DE102012111839B4 - Radarbasiertes Füllstandsmessgerät mit einer Synthesizer-Schaltung - Google Patents

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Abstract

Radarbasiertes Füllstandsmessgerät umfassend mindestens eine Synthesizer-Schaltung mit mehreren Schaltkomponenten zur Erzeugung phasengeregelter Mikrowellensignale für eine Laufzeitmessung und umfassend mindestens drei elektrische Potentiale (P, M, G) zur Versorgung der Synthesizer-Schaltung,wobei die Synthesizer-Schaltung drei Schaltgruppen aufweist,wobei eine erste der Schaltgruppen mittels einer ersten elektrischen Potentialdifferenz (MG) gespeist wird, wobei die erste Potentialdifferenz (MG) zwischen einem ersten Potential (M) und einem zweiten Potential (G) liegt,wobei eine zweite der Schaltgruppen mittels einer zweiten elektrischen Potentialdifferenz (PG) gespeist wird, wobei die zweite Potentialdifferenz (PG) zwischen einem dritten Potential (P) und dem zweiten Potential (G) liegt,wobei eine dritte der Schaltgruppen mittels einer dritten elektrischen Potentialdifferenz (PM) gespeist wird, wobei die dritte Potentialdifferenz (PM) zwischen dem dritten Potential (P) und dem ersten Potential (M) liegt,wobei die erste Schaltgruppe als Schaltkomponenten einen spannungsgesteuerten Oszillator (1), eine Phasenregelschaltung (3), ein erstes Koppelelement (5), ein zweites Koppelelement (7) und eine Mikrowellenschaltung (6) aufweist, wobei die Mikrowellenschaltung (6) auch der zweiten Schaltgruppe zugeordnet ist,wobei die dritte Schaltgruppe zumindest eine fünfte Schaltkomponente aufweist, die als ein aktiver Regler (2) ausgebildet ist,wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (1), der aktive Regler (2) und die Phasenregelschaltung (3) zu einem Phasenregelkreis in Reihe geschaltet sind und der Phasenregelkreis ausgangsseitig mit dem ersten Koppelelement (5) parallel geschaltet ist, und wobei die Mikrowellenschaltung (6) eingangsseitig mit dem ersten Koppelelement (5) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein radarbasiertes Füllstandsmessgerät, umfassend mindestens eine Synthesizer-Schaltung mit mehreren Schaltkomponenten zur Erzeugung phasengeregelter Mikrowellensignale für eine Laufzeitmessung.
  • Eine bekannte Messmethode aus einer Vielzahl von Messmethoden zur Ermittlung des Füllstands in einem Behälter ist die Laufzeit-Messmethode. Bei dieser Messmethode werden beispielsweise Mikrowellen als Messsignale über eine Antennenvorrichtung ausgesendet und die an der Mediumsoberfläche reflektierten Echowellen detektiert, wobei die Laufzeit der Messsignale ein Maß für den Abstand zwischen der Antennenvorrichtung und der Mediumsoberfläche ist. Aus der halben Laufzeit lässt sich demgemäß der Füllstand des Mediums in einem Behälter ermitteln. Die Echokurve stellt hierbei den gesamten Signalverlauf als Funktion der Zeit dar, wobei jeder Messwert der Echokurve der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand an einer Oberfläche reflektierten Echosignals entspricht. Die Laufzeit-Messmethode wird im Wesentlichen in zwei Ermittlungsverfahren eingeteilt: Bei der Zeitdifferenzmessung wird die Zeit, die ein breitbandiger Wellensignalimpuls für eine zurückgelegte Wegstrecke benötigt, ermittelt. Bei der frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCW - Frequency-Modulated Continuous Wave) wird das ausgesendete, frequenzmodulierte Hochfrequenzsignal zum reflektierten, empfangenen, frequenzmodulierten Hochfrequenzsignal ermittelt. Im Weiteren wird keine Beschränkung auf ein spezielles Ermittlungsverfahren gemacht.
  • Zur Erzeugung frequenz- und phasenstabiler Signale, die in der Kommunikations- und Sensortechnik für kohärente Verfahren notwendig sind, werden häufig Synthesizer-Schaltungen angewendet, die einen oder mehrere Phasenregelkreise enthalten.
  • Stand der Technik sind Phasenregelkreise mit integrierten Phasenregelschaltungen, wobei die Phasenregelschaltungen neben einem Phasendetektor programmierbare Frequenzteiler aufweisen. Ein Teil eines Ausgangssignals eines spannungsgesteuerten Oszillators wird in die Phasenregelschaltung zurückgeführt und dort nach Durchlaufen eines Frequenzteilers mit einem ggf. auch in der Frequenz geteilten Referenzsignal im Phasendetektor der Phasenregelschaltung verglichen. Der Phasendetektor liefert als Ausgangssignal der Phasenregelschaltung einen Strom oder eine Spannung, die dem Phasenunterschied zwischen dem Eingangssignal und dem Signal des spannungsgesteuerten Oszillators proportional ist. Dieses Ausgangssignal wird über einen Regler dem Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillators zugeführt. Bei richtiger Auslegung des Reglers und der Faktoren des Frequenzteilers folgt das Ausgangssignal der Phase und der Frequenz des Eingangssignals. Durch Verwenden eines Eingangssignals hoher Güte können so dessen gute Spektraleigenschaften auf das Ausgangssignal übertragen werden. Außerdem folgt das Ausgangssignal Frequenz- und Phasenmodulationen des Eingangssignals.
  • Sensoren der Prozessmesstechnik sollen üblicherweise Normen bezüglich des Explosionsschutzes, sogenannte Ex-Normen erfüllen, damit sie in einer Umgebung mit explosiver Atmosphäre betrieben werden können. Diese Ex-Normen sind gerätetechnisch umso leichter zu erfüllen, je kleiner die maximal notwendigen Potentialdifferenzen und elektrischen Ströme sind und je niedriger die Versorgungsspannungen der Schaltkomponenten bzw. der Schaltgruppen sind und je geringer die Anzahl der Spannungsquellen ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein radarbasiertes Füllstandsmessgerät zu schaffen, das sicherer und effizienter ist.
  • Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung gelöst. Dieser beinhaltet ein radarbasiertes Füllstandsmessgerät, umfassend mindestens eine Synthesizer-Schaltung mit mehreren Schaltkomponenten zur Erzeugung phasengeregelter Mikrowellensignale für eine Laufzeitmessung und umfassend mindestens drei elektrische Potentiale zur Versorgung der Synthesizer-Schaltung, wobei die Synthesizer-Schaltung mindestens drei Schaltgruppen aufweist, wobei jede Schaltkomponente mindestens einer Schaltgruppe zugeordnet ist, wobei jede der mindestens drei Schaltgruppen mittels mindestens einer Potentialdifferenz zwischen zwei der mindestens drei verschiedenen Potentialen gespeist wird.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, dass die Schaltkomponenten der Synthesizerschaltung mindestens drei Schaltgruppen mit gleichen und/oder unterschiedlichen Potentialdifferenzen zugeordnet werden. Benötigt eine Schaltkomponente mehr als eine Potentialdifferenz, so kann diese Schaltkomponente mehreren Schaltgruppen zugeordnet werden. Ferner sind die Schaltgruppen bevorzugt in Reihe angeordnet, wodurch die Ströme lediglich halb so groß werden, wie im Falle einer parallelen Anordnung der Schaltgruppen. Durch kleinere Ströme wird die Synthesizer-Schaltung effizienter und in der Umgebung eines explosiven Gases sicherer.
  • Gemäß einer Ausgestaltungsform weist die Synthesizer-Schaltung drei Schaltgruppen auf, wobei eine erste Schaltgruppe mittels einer ersten elektrischen Potentialdifferenz gespeist wird, wobei die erste Potentialdifferenz zwischen einem ersten Potential und einem zweiten Potential liegt, wobei eine zweite Schaltgruppe mittels einer zweiten elektrischen Potentialdifferenz gespeist wird, wobei die zweite Potentialdifferenz zwischen einem dritten Potential und dem zweiten Potential liegt, wobei eine dritte Schaltgruppe mittels einer dritten elektrischen Potentialdifferenz gespeist wird, wobei die dritte Potentialdifferenz zwischen dem dritten Potential und dem ersten Potential liegt.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die erste Schaltgruppe zumindest vier Schaltkomponenten auf, wobei die erste Schaltkomponente als ein spannungsgesteuerter Oszillator, die zweite Schaltkomponente als eine Phasenregelschaltung, die dritte Schaltkomponente als ein erstes Koppelelement, und die vierte Schaltkomponente als ein zweites Koppelelement ausgebildet sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist eine dritte Schaltgruppe zumindest eine fünfte Schaltkomponente auf, die als ein aktiver Regler ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Synthesizer-Schaltung eine sechste Schaltkomponente auf, die sowohl der ersten Schaltgruppe als auch der zweiten Schaltgruppe zugeordnet ist und als eine Mikrowellenschaltung ausgebildet ist.
  • Gemäß einer Ausgestaltungsform sind der spannungsgesteuerte Oszillator, der aktive Regler und die Phasenregelschaltung zu einem Phasenregelkreis in Reihe geschaltet und der Signalausgang des Phasenregelkreises ist ausgangsseitig mit dem ersten Koppelelement verbunden.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Mikrowellenschaltung eingangsseitig mit dem ersten Koppelelement und ausgangsseitig mit dem zweiten Koppelelement verbunden.
  • Das erste und das zweite Koppelelement können z. B. als Kondensatoren, Koppelkondensatoren, Transformatoren und/oder geeignete Leitungsstrukturen ausgestaltet sein.
  • Gemäß einer Ausgestaltungsform sind mindestens eines der Koppelelemente und die Mikrowellenschaltung auf einer Mikrowellenleiterkarte integriert.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist die Mikrowellenleiterkarte auf einer Trägerleiterkarte angeordnet.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Mikrowellenleiterkarte eine Massefläche auf, wobei die Massefläche von der Trägerleiterkarte aus betrachtet auf einer gegenüberliegenden Seite der Mikrowellenleiterkarte angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltungsform umfasst das Füllstandsmessgerät eine Versorgungsschaltung zum Erzeugen der mindestens drei elektrischen Potentiale, wobei die Versorgungsschaltung mindestens eine Regeleinrichtung aufweist, und die mindestens eine Regeleinrichtung mindestens eine erste und/oder eine zweite variable Stromquelle zum Aufrechterhalten mindestens einer der Potentialdifferenzen zwischen zwei der mindestens drei verschiedenen Potentiale bei sich verändernden elektrischen Strömen der Schaltkomponenten bzw. unterschiedlichen elektrischen Strömen der Schaltgruppen, umfasst.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird am effizientesten gelöst, falls durch jede Schaltgruppe näherungsweise der gleiche Strom fließt. Um die Potentialdifferenzen während der Versorgung der Schaltgruppen möglichst konstant zu halten, werden kleine Unterschiede in den Strömen mittels der Regeleinrichtung der Versorgungsschaltung ausgeglichen.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: eine Synthesizer-Schaltung mit Koppelelementen,
    • 2: eine Versorgungsschaltung für die Synthesizer-Schaltung,
    • 3: ein konkretes Ausführungsbeispiel der Versorgungsschaltung,
    • 4a-c: ein konkretes Ausführungsbeispiel der Koppelelemente.
  • 1 zeigt, eine Synthesizerschaltung 9, bestehend aus mehreren Schaltkomponenten. Eine der Schaltkomponenten ist eine Phasenregelschaltung 3, die einen ersten Signaleingang 4 aufweist, wobei der erste Signaleingang 4 der Phasenregelschaltung 3 gleichzeitig der Signaleingang 4 der Synthesizer-Schaltung 9 ist. Die Phasenregelschaltung 3 ist zur Versorgung mit einem ersten Potenzial M und an einem zweiten Potenzial G verbunden. Die Phasenregelschaltung 3 wird also aus einer ersten Potenzialdifferenz MG gespeist. Der Signalausgang der Phasenregelschaltung 3 ist mit einem aktiven Regler 2 verbunden. Der aktive Regler 2 ist zur Versorgung mit einem dritten Potenzial P und dem zweiten Potenzial G dermaßen verbunden, so dass der aktive Regler 2 aus einer zweiten Potenzialdifferenz PG gespeist wird. Ein Signalausgang des aktiven Reglers 2 ist mit einem Signaleingang eines spannungsgesteuerten Oszillators 1 verbunden. Der spannungsgesteuerte Oszillator 1 ist zur Versorgung mit dem ersten Potenzial M und dem zweiten Potenzial G dermaßen verbunden, so dass der spannungsgesteuerte Oszillator 1 aus der ersten Potenzialdifferenz MG gespeist wird. Ein Signalausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 1 ist mit einem zweiten Signaleingang der Phasenregelschaltung 3 verbunden.
  • Der Signalausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 1 ist weiterhin mit einem Signaleingang eines ersten Koppelelements 5 verbunden. Ein Signalausgang des ersten Koppelelements 5 ist mit einem Signaleingang einer frequenzvervielfachenden Mikrowellenschaltung 6 verbunden. Die Mikrowellenschaltung 6 ist zur Versorgung sowohl mit dem ersten Potenzial M als auch mit der zweiten Potenzial G und dem dritten Potenzial P verbunden. Das bedeutet, dass die Mikrowellenschaltung 6 sowohl aus dem ersten Potenzialdifferenz MG als auch aus dem zweiten Potenzialdifferenz PG gespeist wird. Ein Signalausgang der Mikrowellenschaltung 6 ist mit einem Signaleingang eines zweiten Koppelelements 7 verbunden. Ein Signalausgang 8 des Koppelelements 7 stellt gleichzeitig den Signalausgang 8 der Synthesizer-Schaltung dar. Das erste und das zweite Koppelelement 5, 7 sind jeweils dermaßen dem ersten Potenzialdifferenz MG zugeordnet, dass bei einem hochfrequenten Signal das erste und das zweite Koppelelement 5, 7 das erste Potenzial M mit dem zweiten Potenzial G kurzschließen.
  • Des Weiteren umfasst das Füllstandmessgerät eine Versorgungsschaltung 25 (siehe 2) zum Erzeugen des ersten, des zweiten und des dritten Potenzials M, G, P. Die Versorgungsschaltung 25 weist eingangsseitig eine Potenzialreferenz 10 und eine Regeleinrichtung 11 auf, die beide an das dritte Potenzial P und das zweite Potenzial G angeschlossen sind. Eine in der Potenzialreferenz z. B. durch einen Spannungsreferenzbaustein oder einen Spannungsteiler erzeugte Referenzspannung wird an einen ersten Eingang einer Regeleinrichtung 11 angelegt. Die Ausgänge der Regeleinrichtung 11 sind mit einer ersten und einer zweiten variable Stromquelle 12, 13 verbunden, die so in Reihe geschaltet sind, dass die erste variable Stromquelle 12 mit dem dritten Potenzial P und die zweite variable Stromquelle 13 mit dem zweiten Potenzial G verbunden ist und die in Reihe geschaltete erste und zweite variable Stromquelle 12, 13 aus der zweiten Potenzialdifferenz PG gespeist werden. Ein zweiter Eingang der Regeleinrichtung 11 ist mit einer Verbindungsleitung zwischen der ersten und der zweiten variablen Stromquelle 12, 13 verbunden, wobei die Verbindungsleitung zwischen der ersten und der zweiten variablen Stromquelle 12, 13, die ebenfalls mit der Regeleinrichtung 11 verbunden ist, das erste Potenzial M definiert.
  • Die Regeleinrichtung 11 hält das Potential M auf einem konstanten Niveau zwischen den Potentialen P und G fest. Hierzu gleicht die Regeleinrichtung 11 mit der ersten variablen Stromquelle 12 bzw. mit der zweiten variablen Stromquelle 13 unterschiedliche Ströme, die zwischen dem dritten und dem zweitem Potential P, G bzw. zwischen dem ersten und dem zweiten Potential M, G fließen, aus. Benötigen Schaltungskomponenten in den Schaltgruppen zwischen den Potentialen PM und MG geringfügig kleinere Potentialdifferenzen, so können diese durch lokal innerhalb der Schaltgruppen realisierte Linearregler mit geringem Spannungsabfall (Low- Drop-Regulators) und/oder Vorwiderstände erzeugt werden. Durch die geringen Unterschiede in den Potentialdifferenzen sind die hierbei auftretenden Verluste in der elektrischen Leistung vernachlässigbar.
  • 3 zeigt eine Ausgestaltungsform der Versorgungsschaltung 25. Von dem dritten Potenzial P führt ein Spannungsteiler in Form von einem ersten und einem zweiten Widerstand 26, 27, die in Reihe geschaltet sind zu dem zweiten Potenzial G. Dieser Spannungsteiler stellt die Potenzialreferenz 10 dar.
  • In der Mitte dieses Spannungsteilers ist der positive Eingang eines nicht invertierenden Operationsverstärkers 34 an die Verbindungsleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Widerstand 26, 27 angeschlossen. Ein Ausgang des Operationsverstärkers 34 ist über einen siebten Widerstand 35 mit einem negativen Eingang des Operationsverstärkers 34 verbunden. Der Operationsverstärker 34 bildet zusammen mit dem siebten Widerstand 35 die Regeleinrichtung 11, wobei der negative Eingang des Operationsverstärkers 34 das erste Potenzial M definiert.
  • Ein positiver Versorgungsanschluss des Operationsverstärkers 34 ist über einen dritten Widerstand 28 mit dem dritten Potenzial P verbunden, und ein negativer Versorgungsanschluss des Operationsverstärkers 34 ist über einen vierten Widerstand 29 mit dem zweiten Potenzial G verbunden. Der positive Versorgungsanschluss des Operationsverstärkers 34 ist ebenfalls mit der Basis eines ersten PNP-Transistors 32 verbunden, wobei der Emitter des ersten PNP-Transistors 32 über einen fünften Widerstand 30 mit dem dritten Potenzial P verbunden ist. Der dritte Widerstand 28 bildet zusammen mit dem ersten PNP-Transistor 32 und dem fünften Widerstand 30 die erste variable Stromquelle 12.
  • Der negative Versorgungsanschluss des Operationsverstärkers 34 ist über einen vierten Widerstand 29 mit dem zweiten Potenzial G verbunden. Der negative Versorgungsanschluss des Operationsverstärkers 34 ist mit der Basis eines zweiten PNP-Transistors 33 verbunden, wobei der Emitter des zweiten PNP-Transistors 33 über einen sechsten Widerstand 31 mit dem zweiten Potenzial G verbunden ist. Der vierte Widerstand 29 bildet zusammen mit dem zweiten PNP-Transistor 33 und dem sechsten Widerstand 31 die zweite variable Stromquelle 13.
  • Der Kollektor des ersten PNP-Transistors 32 ist mit dem Kollektor des zweiten PNP-Transistors 33 verbunden, wobei diese Verbindungsleitung sowohl mit dem negativen Eingang des Operationsverstärkers 34 verbunden ist als auch das erste Potenzial M darstellt.
  • In 4a-c ist eine vorteilhafte Ausführung des ersten und/oder des zweiten Koppelelements 5, 7 dargestellt, wie sie häufig in der Mikrostreifenleitungstechnik angewendet wird.
  • Eine Mikrowellenleiterkarte 14 bildet die Basis für das erste und/oder das zweite Koppelelement 5,7. Die Mikrowellenleiterkarte 14 umfasst eine erste und eine zweite Oberfläche, wobei auf der ersten Oberfläche eine rechteckige Potentialfläche 24 angeordnet ist, die mit der Mikrowellenschaltung 6 verbunden ist und die Potentialstufe M darstellt. Das hochfrequente Ein- oder Ausgangssignal der Mikrowellenschaltung 6 wird mittels Bonddrähten 21, Gehäusepins oder Drähten auf eine Streifenleitung 15 geführt. Die Streifenleitung 15 ist länglich ausgebildet, wobei die Bonddrähte 21 mit einer kürzeren Seite der Streifenleitung 15 verbunden sind. Gegenüber den beiden länglichen Seiten der Streifenleitung 15 sind jeweils eine erste und eine zweite rechteckige Koppelfläche 16, 17 auf der ersten Oberfläche der Mikrowellenleiterkarte 14 angeordnet.
  • Die zweite Oberfläche der Mikrowellenleiterkarte 14 ist aus Stabilitätsgründen an einer Trägerleiterkarte 22 angeordnet. Auf einer der Trägerleiterkarte 22 gegenüberliegenden Seite der Mikrowellenleiterkarte 14 ist eine dritte und eine vierte Koppelfläche 36, 37 angeordnet, die der ersten und der zweiten Koppelfläche 16, 17 gegenüberliegen (siehe 4c). Eine durchgehende Massefläche 19 verbindet die dritte und die vierte Koppelfläche 36, 37 auf der Trägerleiterkarte 22, wobei die Massefläche 19 das zweite Potential G darstellt.
  • Auf der ersten Oberfläche der Mikrowellenleiterkarte 14 weist die Streifenleitung 15 auf einer den Bonddrähten 21 gegenüberliegenden Seite ein Mikrostreifenleitungstor 20 auf. Durch die erste, zweite, dritte und vierte Koppelfläche 16, 17, 36, 37, die sich paarweise gegenüberliegen und die Trägerleiterkarte 22 und die Mikrowellenleiterkarte 14 einschließen, wird eine Koppelzone 18 mit einer Koppellänge 23 definiert. Die Koppelzone 18 bewirkt, dass Gleichströme durch die isolierende Mikrowellenleiterkarte 14 getrennt werden und das erste und das zweite Potential M, G für hochfrequente Signale der Mikrowellenschaltung 6 durch Lambda/4 gekoppelte Leitung miteinander kurzgeschlossen werden.
  • Durch eine geeignete Dimensionierung der Impedanzen und die Längen der ersten, der zweiten, der dritten und der vierten Koppelfläche 16, 17, 36 37 wird das HF-Signal verlust- und reflexionsarm auf die Mikrostreifenleitung 20 überführt.
  • Eine Trennung der Gleichströme zwischen dem Signaleingang und dem Signalausgang der Mikrowellenschaltung 6 kann, falls sie nicht bereits durch interne Kapazitäten in der Mikrowellenschaltung 6 realisiert ist, ebenfalls durch gekoppelte Leitung oder durch Einfügen eines konzentrierten Bauelementes wie Serienkapazität in die Streifenleitung 15 erfolgen.
  • Die erfindungsgemäße und in den Figuren abgebildete Schaltung funktioniert folgendermaßen:
    • Als erstes werden die Schaltkomponenten, die der ersten Potentialdifferenz MG zugeordnet sind, an das erste und das zweite Potential M, G der Versorgungsschaltung 25 angeschlossen. Das sind vier Schaltkomponenten: der spannungsgesteuerte Oszillator 1, die Phasenregelschaltung 3, das erstes und das zweite Koppelelement 5, 7. Diese Schaltkomponenten bilden die erste Schaltgruppe.
  • Als nächstes werden die Schaltkomponenten, die aus dem zweiten Potentialdifferenz PG zur Versorgung gespeist werden, an das dritte Potential P und an das zweite Potential G angeschlossen. Dies trifft in diesem Ausführungsbeispiel nur auf eine Schaltkomponente zu, nämlich den aktive Regler 2. Diese Schaltkomponente bildet die zweite Schaltgruppe.
  • Die Mikrowellenschaltung 6 wird aus der ersten und der zweiten Potentialdifferenz MG, PG gespeist. Folglich wird die Mikrowellenschaltung 6 an das erste, das zweite und das dritte Potential M, G, P angeschlossen. Die Mikrowellenschaltung 6 ist in diesem Ausführungsbespiel die einzige Schaltkomponente, die sowohl der ersten als auch der zweiten Schaltgruppe zugeordnet wird.
  • Es wäre auch eine dritte Schaltgruppe denkbar, die aus einer dritten Potentialdifferenz PM gespeist werden würde. Die der dritten Schaltgruppe zugeordneten Schaltkomponenten müssten an das erste und an das dritte Potential M, P angeschlossen werden.
  • Die Funktionsweise der Phasenregelschaltung 3 in Kombination mit dem aktiven Regler 2 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 zur Erzeugung phasengeregelter Mikrowellensignale ist aus dem Stand der Technik bekannt und wurde in der Beschreibungseinleitung bereits erläutert. Nachdem das Signal mittels der Phasenregelschaltung 3, dem aktiven Regler 2 und dem spannungsgesteuerten Oszillator 1 in ein phasengeregeltes Signal umgewandelt wurde, wird das phasengeregelte Signal über das erste Koppelelement 5 an die frequenzvervielfachende Mikrowellenschaltung 6 übertragen. Die Mikrowellenschaltung 6 vervielfacht die Frequenz des phasengeregelten Signals um einen bestimmten ganzzahligen Faktor, der in diesem Ausführungsbeispiel 6 beträgt. Dadurch wird die Frequenz des phasengeregelten Signals beispielsweise von anfänglich 13 GHz auf 78 GHz erhöht. Anschließend wird das frequenzvervielfachte phasengeregelte Signal über das zweites Koppelelement 7 an den Signalausgang 8 der Synthesizer-Schaltung 9 übertragen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1.
    Spannungsgesteuerter Oszillator
    2.
    Aktiver Regler
    3.
    Phasenregelschaltung
    4.
    Signaleingang der Synthesizer-Schaltung
    5.
    Erstes Koppelelement
    6.
    Frequenzvervielfachende Mikrowellenschaltung
    7.
    Zweite Koppelelement
    8.
    Signalausgang der Synthesizer-Schaltung
    9.
    Synthesizer-Schaltung
    10.
    Potentialreferenz
    11.
    Regeleinrichtung
    12.
    Erste variable Stromquelle
    13.
    Zweite variable Stromquelle
    14.
    Mikrowellenleiterkarte
    15.
    Streifenleitung
    16.
    Erste Koppelfläche
    17.
    Zweite Koppelfläche
    18.
    Koppelzone
    19.
    Massefläche
    20.
    Mikrostreifenleitungstor
    21.
    Bonddrähte
    22.
    Trägerleiterkarte
    23.
    Koppellänge
    24.
    Potentialfläche
    25.
    Versorgungsschaltung
    26.
    Erster Widerstand
    27.
    Zweiter Widerstand
    28.
    Dritter Widerstand
    29.
    Vierter Widerstand
    30.
    Fünfter Widerstand
    31.
    Sechster Widerstand
    32.
    Erster PNP-Transistor
    33.
    Zweiter PNP-Transistor
    34.
    Operationsverstärker
    35.
    Siebter Widerstand
    36.
    Dritte Koppelfläche
    37.
    Vierte Koppelfläche
    M.
    Erstes Potential
    G.
    Zweites Potential
    P.
    Drittes Potential
    MG.
    Erste Potentialdifferenz
    PG.
    Zweite Potentialdifferenz
    PM.
    Dritte Potentialdifferenz

Claims (6)

  1. Radarbasiertes Füllstandsmessgerät umfassend mindestens eine Synthesizer-Schaltung mit mehreren Schaltkomponenten zur Erzeugung phasengeregelter Mikrowellensignale für eine Laufzeitmessung und umfassend mindestens drei elektrische Potentiale (P, M, G) zur Versorgung der Synthesizer-Schaltung, wobei die Synthesizer-Schaltung drei Schaltgruppen aufweist, wobei eine erste der Schaltgruppen mittels einer ersten elektrischen Potentialdifferenz (MG) gespeist wird, wobei die erste Potentialdifferenz (MG) zwischen einem ersten Potential (M) und einem zweiten Potential (G) liegt, wobei eine zweite der Schaltgruppen mittels einer zweiten elektrischen Potentialdifferenz (PG) gespeist wird, wobei die zweite Potentialdifferenz (PG) zwischen einem dritten Potential (P) und dem zweiten Potential (G) liegt, wobei eine dritte der Schaltgruppen mittels einer dritten elektrischen Potentialdifferenz (PM) gespeist wird, wobei die dritte Potentialdifferenz (PM) zwischen dem dritten Potential (P) und dem ersten Potential (M) liegt, wobei die erste Schaltgruppe als Schaltkomponenten einen spannungsgesteuerten Oszillator (1), eine Phasenregelschaltung (3), ein erstes Koppelelement (5), ein zweites Koppelelement (7) und eine Mikrowellenschaltung (6) aufweist, wobei die Mikrowellenschaltung (6) auch der zweiten Schaltgruppe zugeordnet ist, wobei die dritte Schaltgruppe zumindest eine fünfte Schaltkomponente aufweist, die als ein aktiver Regler (2) ausgebildet ist, wobei der spannungsgesteuerte Oszillator (1), der aktive Regler (2) und die Phasenregelschaltung (3) zu einem Phasenregelkreis in Reihe geschaltet sind und der Phasenregelkreis ausgangsseitig mit dem ersten Koppelelement (5) parallel geschaltet ist, und wobei die Mikrowellenschaltung (6) eingangsseitig mit dem ersten Koppelelement (5) verbunden ist.
  2. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, wobei die Mikrowellenschaltung (6) ausgangsseitig mit dem zweiten Koppelelement (7) parallel verbunden ist.
  3. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens eines der Koppelelemente (5,7) und die Mikrowellenschaltung (6) auf einer Mikrowellenleiterkarte (14) integriert sind.
  4. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, wobei die Mikrowellenleiterkarte (14) auf einer Trägerleiterkarte (22) angeordnet ist.
  5. Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Mikrowellenleiterkarte (14) eine Massefläche (19) aufweist, wobei die Massefläche (19) von der Trägerleiterkarte (22) aus betrachtet auf einer gegenüberliegenden Seite der Mikrowellenleiterkarte (14) angeordnet ist.
  6. Füllstandsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend eine Versorgungsschaltung (25) zum Erzeugen der mindestens drei elektrischen Potentiale (M, P,G), wobei die Versorgungsschaltung (25) mindestens eine Regeleinrichtung (11) aufweist, und die mindestens eine Regeleinrichtung (11) mindestens eine erste und/oder eine zweite variable Stromquelle (12, 13) zum Aufrechterhalten mindestens einer der Potentialdifferenzen zwischen zwei der mindestens drei verschiedenen Potentiale (M, P,G) bei sich verändernden elektrischen Strömen der Schaltkomponenten bzw. unterschiedlichen elektrischen Strömen der Schaltgruppen, umfasst.
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