[发明专利]气密的波导耦合输入装置、高频模块、料位雷达和应用

说明书

技术领域

本发明涉及物位测量。尤其地，本发明涉及一种用于将高频模块的电磁信号耦合输入到波导中的气密的波导耦合输入装置、一种具有气密的波导耦合输入装置的高频模块、一种具有高频模块的料位雷达和气密的波导耦合输入装置在现场仪器中的应用。

背景技术

现场仪器、特别是与传感器一起用于测量料位或边界位置的现场仪器通常基于运行时间测量。在运行时间测量中，确定雷达信号或经引导的微波脉冲的信号运行时间。随后，根据所述信号运行时间确定期望的测量值。

所述信号具有特定的频率和持续时间。雷达信号和微波信号能够与高频技术(HF技术)的范围相关联。作为位于高频技术的范围中的信号，在小于2GHz的频率范围中的信号通常用作为经引导的微波信号，并且在5GHz至79GHz和以上的范围中的信号通常用作雷达信号。

出于安全原因，需要的是：在防爆炸方面将现场仪器的电子装置与测量环境(即例如用填充介质填充的容器的内部)分隔。该分隔例如由气密的密封件组成。由此，可防止：爆炸性的物质或气体混合物从容器内部到达现场仪器的电子装置并在那里点燃。

EP 2 093 846 A1描述一种用于可提供这种爆炸防护的现场仪器的气密的导体馈通件。该导体馈通件构成为是同轴的并且例如在5GHz和28GHz之间的频率范围中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种良好地适合于超过60GHz的发送频率的具有爆炸防护的现场仪器。

根据本发明的第一方面，提出一种用于将高频模块的电磁信号耦合输入到波导中的气密的波导耦合输入装置(也称作波导接口)。在此，电磁信号由高频模块产生、由波导耦合输入装置的设置在承载件上的平面型的辐射器元件放射并且然后由波导传输。

波导耦合输入装置具有气密地密封波导(104，105)的介电的密封元件(111)。

波导的主要区域例如构成为是柱形的。但是，也能够为矩形波导。例如，波导沿着主要区域具有恒定的内径。

由平面型的辐射器元件放射的电磁信号也能够称作为发送信号。此外，平面型的辐射器元件也可构成为对接收信号进行接收，所述接收信号(在根据运行时间原理工作的料位测量仪器的情况下)为此外在填充物料面上反射的经过反射的发送信号。平面型的辐射器元件也能够构成为由多个辐射器元件构成的阵列。

承载件例如为电路板。

构成为用于传输所放射的信号的波导能够与承载件气密地连接。此外，波导耦合输入装置具有介电的密封元件，所述密封元件在波导的内部中气密地封闭波导。换言之，所述密封元件将波导的位于平面型的辐射器元件的区域中的前部区域与波导的位于探针端部(或波导)的区域中的后部区域隔开，即朝向测量环境的方向隔开。

根据本发明的另一个实施方式，介电的密封元件由电路板制成，例如铣出。

根据本发明的另一个实施方式，介电的密封元件是柱形的塑料件。

根据本发明的另一个实施方式，介电的密封元件是锥形的、棱锥形的、双锥形的或双棱锥形的塑料件，所述密封元件还具有柱形区域，在所述柱形区域处，密封元件以气密的方式与波导连接。

根据本发明的另一个实施方式，介电的密封元件具有阶梯形的表面。

根据本发明的另一个实施方式，密封元件的下述区域具有金属覆层，以便构成与波导的气密的焊接或粘接连接，其中在所述区域上，密封元件以气密的方式与波导连接。在与波导粘接连接的情况下，同样可以(但并非必须)设有金属覆层。特别地，粘接剂自身能够是金属的。

根据本发明的另一个实施方式，介电的密封元件具有次级辐射器，所述次级辐射器安置在密封元件上或集成到密封元件中，并且所述次级辐射器接收由平面型的辐射器元件放射的信号并且再次放射。次级辐射器同样能够接收经过反射的接收信号并且朝向平面型的辐射器元件的方向放射。

根据本发明的另一个实施方式，平面型的辐射器元件设置在波导的起始区域中或直接设置在所述起始区域的上游，使得所放射的信号首先位于波导的起始区域中并且朝向波导的主要区域的方向传播。在该实施方式中重要的是：波导的起始区域朝向平面型的辐射器元件扩宽。换言之，波导的起始区域的内径在与波导的主要区域的过渡区域中(即在起始区域和主要区域交会的部位上)与主要区域的内径同样大，而起始区域的内径朝向平面型的辐射器元件变大。

以所述方式实现，平面型的辐射器元件能够具有相对大的放射面积进而具有相对大的直径。由此，信号的质量能够得到改进。