CN113782933B - 波导组件和雷达物位计 - Google Patents

Abstract

本文公开一种波导组件和雷达物位计。波导组件包括第一波导体、第二波导体和波导密封件，第一波导体的第一端和第二波导体的第一端邻近，波导密封件设置于第一波导体和第二波导体之间、并将第一波导体的第一端密封；波导密封件采用绝缘材料制成，且包括分隔筋、以及设置于分隔筋两侧的第一导波段和第二导波段，分隔筋设置于第一波导体的第一端和第二波导体的第一端之间，第一和第二导波段分别伸入第一波导体的第一导波通路和第二波导体的第二导波通路内。通过波导密封件实现第一和第二波导体间的绝缘以及密封，使雷达物位计的工作安全可靠；通过第一和第二导波段分别伸入第一和第二导波通路内，可减少电磁波的反射，提高雷达物位计的工作性能。

Description

波导组件和雷达物位计

技术领域

本文涉及但不限于物位计领域，特别涉及一种波导组件和雷达物位计。

背景技术

雷达物位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，当雷达波遇到物料表面时反射回来被仪表接收，雷达波的运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。

一些情况中，雷达物位计的波导体需要满足绝缘以及密封要求，以确保雷达物位计的工作安全可靠。

发明内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。

本申请实施例提供一种波导组件和雷达物位计，其第一波导体和第二波导体之间设有波导密封件将第一波导体密封，以实现第一波导体和第二波导体之间的绝缘以及密封要求。

一种波导组件，包括第一波导体、第二波导体和波导密封件，所述第一波导体的第一端和所述第二波导体的第一端邻近，所述波导密封件设置于所述第一波导体和所述第二波导体之间、并将所述第一波导体的第一端密封；

所述波导密封件采用绝缘材料制成，且包括分隔筋、以及分别设置于所述分隔筋两侧的第一导波段和第二导波段，所述分隔筋设置于所述第一波导体的第一端和所述第二波导体的第一端之间，所述第一导波段伸入所述第一波导体的第一导波通路内，所述第二导波段伸入所述第二波导体的第二导波通路内；

其中，所述第一导波段呈锥形，所述第二导波段呈锥形，且所述第一导波段和所述第二导波段的中心线重合，所述第一导波段的尖端伸入所述第一导波通路内，所述第二导波段的尖端伸入所述第二导波通路内；或者，

所述第一导波段包括第一锥形过渡段和第一柱形段，所述第一柱形段连接在所述第一锥形过渡段和所述分隔筋之间，所述第二导波段包括第二锥形过渡段和第二柱形段，所述第二柱形段连接在所述第二锥形过渡段和所述分隔筋之间，且所述第一柱形段、所述第一锥形过渡段、所述第二柱形段和所述第二锥形过渡段的中心线重合。

一种雷达物位计，包括表壳、电路板和上述的波导组件，所述电路板设置于所述表壳内，所述波导组件的第一波导体相比第二波导体更为靠近所述电路板，且所述第一波导体的第二端伸入所述表壳内。

相比于一些技术，本申请实施例具有以下有益效果：

本申请实施例中，波导组件的第一波导体和第二波导体之间设有波导密封件，波导密封件将第一波导体的第一端密封，且波导密封件为绝缘材料，以通过波导密封件实现第一波导体和第二波导体之间的绝缘以及密封，确保雷达物位计的工作安全可靠。

波导密封件中，分隔筋设置于第一波导体的第一端和第二波导体的第一端之间，第一导波段和第二导波段分别伸入第一波导体的第一导波通路和第二波导体的第二导波通路内，使得雷达物位计工作时，电磁波在第一导波通路和第二导波通路之间传输时，电磁波更多地从第一导波段和第二导波段经过，减少电磁波的反射，提高雷达物位计的工作性能。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述。

附图说明

图1为本申请一实施例的雷达物位计的局部结构的分解示意图；

图2为本申请一实施例的雷达物位计的局部结构的剖视示意图；

图3为图2中A部结构的放大示意图；

图4为图2中B部结构的放大示意图；

图5为本申请另一实施例的雷达物位计的局部结构的剖视示意图；

图6为图5中C部结构的放大示意图。

附图标记为：

1-表壳，11-止挡台阶，2-密封胶，3-电路板，31-凹槽，4-屏蔽壳，41-凸起，42-凹腔，5-第一波导体，51-第一导波通路，511-第一柱形腔，512-第一锥形腔，52-环形凸筋，6-第二波导体，61-第二导波通路，611-第二柱形腔，612-第二锥形腔，7-波导密封件，71-分隔筋，72-第一导波段，721-第一锥形过渡段，722-第一柱形段，73-第二导波段，731-第二锥形过渡段，732-第二柱形段，74-环形侧壁，75-止挡凸筋。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请的实施例进行描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

如图1和图2所示，本申请实施例提供了一种波导组件，可用于雷达物位计。

如图1-图3所示，波导组件包括第一波导体5、第二波导体6和波导密封件7，第一波导体5内设有用于定向引导电磁波的第一导波通路51，第二波导体6内设有定向引导电磁波的第二导波通路61，且第一波导体5可位于第二波导体6的上方，第一波导体5的第一端(图2中的下端)和第二波导体6的第一端(图2中的上端)邻近，波导密封件7设置于第一波导体5和第二波导体6之间、并将第一波导体5的第一端密封，且波导密封件7采用绝缘材料制成。这样，通过波导密封件7实现第一波导体5和第二波导体6之间的绝缘以及密封，确保雷达物位计的工作安全可靠。

波导密封件7包括分隔筋71、以及分别设置于分隔筋71两侧的第一导波段72和第二导波段73，其中第一导波段72位于分隔筋71的上方，第二导波段73位于分隔筋71的下方。分隔筋71设置于第一波导体5的第一端和第二波导体6的第一端之间，第一导波段72伸入第一波导体5的第一导波通路51内，第二导波段73伸入第二波导体6的第二导波通路61内。

雷达物位计工作时，电磁波在第一导波通路51和第二导波通路61之间传输时，如雷达物位计的辐射元件辐射的电磁波由第一导波通路51向第二导波通路61传输或者反射的电磁波由第二导波通路61向第一导波通路51传输时，电磁波更多地从第一导波段72和第二导波段73经过，减少电磁波的反射，提高雷达物位计的工作性能。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，波导密封件7包括环形侧壁74，分隔筋71设置于环形侧壁74内，并将环形侧壁74内的空腔分隔成第一空腔和第二空腔，第一空腔套设在第一波导体5的第一端外、并与第一波导体5密封连接，第二空腔套设在第二波导体6的第一端外。

波导密封件7中，分隔筋71设置于环形侧壁74内，且分隔筋71的周边与环形侧壁74密封连接，以将环形侧壁74内的空腔分隔成互不连通的第一空腔和第二空腔，第一空腔套在第一波导体5的第一端外，并将第一波导体5的第一端密封，第二空腔套设在第二波导体6的第一端外。这样，通过波导密封件7实现了第一波导体5和第二波导体6的密封连接。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，第一空腔的内侧壁面上设有内螺纹，第一波导体5的第一端的外侧壁面上设有外螺纹，第一空腔与第一波导体5的第一端通过内螺纹和外螺纹连接。

第一空腔和第一波导体5的第一端通过螺纹连接，使得波导密封件7与第一波导体5连接牢固，且确保了密封效果。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，第一波导体5的第一端与分隔筋71相抵。第一波导体5的第一端与分隔筋71的上端面相抵，以增强波导密封件7对第一波导体5的密封效果。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，第二波导体6的第一端与分隔筋71相抵。第二波导体6的第一端与分隔筋71的下端面相抵，以便在第二波导体6与第二空腔套接时对第二波导体6进行定位。

应当理解，第一波导体5的第一端与分隔筋71的上端面之间也可以设置间隙，第二波导体6的第一端与分隔筋71的下端面之间也可以设置间隙。

一些示例性实施例中，如图3所示，第一导波段72包括第一锥形过渡段721，第一锥形过渡段721的截面积自下而上(即沿着远离分隔筋71的方向)逐渐减小，且第一锥形过渡段721的尖端(上端)伸入第一导波通路51内；第二导波段73包括第二锥形过渡段731，第二锥形过渡段731的截面积自上而下(即沿着远离分隔筋71的方向)逐渐减小，且第二锥形过渡段731的尖端(下端)伸入第二导波通路61内。

第一锥形过渡段721的设置，便于将辐射元件辐射的电磁波由第一导波通路51引导至波导密封件7，第二锥形过渡段731的设置，便于将反射的电磁波由第二导波通路61引导至波导密封件7，减少电磁波的反射。

一些示例性实施例中，如图3所示，第一导波段72还包括第一柱形段722，第一柱形段722连接在第一锥形过渡段721和分隔筋71之间；第二导波段73包括第二柱形段732，第二柱形段732连接在第二锥形过渡段731和分隔筋71之间。其中，第一柱形段722上端的端面与第一锥形过渡段721下段的端面重合，第二柱形段732下端的端面与第二锥形过渡段731上段的端面重合。

一些示例性实施例中，如图3所示，第一柱形段722、第一锥形过渡段721、第二柱形段732和第二锥形过渡段731的中心线重合，以形成波导密封件7的中心轴线。第一导波通路51和第二导波通路61的中心轴线重合，并与波导密封件7的中心轴线重合。

一些示例性实施例中，第一锥形过渡段721和第二锥形过渡段731可为圆锥段(横截面呈圆形)或棱锥段(横截面呈多边形)，第一柱形段722和第二柱形段732可为圆柱段(横截面呈圆形)或棱柱段(横截面呈多边形)。

设置波导密封件7，使得电磁波更多地经过第一导波段72和第二导波段73实现由第一导波通路51到第二导波通路61(或第二导波通路61到第一导波通路51)的传输，这样电磁波在第一导波通路51和第二导波通路61内更多地采用单模传输，减少激励出的多模信号。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，第一导波通路51包括相连通的第一柱形腔511和第一锥形腔512，第一锥形腔512靠近第一波导体5的第一端设置，且第一锥形腔512的截面积自上而下(即沿着朝向第一波导体5的第一端的方向)逐渐增大；第二导波通路61包括相连通的第二锥形腔612和第二柱形腔611，第二锥形腔612靠近第二波导体6的第一端设置，且第二锥形腔612的截面积自下而上(即沿着朝向第二波导体6的第一端的方向)逐渐增大；且第一柱形腔511、第一锥形腔512、第二柱形腔611和第二锥形腔612的中心线重合，即第一导波通路51的中心轴线与第二导波通路61的中心轴线重合。

其中，第一导波段72的第一柱形段722伸入第一锥形腔512内，第一锥形过渡段721的尖端伸入第一柱形腔511内；第二导波段73的第二柱形段732伸入第二锥形腔612内，第二锥形过渡段731的尖端伸入第二柱形腔611内。

第一柱形腔511和第二柱形腔611的截面积较小，电磁波能量通常在第一柱形腔511和第二柱形腔611内比较集中，通过设置第一锥形腔512和第二锥形腔612，增大了截面积，可减小能量集中和电磁波反射。

一些示例性实施例中，如图2和图3所示，第一导波段72和第二导波段73对称设置，第一锥形腔512和第二锥形腔612对称设置，且第一导波段72和第二导波段73的对称面(水平面)与第一锥形腔512和第二锥形腔612的对称面(水平面)可重合。进一步，第一柱形腔511的内径φ3和第二柱形腔611的内径φ4相等，使得电磁波自上而下以及自下而上的传输通路的可逆。

对称设置的第一导波段72和第二导波段73，第一柱形段722的直径φ1和第二柱形段732的直径φ2相等，第一柱形段722的轴向高度和第二柱形段732的轴向高度相等，第一锥形过渡段721的锥角θ1和第二锥形过渡段731的锥角θ2相等，第一锥形过渡段721的轴向高度和第二锥形过渡段731的轴向高度相等，第一锥形腔512的锥角θ3和第二锥形腔612的锥角θ4相等，第一锥形腔512的轴向高度和第二锥形过渡段731的轴向高度相等。

一些示例性实施例中，第一柱形段722的直径φ1和第一柱形腔511的内径φ3可相等，使得φ1＝φ2＝φ3＝φ4。第一锥形过渡段721的锥角θ1和第一锥形腔512的锥角θ3可相等，使得θ1＝θ2＝θ3＝θ4。

一些示例性实施例中，该波导组件适用于75-82GHz的电磁波，第一锥形腔512的轴向高度(沿图3中的上下方向)可为6.3mm-8.3mm(如7mm)，下端的直径可为6.5mm-8.5mm(如7mm)，上端的直径可为2.5mm-3mm(如2.73mm)，锥角θ3可为32°-36°(如34°)。即φ1、φ2、φ3、φ4可为2.5mm-3mm，θ1、θ2、θ3、θ4可为32°-36°。

一些示例性实施例中，如图3所示，分隔筋71为等厚分隔筋，分隔筋71具有邻近第一波导体5的第一表面(上表面)和邻近第二波导体6的第二表面(下表面)，第一表面和第二表面为平面，或者为朝向第一波导体5所在的一侧凸出的弧面，或者为朝向第二波导体6所在的一侧凸出的弧面。

当然，分隔筋71也可以设置为非等厚的分隔筋71，此时分隔筋71的第一表面和第二表面可分别朝向第一波导体5所在的一侧和第二波导体6所在的一侧凸出，如：分隔筋71的第一表面为朝向第一波导体5所在的一侧凸出的弧面，第二表面为朝向第二波导体6所在的一侧凸出的弧面；或者，第一表面为朝向第二波导体6所在的一侧凸出的弧面，第二表面为朝向第一波导体5所在的一侧凸出的弧面。

一些示例性实施例中，如图3所示，分隔筋71的厚度(沿图3中上下方向的厚度)为半波长的整数倍，如可为半波长，也可以为一个波长。

一些示例性实施例中，如图2所示，波导密封件7的环形侧壁74上设有止挡凸筋75，该止挡凸筋65可与雷达物位计的表壳1上设置的止挡台阶11相抵限位。

一些示例性实施例中，如图2所示，波导密封件7为一体式结构。

一些示例性实施例中，波导密封件7可采用PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(可熔性聚四氟乙烯)、氟塑料、PP(聚丙烯)塑料等制成。

如图1和图2所示，本申请实施例还提供了一种雷达物位计，包括表壳1、电路板3和上述任一实施例的波导组件，电路板3设置于表壳1内，波导组件的第一波导体5相比第二波导体6更为靠近电路板3，且第一波导体5的第二端(与电路板3的第一端相对，图2中的上端)伸入表壳1内。

表壳1内的电路板3上设有辐射元件(未示出)，第一波导体5的第二端伸入表壳1内，使得辐射元件辐射的电磁波可自第一波导体5的第二端进入第一导波通路51内。第一波导体5的第一端通过波导密封件7实现绝缘、密封功能，确保雷达物位计工作的安全可靠。

一些示例性实施例中，如图2和图4所示，电路板3的邻近第一波导体5的第一板面(图2和图4中的下板面)上设有凹槽31，第一波导体5的第二端伸入凹槽31内。

雷达物位计还包括屏蔽电磁波的屏蔽壳4，屏蔽壳4设置于表壳1内，且屏蔽壳4和波导组件分别位于电路板3的两侧，屏蔽壳4与电路板3的第二板面(图2和图4中的上板面)相抵，且屏蔽壳4内设有凸起41，凸起41的凸出端面(图2和图4中的下端面)与凹槽31的底壁相抵，凸起41的凸出端面上设有凹腔42，凹腔42形成谐振腔。

波导组件位于电路板3的下侧，电路板3的第一板面上设有开口朝向的凹槽31，辐射元件可设置在凹槽31内，第一波导体5的第二端伸入凹槽31内，且第一波导体5上的环形凸筋52可与电路板3的第一板面相抵。屏蔽壳4位于电路板3的上侧，屏蔽壳4的下端面与电路板3的第二板面相抵。屏蔽壳4内设有向下凸出的凸起41，该凸起41与电路板3上的凹槽31上下对应设置，且凸起41的下端面可与凹槽31的底壁相抵。凸起41的下端面上设有凹腔42以形成谐振腔，且凹腔42的横截面积可与第一导波通路51的第一柱形腔511的横截面积相等。

一些示例性实施例中，如图2所示，表壳1内可填充有密封胶2。

实施例二：

本申请实施例提供了一种波导组件和雷达物位计，其与实施例一的主要不同之处在于波导密封件。

本实施例中，如图5和图6所示，第一导波段72整体呈锥形，第二导波段73整体呈锥形，且第一导波段72和第二导波段73的中心线重合。

其中，第一导波段72的截面积自下而上(即沿着远离分隔筋71的方向)逐渐减小，且第一导波段72的尖端(上端)伸入第一导波通路51内；第二导波段73的截面积自上而下(即沿着远离分隔筋71的方向)逐渐减小，且第二导波段73的尖端(下端)伸入第二导波通路61内。

第一导波段72和第二导波段73呈锥形，便于将辐射元件辐射的电磁波由第一导波通路51引导至波导密封件7，以及将反射的电磁波由第二导波通路61引导至波导密封件7，减少电磁波的反射。

一些示例性实施例中，如图5和图6所示，第一导波段72穿过第一锥形腔512后伸入第一柱形腔511内，第二导波段73穿过第二锥形腔612后伸入第二柱形腔611内。

一些示例性实施例中，如图5和图6所示，第一导波段72的轴向高度(沿图6中的上下方向)可为12mm-15mm(如13.8mm)，底端(下端)的直径φ5可为4mm-6mm(如5mm)，锥角θ5可为15°-28°(如20°或21°)。

第一导波段72和第二导波段73可对称设置。第二导波段73的轴向高度(沿图6中的上下方向)可为12mm-15mm(如13.8mm)，底端(上端)的直径φ6可为4mm-6mm(如5mm)，锥角θ6可为15°-28°(如20°或21°)。

第一锥形腔512和第二锥形腔612可对称设置，使得第一锥形腔512的锥角θ3与第二锥形腔612的锥角θ4相等。第一锥形腔512的锥角θ3可大于第一导波段72的锥角θ5。

第一柱形腔511的内径φ3和第二柱形腔611的内径φ4可相等。第一导波段72底端的直径φ5可大于第一柱形腔511的内径φ3。

采用该波导密封件7，有利于实现阻抗匹配，减少电磁波的反射，提高了雷达物位计的测量性能。

以上实施例仅表达了本申请的实施例性实施方式，其描述较为具体和详细，但的内容仅为便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (8)

1.一种波导组件，其特征在于，包括第一波导体、第二波导体和波导密封件，所述第一波导体的第一端和所述第二波导体的第一端邻近，所述波导密封件设置于所述第一波导体和所述第二波导体之间、并将所述第一波导体的第一端密封；

所述波导密封件采用绝缘材料制成，且包括分隔筋、以及分别设置于所述分隔筋两侧的第一导波段和第二导波段，所述分隔筋设置于所述第一波导体的第一端和所述第二波导体的第一端之间，所述第一导波段伸入所述第一波导体的第一导波通路内，所述第二导波段伸入所述第二波导体的第二导波通路内；

其中，所述第一导波段呈锥形，所述第二导波段呈锥形，且所述第一导波段和所述第二导波段的中心线重合，所述第一导波段的尖端伸入所述第一导波通路内，所述第二导波段的尖端伸入所述第二导波通路内；或者，

所述第一导波段包括第一锥形过渡段和第一柱形段，所述第一柱形段连接在所述第一锥形过渡段和所述分隔筋之间，所述第二导波段包括第二锥形过渡段和第二柱形段，所述第二柱形段连接在所述第二锥形过渡段和所述分隔筋之间，且所述第一柱形段、所述第一锥形过渡段、所述第二柱形段和所述第二锥形过渡段的中心线重合。

2.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，所述波导密封件包括环形侧壁，所述分隔筋设置于所述环形侧壁内，并将所述环形侧壁内的空腔分隔成第一空腔和第二空腔，所述第一空腔套设在所述第一波导体的第一端外、并与所述第一波导体密封连接，所述第二空腔套设在所述第二波导体的第一端外。

3.根据权利要求2所述的波导组件，其特征在于，所述第一空腔的内侧壁面上设有内螺纹，所述第一波导体的第一端的外侧壁面上设有外螺纹，所述第一空腔与所述第一波导体的第一端通过所述内螺纹和所述外螺纹连接；

所述第一波导体的第一端与所述分隔筋相抵，所述第二波导体的第一端与所述分隔筋相抵。

4.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，在所述第一导波段呈锥形，所述第二导波段呈锥形的情况下，所述第一导波通路包括相连通的第一柱形腔和第一锥形腔，所述第一锥形腔靠近所述第一波导体的第一端设置；

所述第二导波通路包括相连通的第二锥形腔和第二柱形腔，所述第二锥形腔靠近所述第二波导体的第一端设置，且所述第一柱形腔、所述第一锥形腔、所述第二柱形腔和所述第二锥形腔的中心线重合；

所述第一导波段穿过所述第一锥形腔后伸入所述第一柱形腔内，所述第二导波段穿过所述第二锥形腔后伸入所述第二柱形腔内。

5.根据权利要求1所述的波导组件，其特征在于，在所述第一导波段包括第一锥形过渡段和第一柱形段并且所述第二导波段包括第二锥形过渡段和第二柱形段的情况下，所述第一导波通路包括相连通的第一柱形腔和第一锥形腔，所述第一锥形腔靠近所述第一波导体的第一端设置；

所述第二导波通路包括相连通的第二锥形腔和第二柱形腔，所述第二锥形腔靠近所述第二波导体的第一端设置，且所述第一柱形腔、所述第一锥形腔、所述第二柱形腔和所述第二锥形腔的中心线重合；

所述第一柱形段伸入所述第一锥形腔内，所述第一锥形过渡段的尖端伸入所述第一柱形腔内，所述第二柱形段伸入所述第二锥形腔内，所述第二锥形过渡段的尖端伸入所述第二柱形腔内。

6.根据权利要求4或5所述的波导组件，其特征在于，所述波导密封件为一体式结构，且所述第一导波段和第二导波段对称设置；

所述第一锥形腔和所述第二锥形腔对称设置，且所述第一柱形腔的内径和所述第二柱形腔的内径相等。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的波导组件，其特征在于，所述分隔筋为等厚分隔筋，所述分隔筋具有邻近所述第一波导体的第一表面和邻近所述第二波导体的第二表面，所述第一表面和所述第二表面为平面，或者为朝向所述第一波导体所在的一侧凸出的弧面，或者为朝向所述第二波导体所在的一侧凸出的弧面。

8.一种雷达物位计，其特征在于，包括表壳、电路板和权利要求1-7中任一项所述的波导组件，所述电路板设置于所述表壳内，所述波导组件的第一波导体相比第二波导体更为靠近所述电路板，且所述第一波导体的第二端伸入所述表壳内。

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