[发明专利]在高于75千兆赫兹的频率上进行料位测量的高频模块

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请要求2008年10月29日提交的欧洲专利申请08167856.7号和2008年10月29日提交的美国临时专利申请61/109319号的申请日期的优先权，这些申请的公开内容通过引用合并于此。 

技术领域

本发明涉及料位测量。具体地，本发明涉及：一种用于在高于75千兆赫兹(GHz)的频率上进行料位测量的高频模块；一种具有高频模块的料位雷达；以及一种用于操作具有高频模块的料位传感器的方法。 

背景技术

在料位测量中使用高频率具有许多优点。例如，这样可以使传感器的部件较小。 

在高频范围内的料位测量中有三个不同的频带。第一个是所谓的C带，其范围在4GHz到8GHz；K带，其范围在18GHz到27GHz；以及所谓的W带，其范围大约在75GHz到110GHz。 

与其它频带相比，W带的高频可能要求在高频(HF)模块的构造方面有特别的设计技术，该设计技术在C带和K带的频率上可能不是必要的。 

在工作在C带或K带中的料位雷达器件的电子模块(所谓的雷达前端)中，可以使用单独封装的高频部件(HF部件)，而一般地说，到目前为止在W频带中只使用不封装的部件。原因是，在W带的高频情况下，部件外壳的寄生效应会非常显著地妨碍该高频部件的功能，并且也妨碍单片微波集成电路(MMIC)的功能。 

发明内容

阐述了根据独立权利要求的特征的用于料位测量的高频模块、料位雷 达以及操作料位传感器的方法。此外，在从属权利要求中，阐述了本发明的进一步的实施例。 

所描述的示例性实施例同样地涉及该高频模块、料位雷达和方法。换言之，下文中提到的与该高频模块相关的特性也能够在该方法或该料位雷达中实现，反之亦然。 

根据本发明的一个示例性实施例，阐述了一种用于料位测量并且在高于75GHz的频率上使用，具体说在W带中的频率上使用的高频模块。该高频模块包括微波半导体形式的芯片(也称作微波开关电路、微波IC、MMIC、或高频部件)、印刷电路板以及该高频模块、具体说是该微波半导体的导电的外壳，该外壳导电地接合(例如粘合)在该印刷电路板上，使得该外壳导电地附连在该印刷电路板上。该外壳不仅用于该微波半导体，而是用于整个HF电路。 

将高频外壳或HF盖子直接接合和/或夹在印刷电路板上可以避免使用在铣过的外壳中安装所述微波半导体器件这种比较昂贵的做法。可以使用总体印刷电路板作为复合印刷电路板(例如FR4/特氟隆(Teflon))或者多层印刷电路板，以代替使用陶瓷上的单独的电路部件。 

在这种布置中，复合印刷电路板被认为是多层印刷电路板的特殊情况。一般地说，多层印刷电路板包括相同的材料(通常是FR4)的若干层。在复合印刷电路板中，至少有一层包含某种其它材料，例如，特氟隆或特氟隆/陶瓷混合物。 

为了将外壳接合到印刷电路板上，例如使用导电硅。不需要进行滚缝焊接或激光焊接来密封外壳，因为不要求外壳是气密的。不需要在外壳中填充惰性气体。于是，就能便宜地、简单地和较省力地制造高频模块。 

根据本发明的另一示例性实施例，利用锌的压铸方法或镀金属塑料来制造外壳。于是，能够降低制造成本。 

由于外壳不需要是气密的，所以，可以不使用密封的玻璃导出体(leadthrough)，而是利用通常的SMD连接器从外壳的内部向外部引出微波半导体的连接或用于控制HF模块或向其供电的线。 

通过印刷电路板中的波导耦合将信号线(微波信号)引到外部。所有其它的用于控制HF模块或向其供电的线则通过连接器(在这种情况下为SMD连接器)引出。例如将连接器安置在印刷电路板的背面，换言之，不在HF外壳的下方。HF外壳自身接合到印刷电路板上以便成为气密的。 

也可以不再需要对微波半导体进行封装。 

根据本发明的另一示例性实施例，外壳包括一个或若干集成的隔离器来屏蔽电磁辐射，该隔离器(也称作隔离器单元)也是由金属制成的。 

例如，将隔离器和外壳设计成一体。也可以将隔离器接合到外壳，或以其它方式附连到外壳。 

根据本发明的另一示例性实施例，外壳(如果除了集成的金属隔离器外还可应用的话)包括一个或若干用于屏蔽电磁辐射的隔离器，该隔离器由衰减材料制成或包含衰减材料。 

根据本发明的另一示例性实施例，高频模块用于以脉冲工作方式向微波半导体提供电压。