CN1491346A - 使用单一的天线装置发送和接收频率小于3GHz电磁波的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种根据运行时间(runtime)测量原理的装料高度测量设备。所述的具有创造性的装料高度测量设备包括电子单元(4)，它具有用来发送和接收频率小于3GHz的电磁波的发送(9)和接收装置(10)；过程耦合装置单元(5)，它连接到电子单元(4)，用来将发送的信号引导至被测量部分，并将反射信号引导回电子单元(4)；以及高频变压器(15，16，17，18)，发送(9)和接收装置(10)以及过程耦合装置单元(5)连接到其上。

Description

使用单一的天线装置发送和接收频率 小于3GHz电磁波的方法和设备

技术领域

本发明涉及装料高度(filling level)测量设备，它根据测量频率小于3GHz特别是小于2.5GHz的电磁波发送时间的原理工作。

对于装料高度测量，其测量系统是用来确定传感器(sensor)和填充物(filling product)之间的距离的，此距离的测量要根据所测量的由安装在容器盖上(vessel lid)的传感器(通常称为装料高度测量设备)发送到填充物表面并由填充物表面反射的电磁波的发送时间。如果容器的高度是已知的，就可以计算出所求的装料高度。这样的装料高度测量设备，专业术语称为装料高度雷达，是基于电磁波在同一不导电媒质中传播的速率恒定，而在不同媒质的边界表面上至少其中一部分被反射的特性。两种媒质的每个边界层具有不同的介电常数，这样一来，当电磁波传播到边界时就会产生雷达回波。两个介电常数之间的差别越大，电磁波传播的阻抗的变化就越大，这样，观察到的回波也将越大。

已知可以用多种雷达原理来确定所寻找的电磁波的发送时间。主要应用两种方法，一种是脉冲发送时间方法(脉冲雷达)，另一种是调频连续波方法(FMCW雷达)。脉冲雷达应用待发送电磁波的脉冲型幅度调制，来确定发送和接收脉冲时间的直接长度。FMCW雷达确定发送时间的方法不是直接的，它通过发送调频信号并利用发送和接收信号的瞬时频率的差异来确定发送时间。

除了不同的雷达原理之外，根据不同的应用也采用了不同的电磁波频率范围。它们是例如载波频率范围在5到30GHz的脉冲雷达，除此之外还有工作在基带的、即所谓的无载波的单脉冲雷达。

此外，还已知一系列的方法和装置用来引导电磁波到达装料高度表面并返回。在这里将发送到空间的和用导线引导的电磁波作一个基本的区别。使用发送到空间的电磁波，需要区分所谓的收发分置(bistatic)的配置和所谓的收发一体的配置(monostatic)。

收发分置的配置具有两个分离的天线，其中之一用于发送而另外一个用于接收。在收发一体的配置中，使用单一的天线既用于发送又用于接收。

使用引导的电磁波的传感器根据反射原理工作，并且通常始终是收发一体的。收发一体传感器设计的一个优点就是可以免去另外的天线或者波导耦合，这样就提供了简单并且节省空间的结构。但是其缺点就是，技术要求必须同时将发送电路和接收电路(它们同样也称为发送和接收装置)连接到一个天线或者连接到其中上行连接的波导连接器上。这就产生了隔离发射机和接收机的问题，尽管它们共同连接到天线和波导连接器。隔离在此处是指防止信号从电路的一部分传送到电路的另一部分。如果没有隔离，发送信号将直接到达接收机，并由于其相对较大的幅度而产生一个相对较强的接收信号。

而期望接收的信号由在测量距离上反射产生，并或多或少地被传送路径和测量对象的反射所衰减，所以与之相比，没有经过隔离而到达接收机的发送信号的接收幅度将大得多。虽然实际上被接收机记录的发送信号要在所要评估的被测量物体反射回波之前到达，这样它就不是直接加载在有用的反射回波之上了，但是问题的严重性在于，由于没有进行信号隔离，精确的距离测量将会变得非常困难，即使这种距离的测量是可能的。在这种情况下，接收机的幅度必须调整到一个大得多的动态范围内。如果接收机不能够处理大振幅的发送信号，甚至产生限制效应，这样的效应将会持续较长的时间，一直持续到有效回波到来的时候。其结果就是，有效回波不能够被正确接收，这样就给测量的结果打上一个问号。除此之外，接收机的输入匹配有可能是不理想的。在较小的程度上，每个到达的回波信号将在较小程度上在接收机的输入端再次反射，并且通常在电路内部进一步反射后两次甚至多次被反射到接收机。这一现象可以被描述成振铃，对于在测量距离上反射的通常的反射回波信号的情况来讲，它并不重要。但是如果没有对发射机和接收机进行隔离，这些发射信号的多路反射信号尽管有适当衰减也将保持在有用反射回波的幅度范围之内。由于它们跟随所发送信号的临时位置，它们将被叠加在由放置在传感器附近的测量物体反射的回波信号上。这将给测量装置的精确度带来测量错误。

背景技术

对于相互连接的发射机、接收机和天线或者波导连接器来讲，已知以下的解决方案。专利文本DE 42 40 492建议使用定向耦合器(directional coupler)或者循环器(circulator)。它没有提供有关这样的电路部件的实际电路设计的指示。但是，它描述了怎样利用定向耦合器也可以实现接收混频器，这样就可以将接收到的信号和本地振荡器信号彼此隔离。该文档中的定向耦合器被设计成所谓的应用带状线技术(stripline technology)的混和环形耦合器。与之相似，采用定向耦合器的解决方案可以在专利文本US 3,621,400中找到。

然而，它仅对频率在3到30GHz范围内的微波信号应用带状线技术时候是有意义的。但是，通常的雷达传感器并不仅仅使用如前面所述的，例如范围在5到30GHz的载波频率，还有单脉冲雷达，它发射的短脉冲不使用载波频率。这些发送信号的典型频率范围在几百兆赫兹到几吉赫兹的范围内，因此，前述专利技术不包括这种单脉冲雷达在带状线技术中的定向耦合器设计。

在专利文本US 5,517,198中描述了一种可能，即有关在脉冲雷达、通常被称作TDR传感器(TDR——时域反射计)中如何实现发射机和接收机之间的宽带隔离的可能。其中所描述的解决方案使用了电阻桥将发送信号分离成相等的两部分。其中的一部分被直接引导到接收机的一个分支，另一部分同时到达接收机的第二分支和测量距离(measurement distance)。由测量距离反射的绝大部分信号仅到达了第二接收分支。由于两个接收分支之间存在差异，接收机将去除发送的信号，同时由测量距离反射的信号将保持不受影响。这一解决方案由于需要两个接收分支，并且由于使用电阻对信号进行分配而对有用信号产生了较大的幅度衰减，所以成本相对昂贵。

专利文本US 5,609,059描述了TDR装料高度测量设备的另一个发射和接收单元，通过此单元在接收反射电磁信号的过程中其不期望得到的效应将减少。这一功能的原理是基于同时测量故意产生的人工反射信号和测量由填充物表面产生的反射信号。其中人工反射信号由调整到和发送电缆一样阻抗值的电阻产生，该电阻和所述的发送电缆并联连接。由填充物表面反射的信号被接收到并在由控制单元时钟控制的间隔内评估。

进一步，在信号响应中抑制不期望得到的干扰现象的方法在专利文本US 5,365,178中描述。这里，由填充物表面反射的信号被输入到混频器，并和发送单元发射的调频信号进行比较，其比较的结果是依赖于装料高度的频率差异。这一差异信号包含了由容器内部或者在传送过程中或者由接收单元自己产生的反射信号产生的不期望得到的干扰频率。这些不期望得到的信号处于期望得到的信号的频率范围之外，并且可以通过带通滤波器滤除掉。

发明内容

本发明潜在的技术问题包含提供一个具有收发一体结构的装料高度测量设备，特别是基带雷达或者是TDR装料高度测量设备，并且允许它是简单，有成本效益的发射机、接收机和天线或者波导连接器的结合，这样的结合必须保证发射机和接收机之间较高的隔离度。此外，所述的发射机、接收机和天线或者是波导连接器的结合应该是宽带的，这样其发射机实际上发送的信号是例如单脉冲雷达所要求的从几百兆赫兹到几吉赫兹频带的信号。在这里，发送和接收信号的幅度衰减应该尽可能的小。

本发明进一步的技术问题就是提出简单并且成本低廉的使用单一天线发送和接收频率小于3GHz电磁波的方法的技术问题。

这些技术问题分别由具有权利要求1所述特性的装料高度测量设备并通过具有权利要求20所述特性的方法解决。

本发明所涉及的装料高度测量设备的操作基础是测量发送时间的原理，它包含具有频率小于3GHz电磁波的发送和接收装置的电子单元，还包含连接到电子单元的耦合装置，它将发送的信号引导到测量距离上并将反射的信号引导回到电子单元，还有高频的变压器，其中发送和接收装置及耦合装置连接到其上。

本发明所涉及的方法的特征在于发送装置发送的信号通过高频变压器被引导到天线装置中，由天线装置所接收的反射信号通过相同的高频变压器被引导到接收装置。

通过高频变压器或者HF变压器这种新颖的应用，提供了成本非常低廉并且有效的解决方案，通过在频率范围大约到3GHz，尤其是大约到2.5GHz的宽带适合的线圈缠绕图形及线路，起到定向耦合器的作用，并且允许在连接到其上的用于发送和接收信号的特定电路部分彼此之间已定义的隔离。最后，必须要指出的是，在这里使用的术语天线装置例如可以包括一个或者多个波导，正如在前面部分中所描述的，它用来引导电磁波和由填充物反射的信号。

这一有创造性的解决方案的重要优点就是单个部件的阻抗很好的匹配是可能的，特别是对由测量距离反射的信号的输入阻抗的匹配。如果它们之间不匹配，将会发生信号的多路反射，其结果就是将会产生额外的干扰回波。

固定线圈缠绕比率可以协助获得期望的阻抗改变，这样在单个电路部件之间的阻抗匹配可以得到优化。已经证明根据SMD结构制作的所谓的双孔变压器是特别适合的。通过使用适当的铁氧体材料及对双孔磁芯的适合的缠绕构造，这些变压器可以变换频率高到3GHz特别是2.5GHz的信号。

对于这些变压器来讲共有两种不同的基本缠绕配置，可以通过不同的方法引用这些配置来解决上述的技术问题。一组在此被归纳为差分变压器，另一组变压器被称为变压定向耦合器(transformer-directional coupler)以反映它们的目的。在原理上，这两种设计都是已知的。然而差分变压器通常应用在频率混和器中并且作为不平衡变换器(balun)使用，而卫星电视接收信号的发送主要使用变压定向耦合器。在这样的应用中，为了连接到接收机，信号的特定部分通过定向耦合器从发送电缆中被解耦合，同时主要的信号部分在主通路上传递。

已经证明，在某些情况下当发送装置和接收装置之间的隔离不是十分理想但是可以通过特定的方法减小的时候，这一点是很有利的。且这一点在传感器使用发送信号的一部分作为距离参考标识的情况下很重要，其中由于隔离并不是十分完美，所以信号的这一部分可以直接到达接收机。这种传感器的操作方式例如在专利文本DE 42 40491中有所描述。

优选地，HF变压器是由三个彼此之间存在磁耦合的线圈构成的差分变压器，其中的两个线圈相互连接。这一简单的构造是有成本效益的，并且非常适合用来调整各自的阻抗。由于这三个线圈具有相同的匝数，可以在所有端口调整连接到差分变压器的部件的阻抗直到达到理想的阻抗匹配。其结果就是，接收到的回波信号不会进行进一步的反射，所以并不会对测量的结果造成任何的扭曲。通过这一构造，可以进行阻抗的改变而不会有任何困难，这样在发送信号出现的端口和施加接收信号的端口之间没有完全的隔离。这样如上面已经指出的，由发射机直接传递给接收机的信号部分作为距离参考表示是很有利的。

另一个优选实施例是这样的，其差分变压器包含两个具有相同匝数的线圈，而第三线圈具有不同的匝数，特别的，其线圈的匝数是前面所述的其他两个线圈中任何一个的两倍。由此为了整体匹配，接收机设备所需的阻抗将是上面所描述实施例中线圈比率产生的阻抗的四倍。由于在很多情况下接收机阻抗是高阻的情况要比是低阻的情况容易实现得多，所以较高的接收机阻抗是有利的。如果存在接收机阻抗，最佳的阻抗匹配可以通过调整差分变压器的线圈比率来实现。然而提供不同的线圈比率也是可能的，这要取决于环境要求。

总体上可以说通过使用HF变压器，聚集在波导上的静态电荷的低电阻放电是容易的，当填充物是塑料微粒(plastics granules)时更是如此。在填充或者清空的过程中，通过波导上填充物的摩擦，波导上会集聚静态电荷。如果没有通过容器的接地连接将静态电荷释放掉的话，由此产生的极高压将会破坏连接到波导上的电子电路。这一点可以通过简单地在波导或者过程耦合器与容器所连接的地之间连接小电阻来防止。

如果使用变压定向耦合器作为HF变压器，和差分变压器相反的是，信号的分离始终是不一致的(non-uniform)，而不是一致的(uniform)。这样产生的信号衰减比使用差分变压器的情况下要高，但是有利的是，在接收的情况下，主要仅仅是用于接收自由反射信号匹配的接收机阻抗需要变化；适合的接收机阻抗匹配可能会更加困难。

最后，需要强调的是在本发明的含义范围之内具有三股(trifilar)线圈的超环面立体(toroid)磁芯也可以当作HF变压器使用。这里，宽带容量由有助于在高频率下完成线圈之间的电容性线路耦合(capacitive line coupling)的特定线圈产生。

附图说明

为了进一步说明以及进一步了解，下面将通过结合附图详细描述本发明的几个有利的实施例。其中显示了：

图1显示了创造性的雷达装料高度测量设备的框图，

图2显示了使用差分变压器的第一个有创造性的电路实现，

图3显示了与图2电路对等的四端口电路图，

图4显示了与图2相比具有增大的接收机阻抗的变化的电路，

图5显示了与图2相比具有电位隔离的测量距离的另一个变化的电路；

图6显示了变压定向耦合器的电路图，

图7显示了与图6变压定向耦合器对等的四端口电路图；及

图8显示了另一个使用变压定向耦合器的创造性的电路设计。

具体实施方式

图1显示了包含填充物2的典型容器1。例如，装料高度测量设备3安装在容器1的开口之上，用来根据反射计原理来确定电子单元4和填充物2之间(在两个方向上)的信号发送时间，从而确定容器1内部的装料高度。将由电子单元4产生的测量信号送入所监控的测量距离。术语过程耦合装置5总体上可以理解为将测量信号从电子单元4及可能连接到其上的线路(例如同轴电缆)传送到测量距离上，并且将信号转换为电磁波，或者被引导或者自由副射。在自由副射的雷达传感器中，天线将用于此目的。

在图1中所表示的示例性传感器中，它具有用于引导波的波导6，以及过程耦合装置5，过程连接器5包含从电子单元到波导6的机械的和电子的有效信号耦合，其中波导6是例如所谓的单导线(one-wire)线路。

电子单元4包含前端电子单元7，并进一步包含电子部件8，例如分别是电源、信号处理电路、回波评估电路、输入/输出电路及通信单元。这些电子单元的功能是我们非常熟悉的，所以在这里就不详细讨论了。

前端电子单元7包含发射装置或者发射电路9，它生成测量信号，接收装置或者接收电路10接收沿着测量距离反射的信号，且电路部件11用来相互连接发射机9、接收机10和过程耦合装置5。

根据本发明，电路部件11使发送信号(它的传播方向由箭头12表示)不是全部、而是仅在规定的很小范围内通过由虚线表示的信号路径13施加到接收信号上(它的传播方向由箭头14表示)。

图2显示了如何根据本发明实现电路部件11，并用它来影响发射机9和接收机10之间所要求的隔离。这一点可以通过非常简单并且有成本低廉的方法来解决，即通过差分变压器15适当的线圈缠绕方式来解决。差分变压器15具有三个线圈15a，15b及15c，它们以磁的形式共同连接到同一个铁氧体磁芯上。这个铁氧体磁芯在电路图中通过磁连接的轮廓间接表示，由所使用信号的频率范围，决定它必须适用于很高的频率，例如2.5GHz。

图2中示范性变压器的三个线圈中的每一个线圈包含n圈，匝数n依赖于要发送的频率范围及铁氧体磁芯。通常对于所述的应用少到1至10圈就足够了。

发送的信号由发射机9送入端口1，它仅仅由于对称的原因出现在端口3和4，但是并不出现在端口2，而端口2连接到接收机10上。在端口3和端口4出现的信号具有相同的幅度但是它们具有彼此相反的相位。在本例中，过程耦合装置5连接到端口3，且端口4由电阻R来终止。在测量距离上反射并到达端口3的信号，被均匀分配到端口1和2之间，而在本例中端口4是隔离的。只要连接到差分变压器15的部件的阻抗是适合的，所以在所有的端口上都将有理想的阻抗匹配。这一特性保证了接收到的回波信号将不会被进一步反射，如同所述的多路反射，所以将不会扭曲测量的结果。

图2显示了连接到差分变压器的四个部件的阻抗，这些阻抗需要普遍的匹配：在端口1和2必须提供相同的阻抗(R/2)，该值是端口3和4上相同阻抗值(R)的一半。

图3显示了图1所示的差分变压器15的信号流在简化的4端口电路中的再现。此处端口的指定要根据图2来指定。如图所示，到达端口1的信号，就其强度而言将其均匀分配到端口3和4中。强度的一半用术语“-3dB”表示。端口1和端口4的信号具有相同的相位，而端口3的信号呈现与其相反的相位(“180°”)。从图3可以容易地看出，怎样在将信号送入任何一个所选择的端口的时候在两个相邻的端口根据幅度和相位分配信号。和输入端口相对的端口总是完全理想的隔离。然而正如已经简述的，其前提是在所有端口出现如图2所示的阻抗。此外可以看到，对于发送的、反射的及返回的信号，6dB的功率衰减完全发生在差分变压器的操作过程中。通过轻微的改变阻抗，例如改变附图2中端口4的吸收阻抗R，端口1和端口2之间的理想的完全的隔离就会以确定的方式减小。由此，由端口1发送的信号的一小部分就会直接施加到位于端口2的接收机。这一信号部分可以被用作距离参考标记，且这样做是很有利的。

正如可以简单从图3中看出的，除了图2中所显示的电路，其他电路组合也是可能的。基本上，只要发射机9和接收机10连接到相对的端口，所有的可能都是适合的。根据线圈的缠绕方式，可以选择是否需要在发送-接收路径中引入额外的180°相位偏移。

图4显示了这些可能的替代电路之一。在这里，发射机9连接到端口2，而接收机10连接到端口1。如图2的情况，过程耦合装置5或者测量距离连接到端口3。在这里所使用的差分变压器16中，线圈的匝数并不都相同，即，线圈16a的匝数是线圈16b或16c匝数的两倍。这使得连接到线圈16a的接收机19的阻抗是图2所示的线圈比率所产生的阻抗的4倍，而这一阻抗对于全局匹配是必须的。由于在多种情况下高电阻的接收机装置比低电阻的接收机装置容易设计，所以较高的接收机阻抗通常是有利的。如果存在接收机的阻抗，就可以通过调整差分变压器的线圈比率来提供最理想的阻抗匹配。

图5显示了又一种包含差分变压器的有利的变型。发射机9和接收机10在端口3和端口4相对，而过程耦合装置5连接到端口1。这样，在一侧的传感器电子单元，以及另一侧的过程耦合装置及容器电位(vessel potential)之间产生的电气式电位隔离是容易实现的。这样产生的电气式电位隔离通常应用于多数的传感器，用来防止通过传感器在容器和交换板之间流过的电位平衡电流。

另外一个或多或少应用于各种解决方案(其中过程连接器5连接到变压器)的有利之处就是波导上的静电荷的低电阻放电，这一点尤其在图5中明显可以看出。例如当填充物包含塑料微粒的时候，就会出现这一问题。在填充或者清空过程中，通过波导上填充物的摩擦，波导上可能会聚集静电荷。如果没有通过容器的接地连接将静态电荷释放掉的话，其结果就是由此产生的极高压可能会破坏连接到波导上的电子电路7。从图5可以更加清晰的看到，线圈15a为波导6或者过程耦合装置5与接地的容器之间提供了低电阻的连接。这样，通过简单的方法就可以解决静态充电或者放电的问题。

图6的变压器电路图代表了另一类的变压器。可以认为这些所谓的变压定向耦合器是4端口的，并且它们包含四个线圈17a，17b，17c和17d，通常它们缠绕在相同的双孔磁芯上并具有不同的匝数n1，n2，n3和n4。线圈17a和17b缠绕在同一个磁芯的一端上，而线圈17c和17d缠绕在另一端。这样的变压器方案导致了输入信号的信号分离，正如图7所示的特定的示范性的匝数的分割。输入所选择的任一端口的每个输入信号，将在两个相邻的端口之间分割。相对的端口始终是隔离的。和差分变压器相反的是，信号的分布并不是一致的而始终是不一致的。然而在为端口1输入信号的时候，到达端口2的信号实际上没有衰减，而仅仅是一部分信号经过衰减，例如10dB，到达端口3。对于衰减值的指示，值“0dB”必须被认为是上舍入(round-up)值，由于即使是很少的一部分信号到达端口3，到达端口2的部分一定比输入的信号稍微小一点。为了简化起见，这些上舍入衰减值当然可以被采用。在端口2和端口4之间发生了180°的相位变化，取决于变压器的绕线，它可以包含在前端的概念中或者被防止。

为了将发射机、接收机和过程耦合装置连接到变压定向耦合器的四个端口，展示了总共8种变化，它们所共同遵循的要求就是发射机和接收机要连接到相对的端口上，即相互去耦的端口上。不同方案的选择将根据是哪一个电路方案和所连接的电路部分的现有的阻抗或者可实现的阻抗相互协同，可以防止接收机的多路反射，以及是否期望在发射的信号和接收的信号之间存在180°的相位偏移。

图8显示了图6和图7中变压定向耦合器的这样一个有创造性的绕线的例子。目前发射机9连接到端口1，接收机10连接到端口4，及过程耦合装置连接到端口3。端口2被电阻R以自由反射的方式终止。线圈18a和18d的匝数相同，而线圈18b和18c的匝数是它们的两倍。通过用相同的电阻R终结所有的端口，就可以达到全局的匹配，这样就不会出现多路反射。由变压器传送到达端口1的信号，将在很大程度上被端口4的电阻R吸收，而一部分，例如经过10dB衰减将进一步从端口3到达过程耦合装置5及波导6。反射的信号到达端口3，并绝大部分没有被衰减到达端口4的接收机。反射信号一小部分的也被引导到端口1，在那里被阻抗匹配的发射机吸收。

在本例中，通过使用变压定向耦合器18的信号衰减至少是10dB。这一衰减比使用差分变压器的时候要大，在接收到达端口3的信号的时刻，对于自由反射信号的匹配来讲主要来说只有端口4接收机的阻抗是重要的，这一点在这里是很有利的。这一匹配主要可以通过适当测量来在接收机实现，然而接收机阻抗的适当匹配可能会更加困难。比较有利的是这一点在电路中影响很小。

和差分变压器的情况一样，在这里，也可以通过微量调整阻抗，例如调整端口2的电阻R，可以将从端口1发射到位于端口4的接收机的发射信号的轻微过耦合以预先定义的方式进行调整。如上面已经描述的，这种串扰信号作为距离参考标记是有用的。

在上面例子中显示的10dB耦合衰减，可以通过固定不同的线圈的匝数来在6dB到20dB的范围内相对自由的选择。

所述的用于连接发射机、接收机和过程耦合装置的解决方案总体上非常适合收发一体的设计中的基带雷达传感器。特别的，它们将应用在所谓的单脉冲TDR传感器中，用来进行装料高度的测量。这些传感器在一个波长上发射一个短脉冲到填充物并被反射回来，此短脉冲并没有被调制到载波频率之上，传感器通过发送时间确定它到填充物的距离或者容器装料高度。测量信号所主要使用的频率范围一般小于2GHz，这就是为什么所推荐的双孔变压器最适合这一目的。

除了所述的变压器，已知还有其他的变压器设计也适合此目的，例如，具有三股线圈的超环面立体磁芯。它的宽带容量是使用特定方式缠绕的线圈的结果，这种特定缠绕方式有助于线圈之间在高频下的电容性线路耦合。

Claims (23)

1.基于测量发送时间原理的装料高度测量设备，包括

电子单元(4)，它包括发送装置(9)和接收装置(10)，用来发送和接收频率小于3GHz的电磁波，

耦合装置(5)，它连接到电子单元(4)，将发送信号引导至测量距离上并引导反射信号返回电子单元(4)，及

高频变压器(15，16，17，18)，发送装置(9)、接收装置(10)和耦合装置(5)连接到其上。

2.如权利要求1所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器是差分变压器(15，16)。

3.如权利要求2所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的差分变压器(15，16)具有三个线圈(15a，15b，15c；16a，16b，16c)，它们彼此之间是磁耦合的，且其中的两个线圈(15b，15c；16b，16c)相互连接。

4.如权利要求3所述的装料高度测量设备，其特征在于所述接收装置(10)连接到线圈(16a)，且其发送装置(9)及耦合装置(5)连接到线圈(16b，16c)，且这两个线圈相互连接。

5.如权利要求3所述的装料高度测量设备，其特征在于所述发送装置(9)连接到线圈(15a)，且其接收装置(10)及耦合装置(5)连接到线圈(15b，15c)，且这两个线圈相互连接。

6.如权利要求3所述的装料高度测量设备，其特征在于所述耦合装置(5)连接到线圈(15a)，且其发送装置(9)及接收装置(10)连接到线圈(15b，15c)，且这两个线圈相互连接。

7.如权利要求3到6所述的装料高度测量设备，其特征在于所有的三个线圈(15a，15b，15c)具有相同的匝数。

8.如权利要求3到6之一所述的装料高度测量设备，其特征在于两个线圈(16b，16c)具有相同的匝数，而第三个线圈(16a)具有不同的匝数。

9.如权利要求8所述的装料高度测量设备，其特征在于两个线圈(16b，16c)具有相同的匝数，而第三个线圈(16a)的匝数是前面提到的两个线圈(16b，16c)中任意一个线圈匝数的两倍。

10.如以上权利要求中任一项所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的发送装置(9)及接收装置(10)被连接到一个电位，该电位和过程耦合装置(5)的电位之间是电气隔离的。

11.如权利要求1所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器是具有四个线圈(18a，18b，18c，18d)的变压定向耦合器(17，18)。

12.如权利要求11所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的缠绕在同一个双孔磁芯上的四个线圈(18a，18b，18c，18d)具有不同的匝数。

13.如权利要求11所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的缠绕在同一个双孔磁芯上的线圈(18a，18b，18c，18d)的差异在于因数2。

14.如权利要求11到13所述的装料高度测量设备，其特征在于所述发送装置(9)及接收装置(10)被连接到变压定向耦合器(17，18)上相反的、解耦的端口上，并且过程耦合装置(5)连接到其余的端口之一。

15.如权利要求14所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的发送装置(9)被连接到变压定向耦合器(18)的端口1，接收装置(10)被连接到变压定向耦合器(18)的端口4，所述的过程耦合装置(5)被连接到变压定向耦合器(18)的端口3。

16.如以上权利要求中任一项所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器(15-18)是SMD结构的双孔变压器。

17.如权利要求1所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器是具有三股线圈的超环面立体磁芯。

18.如以上权利要求中任一项所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器(15-18)是这样配置的：使得将要用于输入的端口和其他端口是完全隔离的。

19.如权利要求1至17中任一项所述的装料高度测量设备，其特征在于所述的高频变压器(15到18)是这样配置的：将要用于输入的端口，以确定的方式不是和其他所有端口完全隔离的。

20.使用单一天线装置(6)发送和接收频率小于3GHz电磁波的方法，其中

发送装置(9)的发送信号通过高频变压器(15，16，17，18)被引导进入所述天线装置(6)，并且

由所述的天线装置(6)接收的反射信号通过相同的高频变压器(15，16，17，18)被引导进入接收装置(10)。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于任何可用于测量的发送信号部分都不会通过高频变压器(15，16，17，18)从所述的发射机装置(9)被引导到接收机装置(10)。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于为了测量的目的，由发射装置(9)发射信号的确定部分将通过所述高频变压器(15，16，17，18)直接被引导到接收装置(10)。

23.高频变压器(15，16，17，18)在收发一体的装料高度测量设备中的应用，用于将由发送装置(15)产生的发送信号传递至天线装置(6)，其中发送信号的频率小于3GHz，还用于将由相同天线装置(6)接收的反射信号传递至接收装置(10)。

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