[发明专利]用于识别微波路径中的物体的微波栅和方法

说明书

本发明涉及一种根据权利要求1或12的前序部分的、用于在微波路径中识别物体的微波栅（Mikrowellenschranke）和方法。

光栅经常被用于无接触地识别物体。但是光谱不适用于所有应用，例如在具有强污染的环境中。所以有一些应用领域，其中微波栅是更合适之选。微波不仅穿透不透明的小颗粒，而且至少穿透非金属物体的薄层并且因此甚至使得对封闭容器内的监视成为可能。微波栅原则上如光栅一样工作：微波信号在待监视区域一侧被发射并且在相对的一侧被重新接收。如果在所述微波路径中出现物体，则被接收的微波信号会改变，因此物体的存在能被识别。

一种关于微波栅的特定应用是容器中介质（如液体或散装物料）的水平检测。待识别物体此处是从一定物位或水平达到微波路径的介质并且因此使微波信号衰减。这样特别是临界物位溢出或空闲被监视，因此所述物位的调节能及时进行。对于水平查明，已知很多其他可选方案，例如音叉传感器、雷达传感器、基于超声波的系统或电容性的系统。对此，微波栅显示出关于相对干扰影响（例如温度、压力、灰尘或噪音）的鲁棒性的优点。

传统的微波栅（例如从DE33 02 731A1已知的微波栅）被分成发射单元和接收单元。这首先意味着，微波栅包括不可互换的两个不同单元。此外，必须在许多方面确保发射单元和接收单元之间的关联，尤其当更多个微波栅被并排工作时更是如此。因此选择具有小辐射波瓣的天线设计，以便实现所关联的相对设置的微波栅单元的方向性。这种天线能采用大的、在安装时产生干扰的尺寸，并且同时必需相当准确的单元安装和定向。

此外，在发射单元以及接收单元中的参数（例如载波频率、调制频率或偏振方向）必须被同样地调节，从而使得所属的单元互相识别并且尽可能小地被其他微波栅的陌生单元影响。这种调节只能根据对微波的工作方式准确的理解来实施，并且对于相应的技术人员本身而言调试所需的时间成本所有提高。用于确保唯一的关联的所谓的限制也影响了单元的布置可能性，例如用于避免关联不当，所述单元彼此应有足够的间隔。因为在传统的发射单元和接收单元之间不存在更高的信息技术耦合，干扰影响（例如下降的发射机功率或多路径传播）难以控制。

因此本发明的任务是，给出一种具有简化构造的微波栅和被改进的测量方法。

该任务通过根据权利要求1或12的用于识别在微波路径中的物体的微波栅和方法来解决。对此本发明以此基本思想为出发点，即扩展出微波路径的两个微波单元不分成发射机和接收机，而是将两个微波单元设计成相互间以同样方式既作为发射机又作为接收机。这也使得用于协调、检查和用于数据交换的双向通信可能。因此，将集成的模块使用作为用于发射和接收的收发器，所述集成的模块特别是数字模块或混合信号模块，其不是被设计或制造用于微波栅，而是用于无线通信例如在RFID区域中或用于本地网络。这种模块提供丰富的功能，其虽然不被认为用于微波栅，但是能被很有利地利用。

本发明具有以下优点，即同类的微波单元代替专用的发射机和接收机在各处安装。因此简化了制造、操纵和存储。集成的高频收发器是格外成本合算的和可商业获得的，这样低的制造成本、短的开发周期以及无较大涉及微波栅的开发活动使无线通信技术中的自动连接的持续改进成为可能。因为用于便携式设备优化的收发器模块的格外低的功率消耗，微波栅也够用于低供电的应用，例如两线制HART连接，或若有可能甚至可使用电池。

此外，无线通信被设计用于在受干扰影响和弱信号下的使用。由此，微波栅受益于对薄物体的高测量灵敏度、较少的通过介质的延伸和待检测物体的小的电容系数。对微波单元的定向和位置的要求，与传统微波栅相比明显更少。因为确定信号的识别和专用配合也是无线通信的通常任务之一，从而使得所述模块已带来相应的解决办法，以便在恶化条件下发现和关联正确的微波信号。因此，多个微波栅的相互影响似乎被自动考虑和排除。最后，能够通过相应的改变的双向通信来关注相对于漂移（包括温度波动和发射信号的老化引起的性能劣化）的被提高的稳定性。

高频收发器优选地被设计用2.4GHz–ISM–频带（Industrial,Scientific and Medical Band）。ISM频带能无需批准地被使用，就是说预期在世界范围无限制地无线电设备核准。同时在ISM带中运行的设备是耐干扰的，因为必须预期在任何时候在所述带中存在其他发射器。而关于这一问题，用于无线通信的模块能自行处理。