BR112014032936B1 - Acoplamento de guia de onda, módulo de alta frequência, radar de nível de enchimento e emprego - Google Patents

Acoplamento de guia de onda, módulo de alta frequência, radar de nível de enchimento e emprego Download PDF

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Abstract

acoplamento de guia de onda, módulo de alta frequência, radar de nível de enchimento e emprego. a presente invenção refere-se a um acoplamento de guia de onda com um elemento irradiador plano, que copla o sinal de emissão a uma guia de onda do acoplamento de guia de onda. a guia de onda se alarga na direção do elemento irradiador plano, de modo que o elemento irradiador pode apresentar um diâmetro relativamente grande, sem que a parede interna da guia de onda prejudique essencialmente a qualidade do sinal.

Description

Área da invenção
[0001] A invenção refere-se a uma medição de nível de enchimento.Especialmente, a invenção refere-se a um acoplamento de guia de onda para acoplamento de um sinal eletromagnético de um módulo de alta frequência em uma guia de onda, a um módulo de alta frequência com um acoplamento de guia de onda, um radar de nível de enchimento com um módulo de alta frequência e a emprego de um acoplamento de guia de onda em um aparelho de campo.
Antecedente técnico
[0002] Aparelhos de campo, especialmente aparelhos de campo que são empregados com sensores para medição de níveis de enchimento ou níveis limite, se baseiam frequentemente em medições de tempo de curso. Nas medições de tempo de curso, os tempos de curso de sinal são determinas por sinais de radar ou por pulsos de micro-ondas guiados. Desses tempos de curso de sinal é então determinada a desejada grandeza de medição.
[0003] Os sinais apresentam uma determinada frequência eduração. Os sinais de radar e os sinais de micro-ondas podem ser associados à faixa da técnica de alta frequência ("HF-Technik"). Como sinais, que se situam na faixa da técnica de alta frequência, são empregados, via de regra, sinais na faixa de frequência de até 2 GHz como sinais de micro-ondas guiados e sinais na faixa de 5 GHz até 79 GHz e acima disso como sinais de radar.
[0004] Por razões de segurança, pode ser necessário que a eletrônica do aparelho de campo seja separada do ambiente de medição (portanto, por exemplo, do interior de um recipiente cheio com um meio de enchimento) por técnica de proteção contra explosão. A separação consiste, por exemplo, em uma vedação estanque a gás. Pode-se evitar, assim, que substâncias ou misturas de gás passíveis de explosão possam passar do interior do recipiente para a eletrônica do aparelho de campo e ali entrar em ignição.
[0005] A EP 2 093 846 A1 descreve uma implementação de condutor estanque a gás para um aparelho de campo, que pode disponibilizar essa proteção contra explosão. A implementação de condutor é executada em técnica coaxial e empregada, por exemplo, em uma faixa de frequência entre 5 e 28 GHz.
Sumário da invenção
[0006] Constitui um objetivo da invenção prover um aparelho de campo com proteção contra explosão, que seja bem apropriado para frequências emissoras acima de 60 GHz.
[0007] Conforme um primeiro aspecto da invenção, é indicado um acoplamento de guia de onda (também chamado de conexão de guia de onda) para o acoplamento de um sinal eletromagnético de um módulo de alta frequência a uma guia de onda. O sinal eletromagnético é então produzido pelo módulo de alta frequência, irradiado por um elemento irradiador plano do acoplamento de guia de onda e então transmitido pelo conduto oco de um volume definido por uma região inicial da guia de onda ao longo de um volume definido por uma região principal da guia de onda.
[0008] A região principal da guia de onda é executada, por exemplo,cilíndrica. Mas também pode se tratar de uma guia de onda retangular. Por exemplo, a guia de onda apresenta ao longo da região principal um diâmetro interno constante.
[0009] O elemento irradiador plano fica disposto na ou imediatamente antes da região inicial da guia de onda, de modo que o sinal irradiado se encontra inicialmente na região inicial da guia de onda e se difunde em direção da região principal do conduto oco.
[0010] É essencial que a região inicial da guia de onda se amplie para o elemento irradiador plano. Em outras palavras, o diâmetro interno da região inicial da guia de onda na região de transição para a região principal da guia de onda (portanto, no ponto em que a região inicial e a região principal incidem uma na outra) é precisamente tão grande quanto o diâmetro interno da região principal, ao passo que o diâmetro interno da região inicial aumenta para o elemento irradiador plano.
[0011] Dessa maneira, se consegue que o elemento irradiador plano possa apresentar uma área de irradiação relativamente grande e, com isso, um diâmetro relativamente grande. Assim, pode ser melhorada a qualidade do sinal.
[0012] O sinal eletromagnético, que é irradiado pelo element irradiador plano, pode também ser designado como sinal de emissão. O elemento irradiador plano pode, além disso, ser executado para absorver o sinal de recepção, em que se trata (no caso, de um aparelho de medição de nível de enchimento operando pelo princípio de tempo de curso) do sinal de emissão refletido, que, entre outros, foi refletido na área de material de enchimento. O elemento irradiador plano pode também ser executado como um conjunto de vários elementos irradiadores.
[0013] A seguir, deverão ser ainda novamente definidos os termos "região inicial" e "região principal" da guia de onda. A região inicial da guia de onda se encontra na extremidade da guia de onda, em que se encontra o elemento irradiador plano. Essa região inicial se alarga para o elemento irradiador plano e se afila, assim, na direção da região principal do condutor. Em outras palavras, o diâmetro interno da região inicial é continuamente ou gradativamente (não continuamente) menor em direção da região principal. O mínimo diâmetro da região inicial se encontra na interface entre região inicial e região principal. Nesse ponto, os diâmetros internos de região inicial e região principal são da mesma magnitude.
[0014] A região principal da guia de onda apresenta, por exemplo, um diâmetro interno constante e se estende da interface entre região inicial e região principal até à outra extremidade da guia de onda.
[0015] Por exemplo, a região principal apresenta uma seção transversal interna redonda ou retangular.
[0016] O sinal (de emissão), que é irradiado pelo element irradiador plano, migra em direção de irradiação do elemento irradiador plano através do volume interno responsável pelo transporte do sinal, definido pela região inicial, e para dentro da região principal do conduto oco e, depois, adiante, em direção da extremidade de guia de onda ou saída de guia de onda.
[0017] De acordo com uma forma de execução da invenção, a região principal da guia de onda fica disposta em direção de irradiação do sinal distanciada do elemento irradiador plano. Em outras palavras, o sinal inicialmente percorre uma certa distância dentro da região inicial da guia de onda, antes de alcançar a região principal da guia de onda.
[0018] De acordo com outra forma de execução da invenção, o lado interno da região inicial da guia de onda apresenta um traçado cônico. Em outras palavras, o volume interno definido pela região inicial da guia de onda é em forma de funil.
[0019] De acordo com outra forma de execução da invenção, o lado interno da região inicial da guia de onda apresenta um traçado hiperbólico.
[0020] De acordo com outra forma de execução da invenção, o lado interno da região inicial apresenta um traçado escalonado.
[0021] De acordo com outra forma de execução da invenção, o diâmetro interno do elemento irradiador plano é maior do que o diâmetro interno da região principal cilíndrica da guia de onda.
[0022] De acordo com outra forma de execução da invenção, o diâmetro do elemento irradiador plano é menor do que a metade ou mesmo um terço do máximo diâmetro interno da região inicial da guia de onda.
[0023] De acordo com outra forma de execução da invenção, a conexão de guia de onda apresenta à frequência do sinal de 79 GHz uma largura de banda relativa de mais de 5 %, por exemplo, até mesmo de mais de 8 %.
[0024] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento irradiador plano é um elemento "patch" retangular, redondo, elíptico ou triangular, que é alimentado por um conduto de microtira.
[0025] De acordo com outra forma de execução da invenção, é indicado um módulo e alta frequência para produção de um sinal de medição para um aparelho de campo, por exemplo, um aparelho de medição de nível de enchimento, sendo que o módulo de alta frequência apresenta um acoplamento de guia de onda descrito acima e a seguir.
[0026] De acordo com outra forma de execução da invenção, é indicado um radar de nível de enchimento com um módulo de alta frequência descrito acima e a seguir.
[0027] De acordo com outro aspecto da invenção, é indicado o emprego de um acoplamento de guia de onda descrito acima e a seguir em um aparelho de campo. Quanto ao aparelho de campo, se trata por exemplo, de um aparelho de medição de nível de enchimento, que procede a medição de tempo de curso para daí determinar o nível de enchimento. Quanto aos sinais para isso empregados, pode se tratar de sinais eletromagnéticos, como sinais de micro-ondas ou sinais de radar. Esses sinais podem ser especialmente pulsados. Mas também podem ser empregados sinais contínuos.
[0028] De acordo com outra forma de execução da invenção, o acoplamento de guia de onda é estanque a gás. O acoplamento de guia de onda apresenta o elemento irradiador plano já descrito acima, que fica disposto sobre um suporte e serve para a irradiação do sinal. Quanto ao suporte, trata-se, por exemplo, de uma placa condutora.
[0029] A guia de onda, que é executada para transmissão do sinal irradiado, pode estar unida estanque a gás com o suporte. Além disso, o acoplamento de guia de onda apresenta um elemento de vedação dielétrico, que fecha estanque a gás a guia de onda em seu interior. Em outras palavras, esse elemento de vedação separa uma região dianteira da guia de onda, que se encontra na região do elemento irradiador plano, de uma região traseira da guia de onda, que se encontra na região da extremidade de sonda (ou da guia de onda), portanto, em direção do ambiente de medição.
[0030] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico é produzido de uma placa condutora, por exemplo, fresado.
[0031] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico é uma peça de plástico cilíndrica.
[0032] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico é uma peça de plástico cônica ou em forma de cone duplo, que apresenta, além disso, uma região cilíndrica, na qual o elemento de vedação está unido estanque a gás com a guia de onda.
[0033] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico apresenta uma superfície escalonada.
[0034] De acordo com outra forma de execução da invenção, a região do elemento de vedação, em que o elemento de vedação está unido estanque a gás com a guia de onda, apresenta um revestimento metálico, para formar uma união de solda estanque a gás com a guia de onda. No caso de uma união por cola com a guia de onda, o revestimento metálico pode (mas não precisa) estar igualmente previsto. Especialmente, a própria cola pode ser metálica.
[0035] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico apresenta um irradiador secundário, que fica disposto no elemento de vedação ou está integrado no elemento de vedação, e que recebe o sinal irradiado pelo elemento irradiador plano e novamente o irradia. O irradiador secundário plano pode igualmente receber o sinal de recepção refletido e o irradiar em direção do elemento irradiador plano.
[0036] De acordo com outra forma de execução da invenção, a guia de onda apresenta um filete interior, contínuo, no qual está assentado o elemento de vedação dielétrico.
[0037] De acordo com outra forma de execução da invenção, o elemento de vedação dielétrico fica disposto na região inicial da guia de onda.
[0038] De acordo com outra forma de execução da invenção, a guia de onda apresenta um filete exterior, contínuo, sobre o qual está assentado o suporte.
[0039] Uma primeira ideia básica da invenção pode ser vista no fato de que a guia de onda de um aparelho de campo apresenta uma proteção contra explosão, na medida em que sua região inicial (portanto, a região em que o sinal de emissão é acoplado) é vedado estanque a gás com relação ao ambiente de medição. Isso ocorre na medida em que, de um lado, está unido estanque a gás com o material de suporte do elemento irradiador plano (fonte de sinal) e, de outro lado, apresenta uma parte de vedação (elemento de vedação) colada ou soldada em sua região interna.
[0040] Outro aspecto da invenção deve ser visto no fato de que a transição entre o elemento irradiador plano para a guia de onda é alargada para o elemento irradiador plano, por exemplo, de forma cônica, escalonada ou hiperbólica.
Breve descrição das figuras
[0041] Figura 1 mostra uma representação em seção transversal de um acoplamento de guia de onda de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0042] Figura 2 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda de acordo com um outro exemplo de execução da invenção.
[0043] Figura 3 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda de acordo com um outro exemplo de execução da invenção.
[0044] Figura 4 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda de acordo com um outro exemplo de execução da invenção.
[0045] Figura 5 mostra um elemento de vedação dielétrico de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0046] Figura 6 mostra um elemento de vedação dielétrico de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0047] Figura 7 mostra um aparelho de medição de nível de enchimento de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0048] Figura 8 mostra quatro exemplos para elementos de irradiador planos, que podem ser empregados em um acoplamento de guia de onda de acordo com exemplos de execução da invenção.
[0049] Figura 9 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0050] Figura 10 mostra um acoplamento de guia de onda de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0051] Figura 11 mostra o lado interno de um alojamento bem como o suporte de um acoplamento de guia de onda de acordo com um exemplo de execução da invenção.
[0052] Figura 12 mostra o lado interno do alojamento da figura 11 bem como um elemento de vedação dielétrico de acordo com um exemplo de execução da invenção.
Descrição detalhada de exemplos de execução
[0053] As representações nas figuras são esquemáticas e não em escala fiel. Sendo empregadas nas diversas figuras as mesmas referências, então elas podem designar elementos iguais ou semelhantes. Mas elementos iguais ou semelhantes também podem estar designados por referências distintas.
[0054] A figura 1 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda 100 de acordo com um exemplo de execução da invenção. Nesse ponto, cabe assinalar que os acoplamentos de guia de onda mostrados nas figuras são conectados, por exemplo, ao módulo de alta frequência. Mas o módulo de alta frequência também pode ser parte do dispositivo 100 aqui designado e a seguir como acoplamento de guia de onda. Nesse caso, o dispositivo 100 também poderia ser designado como módulo de alta frequência com acoplamento de guia de onda.
[0055] Especialmente, o acoplamento de guia de onda pode ser parte da sonda de medição. Alternativamente, ele apresenta uma interface na região da referência 105, na qual pode ser conectada a guia de onda da sonda de medição conduzindo adiante.
[0056] O acoplamento de guia de onda 100 apresenta um alojamento 114 adequado a alta frequência. Esse alojamento de alta frequência 114 apresenta a guia de onda 104, 105. Em outras palavras, o conduto oco 104, 105 está integrado no alojamento de alta frequência.
[0057] Além disso, o alojamento, não só por motivos de estabilidade, mas também por motivos de melhor vedação, pode apresentar paredes laterais 106, 107, bem como uma parede traseira 108. A guia de onda 104, 105 conduz através da parede traseira 108 na direção do elemento irradiador 102 plano, que se encontra no lado inferior do suporte 101, portanto, disposto no interior do alojamento de alta frequência. No lado superior do suporte 101 se encontra um revestimento metálico, que pode servir como área de massa.
[0058] O alojamento de alta frequência 114 pode, por exemplo, ser executado simétrico em rotação ou retangular. No caso da execução simétrica em rotação, estão então previstas duas regiões 106, 107 e 104, 105 simétricas em rotação, dispostas concêntricas.
[0059] A região 104, 105 interior, simétrica em rotação, consiste na região inicial 104 da guia de onda e na região principal 105 do conduto oco.
[0060] Ambas as regiões definem um compartimento oco, que é responsável pela transmissão dos sinais.
[0061] O compartimento interno da região inicial 104 apresenta, no exemplo de execução da figura 1, uma forma escalonada (aqui dois escalões; mas também podem ser mais escalões). A área interna 113 escalonada da região externa 104 se alarga em direção do elemento irradiador 102 plano e se afila na direção da região principal 105 da guia de onda. Na extremidade superior da região principal 105 da guia de onda, ali, onde a região principal encontra a região inicial, se encontra um elemento de vedação 111, que consiste, por exemplo, em material dielétrico e no ponto, em que toca a parede interna da guia de onda 105, é revestido metalicamente (ver referência 112).
[0062] No exemplo de execução da figura 1, esse elemento de vedação 111 é executado em forma de um cone duplo, com uma região cilíndrica entre os dois cones. A área externa dessa região cilíndrica é metalicamente revestida, de modo que o elemento de vedação pode ser soldado ou unido por solda forte sobre a parede interna da região principal 105 da guia de onda.
[0063] Também o elemento de vedação 111 pode ser colado.
[0064] Entre o anel interno, que é formado pela guia de onda 104, 105, e o anel externo 106, 107 do alojamento, pode-se encontrar um compartimento oco 109, 110.
[0065] O acoplamento de guia de onda 100 pode ser empregado como conexão de guia de onda. Em outras palavras, uma guia de onda pode ser conectada na região inferior 105.
[0066] A conexão de guia de onda 100 pode ser executada estanque a gás e para o emprego com um módulo de micro-ondas em tecnologia de condutor de tira na faixa de frequência de cerca de 79 GHz. Especialmente, a conexão de guia de onda está integrada no alojamento de alta frequência 114.
[0067] O suporte 101, em que pode se tratar de uma placa condutora, é unido estanque a gás com o alojamento de alta frequência 114. Por exemplo, o alojamento de alta frequência fica colado sobre o suporte.
[0068] Dessa maneira, os compartimentos ocos 109, 104, 110 interiores são vedados estanques a gás para com o meio ambiente.
[0069] Quanto ao elemento de vedação descrito acima e a seguir, pode-se tratar de uma peça de plástico, uma peça de cerâmica ou uma peça de vidro. Esse elemento de vedação é colado na região principal da guia de onda ou ali soldado.
[0070] A passagem da eletrônica produtora de sinal para a guia de onda se dá por meio de conduto de microtira e de uma antena "patch" aí conectada, em que se trata do elemento irradiador plano.
[0071] O alargamento da guia de onda para a estrutura plana é cônico, hiperbólico ou escalonado. Especialmente, guia de onda e alojamento de alta frequência podem ser executados em uma só peça.
[0072] Resulta assim uma construção mecânica simples e a baixo custo com poucas peças individuais. A disposição apresenta boas propriedades de alta frequência com pouco amortecimento de passagem e alto amortecimento de reflexão.
[0073] A seguir, será descrita a título de exemplo a passagem de microtira para guia de onda.
[0074] Sobre a placa condutora, é aplicada uma estrutura plana em forma de um elemento irradiador 102 plano (p.ex., uma antena "patch"), que irradia fundamentalmente ortogonal à placa de suporte 101. Por essa estrutura plana, é colocada a guia de onda 104, 105, que é dimensionada em correspondência à faixa de frequência a ser transmitida. Essa guia de onda é alargada para a placa condutora de modo que as paredes da guia de onda apresentam uma distância suficientemente grande da estrutura plana, sendo assim reduzida a interferência do sinal de emissão pelas paredes.
[0075] Outros acoplamentos em uma guia de onda requerem um Sr do material da placa condutora, para que a estrutura plana possa ser executada suficientemente pequena para não ser perturbada pelas paredes da guia de onda. Um elevado Sr pode, contudo, resultar em uma largura de banda relativa da disposição reduzida, que pode se situar, por exemplo, entre 1 % e 3 %. Isso pode ser desvantajoso para um sistema de radar de banda larga. Por "largura de banda relativa" se deve entender a relação da largura de banda para a frequência média do sinal de emissão.
[0076] Pelo alargamento da guia de onda para o elemento plano pode ser empregado um substrato de placa condutora com baixo Sr, com o que a largura de banda relativa pode ser elevada para cerca de 8 %, situando-se Sr, nesse caso, por exemplo, entre 1,8 e 3,5.
[0077] O elemento 102 plano pode, por exemplo, ser um element "patch" 1021 retangular, um elemento "patch" 1022 redondo, um elemento "patch" 1023 elíptico ou um elemento "patch" 1024 triangular (ver figura 8).
[0078] O elemento "patch" pode ser alimentado diretamente pelo condutor ou pelos condutores de alimentação 801, 802 (condutos de microtira), por uma rede de adaptação ou indiretamente (por um acoplamento eletromagnético). Um exemplo para uma alimentação indireta está mostrado à esquerda na figura 8.
[0079] O alargamento da guia de onda para o elemento plano pode ser cônico, escalonado ou hiperbólico.
[0080] A figura 2 mostra um exemplo para um alargamento hiperbólico; a figura 3 mostra um exemplo para um alargamento inicialmente cônico, seguido de uma região 121 cilíndrica, cuja extremidade está colada sobre a placa de suporte, e a figura 4 mostra um exemplo para um alargamento 120 totalmente cilíndrico.
[0081] Além disso, na figura 2 está mostrado que o diâmetro 125 do elemento irradiador 102 é nitidamente menor do que o máximo diâmetro 124 da região inicial 104 da guia de onda. O mínimo diâmetro interno 123 da região inicial da guia de onda, pelo contrário, corresponde ao diâmetro interno da região principal da guia de onda.
[0082] Isso é válido para todos os exemplos de execução.
[0083] A seguir, será descrito o aspecto da separação estanque a gás (proteção contra explosão) mais detalhadamente:
[0084] A separação estanque a gás de um módulo de alta frequência (ou de um circuito eletrônico em geral) com relação ao ambiente é feita por motivo da proteção contra explosão. Uma separação estanque a gás pode, por exemplo, se dar por uma selagem da eletrônica. Na região da alta frequência e especialmente na técnica de micro-ondas, no entanto, a selagem tem uma influência considerável nas propriedades de alta frequência do circuito. Por esse motivo, o alojamento de alta frequência 114 é colada de modo estanque sobre a placa de suporte (por exemplo, uma placa condutora), de modo que ar se encontra acima da placa de suporte 101. Esse grupo componente é então de novo selado. O sinal de alta frequência é guiado por meio de um desacoplamento estanque a gás pelo alojamento e a selagem para fora, por exemplo, em direção ao material de enchimento.
[0085] Especialmente em uma faixa de frequência de 60 GHz e, além disso, é disponibilizado o emprego de uma passagem estanque a gás em uma guia de onda. Isso é obtido pelo fato de que um elemento de vedação dielétrico 111 é colado na guia de onda ou primeiramente parcialmente metalizado e em seguida soldado.
[0086] O dielétrico 111 pode então assumir diversas formas. Por exemplo, pode ser executado em forma de uma placa plana de material de placa condutora, que apresenta uma base de borda metálica para união por solda com a guia de onda. Isso é mostrado, por exemplo, na figura 4.
[0087] Para tanto, uma placa redonda pode ser produzida de um substrato de placa condutora (por exemplo, substrato de alta frequência PTFE ou misturas de PTFE-cerâmica, como p.ex., Rogers RT Duroid 25 5880, Rogers RO 3003, etc.). Essas placas apresentam então, por exemplo, uma borda metálica, que pode ser produzida no processo normal de placa condutora.
[0088] Opcionalmente, durante o processo de fabricação de placa condutora, um irradiador secundário pode ser aplicado sobre a placa em forma de fendas ou estruturas metálicas.
[0089] A placa pode ser embutida ou na peça cilíndrica ou na peça alargada da guia de onda.
[0090] Nesse ponto, cabe assinalar que o elemento de vedação 111 em geral não pode ser forçadamente disposto na região principal 105, mas sim também na região alargada 104, embora isso não esteja mostrado nas figuras.
[0091] Também o elemento de vedação dielétrico pode ser executado como peça de plástico cilíndrica com uma metalização na periferia para a união por solda com a guia de onda (cf. figura 6) e especialmente, nesse caso, disposta na peça cilíndrica (região principal) da guia de onda.
[0092] O elemento de vedação pode também ser executado como peça de plástico em forma de cone duplo com ressalto cilíndrico e uma metalização na periferia para a união por solda com a guia de onda e para a disposição na parte cilíndrica (cf. figura 1 e 2).
[0093] Também o elemento de vedação pode ser executado como peça de plástico cilíndrica escalonada com metalização na periferia para união por solda com a guia de onda (cf. figura 3).
[0094] Figura 2 mostra a execução do elemento de vedação como cilindro duplo (semelhante à figura 1), apresentando, contudo, a região intermediária entre os dois cilindros um diâmetro maior do que a base do cilindro (à diferença da figura 1, em que os diâmetros são iguais).
[0095] Figura 5 e figura 6 mostram dois exemplos para um element de vedação 111 dielétrico. No caso da figura 5, o elemento de vedação dielétrico apresenta um revestimento 112 metálico anelar sobre seu lado superior e/ou inferior. Esse revestimento 112 pode ser visto, por exemplo, também nas figuras 2 e 4.
[0096] No exemplo de execução da figura 6, o elemento de vedação 111 apresenta um revestimento 112 contínuo em sua área periférica, como previsto também nos exemplos de execução das figuras 1 e 3.
[0097] Além disso, os elementos de vedação 111 podem apresentar um irradiador secundário 121, que se encontra no lado superior (como na figura 6) e/ou no lado inferior ou no interior do elemento de vedação 111. O irradiador secundário serve para ser alimentado pelo elemento irradiador 102 plano. Isso se dá na medida em que o elemento irradiador 102 plano emite o sinal, que é alimentado no irradiador secundário 15, que em seguida irradia um correspondente sinal à região principal da guia de onda 104.
[0098] A figura 7 mostra um aparelho de medição de nível de enchimento 700, que apresenta um módulo de alta frequência 701. O módulo de alta frequência 701 gera o sinal de emissão, que então é alimentado nas guias de onda 104, 105.
[0099] A figura 9 mostra uma vista em seção transversal de um acoplamento de guia de onda 100 conforme um exemplo de execução da invenção. Nesse exemplo de execução, o elemento de vedação 111 assenta na região inicial 104 alargada da guia de onda 104, 105.Ademais, o elemento de vedação 111 pode também estar disposto na região inicial 104 nos exemplos de execução das figuras 1 a 4.
[0100] Quanto ao elemento de vedação, trata-se, por exemplo, de uma placa de separação de material de placa condutora. O elemento de vedação pode apresentar uma espessura de ao menos 0,5 mm e pode ser produzido de material de placa condutora Rogers RO 5880.
[0101] A placa de separação pode ser executada retangular ou quadrada. Isso é especialmente conveniente, então, quando também a região inicial 104 da guia de onda apresenta uma seção transversal retangular ou quadrada. Alternativamente, o elemento de vedação 111 pode também apresentar uma seção transversal redonda, por exemplo, então quando a seção transversal da região inicial 104 é igualmente redonda (circular).
[0102] A seção transversal da região principal 105 da guia de onda pode ser igualmente redonda. Isso pode ser visto, por exemplo, nas figuras 10 e 12.
[0103] A distância entre o elemento de vedação 111 e o suporte 101 com o elemento irradiador plano (não representado na figura 9) importa, por exemplo, em 0,2 a 0,3 mm, mas também pode ser maior ou menor. A espessura do elemento de vedação importa, por exemplo, em cerca de 0,5 mm.
[0104] O suporte 101, que é execução em forma de uma placa condutora, pode ser colado e/ou soldado sobre o alojamento 114. Uniões por solda podem, por exemplo, ser previstas nas regiões 1030, 1031 e 1032 bem como 1033 de cor preta.
[0105] As uniões por solda podem também servir para o contato elétrico entre o alojamento e o suporte 101.
[0106] Como se pode ver na figura 9, o diâmetro ou o máximo comprimento de aresta do elemento de vedação 111 é maior do que o diâmetro interno da região principal 105 da guia de onda. O diâmetro ou o máximo comprimento de aresta do elemento irradiador corresponde, por exemplo, aproximadamente ao diâmetro interno da região principal 105 da guia de onda.
[0107] Como também se pode ver na figura 10, o alojamento 114 apresenta uma estrutura essencialmente retangular. Para aumento da estabilidade, o alojamento pode apresentar um espessamento 1001 em torno da guia de onda. A guia de onda pode também apresentar no ponto, em que sai do alojamento ou do espessamento de alojamento, igualmente um espessamento 1002, que pode ser provido de uma rosca (cf. figura 10).
[0108] Em seguida, a guia de onda 105 prossegue com diâmetro externo 1003 reduzido. O diâmetro interno da região principal da guia de onda é, pelo contrário, constante.
[0109] Ali, onde a região inicial 104 da guia de onda apresenta transição para a região principal 105 da guia de onda, a guia de onda apresenta um filete 1004 interior, contínuo, ao qual está aplicado o elemento de vedação 111 dielétrico. Além disso, é previsto um filete 1005 exterior, contínuo, que fica disposto na extremidade da guia de onda, portanto, no início da região inicial 104 da guia de onda, e sobre o qual assenta o suporte 101. Entre esses dois filetes 1004 e 1005 se encontra um rebaixo 1011. Ali, o elemento de vedação 111 pode ser soldado e/ou colado com o alojamento.
[0110] Também ao lado das outras regiões de soldagem ou colagem 1030, 1031, 1032, 1033 estão previstos filetes 1005, 1006, 1007, sobre os quais está assentado o suporte 101.
[0111] O alojamento pode ainda apresentar várias saliências ou pinos 1008, 1009, que são guiados por correspondentes perfurações no suporte 101 para posicionarem o suporte.
[0112] A figura 10 mostra uma representação em perspectiva de um acoplamento de guia de onda 100 de acordo com um exemplo de execução da invenção. Diferentemente do exemplo de execução da figura 9, está aí prevista uma rosca externa na região 1002 da guia de onda, para aparafusar o acoplamento de guia de onda em um flange de recipiente. Quanto ao mais, os dois exemplos de execução são idênticos.
[0113] A rosca externa pode também ser empregada para aparafusar uma guia de onda de conexão, que dá continuidade à região principal 105 da guia de onda do acoplamento, conectando-se, portanto, à mesma.
[0114] Na figura 10 se pode ver que o espessamento 1001 é executado em sua maior parte circular redondo.
[0115] A figura 11 mostra o interior do alojamento 114 bem como o lado inferior, portanto, o lado do suporte 101 voltado para o interior do alojamento.
[0116] Sobre o suporte está disposto especialmente o element irradiador 1021 plano, que é executado retangular nesse exemplo de execução. O lado longitudinal mais longo do elemento irradiador 1021 plano apresenta um comprimento de aresta, que corresponde aproximadamente ao diâmetro interno da região principal da guia de onda.
[0117] Especialmente na figura 11 se pode ver que o filete 1005 exterior, contínuo é executado quadrado.
[0118] A figura 12 mostra uma outra representação do alojamento da figura 11 bem como um elemento de vedação 111. Na figura 12 se pode ver que o filete 1004 interior, contínuo, é executado circular redondo e fica disposto concêntrico ao filete 1005 exterior. O elemento de vedação 111 é executado quadrado e adaptado ao tamanho do filete 1005 exterior, de modo que pode ser assentado sobre o filete 1004 interior, contínuo, situado mais baixo.
[0119] Nesse ponto, cabe assinalar que o filete 1005 exterior, contínuo, não deve ser atravessado, mas sim pode apresentar uma interrupção, pela qual é guiado o acesso 801 (cf. figura 11) ao elemento irradiador plano.
[0120] Complementando, cabe assinalar que "abrangendo" e "apresentando" não exclui quaisquer outros elementos ou etapas e "uma" ou "um" não exclui uma pluralidade. Além disso, cabe assinalar que características ou etapas, que foram descritas com referência a um dos exemplos de execução acima, podem também ser empregadas em combinação com outras características ou etapas de outros exemplos de execução acima descritos. Referências nas reivindicações não devem ser consideradas como restritivas.

Claims (12)

1. Acoplamento de guia de onda (100) para acoplamento de um sinal eletromagnético de um módulo de alta frequência (701) em uma guia de onda (104, 105), o acoplamento de guia de onda apresentando: - um elemento irradiador (102) plano para irradiação do sinal; - um suporte (101), sobre o qual fica disposto o elemento irradiador plano; - um alojamento (106, 107, 108) com uma guia de onda (104, 105) configurada para transmissão do sinal irradiado de um volume definido por uma região inicial (104) da guia de onda ao longo de um volume definido por uma região principal (105) da guia de onda; - um elemento de vedação (111) dielétrico disposto na guia de onda; - sendo que o elemento irradiador (102) plano fica disposto na região inicial (104) ou imediatamente antes da mesma; - sendo que um diâmetro interno (124) da região inicial da guia de onda na região de transição para a região principal da guia de onda apresenta o mesmo tamanho que um diâmetro interno (123) da região principal, e fica continuamente ou gradativamente maior no sentido do elemento irradiador plano; caracterizado pelo fato de que o alojamento é unido estanque a gás com o suporte (101) de modo que o interior da região inicial (104) é vedado estanque a gás com relação ao ambiente.
2. Acoplamento de guia de onda, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a região principal (105) da guia de onda (104, 105) em direção de irradiação do sinal fica distanciada do elemento irradiador (102) plano.
3. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o lado interno (113) da região inicial apresenta um traçado cônico.
4. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que o lado interno (113) da região inicial apresenta um traçado hiperbólico.
5. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o lado interno (113) da região inicial apresenta um traçado escalonado.
6. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o diâmetro (125) do elemento irradiador (102) plano é maior do que o diâmetro interno (123) da região principal da guia de onda.
7. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o diâmetro (125) do elemento irradiador plano é menor do que a metade ou mesmo um terço do máximo diâmetro interno (124) da região inicial da guia de onda.
8. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a conexão de guia de onda apresenta uma largura de banda relativa de mais de 5 %, preferivelmente mais de 8 %, à frequência do sinal de 79 GHz.
9. Acoplamento de guia de onda, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o elemento irradiador (102) plano é um elemento "patch" retangular, redondo, elíptico ou triangular (1021, 1022, 1023, 1024), que é alimentado por um conduto de microtira (801, 802).
10. Módulo de alta frequência (701) para produção de um sinal de medição para um aparelho de medição de nível de enchimento, caracterizado pelo fato de que apresenta o módulo de alta frequência um acoplamento de guia de onda (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
11. Radar de nível de enchimento (700) caracterizado pelo fato de que compreende um módulo de alta frequência (701) como definido na reivindicação 10.
12. Emprego de um acoplamento de guia de onda (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 caracterizado pelo fato de que é empregado em um aparelho de campo (700).
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