CN210664667U - 一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，属于雷达物位计技术领域。本申请包括：本振模块，用于产生本振信号；发射通路，用于接收本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；接收通路，用于接收目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；混频器，用于接收本振模块产生的本振信号，以及接收通路形成的反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。通过本申请，有助于解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，进而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

Description

一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计

技术领域

本申请属于雷达物位计技术领域，具体涉及一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计。

背景技术

调频连续波雷达物位计是雷达物位计的一种，如图1所示，图1为相关技术中的调频连续波雷达物位计的一个典型结构示意图。

图1中，处理模块1是负责数据处理的器件，处理模块1通过频率控制模块2来控制本振模块3输出一个频率改变的本振信号，这种频率的改变一般是随时间线性改变的，也就是线性调频。可以将本振信号分出一路给频率控制模块2做频率控制的反馈信号，如果这个频率控制是开环的控制也可以没有这路反馈信号。

本振模块3将本振信号分出一路给环形器4作为调频连续波雷达物位计的发射信号，以及分出一路输入到混频器5。图1中，调频连续波雷达物位计的信号发射和接收共同使用一个微波通路100(下述以发收共用的微波通路100 进行表示)，发收共用的微波通路100中的射频连接器(100a、100b)、射频线缆100c、馈源100d、波导100e和天线100f都是收发共用的，通过环形器4 来完成信号发射和接收的隔离。如图2所示，图2为相关技术中的环形器4的一个典型结构示意图，当在端口A作为输入时，端口B是输出端，端口C是隔离端；而当在端口B作为输入时，端口C是输出端，端口A是隔离端。对于目前发收共用的微波通路100的调频连续波雷达物位计，端口A连接到本振模块 3，端口B连接到发收共用的微波通路100，端口C连接到混频器5上。本振模块3通过混频器5端口A传输给混频器5的本振信号，经混频器5端口B传输给发收共用的微波通路100，通过发收共用的微波通路100向目标物发射电磁波，然后再通过发收共用的微波通路100接收目标物反射回来的电磁波，形成反射信号后传输给混频器5。混频器5将本振信号与接收到的反射信号混频，得到混频信号，这个混频信号就是本振信号与反射信号的频率差信号。混频器 5将混频信号传输给中频放大器6对信号进行放大处理，中频放大器6向A/D 转换模块7输出放大后的信号，处理模块1从A/D转换模块7采集到这个混频信号，然后对这个信号进行处理，从而得到物位距离。

对于如图1所示的调频连续波雷达物位计，在实际使用中，一方面，由于环形器4存在信号隔离方面的不足，体现为：本振模块3的本振信号作为发射信号从环形器4的端口A输入，信号绝大部分从端口B输出，少部分从端口C 泄露出去，泄露到混频器5中；另一方面，从端口B输出的发射信号，在发收共用的微波通路100中传输时，因发收共用的微波通路100中各个连接点的阻抗匹配无法做到完美，比如，射频线缆、馈源、波导、天线等连接结构无法达到完美的匹配，会导致在发收共用的微波通路100中传输的部分发射信号被直接反射回来，从环形器4的端口B又进入到环形器4中。

上述因环形器4隔离能力不足导致的少部分从端口C泄露的本振信号，以及在发收共用的微波通路100中被直接反射回来的部分发射信号，进入环形器 4后，均会被当作反射信号，然后输送给混频器5进行混频处理，这样就会在调频连续波雷达物位计的近端形成一个较强的干扰回波，进而导致造成调频连续波雷达物位计在近端具有一个测量盲区。如图3和图4所示，图3为调频连续波雷达物位计的一个测量结果示意图，图4为调频连续波雷达物位计的另一个测量结果示意图，图3和图4中，I处为因环形器4隔离能力不足导致的少部分从端口C泄露出的本振信号，以及在发收共用的微波通路100中被直接反射回来的部分发射信号，形成的近端干扰波；II处为目标物反射波。图3中示出的是目标物距离调频连续波雷达物位计较远的情形，该情形下，近端干扰波和目标物反射波能被有效区分出来，而当目标物距离调频连续波雷达物位计较近时，如图4所示，会因近端干扰波的干扰，导致目标物反射波无法被有效识别，从而形成近端测量盲区，导致调频连续波雷达物位计近端测量不可靠。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，有助于解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，进而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

为实现以上目的，本申请采用如下技术方案：

本申请提供一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，包括：

本振模块，用于产生本振信号；

发射通路，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；

接收通路，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；

混频器，用于接收所述本振模块产生的本振信号，以及所述接收通路形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。

进一步地，

所述发射通路成竖直方向设置，在自上而下的电磁波发射方向上，具有一定空间跨度，包括：

发射馈源，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并转变为电磁波；

发射天线，用于将所述发射馈源产生的电磁波向所述目标物发射出去；

所述发射天线在电磁波发射方向上具有跨度；

所述接收通路成竖直方向设置，在自下而上的电磁波接收方向上，具有一定空间跨度，包括：

接收天线，用于接收所述目标物反射回的电磁波；

所述接收天线在电磁波发射方向上具有跨度；

接收馈源，用于将所述接收天线接收到的电磁波转变为所述反射信号，并输送给所述混频器。

进一步地，

所述发射通路还包括：

发射波导，用于将所述发射馈源产生的电磁波传输至所述发射天线；

所述接收通路还包括：

接收波导，用于将所述接收天线接收到的电磁波传输至所述接收馈源。

进一步地，

所述发射馈源与所述本振模块直接或间接连接，以及所述接收馈源与所述混频器直接或间接连接。

进一步地，

所述本振模块与所述发射馈源之间通过第一射频线缆传输信号，以及所述混频器与所述接收馈源之间通过第二射频线缆传输信号；

其中，所述第一射频线缆与所述本振模块之间，所述第一射频线缆与所述发射馈源之间，所述第二射频线缆与所述混频器之间，以及所述第二射频线缆与所述接收馈源之间，均通过射频连接器连接。

进一步地，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在同一电路板上，且所述发射馈源位于所述发射天线中，以及所述接收馈源位于所述接收天线中；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在所述电路板上，且所述发射馈源位于所述发射波导中，以及所述接收馈源位于所述接收波导中。

进一步地，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带线伸入所述发射天线中的部分形成所述发射馈源，其中，所述第一微带线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带线伸入所述接收天线中的部分形成所述接收馈源，其中，所述第二微带线与所述混频器直接连接；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带线伸入所述发射波导中的部分形成所述发射馈源；以及利用所述第二微带线伸入所述接收波导中的部分形成所述接收馈源。

进一步地，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射天线中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带天线形成所述接收馈源，其中，所述第二微带天线位于所述接收天线中，且所述第二微带天线与所述混频器直接连接；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射波导中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用所述第二微带天线形成所述接收馈源，其中，所述第二微带天线位于所述接收波导中，且所述第二微带天线与所述混频器直接连接。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线为各自独立结构，且所述发射天线和所述接收天线并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成。

进一步地，

所述发射波导和所述接收波导为各自独立结构，且所述发射波导和所述接收波导并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

进一步地，

所述发射波导和所述接收波导为通过单体波导沿轴线方向形成的波导隔板分隔形成。

进一步地，

所述调频连续波雷达物位计，还包括：

防护机构，用于阻止外部物进入所述发射通路和所述接收通路。

进一步地，

所述防护机构，包括：天线防护罩，形成在所述发射天线和所述接收天线两者的自由端天线口。

进一步地，

所述防护机构，包括：堵塞头，分别形成在所述发射波导和所述接收波导中，或者，分别形成在所述发射天线或所述接收天线中。

进一步地，

所述天线防护罩的底部为平面结构，或者，外凸结构，或者，内凹结构。

进一步地，

如果所述发射天线和所述接收天线为各自独立结构，所述发射天线和所述接收天线各自贴近对方的一侧，与所述天线防护罩连接或贴近。

进一步地，

如果所述发射天线和所述接收天线为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成，所述天线隔板与所述天线防护罩连接或贴近。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线两者各自面对所述天线防护罩的侧面，贴合所述天线防护罩。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线两者各自面对所述天线防护罩的侧面，形成有用于固定所述天线防护罩的固定机构。

进一步地，

所述天线防护罩与所述发射天线和所述接收天线所形成的内部空间，填充有能够让微波穿透的抗形变材料。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线均为喇叭天线或者透镜天线。

进一步地，

所述调频连续波雷达物位计，还包括：

频率控制模块，与所述本振模块连接；

中频放大器，与所述混频器连接；

A/D转换模块，与所述中频放大器连接；

处理模块，分别与所述A/D转换模块和所述频率控制模块连接。

进一步地，

所述调频连续波雷达物位计，还包括：

显示模块，与所述处理模块连接。

进一步地，

所述调频连续波雷达物位计，还包括：

通信模块，与所述处理模块连接；和/或，

接口模块，与所述处理模块连接。

进一步地，

所述发射馈源和所述接收馈源是线极化馈源。

进一步地，

所述发射馈源和所述接收馈源是圆极化馈源，且两者极化方向相反，其中，一者是左旋极化方向，另一者是右旋极化方向。

进一步地，

所述发射波导和所述接收波导是横截面为半圆形的柱形结构，且所述发射波导和所述接收波导的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆柱形外轮廓。

进一步地，

所述发射天线和所述接收天线是横截面为半圆形的锥形结构，且所述发射天线和所述接收天线的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆锥形外轮廓。

本申请采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

本申请提供的调频连续波雷达物位计，通过舍弃环形器和发收共用的微波通路，采用设置各自独立的发射通路和接收通路，来实现解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，进而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中的调频连续波雷达物位计的一个典型结构示意图；

图2为相关技术中的环形器的一个典型结构示意图；

图3为调频连续波雷达物位计的一个测量结果示意图；

图4为调频连续波雷达物位计的另一个测量结果示意图；

图5为本申请一个实施例提供的调频连续波雷达物位计的结构示意图；

图6为本申请另一个实施例提供的调频连续波雷达物位计的结构示意图；

图7为本申请另一个实施例提供的调频连续波雷达物位计的结构示意图；

图8为本申请另一个实施例提供的调频连续波雷达物位计的结构示意图；

图9为图8中A处的具体结构示意图；

图10为本申请另一个实施例提供的调频连续波雷达物位计的结构示意图；

图11为图10中B处的具体结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本申请所保护的范围。

本申请提供一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，所述容器的顶部具有开孔或微波可穿透的窗口结构，请参阅图5至图7，该调频连续波雷达物位计，包括：

本振模块3，用于产生本振信号；

发射通路200，用于接收所述本振模块3产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；

接收通路300，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；

混频器5，用于接收所述本振模块3产生的本振信号，以及所述接收通路 300形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。

具体的，上述实施例方案中，相对于相关技术中的调频连续波雷达物位计 (如图1示出的调频连续波雷达物位计)，本申请提供的调频连续波雷达物位计(如图5至图7所示)，通过舍弃环形器4和发收共用的微波通路100，采用设置各自独立的发射通路200和接收通路300，一方面可以解决环形器隔离能力不足导致一部分发射信号泄露，被当作反射信号，然后输送给混频器进行混频处理的问题；另一方面，各自独立的发射通路和接收通路，实现信号的发射和接收互相独立，发射通路200只做发射功能使用，不做接收使用；接收通路300只做接收使用，不做发射使用，这样就不存在发射信号直接耦合到接收通路300的情况，而且发射通路200中各个连接点即使会造成有信号的反射，发射通路200中反射回来的信号也无法接收，从而可以解决发收共用的微波通路中被直接反射回来的部分发射信号，进入环形器后，会被当作反射信号，然后输送给混频器5进行混频处理的问题。由此，本申请实施例方案能有效解决上述两方面的问题，进而能解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，从而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

在一个实施例中，所述发射通路200包括：

所述发射通路200成竖直方向设置，在自上而下的电磁波发射方向上，具有一定空间跨度(如图8和图10所示)，包括：(如图5所示)

发射馈源200a，用于接收所述本振模块3产生的本振信号，并转变为电磁波；

发射天线200b，用于将所述发射馈源200a产生的电磁波向所述目标物发射出去；

所述发射天线200b在电磁波发射方向上具有跨度；

所述接收通路300成竖直方向设置，在自下而上的电磁波接收方向上，具有一定空间跨度(如图8和图10所示)，包括：(如图5所示)

接收天线300a，用于接收所述目标物反射回的电磁波；

所述接收天线300a在电磁波发射方向上具有跨度；

接收馈源300b，用于将所述接收天线300a接收到的电磁波转变为所述反射信号，并输送给所述混频器。

具体的，发射馈源200a连接本振模块3，接收馈源300b连接混频器5，可见，混频器5只连接接收馈源300b，而没有连接发射馈源200a，因而混频器5 只会接收到接收馈源300b形成的反射信号。

对于发射天线200b和接收天线300a，可以是喇叭天线或者透镜天线，对于采用喇叭天线，横截面可以是半圆形、矩形、或者其他的异形形状。

对于发射馈源200a和接收馈源300b这两个馈源，两者的结构可以是相同的，具体的馈源结构可以是同轴转波导的馈源结构。

所述发射馈源和所述接收馈源可以是线极化馈源，或者，所述发射馈源和所述接收馈源是圆极化馈源，且两者极化方向相反，其中，一者是左旋极化方向，另一者是右旋极化方向。馈源位于微波线路上或固定在微波线路板上，相应天线在馈源的下方竖直方向上对准这个馈源。

对于发射天线200b和接收天线300a，可以由金属铸造形成，也可以通过塑料铸造成整体机构，然后再在表面涂导电材料形成。

如图6、图8和图10所示，所述发射通路200还包括：

发射波导200c，用于将所述发射馈源200a产生的电磁波传输至所述发射天线200b；

所述接收通路300还包括：

接收波导300c，用于将所述接收天线300a接收到的电磁波传输至所述接收馈源300b。

具体的，发射天线200b通过发射波导200c将发射馈源200a产生的雷达波发射出去，以及通过接收天线300a通过接收波导300c将其接收到的雷达波传输给接收馈源300b，在实际应用中，发射波导200c和发射天线200b的轴线共线，以及接收波导300c和接收天线300a的轴线共线。

对于发射波导200c和接收波导300c，可以由金属铸造形成，也可以通过塑料铸造成整体机构，然后再在表面涂导电材料形成。

在一个实施例中，所述发射馈源200a与所述本振模块3直接或间接连接，以及所述接收馈源300b与所述混频器5直接或间接连接。

对于间接连接情况，如图7所示，在一个具体的实施例中，所述本振模块 3与所述发射馈源200a之间通过第一射频线缆200d传输信号，以及所述混频器5与所述接收馈源300b之间通过第二射频线缆300d传输信号；

其中，所述第一射频线缆200d与所述本振模块3之间，所述第一射频线缆 200d与所述发射馈源200a之间，所述第二射频线缆300d与所述混频器5之间，以及所述第二射频线缆300d与所述接收馈源300b之间，均通过射频连接器 (200e、200f、300e、300f、)连接。

具体的，如图7所示，发射馈源200a与本振模块3之间通过第一射频线缆 200d间接相连，接收馈源300b与混频器5之间通过第二射频线缆300d间接相连，发射馈源200a和接收馈源300b这两个馈源，均通过射频线缆来传输信号，可通过射频线缆来实现调频连续波雷达物位计在长度方向的延伸。

对于直接连接的情况，如图8至图10所示，实际应用中，本振模块3和混频器5形状在一个电路板上，可以利用与本振模块3直接相连的微带线形成发射馈源200a，以及可以利用与混频器5直接连接的微带线形成接收馈源300b。也可以是在电路板上形成一个用于发射的微带天线，将其与本振模块3直接连接，该用于发射的微带天线即形成发射馈源200a，以及在电路板上形成一个用于接收的微带天线，将其与混频器5直接连接，该用于接收的微带天线即形成接收馈源300b。对于采用微带天线作为馈源的，可以是多个阵元形成的微带阵列天线，也可以单阵元形成的微带天线。发射馈源200a和本振模块3之间直接连接，以及接收馈源300b和混频器5之间直接连接，有助于减少因连接点导致的阻抗不匹配的问题。

围绕上述的所述发射馈源200a与所述本振模块3直接连接，以及所述接收馈源300b与所述混频器5直接连接，本申请下述还给出进一步的扩展实施例进行说明。

在一个实施例中，如果所述发射通路200包括所述发射馈源200a和所述发射天线200b，但不包括所述发射波导200c，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b和所述接收天线300a，但不包括所述接收波导300c，则所述发射馈源200a、所述接收馈源300b均形成在同一电路板11上，且所述发射馈源200a 位于所述发射天线200b中，以及所述接收馈源300b位于所述接收天线300a 中；或者，

如图8至图10所示，如果所述发射通路200包括所述发射馈源200a、所述发射波导200c和所述发射天线200b，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b、所述接收波导300c和所述接收天线300a，则所述发射馈源200a、所述接收馈源300b均形成在所述电路板11上，且所述发射馈源200a位于所述发射波导200c中，以及所述接收馈源300b位于所述接收波导300c中。

具体的，对于上述的发射通路200包括所述发射馈源200a和所述发射天线 200b，但不包括所述发射波导200c，以及所述接收通路300包括所述接收馈源 300b和所述接收天线300a，但不包括所述接收波导300c的情况，是通过发射天线200b直接将发射馈源200a产生的雷达波发射出去，以及通过接收天线 300a将其接收到的雷达波直接传输给接收馈源300b，上述情况在实际应用中，需要满足：发射馈源200a到发射天线200b的发射口在发射方向上具有空间的跨度，以及接收馈源300b到接线天线的接收口在接收方向上也需要具有空间的跨度，上述空间的跨度可以通过发射天线200b和接收天线300a自身来实现，比如，可采用喇叭天线来实现这种空间的跨度。

进一步地，如图8和图9所示，如果所述发射通路200包括所述发射馈源 200a和所述发射天线200b，但不包括所述发射波导200c，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b和所述接收天线300a，但不包括所述接收波导300c，则利用形成在所述电路板11上的第一微带线伸入所述发射天线200b中的部分形成所述发射馈源200a，其中，所述第一微带线与所述本振模块3直接连接；以及利用形成在所述电路板11上的第二微带线伸入所述接收天线300a中的部分形成所述接收馈源300b，其中，所述第二微带线与所述混频器5直接连接；或者，

如果所述发射通路200包括所述发射馈源200a、所述发射波导200c和所述发射天线200b，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b、所述接收波导300c和所述接收天线300a，则利用所述第一微带线伸入所述发射波导200c 中的部分形成所述发射馈源200a；以及利用所述第二微带线伸入所述接收波导 300c中的部分形成所述接收馈源300b。

如图8和图9所示，具体的，上述相关实施例，通过微带线形成馈源，在实际应用中，可以将延伸入波导中的微带线做成针形，以作为馈源。发射波导 200c和接收波导300c直接固定在电路板11上，然后发射波导200c和接收波导300c侧面都有开孔，与本振模块3连接的第一微带线延伸入发射波导200c 中的部分构成发射馈源200a，本振模块3产生的发射信号通过第一微带线进入到发射波导200c中进出传输。连接混频器5微波接收信号输入端的第二微带线延伸进入到接收波导300c中的部分构成接收馈源300b。

对于上述发射通路200不包括发射波导200c，以及接收通路300不包括接收波导300c，发射天线200b和接收天线300a直接固定在电路板11上的情况，发射天线200b和接收天线300a可以采用喇叭天线，其相关实施可参照上述发射波导200c和接收波导300c侧面都有开孔，引入微带线的实施方式。

进一步地，如图10和图11所示，如果所述发射通路200包括所述发射馈源200a和所述发射天线200b，但不包括所述发射波导200c，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b和所述接收天线300a，但不包括所述接收波导 300c，则利用形成在所述电路板11上的第一微带天线形成所述发射馈源200a，其中，所述第一微带天线位于所述发射天线200b中，且所述第一微带天线与所述本振模块3直接连接；以及利用形成在所述电路板11上的第二微带天线形成所述接收馈源300b，其中，所述第二微带天线位于所述接收天线300a中，且所述第二微带天线与所述混频器5直接连接；或者，

如果所述发射通路200包括所述发射馈源200a、所述发射波导200c和所述发射天线200b，以及所述接收通路300包括所述接收馈源300b、所述接收波导300c和所述接收天线300a，则利用所述第一微带天线形成所述发射馈源200a，其中，所述第一微带天线位于所述发射波导200c中，且所述第一微带天线与所述本振模块3直接连接；以及利用所述第二微带天线形成所述接收馈源300b，其中，所述第二微带天线位于所述接收波导300c中，且所述第二微带天线与所述混频器5直接连接。

具体的，图10示出了上述相关实施例中发射通路200包括发射波导200c，以及接收通路300包括接收波导300c，发射波导200c和接收波导300c直接固定在电路板11上的情况。对于上述发射通路200不包括发射波导200c，以及接收通路300不包括接收波导300c，发射天线200b和接收天线300a直接固定在电路板11上的情况，发射天线200b和接收天线300a可以采用喇叭天线，其相关实施可参照图10示出的在发射波导200c和接收波导300c中分别设置微带天线的应用。

如图11所示，对于采用微带天线作为馈源的，可以是多个阵元形成的微带阵列天线，也可以单阵元形成的微带天线。

对于发射天线200b和接收天线300a的形成，本申请给出如下一些相关实施例进行说明。

在一个实施例中，所述发射天线200b和所述接收天线300a为各自独立结构，且所述发射天线200b和所述接收天线300a并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

具体的，发射天线200b和接收天线300a为各自独立结构，一者可以是另一者的镜像。在具体应用中，可以由两个横截面为半圆形的喇叭合成一个外观是圆形的喇叭结构，比如，所述发射天线和所述接收天线是横截面为半圆形的锥形结构，且所述发射天线和所述接收天线的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆锥形外轮廓。图8和图10示出的情况可以是发射天线200b和接收天线 300a并列贴合设置形成的，对于两者的贴合设置，可以是焊接、捆扎、粘结、卡扣、榫卯等方式实现。

在另一个实施例中，所述发射天线200b和所述接收天线300a为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成。

具体的，发射天线200b和接收天线300a是单体天线的两个模块，通过天线隔板分隔形成，以喇叭天线为例，图8和图10示出的情况也可以是由一个喇叭天线中间插入一个导电隔板分隔形成发射天线200b和接收天线300a。

对于发射波导200c和接收波导300c的形成，本申请给出如下一些相关实施例进行说明。

在一个实施例中，所述发射波导200c和所述接收波导300c为各自独立结构，且所述发射波导200c和所述接收波导300c并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

具体的，发射波导200c和接收波导300c为各自独立结构，一者可以是另一者的镜像。在具体应用中，可以由两个横截面为半圆形或者半椭圆形的波导合成一个外观是圆形或者椭圆的波导，比如，所述发射波导和所述接收波导是横截面为半圆形的柱形结构，且所述发射波导和所述接收波导的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆柱形外轮廓。图8和图10示出的情况可以是发射波导 200c和接收波导300c并列贴合设置形成的，对于两者的贴合设置，可以是焊接、捆扎、粘结、卡扣、榫卯等方式实现。

在具体应用中，在发射天线200b和接收天线300a贴合形成横截面是圆形结构的整体天线，以及在发射波导200c和接收波导300c贴合形成横截面也是圆形结构的整体波导时，圆形结构的整体天线和圆形结构的整体波导两者可以是轴线共线的。

发射波导200c和接收波导300c可以是口径逐渐增大的波导。

在另一个实施例中，所述发射波导200c和所述接收波导300c为通过单体波导沿轴线方向形成的波导隔板分隔形成。

具体的，发射波导200c和接收波导300c是单体波导的两个模块，图8和图10示出的情况也可以是由一个单体波导通过波导隔板分隔形成发射波导 200c和接收波导300c。

如图8和图10所示，在一个实施例中，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

防护机构12，用于阻止外部物进入所述发射通路200和所述接收通路300。

在相关技术中，防护机构12能够让电磁波通过，但是能够阻止外部物进入，在具体应用中，根据调频连续波雷达物位计的具体用途，防护机构12能够起到阻挡腐蚀、蒸汽、粉尘或者压力高温等的作用。本申请的防护机构12，也同样实现上述的基本作用。

进一步地，

所述防护机构12，包括：天线防护罩(图8和图10中示出的防护机构12 为防护罩)，形成在所述发射天线200b和所述接收天线300a两者的自由端天线口。

具体的，图8和图10示出的是天线防护罩的一种结构示意图，调频连续波雷达物位计的成品产品中，发射天线200b和接收天线300a已安装好，发射天线200b和接收天线300a用于面向目标物的天线口即为自由端天线口。

进一步地，

所述防护机构12，包括：堵塞头，分别形成在所述发射波导200c和所述接收波导300c中，或者，分别形成在所述发射天线200b或所述接收天线300a 中。

需要说明的是，相关技术中调频连续波雷达物位计的天线是收发共用的，是单体天线，设置天线防护罩或者堵塞头达到防护目的，调频连续波雷达物位计发射出去的电磁波，在遇到天线防护罩或者堵塞头时，必然会发生反射，产生反射信号，反射信号就会增加调频连续波雷达物位计近端的干扰波，可以理解的是，相关技术中的调频连续波雷达物位计安装天线防护罩时，必然会增加调频连续波雷达物位计的测量盲区。

而通过本申请，即可有效解决调频连续波雷达物位计安装防护机构12时增加测量盲区的问题，具体表现为：本申请的发射天线200b和接收天线300a并列设置，发射天线200b仅用于发射电磁波和接收天线300a仅用于接收电磁波，在具体应用中，发射天线200b和接收天线300a都是对准目标物的，发射天线 200b向目标物发射电磁波，在发射方向的电磁波遇到防护机构12上与之相对的部分时，产生发射信号，因发射天线200b和接收天线300a之间存在分隔隔离，该反射信号反射进入的是发射天线200b，而不会被接收天线300a接收到，因而可以解决防护机构12导致的增加测量盲区问题。

综上，通过本申请的调频连续波雷达物位计方案，相对于相关技术中的调频连续波雷达物位计(如图1示出的调频连续波雷达物位计)，舍弃了环形器，以及同时设置各自独立的发射通路200和接收通路300，可以解决如下三方面的问题：

第一、可以解决环形器隔离能力不足导致一部分发射信号泄露，被当作反射信号，然后输送给混频器5进行混频处理的问题。

第二、各自独立的发射通路200和接收通路300，实现信号的发射和接收互相独立，发射通路200只做发射功能使用，不做接收使用；接收通路300只做接收使用，不做发射使用，这样就不存在发射信号直接耦合到接收通路300 的情况，而且发射通路200中各个连接点即使会造成有信号的反射，发射通路 200中反射回来的信号也无法接收，从而可以解决发收共用的微波通路中被直接反射回来的部分发射信号，进入环形器后，会被当作反射信号，然后输送给混频器5进行混频处理的问题。

第三、可以解决防护机构12导致的增加测量盲区问题。

由此，本申请实施例方案能有效解决上述三方面的问题，进而能解决调频连续波雷达物位计近端测量盲区的问题，从而提升调频连续波雷达物位计的测量可靠性。

在一个实施例中，所述天线防护罩的底部为平面结构，或者，外凸结构，或者，内凹结构。

在实际使用中，调频连续波雷达物位计竖直放置，天线防护罩也是竖直放置，天线防护罩的底部即为与发射天线200b和接收天线300a两者自由端天线口相面对的部分。

具体的，天线防护罩的底部可以是向上凹的锥面或者球面，也可以是向下突出的锥面或者球面。

对于天线防护罩与发射天线200b和接收天线300a之间的关系，本申请给出如下一些相关实施例进行说明。

在一个实施例中，如果所述发射天线200b和所述接收天线300a为各自独立结构，所述发射天线200b和所述接收天线300a各自贴近对方的一侧，与所述天线防护罩连接或贴近。

在另一个实施例中，如果所述发射天线200b和所述接收天线300a为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成，所述天线隔板与所述天线防护罩连接或贴近。

具体的，上述两实施例方案提及的连接，可以通过粘结、螺纹、螺钉、卡扣、卡槽、捆扎等方式实现，在处于正压的场合可以对天线防护罩起到支撑作用，当处于负压场合的时候为天线防护罩起到一个紧拉的作用，防止天线防护罩变形。

在一个实施例中，所述发射天线200b和所述接收天线300a两者各自面对所述天线防护罩的侧面，贴合所述天线防护罩。

具体的，天线防护罩侧面贴合发射天线200b和接收天线300a，在高压场合，发射天线200b和接收天线300a可以对天线防护罩起到支撑作用。

进一步地，所述发射天线200b和所述接收天线300a两者各自面对所述天线防护罩的侧面，形成有用于固定所述天线防护罩的固定机构。

具体的，发射天线200b和接收天线300a两者通过各自的固定机构对天线防护罩进行固定，能有效防止天线防护罩在处于压力场合时的变形。

在一个实施例中，所述天线防护罩与所述发射天线和所述接收天线所形成的内部空间，填充有能够让微波穿透的抗形变材料。

具体的，抗形变材料可以是塑料，来填充天线防护罩与发射天线和接收天线所形成的内部空间，使之变成实心，提高天线防护罩的耐压能力。

如图5至图7所示，在一个实施例中，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

频率控制模块2，与所述本振模块3连接；

中频放大器6，与所述混频器5连接；

A/D转换模块7，与所述中频放大器连接；

处理模块1，分别与所述A/D转换模块7和所述频率控制模块2连接。

具体的，处理模块1可以采用DSP处理器，频率控制模块2可以采用锁相环。

对于上述的频率控制模块2、中频放大器6、A/D转换模块7和处理模块1，其相关应用可以参考相关技术中的调频连续波雷达物位计，另外，在本申请的背景技术中，对于上述各模块部件，也有相应说明，因而也可以进行参考，在此不进行进一步赘述。

如图5至图7所示，进一步地，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

显示模块8，与所述处理模块1连接。

具体的，显示模块8可以显示数据或曲线或文字，允许使用者观察当前的测量结果，并允许使用者进行参数的查询和设置。

如图5至图7所示，进一步地，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

通信模块9，与所述处理模块1连接；和/或，

接口模块10，与所述处理模块1连接。

具体的，通过通信模块和/或接口模块，对外输出信号方式可以是4-20mA、 HART、FF、profibus等方式。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”、“多”的含义是指至少两个。

应该理解，当我们称部件被“连接”到另一部件时，它可以直接连接到其他部件，或者也可以通过中间部件实现两者的连接。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为：表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA) 等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块58 中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (29)

1.一种用于测量容器内物料物位的调频连续波雷达物位计，其特征在于，包括：

本振模块，用于产生本振信号；

发射通路，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并形成电磁波，以向目标物发射出去；

接收通路，用于接收所述目标物反射回的电磁波，并形成反射信号；

混频器，用于接收所述本振模块产生的本振信号，以及所述接收通路形成的所述反射信号，并混频形成用于确定物位距离的混频信号。

2.根据权利要求1所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述发射通路成竖直方向设置，在自上而下的电磁波发射方向上，具有一定空间跨度，包括：

发射馈源，用于接收所述本振模块产生的本振信号，并转变为电磁波；

发射天线，用于将所述发射馈源产生的电磁波向所述目标物发射出去；

所述发射天线在电磁波发射方向上具有跨度；

所述接收通路成竖直方向设置，在自下而上的电磁波接收方向上，具有一定空间跨度，包括：

接收天线，用于接收所述目标物反射回的电磁波；

所述接收天线在电磁波发射方向上具有跨度；

接收馈源，用于将所述接收天线接收到的电磁波转变为所述反射信号，并输送给所述混频器。

3.根据权利要求2所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述发射通路还包括：

发射波导，用于将所述发射馈源产生的电磁波传输至所述发射天线；

所述接收通路还包括：

接收波导，用于将所述接收天线接收到的电磁波传输至所述接收馈源。

4.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述发射馈源与所述本振模块直接或间接连接，以及所述接收馈源与所述混频器直接或间接连接。

5.根据权利要求4所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述本振模块与所述发射馈源之间通过第一射频线缆传输信号，以及所述混频器与所述接收馈源之间通过第二射频线缆传输信号；

其中，所述第一射频线缆与所述本振模块之间，所述第一射频线缆与所述发射馈源之间，所述第二射频线缆与所述混频器之间，以及所述第二射频线缆与所述接收馈源之间，均通过射频连接器连接。

6.根据权利要求3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在同一电路板上，且所述发射馈源位于所述发射天线中，以及所述接收馈源位于所述接收天线中；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则所述发射馈源、所述接收馈源均形成在所述电路板上，且所述发射馈源位于所述发射波导中，以及所述接收馈源位于所述接收波导中。

7.根据权利要求6所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带线伸入所述发射天线中的部分形成所述发射馈源，其中，所述第一微带线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带线伸入所述接收天线中的部分形成所述接收馈源，其中，所述第二微带线与所述混频器直接连接；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带线伸入所述发射波导中的部分形成所述发射馈源；以及利用所述第二微带线伸入所述接收波导中的部分形成所述接收馈源。

8.根据权利要求6所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

如果所述发射通路包括所述发射馈源和所述发射天线，但不包括所述发射波导，以及所述接收通路包括所述接收馈源和所述接收天线，但不包括所述接收波导，则利用形成在所述电路板上的第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射天线中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用形成在所述电路板上的第二微带天线形成所述接收馈源，其中，所述第二微带天线位于所述接收天线中，且所述第二微带天线与所述混频器直接连接；或者，

如果所述发射通路包括所述发射馈源、所述发射波导和所述发射天线，以及所述接收通路包括所述接收馈源、所述接收波导和所述接收天线，则利用所述第一微带天线形成所述发射馈源，其中，所述第一微带天线位于所述发射波导中，且所述第一微带天线与所述本振模块直接连接；以及利用所述第二微带天线形成所述接收馈源，其中，所述第二微带天线位于所述接收波导中，且所述第二微带天线与所述混频器直接连接。

9.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线为各自独立结构，且所述发射天线和所述接收天线并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

10.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成。

11.根据权利要求3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射波导和所述接收波导为各自独立结构，且所述发射波导和所述接收波导并列贴合设置，或者，相互贴近设置。

12.根据权利要求3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射波导和所述接收波导为通过单体波导沿轴线方向形成的波导隔板分隔形成。

13.根据权利要求3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

防护机构，用于阻止外部物进入所述发射通路和所述接收通路。

14.根据权利要求13所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述防护机构，包括：天线防护罩，形成在所述发射天线和所述接收天线两者的自由端天线口。

15.根据权利要求13所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

所述防护机构，包括：堵塞头，分别形成在所述发射波导和所述接收波导中，或者，分别形成在所述发射天线或所述接收天线中。

16.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述天线防护罩的底部为平面结构，或者，外凸结构，或者，内凹结构。

17.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

如果所述发射天线和所述接收天线为各自独立结构，所述发射天线和所述接收天线各自贴近对方的一侧，与所述天线防护罩连接或贴近。

18.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，

如果所述发射天线和所述接收天线为通过单体天线沿轴线方向形成的天线隔板分隔形成，所述天线隔板与所述天线防护罩连接或贴近。

19.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线两者各自面对所述天线防护罩的侧面，贴合所述天线防护罩。

20.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线两者各自面对所述天线防护罩的侧面，形成有用于固定所述天线防护罩的固定机构。

21.根据权利要求14所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述天线防护罩与所述发射天线和所述接收天线所形成的内部空间，填充有能够让微波穿透的抗形变材料。

22.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线均为喇叭天线或者透镜天线。

23.根据权利要求1所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

频率控制模块，与所述本振模块连接；

中频放大器，与所述混频器连接；

A/D转换模块，与所述中频放大器连接；

处理模块，分别与所述A/D转换模块和所述频率控制模块连接。

24.根据权利要求23所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

显示模块，与所述处理模块连接。

25.根据权利要求23所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述调频连续波雷达物位计，还包括：

通信模块，与所述处理模块连接；和/或，

接口模块，与所述处理模块连接。

26.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射馈源和所述接收馈源是线极化馈源。

27.根据权利要求2或3所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射馈源和所述接收馈源是圆极化馈源，且两者极化方向相反，其中，一者是左旋极化方向，另一者是右旋极化方向。

28.根据权利要求11所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射波导和所述接收波导是横截面为半圆形的柱形结构，且所述发射波导和所述接收波导的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆柱形外轮廓。

29.根据权利要求9所述的调频连续波雷达物位计，其特征在于，所述发射天线和所述接收天线是横截面为半圆形的锥形结构，且所述发射天线和所述接收天线的平面侧面相互靠近或贴紧，以形成为圆锥形外轮廓。

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