DE4443055B4 - Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät - Google Patents

Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät Download PDF

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    • H01Q19/30Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna

Abstract

Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät mit: – einem HF-Strahler (1) zum Abstrahlen von Mikrowellen entlang einer Hauptabstrahlrichtung (A) in einen Innenraum eine Behälters, – Direktoren in Form von zueinander in Hauptabstrahleinrichtung (A) beabstandeten, Schleifenförmigen Leitungen (3), welche über eine elektrische Leitung (5) mit einem Antennenmasseanschluß verbunden sind, – einer als Korrosionsschutzhohlkörper ausgebildete Korrosionsschutzschicht (6), an deren Innenseite die schleifenförmigen Leitungen (3) aufgebracht sind und welche kleiner gleich 2 mm dick ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Eine solche Antenneneinrichtung ist aus DE 94 12 243 U1 bekannt.
  • Antenneneinrichtungen für Füllstandmessgeräte, die mit Mikrowellen arbeiten, sind hinlänglich bekannt und werden beispielsweise zur kontinuierlichen Füllstandmessung sowohl bei Flüssigkeiten als auch bei Schüttgütern eingesetzt. Das Messprinzip beruht darauf, kurze Mikrowellenimpulse von einem Hochfrequenzstrahler (HF-Strahler) auszusenden. In einem kombinierten Sende- und Empfangssystem werden die vom Füllgut reflektierten Impulse erfasst und durch Laufzeitmessung dieser Impulse der Abstand zum Füllgut ermittelt.
  • Die Einkopplung der Mikrowellen in das Behälterinnere erfolgt über einen geeigneten HF-Strahler, wobei darauf zu achten ist, dass sich im Behälter keinerlei temperatur- sowie korrosionsempfindliche Komponenten der Antenneneinrichtung befinden.
  • Bei der Verwendung solcher mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandmessgeräte ist es notwendig, eine gute Abdichtung zwischen Behälterinnenraum und dem elektronischen Teil der Antenneneinrichtung zu gewährleisten. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der Füllstand in Behältern, wie z. B. Industrietanks, bestimmt werden soll, in denen bei hohen oder niedrigen Betriebstemperaturen Unter- oder Überdrücke herrschen und der Behälter explosible und/oder hoch hochagressive und/oder toxische Medien enthält. Die Antenneneinrichtung muss demzufolge möglichst temperatur-, druck- und korrosionsbeständig ausgebildet sein. Darüber hinaus muss die Antenneneinrichtung den Zulassungsvorschriften zum Einsatz in explosionsgefährdeten Betriebsstätten entsprechen. Die Antenneneinrichtung muss insbesondere den harmonisierten Europäischen Normen „Elektrische Betriebsmittel für explosionsgefährdete Bereiche” bzw. der ElexV Ex-Zone 0 sowie Ex-Zone 1 entsprechen. Ex-Zone 0 umfasst hierbei Bereiche, in denen gefährliche, explosionsfähige Atmosphäre ständig oder langzeitig vorhanden ist, während die Zone 1 Bereiche umfasst, in denen damit zu rechnen ist, dass gefährliche explosionsfähige Atmosphäre gelegentlich auftritt.
  • Um die Mikrowellen möglichst eng gebündelt auf die Füllgut Oberfläche zu lenken, werden regelmäßig sogenannte Hochgewinnantennen bei den Füllstandmeß-Radargeräten eingesetzt. Hierbei ist die Divergenz, d. h. der Öffnungswinkel eines Antennenstrahls umgekehrt proportional zu ihrem Größen-/Wellenlängenverhältnis. Dies hat zur Folge, dass bei gegebener Wellenlänge und diversen konstruktiven Randbedingungen, Öffnungswinkel von einigen Grad bis etwa 40° gebrauchsübliche Dimensionen darstellen.
  • Die bei der Füllstandmessung mittels Mikrowellen am meisten verbreitete Antenneneinrichtung ist die Hornantenne. Eine üblicherweise aus Metall bestehende Trichterkonstruktion bestimmt mit ihrer Geometrie die Antennencharakteristika, wie z. B. Gewinn, Divergenz und Strahlungsdiagramm. Das Trichtermaterial wird vorzugsweise aus weitgehend chemisch resistenten Metallen hergestellt. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 93 12 251 U1 der Anmelderin ist ein Füllstandmeß-Radargerät bekannt, bei dem zwischen Erregerteil eines Hohlleiter-Antennensystems und dem Gehäuse des Sende- und Empfangsteils eine diffusions- und druckdichte Glasdurchführung angeordnet ist, welche eine Füllstandmessung mit Hornantennen auch in Behältern mit brennbaren und/oder explosiblen Medien erlaubt.
  • Die Hornantenne ist für die meisten Anwendungen der beste Kompromiss zwischen den Anforderungen Divergenz, Druck, Temperatur, chemischer Beständigkeit und Herstellungsaufwand.
  • Für hochgenaue Messungen und bei Messungen für größere Distanzen und schwach reflektierenden Füllgütern werden teilweise Parabolantennen eingesetzt. Diese Parabolantennen haben im allgemeinen einen größeren Durchmesser als Hornantennen, wodurch eine schärfere Bündelung und damit eine kleinere Diverganz des Mikrowellenstrahls möglich ist. Allerdings sind solche Parabolantennen aufgrund ihrer verhältnismäßig großen Abmessungen nicht oder nur aufwendig in gebräuchlichen Rohrstutzen montiert. Spezielle und damit aufwendige Befestigungsvorrichtungen sind notwendig.
  • In einigen Anwendungsfällen sind ausschließlich Kunststoffe gegenüber dem Füllgut und dessen Dämpfen chemisch beständig. Um diese Resistenz zu erreichen, können die vorstehend genannten Antenneneinrichtungen entweder beschichtet oder vor solche Antennen entsprechende Fenster, vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen (PTFE), montiert werden.
  • Darüber hinaus sind mittlerweile auch dielektrische Stabantennen für das Abstrahlen von Mikrowellen bekannt, wie beispielsweise die Druckschrift „IEEE Transactions an Antennas und Propagation”, Vol. AP-30, No. 1, Januar 1982, S. 54–58, zeigt. Diese dielektrischen Stabantennen bestehen im Wesentlichen aus einem Hohlleiter, an dessen Ende ein sich vorzugsweise verjüngender Stab aus dielektrischem Material sitzt.
  • Aus der bereits eingangs zitierten DE 94 12 243 U1 der Anmelderin ist ebenfalls eine dielektrische Stabantenne für ein Füllstandmeß-Radargerät bekannt. Eine hohe chemische Beständigkeit, Druckfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit wird dadurch erreicht, dass die dielektrische Stabantenne auf ihrer dem Behälter zugewandten Seite mit einer korrosionsbeständigen und für die elektromagnetischen Wellen durchlässigen Schutzschicht, vorzugsweise aus Email, Kunststoff oder Keramik, überzogen ist. Diese bekannte Konstruktion ermöglicht die Montage der dielektrischen Stabantenne in relativ dünnen Rohrstutzen unter Beibehaltung eines erforderlichen geringen Öffnungswinkels.
  • Aus der US 4,783,665 A ist außerdem eine Hornantenne bekannt, bei der ein dielektrisches Konus außenseitig mit einer metallischen Struktur versehen ist. Alternativ ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der auf einen massiven Konus verzichtet wird und stattdessen auf der Innenseite eine metallische Struktur vorgesehen ist.
  • Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei Füllstandmessungen in explosionsgefährdeten Bereichen, also Ex-Zonen 0 und 1, dielektrische Stabstrahler aus Sicherheitsgründen nicht ohne weiteres einsetzbar sind. Der dielektrische Stab kann sich nämlich insbesondere beim Befüllvorgang des Behälters durch Reibung aufladen, so dass als Folge hoher elektrostatischer Feldstärke ein Funke entsteht, der zu einem Zünden des explosionsfähigen Gemisches führen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät anzugeben, das in explosionsgefährdeten Bereichen ohne weiteres einsetzbar, druckfest und korrosionsbeständig ist. Darüber hinaus soll sich die Antenneneinrichtung durch eine gute Bündelung der Mikrowellen auszeichnen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antenneneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung beruht auf einer Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät mit einem HF-Strahler zum Abstrahlen von Mikrowellen, entlang einer Hauptabstrahlrichtung in einem Innenraum eines Behälters. Direktoren in Form von metallischen Elementen sind erfindungsgemäß mit einem gemeinsamen Antennenmasseanschluss der Antenneneinrichtung elektrisch verbunden. Hierdurch wird wirksam vermieden, dass sich ein aus nichtleitendem Material bestehende Trägerkörper stark elektrostatisch aufladen kann. Die metallischen Elemente sind erfindungsgemäß als schleifenförmige Leitung ausgebildet. Die Dicke der Korrosionsschutzschicht ist erfindungsgemäß kleiner gleich 2 mm. Erfindungsgemäß bildet die Korrosionsschutzschicht einen Hohlkörper aus, an dessen Innenseite die schleifenförmigen Leitungen angeordnet sind. Zusammen mit den galvanisch an die Antennenmasse angeschlossenen metallischen Elementen ist hierdurch nur ein geringes elektrostatisches Aufladen der Antenneneinrichtung möglich. Die Antenneneinrichtung darf somit in explosionsgefährdeter Umgebung eingesetzt werden.
  • Als Material kommen beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen), PVDF (Polyvinylidenfluorid), Keramik, Email oder dergleichen in Betracht.
  • Zur Erzielung einer sehr guten Richtwirkung kann auf der dem Behälter zugewandten Seite des HF-Strahlers eine Vielzahl von nebeneinander liegenden metallischen Elementen angeordnet sein.
  • Bevorzugt ist eine Schleifenebene der schleifenförmigen Leitungen orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung des HF-Strahlers angeordnet. Die schleifenförmigen Leitungen sind vorzugsweise kreisrund ausgebildet und auf den zylinderförmig gestalteten Trägerkörper aufgewickelt oder aufgedampft. Die schleifenförmigen Leitungen liegen somit auf der Außenfläche des massiv gestalteten Trägerkörpers an. Hierdurch wird eine hohe Druckfestigkeit der Antenneneinrichtung sichergestellt. Der zylinderförmige Trägerkörper kann in Richtung Behälter verjüngt ausgebildet sein, so dass sich die auf der Außenfläche des Trägerkörpers aufliegenden schleifenförmigen Leitungen in ihrem Durchmesser ebenfalls verkleinern. Hierdurch wird die Abstrahlcharakteristik entsprechend dem Prinzip von Yagi-Antennen verbessert.
  • Die Korrosionsschutzschicht und der Trägerkörper können bevorzugt aus dem gleichen Material bestehen.
  • Als HF-Strahler hat sich ein Hohlwellenleiter als günstig erwiesen. Der Trägerkörper mit dem metallischen Elementen weist vorzugsweise eine Verlängerung auf, die in diesem Hohlwellenleiter sitzt. Hierdurch ergibt sich ein äußerst kompakter Aufbau der Antenneneinrichtung.
  • Die um den stabförmigen Trägerkörper aufgebrachte Korrosionsschutzschicht setzt sich vorzugsweise ringförmig mindestens über einen Teil des Befestigungsflansches der Antenneneinrichtung fort. Damit wird auch der Befestigungsflansch vor Korrosion geschützt.
  • Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 die schematische Darstellung einer Yagi-Antenne mit stabförmigen HF-Strahler, Reflektor und Direktoren,
  • 2 die Yagi-Antenne gemäß 1, jedoch mit schleifenförmigen HF-Strahler,
  • 3 eine Yagi-Antenne mit schleifenförmigem HF-Strahler, schleifenförmigem Reflektor sowie schleifenförmigen Direktoren,
  • 4 einen stabförmigen Trägerkörper samt integrierter Yagi-Antenne gemäß 3,
  • 5 die Antenneneinrichtung gemäß 4 mit Korrosionsschutzschicht,
  • 6 ein Ausführungsbeispiel für eine Antenneneinrichtung nach der Erfindung mit Hohlwellenleiter als HF-Strahler, Trägerkörper, schleifenförmigen Direktoren und Korrosionsschutzschicht,
  • 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Bündeln der Mikrowellen mit stabförmigen Trägerkörper und mit zwei Wendelleitungen mit jeweils entgegengesetzt zueinander verlaufenden Wicklungsrichtungen.
  • In den nachfolgenden Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen, sofern nicht anders angegeben, gleiche Teile mit gleicher Bedeutung.
  • In 6 ist ein konkretes Ausführungsbeispiel für eine Antenneneinrichtung zur Füllstandmessung in Füllstandmeß-Radargeräten gezeigt. Diese Antenneneinrichtung beruht im Wesentlichen auf dem Prinzip einer Yagi-Antenne. Zur Erläuterung der Funktionsweise solcher Yagi-Antennen wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen. Die 4 und 5 zeigen, wie das Prinzip der Yagi-Antenne auf die Antenneneinrichtung nach der Erfindung angewendet werden kann.
  • In 1 ist eine Yagi-Antenne schematisch dargestellt. Die Antenneneinrichtung weist einen HF-Strahler 1 in Form eines stabförmigen Dipoles auf. Zur Erzielung einer besseren Richtcharakteristik in Hauptabstrahlrichtung A sind vor dem HF-Strahler 1 eine Vielzahl von Direktoren 3 angeordnet. Die Direktoren 3 sind im Abstand zueinander angeordnete und parallel zum HF-Strahler liegende elektrisch leitende Stäbe. Im Ausführungsbeispiel von 1 sind insgesamt sechs Direktoren 3 vor dem HF-Strahler 1 angeordnet. In bezug auf die Hauptabstrahlrichtung A hinter dem HF-Strahler 1 ist ein weiteres parasitäres Element, nämlich ein Reflektor 2, angeordnet. Der Reflektor 2 ist ebenfalls ein elektrisch leitender Stab. Der HF-Strahler 1, der Reflektor 2 und die Direktoren 3 werden jeweils mittig von einem Trägerkörper 4, hier einer Antennenträgerstange, gehalten. Der HF-Strahler 1, der Reflektor 2 und die Direktoren 3 sind über diesen Trägerkörper 4, der aus Metall bestehen kann, üblicherweise galvanisch miteinander verbunden, was jedoch für die Antennenfunktion nicht erforderlich ist. Anstelle des Reflektors 2 in Form eines leitenden Stabes, kann auch eine elektrisch leitende Fläche als Reflektor 2 eingesetzt werden.
  • Allgemein gilt für solche Yagi-Antennen, dass ihr Gewinn um so größer ist, je länger die Antenne ist, also je mehr Direktoren die Antenne aufweist. Der Öffnungswinkel wird mit zunehmender Anzahl der parasitären Direktoren bzw. Reflektoren kleiner.
  • Aus diesem Grundprinzip der Yagi-Antenne gemäß 1 sind zahlreiche Varianten ableitbar. So kann z. B. der HF-Strahler 1 statt des üblichen gestreckten Dipols oder Faltdipols aus einer eine Wellenlänge langen Schleife bestehen. Diese Schleife ist vorzugsweise kreisrund oder quadratisch ausgebildet, kann aber auch andere Formen, wie z. B. Vielecke, Dreiecke, Rechtecke usw. annehmen. Ein Ausführungsbeispiel einer Antenneneinrichtung mit HF-Strahler 1 in kreisrunder Schleifenform zeigt 2 schematisch. Im übrigen entspricht die Antenneneinrichtung gemäß 2 der Yagi-Antenne vor 1.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, die Reflektoren 2 und Direktoren 3 in Schleifenform auszubilden. Eine solche Antenneneinrichtung zeigt 3. Die kreisrunden Leiterschleifen des HF-Strahlers 1, des Reflektors 2 und der Direktoren 3 sind jeweils randseitig auf einem als Stange ausgebildeten Trägerkörper 4 in nicht näher dargestellter Weise befestigt. Statt der Leiterschleifen können auch scheibenförmige Elemente als HF-Strahler 1, Reflektor 2 und Direktoren 3 eingesetzt werden. Die Schleifenebene B bzw. Plattenebene ist orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung A angeordnet.
  • Auf dem Prinzip der Yagi-Antenne beruht die Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät nach der Erfindung. Die Antenneneinrichtung weist neben einem HF-Strahler 1 zum Abstrahlen der Mikrowellen entlang einer Hauptabstrahlrichtung A mindestens ein metallisches Element zum Bündeln der Mikrowellen auf. Das mindestens eine metallische Element wird jedoch auf oder innerhalb eines aus nicht leitendem Material bestehenden, stabförmigen Trägerkörpers angeordnet und dieser Trägerkörper samt metallischem Element von einer Korrosionsschutzschicht umgeben.
  • Die prinzipielle Anordnung des oder der metallischen Elemente auf oder innerhalb des aus nichtleitendem Material bestehenden stabförmigen Trägerkörpers zeigt 4. Der zylinderförmige Trägerkörper 4 ist vorzugsweise von massiver Gestalt und verjüngt sich vorzugsweise in Hauptabstrahlrichtung A. Auf dem Trägerkörper 4 sind jeweils im Abstand zueinander kreisrunde Leiterschleifen aufgebracht. Dies kann durch Aufwickeln der entsprechenden Leiterschleifen oder durch Aufdampfen von metallischen Leiterbahnen erfolgen. Die einzelnen Leiterschleifen sind zentrisch zur Längsachse des zylinderförmigen Trägerkörpers 4 angeordnet. Die Leiterschleifen sind über eine leitende Verbindung 5, die sich in Längsrichtung an der Außenseite des Trägerkörpers erstreckt, miteinander elektrisch verbunden. In 4 stellt die am weitesten links dargestellten Leiterschleife den Reflektor 2, die rechts daneben liegende Leiterschleife den HF-Strahler 1 dar. Die rechts von diesem HF-Strahler 1 liegenden Leiterschleifen sind Direktoren 3.
  • Obwohl die in 4 dargestellten Anordnung bereits prinzipiell dazu geeignet ist, bei Einspeisung von HF-Energie in den HF-Strahler 1 Mikrowellen in die Hauptabstrahlrichtung A abzustrahlen, ist es für die Füllstandmessung, insbesondere in aggressiven Medien, notwendig, den Trägerkörper 4 samt Leiterschleifen mit einer Korrosionsschutzschicht zu umgeben. Dies zeigt 5. Die Korrosionsschutzschicht ist mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet und ist mit Ausnahme der in 5 links dargestellten Stirnseite des Trägerkörpers 4 vollständig um den Trägerkörper 4 samt Leiterschleifen aufgebracht. Die Korrosionsschutzschicht 6 endet fluchtend auf der linken Stirnseite des Trägerkörpers 4 in Form eines Flansches 6a.
  • Obwohl die Antenneneinrichtung gemäß 5 sowohl Leiterschleifen für einen Reflektor, einen HF-Strahler und Direktoren enthalten könnte, stellen in 5 die Leiterschleifen ausschließlich Direktoren 3 dar, die galvanisch über die leitende Verbindung 5 miteinander verbunden sind. Die in 5 gezeigte Anordnung kann einem HF-Strahler eines bekannten Füllstandmeßgerätes zugeordnet werden.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der gesamten Antenneneinrichtung nach der Erfindung zeigt 6. Dort ist ein Hohlwellenleiter 9 vorgesehen, der einen becherartigen Metallmantel aufweist. An der zylindrischen Seitenwandung dieses becherartigen Metallmantels befindet sich ein Koaxialanschluss 10 zum Einkoppeln von HF-Energie. Der becherartige Metallmantel des Hohlwellenleiters 9 endet an seiner offenen Seite mit einem Flansch 8, an dem der flanschartige Fortsatz 6a der in 5 dargestellten Schutzschicht 6 anliegend aufgebracht wird. Der Trägerkörper 4 mit den aufgebrachten metallischen Elementen, hier wieder in Form der kreisrunden Leiterschleifen, erstreckt sich in das innere des becherartigen Metallmantels des Hohlleiters 9. Die leitende Verbindung 5 ist mit einem Antennenmassenanschluß 14, hier der metallischen Wandung des Hohlleiters 9 elektrisch in Verbindung.
  • Die in 4 dargestellte Antenneneinrichtung zeichnet sich durch eine hohe Druckbeständigkeit aufgrund der massiven Ausbildung der Antenneneinrichtung aus. Darüber hinaus ist aufgrund der vorgesehenen Korrosionsschutzschicht 6 eine hohe Korrosionsbeständigkeit der Antenneneinrichtung gewährleistet. Vorzugsweise wird die Korrosionsschutzschicht 6 gerade so dick ausgeführt, dass sich diese insbesondere bei Befüllvorgängen des Behälters nicht stark elektrostatisch aufladen kann. Als Schichtdicke für die Korrosionsschutzschicht 6 haben sich Dicken von kleiner gleich 2 mm als günstig erwiesen.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Antenneneinrichtung nach der Erfindung ist in 7 dargestellt. Das metallische Element zur Bündelung der Mikrowellen ist in 7 ein Wendelleiter 11, der auf den zylinderförmig gestalteten Trägerkörper 4 aufgewickelt bzw. aufgedampft ist. Der Trägerkörper 4 samt Wendelleiter 11 ist von einer Korrosionsschutzschicht 6 umgeben, ähnlich wie es in 5 gezeigt ist. Die HF-Energie wird in den Wendelleiter 11 unmittelbar am Fußpunkt des Wendelleiters 11 über den Innenleiter eines Koaxialkabels eingespeist. Der Massenanschluß des Koaxialkabels wird am Fußpunkt mit einer metallischen Reflektorplatte verbunden. Des Weiteren ist jetzt zusätzlich zu dem ersten Wendelleiter 11 ein zweiter Wendelleiter 12 vorgesehen. Der zweite Wendelleiter 12 weist im Vergleich zum ersten Wendelleiter 11 einen entgegengesetzten Wicklungssinn auf. Die Verwendung zweier Wendelleiter 11, 12 ist deshalb notwendig, da die vom HF-Strahler über den Wendelleiter 11 ausgesandten Mikrowellen eine zirkular Polarisation aufweisen und bei Reflexion am Füllgut die Drehrichtung der Polarisation reversiert wird. Die am Füllgut reflektierten Mikrowellen werden dann über den zweiten Wendelleiter 12 in einem zugeordneten HF-Empfänger empfangen.
  • Im Ausführungsbeispiel von 7 weist der zweite Wendelleiter 12 einen etwas größeren Durchmesser als der erste Wendelleiter 11 auf. Beide Wendelleiter 11, 12 sind zueinander koaxial angeordnet und von einer Isolierschicht 13 getrennt.
  • Die Herstellung einer solchen Anordnung kann dadurch erfolgen, dass beispielsweise auf den zylinderförmigen Trägerkörper 4 der erste Wendelleiter 11 in Form von einer schraubenförmigen Metallbahn aufgedampft oder aufgewickelt wird. Über den Trägerkörper 4 samt erstem Wendelleiter 11 wird dann die Isolierschicht 13 zylinderförmig aufgebracht. Auf diese Isolierschicht 13 wird schließlich der zweite Wendelleiter 12 aufgebracht und die gesamte Konstruktion abschließend von der Korrosionsschutzschicht 6, gegebenenfalls mit flanschartigem Fortsatz 6a, umgeben. Die in 7 dargestellte Anordnung erfüllt die gleichen Anforderungen bezüglich Korrosions-, Druckbeständigkeit und Explosionssicherheit, wie die im Zusammenhang mit 6 beschriebene Antenneneinrichtung.
  • Obwohl in den vorgenannten Ausführungsbeispielen von massiv gestalteten Trägerkörpern 4 die Rede war, ist es bei druckunempfindlichen Applikationen möglich, den Trägerkörper 4 hohl auszubilden. Die metallischen Elemente, also z. B. die schleifenförmigen Direktoren 3 und Wendelleiter 11, 12, könnten auf der Außen- oder Innenseite eines solchen hohlen Trägerkörpers aufgebracht sein. Bei Verwendung einer Korrosionsschutzschicht 6 wäre es möglich, diese als Korrosionsschutzhohlkörper auszubilden und auf der Innenseite dieses Korrosionsschutzhohlkörpers die metallischen Elemente 3, 5 bzw. 11 anzubringen.
  • Darüber hinaus könnte im Falle druckunempfindlicher Applikationen der Trägerkörper 4 auch aus Hartschaum bestehen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    HF-Strahler
    2
    Reflektor
    3
    Direktor
    4
    Trägerkörper
    4a
    Verlängerung
    5
    leitende Verbindung
    6
    Korrosionsschutzschicht
    6a
    Fortsatz der Korrosionsschutzschicht
    7
    Bohrung
    8
    Flansch
    9
    Hohlwellenleiter
    10
    Koaxialanschluss
    11
    erste Wendelleitung
    12
    zweite Wendelleitung
    13
    Isolierschicht
    14
    Antennenmasseanschluß
    A
    Hauptabstrahlrichtung
    B
    Schleifenebene

Claims (7)

  1. Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeß-Radargerät mit: – einem HF-Strahler (1) zum Abstrahlen von Mikrowellen entlang einer Hauptabstrahlrichtung (A) in einen Innenraum eine Behälters, – Direktoren in Form von zueinander in Hauptabstrahleinrichtung (A) beabstandeten, Schleifenförmigen Leitungen (3), welche über eine elektrische Leitung (5) mit einem Antennenmasseanschluß verbunden sind, – einer als Korrosionsschutzhohlkörper ausgebildete Korrosionsschutzschicht (6), an deren Innenseite die schleifenförmigen Leitungen (3) aufgebracht sind und welche kleiner gleich 2 mm dick ist.
  2. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Behälter zugewandten Seite des HF-Strahlers (1) eine Vielzahl von nebeneinanderliegenden, schleifenförmigen Leitungen (3) angeordnet ist.
  3. Antenneneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schleifenebene (B) der schleifenförmigen Leitungen (3) orthogonal zur Hauptabstrahlrichtung (A) des HF-Strahlers (1) angeordnet ist.
  4. Antenneneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die schleifenförmigen Leitungen (3) kreisrund ausgebildet sind, dass ein Trägerkörper (4), der eine zylinderförmige Gestalt aufweist und massiv ausgebildet ist, vorgesehen ist, und dass die kreisrunden Leitungen auf der Außenfläche des Trägerkörpers (4) aufliegen.
  5. Antenneneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Trägerkörper (4) in Richtung Behälter verjüngt ausgebildet ist.
  6. Antenneneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der HF-Strahler (1) ein Hohlwellenleiter (9) ist, und dass der Trägerkörper (4) eine im Hohlwellenleiter (9) sitzende Verlängerung (4a) aufweist.
  7. Antenneneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlwellenleiter (9) einen Flansch (8) aufweist, und dass sich die Korrosionsschutzschicht (6) ringförmig über mindestens einen Teil dieses Flansches (8) fortsetzt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112218A1 (de) * 2012-12-13 2014-07-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmessgerät

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19629593A1 (de) * 1996-07-23 1998-01-29 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zum Erzeugen und zum Senden von Mikrowellen, insb. für ein Füllstandsmeßgerät
US6155112A (en) * 1996-10-04 2000-12-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Filling level measuring device operating with microwaves
DE19641036C2 (de) * 1996-10-04 1998-07-09 Endress Hauser Gmbh Co Mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmeßgerät
US7358922B2 (en) 2002-12-13 2008-04-15 Commscope, Inc. Of North Carolina Directed dipole antenna
JP2008507163A (ja) * 2004-06-04 2008-03-06 アンドルー、コーパレイシャン 指向性ダイポール・アンテナ
DE102004034251A1 (de) * 2004-07-14 2006-02-09 Vega Grieshaber Kg Füllstands-Messvorrichtung mit einem Wellenreiter und einem Wellenanpasser
ITTO20080473A1 (it) * 2008-06-17 2009-12-18 Fracarro Radioindustrie Spa Antenna
DE112009005121B4 (de) * 2009-08-06 2018-07-05 Indian Space Research Organisation Of Isro Gedruckte, quasi-konische Streifenwendel-Arrayantenne
DE102013104699A1 (de) * 2013-05-07 2014-11-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstandes mittels einer Helixantenne
US20150002356A1 (en) * 2013-06-27 2015-01-01 Pc-Tel, Inc. Tube and ring directional end-fire array antenna
EP3699558A1 (de) * 2019-02-19 2020-08-26 VEGA Grieshaber KG Radarsenderanordnung mit integrierter antenne

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1015870B (de) * 1954-06-17 1957-09-19 Emi Ltd Spulenantenne zur Ausstrahlung und zum Empfang sehr kurzer zirkular polarisierter elektrischer Wellen
GB905417A (en) * 1960-02-19 1962-09-05 Don Lan Electronics Inc Antenna
DE1166297B (de) * 1961-10-06 1964-03-26 Iapatelholdia Patentverwertung Axial strahlende Wendelantenne
GB1472968A (en) * 1975-01-28 1977-05-11 Plessey Co Ltd Radio antenna incorporating low-loss high relative permittiv ity dielectric material
GB2034124A (en) * 1978-10-04 1980-05-29 C S Antennas Ltd Improved antenna
DE2648350C2 (de) * 1976-10-26 1987-04-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE2648375C2 (de) * 1976-10-26 1987-04-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
US4783665A (en) * 1985-02-28 1988-11-08 Erik Lier Hybrid mode horn antennas
DE9312251U1 (de) * 1993-08-17 1993-12-09 Vega Grieshaber Gmbh & Co Meßeinrichtung zur Füllstands- bzw. Abstandsmessung mittels elektromagnetischer Wellen im Mikrowellenbereich
EP0612120A1 (de) * 1993-02-18 1994-08-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielektrischer Stielstrahler
DE9412243U1 (de) * 1994-07-29 1994-09-29 Grieshaber Vega Kg Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeßgerät

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1015870B (de) * 1954-06-17 1957-09-19 Emi Ltd Spulenantenne zur Ausstrahlung und zum Empfang sehr kurzer zirkular polarisierter elektrischer Wellen
GB905417A (en) * 1960-02-19 1962-09-05 Don Lan Electronics Inc Antenna
DE1166297B (de) * 1961-10-06 1964-03-26 Iapatelholdia Patentverwertung Axial strahlende Wendelantenne
GB1472968A (en) * 1975-01-28 1977-05-11 Plessey Co Ltd Radio antenna incorporating low-loss high relative permittiv ity dielectric material
DE2648350C2 (de) * 1976-10-26 1987-04-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
DE2648375C2 (de) * 1976-10-26 1987-04-16 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen, De
GB2034124A (en) * 1978-10-04 1980-05-29 C S Antennas Ltd Improved antenna
US4783665A (en) * 1985-02-28 1988-11-08 Erik Lier Hybrid mode horn antennas
EP0612120A1 (de) * 1993-02-18 1994-08-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielektrischer Stielstrahler
DE9312251U1 (de) * 1993-08-17 1993-12-09 Vega Grieshaber Gmbh & Co Meßeinrichtung zur Füllstands- bzw. Abstandsmessung mittels elektromagnetischer Wellen im Mikrowellenbereich
DE9412243U1 (de) * 1994-07-29 1994-09-29 Grieshaber Vega Kg Antenneneinrichtung für ein Füllstandmeßgerät

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
EHRENSPECK, H., POEHLER, H.: "A new method for obtaining maximum gain from yagi antennas", IRE Transactions on Antennas and Propagation, Bd. 7, Nr. 4, 379-386, Okt. 1959 DOI: 10.1109/TAP.1959.1144708 URL: http://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=1144708&isnumber=25720 *
KOBAYASHI, S. et al.: Dielectric Tapered Rod Antennas for Millimeter-Wave Applications. In: IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP-30, No. 1, January 1982, S. 54-58 *
NAKANO, H. et al.: Directive properties of pararitic helix and its application to circularly polarised antenna. In: IEEE Proceedings, Vol. 130, Pt. H., No. 6, October 1983, S. 391-396 *
REYNOLDS, D.K.: Broadband Travelling Wave Antennas. In: IRE National Convention Record, 1957, Part 1, S. 99-107 *
TRENTINI, G.v.: Wellenführende Systeme für Längsstahler. In: NTZ, 1959, H. 10, S. 501-508 *
WILSON, M.: Dowm East Microwave 23-cm and 13-cm Loop Yagis. In: QST, July 1990, S. 35-36 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012112218A1 (de) * 2012-12-13 2014-07-10 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Füllstandsmessgerät

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