrachter und zum Sender hin aus­ gerichteter optoelektronischer Wandler (E 1) die über das Zwi­ schenraummedium übermittelten optischen Signale empfängt und zur Abgabe an ein weiterführendes Leiterbahnsystem und/oder an eine sie verarbeitende Einheit in die ursprüngliche elektrische Signalart umsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationssignale hochfrequente digitale Signale dar­ stellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationssignale hochfrequente Taktsignale darstel­ len.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtemittierende Sender (S 1) in unmittelbarer Nähe der die Informationssignale liefernden Einheit (Q 1) angeordnet ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem als Empfänger (E 1) dienenden optoelektronischen Wandler umgesetzten optischen Signale durch eine nachgeschalte­ te Treiberstufe auf den vorgegebenen Pegel gebracht werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Trägerplatten (P 1, P 2) lichtdurchlässiges Ma­ terial eingegossen ist.