Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Signalverteilungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine Signalverteilungsvorrichtung mit einer Signalverteilungseinheit, die zumindest drei Anschlussstellen aufweist, bekannt. Zumindest zwei der drei Anschlussstellen sind hierbei in zumindest eine Übertragungsrichtung entkoppelt voneinander angeordnet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Signalverteilungsvorrichtung mit einer Signalverteilungseinheit, die mindestens drei Anschlussstellen aufweist, wobei zumindest zwei der drei Anschlussstellen in zumindest eine Übertragungsrichtung entkoppelt voneinander angeordnet sind.

Es wird vorgeschlagen, dass die Signalverteilungsvorrichtung eine Ausgleichseinheit aufweist, die ein Überkoppeln eines Signals zwischen den zwei entkoppelt angeordneten Anschlussstellen zumindest teilweise ausgleicht. In diesem Zusammenhang soll unter „entkoppelt" insbesondere entkoppelt hinsichtlich einer Signalübertragung verstanden werden, so dass eine Signalübertragung zwischen zwei voneinander entkoppelten Anschlussstellen idealerweise verhindert ist. Unter einer „Anschlussstelle" soll hierbei insbesondere eine Signaleingangsstelle oder eine Signalausgangsstel- Ie verstanden werden. Des Weiteren soll unter einer „Signalverteilungseinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, unterschiedliche Signale laufrichtungsabhängig auf einen oder mehrere Ausgänge zu verteilen. Besonders vorteilhaft weist hierbei die Signalverteilungseinheit einen Zirkulator, bei dem ein Signal an einem Eingang i jeweils auf einen Ausgang i+1 gelegt wird, und/oder einen Richtkoppler und/oder ein weiteres, dem Fachmann als sinn- voll erscheinendes elektronisches Bauteil auf. Zudem soll unter einer „Überkopplung" insbesondere eine unerwünschte Signalübertragung zwischen zwei entkoppelten Anschlussstellen verstanden werden, wobei die Überkopplung aufgrund einer differierenden geometrischen Abmessung und/oder differierenden Frequenzen bzw. Frequenzbereichen und/oder einer sich ändernden Temperatur usw. erfolgen kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine un- erwünschte Überlagerung eines Überkopplungssignals mit zumindest einem Ausgangssignal einer

Anschlussstelle reduziert bzw. verhindert werden. Zudem kann eine effektive Trennung unterschiedlicher Signale, insbesondere eingehender und/oder ausgehender Signale, insbesondere in einem breitbandigen Frequenzbereich vorteilhaft erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Signalverteilungsvorrichtung kann grundsätzlich bei allen Elektrogeräten, insbesondere Elektrowerkzeugen, eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft jedoch kann die Signalverteilungsvorrichtung bei Ortungsgeräten, in denen Bauteile der Hochfrequenztechnik und/oder der Mikrowellentechnik genutzt werden, eingesetzt werden, indem hier eine Trennung von insbesondere breitbandigen, vorzugsweise UWB-Signalen, erwünscht ist, die aufgrund einer breiten Frequenzbreite der Signale besonders hohe Anforderungen an die Signalverteilungsvorrichtung stellen. Es kann hierbei eine besonders effektive Trennung zwischen unterschiedlichen eingehenden und/oder ausgehenden Signalen in der Signalverteilungseinheit erreicht werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass zumindest eine der beiden getrennt angeordneten An- Schlussstellen von einem Eingang und die andere Anschlussstelle von einem Ausgang belegt ist.

Vorzugsweise liegt an dem Eingang ein von einer Signalerzeugungseinheit generiertes Signal hoher Signalstärke an, das zu einer Antenne geleitet wird, und an dem Ausgang liegt ein von der Antenne empfangenes Signal kleiner Signalstärke an. Es kann hierbei insbesondere das ausgehende Signal von dem eingehenden Signal entkoppelt werden und eine Überlagerung zumindest von Sig- nalteilen des eingehenden Signals mit dem ausgehenden Signal zumindest reduziert oder verhindert werden und dabei insbesondere eine Störung des Ausgangssignals, insbesondere des Empfangssignals, vorteilhaft verhindert werden. Es wird ferner vorgeschlagen, dass an dem Eingang zumindest teilweise ein breitbandiges Signal in zumindest einem Betriebszustand anliegt. Vorzugsweise ist das breitbandige Signal von einem Ultrabreitbandsignal gebildet, wobei in diesem Zusammenhang unter einem „Ultrabreitbandsignal" insbesondere ein elektromagnetisches Signal verstanden werden soll, welches einen Nutzfrequenz- bereich mit einer Mittelfrequenz im Frequenzbereich von 1 GHz bis 15 GHz und einer Frequenzbandbreite von zumindest 500 MHz aufweist. Das Ultrabreitbandsignal weist besonders vorteilhaft eine spektrale Leistungsdichte von maximal -41,3 dBm/MHz auf. Es kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Überlagerung von breitbandigen Signalen vorteilhaft verhindert werden und damit eine frequenzunabhängige Entkopplung zwischen den zumindest zwei voneinander ent- koppelten Anschlussstellen erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichseinheit zumindest ein Signalteilungselement aufweist, das zu einer Teilung eines Eingangssignals vor einem Eingang der Signalverteilungseinheit in zwei Teileingangssignale vorgesehen ist. Vorzugswei- se ist das Signalteilungselement von einem 3dB-Teiler gebildet und dazu vorgesehen, das Eingangssignal in zwei gleich große Teilsignale, insbesondere in zwei Teilsignale mit im Wesentlichen gleichen Signaleigenschaften, wie beispielsweise einer Phase, einer Frequenz usw., zu teilen. Alternativ ist auch ein beliebiges, dem Fachmann als sinnvoll erscheinendes Teilungsverhältnis des Eingangssignals durch das Signalteilungselement denkbar. Es kann hierbei vorteilhaft mittels eines Teilsignals eine mögliche Überkopplung in der Signalverteilungseinheit erfasst werden und das andere Teilsignal einem Messbetrieb der Signalverteilungseinheit zugeführt werden. Zudem kann mittels einer Teilung des Eingangssignals in zwei gleich große Teilsignale ein Anteil einer Überkopplung exakt ermittelt werden. Es ist jedoch auch denkbar, dass bei einer ungleichmäßigen Teilung auf einen Überkopplungsanteil in der Signalverteilungseinheit hochgerechnet werden kann.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichseinheit ein Signalverteilungsmittel aufweist, wodurch vorteilhaft eine mögliche Überkopplung in der Signalverteilungseinheit konstruktiv einfach reproduziert werden kann. Vorzugsweise ist das Signalverteilungsmittel von einem zur Signalverteilungseinheit baugleichen Bauteil und/oder einer baugleichen Einheit gebildet und weist hierzu zumindest einen Eingang und zumindest einen von dem Eingang getrennten Ausgang auf, der zu einer Erzeugung eines Überkopplungssignals vorgesehen ist.

Besonders vorteilhaft ist das Signalverteilungsmittel dem Signalteilungselement nachgeschaltet angeordnet, so dass im Betrieb der Signalverteilungsvorrichtung zugleich ein Messbetrieb mittels der Signalverteilungseinheit erfolgen kann und eine mögliche Überkopplung in der Signalvertei- lungseinheit durch das Signalverteilungsmittel reproduziert werden kann. In diesem Zusammenhang soll unter „nachgeschaltet" insbesondere verstanden werden, dass das Signalverteilungsmittel entlang einer Richtung einer Signalübertragung nach dem Signalteilungselement angeordnet ist.

Es wird zudem vorgeschlagen, dass die Ausgleichs einheit ein Phasenänderungselement aufweist, das zu einer Phasenänderung eines Signals vorgesehen ist. Es kann hierbei vorteilhaft eine Phase eines reproduzierten Überkopplungssignals gegenüber einem Ausgangssignal der Signalverteilungseinheit geändert bzw. verschoben werden. Besonders vorteilhaft ist das Phasenänderungsele- ment zu einer Phasenänderung von ca. 180° des Signals vorgesehen. Des Weiteren ist es in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung auch denkbar, dass das Phasenänderungselement zumindest teilweise einstückig mit dem Signalteilungselement und/oder mit dem Signalverteilungsmittel ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise in Form eines Baluns realisiert werden, der die Funktionen beider Bauteile, insbesondere des Signalteilungselements und des Phasenänderungselements, in sich vereinigt, in dem bei einer Signalteilung gleichzeitig eine Phasenänderung, insbesondere um

180°, eines Teilsignals erfolgt, wobei der Balun hierbei zumindest teilweise eine Funktionsweise eines Transformators aufweist. In diesem Zusammenhang soll unter „einstückig" insbesondere einteilig und/oder aus einem Guss gebildet und/oder als ein Bauteil ausgebildet verstanden werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausgleichs einheit ein Signalvereinigungselement zu einer Vereinigung von zumindest zwei Eingangssignalen zu einem Gesamtsignal aufweist. Es kann hierbei vorteilhaft ein unerwünschtes Überkopplungssignal durch ein Ausgleichssignal in einem der beiden Eingangssignale ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft ist hierbei zumindest ein Eingangssignal von einem phasenverschobenen Signal und zumindest ein Eingangssignal von einem Ausgangssignal der Signalverteilungseinheit gebildet, so dass das unerwünscht überkoppelte Signal vorteilhaft ausgelöscht werden kann. Das Signalvereinigungselement kann zudem auch einstückig mit dem Phasenänderungselement ausgebildet sein, wodurch weitere Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten vorteilhaft eingespart werden können.

Besonders vorteilhaft kann die Signalverteilungsvorrichtung in einem Bauteil, insbesondere in einem elektronischen Bauteil, integriert sein. Alternativ hierzu kann die Signalverteilungsvorrichtung ferner zumindest teilweise auf einer Leiterplatte aufgebracht sein. Zudem kann die Signalver- teilungsvorrichtung auf einem LTCC-Bauteil (Niedertemperatur-Einbrand-Keramiken) integriert sein.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmä- ßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein von einem Ortungsgerät gebildetes Elektrowerkzeug mit einer Signal- Verteilungsvorrichtung in einer schematischen Darstellung und

Fig. 2 die Signalverteilungsvorrichtung in einer schematischen Ansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Figur 1 ist ein von einem Elektrowerkzeug 44 gebildetes Elektrogerät 42 dargestellt. Das Elektrogerät 42 ist von einem Ortungsgerät 46 gebildet, das zu einer Erfassung eines Vorhandenseins eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Gegenstands mittels eines Untersuchungssignals vorgesehen ist. Hierzu weist das Ortungsgerät 46 eine Signalerzeugungseinheit 48 auf, die zu einer Generierung des Untersuchungssignals im Betrieb des Ortungsgeräts 46 vorgesehen ist. Das Untersuchungssignal ist hierbei von einem Ultrabreitbandsignal gebildet. Des Weiteren weist das Ortungsgerät 46 eine Signalverteilungsvorrichtung 10 mit einer Signalverteilungseinheit 12 auf, die im Betrieb ein von der Signalerzeugungseinheit 48 generiertes Ultrabreitbandsignal an eine Anten- neneinheit 50 des Ortungsgeräts 46 weiterleitet und ein von der Antenneneinheit 50 empfangenes Signal an eine Empfangseinheit 52 des Ortungsgeräts 46 weiterleitet. Die Antenneneinheit 50 ist hier als monostatisches Radarsystem ausgebildet und hierbei zu einem Senden und Empfangen von Signalen vorgesehen. Die Signalverteilungsvorrichtung 10 ist über eine nicht näher dargestellte interne Datenleitung mit der Signalerzeugungseinheit 48, der Antenneneinheit 50 und der Empfangseinheit 52 verbunden. Zudem weist das Ortungsgerät eine nicht näher dargestellte Auswerte- einheit auf, die die empfangenen Signale auswertet, und eine optische Ausgabeeinheit 54 auf, über die ein Messergebnis für einen Bediener sichtbar ausgegeben werden kann.

Die Signalverteilungseinheit 12 weist hierzu einen Richtkoppler 56 mit vier Anschlussstellen 14, 16, 18, 20 auf. Die erste Anschlussstelle 14 weist eine direkte Verbindung 58 zu der vierten Anschlussstelle 20 auf. Ebenfalls weist die zweite Anschlussstelle 16 eine direkte Verbindung 60 zu der dritten Anschlussstelle 18 auf. Zudem ist die erste Anschlussstelle 14 mit der zweiten Anschlussstelle 16 und die dritte Anschlussstelle 18 mit der vierten Anschlussstelle 20 gekoppelt, wobei hierbei eine Koppeldämpfung von ca. 3 bis 20 dB zwischen den Anschlussstellen 14, 16, 18, 20 wirkt, so dass ca. 1 % bis 50 % eines an einer Anschlussstelle 14, 16, 18, 20 angelegten Signals an der gekoppelten Anschlussstelle 14, 16, 18, 20 ankommen. Sowohl die erste Anschlussstelle 14 und die dritte Anschlussstelle 18 als auch die zweite Anschlussstelle 16 und die vierte Anschlussstelle 20 sind entkoppelt voneinander angeordnet, wobei hier eine Übertragung eines Signals entlang beider Übertragungsrichtungen 22, 62 verhindert sein soll.

Die erste Anschlussstelle 14 ist mit einem Eingang 26 belegt, auf den ein von einem Ultrabreitbandsignal gebildetes Eingangssignal der Signalerzeugungseinheit 48 geführt ist. Die zweite Anschlussstelle 16 ist mit einem Anschluss für die Antenneneinheit 50 belegt, der zu einer Signalführung in beide Richtungen 64 vorgesehen ist. Hierbei wird das über die erste Anschlussstelle 14 eingehende Eingangssignal an die Antenneneinheit 50 weitergeleitet und über ein Antennenelement

66 der Antenneneinheit 50 ausgesandt. Zudem werden von dem Antennenelement 66 Messsignale, die von Untersuchungsgegenständen reflektiert werden, empfangen und über die zweite Anschlussstelle 16 der Signalverteilungseinheit 12 zugeführt und an die dritte Anschlussstelle 18 weitergeleitet. Das von der Antenneneinheit 50 empfangene Messsignal ist hierbei kleiner als ein von der An- tenneneinheit 50 abgestrahltes Untersuchungssignal. Die dritte Anschlussstelle 18 ist mit einem

Ausgang 28, der zur Empfangseinheit 52 führt, belegt. Die vierte Anschlussstelle 20 ist hier zur Verhinderung von Signalreflexionen mit einem Wellenwiderstand 68 von 50 Ω belegt.

Um ein unerwünschtes Überkoppeln zwischen der ersten Anschlussstelle 14 und der dritten An- Schlussstelle 18 auszugleichen, weist die Signalverteilungsvorrichtung 10 zudem eine Ausgleichs- einheit 24 auf. Die Ausgleichseinheit 24 ist dazu vorgesehen, ein von einem Überkopplungssignal gebildetes Störsignal, das das Messsignal überlagert, in dem Ausgangssignal der dritten Anschlussstelle 18 zu eliminieren, so dass eine einfache und schnelle Auswertung des Messsignals möglich ist. Das Störsignal kann hierbei eine Signalstärke aufweisen, die in etwa einer Signalstärke des Messsignals entspricht.

Die Ausgleichseinheit 24 weist ein Signalteilungselement 30, ein Signalverteilungsmittel 32, ein Phasenänderungselement 38 und ein Signalvereinigungselement 40 auf. Das Signalteilungselement

30 ist entlang einer Signalübertragungsrichtung 70 zwischen der Signalerzeugungseinheit 48 und der ersten Anschlussstelle 14 der Signalverteilungseinheit 12 angeordnet und zu einer Teilung des von der Signalerzeugungseinheit 48 generierten Eingangssignals in zwei Teileingangssignale vorgesehen. Das Signalteilungselement 30 ist hierbei von einem 3dB-Teiler gebildet, der eine Teilung des Eingangssignals in zwei gleiche Teileingangssignale bewirkt. Das erste Teileingangssignal wird anschließend auf die erste Anschlussstelle 14 und von dieser über die zweite Anschlussstelle 16 auf die Antenneneinheit 50 geführt. Das zweite Teileingangssignal wird auf das Signalverteilungsmittel 32 der Ausgleichseinheit 24 geführt, wobei das Signalverteilungsmittel 32 dem Signalteilungselement 30 entlang einer Signalübertragungsrichtung 70 nachgeschaltet angeordnet ist. Zudem ist das Signalverteilungsmittel 32 ebenfalls von einem Richtkoppler 72, einem zur Signalverteilungseinheit 12 baugleichen Bauteil, gebildet.

Das Signalverteilungsmittel 32 weist ebenfalls vier Anschlussstellen 74, 76, 78, 80 auf, wobei die zweite und die vierte Anschlussstelle 76, 80 jeweils mit einem Wellenwiderstand 82, 84 belegt sind. Die erste Anschlussstelle 74 ist mit einem Eingang 34 belegt, auf den das Teileingangssignal aus dem Signalteilungselement 30 geführt ist. Die dritte Anschlussstelle 78 ist mit einem Ausgang 36 belegt, so dass hier eine Signalüberkopplung von der ersten Anschlussstelle 74 auf die von der ersten Anschlussstelle 74 entkoppelt angeordnete dritte Anschlussstelle 78 im Betrieb der Signalverteilungsvorrichtung 10 bzw. des Ortungsgeräts 46 anliegt. Das Überkopplungssignal der dritten Anschlussstelle 78 wird auf das Phasenänderungselement 38 geführt, das im Betrieb des Ortungsgeräts 46 zu einer Phasenänderung von 180° des Überkopplungssignals vorgesehen ist. Anschließend wird das um 180° phasenverschobene Überkopplungssignal auf einen Eingang 86 des Signal- vereinigungselements 40 geführt. Das Signalvereinigungselement 40 ist zu einer Vereinigung von zwei Eingangssignalen zu einem Gesamtsignal vorgesehen. Ein erstes Eingangssignal ist von dem um 180° phasenverschobenen Überkopplungssignal gebildet. Ein zweites Eingangssignal ist von dem Ausgangssignal der dritten Anschlussstelle 18 der Signalverteilungseinheit 12 gebildet und liegt an einem weiteren Eingang 88 des Signalvereinigungselements 40 an. Durch die Teilung des generierten Untersuchungssignals der Signalerzeugungseinheit 48 in zwei gleich große Teilsignale entspricht das von dem Signalverteilungsmittel 32 ausgehende Überkopplungssignal einem Anteil des Überkopplungssignals in dem Ausgangssignal der dritten Anschlussstelle 18 der Signalverteilungseinheit 12. Mittels des Phasenänderungselements 38 wird das Über- kopplungssignal des Signalverteilungsmittels 32 gegenphasig zu dem das Messsignal überlagernden Überkopplungssignal in dem Ausgangssignal der dritten Anschlussstelle 18 ausgebildet. In dem Signalvereinigungselement 40 werden das phasenverschobene Überkopplungssignal und das Ausgangssignal der dritten Anschlussstelle 18 der Signalverteilungseinheit 12 überlagert, wobei das phasenverschobene Überkopplungssignal das das Messsignal überlagernde Überkopplungssig- nal der dritten Anschlussstelle 18 ausgleicht bzw. sich die beiden Überkopplungssignale in dem

Signalvereinigungselement 40 auslöschen. Das Messsignal der Signalverteilungseinheit 12 bleibt von dieser Auslöschung hierbei unberührt, so dass dieses unverändert von dem Signalvereinigungselement 40 zu der Empfangseinheit 52 gerührt werden kann.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch denkbar, das Phasenänderungselement

38 entlang der Signalübertragungsrichtung 70 vor dem Signalverteilungsmittel 32 innerhalb der Ausgleichseinheit 24 anzuordnen. Zudem kann das Phasenänderungselement 38 als ein Bauteil mit dem Signalteilungselement 30 oder dem Signalvereinigungselement 40 ausgebildet sein, wie beispielsweise als Balun.