TRANSMISSION-LINE SIGNAL COUPLER

Abstract: 1. An inductive signal coupler which can be connected into a screened busline (BLA, BLS ; BLA', BLS') with at least one transformer whose primary winding (WE1) is designed as a conductor path (LB1), LB2), encircling at least one flank of the magnetic core (KE) of the transformer, of a circuit board (LP), where two screening plates which are electrically connected to the screen (BLS, BLS') of the busline are arranged parallel to the circuit board (LP) at a distance which is such that the conductor path (LB1, LB2) has the surge impedance of the busline, characterized in that between the one screening plate (SCHE) and the secondary winding (WE2) of the transformer there is arranged a thir screening plate (SCH3) extending parallel to the circuit board (LP) and the two screening plates (SCH1, SCH2) and which is connected to the earth potential of a receiver (EM).

Description: Anordnung zum Auskoppeln von Signalen aus einer Busleitung Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Auskoppeln vQn Signalen aus einer geschirmten Busleitung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der DE-AS 22 33 501 ist eine Anordnung zum Auskoppeln von Signalen aus einer Busleitung bekannt, die einen Ubertrager enthält, dessen Primärwicklung als zumindest einen Schenkel des Magnetkerns des Ubertragers umschlingende Leiterbahn einer Leiterplatte ausgebildet ist. Parallel zur Leiterplatte sind zwei mit dem Schirm der Busleitung elektrisch verbundene Abschirmplatten in solchem Abstand angeordnet, dass die Leiterbahn den Wellenwiderstand der Busleitung besitzt. Die bekannte Anordnung hat den Nachteil, dass Störimpulse, die zwischen der Busleitung und dem jeweiligen Empfänger auftreten, nicht ausreichend abgeschirmt werden. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Anordnung dahin zu verbessern, dass die Störsignale, die zwischen der Busleitung und den Empfängern auftreten, besser unterdrückt werden. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Massnahmen gelöst. Die Erfindung ist zum Ein- und Auskoppeln von Signalen in bzw. aus symmetrischen wie asymmetrischen Busleitungen geeignet. Die Auswirkung der Störsignale auf den Empfänger kann dadurch weiter verringert werden, dass die Sekundärwicklung des Ubertragers mit einer mit dem Nullpotential des Empfängers verbundenen Abschirmung versehen ist. Hat der Ubertrager zwei Schenkel, die durch jeweils zwei Löcher in den Abschirmplatten und der Leiterplatte hindurchgreifen, so können Kurzschlussströme in den Abschirmplatten dadurch verhindert werden, dass diese jeweils zwischen den beiden Löchern geschlitzt sind. Eine vorteilhafte Ausbildung der Primärwicklung des Ubertragers besteht darin, dass die Leiterplatte doppelt kaschiert ist und dass auf jeder Seite der doppelt kaschierten Leiterplatte eine mäanderförmige, die beiden Magnetkernschenkel in entgegengesetztem Sinn umlaufende Leiterbahn vorhanden ist. Die beiden Leiterbahnen sind im Falle einer asymmetrischen Busleitung an ihrem einen Ende miteinander verbunden und an ihren anderen Enden an die Busleitung angeschlossen. Sie verlaufen bezüglich der in den Magnetkernschenkeln liegenden Ebene symmetrisch, so dass sie sich zu Stromkreisen ergänzen, welche die Magnetkernschenkel umschliessen. Eine derartige Ausbildung der Leiterbahnen hat den Vorteil, dass bei einem Strom durch die Busleitung und damit durch die Leiterbahnen sich die Magnetisierungen im Magnetkern addieren, die Streufelder sich aber kompensieren, und dass ferner ein Störfeld Signale bewirkt, welche entgegengesetzte Polarität haben und sich daher auf der Busleitung aufheben. Eine vorteilhafte Anordnung zum Ein- und Auskoppeln von Signalen von bzw. in eine Busleitung ist im Anspruch 5 angegeben. Diese Anordnung zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau, grosse Sicherheit gegen Störimpulse und einfache Herstellung aus. Anhand der Zeichnung werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, Figur 2 die konstruktive Ausgestaltung einer Weiterbildung der Erfindung mit asymmetrischer Busleitung und Figur 3 eine Ausgestaltung mit symmetrischer Busleitung. In Figur 1 ist mit BLA, BLA' die Ader einer koaxialen Busleitung bezeichnet, die von einem Schirm BLS, BLS' umgeben ist. Von dieser Busleitung sollen Signale zu einem Empfänger EM ausgekoppelt und von einem Sender SE in die Busleitung eingespeist werden. Zum Auskoppeln der Signale ist in die Busleitung eine Primärwicklung WEl geschaltet, die auf einen Empfänger-Magnetkern KE gewickelt ist. Im Bereich dieses Magnetkerns ist die Busleitung als Leiterbahn einer Leiterplatte ausgebildet, die sich zwischen zwei Abschirmplatten SCH1, SCH2 befindet. Diese Abschirmplatten haben einen solchen Abstand von der Leiterplatte, dass die Leiterbahn den Wellenwiderstand der Ader BLA der Busleitung hat. Damit können auf der Busleitung Signale reflexionsfrei übertragen werden. Die Abschirmplatten SCH1, SCH2 sind mit dem Schirm BLS der koaxialen Busleitung verbunden. Auf dem Empfänger-Magnetkern KE ist eine Sekundärwicklung WE2 angebracht, an die über eine symmetrische, mit einem Schirm SCH5 versehene Leitung der Empfänger EM angeschlossen ist. Zwischen den Eingängen des Empfängers EM und dessen Nullpotential liegen zwei Symmetrierwiderstände R1, R2. Zur Verringerung der Amplitude von Störsignalen, die von der Busleitung auf die Empfängerwicklung WE2 gelangen können, ist eine dritte Abschirmplatte SCH3 zwischen der Abschirmplatte SCH2 und der Sekundärwicklung WE2 angeordnet. Sie liegt auf dem Nullpotential des Empfängers EM. Ihr Abstand zur Abschirmplatte SCH2 sollte möglichst gross sein, damit die zwischen diesen beiden Platten bestehende Kapazität möglichst klein ist. Zur weiteren Störsignalunterdrük kung ist die Sekundär wicklung WE2 von einem Schirm SCH4 umgeben, der ebenso wie der Schirm SCH5 der Verbindungsleitung zwischen Sekundärspule WE2 und Empfänger EM auf Nullpotential gelegt ist. Uber einen Kondensator C ist das Nullpotential mit dem Massepotential des Empfängers kapazitiv verbunden. Ein Uberspannungsschutz US ist zwischen dem Massepotential und dem Schirm BLS der Busleitung angeordnet. Der Sender SE speist eine Primärwicklung WS1, die auf einen Sender-Magnetkern KS gewickelt ist. Die zugehörige Sekundärwicklung WS2 ist in die Busleitung geschaltet. Eine der Abschirmung SCH4 entsprechende Abschirmung ist für die Primärwicklung WS1 des Sender-Ubertragers nicht erforderlich. In Figur 2 ist mit BLA, BLA ; BLS, BLS wieder die koaxiale Busleitung bezeichnet. Im Bereich der Ein- und Auskoppelstelle ist die Signalader als Leiterbahn LB1, LB2 ausgebildet. Sie sind durch Ausätzen aus einer doppelt kaschierten Leiterplatte LP hergestellt. In diese sind vier Löcher - gebohrt, durch welche die Schenkel der Magnetkerne KS, KS'; KE, KE' gesteckt werden können. Die Leiterbahnen LB1, LB2 haben Mäanderform und sind um je zwei Löcher und damit um die Schenkel der Magnetkerne KS, KE in entgegengesetztem Sinne geführt. Ferner sind die Leiterbahnen LB1, LB2 bezüglich der Ebene, in welcher die Magnetkerne KS, KE liegen, symmetrisch angeordnet, so dass sie sich zu Stromkreisen ergänzen, welche die Schenkel der Magnetkerne umschliessen. Zwischen den einen Enden der Leiterbahnen LB1, LB2 besteht eine elektrische Verbindung V. Fliesst durch die Busleitung ein Strom, so erzeugt dieser im Bereich der beiden rechten Löcher der Leiterplatte LP zwei entgegengesetzte Magnetfelder, welche eine gleichsinnige Magnetisierung des Empfängermagnetkernes KE, KE bewirken. In dessen Sekundärwicklung lVE2 wird daher eine Spannung induziert, welche über die symmetrische Koaxialleitung mit dein Schirm SCH5 zum Empfänger übertragen wird. Die Streufelder der Primärwicklung WE1 sind entgegengerichtet und kompensieren sich in grösserem Abstand von der Leiterplatte LP. Fremdfelder induzieren einander entgegengerichtete Spannungen und erzeugen daher keine Störimpulse. Wird der auf dem Sender-Magnetkern KS sitzenden Primärwicklung WS1 vom in Figur 2 nicht dargestellten Sender ein Impuls zugeführt, so wird der Magnetkern KS magnetisiert und die Magnetflussänderung innerhalb der beiden linken Mäander der Leiterbahnen LB1, LB2 ist entgegengerichtet, so dass sich die dadurch in den Leiterbahnen LB1, LB2 induzierten Spannungen addieren und ein Signal auf die Busleitung gegeben wird. Die beiden linken Mäander der Leiterplatte LP bilden daher die Sekundärwicklung WS2 des Sender Übertragers. Auf beiden Seiten der Leiterplatte LP befinden sich die Abschirmplatten SCH1, SCH2, die jeweils aus einer Metallschicht bestehen, welche auf einen Träger IT1 bzw. IT2 aus Isolierstoff aufgebracht ist. Diese Metallschichten sind mit dem Schirm BLS, BLS der Busleitung und untereinander mittels einer Schraube SC und einer Mutter MR elektrisch und mechanisch verbunden. Es besteht daher eine elektrische Verbindung zwischen den Schirmen BLS, BLS der koaxialen Busleitung. Der Abstand der Abschirmplatten SCH1, SCH2 von den Leiterbahnen LB1, LB2 ist durch die Dicke der Isolierstoffträger IT1, IT2 gegeben und ist so gewählt, dass der Wellenwiderstand der Leiterbahnen LB1, LB2 gleich dem der koaxialen Busleitung BLA, BLS; BLA', BLS' ist. In jede Abschirmplatte sind vier Löcher gebohrt, durch welche die Schenkel der Magnetkerne KS, KE durchgreifen. Zur Vermeidung von Kurzschlussströmen sind die Abschirmplatten zwischen den Löchern, in denen sich die Schenkel eines Magnetkernes befinden, geschlitzt. Ferner sind die Durchmesser der Löcher in der Metallschicht grösser als die im Isolierstoffträger, damit ein elektrischer Kontakt zwischen Metallschicht und Magnetkern vermieden ist. Uber der Abschirmplatte SCH2 befindet sich eine dritte Abschirmplatte SCH3, die ebenfalls auf einem Isolierstoffträger IT3 aufgebracht ist. Da der Abstand zwischen den beiden Abschirmplatten SCH2, SCH3 möglichst gross sein soll, wird die Dicke des Isolierstoffträgers IT3 im allgemeinen so gross gewählt, wie es die Magnetkerne KE, KS zulassen. Der Isolierstoffträger IT3 wird daher dicker sein als die Träger IT1, IT2. Die Abschirmplatte SCH3 und die Abschirmung SCH4 der Sekundärwicklung WE2 des Empfänger-Ubertragers sind mit dem Schirm SCH5 der symmetrischen Koaxialleitung verbunden, der auf dem Nullpotential des Empfängers liegt. In Figur 3 ist eine Ausgestaltung der Erfindung für symmetrische Busleitungen dargestellt. Der Schirm der Busleitung ist mit BLS1, BLS'1 bezeichnet, die beiden Adern mit BLA1, BLA2 bzw. BLA'1, BLA'2. Die beiden Adern BLA1, BLA2 sind mit den einen Enden von mäanderförmigen Leiterbahnen LB3, LB4 verbunden, die in gleicher Weise wie die in der Anordnung nach Figur 2 ausgebildet sind. Im Gegensatz zur Anordnung nach Figur 2 besteht jedoch an ihrem anderen Ende keine elektrische Verbindung zwischen ihnen, sondern sie sind an die Fortführung BLA'l, BLA'2 der beiden Adern der symmetrischen Busleitung angeschlossen. Die Abschirmung BLS1, BLS'1 der Busleitung ist mit den Schirmen SCH1, SCH2 der mäanderförmigen Leiterbahnen LB3, LB4 verbunden. Die übrigen in Figur 2 dargestellten Bauelemente können auch in der Anordnung nach Figur 3 verwendet werden, so dass auf ihre Darstellung und Beschreibung verzichtet werden kann. Auch hinsichtlich Funktion und Wirkung stimmen die beiden Anordnungen überein. 10 Patentansprüche 3 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Anordnung zum Auskoppeln von Signalen aus einer geschirmten Busleitung (BLA, BLS; BLA', BLS') mit einem Ubertrager, dessen Primärwicklung (WE1) als zumindest einen Schenkel des Magnetkerns (KE) des Übertragers umschlingende Leiterbahn (LB1, LB2) einer Leiterplatte (LP) ausgebildet ist, wobei parallel zur Leiterplatte (LP) zwei mit dem Schirm (BLS, BLS') der Busleitung elektrisch verbundene Abschirmplatten in solchem Abstand angeordnet sind, dass die Leiterbahn (LB1, LB2) den Wellenwiderstand der Busleitung besitzt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen der einen Abschirmplatte (SCH2) und der Sekundärwicklung (WE2) des Übertragers eine parallel zur Leiterplatte (LP) und den beiden Abschirmplatten (SCH1, SCH2) verlaufende dritte Abschirmplatte (SCH3) angeordnet ist, die mit dem Massepotential des Empfängers (EM) verbunden ist. 2. Anordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , dass die Sekundärwicklung (WE2) des Übertragers mit einer mit dem Nullpotential des Empfängers (EM) verbundenen Abschirmung (SCH4) versehen ist. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , dass der Kern (KS) des Übertragers zwei Schenkel hat, die durch je zwei Löcher in den Abschirmplatten (SCH1, SCH2, SCH3) und der Leiterplatte (LP) hindurchgreifen und dass die Abschirmplatten (SCH1, SCH2, SCH3) zwischen den beiden Löchern geschlitzt sind. 4. Anordnung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Leiterplatte (LP) doppelt kaschiert ist, dass auf jeder Seite der doppelt kaschierten Leiterplatte (LP) ein mäanderförmiger, die Magnetkernschenkel in entgegengesetztem Sinn umlaufende Leiterbahn (LB1 bzw. LB2) vorhanden ist und dass sie sich zu die Schenkel des Ubertragerkerns (KE) umgebenden Stromkreisen ergänzen, indem sie bezüglich der in den Magnetkernschenkeln liegenden Ebene symmetrisch verlaufen. 5. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Leiterbahnen (LB1, LB2) an ihren einen Enden miteinander verbunden sind und an ihren anderen Enden an eine asymmetrische Busleitung (BLA, BLA') angeschlossen sind. 6. Anordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die beiden Leiterbahnen (LB3, LB4) an die beiden Adern (BLA1, BLA2, BLA'1, BLA'2) einer symmetrischen Busleitung angeschlossen sind. 7. Anordnung zum Ein- und Auskoppeln von Signalen aus einer bzw. in eine Busleitung, an die mehrere Empfänger- und Senderbausteine angeschlossen sind, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Merkmale: a) jeder Empfänger- und Sende rbauste in enthält eine dop pelt kaschierte Leiterplatte (LP); b) auf jeder Seite der doppelt kaschierten Leiterplatte (LP) ist eine mäanderförmige Leiterbahn (LB1 bzw. LB2; LB3 bzw. LB4) angebracht, die an die Busleitung (BLA, BLA') angeschlossen sind und die so gestaltet und an geordnet sind, dass sie sich zu vier Stromkreisen er gänzen, die Wicklungen für zwei zweischenklige Magnet kerne (KS, KE) bilden, die durch vier Löcher in der Leiterplatte gesteckt sind und von denen der eine eine mit einem Sender (SE) verbundene Primärwicklung (WS1) und der andere eine mit einem Empfänger (EM) verbundene Sekundärwicklung (E2) trägt; c) zu beiden Seiten der Leiterplatte (LP) sind mit Löchern für die Magnetkernschenkel versehene Abschirmplatten (SCH1, SCH2) in solchem Abstand angebracht, dass die von den Leiterbahnen (LB1, LB2) gebildete Leitung den Wel- lenwiderstand der Busleitung (BLA, BLA'; BLS, BLS') hat; d) zwischen der einen Abschirmplatte (SCH2) und der mit dem Empfänger verbundenen Sekundärwicklung (WE2) ist eine dritte Abschirmplatte (SCH3) angeordnet, welche mit dem Nullpotential des Empfängers (EM) verbunden ist; e) die Empfänger-Sekundärwicklung (E2) ist von einer Ab schirmung (SCH4) umgeben, die mit dem Nullpotential des Empfängers (zell) verbunden ist. 8. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mäanderförmigen Leiterbahnen (LB1, LB2) an ihren einen Enden an die asymmetrische Busleitung (BLA, BLA') angeschlossen sind und an ihren anderen Enden miteinander elektrisch verbunden sind. 9. Anordnung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mäanderförmigen Leiterbahnen (LB3, LB4) an ihren Enden mit den beiden Adern (BLA1, BLA2; BLA'1, BLA'2) einer symmetrischen Busleitung verbunden sind. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die dritte Abschirmplatte (SCH3) grösser als die beiden Abschirmplatten (SCH1, SCH2) ist.

Inventors: HUML, FRANZ, DR.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1981
Main classification: H03H7
IPC codes: H04B3, H03H7, H03K19, H04L25