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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-10
(45)【発行日】2025-01-21
(54)【発明の名称】段階的周波数応答の非接触スリップ・リング・プローブ
(51)【国際特許分類】
H01P 1/06 20060101AFI20250114BHJP
H04B 5/48 20240101ALI20250114BHJP
【ＦＩ】
H01P1/06
H04B5/48
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2021570334
(86)(22)【出願日】2020-05-27
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-12
(86)【国際出願番号】 US2020034716
(87)【国際公開番号】W WO2020243182
(87)【国際公開日】2020-12-03
【審査請求日】2023-04-27
(31)【優先権主張番号】62/956,471
(32)【優先日】2020-01-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/853,484
(32)【優先日】2019-05-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】501188177
【氏名又は名称】ムーグ インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ペアーソン ジュニア、フィル、イー．
【審査官】齊藤 晶
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１７－５０３４１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表平０９－５００５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５５－１５３４０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平８－２２４２３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｐ １／０６
Ｈ０４Ｂ ５／４８
ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの相対的に移動可能な部材間に画成された非接触インターフェースにわたって信号を伝送するための非接触回転接合であって、非接触インターフェースにわたって信号を伝送するように構成される送信器と、
前記送信器に対して離間した関係で配置され、且つ前記非接触インターフェースにわたって伝送される前記信号を受信するように動作可能に配置される近接場プローブであって、前記近接場プローブは、前記非接触インターフェースにわたって伝送される前記信号を受信するための信号取得エリアを有し、前記信号取得エリアは、前記信号の所望の低周波信号コンテンツのための大きさの長さを有し、且つ前記信号の前記所望の低周波信号コンテンツを含む前記信号の周波信号コンテンツの範囲を受けるように構成されるセグメント化された信号受信ストリップを備え、前記セグメント化された信号受信ストリップは、
第１の周波数応答を有する第１の信号受信セグメント、
第２の周波数応答を有し、且つ前記第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第２の信号受信セグメント、及び
第３の周波数応答を有し、且つ前記第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第３の信号受信セグメントを含み、
前記第２の信号受信セグメントの前記第２の周波数応答は前記第１の信号受信セグメントの前記第１の周波数応答を下回り、前記第３の信号受信セグメントの前記第３の周波数応答は前記第１の信号受信セグメントの前記第１の周波数応答を下回る、近接場プローブと、
前記第１の信号受信セグメントを介して前記セグメント化された信号受信ストリップによって受信される前記周波信号コンテンツの範囲を受けるように動作可能に配置される受信電子機器と、を備える、非接触回転接合。
【請求項2】
前記第１の信号受信セグメントは第１の長さを有し、前記第２の信号受信セグメントは前記第１の長さを上回る第２の長さを有し、前記第３の信号受信セグメントは前記第１の長さを上回る第３の長さを有する、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項3】
前記セグメント化された信号受信ストリップは、前記第１の信号受信セグメントと前記第２の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ前記第１の信号受信セグメントを前記第２の信号受信セグメントから隔離するように構成される第１の散逸要素と、前記第１の信号受信セグメントと前記第３の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ前記第１の信号受信セグメントを前記第３の信号受信セグメントから隔離するように構成される第２の散逸要素と、を備える、請求項２に記載の非接触回転接合。
【請求項4】
前記第２の信号受信セグメントは、信号フィルタを設けるために配置される電気的に結合される抵抗器及びコンデンサを備え、前記第３の信号受信セグメントは信号フィルタを設けるために配置される電気的に結合される抵抗器及びコンデンサを備える、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項5】
前記第１の信号受信セグメントは第１の長さを有し、前記第２の信号受信セグメントは前記第１の長さに等しい第２の長さを有し、前記第３の信号受信セグメントは前記第１の長さに等しい第３の長さを有する、請求項４に記載の非接触回転接合。
【請求項6】
前記セグメント化された信号受信ストリップは、前記第１の信号受信セグメントと前記第２の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ前記第１の信号受信セグメントを前記第２の信号受信セグメントから隔離するように構成される第１の散逸要素と、前記第１の信号受信セグメントと前記第３の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ前記第１の信号受信セグメントを前記第３の信号受信セグメントから隔離するように構成される第２の散逸要素と、を備える、請求項４に記載の非接触回転接合。
【請求項7】
前記第１の信号受信セグメント、前記第２の信号受信セグメント、及び前記第３の信号受信セグメントはそれぞれ銅を含む、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項8】
前記第１の信号受信セグメントの前記第１の周波数応答は、前記信号の前記周波信号コンテンツの範囲の第１の周波数部分領域に対応し、前記第２の信号受信セグメントの前記第２の周波数応答は前記信号の前記周波信号コンテンツの範囲の第２の周波数部分領域に対応し、前記信号の前記周波信号コンテンツの範囲の前記第１の周波数部分領域は前記信号の前記周波信号コンテンツの範囲の前記第２の周波数部分領域を上回る、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項9】
前記送信器によって前記非接触インターフェースにわたって伝送された前記信号は、高速のデジタル・データ出力信号である、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項10】
前記送信器は、高速のデジタル・データ出力信号を提供するように動作可能に配置される信号源と、送信源ギャップ及び終端ギャップを有するインピーダンス制御された差動伝送線路と、前記信号源から前記高速のデジタル・データ出力信号を受信するように、且つ前記高速のデジタル・データ出力信号を前記信号源から前記インピーダンス制御された差動伝送線路の前記送信源ギャップに供給するように動作可能に配置される電力分配器と、を備え、前記近接場プローブは、前記インピーダンス制御された差動伝送線路に対して離間した関係で配置され、且つ前記送信器によって前記非接触インターフェースにわたって伝送される前記信号を受信するように動作可能に配置される、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項11】
前記セグメント化された信号受信ストリップは、少なくとも２つのさらなる信号受信セグメントを備え、前記さらなる信号受信セグメントのそれぞれは周波数応答を有し、且つ前記第１の信号受信セグメントに電気的に結合され、それぞれのさらなる信号受信セグメントの前記周波数応答は、前記さらなる信号受信セグメントが前記第１の信号受信セグメントから遠くなるほど減少する、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項12】
前記第２の信号受信セグメント、前記第３の信号受信セグメント、及び前記さらなる信号受信セグメントのそれぞれの間に位置付けられる少なくとも１つの散逸要素を備え、前記散逸要素は、各前記信号受信セグメントを互いに隔離するように構成される、請求項１１に記載の非接触回転接合。
【請求項13】
それぞれのさらなる信号受信セグメントの長さは、前記さらなる信号受信セグメントが前記第１の信号受信セグメントから遠くなるほど増大する、請求項１１に記載の非接触回転接合。
【請求項14】
前記第２の信号受信セグメント、前記第３の信号受信セグメント、及び前記さらなる信号受信セグメントのそれぞれは、信号フィルタを設けるために配置される電気的に結合される抵抗器及びコンデンサを備える、請求項１１に記載の非接触回転接合。
【請求項15】
前記第１の散逸要素及び前記第２の散逸要素はそれぞれ抵抗器を含む、請求項３に記載の非接触回転接合。
【請求項16】
前記第１の信号受信セグメントは、前記受信電子機器と通信する中央タップを備える、請求項１に記載の非接触回転接合。
【請求項17】
前記セグメント化された信号受信ストリップに平行に配向された第２のセグメント化された信号受信ストリップを備え、前記第２のセグメント化された信号受信ストリップは、第１の周波数応答を有する第１の信号受信セグメント、第２の周波数応答を有し、且つ前記第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第２の信号受信セグメント、及び、第３の周波数応答を有し、且つ前記第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第３の信号受信セグメントを含み、前記第２の信号受信セグメントの前記第２の周波数応答は前記第１の信号受信セグメントの前記第１の周波数応答を下回り、前記第３の信号受信セグメントの前記第３の周波数応答は前記第１の信号受信セグメントの前記第１の周波数応答を下回り、前記受信電子機器は、前記第２のセグメント化された信号受信ストリップの前記第１の信号受信セグメントを介して前記第２のセグメント化された信号受信ストリップによって受信される信号コンテンツを受信するように動作可能に配置される、請求項１に記載の非接触回転接合。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スリップ・リング・プローブに関し、より詳細には、セグメント化された段階的周波数応答プローブを有するスリップ・リングに関する。
【背景技術】
【0002】
互いに対して回転可能である２つの部材間で電気信号を伝えるための装置は、当技術分野では周知である。回転接合又は回転式電気的インターフェースとして一般的に知られているこのような装置は、とりわけ、スリップ・リング及びツイスト・カプセルを含む。スリップ・リングは典型的には、部材間の無制限の回転が必要とされる時に使用されるが、ツイスト・カプセルは典型的には、部材間の制限された回転のみが必要とされる時に使用される。
【0003】
スリップ・リングは、定置から回転構造まで、或いは互いに対して回転している２つの構造の間で、データを含む電力及び信号の伝送を可能にする。スリップ・リングは、電力又は信号を伝送する間に回転を必要とする任意の電気機械システムにおいて使用可能である。スリップ・リングはまた、機械的性能を改善し、システム動作を簡略化し、可動接合部からぶら下がる損傷を受けやすいワイヤを排除することができる。従来より、スリップ・リングは、スリップ・リング・エリアの非常に小さな部分にわたるデータの伝達のみに向けて設計されている。
【0004】
従来のスリップ・リングは典型的には、部材の間に摺動電気接点を用いる。これらはある特定の用途ではうまく機能するが、より高い周波数では電気的性能を制約する固有の欠陥を有する。非接触スリップ・リングはまた、当技術分野で知られている。このような回転接合システムによって、摺動電気接点なく回転子と固定子との間の高周波電気信号の伝送が可能になる。このような非接触システムは、信号源と信号受信器との間の空間にわたって伝送される電磁エネルギーを回復するための装置を含む。無線周波数（「ＲＦ：ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」）通信システムでは、このような装置はアンテナ（又はアンテナ効果）と呼ばれ、典型的には、自由空間の古典的な遠距離場の電磁放射において動作する。対照的に、非常に短い距離にわたる電気通信をもたらす電磁近接場を利用し、且つ電磁近接場からエネルギーを回復する回転接合は、「電場プローブ」又は単に「プローブ」と称される。
【0005】
電磁源の反応性近接場で機能するように意図される装置は、先行技術分野では既知の磁気ループ、電圧プローブ、及び抵抗負荷双極子を有する遠距離場の装置とは異なる形態をとる。近接場の用途には、ＲＦ ＩＤタグ及び安全な低速データ転送が含まれ、これらは、近接場における磁気誘導を利用する。本明細書で使用されるように、「プローブ」は、電磁源の近接場において動作する構造体であり、「アンテナ」は、主に遠距離場の装置であることが意図されている放射構造体向けのものである。本開示の主題は、スリップ・リングなど、非接触回転接合の近接場において動作する電磁場プローブを含む。
【0006】
従来のアンテナ及び近接場プローブは、１Ｇｂｐｓ超のデータ伝送速度で動作する時に、非接触回転接合システムにおいてそれらの使用を妨げる又は損なうさまざまな挙動を示す。このような回転接合システムは、マルチギガビット・デジタル・データの必要な周波数成分を通過させるための超広帯域（「ＵＷＢ：ｕｌｔｒａ－ｗｉｄｅｂａｎｄ」）周波数応答、並びに信号の時間ドメイン特性を保つために高反射減衰量及び低歪みインパルス応答を示すことが必要である。さらに、非接触回転接合は、回転ギャップにわたって伝送されたエネルギーを取得するのに必要とされるアンテナ及び電場プローブの設計を複雑にする特性を示す。典型的には、非接触回転接合は、回転子と固定子間の回転により場の強度のばらつきを示し、信号が信号源から伝送線路終端まで伝送線路において波として進む際に指向性の挙動を示し、近接場において不連続になる場合さえある。高周波非接触回転接合は、近接場プローブの設計に対して一連の特有の課題を生じさせる。
【0007】
ほとんどの先行技術のアンテナ及びプローブは、マルチギガ・データ・ストリームの広帯域エネルギーを収容するために周波数応答及び時間ドメイン応答両方がない狭帯域定在波装置である。小さな近接場電圧及び電流プローブは、適度な周波数及びインパルス応答を示し得るが、許容できる信号対雑音比のための十分な取得エリアがないことが多い。
【0008】
米国特許第１０，０３３，０７４号には、以前の回転接合の解決策の欠点の一部に対処する、２つの相対的に移動可能な部材間に画成されたインターフェースにわたって電気信号を伝送するための非接触回転接合が開示されている。米国特許第１０，０３３，０７４号には、高速のデジタル・データ出力信号を提供するように動作可能に配置される信号源と、送信源ギャップ及び終端ギャップを有するインピーダンス制御された差動伝送線路と、信号源から高速のデジタル・データ出力信号を受信するように、且つこの高速のデジタル・データ出力信号をインピーダンス制御された差動線路の送信源ギャップに供給するように動作可能に配置される電力分配器と、インターフェースにわたって伝送される信号を受信するように、伝送線路に対して離間した関係で配置される近接場プローブと、プローブによって受信された信号を受信するように動作可能に配置される受信電子機器と、を広く含む、非接触回転接合が開示されている。
【0009】
米国特許第７，１４２，０７１号には、第１の誘電材料と、複数の同軸離間配置された導電性リングと、第１の接地面とを含む、速度補償された接触リング・システムが開示されている。第１の誘電材料は、第１の側と第２の側とを含む。複数の同軸離間配置された導電性リングは、第１の誘電材料の第１の側に位置する。導電性リングは、内側リングと外側リングとを含む。第１の接地面は、第１の誘電材料の第２の側に位置する。内側リングの幅は、外側リングの幅より広く、内側リング及び外側リングの幅は、内側リング及び外側リングの電気的長さをほぼ等しくするように選択される。
【0010】
米国特許第６，９５６，４４５号には、少なくとも１つの平坦ブラシ・コンタクトとプリント回路基板（ＰＣＢ）とを含む接触プローブ・システムが開示されている。ＰＣＢは、平坦ブラシ・コンタクトを外部インターフェースに結合するための給電ラインを含む。平坦ブラシ・コンタクトはＰＣＢの第１の側に位置し、ＰＣＢは平坦ブラシ・コンタクトを給電ラインに相互に連結するメッキ貫通穴を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0011】
【文献】米国特許第１０，０３３，０７４号
【文献】米国特許第７，１４２，０７１号
【文献】米国特許第６，９５６，４４５号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0012】
限定ではなく単に例示のための、開示された実施例の対応する構成要素、部分、又は表面に対する括弧内付記によって、２つの相対的に移動可能な部材間に画成された非接触インターフェース（６０）にわたって電気信号（３０）を伝送するための非接触回転接合（１１５、２１５）が提供される。該非接触回転接合は、非接触インターフェース（６０）にわたって信号（３０）を伝送するように構成される送信器（１６）と、送信器に対して離間した関係で配置され、且つインターフェースにわたって伝送される信号を受信するように動作可能に配置される近接場プローブ（１８）であって、近接場プローブは、インターフェースにわたって伝送される信号を受信するための信号取得エリア（１００、２００、３００）を有し、信号取得エリアは、信号の所望の低周波信号コンテンツのための大きさの長さを有し、且つ信号の所望の低周波信号コンテンツを含む信号の周波信号コンテンツの範囲を受けるように構成されるセグメント化された信号受信ストリップ（１１０、１３０、２１０、２３０、３１０、３３０）を備え、セグメント化された信号受信ストリップは、第１の周波数応答を有する第１の信号受信セグメント（１１９、２１９、３１９）、第２の周波数応答を有し、且つ第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第２の信号受信セグメント（１１１Ａ、２１１Ａ、３１１Ａ）、及び、第３の周波数応答を有し、且つ第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第３の信号受信セグメント（１１１Ｂ、２１１Ｂ、３１１Ｂ）を含み、第２の信号受信セグメントの第２の周波数応答は第１の信号受信セグメントの第１の周波数応答を下回り、第３の信号受信セグメントの第３の周波数応答は第１の信号受信セグメントの第１の周波数応答を下回る、近接場プローブと、第１の信号受信セグメント（１１９、２１９、３１９）を介してセグメント化された信号受信ストリップによって受信される周波信号コンテンツの範囲を受けるように動作可能に配置される受信電子機器（２８）と、を備える。
【0013】
第１の信号受信セグメントは第１の長さを有してよく、第２の信号受信セグメントは第１の長さを上回る第２の長さを有してよく、第３の信号受信セグメントは第１の長さを上回る第３の長さを有してよい。セグメント化された信号受信ストリップは、第１の信号受信セグメントと第２の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ第１の信号受信セグメントを第２の信号受信セグメントから隔離するように構成される第１の散逸要素（１２１Ａ、２２１Ａ、３１４Ａ）と、第１の信号受信セグメントと第３の信号受信セグメントとの間に位置付けられ、且つ第１の信号受信セグメントを第３の信号受信セグメントから隔離するように構成される第２の散逸要素（１２１Ｂ、２２１Ｂ、３１４Ｂ）とを備えてよい。
【0014】
第２の信号受信セグメント（３１１Ａ）は、信号フィルタ（３２１Ａ）を設けるために配置される電気的に結合される抵抗器（Ｒ）及びコンデンサ（Ｃ）を備えてよく、第３の信号受信セグメント（３１１Ｂ）は信号フィルタ（３２１Ｂ）を設けるために配置される電気的に結合される抵抗器及びコンデンサを備えてよい。第１の信号受信セグメント（３１９）は第１の長さを有してよく、第２の信号受信セグメント（３１１Ａ）は第１の長さに等しい第２の長さを有してよく、第３の信号受信セグメント（３１１Ｂ）は第１の長さに等しい第３の長さを有してよい。セグメント化された信号受信ストリップ（３１０）は、第１の信号受信セグメント（３１９）と第２の信号受信セグメント（３１１Ａ）との間に位置付けられ、且つ第１の信号受信セグメントを第２の信号受信セグメントから隔離するように構成される第１の散逸要素（３１４Ａ）と、第１の信号受信セグメント（３１９）と第３の信号受信セグメント（３１１Ｂ）との間に位置付けられ、且つ第１の信号受信セグメントを第３の信号受信セグメントから隔離するように構成される第２の散逸要素（３１４Ｂ）と、を備えてよい。
【0015】
第１の信号受信セグメント、第２の信号受信要素、及び第３の信号受信要素はそれぞれ銅を含み得る。第１の散逸要素及び第２の散逸要素はそれぞれ抵抗器を含んでよい。第１の信号受信セグメント（１１９、２１９、３１９）は、受信電子機器（２８）と通信する中央タップ（６１）を備えてよい。
【0016】
第１の信号受信セグメントの第１の周波数応答は、信号の周波信号コンテンツの範囲の第１の周波数部分領域に対応することでき、第２の信号受信セグメントの第２の周波数応答は信号の周波信号コンテンツの範囲の第２の周波数部分領域に対応することができ、第１の周波数部分領域は第２の周波数部分領域を上回ってよい。
【0017】
送信器によって非接触インターフェースにわたって伝送された信号は、高速のデジタル・データ出力信号であってよい。送信器は、高速のデジタル・データ出力信号を提供するように動作可能に配置される信号源（２０）と、送信源ギャップ（２３）及び終端ギャップ（２４）を有するインピーダンス制御された差動伝送線路（１６２）と、信号源から高速のデジタル・データ出力信号を受信するように、且つ高速のデジタル・データ出力信号を信号源からインピーダンス制御された差動伝送線路の送信源ギャップに供給するように動作可能に配置される電力分配器（２１）と、を備え、近接場プローブは、インピーダンス制御された差動伝送線路に対して離間した関係で配置されてよく、且つ送信器によって非接触インターフェースにわたって伝送される信号を受信するように動作可能に配置されてよい。
【0018】
セグメント化された信号受信ストリップは、少なくとも２つのさらなる信号受信セグメント（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ、３１１）を備えてよく、さらなる信号受信セグメントのそれぞれは周波数応答を有し、且つ第１の信号受信セグメントに電気的に結合され、この場合、それぞれのさらなる信号受信セグメントの周波数応答は、さらなる信号受信セグメントが第１の信号受信セグメントから遠くなるほど減少する。セグメント化された信号受信ストリップは、第２の信号受信セグメント、第３の信号受信セグメント、及びさらなる信号受信セグメントのそれぞれの間に位置付けられる少なくとも１つの散逸要素（１２１Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ、１２１Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂ、２２１Ａ、２２２Ａ、２２３Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂ、２２３Ｂ、３１４Ａ、３１４Ｂ、３１４）を備えてよく、散逸要素は、各信号受信セグメントを互いに隔離するように構成されてよい。
【0019】
それぞれのさらなる信号受信セグメント（１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ）の長さは、さらなる信号受信セグメントが第１の信号受信セグメント（１１９、２１９）から遠くなるほど増大し得る。第２の信号受信セグメント（３１１Ａ）、第３の信号受信セグメント（３１１Ｂ）、及びさらなる信号受信セグメント（３１１）は、信号フィルタ（３２１）を設けるために配置される電気的に結合される抵抗器（Ｒ）及びコンデンサ（Ｃ）を備えてよい。
【0020】
信号取得エリアは、第１のセグメント化された信号受信ストリップ（１１０、２１０、３１０）に平行に配向された第２のセグメント化された信号受信ストリップ（１３０、２３０、３３０）を備え、第２のセグメント化された信号受信ストリップは、第１の周波数応答を有する第１の信号受信セグメント（１３９、２３９、３３９）、第２の周波数応答を有し、且つ第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第２の信号受信セグメント（１３１Ａ、２３１Ａ、３３１Ａ）、及び、第３の周波数応答を有し、且つ第１の信号受信セグメントに電気的に結合される第３の信号受信セグメント（１３１Ｂ、２３１Ｂ、３３１Ｂ）を含み、第２の信号受信セグメントの第２の周波数応答は第１の信号受信セグメントの第１の周波数応答を下回り、第３の信号受信セグメントの第３の周波数応答は第１の信号受信セグメントの第１の周波数応答を下回り、受信電子機器（２８）は、第２のセグメント化された信号受信ストリップ（１３０、２３０、３３０）の第１の信号受信セグメント（１３９、２３９、３３９）を介して第２のセグメント化された信号受信ストリップ（１３０、２３０、３３０）によって受信される信号コンテンツを受信するように動作可能に配置されてよい。
【0021】
別の態様では、所望の低周波信号コンテンツのための大きさの長さを有するプローブが提供される。該プローブは、低周波信号コンテンツ及び高周波信号コンテンツを受信するように構成される複数の信号受信ストリップ（１１０、１３０、２１０、２３０、３１０、３３０）であって、複数の信号受信ストリップのそれぞれは、プロセッサ（２８）に接続される中央タップ（６１、６２、１１９、１３９、２１９、２３９、３１９、３３９）、高周波信号を受信するための長さを含む第１の信号受信セグメント（１１１Ａ、２１１Ａ、３１１Ａ）、高周波信号を受信するための長さを含む第２の信号受信セグメント（１１１Ｂ、２１１Ｂ、３１１Ｂ）、中央タップ及び第１の信号受信セグメントを隔離するために中央タップと第１の信号受信セグメントとの間に位置付けられる第１の散逸要素（１２１Ａ、２２１Ａ、３１４Ａ）、及び、中央タップ及び第２の信号受信セグメントを隔離するために中央タップと第２の信号受信セグメントとの間に位置付けられる第２の散逸要素（１２１Ｂ、２２１Ｂ、３１４Ｂ）を含む、複数の信号受信ストリップを備える。
【0022】
複数の信号受信ストリップは、高周波信号を受信するための長さを含む少なくとも１つの第１のさらなる信号受信セグメント（１１２Ａ、１１３Ａ、２１２Ａ、２１３Ａ）であって、第１の信号受信セグメントに電気的に結合される、少なくとも１つの第１のさらなる信号受信セグメントと、高周波信号を受信するための長さを含む少なくとも１つの第２のさらなる信号受信セグメント（１１２Ｂ、１１３Ｂ、２１２Ｂ、２１３Ｂ）であって、第２の信号受信セグメントに電気的に結合される、少なくとも１つの第２のさらなる信号受信セグメントと、をさらに備えてよい。複数の信号受信ストリップは、中央タップ及び信号受信セグメントを隔離するために信号受信セグメント間に位置付けられる複数の散逸要素（１２２Ａ、１２３Ａ、２２２Ａ、２２３Ａ）をさらに備えてよい。それぞれの対応する信号受信セグメント（１１２Ａ、１１３Ａ、２１２Ａ、２１３Ａ、１１２Ｂ、１１３Ｂ、２１２Ｂ、２１３Ｂ）の長さは、信号受信セグメントが中央タップから遠くなるほど増大し得る。信号受信セグメントのそれぞれは、周波信号コンテンツの範囲に対応し得る。第１の信号受信セグメント及び第２の信号受信セグメントは、銅導電性材料を含んでよい。第１の信号受信セグメント（３１１Ａ）及び第２の信号受信セグメント（３１１Ｂ）は、抵抗器（Ｒ）及びコンデンサ（Ｃ）フィルタ（３２１）に電気的に結合されてよい。第１の信号受信セグメント及び第２の受信セグメントは、０．２７９ｃｍ（０．１１インチ）×０．１９１ｃｍ（０．０７５インチ）であってよい。
【0023】
別の態様では、低周波信号コンテンツ及び高周波信号コンテンツを受信する方法が提供される。該方法は、所望の低周波信号コンテンツのための大きさの長さを含むプローブを提供することであって、該プローブは、低周波信号コンテンツ及び高周波信号コンテンツを受信するように構成される複数の信号受信ストリップを備え、複数の信号受信ストリップのそれぞれは、プロセッサに接続される中央タップと、高周波信号を受信するための長さを含む第１の信号受信セグメントと、高周波信号を受信するための長さを含む第２の信号受信セグメントと、中央タップ及び第１の信号受信セグメントを隔離するために中央タップと第１の信号受信セグメントとの間に位置付けられる第１の散逸要素と、中央タップ及び第２の信号受信セグメントを隔離するために中央タップと第２の信号受信セグメントとの間に位置付けられる第２の散逸要素とを備えるプローブを提供することと、第１の信号受信セグメント及び第２の信号受信セグメントによって、低周波信号コンテンツ及び高周波信号コンテンツを受信することと、を含む。
【0024】
複数の信号受信ストリップのそれぞれは、高周波信号を受信するための長さを含む少なくとも１つの第１のさらなる信号受信セグメントであって、第１の信号受信セグメントに電気的に結合される、少なくとも１つの第１のさらなる信号受信セグメントと、高周波信号を受信するための長さを含む少なくとも１つの第２のさらなる信号受信セグメントであって、第２の信号受信セグメントに電気的に結合される、少なくとも１つの第２のさらなる信号受信セグメントと、をさらに備えてよい。複数の信号受信ストリップのそれぞれは、中央タップ及び信号受信セグメントを隔離するために信号受信セグメント間に位置付けられる複数の散逸要素をさらに備えてよい。それぞれの対応する信号受信セグメントの長さは、信号受信セグメントが中央タップから遠くなるほど増大し得る。信号受信セグメントのそれぞれは、周波信号コンテンツの範囲に対応し得る。第１の信号受信セグメント及び第２の信号受信セグメントは、銅導電性材料から作られてよい。第１の信号受信セグメント及び第２の信号受信セグメントは、抵抗器及びコンデンサに電気的に結合されてよい。第１の信号受信セグメント及び第２の受信セグメントは、０．２７９ｃｍ（０．１１インチ）×０．１９１ｃｍ（０．０７５インチ）であってよい。
【0025】
別の態様では、スリップ・リング（１１５、２１５）の送信器（１６２）に対して離間した関係で配置されて、スリップ・リング（１１５、２１５）のインターフェース（６０）にわたって伝送される信号（３０）を受信するための複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）を備えるスリップ・リング・プローブ（１００、２００、３００）が提供される。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれは、中央タップ（６１、６２、１１３、１２３、２１９、２３９、３１９、３３０）、及び、スリップ・リング（１１５、２１５）の、送信器（１６２）とプローブ（１００、２００、３００）との間の複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）の全長にわたって結合容量を提供することが可能な長さ（１３２、２５２）を有する。
【0026】
プローブは段階的周波数応答プローブ（１００、２００、３００）であってよい。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれは、複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれの各長さ（１３２、２５２）にわたる可変の損失正接（１３１、２５１）を含んでよい。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれの各長さ（１３２、２５２）にわたる可変の損失正接（１３１、２５１）は、複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）の外側領域に向けて増大し得る。可変の損失正接（１３１、２５１）は、複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれの中央タップ（６１、６２、１１３、１２３、２１９、２３９、３１９、３３９）において最小であり得る。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれの各長さ（１３２、２５２）は、信号（３０）の周波数に基づいて選択されてよい。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）のそれぞれは、信号取得エリアを含んでよい。信号取得エリアは、信号取得エリアが大きいほど結合容量が大きくなるような結合容量に対応し得る。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０）のそれぞれは、複数の不連続の減衰フィルタ（１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、２１３Ｂ）を含んでよい。複数の不連続の減衰フィルタのそれぞれの長さは、プローブ（１００、２００）の中央タップ（６１、６２、１１３、１２３、２１９、２３９）から離れるように増大し得る。複数の不連続の減衰フィルタ（１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、１１３Ｂ、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、２１３Ｂ）のそれぞれの長さは、周波数帯域幅に対応し得る。プローブ（１００、２００、３００）は、複数の不連続の減衰フィルタの隣接する減衰フィルタ間に配置される抵抗器（１２１Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ、１２１Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂ、２２１Ａ、２２２Ａ、２２３Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂ、２２３Ｂ、３１４Ａ、３１４Ｂ、３１４）を含んでよい。プローブ（１００、２００）は、周波数を減衰させるために複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０）のそれぞれの端部にパッド（１１５Ａ、１１５Ｂ、１３５Ａ、１３５Ｂ、２１５Ａ、２１５Ｂ、２３５Ａ、２３５Ｂ）をさらに含んでよい。プローブ（１００、２００、３００）は、直線プローブ又は湾曲プローブであってよい。複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０）の長さ（１３２、２５２）は、スリップ・リング（１１５、２１５）のインターフェース（６０）にわたる電気信号（３０）の波長に比例してよく、ここで、信号（３０）の周波数が低くなることは、プローブ（１００、２００）の結合容量を増大させるために複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０）の長さが長くなることに対応し得る。受信器は、複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）の長さ（１３２、２５２）の大半にわたる信号の低周波数、及び複数の導電性ストリップ（１１０、１２０、２１０、２３０、３１０、３３０）の中央タップ（１１３、１２３、２１９、２３９、３１９、３３９）の近位のエリアにおける高周波数を受信するように構成されてよい。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】改善された非接触回転接合の第１の実施例の概略図であり、とりわけ、送信器（ＴＸ）信号をデータ伝送側からデータ受信側に伝送するための非接触回転接合（「ＮＣＲＪ：ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ ｒｏｔａｒｙ ｊｏｉｎｔ」）システム図を示す。差動信号及び伝送線路を図示するために従来の正（＋）及び負（－）の記号が示される。
【図5】線形構成における伝送トラック及び導電性ストリップがある、非接触スリップ・リングの送信器及び受信器の第２の実施例の斜視図である。
【図10】損失正接グラフに対応する典型によるスリップ・リング・プローブの拡大上面図である。
【図11A】低周波数コンテンツに対するプローブの信号伝達を示す図である。
【図11B】高周波数コンテンツに対するプローブの信号伝達を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
初めに、同様の参照番号が、いくつかの図面全体にわたって一貫して同じ構造要素、部分、又は表面を識別するように意図されていることは明確に理解されるべきであり、これは、このような要素、部分、又は表面が、本明細書全体によってさらに記載され又は説明される場合があり、この詳細な説明が本明細書の不可欠な部分であるためである。別段の定めがない限り、図面（例えば、クロスハッチング、部品の配置、割合、程度など）は、明細書と共に読まれることが意図されており、本発明の明細書全体の一部分と考えられるべきである。以下の説明で使用されるように、用語「水平の」、「垂直の」、「左の」、「右の」、「上方の」、及び「下方の」、並びにこれらの形容詞的及び副詞的派生語（例えば、「水平に」、「右側に」、「上方へ」など）は、単に、特定の図面が読者の方に向いている際に示された構造の向きを指す。同様に、用語「内側に」及び「外側に」は、一般に、表面の伸長軸又は回転軸に対する表面の向きを必要に応じて指す。
【0029】
データ転送に使用される非接触スリップ・リング・プローブ構造は、異なるデータ速度で異なるように応答する。特定のデータ転送速度及びプロトコルにおいて行われるように設計されるプローブは、他のデータ速度及びプロトコルに対してはうまく行われない。さらに、最適化されたプローブさえも、該プローブが回転又は線形データ源トラックに沿って、特に、トラックが不連続である場所で移動する際に波形歪みを呈する。これによって、検出器における受信された信号品質が劣ることになり、信号（ビット）誤り率（ＢＥＲ：ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）が増大することになる。
【0030】
ここで図面、より詳細には、図面の図１～図４を参照すると、第１の実施例が全体として１１５で指示されているスリップ・リングが提供される。スリップ・リング１１５は、信号経路における摺動電気接点を使用せずに、２つの相対的に移動可能な部材間の介在するインターフェースにわたる高速データ信号の伝送のための非接触回転接合である。該接合は、電力分配器を通して信号源によって駆動され、且つ遠端で抵抗終端されている分割された差動マイクロストリップ伝送線路と、送信器差動マイクロストリップの近接場を検知する平面差動電磁場プローブを含み、且つ回復された信号エネルギーを検出用の電子受信器に送出する受信器と、を含む。この高速非接触回転接合は、プリント回路基板（「ＰＣＢ：ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ」）技術によって実施され得、且つ、周波数ドメイン帯域幅で、マルチギガビット・データ伝送速度をサポートすることができる。
【0031】
図１に示されるように、信号源２０は、（能動的で又は受動的であり得る）電力分配器２１に高速のデジタル・データ信号を送出するのに役立ち、この場合、信号は、送信源ギャップ２３を通って、インピーダンス制御された差動伝送線路１６２に移行する。信号は、さらにまた、信号が広帯域終端技法２５による遠端部終端ギャップ２４で終端する場所まで、送信器回路基板１６の線路１６２の差動伝送線路リング構造体上を横電磁波（「ＴＥＭ：ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ」）として伝搬する。リング伝送線路１６２上を進むＴＥＭ信号は、受信器回路基板１８の超広帯域平面のセグメント化されたＧＦＲ近接場プローブ信号取得エリア１００によって近接場でサンプリングされ、このＧＦＲ近接場プローブ信号取得エリア１００は、物理的接触なしに回転接合が自由に回転することができるように送信器１６及びリング構造体１６２の上のある距離に懸架される。よって、示されるように、プローブ信号取得エリア１００は、インピーダンス制御された差動伝送線路１６２の上で少し離れて懸架される。近接場プローブ１００によって空隙６０にわたって回復した信号３０は、受信器１８の受信電子機器２８に送出され、ここで、信号は、検出され、増幅されることが可能であり、このデータを回復可能である。
【0032】
データ・ソース・ドライバー２０は、電流モード論理回路（「ＣＭＬ：ｃｕｒｒｅｎｔ－ｍｏｄｅ ｌｏｇｉｃ」）、フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ（「ＦＰＧＡ：ｆｉｅｌｄ－ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ」）、低電圧差動信号（「ＬＶＤＳ：ｌｏｗ－ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎａｌｉｎｇ」）装置、及び他のディスクリート装置を含む、所望のデータ・レートが可能な多くの技術のいずれかであってもよい。データ信号は、差動リング・システムに送給するために２つの等しい振幅の位相反転した信号に分割され、これは、受動抵抗分配器又は能動技法（例えば、ＣＭＬファンアウト・バッファ）によって行われ得る機能である。電力分配器２１は、ディスクリートの組立体として実装可能であり、又は、この実施例では、ディスクリート部品若しくは集積化された部品又は平坦なＰＣＢ幾何学形状で実装された埋め込み受動部品を有する送信器１６のＰＣＢ構造上に組み込まれ得る。電力分配器を実装するために用いられる技術は、より高い周波数で次第により顕著になる信号反射をもたらす部品パッケージの寄生リアクタンスにより、データ・チャネルの高周波動作に対して制約を課す。駆動電子機器、電力分配器、及び伝送線路終端は、高周波性能の能力が寄生リアクタンスを減少させることによって判断されるさまざまな技術（例えば、ＰＣＢ構造上のスルーホール部品若しくは表面実装部品、集積部品、又は平坦なＰＣＢ幾何学形状で実装された埋め込み受動部品）を使用して実装可能である。
【0033】
非接触回転接合１１５における送信器１６のリング構造体１６２は、非共振で、不連続な、典型的にはマイクロストリップ多層プリント回路基板技術で実装されるインピーダンス制御された差動伝送線路である。リング伝送線路１６２の性質は、信号エネルギーの大部分が導体の近接場に含有されているようなものである。構造体から放射されるエネルギーは、遠距離場で打ち消し合う傾向があり、電磁干渉（ＥＭＩ：ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の抑制を支援する。リング・システム上で伝搬する信号は、指向性を有する。
【0034】
受信器１８の近接場プローブ１００は、リング伝送線路１６２上の高速データ伝送の特定の要件を満たしながら、超広帯域近接場応答を有するように設計される。受信器１８は、平行にセグメント化された導電性ストリップ１００の複数の対を片側に有するＰＣＢを広く含むように示される。セグメント化された導電性ストリップ１００のそれぞれの対は、第１のセグメント化された導電性ストリップ１１０及び第２のセグメント化された導電性ストリップ１３０を含む。第１の導電性ストリップ１１０及び第２の導電性ストリップ１３０はそれぞれ、受信器の所望の低周波数ドメインに対応する長さを有し、且つ回転接合１１５の空隙６０にわたって送信器１６０から信号を受信するように構成される。
【0035】
第１の導電性ストリップ１１０は、中央導電性パッド１１９と、中央パッド１１９から端部１１６の方に延在する導電性パッド１１１Ａ、１１２Ａ、及び１１３Ａと、端部１１６を画成する端部容量性素子１１５Ａと、中央パッド１１９から端部１１８の方に延在する導電性パッド１１１Ｂ、１１２Ｂ、及び１１３Ｂと、端部１１８を画成する端部容量性素子１１５Ｂとを備える。中央導電性パッド１１９は、受信器基板１８の信号受信電子機器２８の初段増幅器に接続する中央ビア又はタップ６１を有する。中央導電性パッド１１９、導電性パッド１１１Ａ、１１２Ａ、及び１１３Ａ、端部容量性素子１１５Ａ、導電性パッド１１１Ｂ、１１２Ｂ、及び１１３Ｂ、並びに端部容量性素子１１５Ｂのそれぞれは、抵抗器１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２３Ａ、１２３Ｂ、１２４Ａ、及び１２４Ｂによってそれぞれ互いに分離されている。
【0036】
同様に、第２の導電性ストリップ１３０は第１の端部１３６から第２の端部１３８まで延在する。第２の導電性ストリップ１３０は、中央導電性パッド１３９と、中央パッド１３９から端部１３６の方に延在する導電性パッド１３１Ａ、１３２Ａ、及び１３３Ａと、端部１３６を画成する端部容量性素子１３５Ａと、中央パッド１３９から端部１３８の方に延在する導電性パッド１３１Ｂ、１３２Ｂ、及び１３３Ｂと、端部１３８を画成する端部容量性素子１３５Ｂとを備える。中央導電性パッド１３９は、受信器基板１８の信号受信電子機器２８の初段増幅器に接続する中央ビア又はタップ６２を有する。中央導電性パッド１３９、導電性パッド１３１Ａ、１３２Ａ、及び１３３Ａ、端部容量性素子１３５Ａ、導電性パッド１３１Ｂ、１３２Ｂ、及び１３３Ｂ、並びに端部容量性素子１３５Ｂのそれぞれは、抵抗器１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４３Ａ、１４３Ｂ、１４４Ａ、及び１４４Ｂによってそれぞれ互いに分離されている。
【0037】
よって、プローブ１００の第１の導電性ストリップ１１０は、連続しておらず、代わりに、複数のセグメント１１９、１１１Ａ、１１１Ｂ、１１２Ａ、１１２Ｂ、１１３Ａ、及び１１３Ｂ、複数の抵抗器１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２３Ａ、１２３Ｂ、１２４Ａ、及び１２４Ｂ、第１の容量端部１１５Ａ、並びに第２の容量端部１１５Ｂから形成される。図４に示され、且つ実施例２００に関してさらに後述されるように、この実施例では、セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂ、並びに１１３Ａ及び１１３Ｂは、セグメント長が中央セグメント１１９及び中央ビア６１から距離が長くなると増大するように長さが変化する。よって、中央セグメント１１９は中央長さを有し、セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂは中央セグメント１１９の中央長さを上回る第１の長さを有し、セグメント１１２Ａ及び１１２Ｂはセグメント１１１Ａ及び１１１Ｂの第１の長さを上回る第２の長さを有し、セグメント１１３Ａ及び１１３Ｂはセグメント１１２Ａ及び１１２Ｂの第２の長さを上回る第３の長さを有する。この長さの差異に起因して、導電性セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂ、１１２Ａ及び１１２Ｂ、並びに１１３Ａ及び１１３Ｂは、中央セグメント１１９に対するこれらの位置に応じた異なる周波数応答を有する。このような導電性セグメントは、セグメント１１３Ａ及び１１３Ｂが高周波信号成分に対して最も低い応答を有し、中央セグメント１１９が高周波信号成分に対して最も高い応答を有するように、中央セグメントからの距離又は中央セグメントに対する場所に応じて減少する周波数応答を有する。全体的なストリップ長、個々のセグメント長、及び導電性ストリップ１１０のセグメント数は、受信器１８に対して所望される周波数範囲に応じて変化し得る。
【0038】
図４に示され、且つ実施例２００に関してさらに後述されるように、この実施例では、抵抗器１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２３Ａ、１２３Ｂ、１２４Ａ、及び１２４Ｂはまた、抵抗器の長さが中央タブ１１９及び中央ビア６２からの距離が長くなると増大するように長さが変化する。よって、中央セグメント１１９とセグメント１１１Ａ及び１１１Ｂとの間の抵抗器１２１Ａ及び１２１Ｂはそれぞれ、第１の長さを有し、セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂとセグメント１１２Ａ及び１１２Ｂとの間の抵抗器１２２Ａ及び１２２Ｂはそれぞれ、抵抗器１２１Ａ及び１２１Ｂの第１の長さを上回る第２の長さを有し、セグメント１１２Ａ及び１１２Ｂとセグメント１１３Ａ及び１１３Ｂとの間の抵抗器１２３Ａ及び１２３Ｂはそれぞれ、抵抗器１２２Ａ及び１２２Ｂの第２の長さを上回る第３の長さを有する。セグメント１１３Ａ及び１１３Ｂと小端部容量の端部１１５Ａ及び１１５Ｂとの間の抵抗器１２４Ａ及び１２４Ｂはそれぞれ、導電性ストリップ１１０の端部１１６及び１１８の方に伝搬した高周波信号成分を散逸するのに役立つ。抵抗器１２１Ａ、１２１Ｂ、１２２Ａ、１２２Ｂ、１２３Ａ、及び１２３Ｂは、ストリップ１１０に沿ったこれらの場所における関心周波数を減衰させるように設定される値を有するように構成される。この実施例では、抵抗器１２３Ａ及び１２３Ｂは、低周波信号成分が導電性セグメント１１３Ａ及び１１３Ｂから導電性セグメント１１２Ａ及び１１２Ｂまでそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。次に、双対抵抗器１２２Ａ及び１２２Ｂは、中間高周波信号成分が導電性セグメント１１２Ａ及び１１２Ｂから導電性セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂまでそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。次に、抵抗器１２１Ａ及び１２１Ｂは、中間周波信号成分が導電性セグメント１１１Ａ及び１１１Ｂから導電性セグメント１１９までそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。抵抗器の値、個々の抵抗器の長さ、及び抵抗器の数は、受信器１８に対して所望される周波数範囲及び減衰に応じて変化し得る。
【0039】
同様に、プローブ１００の第２の導電性ストリップ１３０は、連続しておらず、代わりに、複数のセグメント１３９、１３１Ａ、１３１Ｂ、１３２Ａ、１３２Ｂ、１３３Ａ、及び１３３Ｂ、複数の抵抗器１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４３Ａ、１４３Ｂ、１４４Ａ、及び１４４Ｂ、第１の容量端部１３５Ａ、並びに第２の容量端部１３５Ｂから形成される。図４に示され、且つ実施例２００に関してさらに後述されるように、この実施例では、セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂ、１３２Ａ及び１３２Ｂ、並びに１３３Ａ及び１３３Ｂは、セグメント長が中央セグメント１３９及び中央ビア６２から距離が長くなると増大するように長さが変化する。よって、中央セグメント１３９は中央長さを有し、セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂは中央セグメント１３９の中央長さを上回る第１の長さを有し、セグメント１３２Ａ及び１３２Ｂはセグメント１３１Ａ及び１３１Ｂの第１の長さを上回る第２の長さを有し、セグメント１３３Ａ及び１３３Ｂはセグメント１３２Ａ及び１３２Ｂの第２の長さを上回る第３の長さを有する。この長さの差異に起因して、導電性セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂ、１３２Ａ及び１３２Ｂ、並びに１３３Ａ及び１３３Ｂは、中央セグメント１３９に対するこれらの位置に応じた異なる周波数応答を有する。このような導電性セグメントは、セグメント１３３Ａ及び１３３Ｂが高周波信号成分に対して最も低い応答を有し、中央セグメント１３９が高周波信号成分に対して最も高い応答を有するように、中央セグメントからの距離又は中央セグメントに対する場所に応じて減少する周波数応答を有する。全体的なストリップ長、個々のセグメント長、及び導電性ストリップ１３０のセグメント数は、受信器１８に対して所望される周波数範囲に応じて変化し得る。
【0040】
図４に示され、且つ実施例２００に関してさらに後述されるように、この実施例では、抵抗器１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４３Ａ、１４３Ｂ、１４４Ａ、及び１４４Ｂはまた、抵抗器の長さが中央セグメント１３９及び中央ビア６２から距離が長くなると増大するように長さが変化する。よって、中央セグメント１３９とセグメント１３１Ａ及び１３１Ｂとの間の抵抗器１４１及び１４１Ｂはそれぞれ、第１の長さを有し、セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂとセグメント１３２Ａ及び１３２Ｂとの間の抵抗器１４２Ａ及び１４２Ｂはそれぞれ、抵抗器１４１Ａ及び１４１Ｂの第１の長さを上回る第２の長さを有し、セグメント１３２Ａ及び１３２Ｂとセグメント１３３Ａ及び１３３Ｂとの間の抵抗器１４３Ａ及び１４３Ｂはそれぞれ、抵抗器１４２Ａ及び１４２Ｂの第２の長さを上回る第３の長さを有する。セグメント１３３Ａ及び１３３Ｂと小端部容量の端部１３５Ａ及び１３５Ｂとの間の抵抗器１４４Ａ及び１４４Ｂはそれぞれ、導電性ストリップ１３０の端部１３６及び１３８の方に伝搬した高周波信号成分を散逸するのに役立つ。抵抗器１４１Ａ、１４１Ｂ、１４２Ａ、１４２Ｂ、１４３Ａ、及び１４３Ｂは、ストリップ１３０に沿ったこれらの場所における関心周波数を減衰させるように設定される値を有するように構成される。この実施例では、抵抗器１４３Ａ及び１４３Ｂは、低周波信号成分が導電性セグメント１３３Ａ及び１３３Ｂから導電性セグメント１３２Ａ及び１３２Ｂまでそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。次に、双対抵抗器１４２Ａ及び１４２Ｂは、中間高周波信号成分が導電性セグメント１３２Ａ及び１３２Ｂから導電性セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂまでそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。次に、抵抗器１４１Ａ及び１４１Ｂは、中間周波信号成分が導電性セグメント１３１Ａ及び１３１Ｂから導電性セグメント１３９までそれぞれ通過することができるが、より高い周波信号成分が通過しないように構成される。抵抗器の値、個々の抵抗器の長さ、及び抵抗器の数は、受信器１８に対して所望される周波数範囲及び減衰に応じて変化し得る。
【0041】
よって、スリップ・リング１１５は、ＰＣＢ材料のより長い伝送ストリップ１６２、及びより短い差動の導電性受信側プローブ信号取得エリア１００を含む。伝送ストリップ及び受信側プローブ１００は近接して設置され、伝送ストリップ１６２上にある信号は典型的には、空隙６０にわたって受信側プローブ１００に容量結合される。信号は、初段増幅器５０によって増幅され、且つ通信受信回路２８に送信される。トレースは典型的には、ＥＭＣ効果を低減するために差動トラックとして編成されるが、単一のトラックも同様に考えられる。
【0042】
図２に示されるように、送信器１６は、４つのチャネル１６２が中心に対して配向されている円形の平坦なプラッタ構成を有する。図３に示されるように、受信器１８は同様に、湾曲した導電性ストリップ１１０、１３０が中心に対して配向されている４つのプローブ・チャネル１００を有する円形プラッタ回路基板として構成される。送信器１６及び受信器１１８は、それぞれのチャネルに対する受信側プローブ１００がスリップ・リング１１５の対応するチャネル伝送トラック１６２から空隙６０にわたって径方向に整列するように同軸である。伝送トラック１６２の周りを伝搬する信号は、空隙６０にわたって受信側プローブ１００に容量結合され、この場合、信号は増幅され、且つ通信受信回路に伝達される。
【0043】
伝送トラック１６２及び受信側プローブ１００は（図１～図４に示されるように）円形プラッタ上で湾曲しているが、図５及び図６に示される代替的な実施例２００では、このような伝送トラック及び受信側プローブは、まっすぐで平行なトラックとして構成される。ここで図５及び図６を参照すると、改善されたスリップ・リング・プローブの第２の実施例が全体として２００で指示されている。この直線構成を除いて、プローブ２００は湾曲プローブ１００と構成及び動作が同様である。
【0044】
図５に示されるように、スリップ・リング２１５は、ＰＣＢ材料のより長い伝送ストリップ２６０、及びより短い差動の導電性受信側プローブ２００を有する。伝送ストリップ２６０及び受信側プローブ２００は近接して設置され、伝送ストリップ上にある信号は典型的には、空隙６０にわたって受信側プローブ２００に容量結合される。よって、受信側プローブ２００は、図５に示されるようにスリップ・リング２１５の伝送トラック２６２より上に又はこれに隣接して設置される。伝送トラック２６２の下方に伝搬する信号は、空隙６０にわたって受信側プローブ２００に容量結合され、この場合、信号は、増幅器５０を介して増幅され、且つ通信受信回路に伝達される。
【0045】
図６に示されるように、プローブ２００は、第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０を広く含むように示される。スリップ・リング２００の第１の導電性ストリップ２１０は、複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂ、複数の抵抗器２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ、２２３Ａ、２２３Ｂ、及び２２４Ａ、第１の端部２１５Ａ、並びに第２の端部２１５Ｂを含む。複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂは、図６に示されるように、且つプローブ１００に関して説明されるのと同じように長さが変化する。セグメント２１１Ａ及び２１１Ｂ、２１２Ａ及び２１２Ｂ、並びに２１３Ａ及び２１３Ｂは、それぞれ、第１の導電性ストリップ２１０の、中央セグメント２１９から第１の端部２１５Ａ及び第２の端部２１５Ｂまで長さが増大する。
【0046】
第１の導電性ストリップ２１０の第１の端部２１５Ａ及び第２の端部２１５Ｂはそれぞれ、特定の場所における関心周波数を減衰させるように設計される、隣接する抵抗器２２４Ａ及び２２４Ｂそれぞれと直列に接地するように小容量を形成する第２の銅パッド上に第１の銅パッドを含む。これらのパッドは、複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂの幅より広い幅を有する四角形として示される。しかしながら、複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂに関して含む他の形状及び幅は、当業者によって理解されるような意図される目的に適すると考えられる。
【0047】
さらにまた、複数の抵抗器２２１Ａ、２２１Ｂ、２２２Ａ、２２２Ｂ、２２３Ａ、２２３Ｂ、２２４Ａ、及び２２４Ｂは、複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂの隣接するセグメントと、スリップ・リング・プローブ２００の端部パッド２１５Ａ及び２１５Ｂとの間に位置付けられるように構成される。第１の導電性ストリップ２１０の複数の抵抗器の値は、特定の場所における関心周波数を減衰させるように選択される。この実施例はまた、中央セグメント２１９と、複数のセグメントの隣接するセグメント２１１Ａ及び２１１Ｂとの間に２つの抵抗器を含むが、１つのみの抵抗器又は２つ以上の抵抗器が本開示では考えられる。また、複数の抵抗器の長さは、第１の導電性ストリップ２１０の複数のセグメントの隣接するセグメントのサイズに応じて変化する。
【0048】
スリップ・リング２００の第２の導電性ストリップ２２０は、複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂ、複数の抵抗器２４１Ａ、２４１Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂ、２４３Ａ、２４３Ｂ、及び２４４Ａ、第１の端部２３５Ａ、並びに第２の端部２３５Ｂを含む。複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂは、図６に示されるように、且つプローブ１００に関して説明されるのと同じように長さが変化する。セグメント２３１Ａ及び２３１Ｂ、２３２Ａ及び２３２Ｂ、並びに２３３Ａ及び２３４Ｂは、それぞれ、第２の導電性ストリップ２３０の、中央セグメント２３９から第１の端部２３５Ａ及び第２の端部２３５Ｂまで長さが増大する。
【0049】
第１の導電性ストリップ２３０の第１の端部２３５Ａ及び第２の端部２３５Ｂはそれぞれ、特定の場所における関心周波数を減衰させるように設計される、隣接する抵抗器２４４Ａ及び２４４Ｂそれぞれと直列に接地するように小容量を形成する、第２の銅パッド上に第１の銅パッドを含む。これらのパッドは、複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂの幅より広い幅を有する四角形として示される。しかしながら、複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂに関して含む他の形状及び幅は、当業者によって理解されるような意図される目的に適すると考えられる。
【0050】
さらに、複数の抵抗器２４１Ａ、２４１Ｂ、２４２Ａ、２４２Ｂ、２４３Ａ、２４３Ｂ、２４４Ａ、及び２４４Ｂは、複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂの隣接するセグメントと、スリップ・リング・プローブ２００の端部パッド２３５Ａ及び２３５Ｂとの間に位置付けられるように構成される。第２の導電性ストリップ２３０の複数の抵抗器の値は、特定の場所における関心周波数を減衰させるように選択される。この実施例はまた、中央セグメント２１９と、複数のセグメントの隣接するセグメント２３１Ａ及び２３１Ｂとの間に２つの抵抗器を含むが、１つのみの抵抗器又は２つ以上の抵抗器が本開示では考えられる。また、複数の抵抗器の長さは、第２の導電性ストリップ２３０の複数のセグメントの隣接するセグメントのサイズに応じて変化する。
【0051】
スリップ・リング・プローブ２００の最外端（例えば、第１の導電性ストリップ２１０の第１の端部２１５Ａ及び第２の端部２１５Ｂ、並びに第２の導電性ストリップ２３０の第１の端部２３５Ａ及び第２の端部２３５Ｂ）は、より大きい高周波損失を有する。スリップ・リング・プローブ２００の中心部分、最中央セグメント２１９及び最中央セグメント２３９、並びに、ストリップ２１０及び２３０の中央ビア６１並びに中央ビア６２はそれぞれ、高周波数ではほとんど損失がない。これによって、波長（周波数）を、伝送線路を形成しないほど短い導電性材料の長さに制約する、スリップ・リング・プローブ２００のセグメント２１９及び２３９（例えば、第１の導電性ストリップ２１０の複数のセグメント、及び第２の導電性ストリップ２３０の複数のセグメント）の中央ビア６１及びビア６２に隣接する増幅器５０に送給する最も高い周波数が維持される。
【0052】
関心周波数が減少するにつれて波長は増大し、スリップ・リング・プローブ２００の第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０の長さが長ければ長い方のものが利用される。より低い周波数で使用されるスリップ・リング・プローブ２００のこのより大きい信号取得エリアによって、伝送トレース２６２に対する結合容量が増大する。これは、より高い周波数がより小さい容量でうまく結合するため、有益である。より低い周波数で同じ結合を実現するために、（インピーダンスがスリップ・リング・プローブ２００にわたって平坦であると想定して）より大きい容量が必要とされる。
【0053】
スリップ・リング・プローブ２００の第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０は、ＰＣＢ銅ストリップ、又は意図される目的に適し且つ当業者によって理解される任意の他の導電性材料から形成されてよい。この実施例では、第１の導電性ストリップ２１０の複数のセグメント２１９、２１１Ａ、２１１Ｂ、２１２Ａ、２１２Ｂ、２１３Ａ、及び２１３Ｂ、並びに、第２の導電性ストリップ２３０の複数のセグメント２３９、２３１Ａ、２３１Ｂ、２３２Ａ、２３２Ｂ、２３３Ａ、及び２３３Ｂは、長さが、図６に示されるようなスリップ・リング・プローブ２００のその場所における周波数帯域幅及び所望される周波数応答に対応する銅タブである。図６は、損失正接軸２５１及びプローブ長さ軸２５２を有する損失正接グラフ２５０を示している。図６は、さらに、スリップ・リング・プローブ２００に沿ったさまざまな劣化した周波数応答２５３Ａ、２５３Ｂ、２５４Ａ、２５４Ｂ、２５５Ａ、及び２５５Ｂを示す。例えば、第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０のセグメント２１１Ａ及び２３１Ａはそれぞれ、損失正接値２５３Ａ及び２５３Ｂにそれぞれ対応する。第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０のセグメント２１２Ａ及び２３２Ａはそれぞれ、損失正接値２５４Ａ及び２５４Ｂにそれぞれ対応する。第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０のセグメント２１３Ａ及び２３３Ａはそれぞれ、損失正接値２５５Ａ及び２５５Ｂにそれぞれ対応する。第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０のセグメント２１９及び２３９はそれぞれ、損失正接値２５６に対応する。
【0054】
図１１Ａに示されるように、低周波数では、スリップ・リング・プローブ２００は、増幅器５０の情報を伝達するために第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０の長さの大半を使用する。図１１Ｂに示されるように、より高い周波数では、中央の受信セグメント１１９及び１３９、並びに、例えば、スリップ・リング・プローブ２００の第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０のセグメント２１１Ａ、２１１Ｂ、及び２３１Ａ、２３１Ｂなどの他の対象内部の導電性セグメントは、信号を増幅器５０に伝達する。第１の導電性ストリップ２１０及び第２の導電性ストリップ２３０の第１の端部２１５Ａ及び２３５Ａ並びに第２の端部２１５Ｂ及び２３５Ｂに向けたより高い周波数は、散逸され且つ熱として吸収される。そのように、増幅器ピックアップ・エリア５０への伝搬の機会はない。
【0055】
図７を参照すると、ビット列ＰＲＢＳ－７及びＰＲＢＳ－３１のさまざまなアイ・ダイアグラムがスリップ・リング・プローブ１００に対して示されている。スリップ・リング・プローブ１００のテスト結果は、５００Ｍｂｐｓ～１０Ｇｂｐｓの周波数範囲における下端周波数コンテンツに対応する。
【0056】
信号がうまく作動するスリップ・リングの伝送トラック２６２にわたる場所があるが、伝送トラック２６２に沿った他の場所では、信号は故障する。これらの変動は、基本送信周波数に依存しており、受信側プローブ２００として作成される共鳴構造は、（例えば、空隙６０にわたって）トラックが不連続である位置を含んで、スリップ・リングの伝送トラック２６２に対する位置を変更させる。
【0057】
例えば、スリップ・リング通信チャネルにわたるＨＤビデオ信号などの信号を伝達するために、３３．７ＭＨｚ～８９１０ＭＨｚの平坦なチャネル帯域幅が利用され、これら全てには正弦波の振幅及び位相に対する置換はない。これらの周波数はまた、（実際のＰＣＢ材料の光の速度の７５％で推定される）おおよそ２５ｍｍ～７メートルの波形周期長に対応する。これらの波長は、同時に容量及び／又は誘導結合を介して受信側プローブ２００に伝達される。
【0058】
波長が長くなると（周波数が低下すると）、伝送線路効果（例えば、電磁干渉及び雑音）なく、受信側プローブ２００内へのエネルギーに容量的に影響する。これは、より低い周波数波長がプローブ２００の長さをはるかに上回り、且つプローブ２００がこれらの周波数でのこの長さに沿って連続して応答するからである。これらのより低い周波信号は、歪みなく初段増幅器５０に容易に向けられる。低周波数は、プローブ２００の長さより長い周期で受信側プローブ２００に影響し得る。
【0059】
より高い周波数はまた、スリップ・リングの空隙にわたって同時に伝達される。周波数が増大すると、波長は減少し、且つある時点で受信側プローブは別のやり方で、容量性構造から伝送線路結合器に移行することになる。例えば、受信側プローブは１００ｍｍの長さを有していたとしたら、プローブは（７５％の伝搬率で）およそ１０００ｍｍの波長又は２２０ＭＨｚで伝送線路装置内に移行し始める場合がある。より高い周波数は、プローブの長さより短い周期で受信側プローブに影響し得る。
【0060】
スリップ・リング・プローブ１００及び２００は、スリップ・リング・プローブ内に埋め込まれた特有の連続フィルタリング機構を利用する。プローブ１００及び２００は、非接触空隙６０にわたる移行後にデジタル波形を正しく復元するために必要とされる正しい成分の周波数及び波形位相遅延のみを効果的に伝達することによって、デジタル・データ・レート及びプロトコルの範囲にわたる改善されたプローブ応答を示す。
【0061】
プローブ１００及び２００は、非常に精確であり、且つ、簡易な二進デジタル波形の復元（すなわち、ＰＡＭ－４）よりさらに一層複雑である、空隙６０にわたる移行後に複雑な波形を復元するために周波数成分の任意のセットで使用されてよい。このトポロジは、導電性材料における損失正接の連続的な変化を必要とする。スリップ・リング・プローブは、スリップ・リング・プローブの長さに沿って損失正接を増加させる可変ドープ材料を使用する３Ｄ印刷方法によって構築されてよい。
【0062】
スリップ・リング・プローブ１００及び２００は、二進符号化したデジタル波形に利用されてよい。スリップ・リング・プローブ１００及び２００はまた、タイミング・スキュー及びアナログ量子化誤差両方を生じさせる望まれない帯域外雑音を実質的に低減し得る。その結果、スリップ・リング・プローブ１００及び２００は、限定はされないが、ＰＡＭ－４及びＰＡＭ－８波形並びにこれらの派生形を含む、空間間隙にわたるより複雑な通信波形の精確な復元に適用される。スリップ・リング・プローブ１００及び２００を使用して伝達される波形の精度にはまた、回転式インターフェースにわたるＰＡＭ－４又はＱＡＭなど、二値以外の変調を使用することで、同じチャネル帯域幅を使用する間にデータ転送速度は増大する。さらに、スリップ・リング・プローブ１００、２００は、ＰＳＫ、ＦＳＫ、ＡＳＫ、ＱＡＭ、ＯＯＫ、ＣＰＭ、ＱＰＳＫ、ＦＭ、ＡＭ、及びこれら変調技法の派生物などの代替的な変調を使用する他のデジタル波形符号化方式を利用してよい。
【0063】
スリップ・リング・プローブ１００、２００はまた、非接触空隙６０にわたる移行後にデジタル波形を正しく復元するために必要とされる正しい成分の周波数及び波形位相遅延のみを効果的に伝達することによって、デジタル・データ・レート及びプロトコルの範囲にわたるプローブ応答を改善する。
【0064】
スリップ・リング・プローブ１００、２００はまた、長いランレングスのデジタル通信（例えば、ＳＭＰＴＥ対応のビデオ・データストリーム）の信号品質、及び、回転式の非接触インターフェースにわたる８ｂ１０ｂ通信の信号品質を改善する。これによって、必要とする追加のチャネル・ストリームの費用が増大することなく、同じ帯域幅のチャネルにわたるデータ転送速度が速くなる。
【0065】
スリップ・リング・プローブ１００、２００はさらに、回転式、線運動、又は定置の非接触通信システムに適用されてよい。信号源とスリップ・リング・プローブ１００、２００との間の空隙６０の組成は、典型的には空気であるが、空気のような混合物、真空、又は変化する性質の誘電材料であってよい。
【0066】
ここで図８及び図９を参照すると、改善されたスリップ・リング・プローブの第３の実施例が全体として３００で指示されている。示されるように、プローブ３００は、第１の実施例のプローブ１００と同様の湾曲構成を有し、且つスリップ・リング１１５の円形のスリップ・リングのプラッタ構成で使用され得る。プローブ３００はまた、それぞれが受信器の所望される低周波数ドメインに対応し、且つ回転接合の空隙６０にわたる送信器１６のトレース・フィード３６２から信号３０を受信するように構成される長さを有する第１の導電性ストリップ３１０及び第２の導電性ストリップ３３０による一対のセグメント化された導電性ストリップ３１０及び３３０を有する。プローブ３００の第１の導電性ストリップ３１０及び第２の導電性ストリップ３３０はまた、連続しておらず、代わりに、中央セグメント３１９及び３３９、並びに、別々にそれぞれ３１１及び３３１で指示される、該中央セグメントから両方向のどちらにも延在する複数の導電性セグメント又はパッドから形成され、このようなセグメントは、これらの間に、別々にそれぞれ３１４及び３３４で指示される、抵抗器によって分離される。しかしながら、プローブ３００は、中央セグメント３１９及び３３９それぞれからの距離又はこれらセグメントに対する場所に応じて、セグメント３１１及び３３１のそれぞれに対する周波数応答を減少させるために、セグメント又はパッド３１１及び３３１のそれぞれにそれぞれ、結合される、別々に３２１及び３４１で指示される、後端の抵抗器Ｒ及びコンデンサＣ素子を使用することによって、プローブ１００及び２００と異なっている。導電性銅セグメント又はパッド３１１及び３３１のそれぞれは、そのために、異なる周波数応答が提供され、このような周波数応答は、プローブ中心並びにパッド３１９及び３３９からそれぞれ離れるにつれて減少する。導電性セグメント３１１及び３３１並びに抵抗器３１４及び３３４のそれぞれは、同じ長さを有する。この実施例では、抵抗器３１４及び３３４は、パッド間の分離を短くするために９０度回転させられ、２つのより小さい抵抗器は、中央パッド３１９及び３３９と直接隣接したパッド３１１及び３３４との間にそれぞれ配設される。
【0067】
それ故に、スリップ・リング・プローブ３００は、導電性銅セグメント又はパッド３１１、及び、ストリップ、及びストリップに沿ってパッド周波数応答を制御するＲＣ素子３２１を形成する抵抗器３１４が交互になっている第１の導電性ストリップ３１０と、スリップ・リング・プローブ３００の範囲で受信される最も高い周波数を減衰させ、且つこれら周波数が、スリップ・リング・プローブ３００の対応する第１の導電性ストリップ３１０及び第２の導電性ストリップ３３０の中央の銅セグメント又はパッド３１９及び３３９に伝送されないようにするために、銅セグメント又はパッド３３１、及び、ストリップ、及びストリップに沿ってパッド周波数応答を制御するＲＣ素子３４１を形成する抵抗器３３４が交互になっている第２の導電性ストリップ３３０とを含む。Ｒ／Ｃ周波数フィルタ要素３２１及び３４１は、それぞれのセグメント又はパッド３１１及び３３１の下側に取り付けられる。この実施例では、フィルタ要素３２１及び３４１におけるコンデンサＣのそれぞれの容量は、中央パッド３１９及び３３９に直接隣接するセグメント３１１及び３３１が最も低い容量を有し、且つストリップ３１０及び３３０の端部でのセグメントにおけるコンデンサＣが最も高い容量を有するように、中央セグメント３１９及び３３９からの距離又はこれらに対する場所に応じて増大する。よって、この実施例では、中央セグメント３１９及び３３９における容量はゼロであり、このような容量は、それぞれのセグメント３１１及び３３１用のそれぞれのコンデンサＣに対して、これらセグメント３１１及び３３１がプローブの中心から離れると増大するため、このようなセグメントはプローブの中心から離れるにつれて周波数に対する応答がどんどん低下する。導電性銅セグメント又はパッド３１１及び３３１のそれぞれは、それによって、異なる周波数応答が提供され、このような周波数応答は、プローブ中心並びにパッド３１９及び３３９からそれぞれ離れるにつれて減少する。この実施例では、それぞれのフィルタ要素３２１及び３４１のコンデンサＣの容量は、プローブの中心からの対応するセグメント３１１、３３１の距離に応じて変化するが、それぞれのフィルタ要素３２１及び３４１の対応する抵抗器Ｒの抵抗は同じであり得る。ストリップ３１０は、中央セグメント及びビア３１９の両側において、１０の線路抵抗器３１４、線路セグメント３１１、及び対応するフィルタ要素３２１を有するように示される。ストリップ３３０は、中央セグメント及びビア３３９の両側において、１０の線路抵抗器３３４、線路セグメント３３１、及び対応するフィルタ要素３４１を有するように示される。しかしながら、多かれ少なかれ、線路抵抗器、線路セグメント、及びフィルタ要素は、意図される目的に適しており且つ当業者によって理解される特定の周波数範囲に応じて利用されてよい。
【0068】
スリップ・リング・プローブ３００は、セグメント化されたトポロジを保持する傾斜周波数応答プローブであるが、より高い周波数成分は、抵抗部品を通してより高い周波数を接地面３２２及び３４２に効果的に分路する、受動抵抗器Ｒ、並びにコンデンサＣフィルタ３２１及び３４１（例えば、ローパス・フィルタ）によってそれぞれ、導電性セクション３１１及び３３１のそれぞれにおいて減衰する。Ｒ－Ｃフィルタ３２１及び３４１は、対応する第１の導電性ストリップ３１０及び第２の導電性ストリップ３３０のそれぞれのセグメント３１１及び３３１の下に電気的に結合される。よって、この実施例では、スリップ・リング・プローブ３００は、終端されない伝送線路セグメントではなく、プローブ３００の長さにわたる受動抵抗－容量多極ローパス・フィルタ技法を含む。いずれにしても、中央タブ及び中央情報タップ６１及び６２からの距離が遠くなるほど、減衰される信号３０の上方の周波数領域は多くなる。
【0069】
図９の回路表示に示される抵抗器Ｒ及びコンデンサＣは、ディスクリート部品、ディスクリート部品及びＰＣＢ埋め込み部品の混合物、又は全てのＰＣＢ埋め込み部品のいずれかであってよい。さらに、傾斜周波数応答（ＧＦＲ：ｇｒａｄｉｅｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）部の構成部品の数が増大すると、元のデジタル波形のより簡潔な表示がもたらされるが、これは、一定のデジタル・シグナリングの進行に含有される全ての可能な高調波周波数に間隙がないことが考慮されているからである。さらなる実施例では、さらに多くのより小さいセグメントを有するＧＦＲプローブは、図１０に示されるように、典型的な連続したＧＦＲプローブとして振る舞い始める。
【0070】
図９はまた、周波数構造共鳴範囲が２．６ＧＨｚ～１１ＧＨｚであることを示している。しかしながら、より小さい又はより大きい周波数構造共鳴範囲は、意図される目的に適しており且つ当業者によって理解されるスリップ・リング・プローブによって利用されてよい。
【0071】
この実施例では、スリップ・リング・プローブ３００は、およそ５．８４２ｃｍ（２．３０インチ）の全長を有し得る。それぞれの受信側パッド３１１及び３３１は、長さが０．２７９ｃｍ（０．１１インチ）で幅が０．１９１ｃｍ（０．０７５インチ）であり得る。スリップ・リング・プローブ３００の基板は、ＥＲ＝～４と表され得、伝搬速度は光の速さ（ｃ）のおよそ５０％である。パッド３１１、３３１の間の抵抗器３１４、３３４は、パッド間の間隔を最小化するために垂直に位置している。フィルタ部品Ｒ、Ｃは、それぞれのパッドに位置してよく、ディスクリート部品及び／又は埋め込み部品を含んでよい。フィルタ部品Ｒ、Ｃの値は、構造共鳴を回避しながら、最も高い周波数を通すように選択される。
【0072】
図１０は、損失正接軸２５１及びプローブ長さ軸２５２を有する典型的な損失正接グラフ４０を示す。図１０はさらに、スリップ・リング・プローブの長さに沿って連続して劣化する周波数応答３３によるスリップ・リング・プローブ４００を示す。スリップ・リング・プローブの第１の端部１５Ａ、１５Ｂ及び第２の端部３５Ａ、３５Ｂに向けたスリップ・リング・プローブの最外端は高周波数損失が大きくなる。中央タップ又はビア６１、６２に最も近いスリップ・リング・プローブの内側部分は、高周波数ではほとんど損失がない。これによって、より高い周波数を、スリップ・リング・プローブの中央タップ６１、６２における増幅器５０に送給し、且つスリップ・リング・プローブの長さに沿った伝送線路を形成しないくらい短くなるようにスリップ・リング・プローブの導電性材料１０、３０の一部分に波長（周波数）を制約することが可能になる。導電性セグメント及び導電性セグメント間の抵抗器が小さくなればなるほど、プローブに対する損失正接グラフは図１０に示される典型に近づく。
【0073】
明確にするために、別個の実施例の文脈で説明される本開示のある特定の特徴がまた、単一の実施例で組み合わせて提供されてよいことは理解されたい。逆に、簡潔にするために、単一の実施例の文脈で説明される本開示のさまざまな特徴はまた、別々に、又は任意の適した部分的組み合わせで提供されてよい。
【0074】
本開示では、多くの変更及び修正がなされ得ることが考えられる。したがって、改善されたプローブの形態が示され且つ説明され、多数の代替策が論じられるが、以下の特許請求の範囲によって定められ且つ差別化されるように、本発明の範囲から逸脱することなく、さまざまなさらなる変更及び修正がなされ得ることを、当業者は容易に理解するであろう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11A】
【図11B】