具有介质波导的旋转接头制造技术

一种用于在旋转部分和固定部分之间传输数据的无接触数据链路，该数据链路包括介质波导，该介质波导被分开成两个部段，其中第一介质波导部段在该旋转部分处，并且第二介质波导部段在该固定部分处。该第一介质波导部段耦合到发射器，并且该第二介质波导部段耦合到接收器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有介质波导的旋转接头
本专利技术涉及用于非接触或无接触信号和数据传输的高速数据链路，具体地涉及例如旋转接头的旋转传输设备。可以在计算机断层摄影扫描仪——也称为CT扫描仪中使用这样的传输设备。可以在毫米波范围内使用这些数据链路。
技术介绍
无接触旋转耦合器——也称为无接触旋转接头用来在抵靠彼此旋转的部分之间耦合信号和数据。例如，在CT扫描仪中，旋转的x射线管和x射线检测器生成高速成像数据。该数据可以从旋转部分传输到固定部分。此外，用于控制设备的控制信号并且特别是用于控制x射线管的电力供应的控制信号可以从固定部分传输到旋转部分，反之亦然。在需要在转子和定子之间传输控制信号或数据的情况下，例如在风车、旋转传送机、装瓶厂、包装机或插入机的放置头(placementhead)中，存在许多另外的应用。在US5,600,697中公开了一种用于CT扫描仪的电容式旋转接头。大直径旋转环携带沿该环的此圆周导引信号的差动驱动的带状线路。该带状线路在PCB基板上具有铜导体。此带状线路具有限制到几GHz的带宽，并且因此具有限制到几Gbit/s的数据速率。在US2008/036558A1中公开了一种介质电缆。在EP3203287A1中公开了一种混合塑料波导。在US448004350中公开了一种使用粉末材料的介质波导。在US9,871,283B1中公开了一种使用球窝配置的可倾斜波导构件。DE102015105657A1公开了一种用于介质波导的连接器。EP1729646公开了一种基于介质波导的数据链路。用于将信号耦合到波导内和耦合出波导的耦合器比较复杂。EP3309898A1公开了一种用于毫米波通信的天线模块，该模块将发射和接收信号组合到收发器，并且通过天线将它们耦合到介质波导内。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是提供一种用于在毫米波段中在旋转部分之间传输数据的无接触数据链路。设备应是简单的、易于安装的、易于维护的并且有成本效益的。在独立权利要求中描述了该问题的解决方案。从属权利要求涉及本专利技术的进一步改进。在一个实施方案中，一种用于在旋转部分和固定部分之间传输数据的无接触数据链路包括环形介质波导，该环形介质波导被分开成两个部件，两个部件优选地是两个相同的和/或对称的部件并且形成圆盘配置。一个部件，例如第一部件可以安装在旋转设备的该固定部分处，并且第二部件可以安装在该旋转部分处。该介质波导可以具有如所示出的圆形横截面或卵形或矩形横截面。在一个实施方案中，该旋转部分和固定部分可以交换。优选地，在一个平面中在两个部件之间存在间隙，该平面优选地与旋转轴线正交，从而形成旋转中心。在另一个实施方案中，环可以柱状地(cylindrically)并且平行于该旋转轴线被分开，以形成鼓状配置。任何配置都允许信号从任一侧到另一侧的耦合。在该旋转部分和该固定部分之间，该环形介质波导优选地具有与旋转轴线对准的中心轴线。该旋转部分和该固定部分可绕所述旋转轴线旋转。这里，术语相同的和/或对称的部件优选地涉及这些部件的结构，例如横截面或环直径。它们可以包括如本文所公开的不同部段。该间隙的宽度优选地被定尺寸在空气中波长(通过介质波导传输的信号的波长)的1/10至1/6的范围内，并且可以具有在接近零和在空气中波长的1/4之间的任何大小。此范围可能有所改变和变化，例如由机械公差导致的。稍后，将参考作为波导的这些波导部件。介质波导可以具有包层，该包层包括具有比芯低的介电常数的介质。芯或介质波导可以具有如所示出的圆形横截面或卵形或矩形横截面。分开的波导优选地由具有比波导本身低的介电常数的机械支撑或包层保持，并且该机械支撑或包层例如可以包括塑料泡沫或不同的材料。波导优选地在60GHz以及以上的频率范围(毫米波范围，其被定义为具有在1mm和10mm之间的波长，该波长对应于30GHz至300GHz的频率范围。此频段被称为极高频EHF(ExtremelyHighFrequency))内具有低介电常数和低损耗。优选的材料是具有低相对介电常数(1.5至3.5)和低损耗的塑料，例如聚四氟乙烯(PTFE)和(PP)聚丙烯、聚乙烯或聚苯乙烯、氯化聚乙烯(CPE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、环烯烃聚合物(COP)或聚酰亚胺或其组合。在一个实施方案中，波导由固体塑料制成。它也可以被填充有陶瓷或被制成泡沫以调整介电常数。在可以基于如上文所描述的波导结构的一个实施方案中，形成一个圆的固定波导(或波导部件)，优选地在与上文所提到的平面平行的相同的平面中并且围绕旋转轴线，被分开成两个部段，并且优选地所述两个部段具有相同的长度。在可以是旋转部分的第二部分处的第二波导部件也包括第一部段和第二部段。优选地，第二波导部件与第一波导部件对称并且靠近第一波导部件安装以与其形成窄间隙。固定波导部件和旋转波导部件彼此紧密接近，使得在固定波导和旋转波导之间耦合信号，优选地在两个方向上——从固定波导部件到旋转波导部件，以及从旋转波导部件到固定波导部件。优选地，所有波导部段具有大约相同的长度，并且因此覆盖它们的部分的圆周的大约一半，对应于近似180度的角度。第一固定波导部段和第二固定波导部段通过靠近在一起的两端连接到3dB耦合器，该3dB耦合器进一步耦合到接收器。该3dB耦合器将两个固定波导部段的信号组合，并且将这些转发到该接收器。在相对端处，可以存在吸收器。旋转波导部段通过靠近在一起的端连接到3dB耦合器，该3dB耦合器进一步连接到发射器。来自发射器的信号被转发到该3dB耦合器，该3dB耦合器将该信号分开成两个相等的信号，所述两个相等的信号被馈送到旋转波导部段中的每个。旋转波导部段的相对端也可以由吸收器端接。在一个另外的实施方案中，固定波导部段在彼此靠近的位置处与发射器和接收器连接，使得第一固定波导部段连接到接收器，并且第二固定波导部段连接到发射器。第一旋转部段在第一端处与第一3dB耦合器连接，该第一3dB耦合器进一步连接到接收器。第二端连接到第二3dB耦合器，该第二3dB耦合器进一步连接到发射器。另外，在顺时针方向上，第二旋转波导部段的第一端连接到该第一3dB耦合器，而第二旋转波导的第二端连接到该第二3dB耦合器。这允许传输而没有相位改变。角间隙防止交叉耦合。术语“靠近”可以指彼此接近的介质波导部段的端。在一个另外的实施方案中，可以平行或反平行地安装上文所描述的实施方案中的几个相同的或不同的，以在给定应用中增加数据传输容量。在另一个实施方案中，介质波导是一个闭环。它可以具有圆形形状，形成一个部分，或其中两端胶接或焊接在一起。此圆形介质波导可以固定到定子(固定的)，或固定在转子(旋转的)。波导的横截面可以被成形为圆形、椭圆形、卵形或矩形或具有适合于导引波的任何其他形状。在一个实施方案中，此波导可以与如上文所描述的一个波导部段相同，这意味着它仅是分开成两个部段的波导的一个部段，在所述两个部段中任一部段可以导引波，而且组合的部段也可以导引波。可以存在被形成为如本文所描述的介质波导的部段的至少两个耦合器。这些耦合器可以用来将波耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在旋转部分和固定部分之间传输数据的无接触数据链路，该旋转部分和该固定部分可绕旋转轴线(108)旋转，该数据链路包括环形介质波导(100)，/n该环形介质波导(100)包括在该旋转部分处的第一介质波导部件(101)和在该固定部分处的第二介质波导部件(102)，/n该环形介质波导(100)具有与该旋转轴线(108)对准的中心轴线，/n该环形介质波导(100)具有在该第一介质波导部件(101)和该第二介质波导部件(102)之间的间隙(107)，/n该第一介质波导部件(101)包括至少一个第一旋转波导部段(133、134、135、136)，所述至少一个第一旋转波导部段具有两端，其中一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，并且另一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，/n该第二介质波导部件(102)包括至少一个第一固定波导部段(131、132)，所述至少一个第一固定波导部段具有两端，其中一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，并且另一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180322 EP 18163449.41.一种用于在旋转部分和固定部分之间传输数据的无接触数据链路，该旋转部分和该固定部分可绕旋转轴线(108)旋转，该数据链路包括环形介质波导(100)，
该环形介质波导(100)包括在该旋转部分处的第一介质波导部件(101)和在该固定部分处的第二介质波导部件(102)，
该环形介质波导(100)具有与该旋转轴线(108)对准的中心轴线，
该环形介质波导(100)具有在该第一介质波导部件(101)和该第二介质波导部件(102)之间的间隙(107)，
该第一介质波导部件(101)包括至少一个第一旋转波导部段(133、134、135、136)，所述至少一个第一旋转波导部段具有两端，其中一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，并且另一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，
该第二介质波导部件(102)包括至少一个第一固定波导部段(131、132)，所述至少一个第一固定波导部段具有两端，其中一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个，并且另一端连接到发射器(111、113、124、128、151、161、173、181、191、202、204、212、214、216)、接收器(112、114、125、141、164、171、182、192、201、203、211、213、215)或吸收器(122、123、126、127、143、144、153、154)中的至少一个。


2.根据权利要求1所述的无接触数据链路，
其特征在于，
该第一介质波导部件(101)包括第一旋转波导部段(133)和第二旋转波导部段(134)，其中所述部段的靠近在一起的第一端通过3dB耦合器(152)连接到发射器，并且另一端由吸收器(153、154)端接；并且
该第二介质波导部件(102)包括第一固定波导部段(131)和第二固定波导部段(132)，其中所述部段的靠近在一起的第一端通过3dB耦合器(142)连接到发射器，并且另一端由吸收器(143、144)端接。


3.根据权利要求1所述的无接触数据链路，
其特征在于，
该第一介质波导部件(101)包括第一旋转波导部段(133)和第二旋转波导部段(134)，其中所述部段的第一端靠近在一起，并且所述部段的第二端靠近在一起；
该第一旋转波导部段(133)的第一端和该第二旋转波导部段(134)的第二端通过第一3dB耦合器(174)连接到发射器(173)；并且
该第一旋转波导部段(133)的第二端和该第二旋转波导部段(134)的第一端通过第二3dB耦合器(172)连接到接收器(171)；并且
该第二介质波导部件(102)包括第一固定波导部段(131)和第二固定波导部段(132)，其中所述部段的第一端靠近在一起，并且所述部段的第二端靠近在一起；
该第一固定波导部段(131)的第一端连接到接收器(161)，并且该第二固定波导部段(132)的第一端连接到发射器(164)；并且
所述第二端由吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·克鲁默，H·斯蒂芬斯，
申请(专利权)人：史莱福灵有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE