DE102014112058A1

DE102014112058A1 - Waveguide junction device and method of operating a waveguide junction device

Info

Publication number: DE102014112058A1
Application number: DE102014112058.2A
Authority: DE
Inventors: Mark Eberspächer
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2034-08-23
Also published as: DE102014112058B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem. Die Wellenleiterübergangsvorrichtung weist ein Anschlusselement (14) für ein Koaxialwellenleitelement und einen Hohlleiter (12) auf, der einen ersten Abschnitt (18), einen dem ersten Abschnitt (18) gegenüberliegenden zweiten Abschnitt (20) und eine sich vom ersten Abschnitt (18) zum zweiten Abschnitt (20) erstreckende Geometrieachse (A) aufweist. Der erste Abschnitt (18) weist eine Aufnahme (24) auf, in dem das Anschlusselement (14) zumindest teilweise aufgenommen ist, derart, dass ein Mode einer sich im Koaxialwellenleitelement ausbreitenden Welle in einen Mode einer sich im ersten Abschnitt (18) des Hohlleiters (12) ausbreitenden Welle umwandelbar ist. Der zweite Abschnitt (20) weist einen Innenquerschnitt (I3) auf, der sich quer zur Geometrieachse (A) erstreckt und in einer vom ersten Abschnitt (18) wegweisenden Richtung (R) entlang der Geometrieachse (A) derart zunimmt, dass das Füllstand-Messsystem mit einem sich im zweiten Abschnitt (22) des Hohlleiters (12) ausbreitenden Mode oder mit mehreren sich ausbreitenden Moden beaufschlagbar ist.The invention relates to a waveguide transition device for a level measuring system. The waveguide transition device has a connection element (14) for a coaxial waveguide element and a waveguide (12) which has a first section (18), a second section (20) opposite the first section (18) and a first section (18) second axis (20) extending geometry axis (A). The first section (18) has a receptacle (24) in which the connection element (14) is at least partially accommodated, such that a mode of a wave propagating in the coaxial waveguide element is in a mode of one in the first section (18) of the waveguide (12) propagating wave is convertible. The second section (20) has an inner cross-section (I3) which extends transversely to the geometry axis (A) and increases in a direction away from the first section (18) direction (R) along the geometry axis (A) such that the filling level- Measuring system with a in the second portion (22) of the waveguide (12) propagating mode or with several propagating modes can be acted upon.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenleiterübergangsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der Wellenleiterübergangsvorrichtung.The present invention relates to a waveguide junction device and a method of operating the waveguide junction device.

Stand der TechnikState of the art

Eine berührungslose Messung von Füllständen in Flüssigkeitsbehältern zählt zu einer weitverbreiteten Aufgabe im Bereich der industriellen Messtechnik. Dazu kann typischerweise ein Messsystem verwendet werden, bei dem elektromagnetische Wellen von einem Sender abgestrahlt und an einer Oberfläche der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter reflektiert werden. Die reflektierte Welle wird dann von einem Empfänger des Messsystems empfangen, so dass von einer Auswerteeinheit des Messsystems basierend auf einer Laufzeit der elektromagnetischen Welle zwischen dem Sender und dem Empfänger und/oder einem Phasenunterschied zwischen der abgestrahlten elektromagnetischen Welle und der empfangenen elektromagnetischen Welle der Füllstand der Flüssigkeit im Behälter bestimmt werden kann. Anstatt der Laufzeit und des Phasenunterschieds können auch von diesen Parametern abgeleiteten Größen zur Füllstandbestimmung verwendet werden. Eine Frequenz der verwendeten elektromagnetischen Wellen liegt typischerweise im Radarbereich, also in einem Frequenzbereich von einigen GHz bis 100 GHz.Non-contact measurement of levels in liquid containers is a widely used task in the field of industrial metrology. Typically, a measuring system may be used in which electromagnetic waves are radiated from a transmitter and reflected at a surface of the liquid in the fluid container. The reflected wave is then received by a receiver of the measuring system, so that from an evaluation unit of the measuring system based on a transit time of the electromagnetic wave between the transmitter and the receiver and / or a phase difference between the radiated electromagnetic wave and the received electromagnetic wave, the level of the Liquid in the container can be determined. Instead of the transit time and the phase difference, variables derived from these parameters can also be used for level determination. A frequency of the electromagnetic waves used is typically in the radar range, ie in a frequency range from a few GHz to 100 GHz.

Der Sender bzw. Empfänger eines solchen Füllstand-Messsystems erzeugt bzw. detektiert typischerweise eine leitungsgebundene Welle. Eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für das Füllstand-Messsystem ermöglicht eine Umwandlung von einer leitungsgebundenen Welle des Wellenleiters in eine Welle, mit der der Pegel der Flüssigkeit in dem Füllstand-Messsystem gemessen werden kann. Solche Wellen können beispielsweise eine Hohlleiterwelle sein, d. h. eine sich in einem Hohlleiterinnenraum ausbreitende Welle oder eine Freiraumwelle, also eine Welle, die sich ausbreitet, ohne dass eine Behälterwand einen Einfluss auf ihre Ausbreitung nimmt. Die Art der in dem Füllstands-Messsystem eingekoppelten Welle kann unter anderem von der Geometrie und dem Material des Flüssigkeitsbehälters und von der Flüssigkeit im Behälter abhängen.The transmitter or receiver of such a level measurement system typically generates or detects a conducted wave. A waveguide transition device for the level measurement system allows conversion from a waveguide wave into a wave, which can measure the level of the liquid in the level measurement system. Such waves may, for example, be a waveguide wave, i. H. a propagating in a waveguide interior wave or a free-space wave, so a wave that propagates without a container wall has an influence on their spread. The type of wave coupled into the level measuring system may depend, inter alia, on the geometry and material of the liquid container and on the liquid in the container.

Je nach Art des Füllstand-Messsystems werden unterschiedliche Anforderungen an die Wellenleiterübergangsvorrichtung gestellt. Eine dieser Anforderungen ist beispielsweise die Erzeugung von monomodalen Hohlleiterwellen, da dann lediglich ein definierter Mode des Hohlleiters abgestrahlt wird, deren Reflexion empfangen werden muss. Bei einer Anregung mehrerer Moden des Wellenleiters, die in der Regel eine unterschiedliche Ausbreitungsgeschwindigkeit besitzen geht der proportionale Zusammenhang zwischen der Phase des empfangenen Signals und dem zu messenden Abstand verloren, so dass daraus eine komplizierte und ungenaue Füllstandmessung resultieren kann. Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn eine Frequenz der in dem typischerweise übermodigen Hohlleiter induzierten Welle geringfügig über der Grenzfrequenzen von höheren Moden des Hohlleiters ist.Depending on the type of level measuring system, different requirements are placed on the waveguide transition device. One of these requirements is, for example, the generation of monomodal waveguide waves, since then only a defined mode of the waveguide is emitted whose reflection must be received. In an excitation of several modes of the waveguide, which usually have a different propagation speed of the proportional relationship between the phase of the received signal and the distance to be measured is lost, so that it can result in a complicated and inaccurate level measurement. This problem occurs in particular when a frequency of the wave induced in the typically overmodular waveguide is slightly above the cutoff frequencies of higher modes of the waveguide.

Eine weitere Anforderung kann ein flüssigkeitsdichter Abschluss der Wellenleiterübergangsvorrichtung gegenüber dem Füllstand-Messsystem sein, bei dem am Abschluss auftretende Reflexionen der sich im Hohlleiter ausbreitenden Welle möglichst gering sind. Solche Reflexionen können ebenfalls in einer ungenauen Füllstand-Bestimmung resultieren, da die am Abschluss reflektierte Welle mit der an der Flüssigkeit reflektierten Welle interferieren kann.Another requirement may be a liquid-tight termination of the waveguide transition device with respect to the level measurement system, in which reflections occurring at the conclusion of the wave propagating in the waveguide are minimized. Such reflections can also result in inaccurate level determination because the wave reflected at the termination can interfere with the wave reflected on the liquid.

Detlev Brumbi ”Grundlagen der Radartechnik zur Füllstandsmessung”, Krohne Messtechnik GmbH & Co. KG, Mai 2003 , beschreibt unterschiedliche Bauformen von Hohlleitern, die zur Abstrahlung von Hohlleiterwellen und Freiraumwellen zur Füllstand-Messung geeignet sind. Detlev Brumbi "Basics of radar technology for level measurement", Krohne Messtechnik GmbH & Co. KG, May 2003 , describes different types of waveguides, which are suitable for the radiation of waveguide waves and free space waves for level measurement.

Es besteht ein allgemeines Bedürfnis, eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem bereitzustellen, die eine genaue Füllstandmessung bei gleichzeitig kompakter und einfacher Bauweise ermöglicht.There is a general need to provide a waveguide transition device for a level measurement system that enables accurate level measurement while maintaining a compact and simple design.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem bereitzustellen, die eine genaue Füllstandmessung bei gleichzeitig kompakter und einfacher Bauweise ermöglicht. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem eine solche Wellenleiterübergangsvorrichtung betreibbar ist.It is an object of the invention to provide a waveguide transition device for a level measurement system that enables accurate level measurement while maintaining a compact and simple design. It is also an object of the invention to provide a method by which such a waveguide transition device is operable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Wellenleiterübergangsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.According to the invention the object is achieved by a waveguide transition device for a level measuring system and a method for operating such a waveguide transition device according to the independent claims. Preferred embodiments are specified in the subclaims.

Eine erfindungsgemäße Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstandmesssystem weist ein Anschlusselement für ein Koaxialwellenleitelement und einen Hohlleiter auf, der einen ersten Abschnitt, einen dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden zweiten Abschnitt und eine sich vom ersten Abschnitt zum zweiten Abschnitt erstreckende Geometrieachse aufweist. Der erste Abschnitt weist eine Aufnahme auf, in dem das Anschlusselement zumindest teilweise aufgenommen ist, derart, dass ein Mode einer sich im Koaxialwellenleitelement ausbreitenden Welle in einen Mode einer sich im ersten Abschnitt des Hohlleiters ausbreitenden Welle umwandelbar ist. Der zweite Abschnitt weist einen Innenquerschnitt auf, der sich quer zur Geometrieachse erstreckt und in einer vom ersten Abschnitt wegweisenden Richtung entlang der Geometrieachse derart zunimmt, dass das Füllstand-Messsystem mit einem sich im zweiten Abschnitt des Hohlleiters ausbreitenden Mode oder mit mehreren sich ausbreitenden Moden beaufschlagbar ist. Hierbei ist der zweite Abschnitt in einer Ausführungsform so eingerichtet, dass das Füllstand-Messsystem nur mit einem sich im zweiten Abschnitt des Hohlleiters ausbreitenden Mode oder er ist alternativ in einer anderen Ausführungsform so eingerichtet, dass das Füllstand-Messsystem mit mehreren sich ausbreitenden Moden beaufschlagbar ist.A waveguide transition device according to the invention for a level measurement system has a connection element for a coaxial waveguide element and a waveguide, which has a first section, a second section opposite the first section, and a geometry axis extending from the first section to the second section. The first section has a receptacle in which the connection element at least partially accommodated, such that a mode of a wave propagating in the coaxial waveguide element can be converted into a mode of a wave propagating in the first section of the waveguide. The second section has an internal cross-section which extends transversely to the geometry axis and increases in a direction away from the first portion along the geometry axis such that the level measurement system with a propagating in the second portion of the waveguide mode or with several propagating modes acted upon is. In this case, in one embodiment, the second section is set up such that the level measuring system only has a mode propagating in the second section of the waveguide or, alternatively, it is set up in another embodiment such that the level measuring system can be acted upon by a plurality of propagating modes ,

Die erfindungsgemäße Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem weist ein Anschlusselement für ein längliches Koaxialwellenleitelement, insbesondere für einen Standard-Koaxialwellenleiter, und einen Hohlleiter auf. Der Hohlleiter ist mit einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt versehen, die sich gegenüberliegenden. Eine Geometrieachse des Hohlleiters erstreckt sich vom ersten Abschnitt entlang des Hohlleiters zum zweiten Abschnitt. Eine Aufnahme ist in dem ersten Abschnitt gebildet, in dem das Anschlusselement zumindest teilweise aufgenommen ist. Dazu kann beispielsweise ein Fortsatz des Anschlusselements in der Aufnahme passgenau eingesteckt sein und optional kann sich ein weiterer länglicher Fortsatz des Anschlusselements in einen Innenraum des Hohlleiters hinein erstrecken. Dadurch kann der Hohlleiter als einstückige Einkoppelstruktur für eine leitungsgebundene Welle des Koaxialwellenleitelements wirken, die in einen definierten Mode einer sich im ersten Abschnitt ausbreitenden Hohlleiterwelle, beispielsweise in einem Grundmode oder annähernd einem Grundmode der Hohlleiterwelle, umwandelbar ist. Dabei kann vorteilhafterweise ausgenutzt werden, dass ein Wellenverlauf der Koaxialwellenleitelementwelle etwa einem Wellenverlauf der sich im ersten Abschnitt des Hohlleiters ausbreitenden Hohlleiterwelle entspricht. Ein Wellenwiderstand des Koaxialwellenleitelements kann aufgrund der insbesondere passgenauen Aufnahme eines Teils des Anschlusselements in der Aufnahme etwa einem Wellenwiderstand des ersten Abschnitts im Bereich der Aufnahme entsprechen, so dass Leitungsverluste gering sein können.The waveguide transition device according to the invention for a level measurement system has a connection element for an elongated Koaxialwellenleitelement, in particular for a standard coaxial waveguide, and a waveguide. The waveguide is provided with a first portion and a second portion which are opposite each other. A geometry axis of the waveguide extends from the first section along the waveguide to the second section. A receptacle is formed in the first section, in which the connection element is at least partially received. For this purpose, for example, an extension of the connection element in the receptacle can be plugged in accurately and, optionally, a further elongated extension of the connection element can extend into an interior space of the waveguide. As a result, the waveguide can act as a one-piece coupling-in structure for a line-connected wave of the coaxial waveguide element which can be converted into a defined mode of a waveguide wave propagating in the first section, for example in a fundamental mode or approximately a fundamental mode of the waveguide wave. In this case, it can be advantageously utilized that a wave pattern of the coaxial wave guide element shaft corresponds approximately to a wave shape of the waveguide wave propagating in the first section of the waveguide. Due to the particularly precisely fitting reception of a part of the connection element in the receptacle, a characteristic impedance of the coaxial waveguide element can correspond approximately to a characteristic impedance of the first section in the region of the receptacle, so that line losses can be low.

Der zweite Abschnitt weist einen Innenquerschnitt auf, der sich quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse erstreckt und in einer vom ersten Abschnitt wegweisenden Richtung entlang der Geometrieachse derart zunimmt, dass das Füllstand-Messsystem mit einem Hohlleiterwellenmode eines Hohlleiters des zweiten Abschnitts beaufschlagbar ist. Dazu kann beispielsweise die Hohlleiterwelle direkt in ein Bauteil des Messsystems eingekoppelt werden oder als Freiraumwelle abgestrahlt werden. Die Aufweitung des Innenquerschnitts des zweiten Abschnitts kann eine effiziente Dämpfung von höheren Moden der Hohlleiterwelle bewirken. Gleichzeitig kann durch die Aufweitung des Innenquerschnitts des zweiten Abschnitts ein insbesondere bis auf einen Skalierungseffekt unveränderter Feldverlauf der Hohlleiterwelle des ersten Abschnitts erhalten bleiben und ein gewünschter Abstrahl-Innenquerschnitt des Hohlleiters erreicht werden.The second section has an inner cross section which extends transversely, in particular perpendicularly, to the geometry axis and increases in a direction away from the first section along the geometry axis in such a way that the fill level measuring system can be acted upon by a waveguide wave mode of a waveguide of the second section. For this purpose, for example, the waveguide shaft can be coupled directly into a component of the measuring system or radiated as a free-space wave. The widening of the inner cross section of the second section can cause efficient damping of higher modes of the waveguide shaft. At the same time, owing to the widening of the inner cross section of the second section, a field pattern of the waveguide shaft of the first section which is unchanged, in particular except for a scaling effect, can be achieved and a desired emission internal cross section of the waveguide can be achieved.

Folglich kann die Wellenleiterübergangsvorrichtung besonders kompakt und einfach realisiert sein, da sie eine einfache und kompakte Einkoppelstruktur für den Mode des Koaxialwellenleitelements ohne Verwendung weiterer Bauteile darstellt. Ferner kann die Füllstand-Messung besonders genau durchgeführt werden, da insbesondere bei geeigneter Anregungsfrequenz der Hohlleiterwelle im ersten Abschnitt eine insbesondere monomodale Hohlleiterwelle in Richtung eines Behältnisses des Füllstand-Messsystems ausgehend vom zweiten Abschnitt abgegeben werden kann.Consequently, the waveguide transition device can be particularly compact and easy to implement, since it represents a simple and compact coupling structure for the mode of Koaxialwellenleitelements without the use of other components. Furthermore, the level measurement can be carried out particularly accurately, since in particular at a suitable excitation frequency of the waveguide wave in the first section a particular monomodal waveguide wave in the direction of a container of the level measuring system can be issued starting from the second section.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Aufnahme stirnseitig im ersten Abschnitt angeordnet sein und eine Tiefe der Aufnahme kann sich entlang der Geometrieachse zu einem Innenraum des Hohlleiters hin erstrecken. Dabei kann ein sich quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse erstreckender Innenquerschnitt des ersten Abschnitts ausgehend von einem sich quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse erstreckenden Querschnitt der Aufnahme entlang der Geometrieachse in einer Richtung zum zweiten Abschnitt zunehmen, insbesondere stufenförmig. Dies kann bewirken, dass ein entlang der Geometrieachse ausgebildeter Innenraum des Hohlleiters im ersten Abschnitt, insbesondere stufenförmig, ausgehend von einem Querschnitt der Aufnahme aufgeweitet sein kann, so dass eine Impedanzanpassung des Wellenwiderstands des Hohlleiters von einem typischen Wellenwiderstand von 50 Ω des Koaxialleitelements an einen Wellenwiderstand des Füllstand-Messsystems eingeleitet werden kann.In one embodiment, the receptacle can be arranged on the front side in the first section and a depth of the receptacle can extend along the geometry axis to an interior of the waveguide. In this case, an inner cross section of the first section extending transversely, in particular perpendicularly to the geometry axis, starting from a cross section of the receptacle extending transversely, in particular perpendicularly, to the geometry axis, can increase along the geometry axis in a direction to the second section, in particular in a stepped manner. This can have the effect that an inner space of the waveguide formed along the geometry axis can be widened in the first section, in particular in a stepped manner, starting from a cross-section of the receptacle, so that an impedance matching of the characteristic impedance of the waveguide from a characteristic impedance of 50 Ω of the Koaxialleitelements to a characteristic impedance the level measuring system can be initiated.

Eine Dimension der Aufnahme und des Innenquerschnitts des ersten Abschnitts kann so gewählt sein, dass die Wellenleiterübergangsvorrichtung nahe einer Grenzfrequenz für die Erzeugung von ausbreitungsfähigen Hohlleiterwellen arbeiten kann. Eine solche Geometrie kann dazu führen, dass lediglich der Grundmode der Welle ausbreitungsfähig ist.A dimension of the receptacle and the inner cross section of the first portion may be selected so that the waveguide transition device can operate near a cutoff frequency for the generation of propagatable waveguide waves. Such geometry may result in only the fundamental mode of the wave being capable of propagation.

In einem Ausführungsbeispiel kann der Hohlleiter einen dritten Abschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet sein kann und einen sich quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse erstreckenden, konstanten Innenquerschnitt aufweisen kann. Dadurch kann der dritte Abschnitt eine Überführung des erzeugten Hohlleitermodes bei gleichzeitiger Unterdrückung der höheren Hohlleitermoden gewährleisten. In one exemplary embodiment, the waveguide may have a third section which may be arranged between the first section and the second section and may have a constant internal cross section extending transversely, in particular perpendicularly, to the geometry axis. As a result, the third section can ensure a transfer of the generated waveguide mode while suppressing the higher waveguide modes.

Der Innenquerschnitt des ersten Abschnitts kann kleiner als der Innenquerschnitt des dritten Abschnitts sein und insbesondere mittels eines Anstiegs, bevorzugt eines stufenförmigen Anstiegs, in diesen übergehen, so dass eine Impedanzanpassung bewirkt werden kann. Der Innenquerschnitt des dritten Abschnitts kann stufenlos in den Innenquerschnitt des zweiten Abschnitts übergehen, wodurch eine reflexionsfreie Leitung der Hohlleiterwelle ermöglicht sein kann.The inner cross section of the first section may be smaller than the inner cross section of the third section and in particular by means of a rise, preferably a step-like rise, pass into them, so that an impedance matching can be effected. The inner cross section of the third section can pass smoothly into the inner cross section of the second section, whereby a reflection-free conduction of the waveguide shaft can be made possible.

In einer Ausführungsform kann der Innenquerschnitt des zweiten Abschnitts kreisförmig ausgebildet sein. Dabei kann zur Reduzierung der Baulänge ein Innenradius des zweiten Abschnitts als Funktion eines Orts entlang der Geometrieachse in der vom ersten Abschnitt wegweisenden Richtung zunehmen, die dadurch bestimmt wird, dass ein dominierendes Übersprechen auf einen unerwünschten Mode durch die Fouriertransformierte der Kosinus-Quadrat-Funktion gegeben ist. Diese Innenform des zweiten Abschnitts des Hohlleiters kann eine optimale Dämpfung der höheren parasitären Moden gewährleisten. Die Innenform des Hohlleiters kann ferner eine insbesondere in einem Vergleich zu einer linearen Aufweitung des zweiten Abschnitts des Hohlleiters besonders kurze Bauform der Wellenleiterübergansvorrichtung, insbesondere eine um 18/19 reduzierte Bauform gegenüber einer sich linear aufweitenden Bauform bei gleicher Dämpfung, ermöglichen. Ferner kann die als Kosinus-Quadrat-Funktion geformte Innenform eine einfache und kostengünstige Fertigung der Wellen leiterübergangsvorrichtung ermöglichen.In one embodiment, the inner cross section of the second portion may be circular. In this case, to reduce the overall length, an inner radius of the second section may increase as a function of a location along the geometry axis in the direction away from the first section, which is determined by a dominant crosstalk to an undesired mode given by the Fourier transform of the cosine-square function is. This inner shape of the second portion of the waveguide can ensure optimum damping of the higher parasitic modes. The inner shape of the waveguide can also enable a construction of the waveguide transition device which is particularly short in comparison to a linear expansion of the second section of the waveguide, in particular a construction reduced by 18/19 compared to a linearly expanding design with the same damping. Further, the formed as a cosine-square function inner shape can allow a simple and cost-effective production of wave waveguide transition device.

In einer Ausführungsform kann die Wellenleiterübergangsvorrichtung ferner ein in dem Innenraum des ersten Abschnitts angeordnetes dielektrisches Isolierelement aufweisen, durch das sich der längliche Fortsatz des Anschlusselements hindurch erstrecken kann oder in das er eingeschlossen wird. Dazu kann das Isolierelement insbesondere einen T-förmigen Längsschnitt mit einem mittigen Durchgangsloch oder Sackloch aufweisen, durch das der Fortsatz des Anschlusselements hindurch gesteckt sein kann bzw. in das der Fortsatz des Anschlusselements hinein gesteckt sein kann. Umfängliche Kanten des Isolierelements, die in Richtung des Anschlusselements weisen können, können abgeschrägt ausgebildet sein, so dass das Isolierelement passgenau in den insbesondere stufenförmigen Hohlraum des ersten Abschnitts eingebracht sein kann. Dadurch kann eine bessere Übertragung der leitungsgebunden Wellen des Koaxialwellenleitelements in die Hohlleiterwelle ermöglicht werden.In one embodiment, the waveguide junction device may further include a dielectric insulating member disposed in the interior of the first portion, through which the elongate extension of the terminal member may extend or be enclosed. For this purpose, the insulating element may in particular have a T-shaped longitudinal section with a central through-hole or blind hole through which the extension of the connection element can be inserted or into which the extension of the connection element can be inserted. Umfängliche edges of the insulating element, which may have in the direction of the connection element, may be formed chamfered, so that the insulating element can be accurately inserted into the particular step-shaped cavity of the first section. As a result, a better transmission of the conducted waves of Koaxialwellenleitelements be enabled in the waveguide wave.

In einer Ausführungsform kann der zweite Abschnitt außenseitig an seinem vom ersten Abschnitt abgewandten Endbereich eine Befestigungsvorrichtung, insbesondere ein umfängliches Gewinde, aufweisen, mittels der der Hohlleiter mit einem Befestigungselement für das Füllstand-Messsystem oder direkt mit dem Füllstand-Messsystem verbindbar sein kann. Dabei kann das Füllstand-Messsystem insbesondere ein Schwallrohr oder eine Dosimetereinheit aufweisen. Dadurch kann die Wellenleiterübergangsvorrichtung besonders einfach an dem Füllstand-Messsystem befestigt werden, um die erzeugte Hohlleiterwelle über das Koppelelement als Hohlleiterwelle auf das Füllstand-Messsystem zu übertragen.In one embodiment, the second section on the outside at its end region remote from the first section, a fastening device, in particular a circumferential thread having, by means of which the waveguide with a fastener for the level measuring system or directly to the level measuring system can be connected. In this case, the level measuring system can in particular have a stillpipe or a dosimeter unit. As a result, the waveguide transition device can be attached to the level measuring system in a particularly simple manner in order to transmit the generated waveguide wave via the coupling element as a waveguide shaft to the level measuring system.

In einer Ausführungsform kann sich eine Tiefe der Aufnahme quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse des Hohlleiters zu einem Innenraum des Hohlleiters hin erstrecken. Dabei kann der erste Abschnitt einen konstanten, im Wesentlichen rechteckigen Innenquerschnitt aufweisen, der sich gegenüberliegende Längsseiten und sich gegenüberliegende Querseiten aufweisen kann. Die Querseiten können bezüglich der Geometrieachse kreisbogenförmig ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann das Anschlusselement nicht entlang der Geometrieachse, sondern quer zu dieser in dem Hohlleiter aufgenommen sein, so dass eine Gesamtlänge der Wellenleiterübergangsvorrichtung verkleinert sein kann. Bei geeigneten Abmessungen der Aufnahme und des ersten Abschnitts des Hohlleiters kann in einem Betrieb der Wellenleiterübergangsvorrichtung eine monomodale Hohlleiterwelle induziert werden, indem ausgenutzt werden kann, dass ein Feldverlauf der leitungsgebundenen Welle des Koaxialwellenleitelements und ein Feldverlauf der annähernden Rechteckhohlleiterwelle zueinander ähnlich sind.In one embodiment, a depth of the receptacle may extend transversely, in particular perpendicular, to the geometry axis of the waveguide towards an interior of the waveguide. In this case, the first portion may have a constant, substantially rectangular inner cross section, which may have opposite longitudinal sides and opposite transverse sides. The transverse sides may be circular arc-shaped with respect to the geometry axis. In other words, the connection element can not be accommodated along the geometry axis but transversely in the waveguide, so that an overall length of the waveguide transition device can be reduced. With suitable dimensions of the receptacle and of the first section of the waveguide, a monomodal waveguide wave can be induced in an operation of the waveguide transition device by making use of the fact that a field profile of the line-connected wave of the coaxial waveguide element and a field profile of the approaching rectangular waveguide wave are similar to one another.

In einer Ausführungsform kann der Hohlleiter einen dritten Abschnitt aufweisen, der zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet sein kann. Der Innenquerschnitt des zweiten Abschnitts kann kreisförmig ausgebildet sein, und ein sich quer, insbesondere senkrecht, zur Geometrieachse erstreckender Innenquerschnitt des dritten Abschnitts kann ausgehend von dem im Wesentlichen rechteckigen Innenquerschnitt des ersten Abschnitts entlang der Geometrieachse bis zum Innenquerschnitt des zweiten Abschnitts derart zunehmen, dass eine Erstreckung der kreisbogenförmigen Querseiten im Wesentlichen linear bezüglich eines Mittelpunkts der jeweiligen Querseiten zunehmen kann. Dabei können die Querseiten jeweils maximal einen Halbkreis beschreiben. Ein Radius der kreisbogenförmigen Querseiten kann einem Radius des kreisförmigen Innenquerschnitts des zweiten Abschnitts angrenzend an den dritten Abschnitt entsprechen. Der dritte Abschnitt des Hohlleiters bewerkstelligt folglich eine Überführung der induzierten Welle des annähernd als Rechteckhohlleiter ausgebildeten ersten Abschnitts in eine Welle eines durch den zweiten Abschnitt gebildeten Rundhohlleiters.In one embodiment, the waveguide may include a third portion that may be disposed between the first portion and the second portion. The inner cross section of the second section may be circular, and a transverse, in particular perpendicular, to the geometry axis extending inner cross section of the third section may increase from the substantially rectangular inner cross section of the first section along the geometry axis to the inner cross section of the second section such that a Extension of the circular arc-shaped transverse sides can increase substantially linearly with respect to a center of the respective transverse sides. The lateral sides can each have a maximum of one Describe semicircle. A radius of the arcuate transverse sides may correspond to a radius of the circular inner cross section of the second portion adjacent to the third portion. The third section of the waveguide thus accomplishes a transfer of the induced wave of the first section formed approximately as a rectangular waveguide into a shaft of a circular waveguide formed by the second section.

Der zweite Abschnitt kann sich mit einem linearen Öffnungswinkel aufweiten, so dass der zweite Abschnitt ein Antennenhorn, insbesondere eine Ringkesselantenne bilden kann.The second section can expand with a linear opening angle, so that the second section can form an antenna horn, in particular a ring-shaped antenna.

In einer Ausführungsform kann die Wellenleiterübergangsvorrichtung ferner ein Abdeckelement aufweisen. Das Abdeckelement kann stirnseitig in einer vom ersten Abschnitt abgewandten Aufnahme eines Endbereichs des zweiten Abschnitts aufgenommen sein, und das Abdeckelement kann im Wesentlichen zueinander parallel angeordnete plattenförmige Elemente aufweisen. Die plattenförmigen Elemente können voneinander beabstandet angeordnet und jeweils zwei plattenförmige Elemente können mittels eines mittig angeordneten Stegs miteinander verbunden sein. Dadurch kann die Wellenleiterübergangsvorrichtung vollständig gegenüber der Flüssigkeit im Füllstand-Messsystem abgeschlossen sein, so dass eine besonders kostengünstige Realisierung der Wellenleiterübergangsvorrichtung insbesondere im Vergleich zu Hohlleiter-Einkoppelstrukturen, die vollständig mit verlustarmem Material zur Flüssigkeitsabdichtung gefüllt sind, ermöglicht sein kann. Gleichzeitig kann gegenüber einer vollständigen Füllung des zweiten Abschnitts mit Material ein Wirkungsgrad der Wellenleiterübergangsvorrichtung erhalten bleiben, also nicht verschlechtert sein. Das Abdeckelement kann dabei einen mehrstufigen Impedanztransformator darstellen, bei dem an jedem Übergang eines plattenförmigen Elements zur Luft in einem Zwischenraum zwischen jeweils zwei benachbarten plattenförmigen Elementen eine Reflexion der Hohlleiterwelle stattfindet. Eine durch das Abdeckelement erzeugte Gesamtreflexionswelle kann eine kleinere Amplitude als eine Teilreflexionswelle an einem solchen Übergang haben. Dadurch können Reflexionsverluste gering sein, und das Abdeckelement kann insgesamt aufgrund der Reflexionen an den Material-Luft-Übergangen eine breitbandige Abstrahlungscharakteristik von Freiraumwellen anstelle einer schmalbandigen Abstrahlungscharakteristik, wie sie mit einen einfachen Abdeckelement gegeben wäre, bewirken. Eine Verbindung der plattenförmigen Elemente entlang ihrer Mittelachse ermöglicht eine besonders einfache Fertigung, und die entsprechenden Stege, die insbesondere ein einstückiges Bauteil bilden können, können einen in hochfrequenztechnischer Hinsicht vernachlässigbaren Einfluss auf die Wellenausbreitung darstellen. Das Abdeckelement kann insgesamt einstückig ausgebildet sein.In an embodiment, the waveguide transition device may further comprise a cover member. The cover element may be accommodated on the face side in a receptacle, facing away from the first section, of an end region of the second section, and the cover element may have plate-shaped elements arranged substantially parallel to one another. The plate-shaped elements can be arranged spaced from each other and two plate-shaped elements can be connected to each other by means of a centrally arranged web. As a result, the waveguide transition device can be completely closed off from the liquid in the level measuring system, so that a particularly cost-effective implementation of the waveguide transition device, in particular compared to waveguide coupling structures, which are completely filled with low-loss material for liquid sealing, may be possible. At the same time, compared to a complete filling of the second section with material, an efficiency of the waveguide transition device can be maintained, that is, not be degraded. In this case, the cover element may represent a multistage impedance transformer, in which a reflection of the waveguide shaft takes place at each transition of a plate-shaped element to the air in a space between in each case two adjacent plate-shaped elements. An overall reflection wave generated by the cover member may have a smaller amplitude than a partial reflection wave at such a transition. As a result, reflection losses can be small, and the cover element can cause a broadband radiation characteristic of free space waves instead of a narrow-band radiation characteristic, as would be the case with a simple cover element due to the reflections on the material-air passages. A connection of the plate-shaped elements along their central axis allows a particularly simple production, and the corresponding webs, which may in particular form a one-piece component, can represent a negligible influence on the wave propagation in terms of high-frequency technology. The cover can be formed integrally overall.

Der zweite Abschnitt kann einen zum Füllstand-Messsystem weisenden Endbereich aufweisen, dessen Innenquerschnitt entlang der Geometrieachse im Wesentlichen konstant sein kann. Das Abdeckelement kann in dieser Aufnahme insbesondere passgenau eingesteckt sein.The second section may have an end region pointing to the level measuring system, the inner cross section of which may be substantially constant along the geometry axis. The cover can be plugged in particular fit in this recording.

In einer Ausführungsform können zumindest ein Teil der plattenförmigen Elemente eine unterschiedliche Dicke aufweisen und/oder zueinander in einem unterschiedlichen Abstand angeordnet sein, so dass je nach Wahl der Dicke und/oder der Abstände reflektierte Teilwellen an einem Material-Luft-Übergang im vorgegebenen Frequenzbereich destruktiv interferieren können.In one embodiment, at least a portion of the plate-shaped elements may have a different thickness and / or be arranged at a different distance from each other, so that depending on the choice of thickness and / or distances reflected partial waves at a material-air transition in the predetermined frequency range destructive can interfere.

Insgesamt kann dadurch ein teilweises oder vollständiges Auslöschen der verschiedenen reflektierten Teilwellen bewerkstelligt werden, so dass die resultierende gesamtreflektierte Welle eine geringere Amplitude als zumindest eine oder alle reflektierten Teilwellen haben kann. Dadurch kann die Abstrahlcharakteristik der Wellenleiterübergangsvorrichtung breitbandig ausgebildet sein, ohne dass das Abdeckelement grundlegend ein monomodales Frequenzverhalten der Wellenleitervorrichtung verändern kann.Overall, this can accomplish a partial or complete extinction of the various reflected partial waves, so that the resulting total reflected wave can have a lower amplitude than at least one or all reflected partial waves. As a result, the emission characteristic of the waveguide transition device can be made broadband, without the cover element fundamentally being able to change a monomodal frequency behavior of the waveguide device.

Das Abdeckelement kann so ausgeführt sein, dass es eine Ummantelung aufweist, welche den zweiten Abschnitt und den Endbereich des Hohlleiters umschließt. Dies ermöglicht einen hygienischen Abschluss des Hohlleiters, der insbesondere für Anwendungen im Lebensmittelsektor gefordert wird.The cover member may be configured to include a sheath surrounding the second portion and the end portion of the waveguide. This allows a hygienic completion of the waveguide, which is particularly required for applications in the food sector.

Eine Außenform des Hohlleiters kann sich stufenförmig aufweiten. Insbesondere können die Stufen dem Verlauf des Innenquerschnitts des Hohlleiters folgen, so dass eine besonders kompakte und materialsparende Wellenleiterübergangsvorrichtung realisiert sein kann.An outer shape of the waveguide can expand in steps. In particular, the steps can follow the profile of the inner cross section of the waveguide, so that a particularly compact and material-saving waveguide transition device can be realized.

In einer Ausführungsform kann das Anschlusselement als HF-Steckverbindung ausgebildet. Unter einer Steckverbindung wird hierbei sowohl eine Male-Steckverbindung als auch eine Female-Steckverbindung verstanden. Insbesondere ist die HF-Steckverbindung als Sub-Miniature-A(SMA)-Buchse ausgebildet, die mit einer Außenseite des ersten Abschnitts verschraubt sein kann. Dadurch kann der Hohlleiter mit einem Standard-Koaxialwellenleitelement betreibbar sein, das durch die SMA-Buchse über den im Innenraum des Hohlleiters aufgenommenen Fortsatz, der als Stecker dienen kann, in den Innenraum des Hohlleiters reichen kann.In one embodiment, the connection element can be designed as an HF plug connection. Under a plug connection in this case is understood both a male connector and a female connector. In particular, the RF connector is formed as a Sub-Miniature-A (SMA) jack, which may be bolted to an outside of the first portion. As a result, the waveguide can be operated with a standard coaxial waveguide element, which can extend into the interior of the waveguide through the SMA socket via the extension accommodated in the interior of the waveguide, which can serve as a plug.

In einer Ausführungsform kann der Hohlleiter zumindest eine Öffnung zum Belüften des Hohlleiters und/oder zum Befüllen des Hohlleiters mit einer Flüssigkeit aufweisen. In one embodiment, the waveguide may have at least one opening for venting the waveguide and / or for filling the waveguide with a liquid.

In einer Ausführungsform kann der Hohlleiter Aluminium aufweisen, so dass die Wellenleiterübergangsvorrichtung besonders kostengünstig ausgebildet sein kann.In one embodiment, the waveguide may comprise aluminum, so that the waveguide transition device may be formed particularly cost-effectively.

In einer Ausführungsform kann das dielektrische Isolierelement Kunststoff, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), weiter insbesondere Moldflon^®, aufweisen, bevorzugt aus diesem Material bestehen, so dass das Isolierelement besonders leicht und kostengünstig ausgebildet ist.In one embodiment, the dielectric insulating element plastic, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), in particular Moldflon ^® , have, preferably made of this material, so that the insulating element is particularly lightweight and inexpensive.

In einer Ausführungsform kann das Abdeckelement Kunststoff, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE), weiter insbesondere Moldflon^®, aufweisen, bevorzugt aus diesem Material bestehen, so dass das Abdeckelement besonders leicht und kostengünstig ausgebildet ist.In one embodiment, the cover plastic, in particular polytetrafluoroethylene (PTFE), in particular Moldflon ^® , have, preferably made of this material, so that the cover is particularly lightweight and inexpensive.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Wellenleiterübergangsvorrichtung, die oben beschrieben ist, kann eine Frequenz eines in einem Hohlleiter der Wellenleiterübergangsvorrichtung induzierten Mode oberhalb einer größten Grenzfrequenz, die üblicherweise auch als Cut-off-Frequenz bezeichnet werden kann, für einen Grundmode einer ausbreitungsfähigen bzw. einer sich ausbreitenden Welle im ersten Abschnitt des Hohlleiters liegen. Insbesondere liegt sie oberhalb von 115% der größten Grenzfrequenz. Beispielhaft ist die Wellenleiterübergangsvorrichtung für einen Betrieb eines schmalbandigen Abstrahlfrequenzbereichs von 24 bis 24,5 GHz oder eines breitbandigen Abstrahlfrequenzbereichs von 20 GHz bis 28 GHz geeignet.In a method according to the invention for operating a waveguide transition device, which is described above, a frequency of a mode induced in a waveguide of the waveguide transition device above a maximum cutoff frequency, which can also be referred to as cut-off frequency, for a fundamental mode of a propagatable or a propagating wave lie in the first portion of the waveguide. In particular, it is above 115% of the maximum cutoff frequency. By way of example, the waveguide transition device is suitable for operation of a narrow-band radiation frequency range from 24 to 24.5 GHz or a broadband radiation frequency range from 20 GHz to 28 GHz.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically by means of exemplary embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

1 zeigt eine Explosionsansicht einer Wellenleiterübergangsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 shows an exploded view of a waveguide junction device according to a first embodiment;

2 zeigt einen Hohlleiter der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 1 im Längsschnitt; 2 shows a waveguide of the waveguide junction device of 1 in longitudinal section;

3 zeigt einen Ausschnitt des Hohlleiters von 2; 3 shows a section of the waveguide of 2 ;

4 zeigt ein Anschlusselement der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 1; 4 shows a connection element of the waveguide transition device of 1 ;

5 zeigt ein dielektrisches Isolierelement der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 1; 5 shows a dielectric insulating element of the waveguide junction device of FIG 1 ;

6 zeigt eine Explosionsansicht einer Wellenleiterübergangsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 6 shows an exploded view of a waveguide junction device according to a second embodiment;

7 zeigt einen Hohlleiter der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 6 im Längsschnitt; 7 shows a waveguide of the waveguide junction device of 6 in longitudinal section;

8 zeigt einen Längsschnitt durch einen ersten Abschnitt des Hohlleiters von 7 in Draufsicht; 8th shows a longitudinal section through a first portion of the waveguide of 7 in plan view;

9 zeigt ein Anschlusselement der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 6; 9 shows a connection element of the waveguide transition device of 6 ;

10 zeigt ein Abdeckelement der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 6 im Längsschnitt. 10 shows a cover member of the waveguide transition device of 6 in longitudinal section.

11 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des Abdeckelements der Wellenleiterübergangsvorrichtung von 6 im Längsschnitt. 11 shows another embodiment of the cover member of the waveguide transition device of 6 in longitudinal section.

Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche oder vergleichbare Elemente sind in der folgenden Beschreibung mit demselben Bezugszeichen versehen.Identical or comparable elements are provided with the same reference number in the following description.

Eine Wellenleiterübergangsvorrichtung für ein Füllstand-Messsystem weist einen in 1 dargestellten einstückig ausgebildeten Hohlleiter 12 aus Aluminium, ein als SMA-Buchse ausgebildetes Anschlusselement 14 für ein Koaxialwellenleitelement und ein dielektrisches Isolierelement 16 auf. Der Hohlleiter 12 ist rotationssymmetrisch um eine Geometrieachse A, die einer Längsachse des Hohlleiters 12 entspricht, ausgebildet und weist einen ersten Abschnitt 18, einen dem ersten Abschnitt 18 gegenüberliegenden zweiten Abschnitt 20 und einen dritten Abschnitt 22 auf, der zwischen dem ersten Abschnitt 18 und dem zweiten Abschnitt 20 angeordnet ist. Eine Richtung R verläuft entlang der Geometrieachse A vom ersten Abschnitt 18 zum zweiten Abschnitt 20.A waveguide transition device for a level measurement system has an in 1 illustrated integrally formed waveguide 12 made of aluminum, designed as a SMA socket connection element 14 for a coaxial waveguide and a dielectric insulating element 16 on. The waveguide 12 is rotationally symmetrical about a geometry axis A, which is a longitudinal axis of the waveguide 12 corresponds, formed and has a first section 18 , one the first section 18 opposite second section 20 and a third section 22 on that between the first section 18 and the second section 20 is arranged. A direction R runs along the geometry axis A from the first section 18 to the second section 20 ,

Wie in 2 und 3 gezeigt, ist eine Aufnahme 24 in eine Stirnseite 26 des ersten Abschnitts 18 eingebracht, die in eine bezüglich der Richtung R entgegengesetzte Richtung weist. Ein Innenquerschnitt I0 der Aufnahme 24 ist kreisförmig ausgebildet und reicht zu einem Innenraum 28 des Hohlleiters 12. Ein Innenquerschnitt I1 des ersten Abschnitts 18 ist ebenfalls kreisförmig ausgebildet und weitet sich von dem Querschnitt I0 der Aufnahme 24 in zwei Stufen 29, 30 in der Richtung R auf. Der Innenquerschnitt I2 des dritten Abschnitts 22 ist stufenförmig bezüglich des Innenquerschnitts I1 des ersten Abschnitts 18 vergrößert und ist entlang der Geometrieachse A in der Richtung R gesehen konstant. Ein Innenquerschnitt I3 des zweiten Abschnitts 20 entspricht dem Innenquerschnitt I2 des dritten Abschnitts 22 im Verbindungsbereich des zweiten und dritten Abschnitts 20, 22. Der Innenquerschnitt I3 des zweiten Abschnitts 20 nimmt entlang der Geometrieachse A in der Richtung R zu. Eine Innenform des zweiten Abschnitts 20 entspricht einer Funktion, gemäß der ein Radius r des zweiten Abschnitts 20 entlang der Geometrieachse A in der Richtung R zunimmt, die dadurch bestimmt wird, dass ein dominierendes Übersprechen auf einen unerwünschten Mode durch die Fouriertransformierte der Kosinus-Quadrat-Funktion gegeben ist. Eine solche Funktion wird in Hans-Georg Unger, „Circular Waveguide Taper of Improved Design”, Bell System Technical Journal, v37: i4, July 1958 beschrieben.As in 2 and 3 shown is a shot 24 in a front side 26 of the first section 18 introduced facing in a direction opposite to the direction R direction. An inner cross section I0 of the recording 24 is circular and extends to an interior 28 of the waveguide 12 , An inner cross section I1 of the first section 18 is also circular in shape and widens from the cross section I0 of the recording 24 in two stages 29 . 30 in the direction of R. The inner cross section I2 of the third section 22 is stepped with respect to the inner cross section I1 of the first section 18 is increased and is seen along the geometry axis A in the direction R constant. An inner cross section I3 of the second section 20 corresponds to the inner cross section I2 of the third section 22 in the connection area of the second and third sections 20 . 22 , The inner cross section I3 of the second section 20 increases along the geometry axis A in the direction R. An inner shape of the second section 20 corresponds to a function according to which a radius r of the second section 20 along the geometry axis A increases in the direction R, which is determined by the fact that a dominant crosstalk is given to an undesired mode by the Fourier transform of the cosine-square function. Such a feature will be in Hans-Georg Unger, "Circular Waveguide Taper of Improved Design", Bell System Technical Journal, v37: i4, July 1958 described.

Der Durchmesser I0 der Aufnahme beträgt 4,1 mm und eine axiale Tiefenerstreckung der Aufnahme 24 entlang der Achse A in der Richtung R beträgt 3 mm. Der Innendurchmesser I1 des ersten Abschnitts 18 im Bereich der ersten Stufe 29 beträgt 5,2 mm, und eine axiale Erstreckung der ersten Stufe 29 beträgt 2,8 mm. Ein Innendurchmesser I1 der zweiten Stufe 30 des ersten Abschnitts 18 beträgt 8 mm und eine axiale Erstreckung der zweiten Stufe beträgt 2,8 mm. Der Innendurchmesser I2 des dritten Abschnitts 22 beträgt 11,4 mm und eine axiale Erstreckung des dritten Abschnitts 22 beträgt 22,2 mm.The diameter I0 of the receptacle is 4.1 mm and an axial depth extension of the recording 24 along the axis A in the direction R is 3 mm. The inner diameter I1 of the first section 18 in the area of the first stage 29 is 5.2 mm, and an axial extension of the first stage 29 is 2.8 mm. An inner diameter I1 of the second stage 30 of the first section 18 is 8 mm and an axial extent of the second stage is 2.8 mm. The inner diameter I2 of the third section 22 is 11.4 mm and an axial extent of the third section 22 is 22.2 mm.

Eine Außenseite 31 des Hohlleiters 12 vergrößert sich ausgehend von einem Bereich 32 mit konstantem Durchmesser in zwei Stufen 34, 36 entlang der Geometrieachse A in der Richtung R. Ein äußerer Durchmesser des Bereichs 32, der den ersten und dritten Abschnitt 18, 22 umfasst, hat einen Durchmesser von 35 mm und eine Tiefenerstreckung von 30,8 mm, die ausgehend von der Stirnseite 26 in der Richtung R gemessen ist. Die erste und zweite Stufe 34, 36 umgeben den zweiten Abschnitt 20 des Hohlleiters 12. Die erste Stufe 34 des Hohlleiters 12 weist einen Außendurchmesser von 60 mm und eine Tiefenerstreckung von 30 mm auf. Die zweite Stufe 36 des Hohlleiters 12 weist einen Außendurchmesser von 60 mm und eine Tiefenerstreckung von 150,3 mm auf. In einem in die Richtung R weisenden Endbereich 38 des zweiten Abschnitts 20, der etwa 10 mm lang ist, ist eine Befestigungsvorrichtung 40 in Form eines umfänglichen Gewindes vorgesehen, mittels dessen der Hohlleiter 12 mit einem Befestigungselement 42 für das Füllstand-Messsystem oder direkt mit dem Füllstand-Messsystem verschraubbar ist. Eine Öffnung 37 verbindet die Außenseite 31 des Hohlleiters vor dem Endbereich 38 mit dem Innenraum des zweiten Abschnitts 20. Die Öffnung 37 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ihre Längsachse verläuft orthogonal zu der Geometrieachse A.An outside 31 of the waveguide 12 increases from one area 32 with constant diameter in two stages 34 . 36 along the geometry axis A in the direction R. An outer diameter of the region 32 , the first and third sections 18 . 22 has a diameter of 35 mm and a depth of 30.8 mm, starting from the front side 26 measured in the direction R. The first and second stages 34 . 36 surround the second section 20 of the waveguide 12 , The first stage 34 of the waveguide 12 has an outer diameter of 60 mm and a depth of 30 mm. The second stage 36 of the waveguide 12 has an outer diameter of 60 mm and a depth of 150.3 mm. In a pointing in the direction R end 38 of the second section 20 , which is about 10 mm long, is a fastening device 40 provided in the form of a circumferential thread, by means of which the waveguide 12 with a fastener 42 for the level measuring system or directly with the level measuring system can be screwed. An opening 37 connects the outside 31 of the waveguide in front of the end region 38 with the interior of the second section 20 , The opening 37 has a circular cross-section and its longitudinal axis is orthogonal to the geometry axis A.

Um die passgenaue Steckverbindung zwischen der Aufnahme 24 des ersten Abschnitts 18 und dem Anschlusselement 14 zu gewährleisten, weist ein ringförmiger Fortsatz 50 des in 4 gezeigten Anschlusselements 14 eine Tiefenerstreckung von 3 mm und einen äußeren Querschnitt von 4,1 mm auf. Ein 10,6 mm langer, länglicher Fortsatz 52 des Anschlusselements 14, durch den das Koaxialwellenleitelement führbar ist, ist mittig aus dem Fortsatz 50 herausgeführt und im zusammengebauten Zustand der Wellenleiterübergangsvorrichtung in einem mittigen kreisförmigen Durchgangsloch 54 des aus Moldflon^® gefertigten und T-förmig ausgebildeten dielektrischen Isolierelement 16 eingesteckt (5). Ein Innendurchmesser des Durchgangslochs 54 beträgt 1,27 mm, ein Außendurchmesser eines in Einbaurichtung des dielektrischen Isolierelements 16 weisenden ersten Abschnitts 56 des Isolierelements 16 beträgt etwa 5,25 mm, während ein Außendurchmesser eines benachbart angeordneten, zweiten Abschnitts 58 des Isolierelements 16 etwa 8,05 mm beträgt. Eine entlang der Geometrieachse A weisende Erstreckung des ersten Abschnitts 56 beträgt 2,8 mm, und eine entlang der Geometrieachse A gemessene Erstreckung des zweiten Abschnitts 58 beträgt 2,8 mm. Sowohl der erste Abschnitt 56 als auch der zweite Abschnitt 58 sind in einem umfänglichen Bereich 59a, 59b umfänglich an der in Einbaurichtung zum Anschlusselement 14 weisenden Richtung entlang einer in radialer Richtung gemessenen Länge von 0,1 mm abgeschrägt. Dadurch kann das dielektrische Isolierelement 16 in die erste und zweite Stufe 29, 30 des ersten Abschnitts 18 beim Zusammenbau passgenau eingepresst werden.To get the perfect fit connector between the recording 24 of the first section 18 and the connection element 14 to ensure has an annular extension 50 of in 4 shown connection element 14 a depth of 3 mm and an outer diameter of 4.1 mm. A 10.6 mm long, elongated extension 52 of the connection element 14 through which the Koaxialwellenleitelement is feasible, is centered from the extension 50 led out and in the assembled state of the waveguide transition device in a central circular through hole 54 made of Moldflon ^® and T-shaped dielectric insulating element 16 plugged in ( 5 ). An inner diameter of the through hole 54 is 1.27 mm, an outer diameter of one in the installation direction of the dielectric insulating member 16 pointing first section 56 of the insulating element 16 is about 5.25 mm, while an outer diameter of an adjacently disposed second section 58 of the insulating element 16 is about 8.05 mm. A pointing along the geometry axis A extension of the first section 56 is 2.8 mm, and an extension of the second section measured along the geometry axis A. 58 is 2.8 mm. Both the first section 56 as well as the second section 58 are in a wide range 59a . 59b circumferentially at the installation direction to the connection element 14 bevelled direction along a measured length in the radial direction of 0.1 mm. Thereby, the dielectric insulating member 16 in the first and second stages 29 . 30 of the first section 18 be pressed accurately during assembly.

Das Anschlusselement 14 ist in der Stirnseite 26 mittig mittels vier Schrauben 60a–60d verschraubt. Die Schrauben 60a–60d sind jeweils 8,6 mm voneinander beabstandet montiert. Zugehörige Löcher für die Schrauben 60a–60d in der Stirnseite 26 betragen zwischen minimal 2,5 mm und maximal 5,5 mm.The connection element 14 is in the front page 26 in the middle with four screws 60a - 60d screwed. The screws 60a - 60d are each mounted 8.6 mm apart. Associated holes for the screws 60a - 60d in the front side 26 be between minimum 2.5 mm and maximum 5.5 mm.

Ein Innendurchmesser des in 1 gezeigten Befestigungselements 42 beträgt 60 mm, und ein Außendurchmesser des Befestigungselements 42 beträgt 70 mm. Ein 8 mm langer Endbereich des Befestigungselements 42 ist umfänglich verbreitert und weist ein Innengewinde auf, mit dem das Befestigungselement 42 auf ein Schwallrohr oder eine Dosimetereinheit des Füllstand-Messsystems geschraubt werden kann. Dabei kann das Befestigungselement 42 als Verlängerung für die angrenzende Dosimetereinheit dienen.An inside diameter of in 1 shown fastener 42 is 60 mm, and an outer diameter of the fastener 42 is 70 mm. An 8mm long end portion of the fastener 42 is circumferentially widened and has an internal thread with which the fastener 42 can be screwed onto a stillpipe or Dosimetereinheit the level measuring system. In this case, the fastener 42 serve as an extension for the adjacent dosimeter unit.

In einem Betrieb der Wellenleiterübergangsvorrichtung wird über den länglichen Fortsatz 52 der SMA-Buchse, der einen Stecker darstellt, ein transversal elektromagnetischer (TEM) Mode einer leitungsgebundenen Welle des Koaxialwellenleitelements in einen transversal magnetische TM01 Mode des ersten Abschnitts 18 des übermodigen Rundhohlleiters 12 überführt. Dabei stellt der TM01 Mode keinen Fundamentalmode des Hohlleiters 12 dar, ermöglicht allerdings aufgrund seiner Ähnlichkeit im Feldverlauf zu dem TEM Mode eine annähernd reflexionsfreie elektromagnetische Einkopplung in den Hohlleiter 12. Die stufige Aufweitung des ersten Abschnitts 18 und die stufige Verbindung zwischen dem ersten und dritten Abschnitt 18, 22 bewirkt eine Wellenwiderstandserhöhung des gewünschten Modes ausgehend von einem Wellenwiderstand von 50 Ω des Koaxialwellenleitelements. Aufgrund des Durchmessers des dritten Abschnitts 22 ist die Grenzfrequenz von 20,15 GHz des TM01 Modes so gering, dass einerseits keine höheren Moden angeregt werden und andererseits ein Wellenwiderstand von 207 Ω im dritten Abschnitt 22 vorliegt. Der zweite Abschnitt 20 des Hohlleiters 12 bewirkt eine effiziente Dämpfung von mehr als 30 dB eines TM02 Modes im betrachteten Frequenzbereich. Insgesamt beträgt eine Betriebsfrequenz der Wellenleiterübergangsvorrichtung, die durch eine Frequenz der vom zweiten Abschnitt 20 an das Füllstand-Messsystem abgegebenen Hohlleiterwelle bestimmt wird, zwischen 24,0 und 24,25 GHz. Eine erzielbare Messgenauigkeit des Füllstand-Messsystems unter Verwendung der Wellenleiterübergangsvorrichtung kann etwa +/–0,5 mm betragen. In one operation of the waveguide transition device is over the elongate extension 52 the SMA jack, which represents a connector, a transaxial electromagnetic (TEM) mode of a line-connected wave of the coaxial waveguide in a transversely magnetic TM01 mode of the first section 18 of the overmodular round waveguide 12 transferred. The TM01 mode does not provide a fundamental mode of the waveguide 12 However, due to its similarity in the field profile to the TEM mode allows an approximately reflection-free electromagnetic coupling into the waveguide 12 , The stepwise widening of the first section 18 and the tiered connection between the first and third sections 18 . 22 causes a wave resistance increase of the desired mode, starting from a characteristic impedance of 50 Ω of Koaxialwellenleitelements. Due to the diameter of the third section 22 the cutoff frequency of 20.15 GHz of the TM01 mode is so low that on the one hand no higher modes are excited and on the other hand a characteristic impedance of 207 Ω in the third section 22 is present. The second section 20 of the waveguide 12 provides an efficient attenuation of more than 30 dB of a TM02 mode in the considered frequency range. Overall, an operating frequency of the waveguide transition device, by a frequency of the second section 20 determined to the level measuring system waveguide wave is between 24.0 and 24.25 GHz. An achievable measurement accuracy of the level measurement system using the waveguide transition device may be about +/- 0.5 mm.

Die in 6 gezeigte Wellenleiterübergangsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist einen Hohlleiter 12, ein Anschlusselement 14 und ein Abdeckelement 61 auf. Eine Geometrieachse A des Hohlleiters 12, die im Wesentlichen eine Längsachse des Hohlleiters 12 bildet, verläuft von einem ersten Abschnitt 18 des Hohlleiters 12 zu einem zweiten Abschnitt 20 des Hohlleiters 12. Ein dritter Abschnitt 22 des Hohlleiters ist zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt 18, 20 angeordnet. Eine Richtung R ist entsprechend zu 1 definiert.In the 6 shown waveguide junction device according to the second embodiment has a waveguide 12 , a connection element 14 and a cover member 61 on. A geometry axis A of the waveguide 12 which is essentially a longitudinal axis of the waveguide 12 forms, runs from a first section 18 of the waveguide 12 to a second section 20 of the waveguide 12 , A third section 22 of the waveguide is between the first and second sections 18 . 20 arranged. A direction R is corresponding to 1 Are defined.

Der kreisförmige Hohlleiter 12 ist außenseitig im Bereich des ersten Abschnitts 18 und einem Teilbereich des dritten Abschnitts 22 entlang der Richtung R gesehen abgeflacht ausgebildet. In eine äußere Oberfläche 62 des abgeflachten Bereichs ist eine Aufnahme 24 eingebracht, die kreisförmig ausgebildet ist und mit einem Innenraum 28 des Hohlleiters 12 verbunden ist. Eine Stirnseite 26 des ersten Abschnitts 18 ist geschlossen ausgebildet. Die äußere Oberfläche 62 weist ferner Löcher für Schrauben 60a–60d auf, mittels denen das Anschlusselement 14 mit der äußeren Oberfläche 62 in einem zusammengebauten Zustand der Wellenleiterübergangsvorrichtung verschraubt ist. Wie in 8 gezeigt, ist ein Innenquerschnitt I1 des ersten Abschnitts 18 im Wesentlichen rechteckig ausgebildet, so dass der erste Abschnitt 18 annähernd einen Rechteckhohlleiter bildet. Längsseiten 66a, 66b des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts I1 verlaufen etwa parallel zu der äußeren Oberfläche 62 und senkrecht zu der Geometrieachse A. Querseiten 68a, 68b des Querschnitts I1 verlaufen kreisbogenförmig bezüglich der einen Mittelpunkt bildenden Geometrieachse A. Ein Innenquerschnitt I2 des dritten Abschnitts 22 weitet sich ausgehend von dem im Wesentlichen rechteckigen Innenquerschnitt I1 des ersten Abschnitts 18 derart auf, dass sich eine Erstreckung der kreisbogenförmigen Querseiten 68a, 68b bezüglich eines jeweiligen Mittelpunkts M1, M2 der Querseiten 68a, 68b gleichmäßig linear verlängert. Der Innenquerschnitt I2 an einem zum zweiten Abschnitt 20 weisenden Ende des dritten Abschnitts 22 ist kreisförmig ausgebildet. Ein Innenquerschnitt I3 des zweiten Abschnitts 20 weitet sich trichterförmig mit einem linearen Aufweitungswinkel auf. Ein Endbereich 70 des zweiten Abschnitts 20 weist einen im Wesentlichen konstanten Innenradius entlang der Geometrieachse A in der Richtung R gesehen auf. Ein entgegen der Richtung R weisendes Ende 71 des zweiten Abschnitts 20 weist einen geringfügig größeren Innendurchmesser als der Endbereich 70 auf. Insgesamt ist durch den Endbereich 70 mit dem Ende 71 eine Aufnahme 72 gebildet, in die das Abdeckelement 61 in einem zusammengebauten Zustand der Wellenleiterübergangsvorrichtung eingesteckt ist.The circular waveguide 12 is on the outside in the area of the first section 18 and a portion of the third section 22 formed flattened as seen along the direction R. In an outer surface 62 the flattened area is a shot 24 introduced, which is circular and with an interior 28 of the waveguide 12 connected is. A front page 26 of the first section 18 is closed. The outer surface 62 also has holes for screws 60a - 60d on, by means of which the connecting element 14 with the outer surface 62 is bolted in an assembled state of the waveguide transition device. As in 8th is an inner cross section I1 of the first section 18 formed substantially rectangular, so that the first section 18 forms approximately a rectangular waveguide. long sides 66a . 66b of the substantially rectangular cross section I1 are approximately parallel to the outer surface 62 and perpendicular to the geometry axis A. transverse sides 68a . 68b of the cross section I1 extend in a circular arc with respect to the center axis forming a geometry axis A. An inner cross section I2 of the third section 22 widens starting from the substantially rectangular inner cross section I1 of the first section 18 such that an extension of the circular arc-shaped transverse sides 68a . 68b with respect to a respective center M1, M2 of the lateral sides 68a . 68b evenly linearly extended. The inner cross section I2 at one to the second section 20 pointing end of the third section 22 is circular. An inner cross section I3 of the second section 20 widens in a funnel shape with a linear expansion angle. An end area 70 of the second section 20 has a substantially constant inner radius along the geometry axis A in the direction R seen. An end facing the direction R 71 of the second section 20 has a slightly larger inner diameter than the end portion 70 on. Overall, through the end area 70 with the end 71 a recording 72 formed, in which the cover 61 is plugged in an assembled state of the waveguide transition device.

Eine entlang der Geometrieachse A in der Richtung R gemessene Erstreckung des ersten und dritten Abschnitts 18, 22 beträgt 26,5 mm und eine gesamte Axialerstreckung des Hohlleiters 16 beträgt 65,9 mm. Eine Stirnfläche 73 des ersten Abschnitts 18, die den Innenraum 28 begrenzt, ist entlang der Geometrieachse A gemessen 4,6 mm von der Stirnfläche 26 beabstandet. Eine entlang der Geometrieachse A gemessene Erstreckung des ersten Abschnitts beträgt 7,9 mm, eine Erstreckung des dritten Abschnitts 22 beträgt 14 mm und eine Erstreckung des zweiten Abschnitts 20 bis zu dem Endbereich 70 beträgt 29,3 mm. Ein Innendurchmesser und somit der Innenquerschnitt I2 des dritten Abschnitts 22 ist axial gesehen zum zweiten Abschnitt 20 hin gerichtet für 1 mm konstant. Ein Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 20 angrenzend zum Endbereich 70 beträgt 40,3 mm, während der Innendurchmesser am Ende 71 des zweiten Abschnitts 20 entlang einer axialen Länge von 1 mm konstant 41,3 mm beträgt. Der Endbereich 70 hat eine axiale Länge von 9,1 mm.An extension, measured along the geometry axis A in the direction R, of the first and third sections 18 . 22 is 26.5 mm and a total axial extent of the waveguide 16 is 65.9 mm. An end face 73 of the first section 18 that the interior 28 limited, is measured along the geometry axis A 4.6 mm from the end face 26 spaced. An extension of the first section measured along the geometry axis A is 7.9 mm, an extension of the third section 22 is 14 mm and an extension of the second section 20 to the end area 70 is 29.3 mm. An inner diameter and thus the inner cross section I2 of the third section 22 is axially to the second section 20 directed towards 1 mm constant. An inner diameter of the second section 20 adjacent to the end area 70 is 40.3 mm, while the inside diameter is at the end 71 of the second section 20 along an axial length of 1 mm constant 41.3 mm. The end area 70 has an axial length of 9.1 mm.

Eine Außenseite 31 des Hohlleiters 16 weist eine bis auf die äußere Oberfläche 62 rotationssymmetrische Gestalt mit einem stufenförmigen Anstieg des äußeren Durchmessers im Bereich des in die Richtung R weisenden Endes des dritten Abschnitts 22 auf.An outside 31 of the waveguide 16 has one to the outer surface 62 rotationally symmetrical shape with a stepped increase in the outer diameter in the area of the in the Direction R pointing end of the third section 22 on.

Das in 6 und 10 gezeigte Abdeckelement 61 dient zur flüssigkeitsdichten Abdeckung des Wellenleiterübergangs gegenüber dem Füllstand-Messsystem. Dazu weist das Abdeckelement 61 vier plattenförmige Elemente 74a–74d auf, die als Scheiben ausgebildet sind. Die Scheiben 74a–74d sind mittels eines mittigen Stegs 76, der einen Durchmesser von 3 mm hat, miteinander verbunden, so dass jeweils zwei zueinander benachbart angeordnete Scheiben 74a–74d voneinander beabstandet angeordnet sind. Die in Richtung R weisende äußerste Scheibe 74d weist einen geringfügigen größeren Außendurchmesser von 41,3 mm im Vergleich zu einem Außendurchmesser von 40,3 mm der Scheiben 74a–74d auf. Somit ist die äußere Scheibe 74d in das Ende 72 des zweiten Abschnitts 20 passgenau eingesteckt. Die Scheiben 74a, 74d weisen eine axiale Dicke von jeweils 1 mm auf, während die mittleren Scheiben 74b, 74c eine axiale Dicke von etwa 2,3 mm aufweisen. Ein Abstand zwischen der ersten Scheibe 74a und der zweiten Scheibe 74b beträgt 1,2 mm und der Abstand zwischen der dritten Scheibe 74c und der vierten Scheibe 74d beträgt 1,3 mm. Ein Abstand zwischen der zweiten Scheibe 74b und der dritten Scheibe 74c beträgt etwa 1 mm.This in 6 and 10 shown cover 61 serves for liquid-tight coverage of the waveguide transition with respect to the level measurement system. For this purpose, the cover 61 four plate-shaped elements 74a - 74d on, which are formed as discs. The disks 74a - 74d are by means of a central web 76 , which has a diameter of 3 mm, connected to each other, so that in each case two mutually adjacent discs arranged 74a - 74d are arranged spaced from each other. The outermost disc pointing in direction R 74d has a slightly larger outer diameter of 41.3 mm compared to an outer diameter of 40.3 mm of the disks 74a - 74d on. Thus, the outer disc 74d in the end 72 of the second section 20 inserted accurately. The disks 74a . 74d have an axial thickness of 1 mm each, while the middle discs 74b . 74c have an axial thickness of about 2.3 mm. A distance between the first disc 74a and the second disc 74b is 1.2 mm and the distance between the third disc 74c and the fourth disc 74d is 1.3 mm. A distance between the second disc 74b and the third disc 74c is about 1 mm.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das Abdeckelement 61 durch ein in 11 gezeigtes alternatives Abdeckelement 63 ersetzt. Diese weist eine erste Scheibe 75a, eine zweite Scheibe 75b und eine dritte Scheibe 75c auf, die durch eine mittigen Steg 76 miteinander verbunden sind. Die erste Scheibe 75a und die zweite Scheibe 75b weisen einen Außendurchmesser von 40,3 mm auf. Die dritte Scheibe 75c erweitert sich stufenförmig von einem ersten Außendurchmesser von 40,3 mm auf einen zweiten Außendurchmesser. Das alternative Abdeckelement 63 weist weiterhin eine zylinderförmige Ummantelung 78 mit einem Innendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Hohlleiters 12 entspricht. Sein Außendurchmesser entspricht dem zweiten Außendurchmesser der dritten Scheibe 75c. Die Ummantelung 78 umschließt den zweiten Abschnitt 20 und den Endbereich 70 des Hohlleiters 12. Ein Hohlraum 79 zwischen der ersten Scheibe 75a, der zweiten Scheibe 75b und der ersten Stufe der dritten Scheibe 75c sowie der Innenwand der Ummantelung 78 nimmt dabei den Endbereich 70 des Hohlleiters 12 auf.In another embodiment, the cover member 61 through an in 11 shown alternative cover 63 replaced. This has a first disc 75a , a second disc 75b and a third disc 75c on, passing through a central jetty 76 connected to each other. The first disc 75a and the second disc 75b have an outer diameter of 40.3 mm. The third disc 75c extends stepwise from a first outer diameter of 40.3 mm to a second outer diameter. The alternative cover element 63 also has a cylindrical sheath 78 having an inner diameter equal to the outer diameter of the waveguide 12 equivalent. Its outer diameter corresponds to the second outer diameter of the third disc 75c , The jacket 78 encloses the second section 20 and the end area 70 of the waveguide 12 , A cavity 79 between the first disc 75a , the second disc 75b and the first stage of the third disc 75c and the inner wall of the casing 78 takes the end area 70 of the waveguide 12 on.

Das in 9 gezeigte Anschlusselement 14 ist ähnlich zu dem Anschlusselement 14 in 1 ausgebildet. Eine entlang der Längserstreckung des Anschlusselements 14 gemessene Erstreckung eines Fortsatzes 50 beträgt 4,4 mm. Eine Erstreckung des länglichen Fortsatzes 52 beträgt 6,6 mm.This in 9 shown connection element 14 is similar to the connection element 14 in 1 educated. One along the longitudinal extent of the connecting element 14 measured extension of an extension 50 is 4.4 mm. An extension of the elongated extension 52 is 6.6 mm.

In einem Betrieb der Wellenleiterübergangsvorrichtung wird eine TEM Welle des Koaxialwellenleitelements über den länglichen Fortsatz 52 der SMA-Buchse in einen modifizierten transversal elektrischen TE01 Mode einer monomonomodalen Welle des annähernd als Rechteckhohlleiter ausgebildeten ersten Abschnitts 18 des Hohlleiters 12 aufgrund ähnlicher Feldverläufe beider Wellen überführt. Der dritte Abschnitt 22 bewirkt die allmähliche Überführung des modifizierten TE01 Modes in einen TE11 Mode des als Rundhohlleiters ausgebildeten zweiten Abschnitts 20. Der zweite Abschnitt 20 wirkt als Antennenhorn zur Abstrahlung des TE11 Mode als Freiraumwelle. Das Abdeckelement 61 bewirkt eine breitbandige Transformation, indem Teilreflexionswellen, die an den Übergängen zwischen den plattenförmigen Elementen 74a–74d und den Luftzwischenräumen gebildet werden, derart destruktiv interferieren, dass eine Gesamtreflexionswelle eine kleinere Amplitude als eine Teilreflexionswelle hat und das Abdeckelement 61 somit einen mehrstufigen Impedanztransformator darstellt. Eine Betriebsfrequenz der Wellenleiterübergangsvorrichtung beträgt zwischen 20 und 28 GHz. Ein Reflexionsfaktor der Wellenleiterübergangsvorrichtung beträgt in einem Frequenzbereich von 23 GHz bis 28 GHz zwischen –15 bis –35 dB, wobei ein Minimum bei etwa 24,8 GHz liegt. Eine Halbwertsbreite eines Strahlungsdiagramms der Wellenleiterübergangsvorrichtung beträgt sowohl in der E-Ebene als auch in der H-Ebene etwa 20 Grad.In one operation of the waveguide junction device, a TEM wave of the coaxial waveguide element is transmitted over the elongate extension 52 of the SMA jack in a modified transversal electric TE01 mode of a monomonomodal wave of the approximately formed as a rectangular waveguide first section 18 of the waveguide 12 converted due to similar field progressions of both waves. The third section 22 causes the gradual transition of the modified TE01 mode into a TE11 mode of the second section designed as a circular waveguide 20 , The second section 20 acts as an antenna horn to emit the TE11 mode as a free space wave. The cover element 61 causes a broadband transformation, by subreflection waves, at the transitions between the plate-shaped elements 74a - 74d and the air gaps, destructively interfere such that a total reflection wave has a smaller amplitude than a partial reflection wave and the cover member 61 thus represents a multi-stage impedance transformer. An operating frequency of the waveguide transition device is between 20 and 28 GHz. A reflection factor of the waveguide junction device in a frequency range of 23 GHz to 28 GHz is between -15 to -35 dB, with a minimum of about 24.8 GHz. A half-width of a radiation pattern of the waveguide junction device is about 20 degrees in both the E-plane and the H-plane.

Es wird angemerkt, dass die beschriebenen Dimensionsangaben der in den 1 bis 11 gezeigten Wellenleiterübergangsvorrichtung Toleranzen von bis zu 0,2 mm aufweisen können. Die Dimensionsangaben und sind exemplarisch und andere geeignete Dimensionen können zur Realisierung der Wellenleiterübergangsvorrichtung gewählt werden. Auch die Anzahl der Scheiben des Abdeckelements 61, 63 ist exemplarisch und es kann eine andere Anzahl von Scheiben gewählt werden. Eine Betriebsfrequenz der Wellenleiterübergangsvorrichtung ist dann entsprechend angepasst.It is noted that the described dimensions of the in the 1 to 11 waveguide transition device shown may have tolerances of up to 0.2 mm. The dimensions and dimensions are exemplary and other suitable dimensions can be chosen to implement the waveguide junction device. Also the number of discs of the cover 61 . 63 is exemplary and a different number of slices can be selected. An operating frequency of the waveguide transition device is then adjusted accordingly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Detlev Brumbi "Fundamentals of radar technology for level measurement", Krohne Messtechnik GmbH & Co. KG, May 2003 [0006]
Hans-Georg Unger, "Circular Waveguide Taper of Improved Design", Bell System Technical Journal, v37: 14, July 1958 [0051]

Claims

Waveguide transition device for a level measurement system, comprising: - a connection element ( 14 ) for a coaxial waveguide, and - a waveguide ( 12 ), a first section ( 18 ), the first section ( 18 ) opposite second section ( 20 ) and one from the first section ( 18 ) to the second section ( 20 ) extending geometry axis (A), wherein the first section ( 18 ) a recording ( 24 ), in which the connecting element ( 14 ) is at least partially accommodated, such that a mode of a wave propagating in the coaxial waveguide element is converted into a mode of operation in the first section ( 18 ) of the waveguide ( 12 ) propagating wave, and wherein the second section ( 20 ) has an inner cross section (I3) which extends transversely to the geometry axis (A) and in one of the first section (I3) 18 ) pointing direction (R) along the geometry axis (A) increases such that the level measuring system with a in the second section ( 20 ) of the waveguide ( 12 ) propagating fashion or with multiple propagating modes can be acted upon.

Waveguide transition device according to claim 1, wherein the level measuring system with only one in the second section ( 20 ) of the waveguide ( 12 ) spreading mode can be acted upon.

A waveguide transition device according to claim 2, wherein the receptacle ( 24 ) frontally in the first section ( 18 ) and a depth of the recording ( 24 ) along the geometry axis (A) to an interior space ( 28 ) of the waveguide ( 12 ), wherein a transverse to the geometry axis (A) extending inner cross-section (I1) of the first section ( 18 ) starting from a transverse to the geometry axis (A) extending cross-section (I0) of the receptacle ( 24 ) along the geometry axis (A) in one direction (R) to the second section ( 20 ) increases.

A waveguide junction device according to claim 2 or 3, wherein the waveguide ( 12 ) a third section ( 22 ) between the first section ( 18 ) and second section ( 20 ) and has a transverse to the geometry axis (A) extending, constant internal cross-section (I2).

Waveguide transition device according to one of claims 2 to 4, wherein the inner cross section (I3) of the second section ( 20 ) are circular, wherein an inner radius of the second section ( 20 ) according to a function of a location along the geometry axis (A) in the first section ( 18 ) directional direction (R), which is determined by having a dominant crosstalk to an undesired mode given by the Fourier transform of the cosine-square function.

A waveguide junction device according to any one of claims 2 to 5, further comprising: - one in an interior space ( 28 ) of the first section ( 18 ) arranged dielectric insulating element ( 16 ), through which an extension ( 52 ) of the connection element ( 14 ) extends through or is trapped.

A waveguide junction device according to any one of claims 2 to 6, wherein the second section (Fig. 20 ) outside at its from the first section ( 18 ) end region ( 38 ) a fastening device ( 40 ), by means of which the waveguide ( 12 ) with a fastening element ( 42 ) for the level measuring system or directly connectable to the level measuring system.

Waveguide transition device according to one of claims 2 to 7, wherein the waveguide ( 12 ) at least one opening for venting the waveguide ( 12 ) and / or for filling the waveguide ( 12 ) with a liquid.

A waveguide transition device according to claim 1, wherein the level measurement system comprises a plurality of (2) in the second section ( 20 ) of the waveguide ( 12 ) spreading modes can be acted upon.

A waveguide transition device according to claim 9, wherein a depth of the receptacle ( 24 ) transversely to the geometry axis (A) of the waveguide ( 12 ) to an interior ( 28 ) of the waveguide ( 12 ), and wherein the first section ( 18 ) has a constant, substantially rectangular inner cross section (I1), the opposite longitudinal sides ( 66a . 66b ) and opposite transverse sides ( 68a . 68b ), the transverse sides ( 68a . 68b ) are formed in a circular arc with respect to the geometry axis (A).

A waveguide junction device according to claim 9 or 10, wherein the waveguide ( 16 ) a third section ( 22 ) between the first section ( 18 ) and the second section ( 20 ), wherein the inner cross section (I3) of the second section ( 20 ) is circular, wherein a transverse to the geometry axis (A) extending inner cross-section (I2) of the third section ( 22 ) starting from the substantially rectangular inner cross-section (I1) of the first section ( 18 ) along the geometry axis (A) to the inner cross section (I3) of the second section ( 20 ) increases such that an extension of the arcuate transverse sides ( 68a . 68b ) substantially linear with respect to a center point (M1, M2) of the respective lateral side ( 68a . 68b ) increases.

A waveguide junction device according to any one of claims 9 to 11, further comprising: - a cover element ( 61 ), the front side in one of the first section ( 18 ) facing away from ( 72 ) of an end region ( 70 ) of the second section ( 20 ), wherein the cover element ( 61 ) substantially parallel to each other arranged plate-shaped elements ( 74a - 74d . 75a C), wherein the plate-shaped elements ( 74a - 74d . 75a -C) are spaced apart from each other and each have two plate-shaped elements ( 74a - 74d . 75a C) by means of a centrally arranged web ( 76 ) are interconnected.

A waveguide junction device according to claim 12, wherein at least a part of the plate-shaped elements ( 74a - 74d . 75a C) have a different thickness and / or are arranged at a different distance from each other.

A waveguide junction device according to claim 12 or 13, wherein the cover element comprises a sheath ( 78 ) comprising the second section ( 20 ) and the end area ( 70 ) of the waveguide ( 12 ) encloses.

Waveguide transition device according to one of the preceding claims, wherein the connection element ( 14 ) is designed as an RF plug-in connection with an outer side ( 31 . 62 ) of the first section ( 18 ) connected is.

Waveguide transition device according to one of the preceding claims, wherein the waveguide ( 12 ) Aluminum and / or wherein the dielectric insulating element ( 16 ) Plastic and / or wherein the cover ( 61 ) Plastic.

A method of operating a waveguide junction device according to any one of claims 1 to 16, wherein a frequency of one in a waveguide ( 12 ) of the waveguide junction device induced mode above a maximum cutoff frequency for a fundamental mode of a propagatable wave of the waveguide ( 12 ) lies.

The method of claim 17, wherein the frequency of the in the waveguide ( 12 ) of the waveguide transition device induced mode is above 115% of the maximum cutoff frequency.