DE4137361A1 - Anlage zur elektrooptischen nachrichtenuebertragung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur elektrooptischen Nach­ richtenübertragung im Freiraum mit mindestens einer Sendeein­ richtung und mindestens einer Empfängereinrichtung.

Bekannte Anlagen zur digitalen oder analogen Infrarot-Nach­ richtenübertragung im Freiraum, die auf einem Impulsübertragungs­ verfahren, wie z. B. der Impulsphasenmodulation, oder auf einem Trägerfrequenzverfahren basieren, entsprechen deshalb nicht den an sie gestellten Anforderungen, da sie gegenüber anderen Einrichtungen, durch welche ebenfalls Strahlen im infraroten Wellenlängenbereich abgegeben werden, sehr störungsanfällig sind.

Derartige Störungen werden insbesondere durch Leuchtstofflampen mit elektronischen Vorschaltgeräten bedingt, welche auch im Bereich von 800 nm bis 1100 nm, in eben welchem Bereich sich die Wellenlängen der optischen Freiraumübertragung befinden, durch das Vorschaltgerät modulierte Strahlen abgeben. In ähnli­ cher Weise kann eine Infrarot-Übertragungsstrecke auch durch eine im gleichen Raum befindliche Infrarot-Fernsteueranlage, die üblicherweise mit einer Wellenlänge von 950 nm arbeitet, gestört werden. Zu diesen Störquellen, welche in einem relativ engen Spektralbereich auftreten, treten durch das Glühlicht bedingte breitbandige Störeinflüsse hinzu.

Bei bisher gebräuchlichen Infrarot-Übertragungsanlagen im Frei­ raum werden Empfangsdioden aus Silizium verwendet. Zur Ein­ grenzung der spektralen Empfindlichkeit können diese mit einem Tages­ lichtfilter in Form einer eingefärbten Kunststoffmasse versehen sein, wodurch sich ihre spektrale Empfindlichkeit auf Wellen­ längen von 750 nm bis 1200 nm eingrenzt.

Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach die Aufgabe zu­ grunde, bei elektrooptischen Übertragungsanlagen den Bereich der Empfangsdiode in mindestens einer der Empfängereinrich­ tungen so einzuengen, um einen weniger gestörten Empfang des Nutzsignales zu ermöglichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß in mindestens einer der Sendeeinrichtungen min­ destens eine Sendediode mit einer emittierenden Wellenlänge im Bereich von 800 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 830 nm, vorgesehen ist und daß in mindestens einer der Empfängereinrichtungen mindestens eine Empfangsdiode angeordnet ist, welche nur auf Wellenlängen unter 900 nm, vorzugsweise auf 830 nm, anspricht.

Insbesondere ist die Empfangsdiode, welche nur auf Wellenlängen unter 900 nm anspricht, durch eine Gallium-Arseniddiode gebildet. Dabei kann diese mindestens eine Empfangsdiode mit einem Tages­ lichtfilter versehen sein. Weiters sind vorzugsweise mehrere der Empfangsdioden mit einer Linse ausgebildet, welche innerhalb des Linsenkörpers mit einem metallischen Schirmring versehen ist.

Die gegenständliche Erfindung betrifft weiters eine Anlage zur elektrooptischen Nachrichtenübertragung über zwei Strecken, insbesondere für den Gegensprechbetrieb, wobei sich in jeder der beiden der Strecken eine Sendeeinrichtung mit mindestens einer Sendediode und eine Empfängereinrichtung mit mindestens einer Empfangsdiode und eine Auswertschaltung befinden.

Bislang war eine störungsfreie optische Freiraumübertragung von zwei voneinander unabhängigen Übertragungssystemen im sel­ ben Raum deshalb nicht möglich, da die im Bereich von 800 nm bis 950 nm arbeitenden Infrarot-Sendedioden, Infrarot emittie­ renden Leuchtdioden und Laserdioden von den bisher verwende­ ten Siliziumdioden auch dann in gleicher Weise empfangen wurden, wenn die jeweilige Wellenlänge der Sendedioden verschieden war, weswegen empfangsseitig die den einzelnen Sendern zuge­ ordneten Signale nicht störungsfrei getrennt werden konnten. Um dessen ungeachtet einen Gegensprechverkehr zu ermöglichen wurde das Zeitmultiplexverfahren angewandt.

Bei der verstärkten Anwendung der Infrarot-Nachrichtenüber­ tragung, insbesondere bei Anlagen der Konferenztechnik, kommt jedoch von voneinander unabhängigen Übertragungen steigende Be­ deutung zu. Dies gilt z. B. für den optischen Gegensprechverkehr oder dem gleichzeitigen Betrieb einer Infrarot-Dolmetschanlage und einem Fernsteuersystem in ein- und demselben Raum.

Der gegenständlichen Erfindung liegt demnach weiters die Auf­ gabe zugrunde, eine Anlage zu schaffen, bei welcher die gegen­ seitige Beeinflussung zweier Übertragungsstrecken im selben Raum ausgeschaltet wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß die mindestens eine Sendediode in einer ersten Strecke in einem ersten Bereich der Wellenlänge unter 900 nm, vorzugsweise bei 830 nm, und die mindestens eine Sendediode in der zweiten Strecke in einem zweiten Bereich der Wellenlänge über 900 nm betrieben wird und daß in der Empfängereinrichtung der ersten Strecke mindestens eine Empfangsdiode angeordnet ist, welche nur auf den ersten Bereich der Wellenlänge anspricht, wogegen in der Empfängereinrichtung der zweiten Strecke neben mindestens einer Empfangsdiode, welche auf beide Bereiche der Wellenlänge anspricht, mindestens eine weitere Empfangsdiode angeordnet ist, welche nur auf den ersten Bereich der Wellen­ länge anspricht und daß die Ausgänge dieser beiden Dioden bzw. Diodengruppen an eine Differenzschaltung gelegt sind.

Vorzugsweise ist diejenige Empfangsdiode, welche auf beide Bereiche der Wellenlänge anspricht, in an sich bekannter Weise durch eine Siliziumdiode gebildet, wogegen diejenige Empfangs­ diode, welche nur auf den ersten Bereich der Wellenlänge an­ spricht, durch eine Gallium-Arseniddiode gebildet ist. Auch bei einer derartigen Anlage können die Empfangsdioden mit einem Tagesfilter versehen sein. Weiters können die Empfängerein­ richtungen als Transimpedanzverstärker ausgebildet sein und ist mindestens eine der Empfängereinrichtungen der zweiten Strecke bezüglich der Größe der Ausgangssignale abgleichbar.

Vorzugsweise werden die im ersten Bereich der Wellenlänge an­ sprechenden Empfangsdioden deshalb mit einem Nutzsignal von 830 nm angestrahlt, da für diese Wellenlänge starke Sendedioden zur Verfügung stehen und Gallium-Arseniddioden in diesem Wel­ lenbereich besonders empfindlich sind.

Die Gegenstände der Erfindung sind nachstehend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage zur Störverminderung bei der Infrarotüber­ tragung und

Fig. 2 eine Anlage zur bidirektionalen elektrooptischen Nach­ richtenübertragung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anlage enthält eine Sendeeinrichtung 1, welche eine Steuereinheit 2 und mehrere Sendedioden 3 aufweist. Der Sendeeinrichtung 1 ist eine Empfängereinrichtung 4 mit einer Mehrzahl von Empfangsdioden 5 zugeordnet. Der Ausgang der Empfängereinrichtung 4 ist an eine Auswertschaltung 6 ge­ legt. Diese Anlage befindet sich in einem Raum, in welchem sich auch Leuchtstofflampen 7 und die Sendeeinrichtung 8 einer Fernsteueranlage mit einer Sendediode 9 befinden. Einerseits werden von der Leuchtstofflampe 7 Störstrahlen im infraroten Bereich abgegeben und andererseits werden von der Fernsteueranlage 8 Signale im Bereich der Wellenlänge von etwa 950 nm abgegeben, welche beide in der Empfängereinrichtung 4 Störungen verursachen können.

Um diese Störungen weitestgehend auszuschließen, werden die Sendedioden 3 mit einer Wellenlänge von 830 nm angesteuert und sind die Empfangsdioden 5 durch Gallium-Arseniddioden ge­ bildet, welche nur Signale mit Wellenlängen unter 900 nm empfan­ gen. Hierdurch kann die Empfängereinrichtung 4 nur mehr durch denjenigen Anteil der Strahlung der Leuchtstofflampe 7, welcher im Bereich unter 900 nm liegt, gestört werden und es stellen von der Fernsteueranlage 8 einlangende Signale keine Störsignale dar.

Die in Fig. 2 dargestellte, als Gegensprechanlage verwendete Anlage zu bidirektionalen Nachrichtenübertragung besteht aus zwei Einheiten für eine erste Strecke I und für eine zweite Strecke II. Die erste Einheit enthält eine Sendeeinrichtung 21, welche eine Steuereinheit 22 aufweist und welche mit Sende­ dioden 23 ausgestattet ist, welche im Bereich von 830 nm arbei­ ten. Der Sendeeinrichtung 21 ist eine Empfängereinrichtung 24 zugeordnet, deren Empfangsdioden 25 durch Gallium Arseniddioden gebildet sind, welche nur unter 900 nm empfindlich sind. Der Ausgang der Empfängereinrichtung 24 ist an eine Auswertschaltung 26 gelegt.

Die zweite Strecke II besteht in analoger Weise aus einer Sende­ einrichtung 31 mit einer Steuereinheit 32 und mit Sendedio­ den 33, welche jedoch im Bereich von 950 nm arbeiten. Empfangs­ seitig ist in der zweiten Strecke II eine erste Empfängerein­ richtung 34 vorgesehen, deren Empfangsdioden 35 durch Sili­ zium-Dioden gebildet sind, welche über beide Bereiche der Wel­ lenlängen ansprechen. Weiters ist eine zweite Empfängerein­ richtung 44 vorgesehen, deren Empfangsdioden 45 durch Gallium- Arseniddioden gebildet sind, welche für Wellenlängen unter 900 nm, insbesondere für Wellenlängen von 830 nm, empfindlich sind. Die Ausgänge der beiden Empfängereinrichtungen 34 und 44 sind an eine Differenzschaltung 36 gelegt, deren Ausgang an eine Auswertschaltung 37 geführt ist.

Signale, welche in erster Strecke I von den Sendedioden 23 der Sendeeinrichtung 21 abgegeben werden, werden von den Em­ pfangsdioden 25 der Empfängereinrichtung 24 aufgenommen und gelangen zur Auswertschaltung 26. Signale, welche in der zweiten Strecke II von den Sendedioden 33 der Sendeeinrichtung 31 ab­ gegeben werden, werden nur von den Empfangsdioden 35 aufgenommen und gelangen zur Auswertschaltung 37.

Von der zweiten Strecke II zu den Empfangsdioden 25 der ersten Strecke I gelangende Signale, welche Störsignale darstellen, werden von diesen nicht empfangen. Von der ersten Strecke I zu den Empfangseinrichtungen 34 und 44 gelangende Signale, welche ebenfalls Störsignale darstellen, werden von beiden Diodengruppen 35 und 45 empfangen und werden durch die Differenz­ schaltung 36 unterdrückt. Um eine vollständige Ausschaltung der Störsignale zu ermöglichen, muß eine der Empfangseinrich­ tungen 34, 44 abgleichbar sein.

Zur Eingrenzung der spektralen Empfindlichkeit können sowohl die Siliziumdioden als auch die Gallium-Arseniddioden mit einem Tageslichtfilter in Form einer eingefärbten Kunststoffmasse ausgestattet sein.

Bei einer derartigen Anlage wird somit ein Wellenlängen-Multi­ plexverfahren für bidirektionale Signalübertragungen heran­ gezogen. Hierdurch wird ein ungestörter Gegensprechverkehr auch dann ermöglicht, wenn kein Zeitmultiplexverfahren ange­ wendet wird. Sofern zusätzlich in den beiden Strecken auch das Zeitmultiplexverfahren eingesetzt wird, ist hierdurch eine Anlage geschaffen, auf welcher zwei voneinander unabhängige bidirektionale Übertragungen durchgeführt werden können.

Claims (9)

1. Anlage zur elektrooptischen Nachrichtenübertragung im Frei­ raum mit mindestens einer Sendeeinrichtung und mindestens einer Empfängereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer der Sendeeinrichtungen (1; 21) mindestens eine Sende­ diode (3; 23) mit einer emittierenden Wellenlänge im Bereich von 800 nm bis 900 nm, vorzugsweise von 830 nm, vorgesehen ist und daß in mindestens einer der Empfängereinrichtungen (4; 24) mindestens eine Empfangsdiode (5; 25) angeordnet ist, welche nur auf Wellenlängen unter 900 nm, vorzugsweise ins­ besondere auf 830 nm, anspricht (Fig. 1, Fig. 2).

2. Anordnung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsdiode, welche nur auf Wellenlängen unter 900 nm anspricht, durch eine Gallium-Arseniddiode (5; 25) gebildet ist (Fig. 1, Fig. 2).

3. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Empfangsdiode (5; 25), welche nur auf Wellenlängen unter 900 nm anspricht, mit einem Tageslichtfilter versehen ist.

4. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Empfangsdioden mit einer Linse ausgebildet sind, welche innerhalb des Linsenkörpers mit einem metallischen Schirmring ausgebildet ist.

5. Anordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4 zur bi­ direktionalen Nachrichtenübertragung über zwei Strecken, ins­ besondere für den Gegensprechbetrieb, wobei sich in jeder der Strecken eine Sendeeinrichtung mit mindestens einer Sendediode und eine Empfängereinrichtung mit mindestens einer Empfangs­ diode und eine Auswertschaltung befinden, dadurch gekennzeich­ net, daß die mindestens eine Sendediode (23) in einer ersten Strecke (I) in einem ersten Bereich der Wellenlänge unter 900 nm betrieben wird und daß in der Empfängereinrichtung (24) der ersten Strecke (I) mindestens eine Empfangsdiode (25) ange­ ordnet ist, welche nur auf den ersten Bereich der Wellenlänge anspricht, wogegen in der Empfängereinrichtung (34, 44) der zweiten Strecke (II) neben mindestens einer Empfangsdiode (35), welche auf beide Bereiche der Wellenlänge anspricht, mindestens eine weitere Empfangsdiode (45) angeordnet ist, welche nur auf den ersten Bereich der Wellenlänge anspricht und daß die Ausgänge der diese beiden Dioden (35, 45) bzw. Diodengruppen zugeordneten Empfangseinrichtungen an eine Differenzschaltung (36) gelegt sind.

6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Empfangsdiode (35), welche auf beide Bereiche der Wellenlänge anspricht, in an sich bekannter Weise durch eine Siliziumdiode gebildet ist, wogegen diejenige Empfangs­ diode (45), welche nur auf den ersten Bereich der Wellenlänge anspricht, durch eine Gallium-Arseniddiode gebildet ist (Fig. 2).

7. Anordnung nach einem der Patentansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsdioden mit einem Tageslicht­ filter versehen sind.

8. Anordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängereinrichtungen als Transim­ pedanzverstärker ausgebildet sind und daß mindestens eine der Empfängereinrichtungen der zweiten Strecke bezüglich der Größe der Ausgangssignale abgleichbar ist.

9. Anordnung nach einem der Patentansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtungen der beiden Strecken (I, II) im Zeitmultiplexverfahren betrieben werden.