DE19741746C1 - Leitungskoppelbaugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungskoppelbaugruppe für eine Einführung von elektrischen Signalen in geschirmte Hochfre­ quenz-Abschirmkabinen, Hochfrequenz-Abschirmschranken oder ähnliches.

Hochfrequenzgeräte erzeugen im Betrieb im allgemeinen Störun­ gen, die eine Abschirmung des Geräts erforderlich machen. An­ dererseits gibt es störempfindliche Geräte, die von fremder­ zeugten Störungen abgeschirmt werden müssen, damit sie ein­ wandfrei arbeiten können. Speziell diagnostische Magnetreso­ nanzgeräte müssen mit einer Hochfrequenzabschirmung versehen sein, um zum einen zu verhindern, daß vom Magnetresonanzgerät erzeugte Hochfrequenzsignale als Störsignale nach außen drin­ gen, und um zum anderen den empfindlichen Hochfrequenzemp­ fangskanal des Magnetresonanzgeräts von äußeren Störungen ab­ zuschirmen. Werden nun innerhalb der Hochfrequenz-Abschirm­ kabine neben dem Magnetresonanzgerät Zusatzgeräte betrieben, müssen dafür in die Hochfrequenzkabine Signalleitungen und/oder Stromversorgungsleitungen geführt werden. Bekannt sind Hohlleiterdurchführungen, die als Hochpaßfilter so dimensio­ niert sind, daß die untere Grenzfrequenz der Hohlleiterdurch­ führung weit oberhalb der Arbeitsfrequenz des Magnetresonanz­ geräts liegt. Durch die Hohlleiterdurchführungen können z. B. Lichtwellenleiter oder Kunststoffschläuche, z. B. Druckluft­ leitungen für pneumatische Systeme, geführt werden. Anderer­ seits sind für quasi-statische oder niederfrequente Signale Durchführungsfilter bekannt, die im Bereich der Arbeitsfre­ quenz des Magnetresonanzgeräts eine sehr hohe Dämpfung besit­ zen.

Mit den bekannten Mitteln ist nicht in allen Fällen eine hin­ reichende Schirmwirkung im interessierenden Frequenzbereich möglich. So gibt es für optische Positions-Meßsysteme, bei denen Leuchtdioden mit hoher Pulsenergie zyklisch gezündet werden, noch keine geeignete Signaldurchführung in die Hoch­ frequenz-Abschirmkabine. Auch für Hochfrequenztherapiegeräte sind noch keine praktikablen technische Lösungen bekannt, die einem Betrieb derartiger Geräte unmittelbar neben dem Magnet­ resonanzgerät in der Hochfrequenz-Abschirmkabine möglich macht.

Aus der DE 195 16 641 A1 ist eine Baugruppe bekannt, bei der die Einführung von elektrischen Leitungen in eine Hochfre­ quenzabschirmung möglich ist, ohne den Betrieb eines inner­ halb der Hochfrequenzabschirmung angeordneten Hochfrequenzge­ räts zu beeinträchtigen. Dort wird während des Meßbetriebes in der Hochfrequenzabschirmkammer eine externe Stromversor­ gung von der Baugruppe mittels eines Umschalters abgetrennt und mit einem Bezugspotential verbunden. Die Baugruppe wird solange über elektronische Elemente mit elektrischer Energie versorgt. Während der Meßpausen wird die Baugruppe mit der externen Stromversorgung verbunden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Leitungs­ koppelbaugruppe anzugeben, mit der eine Einführung von elek­ trischen Leitungen in eine Hochfrequenzabschirmung möglich ist, ohne den Betrieb eines innerhalb der Hochfrequenzab­ schirmung angeordneten Hochfrequenzgeräts zu beeinträchtigen.

Die Aufgabe wird durch eine Leitungskoppelbaugruppe gelöst, die gekennzeichnet ist durch eine Trägerplatte aus einem elektrisch isolierenden Material mit einer ersten und einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Oberfläche, eine erste elektrisch leitfähige Schicht, die die erste Oberfläche zu­ mindest teilweise belegt, einen auf der ersten Oberfläche elektrisch isoliert von der ersten Schicht angeordneten er­ sten Leitungsabschnitt, eine zweite elektrisch leitfähige Schicht, die die zweite Oberfläche zumindest teilweise be­ legt, einen auf der zweiten Oberfläche elektrisch isoliert von der zweiten Schicht angeordneten zweiten Leitungsab­ schnitt, ein Leitungsstück, das von der ersten zur zweiten Oberfläche verläuft, und auf der ersten und zweiten Oberflä­ che angeordnete erste bzw. zweite elektrische Schaltmittel zum beidseitigen elektrischen Verbinden des Leitungsstücks mit der ersten und zweiten Schicht oder mit dem ersten und zweiten Leitungsabschnitt. Die Leitungsdurchführung erfolgt über die Leitungsabschnitte, die Schaltmittel und dem Lei­ tungsstück. Ein Zusatzgerät ist somit an die Leitungsab­ schnitte anzuschließen. Dabei wird vorausgesetzt, daß inner­ halb der Hochfrequenzabschirmung ein abwechselnder Betrieb des eigentlichen Hochfrequenzgeräts mit den über die Lei­ tungskoppelbaugruppe versorgten Zusatzgeräten stattfindet. Während des Betriebs des Hochfrequenzgeräts ist das Leitungs­ stück mit Hilfe der Schaltmittel mit den elektrisch leitfähi­ gen Schichten verbunden, die ihrerseits elektrisch mit über die Hochfrequenzabschirmung mit einem Bezugspotential verbun­ den sind. Während des Betriebs der Zusatzgeräte ist das Lei­ tungsstück mit den an den Leitungsabschnitten angeschlossenen Geräten verbunden.

Weitere Ausgestaltungen sind durch die Unteransprüche gekenn­ zeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden an­ hand einer Figur erläutert.

Die Figur zeigt in einer Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leitungskoppelbaugruppe, die elektrisch leitend auf eine Öffnung 2 einer Seitenwand 4 einer Hochfrequenzabschirmkabine (hier nicht dargestellt) aufgesetzt ist. Die Leitungskoppel­ baugruppe deckt die Öffnung 2 in der Seitenwand 4 vollständig ab und ist mit der Seitenwand 4 z. B. alle 3 mm mit Schrauben 5 verbunden. Die Leitungskoppelbaugruppe wird mit Hilfe einer doppelseitig bedruckten Leiterplatte 6 aufgebaut. Die Leiter­ platte 6 umfaßt herkömmlicherweise eine Trägerplatte 8 aus einem elektrisch isolierenden Material. Eine erste Oberfläche 10 der Trägerplatte 8 ist zumindest teilweise mit einer zu­ sammenhängenden ersten elektrisch leitfähigen Schicht 12 be­ legt. Isoliert von der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 12 ist auf der ersten Oberfläche 10 ebenfalls ein erster Lei­ tungsabschnitt 14 angeordnet. Der Leitungsabschnitt 14 ist elektrisch verbunden mit einer Durchkontaktierung 16, worin eine Leitungsader 18 einer außerhalb der Hochfrequenz-Ab­ schirmkabine verlegten Leitung eingelötet ist.

Eine zweite Oberfläche 20 der Trägerplatte 8, die der ersten Oberfläche 10 gegenüberliegt, ist zum größten Teil mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 22 belegt. Isoliert von der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 22 ist auf der zweiten Oberfläche 20 ein zweiter Leitungsabschnitt 24 ange­ ordnet. Der zweite Leitungsabschnitt 24 ist mit einer zweiten Durchkontaktierung 26 elektrisch leitend verbunden, worin ei­ ne weitere Leitungsader 28 eingelötet ist, die zu einer in­ nerhalb der Hochfrequenz-Abschirmkabine verlegten Leitung ge­ hört. Durch die Trägerplatte 8 hindurch erstreckt sich ein Leitungsstück 30 von der ersten Oberfläche 10 zur zweiten Oberfläche 20.

Erste elektrische Schaltmittel in Form eines ersten Schaltre­ lais 32 und zweite elektrische Schaltmittel in Form eines zweiten Schaltrelais 34 sind zum beidseitigen elektrischen Verbinden des Leitungsstücks 30 mit dem ersten und zweiten Leitungsabschnitt 14 bzw. 24 oder mit der ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 12 bzw. 22 vorgesehen. Die Schaltrelais 32, 34 umfassen jeweils einen Elektromagnetan­ trieb 36 bzw. 38. Die Elektromagnetantriebe 36, 38 wirken je­ weils auf einen Umschalter 40 bzw. 42 wirken. Die beidseiti­ gen Enden des Leitungsstücks 30 sind jeweils mit einem Mit­ tenanschluß 44 und 46 des Umschalters 40 bzw. 42 fest elek­ trisch verbunden. Ein Ruhekontakt 48 des Umschalters 40 ist mit dem ersten Leitungsabschnitt 14 und ein Ruhekontakt 50 des zweiten Umschalters 42 ist mit dem zweiten Leitungsab­ schnitt 24 elektrisch fest verbunden. Weiterhin ist ein Ar­ beitskontakt 52 des Umschalters 40 mit der ersten elektrisch leitfähigen Schicht 12 und ein Arbeitskontakt 54 des zweiten Umschalters 42 ist mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht elektrisch fest verbunden. In Ruhestellung der beiden Umschalter 40 bzw. 42 besteht eine elektrisch leitende Ver­ bindung vom Mittenanschluß 44 bzw. 46 zum Ruhekontakt 48 bzw. 50. Damit sind die Leitungsader 18 und die weitere Leitungs­ ader 28 durch die Trägerplatte 8 hindurch elektrisch leitend miteinander verbunden. Durch Betätigung der Elektromagnetan­ triebe 36 und 38 schalten die Umschalter 40 und 42 um, wo­ durch die Mittenanschlüsse 44 und 46 mit den Arbeitskontakten 52 bzw. 54 elektrisch verbunden sind. In dieser Betriebsstel­ lung der beiden Relais 32 und 34 ist die erste elektrisch leitfähige Schicht 12 durch die Trägerplatte 8 hindurch mit der zweiten leitfähigen Schicht 22 elektrisch verbunden, die Leitungsadern 18, 28 sind voneinander elektrisch getrennt.

Damit die erste Durchkontaktierung 16 nicht als Antenne für elektrische Störungen wirkt, ist sie mit einer ersten Kappe 56 aus leitfähigem Material abgedeckt, wobei die Kappe 56 in elektrischem Kontakt mit der zweiten elektrisch leitfähigen Schicht 22 steht. Ähnlich ist die zweite Durchkontaktierung 26 zur Außenseite der Abschirmung mit einer zweiten Kappe 58 aus elektrisch leitfähigem Material abgedeckt, wobei die zweite Kappe 58 in elektrischem Kontakt mit der ersten elek­ trisch leitfähigen Schicht 12 steht.

Die Ansteuerung der beiden Relais 32 und 34 erfolgt parallel über einen außerhalb der Abschirmung angeordneten Controller 60, der mit einem Steuerbus 62 verbunden ist. Das erste Schaltrelais 32 wird direkt vom Controller 60 angesteuert. Die Ansteuerung des zweiten Schaltrelais 34 erfolgt über eine optische Signalübertragungsstrecke. Die optische Signalüber­ tragungsstrecke umfaßt einen außerhalb der Abschirmung ange­ ordneten elektro-optischen Wandler 64, der ein vom Controller 60 erzeugtes elektrisches Steuersignal in ein optisches Si­ gnal umwandelt. Ein Lichtwellenleiter 66 ist durch ein Durch­ gangsloch 68 der Leiterplatte 6 geführt. Der Lichtwellenlei­ ter 66 ist mit einem ersten Ende mit dem elektro-optischen Wandler 64 und mit seinem zweiten Ende mit einem opto-elek­ trischen Wandler 70, der innerhalb der Abschirmkammer ange­ ordnet ist, optisch gekoppelt. Der opto-elektrische Wandler 70 wandelt das optische Signal in ein elektrisches Steuersi­ gnal für das Schaltrelais 34 um. Eine erste Stromversorgung 72 außerhalb der Abschirmung versorgt das Schaltrelais 32, den Controller 60 und den elektro-optischen Wandler 64 mit elektrischer Energie. Das innerhalb der Abschirmung angeord­ nete zweite Schaltrelais 34 und der zugehörige opto-elektri­ sche Wandler 70 werden von einer Stromversorgung 74 versorgt, die innerhalb der Abschirmung angeordnet ist.

Die in der Figur dargestellte Leitungskoppelbaugruppe zeigt aus Gründen der Übersichtlichkeit eine Leitungskopplung für eine einzige schaltbare elektrische Verbindung von einer Sei­ te der Baugruppe zur anderen bzw. bezüglich der Abschirmung von außen nach innen. Selbstverständlich sind weitere elek­ trische Verbindungen realisierbar, indem entsprechend die Leitungsadern 18 und 28, das Leitungsstück 30 und die Um­ schalter 40 und 42 vervielfacht werden.

Eine Anwendung der Leitungskoppelbaugruppe besteht darin, elektrische Treibersignale für innerhalb der Abschirmkammer angeordnete optische Sender mit hoher Pulsenergie zyklisch anzusteuern. Die Pulsfrequenz liegt dabei in Abhängigkeit der Anzahl der Leuchtdioden bei ca. 50 Hz, während durch die steilen Pulsanstiege Oberschwingungen bis 500 MHz erzeugt werden. Dabei sind auch Oberschwingungen im Bereich der Ar­ beitsfrequenz des Magnetresonanzgeräts vorhanden. Die Puls­ sender zur Erzeugung der elektrischen Ansteuersignale befin­ den sich dann außerhalb der Hochfrequenz-Abschirmkabine. Die elektrischen Ansteuersignale werden über die Koppelbaugruppe in die Hochfrequenzabschirmkabine und zu den Leuchtdioden ge­ führt.

Eine weitere Anwendung besteht ebenfalls im Zusammenhang mit diagnostischen Magnetresonanzgeräten darin, ein Hochfre­ quenztherapiegerät zu betreiben, wobei ein zum Therapiegerät gehörender Hochfrequenzsender außerhalb der Hochfrequenzab­ schirmung angeordnet ist. Eine zum Therapiegerät gehörende Antenne befindet sich innerhalb der Abschirmkabine. Die elek­ trische Leitungsverbindung zwischen Sender und Antenne er­ folgt über die Signalkoppelbaugruppe.

Während der Meßsequenz des Magnetresonanzgeräts wird der Be­ trieb der innerhalb der Abschirmkabine angeordneten Geräte unterbrochen und die Leitungsadern auf Massepotential gelegt. Sobald die Meßsequenz abgeschlossen ist, können die optischen Sender und das Hochfrequenztherapiegerät wieder aktiviert werden, indem die Leitungsadern in der Leitungskoppelbaugrup­ pe durchgeschaltet werden.

Claims (5)

1. Leitungskoppelbaugruppe umfassend eine Trägerplatte (8) aus einem elektrisch isolierenden Material mit einer ersten und einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Oberfläche (10 bzw. 20), eine erste elektrisch leitfähige Schicht (12), die die erste Oberfläche (10) zumindest teilweise belegt, ei­ nen auf der ersten Oberfläche (10) elektrisch isoliert von der ersten Schicht (12) angeordneten ersten Leitungsabschnitt (14), eine zweite elektrisch leitfähige Schicht (22), die die zweite Oberfläche (20) zumindest teilweise belegt, einen auf der zweiten Oberfläche (20) elektrisch isoliert von der zwei­ ten Schicht (22) angeordneten zweiten Leitungsabschnitt (24), ein Leitungsstück (30), das von der ersten zur zweiten Ober­ fläche (10 bzw. 20) verläuft, und auf der ersten und zweiten Oberfläche (10 bzw. 20) angeordnete erste bzw. zweite elek­ trische Schaltmittel zum beidseitigen elektrischen Verbinden des Leitungsstücks (30) mit der ersten und zweiten Schicht (12, 22) oder mit dem ersten und zweiten Leitungsabschnitt (14, 24)

2. Leitungskoppelbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes elektrische Schalt­ mittel ein Relais (32, 34) mit Umschaltkontakten (40, 42) um­ faßt.

3. Leitungskoppelbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Schaltmittel mit optischen Signalübertragungsmitteln (64, 66, 70) verbunden sind, die durch die Trägerplatte (8) von der ersten zur zweiten Oberfläche (10 bzw. 20) verlaufen.

4. Leitungskoppelbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die er­ sten und zweiten Schaltmittel mit einem Controller (60) ver­ bunden sind, der an einem Steuerbus (62) anschließbar ist.

5. Leitungskoppelbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trä­ gerplatte (8), die leitfähigen Schichten (12, 22) und die Leitungsabschnitte (14, 24) als eine beidseitige bedruckte Leiterplatte (6) ausgebildet sind.