CN114079134A - 用于雷达传感器的波导耦合装置 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)。该波导耦合装置(100)包括用于发射和/或接收雷达信号(302)的波导管(102)以及高频基片(200)。波导管(102)至少具有第一激励元件(112)和第二激励元件(114)，它们均在波导管(102)的内部体积(120)中布置在激励端(132)处。第一激励元件(112)具有在波导管(102)的纵向延伸方向(134)上测量的第一长度(116)，且第二激励元件(114)具有在波导管(102)的纵向延伸方向(134)上测量的不同于第一激励元件(112)的第一长度(116)的第二长度(118)，使得能够在第一激励元件(112)和第二激励元件(114)处通过激励波至少激励出具有第一共振频率的第一共振波和具有不同于第一共振频率的第二共振频率的第二共振波，该第一和第二共振波在波导管(102)中能够叠加以形成雷达信号(302)。
Description
技术领域
本发明大体上涉及雷达技术和/或雷达测量技术的领域。特别地，本发明涉及用于雷达传感器的波导耦合装置、具有这种波导耦合装置的雷达传感器、具有这种波导耦合装置的物位测量装置、这类波导耦合装置的用途以及使用这种波导耦合装置产生雷达信号的方法。
背景技术
雷达测量设备或雷达传感器特别可用于工业环境中的自动化技术。例如，它们可以被设计为用于确定介质的填充物位的雷达物位测量装置的形式。这类雷达物位测量装置(下文也将其称为物位测量装置)通常具有诸如喇叭天线等天线，该天线可以通过波导管被提供雷达信号，并可以通过该天线发射雷达信号，且可以接收雷达信号的在表面上反射的部分。
在此，雷达信号或雷达信号所基于的电磁波(例如，微波)可以由雷达模块利用雷达信号源产生，并例如通过基片集成波导耦合到可发射雷达信号的波导管中。基片集成波导可以例如通过带有共振罐(Resonanztopf)的贴片天线或通过带有共振罐的λ/4板被输入到波导管中。然而，例如由于共振罐被规则地插入到印刷电路板中，因此这类波导耦合器(或波导耦合装置)的制造成本可能很高。
发明内容
利用本发明的实施例，能够以有利的方式提供改进的用于雷达传感器的波导耦合装置以及相应的雷达传感器和相应的物位测量装置。
这特别通过独立权利要求的主题实现。本发明的改进示例在从属权利要求和以下说明中得出。
以下说明同样涉及波导耦合装置、雷达传感器、波导耦合装置和/或雷达传感器的用途、利用波导耦合装置产生雷达信号的方法以及具有雷达传感器和/或波导耦合装置的物位测量装置。换句话说，以下参照波导耦合装置说明的特征、元件和/或功能同样适用于雷达传感器、波导耦合装置的用途、利用波导耦合装置产生雷达信号的方法以及物位测量装置，反之亦然。
本发明的第一方面涉及一种用于雷达传感器的波导耦合装置。波导耦合装置包括用于辐射和/或发射雷达信号的波导管(Hohlleiter)以及高频基片(Hochfrequenzsubstrats)。高频基片具有在第一端部处的用于将至少一个激励波馈送到高频基片中的至少一个输入导体、在与第一端部相对的第二端部处的用于将激励波耦合出高频基片的辐射区域以及耦接到输入导体和辐射区域的波导(Wellenleiter)。波导管的一个端部(下文将其称为波导管的激励端)布置成处于高频基片的辐射区域处，与该辐射区域相邻且/或在该辐射区域上，使得能够通过高频基片的辐射区域将激励波耦合到、能够耦合到和/或进入到波导管的激励端。波导管还至少包括第一激励元件和第二激励元件，它们均在波导管的内部体积中布置在激励端处。第一激励元件具有在波导管的纵向延伸方向上测量的第一长度，且第二激励元件具有在波导管的纵向延伸方向上测量的不同于第一激励元件的第一长度的第二长度，使得可以经由、基于和/或通过激励波在第一激励元件和第二激励元件处至少激励出具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波，该第一和第二共振波在波导管中能够至少部分地叠加和干涉以形成雷达信号，该第一和第二共振波在该波导管中可至少部分地叠加、相互叠加、受到干涉和/或进行干涉。
激励波通常可以是电磁波，例如，可例如由雷达模块提供的微波。高频基片可以布置成沿激励波的行进方向传输和/或引导激励波，并至少部分地将其耦合到波导管中，并且如有必要，在接收的情况下，将接收信号从波导管耦合到基片中。高频基片的第一端部可以在激励波的行进方向上与高频基片的第二端部相对和/或位于高频基片的第二端部的上游。例如，高频基片可以被设计为电路板、印刷电路板(PCB)的形式。
位于高频基片的第一端部处的输入导体可以是导线、微带线和/或带状线。激励波可以例如从诸如微波源、雷达模块、雷达信号源等来源通过输入导体馈送到高频基片中，并通过波导，或替代地通过带状线、共面线、微带等在辐射区域的方向上被引导。
例如，波导可以是基片集成波导(SIW)。可以将波导视为填充波导管。例如，该波导可以具有例如铜层和/或导电层形式的平坦的顶侧和平坦的底侧，基片材料位于该顶侧和底侧之间，并可以通过形成“波导管”的“侧壁”的通孔或过孔以导电方式相互连接。然而，替代地，可以使用任何其他类型的波导。
辐射区域可以是高频基片的一部分，至少部分激励波可以通过该辐射区域耦合到波导管的激励端。
需要说明的是，类似于雷达信号的传输和/或发射，在表面反射的雷达信号也可以利用波导耦合装置接收。因此，所有与雷达信号的发射或传输有关的上述和下述公开内容都类似地适用于利用波导耦合装置接收雷达信号。
波导管原则上可以具有任意的几何形状和/或横截面几何形状。例如，波导管可以被设计为圆形波导管、椭圆形波导管、卵形波导管或矩形波导管。波导管的激励端可以表示波导管的面向高频基片的辐射区域的端部，该端部可以在雷达信号的发射方向上和/或在波导管的纵向延伸方向上与波导管的辐射端相对。波导管的纵向延伸方向可以基本上平行于雷达信号在波导管内部的发射方向和/或前进方向(或行进方向)。例如，雷达信号可以通过波导管耦合并辐射到例如雷达传感器和/或物位测量装置的天线中。例如，波导管可以由金属和/或导电材料制成。
在本发明的上下文中，“激励元件”可以表示被设计为使得在波导管的内部体积中形成和/或产生一个或多个共振波的几何结构。在此，共振波可由其中一个激励元件、在其中一个激励元件处和/或在其中一个激励元件中产生。替代地或补充地，可以在两个激励元件之间和/或在其中一个激励元件与波导管的另一结构之间产生共振波。在此，每个共振波可以表示由一个或多个(或基于一个或多个)激励元件产生并具有定义的共振频率的电磁波。在此，不同共振波的共振频率可以彼此不同。
通常，激励元件的长度可以表示相应激励元件的以平行于波导管的纵向延伸方向和/或平行于雷达信号的发射方向的方式测量的尺寸。例如，每个激励元件的长度可以按以下方式测量：从相应激励元件的下边缘到相应激励元件的在波导管的纵向延伸方向上与下边缘相对的上边缘。在此，多个激励元件的下边缘可以布置在相对于波导管在激励端处的端面的不同或相同的距离处。特别地，至少一部分激励元件的下边缘与波导管在激励端处的端面齐平。然而，还可以考虑的是，至少一部分激励元件在纵向延伸方向上相对于彼此偏移。
在此，可以选择激励元件的长度，使得不同激励元件的上边缘以彼此相比不同的距离与波导管在激励端处的端面间隔开。特别地，可以选择并相互协调激励元件的长度，使得能够在波导管中产生或激励出具有两个相互不同的共振频率的至少两个共振波。特别地，第一激励元件的第一长度和第二激励元件的第二长度可以彼此相关地选择和/或协调，使得能够产生具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波。例如，第一和第二共振波可以在波导管中干涉并至少部分地形成雷达信号。
原则上，每个激励元件可以具有任意的几何形状、形状、尺寸、横截面几何形状等。例如，至少在部分区域中，一个或多个激励元件可以被设计为板形、销形、鳍形和/或方形。然而，也可以考虑其他几何形状。此外，不同的激励元件可以具有相似或相同的几何形状和/或横截面几何形状。替代地，不同的激励元件可以具有彼此相比不同的几何形状和/或横截面几何形状。
根据本发明的波导耦合装置可以有利地将激励波宽带地馈送到波导管中和/或产生宽带雷达信号。此外，可以省去用于将激励波馈送到波导管中的共振罐，该共振罐通常在波导耦合装置中使用并组合到印刷电路板基片中。因此，一方面可以减少制造成本，另一方面可以减少安装空间。特别地，制造共振罐时的公差不再对雷达信号产生影响或至少影响更小。
根据一实施例，波导耦合装置的第一激励元件和第二激励元件均至少部分地从波导管的壁和/或内表面突出到波导管的内部体积中。换句话说，激励元件可以布置成与波导管壁相邻和/或邻接。例如，第一和第二激励元件可以与波导管的壁和/或内表面接触。
根据一实施例，第一激励元件和第二激励元件在波导管的两个相对侧和/或在波导管的两个不同侧上从波导管的壁和/或内表面例如朝向波导管的中心突出。例如，第一和第二激励元件以及可选的一个或多个其他激励元件可以沿波导管的内圆周在波导管的不同位置、区域和/或侧面上从波导管的壁和/或内表面突出。
根据一实施例，使至少第一激励元件的第一长度和第二激励元件的第二长度相互协调，使得可以相对于第一共振波以时间延迟的方式产生第二共振波，从而使第一共振波和第二共振波是可叠加的，例如至少部分是同相和/或相长干涉的。激励波例如可以从辐射区域进入到波导管中，其中，可以首先通过至少一个或两个激励元件产生第一共振波。当激励波和/或第一共振波在波导管中前进时，还可以通过至少一个或两个激励元件以时间延迟的方式产生第二共振波，该第二共振波可以干涉在波导管中前进的第一共振波，或可以与其相加。这可以实现宽带雷达信号的提供。
根据一实施例，第一共振波在第二激励元件处和/或通过第二激励元件产生。替代地或补充地，在第一和第二激励元件之间产生第二共振波。例如，可以在第一和第二激励元件的上边缘之间形成第二共振波。
根据一实施例，波导耦合装置的波导管与第一和第二激励元件一体地形成。例如，在铸造过程和/或压铸过程中，或在以金属或塑料进行3D打印并随后金属化中，波导管可以与激励元件一起制造。这特别可以提高波导管的机械稳定性并能够精确地形成激励元件。然而，替代地，激励元件的至少一部分可以焊接到、粘附到或以其他方式连接到波导管。
根据一实施例，波导耦合装置还包括第三激励元件，该第三激励元件在波导管的内部体积中布置在激励端处。第三激励元件具有在波导管的纵向延伸方向上测量的第三长度，该第三长度不同于第一激励元件的第一长度和第二激励元件的第二长度。第三长度的尺寸被确定为使得可以通过第一激励元件和第三激励元件之间的激励波来激励出具有不同于第一和第二共振频率的第三共振频率的第三共振波。可选地，还可以提供一个或多个其他激励元件。除非另有明确说明，否则所有关于其中一个激励元件的上述和下述公开内容同样适用于所有其他激励元件。第三共振波可以有利地进一步提高频带宽度。
根据一实施例，第一共振波、第二共振波和第三共振波可以叠加以形成雷达信号。换句话说，三个共振波可以相互干涉，特别是至少部分地同相干涉。如上述关于第一和第二激励元件以及第一和第二共振波所述，可以选择第三激励元件的第三长度，且/或该第三长度可以与第一和第二长度相互协调，使得以相对于第一和第二共振波时间延迟的方式产生第三共振波，并可以在波导管的内部随着波的传播相加到该第一和第二共振波。以此方式，可以基于第一、第二和第三共振波产生宽带雷达信号，该雷达信号还可以包含第一、第二和第三共振频率。相同频率的信号叠加时可以被放大，而不同频率的信号叠加时可以引起一定的频移，从而使雷达信号具有一定的宽带容量。
根据一实施例，第三激励元件被设计为壁突出部。第三激励元件也可被称为壁或壁突出部的边缘。这特别可以实现波导管的紧凑结构并提高机械稳定性。
根据一实施例，第二激励元件从由第三激励元件形成的壁突出部突出到内部体积中。在这种情况下，可以考虑的是，第二和第三激励元件可以一体地形成。
根据一实施例，第一长度大于第二长度，并且第三长度大于第一长度。也可以考虑并可以使用激励元件长度的其他相对长度比。例如，可以根据雷达信号的期望频带和/或根据期望的共振频率来选择长度和/或长度比。
可选地，也可以根据期望的频带来选择和/或相互协调其他参数，例如几何形状、形状、尺寸、相互对准和/或激励元件彼此的相对布置。
根据一种实施例，高频基片至少在局部区域中具有矩形横截面。这可以实现基片集成波导的紧凑结构和激励波的有效传导。
根据一实施例，波导耦合装置的波导管是圆形波导管。因此，波导管可以具有圆形横截面和/或圆形横截面几何形状。然而，也可以考虑其他几何形状。
例如，基片集成波导可以具有矩形横截面，并且波导管可以被设计为圆形波导管。根据本发明的具有辐射区域和至少两个激励元件的波导耦合装置的设计有利地能够使激励波从这种矩形且基片集成的波导管过渡到圆形波导管，而无需用于将矩形波导管转换为圆形波导管的其他模块。
根据一实施例，高频基片包括上部铜层和下部铜层，它们至少部分地经由通孔连接。上部铜层和下部铜层也可被称为顶侧和底侧。基片集成波导可以形成在两个铜层之间。通孔能够以导电的方式将两个铜层相互连接。通孔似乎可以形成和/或定义基片集成波导的边界。
根据一实施例，高频基片的辐射区域受到通孔的限制。限制辐射区域的通孔可以看作是辐射区域的“侧壁”并通常也称为过孔。
本发明的另一方面涉及一种具有如上文和下文所述的波导耦合装置的雷达传感器。雷达传感器可以是任何类型。它可以是物位雷达传感器、距离传感器、极限物位传感器、运动雷达传感器、天气雷达传感器或地面雷达传感器。例如，雷达传感器可以包括一个或多个诸如喇叭天线等天线。雷达传感器通常也可以是用于检测一个或多个测量变量的现场设备。
有时，雷达传感器可以产生覆盖一定频率范围的传输信号或雷达信号。在物位测量技术中，例如可以在一定频率范围内提高测量周期中的传输频率，这也称为调频连续波雷达。可以通过经由波导耦合装置提供宽带雷达信号来实施或实现这种频率偏移。
本发明的另一方面涉及一种具有如上文和下文所述的雷达传感器和/或波导耦合装置的物位测量装置。物位测量装置可以被设计为检测介质的填充物位，例如容器中的介质。
本发明的另一方面涉及如上文和下文所述的波导耦合装置在雷达传感器和/或物位测量装置中的用途。
本发明的另一方面涉及一种用于利用如上文和下文所述的波导耦合装置产生和/或接收雷达信号的方法。该方法包括以下步骤：
-将至少一个激励波馈送到波导耦合装置的高频基片中；
-通过波导耦合装置的高频基片的辐射区域将激励波耦合到波导耦合装置的波导管的激励端；
-通过波导的至少第一激励元件和第二激励元件处的激励波和/或基于至少第一激励元件和第二激励元件，至少激励出具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波；以及
-基于至少第一共振波和第二共振波的叠加，利用波导耦合装置的波导管发射雷达信号；且/或利用波导耦合装置的波导管接收反射的雷达信号。
下面将参考附图说明示例性实施例。附图中的图示是示意性的，并且未按比例绘制。如果在以下附图说明中使用相同或相似的附图标记，则它们表示相同或相似的元件。
附图说明
图1示出根据一实施例的波导耦合装置。
图2示出根据一实施例的高频基片的平面图。
图3示出根据一实施例的高频基片的立体图。
图4a、4b和4c以三个不同视图示出根据一实施例的波导耦合装置。
图5示出根据一实施例的物位测量装置和/或雷达传感器。
图6示出在根据一实施例的波导耦合装置中测量的曲线。
图7示出用于说明利用根据一实施例的波导耦合装置产生雷达信号的方法的步骤的流程图。
具体实施方式
图1示出根据一实施例的波导耦合装置100。
波导耦合装置100包括具有输入导体106的高频基片200，该输入导体布置在高频基片200的第一端部处。输入导体可以不相对于基片突出。一个或多个激励波可以经由输入导体例如从雷达模块馈送到高频基片200中。该第一端部在激励波的传播方向上、激励波的行进方向上和/或高频基片200的纵向方向上与高频基片200的上面布置有高频基片200的辐射区域108的第二端部相对。输入导体106和辐射区域108通过基片集成波导110耦合，激励波可以通过该波导从输入导体106传播到辐射区域108。
波导耦合装置100还包括具有激励端132的波导管102，波导管102布置在高频基片200的辐射区域108处、上和/或上方。激励波可以至少部分地经由辐射区域108耦合到波导管102的内部体积120中。
至少第一激励元件112和第二激励元件114布置在波导管102的激励端132的区域中。每个激励元件112、114具有在波导管102的纵向延伸方向134上测量的长度116、118。在此，激励元件112、114的长度116、118是分别从相应激励元件112、114的下边缘到其上边缘测量的。在图1所示的示例中，激励元件112、114的下边缘在激励端132处与波导管102的端面齐平。然而，激励元件112、114也可以布置成在纵向延伸方向134上彼此偏移。
可以通过激励波基于激励元件112、114产生至少两个不同共振频率的共振波。例如，可以在其中一个激励元件112、114处形成第一共振波，并且可以在两个激励元件112、114之间(例如，在它们的上边缘之间)形成第二共振波。替代地或补充地，其中一个共振波可以形成在其中一个激励元件112、114处和波导管102的另一结构和/或另一激励元件处。特别地，两个激励元件112、114的长度116、118能够相互协调，使得共振波叠加，例如，当波在波导管102中前进时，这些共振波至少部分同相地和/或在基本相同的相位位置(和/或彼此一定相位偏移)的情况下相加以形成雷达信号的至少一部分。因此，可以实现雷达信号302的期望的宽带容量
信号的宽带容量可以例如在1-50GHz的范围内，特别是在80GHz的频率下具有大约10GHz的宽带容量。使用这种类型的耦合，可以实现超过10％，例如为12-15％，约为12-13％的带宽。
基本上，可以区分两种不同的叠加类型。一方面可以利用相同频率的信号进行同相叠加。在不同频率的情况下，相位不可避免地会有所不同。然而，具有不同频率的信号也可以相互叠加，并且由于从一个频率到另一个频率的频率偏移而形成一定的宽带容量(例如参见图6)。通过同相地叠加两个具有相同频率的激励器或信号，可以将它们放大。由此提高了整个设备的效率。例如，可以在两个激励器112和122之间利用这种效果。也可以通过空间距离和信号传输时间相应地设置、影响和/或调节相位。
图1的示例性实施例的两个激励元件112、114被设计为矩形和/或鳍状。波导管102也被设计为典型的圆形波导管102，但也可以被设计为例如矩形波导管。激励元件112、114在波导管102的径向方向上彼此间隔开。在此，两个激励元件112、114从波导管102的壁和/或内表面的相对侧突出。
波导管102的激励元件112、114也可被视为鳍或双鳍。第一激励元件112也可以被称为激励器或共振罐，其中，第二激励元件114相应地可以被称为子激励器或子共振罐，反之亦然。
作为协调长度116、118的可选项，也可以调节和/或相互调整激励元件112、114的几何形状、尺寸、形状、位置、相对布置和/或相对朝向，以影响共振波和/或共振频率。还可以设置一个或多个额外的激励元件。
图2以平面图示出根据一实施例的高频基片200。高频基片200包括用于输入进入的激励波的输入导体106。高频基片200具有矩形截面并包括基片集成波导110。基片集成波导110形成在上部铜层204a和下部铜层(未示出)之间。可以在铜层204a、204b之间形成电介质。因此，基片集成波导110类似于填充波导管。这两个层通过通孔202连接。
上部铜层204a在辐射区域108的区域中具有穿孔，使得激励波可以进入波导管102中。辐射区域108也被通孔202界定或接界。
波导管102可以定位在图2的示例性实施例的高频基片200的圆形部分150上，其中，波导管102的端面面向上部铜层204a和/或布置在其上，使得辐射区域108沿其外圆周被波导管102环绕和/或包围。
基片集成波导110具有形成壁的通孔202。替代地或补充地，通孔202可以界定辐射区域108。通孔202将设备铜层204a和下部铜层204b(图2中未示出，参见图3)导电地相互连接。
图3示出根据一实施例的高频基片200的立体图。除非另有说明，图3的高频基片200具有与图2的高频基片200相同的元件和/或部件。在图3中可以清楚地看到高频基片200的三个层。下部铜层204a位于基片层140上，基片层140布置在下部铜层204b上。两个铜层204a、204b或铜膜通过通孔202相互连接。在图3的实施例的示例中可以清楚地看到上部铜层204a在辐射区域108中的穿孔。
图4a示出根据另一实施例的波导耦合装置100。除非另有说明，图4a的波导耦合装置100具有与上述附图的波导耦合装置100相同的元件和/或部件。图4a的实施例的波导管102是圆形波导管102。图4a的示例性实施例的波导管102还包括第三激励元件122。该第三激励元件122被设计为壁突出部并从波导管102的壁或内表面突出到内部体积120中。第三激励元件122也可以被视为波导管102的壁的一部分。在此，第二激励元件114从第三激励元件122突出到内部体积120中。第三激励元件122的在纵向延伸方向134上测量的长度124大于第一激励元件的长度116，而第一激励元件的长度116又大于第二激励元件的长度118。第三激励元件122的高度124被调整为使得以相对于第一和第二共振波轻微时间延迟的方式激励第三共振波。特别地，可以在第一激励元件112和第三激励元件122之间(或它们的上边缘之间)激励具有不同于第一和第二共振频率的第三共振频率的第三共振波。通过叠加三个共振波形成雷达信号302，其随后可在波导管102的输出方向上传播，并可以通过与激励端132相对的端部发射。
图4b示出根据本发明的图4a的实施例的波导耦合装置100的沿图4a的线A截取的截面。在此，图4b的截面图的视角是沿雷达信号的发射方向和/或波导管102的纵向延伸方向134。图4b的波导管102还包括位于第二激励元件114两侧的两个空腔126。空腔126可用于提高波导管102的可制造性。如图4b所示，图4a和4b的波导管102与三个激励元件112、114、122一体地形成。
图4c示出根据一实施例的波导耦合装置100的俯视图。图4c示出辐射区域108是如何被波导管102环形包围的，使得激励波可以进入波导管102的内部体积中。
图5示出根据一实施例的物位测量装置400和/或雷达传感器400。图5的示例性实施例的物位测量装置400包括雷达模块300和波导耦合装置100。激励波可以经由雷达模块300输入到波导耦合装置100中并例如通过天线301发射。
图6示出在根据一实施例的波导耦合装置100中测量的曲线。特别地，图6中所示的曲线是作为频率的函数示出的回波损耗曲线。该曲线在图6中通过图表示出。图表的纵轴表示回波损耗曲线的幅值(以任何单位)。例如，幅值可以以dB来表达。横轴表示频率(以任何单位)。例如，频率可以以GHz或MHz来表达。图6的测量曲线可以通过叠加和/或相加三个共振波来产生。在图6的图表中，可以看到三个共振频率f1、f2、f3。可以在其中一个激励元件112、114(参见图1或4a)处形成的第一共振波可以具有共振频率f1。可以在两个激励元件112、114之间(例如，在它们的上边缘之间)形成的第二共振波可以具有共振频率f2。可以在第一激励元件112和第三激励元件122(参见图4a)之间(或在它们的上边缘之间)激励的第三共振波可以具有共振频率f3。三个共振频率f1、f2、f3彼此不同。
此外，在图6的图表中还可以看出通过波导耦合装置的设计，特别是通过激励元件112、114、122的设计实现的测量曲线的可能带宽。通过波导耦合装置的设计，特别是通过激励元件112、114、122(参见图1、4a和5)的设计实现的雷达信号302的带宽能够与测量曲线的带宽直接或间接相关。例如，这可以表明测量曲线的如下频率范围，在该频率范围内，测量曲线在没有中断的情况下低于预定幅值值B。例如，该幅值值B可以是-10dB。然而，也可以考虑其他B值。在图6的示例中，该频率范围在频率f-和f+之间。
图7示出用于说明根据一实施例的方法的流程图。
在步骤S1中，将至少一个激励波馈送到波导耦合装置100的高频基片200中。
在步骤S2中，通过波导耦合装置100的高频基片200的辐射区域108将激励波耦合到波导耦合装置100的波导管102的激励端132中，并且在步骤S3中，通过波导管102的至少第一激励元件和第二激励元件112、114处的激励波，至少激励具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波。
在步骤S4中，至少基于第一共振波和第二共振波的叠加，利用波导耦合装置100的波导管102发射雷达信号302。
此外，应注意“包括”和“具有”不排除其他元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。还应指出，已经参考其中一个上述示例性实施例说明的特征或步骤也可以与上述其他示例性实施例的其他特征或步骤结合使用。权利要求中的附图标记不应被视为限制。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年8月12日提交的欧洲专利申请20 190 652.6的优先权，其全部内容通过引入方式并入本文。
Claims (15)
1.一种用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，其包括：
波导管(102)，其用于发射和/或接收雷达信号(302)；以及
高频基片(200)，其具有在第一端部处的用于将至少一个激励波馈送到所述高频基片(200)中的至少一个输入导体(106)、在与所述第一端部相对的第二端部处的用于将所述激励波耦合出所述高频基片(200)的辐射区域(108)以及耦接到所述输入导体(106)和所述辐射区域(108)的波导(110)，
其中，所述波导管(102)的激励端(132)布置在所述高频基片(200)的所述辐射区域(108)上，使得能够通过所述高频基片(200)的所述辐射区域(108)将所述激励波耦合到所述波导管(102)的所述激励端(132)中，
其中，所述波导管(102)至少包括第一激励元件(112)和第二激励元件(114)，所述第一激励元件和所述第二激励元件均在所述波导管(102)的内部体积(120)中布置在所述激励端(132)处，
其中，所述第一激励元件(112)具有在所述波导管(102)的纵向延伸方向(134)上测量的第一长度(116)，并且所述第二激励元件(114)具有在所述波导管(102)的所述纵向延伸方向(134)上测量的不同于所述第一激励元件的所述第一长度(116)的第二长度(118)，使得能够通过所述激励波在所述第一激励元件(112)和所述第二激励元件(114)处至少激励出具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波，所述第一共振波和所述第二共振波在所述波导管(102)中能够叠加，以形成所述雷达信号(302)。
2.根据权利要求1所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第一激励元件(112)和所述第二激励元件(114)均至少部分地从所述波导管(102)的壁突出到所述波导管(102)的所述内部体积(120)中。
3.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第一激励元件(112)和所述第二激励元件(114)在所述波导管(102)的两个相对侧上从所述波导管(102)的所述壁突出。
4.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，至少所述第一激励元件(112)的所述第一长度(116)和所述第二激励元件(114)的所述第二长度(118)相互协调，使得能够以相对于所述第一共振波时间延迟的方式产生所述第二共振波，从而使所述第一共振波和所述第二共振波能够叠加，特别是能够至少部分地同相叠加。
5.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第一共振波在所述第二激励元件(114)处产生，并且所述第二共振波在所述第一激励元件(112)和所述第二激励元件(114)之间产生。
6.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述波导耦合装置(100)的所述波导管(102)与所述第一激励元件(112)、所述第二激励元件(114)一体地形成。
7.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，其还包括：
第三激励元件(122)，其在所述波导管(102)的所述内部体积(120)中布置在所述激励端(132)处；
其中，所述第三激励元件(122)具有在所述波导管(102)的纵向延伸方向(134)上测量的第三长度(124)，所述第三长度不同于所述第一激励元件(112)的所述第一长度(116)和所述第二激励元件(114)的所述第二长度(118)，
其中，所述第三长度(124)的尺寸被确定为使得能够通过所述激励波在所述第一激励元件(112)和所述第三激励元件(122)之间激励出具有第三共振频率的第三共振波。
8.根据权利要求7所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第一共振波、所述第二共振波和所述第三共振波能够叠加，以形成所述雷达信号(302)。
9.根据权利要求8所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第二激励元件(114)从由所述第三激励元件(122)形成的壁突出部突出到所述波导管(102)的所述内部体积(120)中。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述第一长度(116)大于所述第二长度(118)，并且所述第三长度(124)大于所述第一长度(116)。
11.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述高频基片(200)至少在部分区域中具有矩形横截面。
12.根据前述任一项权利要求所述的用于雷达传感器(300)的波导耦合装置(100)，
其中，所述波导耦合装置(100)的所述波导管(102)是圆形波导管(102)。
13.一种具有根据前述任一项权利要求所述的波导耦合装置(100)的雷达传感器(300)和/或物位测量装置(400)。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的波导耦合装置(100)在雷达传感器(300)和/或物位测量装置(400)中的用途。
15.一种利用根据权利要求1至12中任一项所述的波导耦合装置(100)产生和/或接收雷达信号(302)的方法，其包括：
步骤S1：将至少一个激励波馈送到波导耦合装置(100)的高频基片(200)中；
步骤S2：通过所述波导耦合装置(100)的所述高频基片(200)的辐射区域(108)将所述激励波耦合到所述波导耦合装置(100)的波导管(102)的激励端(132)中；
步骤S3：通过激励波，在所述波导管(102)的至少第一激励元件和第二激励元件(112、114)处，至少激励出具有第一共振频率的第一共振波和具有第二共振频率的第二共振波；
步骤S4：基于至少所述第一共振波和所述第二共振波的叠加，利用所述波导耦合装置(100)的所述波导管(102)发射所述雷达信号(302)；且/或利用所述波导耦合装置(100)的所述波导管(102)接收反射的所述雷达信号。
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