CN212458549U - 雷达物位计及测量系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种雷达物位计，包括：微波电路板，微波电路板上设置有微带天线；微波透镜，微波透镜用于会聚微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束会聚至微带天线；其中，雷达物位计在微带天线与微波透镜之间不包括圆波导结构，微带天线发射的微波发射波束直接发射至微波透镜。本公开还提供了一种测量系统。

Description

雷达物位计及测量系统

技术领域

本公开涉及一种雷达物位计及测量系统。

背景技术

现有的物位计，例如V波段雷达物位计、W波段雷达物位计中，射频部分的天线结构通常是耦合器+收发一体的单阵元的微带天线+圆波导 +喇叭+透镜天线的结构。

图1示出了目前物位计的结构示意图，微波电路电路板1及其他电路板2均放置在一个塑料壳体3中然后进行灌封处理。微波电路板直接灌封将会影响其工作。所以在之前的设计中，需要为微波电路板单独设置比较复杂的屏蔽壳4。其中屏蔽壳既要被灌封胶包裹，又需要使得微波信号从中传递出来。现有的设计中，电子部分的设计比较简单，但是屏蔽壳的结构复杂且故障率高。因此导致整个物位计的结构繁琐且加工复杂。

为了把微波的能量馈送到圆波导的结构中，微带天线往往要压缩尺寸，从而微带天线基本都是单阵元的低增益天线，然后通过这个单阵元的天线把微波能量馈送到圆波导中。其中为了把微带天线与圆波导更好的匹配，往往还需要再微带天线上构建一个介质棒波导或者谐振腔。波导增益太低又无法直接与透镜天线匹配，从而必须波导在末端构建一个喇叭天线。

现有的设计中天线结构设计复杂，加工难度大。收发共用的波导结构会造成在波导内部或波导与喇叭连接处产生的反射回波直接被接收，造成近端形成一个巨大的干扰回波(干扰回波例如参照图1)，增加测量的盲区。

而本设计通过多阵元的微带天线本身具有较好的增益和方向角，然后与透镜天线直接进行配合，可以省去中间配合的谐振腔、波导等复杂结构。不仅结构相对简单，而且近端可以避免产生干扰回波。避免近端回波，对物位计提高测量可靠性意义重大。

实用新型内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供了一种雷达物位计及测量系统。

根据本公开的一个方面，一种雷达物位计，包括：

微波电路板，所述微波电路板上设置有微带天线；

微波透镜，所述微波透镜用于会聚所述微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束会聚至所述微带天线；

其中，所述雷达物位计在微带天线与微波透镜之间不包括圆波导结构，所述微带天线发射的微波发射波束直接发射至所述微波透镜。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括

天线壳体，所述天线壳体与所述微波透镜形成天线腔室，所述微波电路板设置在所述天线腔室中，

根据本公开的至少一个实施方式，还包括附加电路板，所述附加电路板至少包括对外部电源输入的电压进行调制的电压调制电路，所述附加电路板设置在与所述天线腔室不同的另一腔室中，并且所述微波电路板与所述附加电路板电连接。

根据本公开的至少一个实施方式，所述电连接为导线连接或插接件连接，并且所述微波电路板不被灌封，而所述附加电路板则被灌封。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板设置在所述微波透镜的焦面上或所述焦面附近。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线的微带天线和一个用作接收天线的微带天线。

根据本公开的至少一个实施方式，一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微带天线为两个以上阵元的多阵元微带阵列天线，其中所述多阵元微带阵列天线的增益和发射角能够直接匹配透镜天线。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微带天线为两个以上阵元的多阵元微带阵列天线，其中所述多阵元微带阵列天线的增益和发射角能够直接匹配透镜天线。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微带天线的数量为一个，所述微带天线位于所述微波透镜的轴线上或轴线附近。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置的微带天线包括两个以上的发射天线和两个以上的接收天线，发射天线与接收天线两两组合来形成多个收发天线单元。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板为可转动或可移动的，以便改变所述微波电路板上设置的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板包括微波收发处理模块，所述微波收发处理模块包括发射通路及接收通路，所述发射通路用于向作为发射天线的微带天线提供发射信号，并且所述接收通路用于接收来自作为接收天线的微带天线的接收信号。

根据本公开的至少一个实施方式，所述发射通路与所述接收通路设置在所述微波收发处理模块的不同侧。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路基于时间飞行原理得到所述微波发射波束的发射时间与所述微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到测量点的信息。

根据本公开的至少一个实施方式，所述发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路通过比较某时刻所述微波发射波束的频率与所述微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到测量点的信息。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波电路板的电压信号小于或等于3.3V。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波透镜为一个微波透镜、或者为多个透镜形成的组合微波透镜。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微带天线的数量为两个，一个微带天线用作发射天线，另一个微带天线用作接收天线，所述微波透镜的轴线上设置有隔板，所述发射天线和接收天线布置在所述隔板的两侧，所述隔板用于将所述发射天线的微波发射波束与所述接收天线的微波反射波束进行隔离。

根据本公开的至少一个实施方式，所述隔板由金属或高介电常数的材料或吸波材料制成。

根据本公开的至少一个实施方式，所述隔板的一端接触所述微波电路板或位于所述微波电路板附近，所述隔板的另一端接触所述微波透镜或位于所述微波电路板附近。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波透镜上设置有凹槽，所述隔板的另一端位于所述凹槽中。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波透镜上设置有贯通槽，所述隔板的另一端穿过所述贯通槽。

根据本公开的至少一个实施方式，所述隔板与所述微波电路板垂直。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微波透镜用作将所述微波电路板与外部环境相隔离的密封结构的一部分。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括微波可穿透的密封罩或第二级微波透镜，所述密封罩或第二级透镜用作将所述微波电路板与外部环境相隔离的密封结构的一部分。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括万向接头，所述微波透镜的外侧面设有连接机构，并且通过所述连接机构与所述万向接头连接，以实现雷达物位计的角度变化。

根据本公开的至少一个实施方式，还包括万向接头，所述密封罩或第二级微波透镜的外侧面设有连接机构，并且通过所述连接机构与所述万向接头连接，以实现雷达物位计的角度变化。

根据本公开的至少一个实施方式，所述天线壳体为柱状或喇叭形，当所述天线壳体为喇叭形时，所述微波透镜附近的天线壳体的直径大于所述微波电路板附近的天线壳体的直径。

根据本公开的另一方面，提供了一种测量系统，包括如上所述的雷达物位计。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1示出了目前物位计的结构示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的示意图。

图3示出了微波电路板设置有一个发射天线和一个接收天线构成的一个收发天线单元的示例。

图4示出了微波电路板设有的多个微带天线分别构成多个发射天线和多个接收天线的示例。

图5示出了收发天线单元的示意图。

图6示出了收发天线单元的示意图。

图7示出了微波电路板设置了一个微带天线且该微带天线作为发射天线和接收天线共用的情况。

图8示出了微波收发处理模块的信号处理示意图。

图9示出了微波收发处理模块的通路设置形式。

图10示出了微波透镜的形式。

图11示出了微带天线的一种形式。

图12示出了雷达物位计的一种具体形式。

图13示出了雷达物位计的一种具体形式。

图14示出了雷达物位计的一种具体形式。

图15示出了雷达物位计的一种具体形式。

图16示出了微波电路板直接设置在微波透镜的上方。

图17示出了在微波电路板与微波透镜之间也可以设置喇叭天线。

图18示出了万向接头装置的连接示意图。

图19示出了万向接头装置的示意图。

图20示出了组装后的万向接头装置。

附图标记说明

1 微波电路电路板

2 其他电路板

3 塑料壳体

4 屏蔽壳

10 雷达物位计

100 微波电路板

110 发射天线

120 接收天线

130 微波收发处理模块

200 微波透镜

201 连接部

210 第二级微波透镜

300 天线壳体

400 附加电路板

500 电连接

600 隔板

700 密封罩

701 连接部

800 连接结构

900 万向接头装置

901 固定螺栓

902 压紧法兰

903 万向节接头

904 万向节法兰。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧 (例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/ 方式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/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

图2示出了根据本公开的一个实施方式的雷达物位计的示意图。

如图2所示，雷达物位计10可以包括微波电路板100、微波透镜 200和天线壳体300。

微波电路板100上设置有微带天线。在本公开的一个实施例中，微波电路板设置在微波透镜的焦面上或焦面附近。

微带天线的数量可以为一个或多个，并且微带天线可以作为发射天线和接收天线，发射天线和接收天线两两构成一个收发天线单元。

在一个实施例中，微波电路板100上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线的微带天线和一个用作接收天线的微带天线。一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。

图3示出了微波电路板100设置有一个发射天线110和一个接收天线120构成的一个收发天线单元的示例，其中发射天线110和接收天线120可以相互靠近，并且可以设置在微波透镜200的焦点位置附近。这样，发射天线110发射的微波信号可以通过微波透镜200会聚成平行或基本平行的微波信号，并且反射的微波信号可以经由微波透镜200会聚至处于焦点位置处的接收天线120上。

图4示出了微波电路板100设有的多个微带天线分别构成多个发射天线和多个接收天线的示例。每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，并且相邻的发射天线与接收天线构成一个收发天线单元，例如发射天线110a与接收天线120a构成一个收发天线单元，发射天线110b与接收天线120b构成一个收发天线单元，……,发射天线110n与接收天线120n构成一个收发单元。其中作为一个收发天线单元中的发射天线与接收天线是相邻的两个微带天线。

在本公开的再一实施例中，微波电路板上设置的微带天线包括两个以上的发射天线和两个以上的接收天线，发射天线与接收天线两两组合来形成多个收发天线单元。

图5示出了本公开的一个示例，在图5中，每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，相邻的发射天线和接收天线两个构成一个收发天线单元。例如，发射天线110a与相邻的接收天线120a 构成一个收发天线单元，接收天线120a也与相邻的发射天线110b构成一个收发天线单元，发射天线110b与接收天线120b构成一个收发天线单元，……。这样，不同波束的收发天线单元可以共用发射天线或接收天线，一个发射天线或接收天线可以在两个或多个波束的收发天线单元中。在该方式中，发射天线与接收天线为交替出现的形式。例如，在四个发射天线和三个接收天线交替布置的情况下，可以构成六个收发天线单元并且处理六个波束。当发射天线的数量为n且接收天线的数量为n+1时，可以实现2n个波束，当发射天线的数量为n+1 且接收天线的数量为n时，也可以实现2n个波束。

图6示出了另一个示例，在图6中，每个发射天线和每个接收天线分别使用一个微带天线，各个微带天线彼此靠近，这样发射天线与接收天线可以两两组合，其处理波束的数量为发射天线的数量乘以接收天线的数量。

在再一实施例中，微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。

图7示出了微波电路板100设置了一个微带天线，该微带天线作为发射天线和接收天线共用的情况。对于这种收发一体的微带天线，可以通过微波耦合器将接收和发射合成一路。

在本公开中，微带天线为两个以上阵元的多阵元微带阵列天线。多阵元的微带天线的增益大于单阵元的微带天线，因此效果更好。多阵元微带阵列天线的增益和发射角可以达到直接匹配透镜天线的程度其中，其增益可以大于5，发射角的角度可以小于45°。

此外，微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。

微波电路板的形状可以根据微带天线的布置形状来设定，例如可以为平直形状(焦面为平面时)，也可以为弯曲形状(焦面为曲面时)。每个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上，多个收发天线单元可以设置在一个微波电路板上。相互分离的微波电路板可以成一定角度以便构成弯曲形状(焦面为曲面时)。

多个微带天线设置在一个微波电路板上，并且多个微带天线的角度不同，或者多个微带天线设置在多个微波电路板上，并且多个微波电路板的角度不同以使得多个微带天线的角度不同。印刷电路板与设置在该微波电路板上的微带天线所发射的微波发射波束垂直或接近垂直。

微波电路板可被转动或移动，以便改变微波电路板的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。微波电路板的转动或移动为周期性的。通过微波电路板的转动或移动来形成用于对物料的剖面进行测量的扫描面。

根据本公开的进一步实施例，雷达物位计还包括微波收发处理模块，微波收发处理模块基于时间飞行原理得到发射天线发射微波发射波束的发射时间与接收天线接收微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到测量点的信息。

发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。通过比较某时刻发射天线发射的微波发射波束的频率与接收天线接收的微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到测量点的信息。

发射天线发射的微波发射波束的频率为连续调整的频率。

如图8所示，微波收发处理模块130至少可以用于提供控制发射天线的发射信号、以及接收来自接收天线的接收信号。例如，在发射天线110与接收天线120独立的情况下，微波收发处理模块130提供发射信号至发射天线110并且接收来自接收天线120的接收信号。在收发天线单元共用一个微波天线时，可以采用微波天线+微波耦合器的形式，微波耦合器可以将接收信号及发射信号混合在一起，微波收发处理模块130将发射信号提供至微波耦合器，微波天线作为发射天线发射微波波束，并且在接收信号时，微波天线作为接收天线接收微波波束，并且通过微波耦合器将接收信号提供至微波收发处理模块130。

在本公开的优选实施例中，微波收发处理模块为多收多发模块，也就是说一个模块包括多个发射通路及多个接收通路。如图9所示，接收通路与发射通路不设置在微波收发处理模块的同一侧，这样可以增加微波收发处理模块的接收与发送之间的隔离度。

根据测量原理的不同，微波电路板上设置有微波信号处理电路，微波信号处理电路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。微波电路板上设置有微波信号处理电路，微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。

微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。

微波电路板的电压信号小于或等于3.3V。另外在本公开中，微带天线所发射的微波信号的频率可以大于60gHz。

根据本公开的微波透镜200用于会聚微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束会聚至微带天线。

微波透镜200可以由陶瓷或塑料等材料制成，其介电常数可以是均匀的，也可以为不均匀的。在本公开中，微波透镜200的介电常数可以大于1，其可以被微波穿透，并且采用损耗小的材料制成，例如陶瓷或塑料等。

图10示出了微波透镜200的几种形式，图10所示的形式仅仅作为示例，本公开并不限定于图10所示的形式。例如，微波透镜200 可以为中间厚外侧薄的凸透镜的结构、微波透镜200可以为外侧厚中间薄的凹透镜的结构，微波透镜200可以为一面是曲面而另一面为平面的结构，微波透镜200可以为两面都为曲面的结构。曲面可以为球面或椭圆球面，也可以为多个曲面组合的形式。微波透镜200可以为实心透镜也可以为空心透镜的形式。

另外，微波透镜200可以包括一个微波透镜，也可以是两个以上微波透镜的组合。一个微波透镜和微波透镜组合的目的均是为了使得微波发射波束和微波反射波束进行会聚。

天线壳体300与微波透镜200一起形成了容纳微波电路板100的天线腔室。天线壳体300为柱状或喇叭形，当天线壳体300为喇叭形时，微波透镜附近的天线壳体300的直径大于微波电路板附近的天线壳体300的直径。

在本公开中，微带天线设置在微波电路板100上，并且微波电路板100设置在微波透镜200的上方，这样可以直接去掉现有技术中所使用的波导结构，微带天线发射的微波发射波束直接发射至微波透镜 200。

本公开的雷达物位计还包括附加电路板400，附加电路板400至少包括对外部电源输入的电压进行调制的电压调制电路。附加电路板 400设置在与天线腔室不同的另一腔室中，并且微波电路板100与附加电路板400电连接。电连接500为导线连接或插接件连接，并且微波电路板100不被灌封，而附加电路板400则被灌封。

由于微波电路板100与附加电路板400位于不同的腔室中，因此可以避免微波电路板100的复杂灌封工艺，而且通过将微波电路板100 密封至天线腔室中，也可以省略原有设计中的屏蔽外壳和圆波导设计，这样根据本公开的结构简单并且可靠性高。

如图所示，天线腔室的上部可以由容纳附加电路板400的壳体所密封，也就是说跟表头连接后，天线腔室将形成一个封闭的空间，将微波电路板100包裹住。

在本公开的进一步实施例中，如图11所示，微带天线的数量为两个，一个微带天线用作发射天线110，另一个微带天线用作接收天线 120，微波透镜200的轴线上设置有隔板600，发射天线110和接收天线120布置在隔板600的两侧，隔板600用于将发射天线110的微波发射波束与接收天线120的微波反射波束进行隔离，从而避免微波发射波束和微波反射波束之间的干扰。

隔板600由金属或高介电常数的材料或吸波材料制成。隔板600 的一端接触微波电路板100或位于微波电路板100附近，隔板600的另一端接触微波透镜200或位于微波电路板100附近。

微波透镜200上开设有凹槽，隔板600的另一端位于凹槽中。或者，微波透镜200上设置有贯通槽，隔板600的另一端穿过贯通槽。隔板600与微波电路板100垂直。

图12至图15中示出了雷达物位计的几种具体形式。对于这些雷达物位计中的具体实现方式，可以参照之上的描述。

如图12所示，雷达物位计10包括微波电路板100、微波透镜200、天线壳体300、附加电路板400及电连接500的连接线。

微波电路板100上设置有微带天线；微波透镜200用于会聚微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束会聚至微带天线。天线壳体300与微波透镜200形成天线腔室，微波电路板设置在天线腔室中，其中，雷达物位计10不包括波导结构，微带天线发射的微波发射波束直接发射至微波透镜200。

在该雷达物位计的设计中，微波透镜200作为将微波电路板100 与外部环境进行隔离的密封结构的一部分。通过微波透镜200的连接结构和密封结构与天线壳体300进行连接，得到密闭的天线腔室。其中，连接结构可以是螺纹结构、卡接结构、压接结构、焊接结构等。而密封结构可以是O型圈密封、石墨密封、胶垫密封、胶粘密封等。

另外在微波透镜200的外侧面设置有连接部201，该连接部201 可以为螺纹结构，通过该连接部201可以将雷达物位计连接至被测罐体上，或者连接至下面描述的万向接头上，通过万向接头连接到罐体上。

如图13所示，雷达物位计10还包括第二级微波透镜210。与图 12的示例的主要区别在于，通过第二级微波透镜210来对天线腔室进行密封。

在该雷达物位计的设计中，第二级微波透镜210作为将微波电路板100与外部环境进行隔离的密封结构的一部分。通过第二级微波透镜210的连接结构和密封结构与天线壳体300进行连接，得到密闭的天线腔室。其中，连接结构可以是螺纹结构、卡接结构、压接结构、焊接结构等。而密封结构可以是O型圈密封、石墨密封、胶垫密封、胶粘密封等。

另外在第二级微波透镜210的外侧面设置有连接部201，该连接部201可以为螺纹结构，通过该连接部201可以将雷达物位计连接至被测罐体上，或者连接至下面描述的万向接头上，通过万向接头连接到罐体上。

如图14所示，雷达物位计10还包括微波可穿透的密封罩700。与图12的示例的主要区别在于，通过微波可穿透的密封罩700来对天线腔室进行密封。

在该雷达物位计的设计中，微波可穿透的密封罩700作为将微波电路板100与外部环境进行隔离的密封结构的一部分。通过微波可穿透的密封罩700的连接结构和密封结构与天线壳体300进行连接，得到密闭的天线腔室。其中，连接结构可以是螺纹结构、卡接结构、压接结构、焊接结构等。而密封结构可以是O型圈密封、石墨密封、胶垫密封、胶粘密封等。

另外在微波可穿透的密封罩700的外侧面设置有连接部701，该连接部701可以为螺纹结构，通过该连接部701可以将雷达物位计连接至被测罐体上，或者连接至下面描述的万向接头上，通过万向接头连接到罐体上。

在图12至图14中，天线壳体300为柱形形状。但是天线壳体300 也可以为喇叭形状，例如图15所示。

如图16所示，微波电路板100可以直接设置在微波透镜200的上方。也可与如图17所示，在微波电路板100与微波透镜200之间也可以设置喇叭天线，该喇叭天线用于对微波信号进行会聚。

根据本公开的进一步实施方式，雷达物位计还可以包括万向接头装置。其中万向接头装置可以与上述连接部201、701连接。

如图18所示，万向接头装置900连接至连接部201、701，并且万向接头装置900可以进一步连接到罐体上等。

如图19所示，万向接头装置900包括固定螺栓901、压紧法兰902、万向节接头903和万向节法兰904。

万向节接头903的外表面设有球面。万向节法兰904作为安装法兰，通过球面实现角度旋转，万向节接头903的内表面为中空的圆柱形或喇叭形。

压紧法兰902安装在球面的上端，万向节法兰904安装在球面的下端，通过固定螺栓901和万向节接头903固定，压紧法兰902的中心轴线上设有通孔，通孔的形状和万向节接头903的球面的外轮廓一样，压紧法兰902上设有多个通孔，沿压紧法兰902轴向分布。

万向节法兰904的中心轴线上设有通孔，该通孔的形状和上述万向节接头903的球面的外轮廓一样，万向节法兰904上设有多个螺栓孔且周向分布。压紧法兰902上设有多个螺栓孔。

通过万向节接头903的球面将两个法兰的相对角度调节好后，用螺栓穿过压紧法兰902的螺栓孔与万向节法兰904的螺栓孔固定。万向节法兰904上还包括与被测物储罐上的法兰连接安装的其他螺栓孔。

此外，图20示出了组装后的万向接头装置900。

根据本公开的进一步实施方式，本公开还提供了一种测量系统。其中该测量系统可以包括如上所述的雷达物位计。该测量系统可以用于测量储罐或料仓内部的液体或者固体物料的高度等信息。

综上，根据本公开的结构，可以实现结构简单且可靠性高的雷达物位计。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/ 方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式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/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (36)

1.一种雷达物位计，其特征在于，包括：

微波电路板，所述微波电路板上设置有微带天线；

微波透镜，所述微波透镜用于会聚所述微带天线发射的微波发射波束，以及用于将反射的微波反射波束会聚至所述微带天线；

其中，所述雷达物位计在微带天线与微波透镜之间不包括圆波导结构，所述微带天线发射的微波发射波束直接发射至所述微波透镜。

2.如权利要求1所述的雷达物位计，其特征在于，还包括

天线壳体，所述天线壳体与所述微波透镜形成天线腔室，所述微波电路板设置在所述天线腔室中。

3.如权利要求2所述的雷达物位计，其特征在于，还包括附加电路板，所述附加电路板至少包括对外部电源输入的电压进行调制的电压调制电路，所述附加电路板设置在与所述天线腔室不同的另一腔室中，并且所述微波电路板与所述附加电路板电连接。

4.如权利要求3所述的雷达物位计，其特征在于，所述电连接为导线连接或插接件连接，并且所述微波电路板不被灌封，而所述附加电路板则被灌封。

5.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板设置在所述微波透镜的焦面上或所述微波透镜的焦面附近。

6.如权利要求5所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置的微带天线至少包括一个用作发射天线的微带天线和一个用作接收天线的微带天线。

7.如权利要求6所述的雷达物位计，其特征在于，一个发射天线与一个接收天线构成一个收发天线单元，每个收发天线单元中的发射天线和接收天线相邻。

8.如权利要求1、6或7所述的雷达物位计，其特征在于，所述微带天线为两个以上阵元的多阵元微带阵列天线，其中所述多阵元微带阵列天线的增益和发射角能够直接匹配透镜天线。

9.如权利要求5所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置的微带天线包括用作发射天线和接收天线共用的至少一个微带天线。

10.如权利要求9所述的雷达物位计，其特征在于，所述微带天线为两个以上阵元的多阵元微带阵列天线，其中所述多阵元微带阵列天线的增益和发射角能够直接匹配透镜天线。

11.如权利要求9所述的雷达物位计，其特征在于，所述微带天线的数量为一个，所述微带天线位于所述微波透镜的轴线上或轴线附近。

12.如权利要求5所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置的微带天线包括两个以上的发射天线和两个以上的接收天线，发射天线与接收天线两两组合来形成多个收发天线单元。

13.如权利要求1所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板的数量为一个或两个以上，每个微波电路板上包括至少一个收发天线单元。

14.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板为可转动或可移动的，以便改变所述微波电路板上设置的微带天线发射的微波发射波束的发射角度或发射位置。

15.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板包括微波收发处理模块，所述微波收发处理模块包括发射通路及接收通路，所述发射通路用于向作为发射天线的微带天线提供发射信号，并且所述接收通路用于接收来自作为接收天线的微带天线的接收信号。

16.如权利要求15所述的雷达物位计，其特征在于，所述发射通路与所述接收通路设置在所述微波收发处理模块的不同侧。

17.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路基于时间飞行原理得到所述微波发射波束的发射时间与所述微波反射波束的接收时间之间的时间差，以便得到测量点的信息。

18.如权利要求17所述的雷达物位计，其特征在于，微波发射波束的频率为连续调整的频率。

19.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路通过比较某时刻所述微波发射波束的频率与所述微波反射波束的频率来得到二者的频率差，以便得到测量点的信息。

20.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括发射振荡器、发射放大器、接收振荡器、低噪放大器和混频器。

21.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号处理电路，所述微波信号处理电路包括本振或VCO、混频器、功率放大器、和低噪放大器。

22.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板上设置有微波信号模数采样电路、数字FFT计算电路、和/或距离位置计算电路。

23.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波电路板的电压信号小于或等于3.3V。

24.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波透镜为一个微波透镜、或者为多个透镜形成的组合微波透镜。

25.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微带天线的数量为两个，一个微带天线用作发射天线，另一个微带天线用作接收天线，所述微波透镜的轴线上设置有隔板，所述发射天线和接收天线布置在所述隔板的两侧，所述隔板用于将所述发射天线的微波发射波束与所述接收天线的微波反射波束进行隔离。

26.如权利要求25所述的雷达物位计，其特征在于，所述隔板由金属或高介电常数的材料或吸波材料制成。

27.如权利要求26所述的雷达物位计，其特征在于，所述隔板的一端接触所述微波电路板或位于所述微波电路板附近，所述隔板的另一端接触所述微波透镜或位于所述微波电路板附近。

28.如权利要求27所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波透镜上设置有凹槽，所述隔板的另一端位于所述凹槽中。

29.如权利要求27所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波透镜上设置有贯通槽，所述隔板的另一端穿过所述贯通槽。

30.如权利要求28所述的雷达物位计，其特征在于，所述隔板与所述微波电路板垂直。

31.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，所述微波透镜用作将所述微波电路板与外部环境相隔离的密封结构的一部分。

32.如权利要求1或2所述的雷达物位计，其特征在于，还包括微波可穿透的密封罩或第二级微波透镜，所述密封罩或第二级透镜用作将所述微波电路板与外部环境相隔离的密封结构的一部分。

33.如权利要求31所述的雷达物位计，其特征在于，还包括万向接头，所述微波透镜的外侧面设有连接机构，并且通过所述连接机构与所述万向接头连接，以实现雷达物位计的角度变化。

34.如权利要求32所述的雷达物位计，其特征在于，还包括万向接头，所述密封罩或第二级微波透镜的外侧面设有连接机构，并且通过所述连接机构与所述万向接头连接，以实现雷达物位计的角度变化。

35.如权利要求2所述的雷达物位计，其特征在于，所述天线壳体为柱状或喇叭形，当所述天线壳体为喇叭形时，所述微波透镜附近的天线壳体的直径大于所述微波电路板附近的天线壳体的直径。

36.一种测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至35中任一项所述的雷达物位计。

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