[发明专利]料位雷达频率转换器

说明书

相关申请

本申请要求于2005年12月5日提交的美国临时专利申请60/742,410 和2006年2月17日提交的美国临时专利申请60/774,403的优先权，其内 容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及料位测量。特别地，本发明涉及一种用于料位雷达的频率 转换器，一种用于确定罐中料位的料位雷达，将这种频率转换器用于料位 测量的应用，以及一种用于为料位雷达进行频率转换的方法。

背景技术

已公开的料位测量设备除了用于发射或接收雷达波或微波的天线之 外还具有频率转换器，该频率转换器将发射脉冲振荡器生成的电磁信号向 高频变换。

DE 43 31 353涉及一种带有频率转换电路的雷达-距离测量设备，该 频率转换电路具有本地振荡器、混频器和天线端子。频率转换电路将雷达 模块所接收的信号的频率通过与本地振荡器的另一频率混合来转换为更 高的频率，发射信号以该更高的频率被发送给天线端子。

在此，发射功率与混频器的功率相关。在离开混频器之后，不可能再 对发射信号进行放大。

发明内容

本发明的任务是，为料位雷达提供一种改进的频率转换。

根据本发明的一个实施例，为料位雷达提供了一种频率转换器，该频 率转换器包括：信号生成单元，用于产生被频率转换的电磁发射信号；接 收电路，用于对接收信号进行接收，以确定料位；发射耦合器；和第一放 大器，用于放大被频率转换的发射信号和/或接收信号，其中发射耦合器 具有：输入端，用于从信号生成单元接收放大的、被频率转换的发射信号； 第一输出端，用于直接将发射信号发送给天线装置和用于从天线装置对接 收信号进行接收；以及第二输出端，用于将接收信号发送给接收电路。

由此，根据本发明的频率转换器具有放大器，在被频率转换的高频发 射信号被天线发射出去之前，该放大器对该发射信号进行放大，或者在天 线接收到的接收信号被向回转换为低频之前，该放大器对该接收信号进行 放大。

通过这种附加的放大，可以实现更好的信噪比以及更高的敏感性。特 别地，由此也可能对较为不利的填料进行测量。否则，在这种填料的情况 下所反射的信号会太小，以致不能实现可接受的、可用的测量结果。

根据本发明的另一实施例，发射耦合器具有定向耦合器，该定向耦合 器具有对称的或者非对称的混合电路(Hybrid)。

这种非对称的混合耦合器例如可以实施为90°混合耦合器，该混合耦 合器特别适合于与圆形的波导耦合输入装置相连。

根据本发明的另一实施例，天线装置具有圆形的波导耦合输入装置， 其中发射耦合器的第一输出端与圆形的波导耦合输入装置耦合，用于耦合 输入发射信号。

作为另外的优点，由对称的90°混合耦合器和圆形的耦合输入装置构 成的组合已经得到将发射路径和接收路径分开。通过这种方式，可以省去 昂贵的部件，例如环行器，并且同时可以将全部的生成器功率转发给天线。

根据本发明的另一实施例，以60GHz到120GHz之间的频率来实施 用于产生电磁发射信号的信号生成单元。

例如，频率转换器可以实施为79GHz的高频模块。然而，也可能为 更高的频率，例如120GHz左右的频率。

根据本发明的另一实施例，频率转换器包括第二放大器用于放大接收 信号，其中该第二放大器设置在第二输出端之后。

根据本发明的该实施例，现在设计了两个放大器，其中第一放大器例 如用于对输入到发射耦合器中的信号进行放大，而第二放大器用于放大从 发射耦合器中出来之后的被接收的信号或输出信号。两个放大器都位于频 率转换器的高频侧。由此，保证了输入信号和输出信号的灵活放大。

根据本发明的另一实施例，信号生成单元包括：脉冲发生器，用于生 成具有第一频率的第一电磁信号；本地振荡器，用于生成具有第二频率的 第二电磁信号；以及第一混频器，用于借助本地振荡器的第二电磁信号对 脉冲发生器的第一电磁信号进行频率转换，其中第一混频器被实施用于输 出发射信号。于是设置了一种混频器，其获得脉冲发生器的输入信号，并 且将该输入信号借助本地振荡器的信号(其例如可以在10GHz到25GHz 之间)混频为更高的频率。由该混频于是得到发射信号，该发射信号随后 被放大并馈送到发射耦合器中。