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Title:
DEVICE FOR CARRYING OUT WIDE-BAND ELECTRICAL SIGNAL TRANSMISSION WITH A MOBILE DIRECTIONAL COUPLER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/086899
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for carrying out wide-band signal or power transmission between at least two units that can be moved in relation to one another along any trajectory. Said device is comprised of a first unit, which contains a symmetric open conductor structure consisting of a multitude of dummy elements closed at both ends in a reflection-free manner. The device also comprises at least one second unit containing a coupling unit for injecting or decoupling electrical signals. The invention is characterized in that the at least one second unit, which can move in relation to the first unit, comprises a driver stage for injecting signals into the first unit, and this unit at least occasionally injects signals into the conductor structure of the first unit.

Inventors:
LOHR GEORG (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/001708
Publication Date:
November 15, 2001
Filing Date:
May 07, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SCHLEIFRING & APPBAU GMBH (DE)
LOHR GEORG (DE)
International Classes:
G08C17/00; H04B3/60; H01P5/00; H01P5/18; H02J17/00; H04B5/02; H04L25/02; (IPC1-7): H04L25/02
Foreign References:
US5892411A1999-04-06
US4349793A1982-09-14
US4814780A1989-03-21
Attorney, Agent or Firm:
Münich, Wilhelm (Kanzlei Dr. Münich & Kollegen Wilhelm-Mayr-Strasse 11 München, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung zur breitbandigen Signalbzw. Energie übertragung zwischen mindestens zwei sich entlang einer beliebigen Trajektorie gegeneinander beweg lichen Einheiten, bestehend aus einer ersten Ein heit, welche eine vorzugsweise symmetrische offene Leiterstruktur aus einer Vielzahl von Blindelemen ten, die an beiden Enden reflexionsfrei abge schlossen sind, enthält, sowie mindestens einer zweiten Einheit, welche eine Koppeleinheit zur Einbzw. Auskoppelung elektrischer Signale ent hält, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine bzw. die gegenüber der ersten Einheit beweglich ange ordnete zweite Einheit eine Treiberstufe zur Si gnaleinkoppelung in die erste Einheit besitzt und diese zumindest zeitweilig Signale in die Leiter struktur der ersten Einheit einkoppelt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein beweg liches Leiterpaar zur kontaktlosen induktiven oder kapazitiven Signaleinkoppelung in die Leiterstruk tur vorgesehen ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit der Leiterstruktur ortsfest verbundenes Empfangsele ment zum Empfang der Signale vorhanden ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein gegen die Leiterstruktur beweglich angeordnetes Emp fangselement vorhanden ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weite re zur Leiterstruktur feststehende Treiberstufe vorhanden ist, welche Signale in die Leiterstruk tur einspeist.
6. Anordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass der Einspeisepunkt der Treiberstufe im Falle einer geschlossenen, insbesondere einer kreisförmigen Trajektorie am Punkt halber Leiterlänge angebracht ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Treiberstufen bzw. Empfangselemente mittels Richtkopplern an die Leiterstruktur angekoppelt werden, um Sendebzw. Empfangssignale zu trennen.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Richt koppler zur Einbzw. Auskoppelung der Signale in die Leiterstruktur integriert ist.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Trei berstufe mit einem Modulator zur Modulation der Sendesignale vorhanden ist und zumindest ein Emp fangselement einen entsprechenden Demodulator be sitzt.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche l bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gegen über der Leiterstruktur bewegliche Koppeleinheit als Richtkoppler zur richtungsabhängigen Signal einbzw. Auskoppelung ausgeführt ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Enden der Leiterstruktur jeweils ein Empfänger fest ange schlossen ist, sowie weiterhin eine erste bewegli che als Richtkoppler ausgeführte Koppeleinheit derart angeordnet ist, dass sie Signale überwie gend in Richtung des ihr zugeordneten ersten Emp fängers sendet und weiterhin mindestens eine zwei te als Richtkoppler ausgeführte Koppeleinheit der art angeordnet ist, dass sie ihre Signale überwie gend in Richtung der ihr zugeordneten zweiten Emp fangseinheit überträgt.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende der Leiterstruktur ein Sender für die erste Datenrich tung, sowie ein Empfänger für die zweite Daten richtung mittels eines Richtkopplers angekoppelt sind und dass weiterhin eine erste beweglich aus geführte Auskoppeleinheit, welche als Richtkoppler zum Empfang der Daten in der ersten Datenübertra gungsrichtung ausgeführt ist, sowie weiterhin min destens eine zweite bewegliche Koppeleinheit zur Einkoppelung der Signale in der zweiten Signal übertragungsrichtung vorhanden ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem Ende der Leiterstruktur über Richtkoppler ein Sen der für die erste Signalübertragungsrichtung sowie ein Empfänger für die zweite Signalübertragungs richtung angekoppelt sind und dass eine bewegliche Koppeleinheit, welche mit einem Sender für die zweite Signalübertragungsrichtung verbunden ist, als Richtkoppler ausgeführt ist, sowie eine weite re bewegliche Empfangseinheit für die erste Si gnalübertragungsrichtung vorhanden ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite bewegliche Koppeleinheit zur Einkoppelung der Signale in der zweiten Datenübertragungsrichtung als Richtkoppler ausgeführt ist.
Description:
VORRICHTUNG ZUR BREITBANDIGEN ELEKTRISCHEN SIGNALÜBERTRAGUNG MIT BEWEGLICHEM RI CHTKOPPLER

BESCHREIBUNG Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. eine Anordnung zur Übertragung elektrischer Signale bzw. Energie zwischen mehreren gegeneinander bewegli- chen Einheiten gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1.

Der Übersichtlichkeit halber wird in dieser Patent- schrift nicht zwischen der Übertragung zwischen gegen- einander beweglichen Einheiten und einer feststehenden und dazu beweglichen Einheiten unterschieden, da dies nur eine Frage des Ortsbezugs ist und keinen Einfluss auf die Funktionsweise der Erfindung hat. Ebenso wird nicht weiter zwischen der Übertragung von Signalen und Energie unterschieden, da die Wirkungsmechanismen hier die selben sind. Weiterhin bezieht sich der Begriff Trajektorie auf den Bahnverlauf einer Bewegung. Sie kann also einer Geraden, einem Kreis oder eine anderen Kurve entsprechen.

Stand der Technik Bei linear beweglichen Einheiten wie Kran-und Förder- anlagen und auch bei drehbaren Einheiten wie Radaranla- gen oder auch Computertomographen ist es notwendig zwi- schen gegeneinander beweglichen Einheiten elektrische Signale bzw. Energie zu übertragen. Zur Signalübertra-

gung sind kontaktierende, wie auch kontaktlose Verfah- ren bekannt. In der US-Patentschrift US 520 85 81 wird ein Verfahren beschrieben, welches mit einer geschlos- senen Leiterbahn eine Signalübertragung auf kontaktie- rendem Wege ermöglicht. Dieses Verfahren besitzt zwei entscheidende Nachteile. Zum Einen ist es nur auf ge- schlossene rotationssymmetrische Anordnungen anwendbar und stellt somit keine Lösung für lineare Übertragungs- einrichtungen, wie sie z. B. bei Krananlagen benötigt werden, zur Verfügung. Weiterhin bietet dieses System im Falle der Signaleinspeisung einer beweglichen Ein- heit in die Signalbahnen sehr schlechte Hochfrequenzei- genschaften. Das Problem hierbei ist, dass diametral gegenüberliegend zum Einspeisepunkt ein Abschlusswider- stand über eine zweite Schleifkontaktanordnung angekop- pelt werden muss. Die Signalübertragung funktioniert nur dann einwandfrei, wenn sowohl die Einspeiseankoppe- lung als auch der Abschluss einwandfrei angekoppelt sind. Dies ist in der Praxis mit den üblichen Schleif- kontaktanordnungen, wie Goldfederdrähten oder Silber- graphitkohlen, nur sehr schwer zu erreichen. Der Grund liegt darin, dass derartige Kontaktsysteme einen Über- gangswiderstand aufweisen, welcher breitbandigen Rauschcharakter bis zu mehreren Megahertz Bandbreite haben kann. Wird nun zur einwandfreien Funktion der Übertragungsstrecke eine Serienschaltung (Einspeise- punkt und Abschluss) von zwei derartigen Kontaktsyste- men benötigt, so ist eine störarme Übertragung nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar. Vorteile bieten hier kontaktlose Übertragungstechniken, wie sie im US-Patent US 553 04 22 und in der deutschen Patentschrift DE 197 00 110 beschrieben sind. Die erste dieser Übertragungs- techniken benutzt zur Übertragung eine Streifenleitung, während die zweite dieser Übertragungstechniken eine

aus einer Vielzahl von diskreten Blindelementen beste- hende Leiterstruktur einsetzt. Diese bietet den Vorteil einer sehr hohen Störunterdrückung. Beide Leitersysteme sind nicht wie das zuerst zitierte Leitersystem an den Enden zu einem geschlossenen Ring verbunden. Sie sind offen und können damit jeder beliebigen Trajektorie an- gepasst werden. An beiden Enden dieser Leiterstrukturen befindet sich jeweils ein Abschlusselement zum reflexi- onsfreien Abschluss. Die Signaleinspeisung erfolgt fest an einer geeigneten Stelle in die Leiterstruktur. Damit erfolgt die Signalübertragung immer von der Leiter- struktur zu einer gegenüber dieser beweglich angeordne- ten Einheit. Dieses System besitzt jedoch in verschie- denen Anwendungen gravierende Nachteile. Wird z. B. im Falle einer linearen Übertragung der Signale von beweg- lichen Krananlagen zu einer stationären Einheit ge- wünscht, so muss an dieser beweglichen Krananlage ein Antennenelement, welches die gesamte Länge des Verfahr- weges abdeckt, angebracht sein. Dies bedeutet, dass am Fuße der Krananlage ein z. B. 50 m langer Antennenträ- ger befestigt sein muss. Dies ist in der Praxis nicht realisierbar. In anderen Anwendungsgebieten, wie z. B.

Computertomographen, ist die Leiterstruktur auf einem mechanischen Schleifring aufgebracht, der sich mit dem rotierenden Teil dreht. Damit ist eine Datenübertragung vom rotierenden Teil zum stationären Teil problemlos möglich, aber eine Übertragung in umgekehrter Richtung erfordert einen zusätzlichen Ring zur Aufnahme einer stationären Leiterstruktur. Dies ist aber gerade im Be- reich der Computertomographen aus Kostengründen nicht realisierbar.

Darstellung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es entsprechend dem Anspruch 1 eine Vorrichtung zur kontaktlosen Übertragung elek- trischer Signale vorzustellen, die eine Übertragung von einer beweglichen Einheit zur Leiterstruktur oder die gleichzeitige Übertragung von Signalen in beiden Rich- tungen ermöglicht.

Die Aufgabe wird mittels der im Anspruch eins und sei- nen Unteransprüchen dargestellten Mitteln gelöst.

Zur Signalübertragung zwischen zwei entlang einer be- liebigen Trajektorie angeordneten gegeneinander beweg- lichen Teilen wird eine symmetrische mit einem Diffe- renzsignal betriebene Leiterstruktur benutzt, die an beiden Enden reflexionsfrei abgeschlossen ist. Im Falle der unidirektionalen Übertragung erfolgt die Einspei- sung in die Leiterstruktur durch eine ihr gegenüber be- weglich angeordneten Einkoppeleinheit. Diese ist als Leiterstruktur ausgeführt, die derart ausgelegt ist, dass sie auf induktivem oder kapazitivem Wege Signale in die erste Leiterstruktur einkoppeln kann. Die Si- gnalauskoppelung erfolgt durch ein gegenüber der Lei- terstruktur unbeweglich befestigtes Auskoppelelement.

Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Anordnung ist derart ausgelegt, dass in beide Richtungen Signale übertragen werden können. Im Folgenden wird die Signal- übertragungsrichtung von der Leiterstruktur zu einem dazu beweglichen Element als die erste Übertragungs- richtung, die entgegengesetzte Richtung als die zweite Übertragungsrichtung bezeichnet. Grundsätzlich erfolgt die Signalübertragung in der ersten Richtung durch Ein- speisung des Sendesignals an einem fest vorgegebenen Punkt in die Leiterstruktur. Bei drehbaren Anordnungen

ist es sinnvoll, den Einspeisepunkt in die Mitte der Leiterstruktur, d. h., dem Ort, der von beiden Enden gleich weit entfernt ist, zu legen. Damit sind die Si- gnallaufzeiten zu beiden Enden der Leiterstruktur gleich lang und entsprechend die Phasenverschiebung gleich Null. Dies führt beim Überfahren der Leiterenden zu einem kontinuierlichen Phasenverlauf ohne Sprünge.

Die Signalübertragung in der zweiten Richtung erfolgt in der zuvor beschriebenen Weise von der beweglichen Einheit zur Leiterstruktur.

In einer besonders einfachen Ausführung der Anordnung kann hier der Empfänger der zweiten Richtung an der gleichen Einkoppelstelle wie der Sender für die erste Richtung an der Leiterstruktur angebracht werden. Bei dieser Ausführungsart ist allerdings nur ein Halbdu- plexbetrieb möglich, d. h., es können in jeweils nur eine der beiden Richtungen zum gleichen Zeitpunkt Daten übertragen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass mittels Richtkoppler die Signale der ersten und der zweiten Datenübertragungsrichtung voneinander getrennt werden. Dadurch ist die gleichzei- tige Übertragung in beiden Richtungen (Vollduplexbe- trieb) möglich.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfin- dung wird zumindest eines der beiden Signale für die erste oder die zweite Richtung zusätzlich auf einen Träger moduliert. Wenn dieser Träger außerhalb des Übertragungsbereiches des jeweils anderen Signals ge- wählt wird, dann ist eine einfache Trennung der beiden Signale auch im Duplexbetrieb möglich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Anordnung ist min- destens ein Richtkoppler zur richtungsselektiven Aus- koppelung der Signale in den Träger der Leiterstruktur integriert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist zu- mindest ein Richtkoppler zur Richtungstrennung der Si- gnale in die Zuleitung zum Einkoppelpunkt der Leiter- struktur integriert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt sowohl die Ein-als auch die Auskoppelung von Signalen in die Leiterstruktur durch relativ gegenüber dieser beweglichen Einheiten. Damit ist eine Signalübertragung zwischen Einheiten, die sich mit unterschiedlichen re- lativen Geschwindigkeiten bewegen, möglich.

In einer weiteren Ausführung ist eine zusätzliche feste Ein-und Auskoppelung von Signalen an der Leiterstruk- tur vorgesehen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung wird zumindest eine gegenüber der Leiterstruk- tur bewegliche Koppeleinheit als Richtkoppler ausge- führt. Damit können Signale richtungsabhängig ein-bzw. ausgekoppelt werden. Dies erlaubt eine bessere Trennung von Sende-und Empfangssignalen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung wird an beiden Enden der Leiterstruktur jeweils ein Empfänger fest angeschlossen. Weiterhin sind minde- stens zwei bewegliche Sendeeinheiten vorhanden, welche als Richtkoppler ausgeführt sind. Diese Sendeeinheiten

werden so angeordnet, dass die erste Sendeeinheit die Signale in Richtung des ihr zugeordneten ersten Empfän- gers aussendet. Die zweite Sendeeinheit wird so ange- ordnet, dass sie ihre Signale in der entgegengesetzten Richtung zu dem ihr zugeordneten Empfänger überträgt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung werden an mindestens einem Ende der Leiter- struktur ein Sender für die erste Signalübertragungs- richtung sowie ein Empfänger für die zweite Signalüber- tragungsrichtung mittels eines Richtkopplers angekop- pelt. Dieser Richtkoppler kann entsprechend dem Stand der Technik mit Leitungselementen oder auch diskreten Bauelementen, wie Übertragern, aufgebaut sein. Zum Emp- fang der Signale der ersten Übertragungsrichtung ist ein als Richtkoppler ausgeführtes Empfangselement vor- gesehen. Das Senden bzw. die Einkoppelung der Sendesi- gnale in der zweiten Übertragungsrichtung erfolgt über eine zweite gegenüber der Leiterstruktur bewegliche Koppeleinheit. Um ein Überkoppeln der Signale des be- weglichen Senders zum beweglichen Empfänger zu vermei- den, muss sich dieser auf derjenigen Seite des Empfän- gers befinden, welche dem der ersten Signalübertra- gungsrichtung zugeordneten Sender abgewandt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung wird jeweils zumindest ein Sender bzw. Empfän- ger über Richtkoppler fest an die Leiterstruktur ange- koppelt, sowie ein beweglicher Sender, welcher ein als Richtkoppler ausgeführtes Einkoppelelement besitzt, vorgesehen. Die bewegliche Empfangseinheit kann hier ohne jede Richtungsselektion ausgeführt werden, wenn sie sich auf derjenigen Seite des beweglichen Senders befindet, welche demjenigen Ende der Leiterstruktur ab-

gewandt ist, welches mit dem Empfänger der zweiten Si- gnalübertragungsrichtung verbunden ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er- findung werden bei einer festen Kontaktierung der Lei- terstruktur mit Sender und Empfänger über Richtkoppler die beweglichen Koppelelemente für den beweglichen Sen- der sowie den beweglichen Empfänger als Richtkoppler ausgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung 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 hinsichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten er- findungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen : Fig. l : Ausführungsform der Erfindung mit einer be- weglichen Einkoppeleinheit ; Fig. 2 : Anordnung mit einer zusätzlichen festen Aus- koppeleinheit ; Fig. 3 : Anordnung mit verschiedenen Ein-und Auskop- peleinheiten ; Fig. 4 : Anordnung mit fest angeschlossener Auskoppel- einheit ; Fig. 5 : Anordnung mit fest angeschlossener Einkoppel- einheit ; Fig. 6 : Anordnung mit fest angeschlossener Ein-und Auskoppeleinheit ; Fig. 7 : Anordnung zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Signalen der bewegten Einheiten zur sta- tionären Einheit ;

Fig. 8 : Anordnung zur gleichzeitigen Übertragung von zwei Signalen der stationären Einheit zu den bewegten Einheiten ; Fig. 9 : Anordnung richtungsselektiver Signalauskopp- lung und richtungsunselektiver Signaleinkopp- lung der bewegten Einheit ; Fig. 10 : Anordnung richtungsunselektiver Signalaus- kopplung und richtungsselektiver Signalein- kopplung der bewegten Einheit ; Fig. 11 : Anordnung richtungsselektiver Signalein-und Auskopplung der bewegten Einheit ; Fig. 12 : Anordnung richtungsselektiver Signalein-und Auskopplung der bewegten Einheit über rich- tungsunselektive Koppelemente ; Fig. 13 : Anordnung optimiert für geschlossene Trajek- torie ; Fig. 14 : Weitere Anordnung optimiert für geschlossene T rajektorie ; Fig. 15 : Bidirektionale Übertragung mit richtungsunse- lektiven Koppelelementen.

Darstellung von Ausführungsbeispielen Fig. 1 zeigt beispielhaft eine besondere Ausführungs- form der Erfindung.

Eine Leiterstruktur, bestehend aus den beiden symme- trisch angeordneten Leitern (la) und (lb), ist an bei- den Enden mit den Abschlüssen (2) und (3) reflexions- frei abgeschlossen. In diese wird ein von der Treiber- stufe (4) erzeugtes, symmetrisches Signal über das Kop- pelelement (5) eingekoppelt. Dieses Koppelelement kann ein mechanischer Schleifkontrakt oder auch eine kon- taktlose Anordnung zur induktiven bzw. kapazitiven Ein-

koppelung sein.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche ein zusätzliches Empfangselement enthält. Der Emp- fang der eingespeisten Signale erfolgt hier über ein Empfangselement (6), welches fest an die Leiterstruktur kontaktiert ist.

Fig. 3 zeigt eine besonders flexible Ausführung der Er- findung. Hier ist zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Elementen noch eine weiteres Empfangselement (14) mit zugeordnetem Einkoppelelement (15), welche wahlweise zusammen oder unabhängig mit der ersten Treiberstufe gegenüber der Leiterstruktur bewegt werden kann. Da- durch ist eine Kommunikation zwischen beiden bewegten Einheiten möglich. Weiterhin können beliebig viele der beweglichen Einheiten vorgesehen werden.

Weiterhin ist beispielhaft eine zusätzliche Treiberstu- fe (16) vorhanden, welche fest mit der Leiterstruktur verbunden ist.

Die hier gezeigte Anordnung ist grundsätzlich auch ohne die beiden fest installierten Einheiten (6) und (16) funktionsfähig.

Fig. 4 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anord- nung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlosse- nen Empfangseinheit (17) wobei deren Eingangsimpedanz zusammen mit der Abschlussimpedanz (3) für einen refle- xionsfreien Abschluss der Leiterstruktur sorgt.

Fig. 5 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anord- nung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlosse-

nen Sendeeinheit (18) wobei deren Ausgangsimpedanz für einen reflexionsfreien Abschluss der Leiterstruktur sorgt. Es ist grundsätzlich vorteilhaft, auch das zur stationären Einkopplung verwendete Leiterstrukturende reflexionsfrei abzuschließen. Es gibt jedoch auch An- wendungen, bei denen eine Reflexion an diesem Ende to- leriert werden kann. In solchen Fällen ist eine nieder- ohmige Einspeisung wegen der damit erreichbaren höheren Signalamplitude vorteilhaft.

Fig. 6 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anord- nung mit einer fest an die Leiterstruktur angeschlosse- nen Empfangseinheit (17) und einer fest an die Leiter- struktur angeschlossenen Sendeeinheit (18).

Fig. 7 zeigt eine Abbildung zur gleichzeitigen Übertra- gung von zwei Kanälen. Dabei ist an jedem Ende der Lei- terstruktur eine Empfangseinrichtung angeordnet. Die Einkoppelung der Signale von den beweglichen Einheiten erfolgt über Koppelelemente, welche als Richtkoppler (20), (21) ausgeführt sind. Die Koppelrichtung beider Richtkoppler (20), (21) zeigt in entgegengesetzte Rich- tungen zu den jeweils zugeordneten Empfängern. Es ist jeweils der Sender für die erste Übertragungsrichtung mit T1, der zugehörige Empfänger mit R1 bezeichnet. Die Elemente der zweiten Übertragungsrichtung sind mit T2 und R2 gekennzeichnet.

Der Einfachheit halber sind in dieser und den folgenden Darstellungen die symmetrisch ausgeführten Leiterstruk- turen (1) als einfache Linien dargestellt. Für diejeni- gen Fälle, in denen die Koppelelemente zur Signalein- bzw. Auskopplung als Richtkoppler ausgeführt sind, sind diese als symmetrische Bauelemente realisiert. Sind

Richtkoppler über Leitungen an Leiterstruktur oder Koppelemente angekoppelt, so können diese wahlweise symmetrisch oder auch asymmetrisch aufgebaut werden.

Ein asymmetrischer Aufbau ist sinnvoll, wenn der Richt- koppler über ein Symmetrierelement wie z. B. ein Balun mit der symmetrisch aufgebauten Leiterstruktur verkop- pelt ist.

Fig. 8 zeigt eine ähnliche Anordnung mit umgekehrter Datenübertragungsrichtung. Dabei sind an beiden Enden der Leiterstruktur Sender (T1), (T2) angeordnet. Die zugehörigen Empfänger (R1), (R2) sind über Koppelele- mente, welche als Richtkoppler (20), (21) ausgeführt sind, beweglich angeordnet. Dabei ist die Koppelrich- tung der beiden Richtkoppler entgegengesetzt, so dass jeder Empfänger ausschließlich die Signale des ihm zu- geordneten Senders empfängt.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der an einem Ende der Leiterstruktur ein Sender (T1) sowie ein Empfänger (R2) über Richtkoppler angekoppelt sind. Dabei speist der Sender (T1) für die erste Übertragungsrichtung das Si- gnal in die Leiterstruktur ein, während der Richtkopp- ler (22) selektiv das Signal, welches aus der Leiter- struktur kommt, zum Empfänger (R2) der zweiten Übertra- gungsrichtung leitet. Als Auskoppelelement für die er- ste Übertragungsrichtung ist ein Richtkoppler (20) vor- gesehen, der selektiv die Signale aus der Richtung des ihm zugeordneten Senders (T1) zum Empfänger (R2) über- trägt. Auf einer zweiten beweglichen Einheit, welche fest mit der ersten beweglichen Einheit verbunden sein kann, befindet sich ein Sender (T2), welcher seine Si- gnale mittels eines richtungsunselektiven Koppelelemen- tes (27) in die Leiterstruktur überträgt. Das Signal

dieses Senders breitet sich nun in beiden Richtungen in der Leiterstruktur aus. Dabei wird es einerseits über den mit der Leiterstruktur verbundenen Richtkoppler, dem Empfänger (R2) der zweiten Signalrichtung zuge- führt, andererseits wird die zweite in entgegengesetz- ter Richtung laufende Welle vom reflexionsfreien Ab- schluss (3) der Leiterstruktur absorbiert.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung bei der gegenüber der vor- hergehenden Anordnung die richtungsselektiven Elemente vertauscht sind. Hier ist nun der Sender (T2) der zwei- ten Übertragungsrichtung über einen Richtkoppler (20) an die Leiterstruktur angekoppelt. Der bewegliche Emp- fänger wird über ein richtungsunselektives Koppelele- ment (29) mit der Leiterstruktur verkoppelt. Bei dieser Anordnung ist eine Richtungsselektivität im beweglichen Empfänger nicht notwendig, da das Signal des bewegli- chen Senders (T2) ausschließlich in die Richtung des mit der Leiterstruktur fest verbundenen Empfängers (Rl) übertragen wird.

Fig. 11 zeigt eine weitere Anordnung, bei der zur Si- gnalein-und Auskoppelung der beweglichen Einheiten Richtkoppler eingesetzt werden. Diese Anordnung besitzt gegenüber den beiden vorhergehenden Anordnungen den Vorteil, dass die Entkoppelung zwischen dem beweglichen Sender und dem beweglichen Empfänger wesentlich höher ist.

Fig. 12 zeigt eine Anordnung, bei der der Sender (Tl) für die erste Übertragungsrichtung sowie der Empfänger (R2) für die zweite Übertragungsrichtung mittels eines Richtkopplers (22) fest an die Leiterstruktur ange- schlossen sind. Weiterhin ist eine bewegliche kombi-

nierte Sende-und Empfangseinheit vorgesehen, bei der die Signale von Sender (T2) und Empfänger (R1) eben- falls über Richtkoppler (23) getrennt werden. Zur Ein- bzw. Auskopplung der Signale wird ein richtungsunselek- tives Koppelelement (29) verwendet.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung, wie sie vorzugsweise zur Drehübertragung oder zumindest bei geschlossenen Tra- jektorien eingesetzt werden kann. Hierbei erfolgt bei- spielsweise die Ankoppelung des Senders für die erste Signalübertragungsrichtung (Tl) sowie des Empfängers (R2) für die zweite Signalübertragungsrichtung durch einen Richtkoppler (26) näherungsweise in der Mitte der Leiterstruktur. Grundsätzlich kann die Einkopplung an jedem beliebigen Punkt der Leiterstruktur erfolgen.

Sind die beiden Enden der Leiterstruktur jedoch nahe beieinander angeordnet, so sollten die Signalphasen der Signale an den Enden möglichst gleich sein. Dies lässt sich durch die gleiche Signallaufzeit beider Signale und damit durch gleiche Leiterlängen erreichen. Die ge- genüber dieser Leiterstruktur bewegliche Einheit ist derart ausgeführt, dass sie von jeder Position der Lei- terstruktur aus Daten senden bzw. empfangen kann. Das Senden der Daten (T2) von der beweglichen Einheit er- folgt mit dem richtungsunselektiven Koppelelement (27).

Der Empfang der Signale (R1) erfolgt abhängig von der relativen Position der festen Einkoppeleinheit zur be- weglichen Einkoppeleinheit wahlweise über einen der beiden Richtkoppler (24) oder (25). So wird im darge- stellten Fall das Signal (T1) in die Leiterstruktur eingekoppelt und über den Richtkoppler (25) zum Empfän- ger (R1) ausgekoppelt. Der Richtkoppler (24) kann hier wegen der falschen Richtung nur einen vernachlässigba- ren Signalanteil auskoppeln. Die Verknüpfung der beiden

Richtkoppler erfolgt in der Verknüpfungseinheit (28) wahlweise über einen Addierer oder aber auch über einen Umschalter, welcher beispielsweise durch einen Positi- onsencoder gesteuert werden kann.

Fig. 14 zeigt eine verbesserte Ausführung der in Fig.

13 dargestellten Anordnung. Befindet sich in der Anord- nung aus Fig. 13 das Einkoppelelement (27) direkt über der stationären Ankoppelstelle des Sendesignals (T1) bzw. des Empfangssignals (R2), so ist ein Empfang nicht möglich, da sich das Sendesignal über die Leiterstruk- tur in den Richtungen der größten Koppeldämpfung ent- lang der Richtkoppler (24) und (25) bewegt. Damit kann nur ein sehr geringer Signalanteil ausgekoppelt werden.

Dem hilft die in Fig. 14 dargestellte Anordnung ab.

Hier wird die Leiterstruktur in zwei Stücke unterteilt.

Beide Stücke sind wie zuvor die gesamte Leiterstruktur an beiden Enden durch die Abschlussimpedanzen (2), (12) bzw. (3), (13) reflexionsfrei abgeschlossen. Die sta- tionären Einspeisepunkte befinden sich nahe beieinander in einem Abstand, der jedoch mindestens so groß ist, wie einer der beiden zur beweglichen Signalauskoppelung eingesetzten Richtkoppler (24) oder (25) plus die Länge des Koppelelementes (27). Dadurch ist sichergestellt, dass zumindest einer der beiden Richtkoppler (24) oder (25) ein Signal der Richtung (T1) in der Signalrichtung niedriger Dämpfung erhält. Zur Signalauskoppelung an den stationären Punkten werden die beiden durch die Richtkoppler (31) bzw. (32) ausgekoppelten Signale über eine Einheit (33) miteinander verknüpft. Diese Einheit (33) kann als Addierer ausgestaltet sein oder aber auch einen Schalter enthalten, welcher positions-oder si- gnalstärkeabhängig zwischen den beiden Signalen aus dem Richtkoppler (31) oder (32) umschaltet.

Fig. 15 zeigt eine besonders einfache Ausführung der Erfindung. Hier ist der Übersichtlichkeit halber nur die Koppeleinrichtung eines der beweglichen Elemente dargestellt. Die Signalein-bzw. Auskoppelung erfolgt über zwei voneinander unabhängige, möglichst räumlich getrennte Koppelelemente. Das Signal der zweiten Über- tragungseinrichtung (T2) wird über das erste dieser beiden Koppelelemente (35) in die Leiterstruktur ausge- koppelt. Das Empfangssignal wird über das zweite Kop- pelelement (36) ausgekoppelt und an die Auswerteeinheit (34) weitergeleitet. Diese Auswerteeinheit hat die Auf- gabe, das Empfangssignal, welches eine Summe der Signa- le des Senders (T1) der ersten Übertragungseinsrichtung sowie des Senders (T2) der zweiten Übertragungseinrich- tung enthält nach Übertragungsrichtungen zu trennen.

Dies geschieht im einfachsten Falle durch die Subtrak- tion eines gewissen Anteils des Sendesignals (T2) wel- che in etwa der Signaldämpfung zwischen den beiden Kop- pelelementen und der Leiterstruktur entspricht. Die Differenz ist das Empfangssignal für die erste Richtung (R1).