[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reduzieren von Störsignalen in Datenübertragungssystemen
durch Vermeiden von Erdschleifen sowie ein Werkzeug und ein mit einer Vorrichtung
versehenes Datenübertragungssystem.
[0002] Für die elektrische Signalübertragung sind einerseits geschirmte Kabel - bspw. "Screened
Twisted Pair" (STP) - und andererseits ungeschirmte Kabel - bspw. "Unshielded Twisted
Pair" (UTP) erhältlich. Die geschirmten Systeme bieten einen guten Schutz vor einer
Umgebung mit elektromagnetischen Störsignalen, wie sie insbesondere im hochfrequenten
Bereich ab ca. 100 kHz oft anzutreffen sind. Daher sind insbesondere für hohe Datenübertragungsraten
die geschirmten Verkabelungssysteme klar vorzuziehen. Bei diesen sind jedoch die sogenannten
Erdschleifen oder "ground loops" ein ernstes Problem. Erdschleifen entstehen, wenn
zwei Punkte der Erdung über unterschiedliche elektrisch leitende Pfade miteinander
verbunden sind, wenn also eine zu einer Schleife geschlossene Massenverbindung besteht.
Erdschleifen können dazu führen, dass auf der Abschirmung unter Umständen sehr grosse
Ströme entstehen, wodurch auch Störungen auf die Signalleitungen gelangen.
[0003] In der Industrie haben sich zwei Erdungskonzepte durchgesetzt: Bei der Baumstruktur
werden unterschiedliche Erdsysteme vom definierten Sammelpunkt aus separat geführt,
um Erdschleifen zu verhindern. Bei der Maschenstruktur werden die verschiedenen Erdpunkte
oft und so eng wie möglich vermascht um den Einfluss der Erdschleifen so klein wie
möglich zu halten. Es hat sich gezeigt, dass die Baumstruktur für niederfrequente
Anwendungen besonders geeignet ist, weil keine Erschleifen bestehen. Die Maschenstruktur
hat sich für hochfrequente Anwendungen durchgesetzt, weil bei der Baumstruktur zu
hochohmige Erdungspfade bestehen und es diesbezüglich von Vorteil ist, möglichst alle
zur Verfügung stehenden Erdverbindungen zu nutzen.
[0004] Es wäre besonders wünschenswert, eine Vorrichtung oder ein System zur Verfügung zu
haben, welches die Vorteile beider Vorgehensweisen kombiniert.
[0005] Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Entkoppelvorrichtung vorzusehen, die zwischen
der Kabelabschirmung einerseits und dem Schirmkontakt des Steckers andererseits angeordnet
ist. Eine solches Entkoppelvorrichtung lehrt bspw. die
US 7,033,213. Ein gravierender Nachteil dieser Lösung ist, dass bei unsorgfältiger Installation
oder Handhabung "floatende" Schirmstrecken entstehen können, die nicht galvanisch
mit der Schutzerde verbunden sind, was zu Betriebs- und Personenschutzproblemen führen
kann. Ebenfalls bekannt sind Lösungen, bei denen eine Entkoppelvorrichtung direkt
im Schirm eines Patchkabels eingebaut ist. Nachteilig ist hier, dass durch einfaches
Auswechseln des Patchkabels durch den (nicht notwendigerweise geschulten) Endanwender
der Schutz verloren geht. Ein gezielter, konzeptioneller Schutz von ausgewählten Leitungen
durch den IT- oder Telekommunikationsverantwortlichen ist darum nicht möglich.
[0006] Die
US 6,092,910 lehrt einen Kabeladapter für BNC- und andere Stecker, der zwischen zu verbindende
Anschlüsse einzuschieben ist und die Abschirmungen galvanisch trennt und kapazitiv
koppelt. Der Adapter weist elektrische Verbinder für die signalübertragenden Kontakte
auf. Nachteilig an dieser Lösung ist unter anderem, dass zwischen zwei zu verbindenden
Geräten aufgrund des Kabeladapters zwei zusätzliche Steckverbindungen vorhanden sind,
die entsprechende Übergangsverluste mit sich bringen.
[0007] Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen,
welche die Überwindung von Nachteilen von bestehenden Signalübertragungssystemen in
Punkto "Vermeidung von unerwünschten Effekten von Erdschleifen" unter Minimierung
von zusätzlichen Übergangverlusten ermöglicht. Vorzugsweise sollte die Vorrichtung
auch in bestehenden geschirmten Systemen einfach nachrüstbar sein, ohne dass aufwändige
Installationsarbeiten nötig wären.
[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen
definiert ist.
[0009] Gemäss einem Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Reduzieren von Störsignalen
in geschirmten elektrischen Signalübertragungssystemen. Die Vorrichtung zeichnet sich
dadurch aus, dass sie innerhalb einer Stecker-Buchsenkombination zwischen einem Abschirmungs-Buchsenkontakt
der Steckverbindung einerseits und einem Abschirmungs-Steckerkontakt der Steckverbindung
andererseits anbringbar ist.
[0010] Dies geschieht so, dass die einander entsprechenden signalübertragenden Stecker-
und Buchsenkontakte der Steckverbindung (Stecker-Buchsenkombination) miteinander galvanisch
verbunden sind und die Abschirmungen der zwei durch die Steckverbindung miteinander
verbundenen Kabel gleichstromentkoppelt sind.
[0011] Eine Gleichstromentkopplung gemäss der hier verwendeten Definition liegt dann vor,
wenn der Gleichstromwiderstand für kleine Spannungen um mindestens eine Grössenordnung
(und bspw. um mindestens einen Faktor 100) höher ist als der Gleichstromwiderstand
über einen elektrischen Stecker-Buchsenkontakt. Eine Gleichstromentkopplung kann durch
einen Hochpassfilter, bspw. durch einen Kondensator, aber auch durch Halbleiter-Elemente
bewirkt werden. Dabei kann ein zum Kondensator oder Halbleiter-Schaltelement parallel
geschalteter hochohmiger Widerstand oder Varistor weitere Funktionalitäten ermöglichen
und soll durch die hier verwendete Definition von Gleichstromentkopplung ausdrücklich
nicht ausgeschlossen sein.
[0012] Die Steckverbindung kann eine Steckverbindung einer bekannten, bestehenden Art, bspw.
eine genormte Steckverbindung sein.
[0013] Die Vorrichtung nimmt also den Schirmkontakt von der Buchse ab und leitet ihn über
eine Kopplungseinrichtung dem Schirmkontakt des Steckers zu. Zu diesem Zweck weist
sie eine Kontaktpartie auf, die einen (direkten) elektrischen (galvanischen) Kontakt
zwischen den Schirmkontakten verhindert und diese mit der Kopplungseinrichtung verbindet.
[0014] Die Vorrichtung ist vorzugsweise so ausgeformt, dass sie im montierten Zustand und
wenn der Stecker in die Buchse gesteckt ist weder die signalübertragenden Buchsennoch
die entsprechenden Steckerkontakte berührt. Das heisst der elektrische Kontakt zwischen
signalübertragenden Buchsen- und Steckerkonakten ist von der Vorrichtung unbeeinflusst,
genauso wie die relative Position der Buchse und des Steckers. Vielmehr ist die Vorrichtung
vorzugsweise im eingesteckten Zustand des Steckers in Zwischenräumen zwischen Stecker
und Buchse angeordnet, wobei auch aus der Buchse herausragende Partien vorhanden sein
können. Das - bevorzugte - Vorgehen, wonach die Kontaktierung der signalübertragenden
Stecker- und Buchsenkontakte von der Vorrichtung unbeeinflusst ist, hat den wichtigen
Vorteil, dass durch die Vorrichtung keine zusätzlichen Übergangsverluste entstehen.
[0015] Beispielsweise ist die Kopplungseinrichtung - sie kann ein Koppelelement oder mehrere
Koppelelemente als eine elektronische Bauteile (Kondensator, Halbleiterbauelement
etc.) aufweisen - so angeordnet, dass sie sich mindestens im eingesteckten Zustand
des Steckers im Innern der Buchse befindet. Alternativ dazu kann sie auch ins Innere
der Buchse eingreifende Abgriffe (Kontaktpartien) haben, die über elektrische Leiter
mit der ausserhalb der Buchse angeordneten Kopplungseinrichtung verbunden sind.
[0016] Oft sind genormte Stecker so ausgebildet, dass sie eine im Wesentlichen flache, zur
Steckerachse senkrechte Stirnseite aufweisen. Dies gilt bspw. unter anderem für den
RJ-45 Steckverbinder. Zwischen der Stirnseite des Steckers und der parallel dazu verlaufenden
Basisfläche der Buchsenöffnung kann ein Zwischenraum frei sein; im Fall der RJ-45
Steckverbindung ist dieser Abstand von der Norm nicht vorgeschrieben. Gemäss einer
Ausführungsform der Erfindung ist nun die Vorrichtung so ausgebildet, dass sich der
mindestens eine Kondensator und/oder die mindestens eine Halbleiterkomponente in diesem
Zwischenraum zwischen der Buchsen-Basisfläche einerseits und der Stecker-Stirnfläche
andererseits befindet.
[0017] Geschirmte Stecker, bspw. vom Typ RJ-45, besitzen ein metallisches, mit der Kabelabschirmung
verbundenes Steckergehäuse, welches das elektrisch isolierende Kontaktgehäuse bereichsweise
umgibt. Die Buchse weist ein Schirmblech mit gegen innen, in die Buchsenöffnung ragenden,
federnden Kontaktlaschen auf, die gegen laterale Seiten des Steckergehäuses drücken.
Entsprechend ist die Kontaktpartie der einer erfindungsgemässen Vorrichtung für RJ-45-Steckverbinder
so ausgebildet, dass sie entlang der beiden lateralen Seiten des Steckergehäuses geführt
ist und so einen direkten elektrischen Kontakt zwischen Kontaktlaschen und Steckergehäuse
verhindert. Sie weist bspw. innen- und aussenseitige Kontaktflächen auf, die über
die Kopplungseinrichtung miteinander verbunden sind. Zum Zwecke der mechanischen Stabilität
ist es ausserdem vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine zwischen den seitlich verlaufenden
Kontaktpartien eine diese verbindende Basispartie aufweist, die stirnseitig im Bezug
auf den Stecker verläuft. Wenn der Kondensator oder andere aktive Elemente wie vorstehend
beschrieben im Zwischenraum zwischen der Buchsen-Basisfläche einerseits und der Stecker-Stirnfläche
andererseits angeordnet sind, kann die Basispartie diese Bauteile tragen. Die Basispartie
ist jedoch auch dann sinnvoll, wenn sich die elektronischen Bauteile ausserhalb der
Buchse befinden. Anstelle der Basispartie oder zusätzlich dazu können die Kontaktpartien
auch über im Stecker hinterseitig (proximal), also ausserhalb der Buchse verlaufende
Befestigungs- und/oder Stabilisierungspartien verbunden sein.
[0018] In der Summe ergibt sich für bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung eine ohne
weiteres nachrüstbare, die Steckverbindung weder von der Funktion noch von der Geometrie
beeinflussende Lösung, die wirkungsvoll, in der Anwendung einfach zu kontrollieren
und erst noch kostengünstig herzustellen ist.
[0019] Bevorzugt ist die Vorrichtung so ausgelegt, dass die Verbindung zwischen den Abschirmungen
der miteinander über die Steckverbindung zu verbindenden Kabel als Hochpassfilter
wirkt. Der Hochpassfilter ist für viele Anwendungen mit Vorteil so ausgelegt, dass
er Ströme mit Frequenzen von bis zu einigen kHz abblockt. Wenn die Kopplungseinrichtung
einen Kondensator aufweist, so hat dieser vorzugsweise eine Kapazität von zwischen
ca. 0.2 µF und 20 µF, besonders bevorzugt zwischen 1 µF und 4 µF.
[0020] Die Steckverbindung ist bspw. eine RJ-45 Steckverbindung oder eine andere genormte
elektrische Steckverbindung, bspw. IEC 61076-3-110 "Connector for electronic equipment-Product
requirements", oder noch eine andere, sich in der Anwendung durchsetzende Steckverbindung.
[0021] Die Vorrichtung kann bspw. an bzw. in der Buchse oder am Stecker befestigbar sein.
Die Kopplungseinrichtung der Vorrichtung kann Kondensatoren, Schutzelemente und allenfalls
weitere elektronische Bauteile aufweisen.
[0022] Besonders bevorzugt ist - dies gilt für jeden Steckverbindungstypus - die Kopplungseinrichtung
auf einem Leiterbahnträger, bspw. auf einer Flexprintfolie, d.h. einer flexiblen Leiterplatte
aufgebracht. Die Leiterbahnen des Leiterbahnträgers können die Kontaktflächen aufweisen,
die die Schirmkontakte der Buchse und des Steckers abnehmen. Der Leiterbahnträger
ist dabei so dünn gewählt, dass er im vorhandenen Zwischenraum zwischen Buchse und
Stecker eingefügt werden kann, er verläuft beispielsweise in Bezug auf den Stecker
stirnseitig und kann stirnseitig die elektronischen Koppelelemente der Koppeleinrichtung
tragen.
[0023] Nebst der Kopplungseinrichtung, die wie erwähnt auf einen Leiterbahnträger ausgebildet
sein kann, weist die Vorrichtung vorzugsweise auch eine Befestigungseinrichtung zum
Montieren der Vorrichtung in einer Buchse oder an einem Stecker auf. Aus Gründen der
optimalen Kontrollierbarkeit ist die Montage in oder an der Buchse besonders bevorzugt.
Die Befestigungseinrichtung kann dabei bspw. ein Befestigungsrahmen sein, der aussenseitig
auf die Buchse aufclipbar ist und den nach innen in die Buchse ragenden Leiterbahnträger
hält. Im Falle einer Montage am Stecker ist die Befestigungseinrichtung bspw. als
um ein Gehäuse des Steckers legbare Befestigungsmanschette ausgebildet.
[0024] Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung ist die ausgezeichnete
Nachrüstbarkeit. In einem bestehenden Gebäudeverkabelungssystem müssen für das Nachrüsten
keine Buchsen, Stecker oder gar ganze Geräte ausgetauscht werden, es müssen keine
Gehäuse aufgeschraubt und keine Lötstellen neu gemacht werde. Vielmehr muss lediglich
eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art in einer Buchse oder an einem Stecker
angebracht werden, bspw. durch einfaches Ein- bzw. Aufschieben.
[0025] Ein Nachrüstset weist vorzugsweise nebst der eigentlichen Vorrichtung auch ein auf
die Vorrichtung abgestimmtes Werkzeug auf. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil,
wenn die Vorrichtung in einer Buchse montierbar ist und einen Flexprint aufweist,
der in sich nicht dimensionsstabil ist. Das Werkzeug kann nebst einem Handgriff auch
eine Führungspartie aufweisen, die die Flexprintfolie in der vorgesehen Konfiguration
in die Buchsenöffnung bringt.
[0026] Ein typisches Verkabeklungssystem weist bspw. einen Verteiler (Switch oder dergleichen)
mit einer Mehrzahl von Ausgängen auf, die über Verbindungskabel ("Patch"-Kabel) mit
einem Buchsenpaneel verbunden sind, von dem aus Verbindungen zu den Arbeitsplätzen
führen. Am Arbeitsplatz ist eine Arbeitsplatzdose (Buchse) vorhanden, an welche der
Anwender das Endgerät anschliessen kann. Ein mit erfindungsgemässen Vorrichtungen
ausgestattetes Verkabelungssystem weist eine Mehrzahl von erfindungsgemässen, in Buchsen
des Buchsenpaneels oder des Veteilers montierten Vorrichtungen oder mit erfindungsgemässen
Vorrichtungen versehene Patch-Kabel auf. Ausserdem können auch Arbeitsplatzbuchsen
und/oder weitere Buchsen und/oder weitere Stecker - je nach Bedarf- mit erfindungsgemässen
Vorrichtungen ausgestattet sein.
[0027] Nachfolgend werden noch Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen im
Detail beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleich Bezugszeichen gleiche oder analoge
Elemente. Es zeigen:
- Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
- Fig. 2 die Vorrichtung gemäss Fig. 1 ein einer RJ-45-Buchse montiert;
- Fig. 3 die Vorrichtung gemäss Fig. 1 mit einem Werkzeug für die Montage in einer RJ-45-Buchse
- Fig. 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
- Fig. 5 Teile einer Vorrichtung der in Fig. 4 gezeigten Art, wobei der besseren Übersichtlichkeit
halber die Befestigungsmanschette nicht gezeichnet wurde;
- Fig. 6 ein Schaltschema einer Kopplungseinrichtung mit einem Kondensator und einem
diesen schützenden Überspannungsschutzelement, z.B. einem Varistor;
- Fig. 7 ein Gebäudeverkabelungsschema mit erfindungsgemässen Vorrichtungen; und
- Fig. 8 die gemessene Transferimpedanz einer mit der erfindungsgemässen Vorrichtung
ausgestatteten geschirmten Kabelverbindung (über eine geschirmte RJ-45-Buchse) in
Funktion der Signalfrequenz.
[0028] Die Vorrichtung 1 gemäss
Figur 1 weist einen an einem Befestigungsrahmen 3 fixierten Leiterbahnträger, nämlich einen
Flexprint 2 auf. Dieser besitzt aussen- und Innenseitig je Kontaktflächen (in der
Figur ist nur die innenseitige Kontaktfläche 4 dargestellt) zum Abnehmen der Buchsen-
bzw. Steckerschirmkontakte auf. Von diesen führen Leiterbahnen zu dem für tiefe Frequenzen
entkoppelnden, und für hohe Frequenzen koppelnden Kondensator 5 und einem Überspannungsschutz
6, wobei der Flexprint 2 mindestens einen Durchsteiger ("Via", Durchkontaktierung)
aufweist, damit die aussenseitigen Kontaktflächen mit dem innenseitig angebrachten
Kondensator 5 verbunden werden kann.
[0029] Der Befestigungsrahmen ist so ausgeformt, dass er vor einer RJ-45-Buchse befestigbar
ist, derart, dass der Flexprint in die Buchse hineinragt. Die aussen- und innenseitigen
Kontaktflächen befinden sich an den seitlichen Partien 2.1, 2.2 des Flexprints, welche
dadurch die Kontaktpartie bilden. Die koppelnden Elemente 5, 6 sind an der Basispartie
2.3 angebracht, die sich im eingesteckten Zustand des Steckers zwischen der Stirnfläche
des Steckers und der Basis (dem geschlossenen Ende) der Buchsenöffnung befindet.
[0030] Der Flexprint ist wie an sich bekannt bspw. aus Polyimid (PI) mit einer Dicke von
weniger als 50 µm, hier von ca. 25 µm, mit darauf ausgebildeten Leiterbahnen und Kontaktflächen
aus Kupfer gefertigt. Die sehr geringe Dicke erlaubt dass sich der Flexprint bereichsweise
seitlich zwischen der inneren Wand der Buchse 8 und dem Stecker befindet, was in
Figur 2 ersichtlich ist. Die Flexibilität des Leiterbahnträgers (d.h. des Flexprints) ist
keine notwendige Eigenschaft der Vorrichtung. Vielmehr ergibt sie sich im hier beschriebenen
Beispiel aus der geringen Dicke des Leiterbahnträgers.
[0031] Der Befestigungsrahmen 3 kann auf irgend eine geeignete Weise mit dem Flexprint 2
verbunden sein, bspw. durch Kleben. Eine Möglichkeit besteht auch darin, den Befestigungsrahmen
zweiteilig mit einem Grundrahmen mit Befestigungsnocken und einem Deckrahmen vorzusehen.
Die Befestigungsnocken können in entsprechende Befestigungslöcher einer nach aussen
über den Grundrahmen gefalteten Befestigungspartie des Flexprints eingreifen, und
was nach Abdecken durch den Deckrahmen eine feste Verbindung ergibt. Je nach Art der
gegenseitigen Befestigung von Grundrahmen und Deckrahmen kann so der Flexprint lösbar
sein.
[0032] Die Vorrichtung wie in Figuren 1 und 2 gezeigt kann in eine bestehende, normgerechte
RJ-45-Buchse eingeführt werden und befindet sich dann zwischen der Buchse und einem
bestehenden, ebenfalls normgerechten Stecker, hier einem RJ-45 Stecker.
[0033] Figur 3 zeigt noch eine Vorrichtung der vorstehend beschriebenen Art mit einem Werkzeug 11,
welches nebst einem Handgriff 11.1 auch auf die Dimensionierung von RJ-45-Buchsen
abgestimmte Führungsstege 11.2 aufweist. Das Werkzeug 11 erlaubt ein einfaches Montieren/Nachrüsten
der erfindungsgemässen Vorrichtung in bestehende RJ-45-Buchsen 8. Das Werkzeug ist
mittels Rückhalteclips 11.3 auf den Befestigungsrahmen 3 aufclipbar und lässt sich
nach der Montage einfach lösen. Es versteht sich, dass das Werkzeug auch zur Demontage
der Vorrichtung von der Buchse verwendet werden kann. Das Werkzeug kann bei der Auslieferung
der Vorrichtung optional schon aufgeclipt sein und so gleich auch für die Stabilität
der Vorrichtung auch während Transport und Lagerung sorgen.
[0034] Die Ausführungsform der Vorrichtung 1 gemäss
Figur 4 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Ausführungsform dadurch, dass
sie an einem Stecker montierbar ist und nicht in einer Buchse. Zu diesem Zweck ist
das Befestigungsmittel - hier eine Befestigungsmanschette 3' - so ausgebildet, dass
es aussenseitig an einem Steckergehäuse befestigbar ist. Der Flexprint 2 ist beispielsweise
so ausgebildet, dass er im eingesteckten Zustand des Steckers sich Wesentlichen in
denselben Bereich erstreckt, wie das auch für die vorstehend beschriebene Ausführungsform
der Fall ist, wobei im Unterschied zu dieser der Flexprint 2 vorzugsweise stirnseitig
am Stecker anliegt und nicht wie in Fig. 2 an der Basis der Buchsenöffnung.
[0035] Die elektronischen Bauteile der Kopplungseinrichtung - die Koppelelemente Kondensator
5 und Überspannungsschutz 6 - können ebenso wie in vorstehend beschriebenen Ausführungsform
im Innern der Steckverbindung angeordnet sein, also stirnseitig bezogen auf den Stecker
(und also vorzugsweise aussenseitig am Flexprint 2). Sie können jedoch auch gemäss
der dargestellten Ausführungsform im gesteckten Zustand ausserhalb der Buchse liegen,
was man in
Figur 5 sieht. Figur 5 zeigt die Vorrichtung 1 gemäss Figur 4 auf einen Stecker 9 montiert,
wobei die Befestigungsmanschette 3' nicht dargestellt ist. Wie man sieht, sind der
Kondensator 5 und der Überspannungsschutz 6 im Bezug auf die Steckerpartie rückseitig,
also proximal seitlich am Stecker angeordnet.
[0036] Eine Anordnung der Elemente (bspw. Kondensator, Überspannungsschutz) der Kopplungseinrichtung
ausserhalb der eigentlichen Buchsenöffnung ist auch bei den Ausführungsformen möglich,
bei denen die Vorrichtung in der Buchse montierbar ist und nicht am Stecker.
[0037] Figur 6 illustriert ein Schaltschema einer Kopplungseinrichtung für eine erfindungsgemässe
Vorrichtung. Die Anschlüsse A und B sind mit dem Schrimkontakt des Steckers bzw. der
Buchse in Kontakt. Als Koppelelemente weist die Kopplungseinrichtung nebst einem Kondensator
5, der als Hochpassfilter wirkt, auch einen parallel geschalteten Überspannungschutz
6 auf. Dieser kann ein Varistor oder ein anderes geeignetes Schutzelement sein. An
Stelle des Varistors kann auch ein hochhohmiger Widerstand von vorzugsweise mindestens
1 kΩ oder mindestens 2 kΩ, beispielsweise 5 kΩ oder mehr sein.
[0038] Die Verwendung eines Varistors hat den Vorteil, dass auch hohe Spannungen den Kondensator
nicht zerstören können. Ein hochohmiger Widerstand hat den Vorteil, dass die Abschirmung
bei Tests des Netzwerks mittels einem Prüfgerät als durchverbunden erscheint.
[0039] Die elektronischen Kopplungs-Bauteile "Kondensator" 5 und Überspannungschutz 6 bilden
zusammen mit den sie kontaktierenden Leiterbahnen und Kontaktflächen die Kopplungseinrichtung.
Da RJ-45-Buchsen (und auch Buchsen anderer Steckersysteme) zwei zueinander symmetrisch
angeordnete Kontaktlaschen für die Abschirmung haben, kann aufgrund der in Fig. 6
illustrierten parallelen Schaltung auch die eine Kontaktlasche über den Kondensator
5 und die andere über den Überspannungsschutz 6 mit dem Steckerschirm verbunden sein.
Der Kondensator ist dann nur über den Buchsen- und den Steckerschirm mit dem Überspannungsschutz
verbunden; auch das entspricht jedoch der parallelen, in Fig. 6 illustrierten Schaltung.
[0040] Figur 7 zeigt anhand eines Gebäudeverkabelungsschemas eine sinnvolle Anwendung für die erfindungsgemässe
Vorrichtung. Oft wird die Verbindung zwischen einem Signalverteiler ("Switch") 21
und einem Buchsenpaneel 22 mittels kurzer sogenannter "Patch-Kabel" 23 bewerkstelligt.
Vom Buchsenpaneel 22 aus erfolgt die Verbindung mit den Arbeitsplätzen. Die Handhabung
dieser Patch-Kabel und somit die korrekte Verkabelung sind im Allgemeinen die Aufgabe
des/der 1T-Verantwortlichen eines Betriebs oder des Haustechnikers. Vom Buchsenpaneel
22 erfolgt die Verbindung zu den Arbeitsplatzbuchsen 24 über die Gebäudeverkabelung
25. Sowohl der Switch 21 als auch das Buchsenpaneel 22 als auch das Benutzer-Endgerät
(hier ein Computer 26) sind im Allgemeinen geerdet, manchmal auch die Arbeitsplatzbuchse
24 (d.h. die jeweiligen Buchsen-Schirmkontakte sind mit der Gebäudeerde verbunden).
Daraus ergäben sich ohne Entkopplungsvorrichtungen der erindungsgemässen Art mehrere
Erdschleifen.
[0041] Die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 mit Kopplungseinrichtung kann nun beispielsweise
wie dargestellt im Buchsenpaneel 22 oder alternativ dazu in den Buchsen des Switch
21 plaziert werden, wobei ein Verantwortlicher beispielsweise alle Buchsen des Switch
bzw. des Buchsenpaneels, ob belegt oder nicht, entsprechend ausrüsten kann. Als weitere
Alternative dazu kann er/sie auch konsequent mit Patch-Kabeln arbeiten, deren einer
Stecker mit einer steckerseitig montierten Vorrichtung versehen ist.
[0042] Zusätzlich oder alternativ dazu können auch die Arbeitsplatzbuchsen 24 oder eventuell
Gerätestecker mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 ausgerüstet sein, was ebenfalls
in Figur 7 symbolisch illustriert ist. Dadurch wird eine weitere Erdschleife (zwischen
Buchsenpaneel und Endgerät bzw. zwischen Arbeitsplatzbuchse und Endgerät) verhindert.
[0043] Oft wird die Qualität der Abschirmung durch die sogenannte "Transferimpedanz" ausgedrückt.
Diese ist ein Mass dafür, welche Störspannung im Datenleiter in Funktion eines in
der Abschirmung fliessenden Stromes induziert wird. Je kleiner die Transferimpedanz,
desto besser.
[0044] Im Bereich der Gebäudeverkabelung nach ISO/IEC 11801 existiert für Verkabelungskomponenten
ein Grenzwert für die maximal tolerierbare Transferimpedanz, in
Figur 8 als gestrichelte Linie 31 dargestellt. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung wirkt bei
der Transferimpedanzmessung als in Serie geschaltetes kapazitives Element, erhöht
also bei tiefen Frequenzen die Impedanz. Es ist aber ohne Weiteres möglich, die Kapazität
so zu wählen, dass sich dies nur im tieffrequenten Bereich nennenswert auswirkt. In
Fig. 8 zeigt die obere ausgezogene Linie 32 den gemessenen Verlauf der Transferimpedanz
mit erfindungsgemässer Vorrichtung. Die untere ausgezogene Linie 32 zeigt den Verlauf
ohne erfindungsgemässe Vorrichtung. Wie in Fig. 8 ohne weiteres ersichtlich ist die
Transferimpedanz 32 auch mit erfindungsgemässer Vorrichtung bei jeder Frequenz unter
dem vorgegebenen Grenzwert 31.
[0045] Bei den Anwendungen mit vorgegebener maximaler Transferimpedanz kann also die Verwendung
von Kondensatoren, deren Kapazität einen Minimalwert von bspw. 0.2 µF, 0.5 µF oder
1 µF nicht unterschreitet, von Vorteil sein. Allzu hohe Kapazitäten sind andererseits
nicht erwünscht, da dann erstens zu viel Platz beansprucht wird und zweitens die cutoff-Filterfrequenz
der störenden Erdschleifen-Brummsignale zu tief liegt. Insgesamt ist für viele Anwendungen
eine Kapazität irgendwo im Bereich von zwischen 0.2 µF und 20 µF optimal. Es sind
auch Anwendungen denkbar, für welche die Kapazitäts-Untergrenze weniger kritisch ist,
die also auch mit vergleichsweise kleineren Kapazitäten funktionieren.
[0046] Unter anderem im Zusammenhang mit dem Grenzwert für die Transferimpedanz ist auch
die Verwendung von Kondensatoren mit tiefer Serieresonanz von Vorteil. Es hat sich
gezeigt, dass sich insbesondere Chipkondensatoren und speziell Keramik-Chipkondensatoren
speziell für Kopplungseinrichtungen erfindungsgemässer Vorrichtungen eignen, sie sind
auch in ihren Dimensionen dafür geeignet, in den engen Platzverhältnissen innerhalb
der Buchse angeordnet zu sein.
[0047] Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen stellen nur wenige von vielen möglichen
Beispielen zur Umsetzung der Erfindung dar. Insbesondere ist das Konzept auch auf
Steckverbindungen anderer Systeme ohne Weiteres übertragbar. Zu diesem Zweck muss
die Dimensionierung entsprechend angepasst werden und ggf. müssen die Kontaktflächen
der erfindungsgemässen Vorrichtung entsprechend anders auf dem flexprintartigen oder
anders ausgestalteten Träger der Kopplungseinrichtung angeordnet sein.
1. Vorrichtung (1) zum Reduzieren von Störsignalen in einem geschirmten elektrischen
Signalübertragungssystem, wobei das Signalübertragungssystem eine Stecker-Buchsenverbindung
aufweist, und wobei die Vorrichtung eine als Gleichstromentkoppler wirkende Kopplungseinrichtung
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausserdem eine zwischen einem Buchsen-Schirmkontakt der Stecker-Buchsenverbindung
und einem Stecker-Schirmkontakt der Stecker-Buchsenverbindung angeordnete Kontaktpartie
(2.1, 2.2) aufweist, die eine galvanische Verbindung des Buchsen-Schirmkontakts mit
dem Stecker-Schirmkontakt verhindert und den Buchsen-Schirmkontakt und den Stecker-Schirmkontakt
über die Kopplungseinrichtung miteinander verbindet, wobei die Vorrichtung (1) so
ausgeformt ist, dass sie bei bestimmungsgemässer Anordnung weder mit signalübertragenden
Buchsenkontakten noch mit signalübertragenden Steckerkontakten in Berührung kommt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stecker-Buchsenverbindung eine RJ-45-Steckverbindung ist, wobei die frei liegenden
Steckerkontakte und Rastklinke eine Steckerober- und eine -Unterseite definieren und
dass die Kontaktpartie (2.1, 2.2) durch einen in Bezug auf die Ober- und Unterseite
an den lateralen Seiten entlang des Steckers verlaufenden Leiterbahnträger (2) gebildet
wird, der je durch den Buchsen-Schirmkontakt und den Stecker-Schirmkontakt kontaktiert
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterbahnträger (2) ein Flexprint ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterbahnträger (2) eine Basispartie aufweist, die in Bezug auf den Stecker
stirnseitig verläuft und die elektronische Bauteile (5, 6) der Kopplungseinrichtung
trägt.
5. Vorrichtung nach einer der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung als Hochpassfilter wirkt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung mindestens einen Kondensator (5) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapazität der Kopplungseinrichtung zwischen 0.2 µF und 20 µF liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung einen zum Kondensator (5) parallel geschalteten Überspannungsschutz
(6) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Einsprüche, gekennzeichnet durch eine an die Buchse oder den Stecker angepasste Befestigungseinrichtung (3, 3') zum
Montieren der Vorrichtung an der Buchse bzw. dem Stecker.
10. Verfahren zum Reduzieren von Störsignalen in einem Gebäudeverkabelungssystem mit einer
Mehrzahl von bestehenden, beispielsweise normierten Stecker-Buchsenverbindungen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Vorrichtungen in bestehenden Buchsen und/oder an bestehenden Steckern
des Gebäudeverkabelungssystems angebracht wird.
11. Nachrüstset für die Vermeidung von Erdschleifen in einem Gebäudeverkabelungssystem,
aufweisend eine Mehrzahl von Vorrichtungen gemäss einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie
mindestens ein an die Vorrichtungen angepasstes Werkzeug zum Montieren der Vorrichtungen
an bestehenden Steckern (9) oder Buchsen (8).
12. Werkzeug (11), angepasst an eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zum
Montieren der Vorrichtung an einer Buchse (8), aufweisend einen Handgriff (11.1) sowie
eine an die Dimensionierung der Buchse (8) angepasste Führungspartie (11.2) zum Positionieren
der Vorrichtung im Innern der Buchsenöffnung.