[发明专利]波导管输入耦合装置

说明书

技术领域

本发明涉及波导管输入耦合装置，尤其是用于雷达液位测量器的波导管输入耦合装置，具有波导管、载体板以及至少一个馈线，其中所述波导管在载体板的第一侧上装配到载体板上，在载体板上和/或在载体板中的馈线被引导至波导管的内部区域中，并且馈线以位于波导管的内部区域中的端部结束。

背景技术

这种波导管输入耦合装置在高频技术中从很早开始就已知了，并且其用作在产生电磁信号的电子装置和将导线引导的信号馈入到波导管的内部空间中的馈入装置之间的接口。在由现有技术已知的波导管输入耦合装置中，载体板通常由从电路技术已知的电路板构成，其中馈线通常实施为微带线并且通过波导管中的凹陷引入到波导管的内部空间中，在此导线引导的电磁波与馈线分离并且作为所引导的电磁波在波导管中传播。在雷达液位测量器范围中的该示例性讲述的应用中，所引导的电磁波最后也可以作为自由前进波离开波导管，或者直接在从波导管射出之后或者在穿过与波导管连接的辐射装置之后，该辐射装置通常是为了实现确定的辐射特性而设置的；在后一种情况下波导管类似地仅用作过渡元件（übergangselement）。波导管的形状以及馈入的电磁信号决定了最后电磁波的何种模式在波导管中传播。通常，将具有GHz范围中频率的电磁波用于雷达应用。

由现有技术已知，除去载体板的、包围波导管的内部区域中的馈线的材料—例如通过跣削—，使得馈线的端部实际上显露出来。该过程是比较费事的，因为尤其是在高频电磁波的情况下所产生的结构较小，因此机械方面很灵敏，从而必须对要实施的跣削工作的精度提出高的要求。这种构造例如由Brumbi，D的“Grundlagen der Radartechnik zur Füllstandmessung”第三改进版，1999已知。

发明内容

由此本发明的任务是说明一种这样的波导管输入耦合装置，其具有更大的稳定性并且应当简单地制造。

前面引入的任务在开头所描述的波导管输入耦合装置中通过以下方式解决，即载体板连贯地也延伸到波导管的内部区域中并且由此越过馈线的端部，在载体板上和/或载体板中的馈线的端部附近布置导电的输入耦合元件，使得所述输入耦合元件电容地与馈线耦合并且所述输入耦合元件用于将通过馈线引导至波导管中的电磁波输入耦合到波导管中。通过载体板连贯地也延伸到波导管的内部区域中，也就是实际上是连贯的板，去掉了显露馈线的在波导管的内部区域中结束的端部的工序，此外避免了机械方面灵敏的结构。通过在馈线端部附近的导电的输入耦合元件，可以电磁地匹配波导管输入耦合装置并且例如电磁地匹配带宽，以影响待引导电磁波的期望的中心频率。

在本发明的优选的设计中，被证明为有利的是，输入耦合元件基本上布置在位于载体板上和/或载体板中的波导管的中心。如果前面提到馈线被引导在载体板上和/或载体板中，或者输入耦合元件布置在载体板上和/或载体板中，则意味着导电元件不是必须实现在载体板的表面上，而是更确切地还可以实现为载体板中的导电结构，如例如由多层电路板已知的。

作为输入耦合元件的特别合适的结构被证明是十字形状，使得因此输入耦合元件具有纵向条和横向条，其中纵向条和横向条布置成十字形状。纵向条和横向条当然不需要作为单独的、重叠的结构相互区分，更确切地也可以作为唯一的一个结构存在，在该结构中仅可在几何形状上在纵向条和横向条之间相互区分。输入耦合元件的十字形状在可实现和已实现的带宽方面带来了预料不到的积极效果。利用常规的构造在比15dB更好的匹配的情况下实现大多不超过载波频率的大约10%的带宽，而利用所描述的十字形状的输入耦合元件可以实现载波频率的大约20%的带宽，这带来了显著的优点。

通过改变纵向条的长度和横向条的长度，例如可以改变用于实现高于预定衰减的匹配和实现期望的中心频率的带宽。

输入耦合元件优选被设计为，使得输入耦合元件的特征性尺寸位于待发射电磁波的波长的四分之一的范围内。“特征性尺寸”例如意味着输入耦合元件的纵向和横向延伸，在输入耦合元件被设计为十字形状的情况下也就是输入耦合元件的纵向条和横向条的长度。但是在任何情况下，在此都要考虑所述构造的有效相对介电常数—例如由载体板和周围空气的相对介电常数产生—，因为该有效相对介电常数作为比例因子进入，其中该比例因子更确切地是有效相对介电常数的平方根的倒数。