EP2683023B1 - Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung - Google Patents

Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung Download PDF

Info

Publication number
EP2683023B1
EP2683023B1 EP12175004.6A EP12175004A EP2683023B1 EP 2683023 B1 EP2683023 B1 EP 2683023B1 EP 12175004 A EP12175004 A EP 12175004A EP 2683023 B1 EP2683023 B1 EP 2683023B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide
radiator element
planar radiator
waveguide coupling
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP12175004.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2683023A1 (de
Inventor
Daniel Schultheiss
Christian WEINZIERLE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vega Grieshaber KG
Original Assignee
Vega Grieshaber KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vega Grieshaber KG filed Critical Vega Grieshaber KG
Priority to EP12175004.6A priority Critical patent/EP2683023B1/de
Priority to HUE12175004A priority patent/HUE051508T2/hu
Priority to US13/934,345 priority patent/US9212942B2/en
Priority to US13/934,329 priority patent/US20140007674A1/en
Priority to KR1020157000760A priority patent/KR102057154B1/ko
Priority to CN201380035677.2A priority patent/CN104428944B/zh
Priority to AU2013285446A priority patent/AU2013285446B2/en
Priority to TW102124113A priority patent/TWI601940B/zh
Priority to BR112014032936-2A priority patent/BR112014032936B1/pt
Priority to TW102124112A priority patent/TWI646724B/zh
Priority to CA2877181A priority patent/CA2877181C/en
Priority to KR1020157003040A priority patent/KR102061134B1/ko
Priority to PCT/EP2013/064170 priority patent/WO2014006148A1/de
Priority to CN201380035661.1A priority patent/CN104428943A/zh
Priority to IN10881DEN2014 priority patent/IN2014DN10881A/en
Priority to PCT/EP2013/064173 priority patent/WO2014006150A1/de
Publication of EP2683023A1 publication Critical patent/EP2683023A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2683023B1 publication Critical patent/EP2683023B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • H01P5/022—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions
    • H01P5/024—Transitions between lines of the same kind and shape, but with different dimensions between hollow waveguides

Definitions

  • the invention relates to level measurement.
  • the invention relates to a waveguide coupling for coupling an electromagnetic signal from a high frequency module into a waveguide, a high frequency module with a waveguide coupling, a fill level radar with a high frequency module and the use of a waveguide coupling in a field device.
  • Field devices in particular field devices that are used with sensors to measure fill levels or limit levels, are often based on runtime measurements.
  • the signal transit times of radar signals or guided microwave pulses are determined.
  • the desired measured variable is then determined from these signal propagation times.
  • the signals have a certain frequency and duration.
  • the radar signals and the microwave signals can be assigned to the field of high frequency technology (HF technology).
  • Signals in the range of high-frequency technology are usually signals in the frequency range up to 2 GHz Used microwave signals and used signals in the range from 5 GHz to 79 GHz and beyond as radar signals.
  • EP 2 093 846 A1 describes a gas-tight conductor bushing for a field device that can provide such explosion protection.
  • the conductor bushing is implemented using coaxial technology and is used, for example, in a frequency range between 5 and 28 GHz.
  • WO 03/069724 A1 describes a sealed microwave feedthrough through a metallic housing wall, the wave-guiding area in the housing wall having a plurality of partial areas with different cross-sectional areas.
  • the middle sub-area has the smallest cross-sectional area.
  • U.S. 5,539,361 describes a waveguide that converges towards the radiation source.
  • JP 2012-49862 describes a waveguide coupling for coupling an electromagnetic signal from a high-frequency module into a waveguide.
  • a waveguide coupling (also called a waveguide connection) for coupling an electromagnetic signal from a high-frequency module into a waveguide according to claim 1 is specified.
  • the main area of the waveguide is designed to be cylindrical, for example. But it can also be a rectangular waveguide.
  • the waveguide has a constant inside diameter along the main area.
  • the planar emitter element is arranged in or immediately in front of the starting area of the waveguide, so that the emitted signal is initially located in the starting area of the waveguide and propagates in the direction of the main area of the waveguide.
  • the starting area of the waveguide widens towards the planar radiator element.
  • the inner diameter of the starting area of the waveguide in the transition area to the main area of the waveguide i.e. at the point where the starting area and main area meet
  • the inner diameter of the starting area towards the planar radiator element becomes larger.
  • planar emitter element can have a relatively large radiating surface and thus a relatively large diameter. This can improve the quality of the signal.
  • the electromagnetic signal that is emitted by the planar radiator element can also be referred to as a transmission signal.
  • the planar radiator element can also be designed to receive the received signal, which (in the case of a level measuring device that works according to the transit time principle) is the reflected transmission signal that was reflected on the product surface, among other things.
  • the planar radiator element can also be designed as an array of several radiator elements.
  • the starting area of the waveguide is located at the end of the waveguide in whose area the planar radiator element is located. This starting area is widened towards the planar radiator element and thus tapers in the direction of the main area of the waveguide. In other words, the inside diameter of the starting area becomes smaller continuously or gradually (discontinuously) in the direction of the main area.
  • the minimum diameter of the starting area is at the interface between the starting area and the main area. At this point, the inner diameter of the starting area and the main area are the same.
  • the main area of the waveguide has, for example, a constant inside diameter and extends from the interface between the starting area and the main area to the other end of the waveguide.
  • the main area has a round or rectangular internal cross section.
  • the (transmission) signal which is emitted by the planar radiator element, travels in the direction of emission from the planar radiator element through the interior volume defined by the initial area, responsible for signal transport and into the main area of the waveguide and then further towards the waveguide end or waveguide exit.
  • the main region of the waveguide is arranged at a distance from the planar radiator element in the direction of emission of the signal.
  • the signal first covers a certain distance within the initial area of the waveguide before it enters the main area of the waveguide.
  • the inside of the starting area of the waveguide has a conical shape.
  • the inner volume defined by the starting area of the waveguide is funnel-shaped.
  • the inside of the starting area of the waveguide has a hyperbolic profile.
  • the inside of the starting area has a stepped profile.
  • the inside diameter of the planar radiator element is larger than the inside diameter of the cylindrical main area of the waveguide.
  • the diameter of the planar radiator element is less than half or even a third of the maximum inside diameter of the starting area of the waveguide.
  • the waveguide connection has a relative bandwidth of over 5%, for example even over 8%.
  • the planar radiator element is a rectangular, round, elliptical or triangular patch element which is fed by a microstrip line.
  • a high-frequency module for generating a measurement signal for a field device, for example a Level measuring device, specified, wherein the high-frequency module has a waveguide coupling described above and below.
  • a fill level radar with a high-frequency module described above and below is specified.
  • the use of a waveguide coupling described above and below in a field device is specified.
  • the field device is, for example, a level measuring device that carries out transit time measurements in order to determine the level therefrom.
  • the signals used for this can be electromagnetic signals, such as microwave or radar signals. In particular, these signals can be pulsed. However, continuous signals can also be used.
  • the waveguide coupling is gas-tight.
  • the waveguide coupling has the planar radiator element already described above, which is arranged on a carrier and serves to emit the signal.
  • the carrier is, for example, a printed circuit board.
  • the waveguide which is designed to transmit the emitted signal, is connected to the carrier in a gastight manner.
  • the waveguide coupling has a dielectric sealing element which seals the interior of the waveguide in a gas-tight manner.
  • this sealing element separates a front area of the waveguide, which is located in the area of the planar radiator element, from a rear area of the waveguide, which is located in the area of the probe end (or the waveguide), i.e. in the direction of the measuring environment.
  • the dielectric sealing element is produced from a printed circuit board, for example milled out.
  • the dielectric sealing element is a cylindrical plastic part.
  • the dielectric sealing element is a conical or double-conical plastic part which also has a cylindrical area on which the sealing element is connected to the waveguide in a gas-tight manner.
  • the dielectric sealing element has a step-shaped surface.
  • the area of the sealing element at which the sealing element is connected to the waveguide in a gastight manner has a metallic coating in order to form a gas-tight soldered connection with the waveguide.
  • the metallic coating can (but does not have to) also be provided.
  • the adhesive itself can be metallic.
  • the dielectric sealing element has a secondary radiator, which is attached to the sealing element or is integrated into the sealing element, and which receives the signal emitted by the planar radiator element and emits it again.
  • the secondary radiator can also pick up the reflected received signal and emit it in the direction of the planar radiator element.
  • a first core idea of the invention can be seen in the fact that the waveguide of a field device has explosion protection in that its starting area (i.e. the area into which the transmission signal is coupled) is sealed gas-tight from the measurement environment. This is done by, on the one hand, communicating with the carrier material of the planar radiator element (signal source) is connected gas-tight and on the other hand has a glued or soldered sealing part (sealing element) in its interior.
  • transition between the planar radiator element and the waveguide is widened towards the planar radiator element, for example conical, stepped or hyperbolic.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional view of a waveguide coupling 100 according to an embodiment of the invention. It should be noted at this point that the Figures 1 to 4 Waveguide couplings shown, for example, can be connected to the high-frequency module.
  • the high-frequency module can, however, also be part of the device 100 referred to here and below as waveguide coupling. In this case, the device 100 could also be referred to as a high-frequency module with waveguide coupling.
  • the waveguide coupling can be part of the measuring probe.
  • it has an interface in the area of reference number 105 to which the further waveguide of the measuring probe can be connected.
  • the waveguide coupling 100 has a housing 114 that is suitable for high frequencies.
  • This RF housing 114 has the waveguide 104, 105.
  • the waveguide 104, 105 is integrated into the RF housing.
  • the housing can have side walls 106, 107 and a rear wall 108.
  • the waveguide 104, 105 leads through the rear wall 108 into Direction of the planar radiator element 102, which is located on the underside of the carrier 101, that is, is arranged in the interior of the HF housing.
  • the RF housing 114 can be designed to be rotationally symmetrical or rectangular, for example.
  • two concentrically arranged, rotationally symmetrical regions 106, 107 and 104, 105 are provided.
  • the inner rotationally symmetrical area 104, 105 consists of the starting area 104 of the waveguide and the main area 105 of the waveguide.
  • Both areas define a cavity that is responsible for the transmission of the signals.
  • the interior of the starting area 104 has in the exemplary embodiment Fig. 1 a step-shaped form (here two steps; but there can also be more steps).
  • the step-shaped inner surface 113 of the outer region 104 widens in the direction of the planar radiator element 102 and tapers in the direction of the main region 105 of the waveguide.
  • a sealing element 111 which consists, for example, of dielectric material and is coated with metal at the point where it touches the inner wall of the waveguide 105 (see Fig Reference number 112).
  • this sealing element 111 is designed in the form of a double cone, with a cylindrical area between the two cones.
  • the outer surface of this cylindrical area is coated with metal, see above that the sealing element can be soldered or welded onto the inner wall of the main region 105 of the waveguide.
  • the sealing element 111 can also be glued on.
  • a cavity 109, 110 can be located between the inner ring, which is formed by the waveguide 104, 105, and the outer ring 106, 107 of the housing.
  • the waveguide coupling 100 can be used as a waveguide connection.
  • a waveguide can be connected to the lower region 105.
  • the waveguide connection 100 can be designed to be gas-tight and designed for use with a microwave module in stripline technology in the frequency range of approximately 79 GHz.
  • the waveguide connection is integrated into the HF housing 114.
  • the carrier 101 which can be a printed circuit board, is connected to the HF housing 114 in a gas-tight manner.
  • the HF housing is glued to the carrier.
  • the inner cavities 109, 104, 110 can be sealed gas-tight from the environment.
  • the sealing element described above and below can be a plastic part, a ceramic part or a glass part. This sealing element is glued or soldered into the main area of the waveguide.
  • the transition from the signal-generating electronics to the waveguide takes place by means of a microstrip line and a patch antenna connected to it, which is the planar radiator element.
  • the widening of the waveguide towards the planar structure is conical, hyperbolic or stepped.
  • the waveguide and HF housing can be made in one piece.
  • a planar structure in the form of a planar radiator element 102 (for example a patch antenna) is applied to the circuit board, which emits mainly orthogonally to the carrier plate 101.
  • the waveguide 104, 105 which is dimensioned according to the frequency range to be transmitted, is placed over this planar structure.
  • This waveguide is widened towards the printed circuit board to such an extent that the waveguide walls are at a sufficiently large distance from the planar structure, so that any influence on the transmission signal by the walls is reduced.
  • a circuit board substrate with low ⁇ r can be used, whereby the relative bandwidth can be increased to approx. 8%.
  • ⁇ r is between 1.8 and 3.5, for example.
  • the planar element 102 can be, for example, a rectangular patch element 1021, a round patch element 1022, an elliptical patch element 1023 or a triangular patch element 1024 (see FIG Fig. 8 ).
  • the patch element can be fed from the supply line or lines 801, 802 (microstrip lines) directly, via a matching network or indirectly (via an electromagnetic coupling).
  • An example of an indirect feed is shown in the left Fig. 8 shown.
  • the widening of the waveguide towards the planar element can take place conically, stepped or hyperbolic.
  • FIG. 2 shows an example of a hyperbolic expansion
  • Fig. 3 an example of an initially conical widening, followed by a cylindrical region 121, the end of which is glued onto the carrier plate 101
  • Fig. 4 FIG. 11 shows an example of a completely cylindrical expansion 120.
  • Fig. 2 it is also shown that the diameter 125 of the radiator element 102 is significantly smaller than the maximum diameter 124 of the starting region 104 of the waveguide.
  • the minimum inside diameter 123 of the starting area of the waveguide corresponds to the inside diameter of the main area of the waveguide.
  • gas-tight separation (explosion protection) is described in more detail below:
  • the gas-tight separation of an HF module (or an electronic circuit in general) from the environment is carried out for reasons of explosion protection.
  • a gas-tight separation can take place, for example, by encapsulating the electronics.
  • the RF housing 114 is glued tightly to the carrier plate (for example a printed circuit board) so that there is air above the carrier plate 101.
  • This assembly is then potted in turn.
  • the HF signal is passed through the housing and the potting to the outside by means of a gas-tight coupling, for example in the direction of the product.
  • a gas-tight bushing in a waveguide is particularly useful in a frequency range of 60 GHz and beyond. This is achieved in that a dielectric sealing element 111 is glued into the waveguide or first partially metallized and then soldered in.
  • the dielectric 111 can assume various forms. For example, it can be designed in the form of a flat disk made of printed circuit board material, which has a metallized edge support for a soldered connection to the waveguide. This is for example in the Fig. 4 shown.
  • a round disk can be made from a printed circuit board substrate (for example HF substrates made of PTFE or PTFE ceramic mixtures, such as Rogers RT Duroid 5880, Rogers RO 3003, etc.). These disks then have, for example, a metallized edge that can be produced in the normal circuit board process.
  • a printed circuit board substrate for example HF substrates made of PTFE or PTFE ceramic mixtures, such as Rogers RT Duroid 5880, Rogers RO 3003, etc.
  • a secondary radiator can be applied to the pane in the form of slots or metallized structures during the circuit board production process.
  • the disc can be installed either in the cylindrical or in the expanded part of the waveguide.
  • the sealing element 111 can generally not necessarily be arranged in the main area 105, but also in the widened area 104, although this is not shown in the figures.
  • the dielectric sealing element can also be designed as a cylindrical plastic part with a metallization on the circumference for a soldered connection to the waveguide (cf. Fig. 6 ) and in particular it can in this case be attached in the cylindrical part (main area) of the waveguide.
  • the sealing element can also be designed as a double-cone-shaped plastic part with a cylinder attachment and a metallization on the circumference for a soldered connection to the waveguide and for arrangement in the cylindrical part (cf. Figs. 1 and 2 ).
  • the sealing element can also be designed as a stepped cylindrical plastic part with metallization on the circumference for a soldered connection to the waveguide (cf. Fig. 3 ).
  • Fig. 2 shows the design of the sealing element as a double cylinder (similar to in Fig. 1 ), but the intermediate area between the two cylinders has a larger diameter than the cylinder base (in contrast to the Fig. 1 in which the diameters are the same).
  • FIGS. 5 and 6 show two examples of a dielectric sealing member 111.
  • the dielectric sealing element has an annular metallic coating 112 on its upper and / or lower side.
  • Such a coating 112 is for example also in the Figures 2 and 4th to see.
  • the sealing element 111 has a circumferential coating 112 on its circumferential surface, as is also the case in the exemplary embodiments of FIG Figures 1 and 3 is provided.
  • the sealing elements 111 can have a secondary radiator 121, which is located on the top (as in Fig. 6 ) and / or on the underside or inside the sealing element 111.
  • the secondary radiator serves to be fed by the planar radiator element 102. This takes place in that the planar radiator element 102 sends out the signal which is fed into the secondary radiator, which then emits a corresponding signal into the main area of the waveguide 104.
  • Fig. 7 shows a level measuring device 700, which has a high-frequency module 701.
  • the high-frequency module 701 generates the transmission signal, which is then fed into the waveguide 104, 105.

Landscapes

  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft die Füllstandmessung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Hohlleitereinkopplung zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Signals von einem Hochfrequenzmodul in einen Hohlleiter, ein Hochfrequenzmodul mit einer Hohlleitereinkopplung, ein Füllstandradar mit einem Hochfrequenzmodul und die Verwendung einer Hohlleitereinkopplung in einem Feldgerät.
    • Technischer Hintergrund
  • Feldgeräte, insbesondere Feldgeräte, welche mit Sensoren zur Messung von Füllständen oder Grenzständen eingesetzt werden, basieren oftmals auf Laufzeitmessungen. Bei den Laufzeitmessungen werden die Signallaufzeiten von Radarsignalen oder von geführten Mikrowellenpulsen bestimmt. Aus diesen Signallaufzeiten wird dann die gewünschte Messgröße ermittelt.
  • Die Signale weisen eine bestimmte Frequenz und Dauer auf. Die Radarsignale und die Mikrowellensignale lassen sich dem Bereich der Hochfrequenztechnik (HF-Technik) zuordnen. Als Signale, die im Bereich der Hochfrequenztechnik liegen, werden im Regelfall Signale im Frequenzbereich bis 2 GHz als geführte Mikrowellensignale verwendet und Signale im Bereich von 5 GHz bis 79 GHz und darüber hinaus als Radarsignale eingesetzt.
  • Aus Sicherheitsgründen kann es erforderlich sein, dass die Elektronik des Feldgeräts von der Messumgebung (also beispielsweise dem Inneren eines mit einem Füllmedium gefüllten Behälters) explosionsschutztechnisch getrennt ist. Die Trennung besteht beispielsweise aus einer gasdichten Abdichtung. Hierdurch kann vermieden werden, dass explosionsfähige Substanzen bzw. Gasgemische vom Behälterinneren zur Elektronik des Feldgerätes gelangen und sich dort entzünden. EP 2 093 846 A1 beschreibt eine gasdichte Leiterdurchführung für ein Feldgerät, welche einen solchen Explosionsschutz bereitstellen kann. Die Leiterdurchführung ist in Koaxialtechnik ausgeführt und wird beispielsweise in einem Frequenzbereich zwischen 5 und 28 GHz eingesetzt.
  • WO 03/069724 A1 beschreibt eine abgedichtete Mikrowellendurchführung durch eine metallische Gehäusewand, wobei der wellenleitende Bereich in der Gehäusewand mehrere Teilbereiche mit unterschiedlichen Querschnittsflächen aufweist. Der mittlere Teilbereich weist die geringste Querschnittsfläche auf.
  • US 5,539,361 beschreibt einen Wellenleiter, der zur Strahlungsquelle hin zusammenläuft.
  • DE 43 41 052 A1 beschreibt eine Anordnung zum Verbinden von zwei Hohlleitern mit unterschiedlichen Querschnitten.
  • JP 2012-49862 beschreibt eine Hohlleitereinkopplung zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Signals von einem Hochfrequenzmodul in einen Hohlleiter.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Feldgerät mit Explosionsschutz bereitzustellen, welches für Sendefrequenzen von über 60 GHz gut geeignet ist. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine Hohlleitereinkopplung (auch Hohlleiteranschluss genannt) zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Signals von einem Hochfrequenzmodul in einen Hohlleiter laut dem Anspruch 1 angegeben.
  • Der Hauptbereich des Hohlleiters ist beispielsweise zylindrisch ausgeführt. Es kann sich aber auch um einen Rechteckhohlleiter handeln. Beispielsweise weist der Hohlleiter entlang des Hauptbereichs einen konstanten Innendurchmesser auf.
  • Das planare Strahlerelement ist in dem oder unmittelbar vor dem Anfangsbereich des Hohlleiters angeordnet, so dass sich das abgestrahlte Signal zunächst im Anfangsbereich des Hohlleiters befindet und sich in Richtung des Hauptbereichs des Hohlleiters ausbreitet.
  • Wesentlich ist, dass sich der Anfangsbereich des Hohlleiters zum planaren Strahlerelement hin aufweitet. In anderen Worten ist der Innendurchmesser des Anfangsbereichs des Hohlleiters im Übergangsbereich zum Hauptbereich des Hohlleiters (also an der Stelle, an der Anfangsbereich und Hauptbereich aufeinandertreffen) genauso groß, wie der Innendurchmesser des Hauptbereichs, wohingegen der Innendurchmesser des Anfangsbereichs zum planaren Strahlerelement hin größer wird.
  • Auf diese Weise wird erreicht, dass das planare Strahlerelement eine verhältnismäßig große Abstrahlfläche und somit einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen kann. Hierdurch kann die Qualität des Signals verbessert werden.
  • Das elektromagnetische Signal, das von dem planaren Strahlerelement abgestrahlt wird, kann auch als Sendesignal bezeichnet werden. Das planare Strahlerelement kann darüber hinaus auch ausgeführt sein, das Empfangssignal aufzunehmen, bei welchem es sich (im Falle eines Füllstandmessgeräts, das nach dem Laufzeitprinzip arbeitet) um das reflektierte Sendesignal handelt, welches u. a. an der Füllgutfläche reflektiert wurde. Das planare Strahlerelement kann auch als ein Array aus mehreren Strahlerelementen ausgeführt sein.
  • Im Folgenden sollen noch einmal die Begriffe "Anfangsbereich" und "Hauptbereich" des Hohlleiters definiert werden. Der Anfangsbereich des Hohlleiters befindet sich an dem Ende des Hohlleiters, in dessen Bereich sich das planare Strahlerelement befindet. Dieser Anfangsbereich ist zum planaren Strahlerelement hin aufgeweitet und verjüngt sich somit in Richtung des Hauptbereichs des Hohlleiters. In anderen Worten wird der Innendurchmesser des Anfangsbereichs in Richtung Hauptbereich stetig oder schrittweise (unstetig) kleiner. Der minimale Durchmesser des Anfangsbereichs befindet sich an der Schnittstelle zwischen Anfangsbereich und Hauptbereich. An dieser Stelle sind die Innendurchmesser von Anfangsbereich und Hauptbereich gleich groß.
  • Der Hauptbereich des Hohlleiters weist beispielsweise einen konstanten Innendurchmesser auf und erstreckt sich von der Schnittstelle zwischen Anfangsbereich und Hauptbereich bis zum anderen Ende des Hohlleiters.
  • Beispielsweise weist der Hauptbereich einen runden oder rechteckigen Innenquerschnitt auf.
  • Das (Sende)Signal, welches von dem planaren Strahlerelement abgestrahlt wird, wandert in Abstrahlrichtung vom planaren Strahlerelement durch das vom Anfangsbereich definierte, für den Signaltransport zuständige Innenvolumen und in den Hauptbereich des Hohlleiters hinein und dann weiter in Richtung Hohlleiterende bzw. Hohlleiterausgang.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Hauptbereich des Hohlleiters in Abstrahlrichtung des Signals beabstandet zu dem planaren Strahlerelement angeordnet. In anderen Worten legt das Signal zunächst eine gewisse Distanz innerhalb des Anfangsbereichs des Hohlleiters zurück, bevor es den Hauptbereich des Hohlleiters betritt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Innenseite des Anfangsbereichs des Hohlleiters einen konischen Verlauf auf. In anderen Worten ist das durch den Anfangsbereich des Hohlleiters definierte Innenvolumen trichterförmig.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Innenseite des Anfangsbereichs des Hohlleiters einen hyperbolischen Verlauf auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Innenseite des Anfangsbereichs einen stufenförmigen Verlauf auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Innendurchmesser des planaren Strahlerelements größer als der Innendurchmesser des zylindrischen Hauptbereichs des Hohlleiters.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Durchmesser des planaren Strahlerelements geringer als die Hälfte oder gar ein Drittel des maximalen Innendurchmessers des Anfangsbereichs des Hohlleiters.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Hohlleiteranschluss bei der Frequenz des Signals von 79 GHz eine relative Bandbreite von über 5 % auf, beispielsweise sogar von über 8 %.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das planare Strahlerelement ein rechteckiges, rundes, elliptisches oder dreieckiges Patchelement, das von einer Microstripleitung gespeist wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Hochfrequenzmodul zur Erzeugung eines Messsignals für ein Feldgerät, beispielsweise ein Füllstandmessgerät, angegeben, wobei das Hochfrequenzmodul eine oben und im Folgenden beschriebene Hohlleitereinkopplung aufweist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Füllstandradar mit einem oben und im Folgenden beschriebenen Hochfrequenzmodul angegeben.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Verwendung einer oben und im Folgenden beschriebenen Hohlleitereinkopplung in einem Feldgerät angegeben. Bei dem Feldgerät handelt es sich beispielsweise um ein Füllstandmessgerät, das Laufzeitmessungen vornimmt, um daraus den Füllstand zu bestimmen. Bei den hierfür verwendeten Signalen kann es sich um elektromagnetische Signale, wie Mikrowellen- oder Radarsignale, handeln. Insbesondere können diese Signale gepulst sein. Es können aber auch kontinuierliche Signale verwendet werden.
  • Gemäß der Erfindung ist die Hohlleitereinkopplung gasdicht. Die Hohlleitereinkopplung weist das bereits oben beschriebene planare Strahlerelement auf, das auf einem Träger angeordnet ist und zum Abstrahlen des Signals dient. Bei dem Träger handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte.
  • Der Hohlleiter, der zum Übertragen des abgestrahlten Signals ausgeführt ist, ist mit dem Träger gasdicht verbunden. Weiterhin weist die Hohlleitereinkopplung ein dielektrisches Dichtungselement auf, welches den Hohlleiter in seinem Inneren gasdicht abschließt. In anderen Worten trennt dieses Dichtungselement einen vorderen Bereich des Hohlleiters, der sich im Bereich des planaren Strahlerelements befindet, von einem hinteren Bereich des Hohlleiters, der sich im Bereich des Sondenendes (bzw. des Hohlleiters) befindet, also in Richtung Messumgebung. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das dielektrische Dichtungselement aus einer Leiterplatte hergestellt, beispielsweise ausgefräst.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das dielektrische Dichtungselement ein zylindrisches Kunststoffteil.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das dielektrische Dichtungselement ein kegelförmiges oder doppelkegelförmiges Kunststoffteil, welches darüber hinaus einen zylindrischen Bereich aufweist, an welchem das Dichtungselement mit dem Hohlleiter gasdicht verbunden ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das dielektrische Dichtungselement eine stufenförmige Oberfläche auf.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Bereich des Dichtungselements, an welchem das Dichtungselement mit dem Hohlleiter gasdicht verbunden ist, eine metallische Beschichtung auf, um eine gasdichte Lötverbindung mit dem Hohlleiter auszubilden. Im Falle einer Klebeverbindung mit dem Hohlleiter kann (muss aber nicht) die metallische Beschichtung ebenfalls vorgesehen sein. Insbesondere kann der Kleber selber metallisch sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das dielektrische Dichtungselement einen Sekundärstrahler auf, der an dem Dichtungselement angebracht ist oder in das Dichtungselement integriert ist, und welcher das von dem planaren Strahlerelement abgestrahlte Signal aufnimmt und wieder abstrahlt. Ebenso kann der Sekundärstrahler das reflektierte Empfangssignal aufnehmen und in Richtung des planaren Strahlerelements abstrahlen.
  • Ein erster Kerngedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, dass der Hohlleiter eines Feldgeräts einen Explosionsschutz aufweist, indem sein Anfangsbereich (also der Bereich, in den das Sendesignal eingekoppelt wird) gegenüber der Messumgebung gasdicht abgedichtet ist. Dies erfolgt, indem er einerseits mit dem Trägermaterial des planaren Strahlerelements (Signalquelle) gasdicht verbunden ist und andererseits ein in seinem Innenbereich eingeklebtes oder eingelötetes Abdichtungsteil (Dichtungselement) aufweist.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung kann darin gesehen werden, dass der Übergang zwischen dem planaren Strahlerelement zum Hohlleiter zum planaren Strahlerelement hin aufgeweitet ist, beispielsweise konisch, gestuft oder hyperbolisch.
    • Kurze Beschreibung der Figuren
    • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer Hohlleitereinkopplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Hohlleitereinkopplung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Hohlleitereinkopplung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Hohlleitereinkopplung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 5 zeigt ein dielektrisches Dichtungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 6 zeigt ein dielektrisches Dichtungselement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 7 zeigt ein Füllstandmessgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
    • Fig. 8 zeigt vier Beispiele für planare Strahlerelemente, welche in einer Hohlleitereinkopplung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung eingesetzt werden können.
    Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich. Werden in verschiedenen Figuren die selben Bezugszeichen verwendet, so können diese gleiche oder ähnliche Elemente bezeichnen. Gleiche oder ähnliche Elemente können aber auch durch unterschiedliche Bezugszeichen bezeichnet sein.
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Hohlleitereinkopplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Hohlleitereinkopplungen beispielsweise an das Hochfrequenzmodul angeschlossen werden. Das Hochfrequenzmodul kann aber auch Teil der hier und im Folgenden als Hohlleitereinkopplung bezeichneten Vorrichtung 100 sein. In diesem Falle könnte die Vorrichtung 100 auch als Hochfrequenzmodul mit Hohlleitereinkopplung bezeichnet werden.
  • Insbesondere kann die Hohlleitereinkopplung Teil der Messsonde sein. Alternativ weist sie eine Schnittstelle im Bereich der Bezugsziffer 105 auf, an welche der weiterführende Hohlleiter der Messsonde angeschlossen werden kann.
  • Die Hohlleitereinkopplung 100 weist ein hochfrequenztaugliches Gehäuse 114 auf. Dieses HF-Gehäuse 114 weist den Hohlleiter 104, 105 auf. In anderen Worten ist der Hohlleiter 104, 105 in das HF-Gehäuse integriert.
  • Darüber hinaus kann das Gehäuse, nicht zuletzt aus Stabilitätsgründen, aber auch aus Gründen der besseren Abdichtung, Seitenwände 106, 107 aufweisen, sowie eine Rückwand 108. Der Hohlleiter 104, 105 führt durch die Rückwand 108 hindurch in Richtung des planaren Strahlerelements 102, welches sich auf der Unterseite des Trägers 101 befindet, also im Inneren des HF-Gehäuses angeordnet ist. Auf der Oberseite des Trägers 101 befindet sich eine metallische Beschichtung, welche als Massefläche dienen kann.
  • Das HF-Gehäuse 114 kann beispielsweise rotationssymmetrisch oder rechteckig ausgeführt sein. Im Falle der rotationssymmetrischen Ausführung sind somit zwei konzentrisch angeordnete, rotationssymmetrische Bereiche 106, 107 und 104, 105 vorgesehen.
  • Der innere rotationssymmetrische Bereich 104, 105 besteht aus dem Anfangsbereich 104 des Hohlleiters und dem Hauptbereich 105 des Hohlleiters.
  • Beide Bereiche definieren einen Hohlraum, der für die Übertragung der Signale zuständig ist.
  • Der Innenraum des Anfangsbereichs 104 weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine stufenförmige Form auf (hier zwei Stufen; es können aber auch mehr Stufen sein). Die stufenförmige Innenfläche 113 des Außenbereichs 104 weitet sich in Richtung des planaren Strahlerelements 102 auf und verjüngt sich in Richtung des Hauptbereichs 105 des Hohlleiters. Am oberen Ende des Hauptbereichs 105 des Hohlleiters, dort, wo der Hauptbereich auf den Anfangsbereich trifft, befindet sich ein Dichtungselement 111, welches beispielsweise aus dielektrischem Material besteht und an der Stelle, wo es die Innenwandung des Hohlleiters 105 berührt, metallisch beschichtet ist (siehe Bezugszeichen 112).
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist dieses Dichtungselement 111 in Form eines Doppelkegels ausgeführt, mit einem zylindrischen Bereich zwischen den beiden Kegeln. Die Außenfläche dieses zylindrischen Bereichs ist metallisch beschichtet, so dass das Dichtungselement auf die Innenwand des Hauptbereichs 105 des Hohlleiters aufgelötet oder aufgeschweißt werden kann.
  • Auch kann das Dichtungselement 111 aufgeklebt werden.
  • Zwischen dem Innenring, der durch den Hohlleiter 104, 105 gebildet wird, und dem Außenring 106, 107 des Gehäuses kann sich ein Hohlraum 109, 110 befinden.
  • Die Hohlleitereinkopplung 100 kann als Hohlleiteranschluss verwendet werden. In anderen Worten kann ein Hohlleiter an dem unteren Bereich 105 angeschlossen werden.
  • Der Hohlleiteranschluss 100 kann gasdicht ausgeführt sein und für die Verwendung mit einem Mikrowellenmodul in Streifenleitertechnologie im Frequenzbereich von ca. 79 GHz ausgeführt sein. Insbesondere ist der Hohlleiteranschluss in das HF-Gehäuse 114 integriert.
  • Der Träger 101, bei dem es sich um eine Leiterplatte handeln kann, ist mit dem HF-Gehäuse 114 gasdicht verbunden. Beispielsweise ist das HF-Gehäuse auf den Träger aufgeklebt.
  • Auf diese Weise können die inneren Hohlräume 109, 104, 110 gegenüber der Umgebung gasdicht abgedichtet werden.
  • Bei dem oben und im Folgenden beschriebenen Dichtungselement kann es sich um ein Kunststoffteil, ein Keramikteil oder ein Glasteil handeln. Dieses Dichtungselement ist in den Hauptbereich des Hohlleiters eingeklebt oder dort angelötet.
  • Der Übergang von der signalerzeugenden Elektronik auf den Hohlleiter erfolgt mittels Microstripleitung und einer daran angeschlossenen Patchantenne, bei der es sich um das planare Strahlerelement handelt.
  • Die Aufweitung des Hohlleiters zur planaren Struktur hin ist konisch, hyperbolisch oder gestuft. Insbesondere können Hohlleiter und HF-Gehäuse einteilig ausgeführt sein.
  • Hierdurch ergibt sich eine einfache und kostengünstige mechanische Konstruktion mit wenig Einzelteilen. Die Anordnung weist gute Hochfrequenzeigenschaften mit geringer Durchgangsdämpfung und hoher Reflexionsdämpfung auf.
  • Im Folgenden wird der Microstrip-zu-Hohlleiter Übergang beispielhaft beschrieben:
    Auf der Leiterplatte wird eine planare Struktur in Form eines planaren Strahlerelements 102 (z. B. eine Patchantenne) aufgebracht, die hauptsächlich orthogonal zur Trägerplatte 101 abstrahlt. Über diese planare Struktur wird der Hohlleiter 104, 105 platziert, der entsprechend des zu übertragenden Frequenzbereichs dimensioniert ist. Dieser Hohlleiter wird zur Leiterplatte hin soweit aufgeweitet, dass die Hohlleiterwände einen ausreichend großen Abstand zu der planaren Struktur aufweisen, so dass eine Beeinflussung des Sendesignals durch die Wände reduziert wird.
  • Andere Einkopplungen in einen Hohlleiter erfordern ein hohes εr des Leiterplattenmaterials, damit die planare Struktur klein genug ausgeführt sein kann, um durch die Hohlleiterwände nicht gestört zu werden. Ein hohes εr kann jedoch in einer verminderten relativen Bandbreite der Anordnung resultieren, die beispielsweise zwischen 1 % und 3 % liegen kann Dies kann für ein breitbandiges Radarsystem nachteilig sein. Unter "relativer Bandbreite" ist das Verhältnis der Bandbreite zur Mittenfrequenz des Sendesignals zu verstehen.
  • Durch die Aufweitung des Hohlleiters zum planaren Element hin kann ein Leiterplattensubstrat mit niedrigem εr verwendet werden, wodurch die relative Bandbreite auf ca. 8 % angehoben werden kann. εr liegt in diesem Fall beispielsweise zwischen 1,8 und 3,5.
  • Das planare Element 102 kann beispielsweise ein rechteckiges Patchelement 1021, ein rundes Patchelement 1022, ein elliptisches Patchelement 1023 oder ein dreieckiges Patchelement 1024 sein (siehe Fig. 8).
  • Das Patchelement kann von der oder den zuführenden Leitungen 801, 802 (Microstripleitungen) direkt, über ein Anpassnetzwerk oder indirekt (über eine elektromagnetische Kopplung) gespeist werden. Ein Beispiel für eine indirekte Einspeisung ist links in der Fig. 8 gezeigt.
  • Die Aufweitung des Hohlleiters zum planaren Element hin kann konisch, gestuft oder hyperbolisch erfolgen.
  • Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine hyperbolische Aufweitung, Fig. 3 ein Beispiel für eine zunächst konische Aufweitung, gefolgt von einem zylindrischen Bereich 121, dessen Ende auf die Trägerplatte 101 aufgeklebt ist, und Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine vollständig zylindrische Aufweitung 120.
  • In Fig. 2 ist darüber hinaus gezeigt, dass der Durchmesser 125 des Strahlerelements 102 deutlich geringer ist als der maximale Durchmesser 124 des Anfangsbereichs 104 des Hohlleiters. Der minimale Innendurchmesser 123 des Anfangsbereichs des Hohlleiters hingegen entspricht dem Innendurchmesser des Hauptbereichs des Hohlleiters.
  • Dies trifft für alle Ausführungsbeispiele zu.
  • Im Folgenden wird der Aspekt der gasdichten Abtrennung (Explosionsschutz) näher beschrieben:
    Die gasdichte Abtrennung eines HF-Moduls (bzw. einer elektronischen Schaltung allgemein) gegenüber der Umgebung erfolgt aus Gründen des Explosionsschutzes. Eine gasdichte Abtrennung kann beispielsweise durch einen Verguss der Elektronik erfolgen. Im Bereich der Hochfrequenz und speziell bei der Mikrowellentechnik hat der Verguss jedoch einen erheblichen Einfluss auf die HF-Eigenschaften der Schaltung. Aus diesem Grund wird das HF-Gehäuse 114 dicht auf die Trägerplatte (beispielsweise eine Leiterplatte) geklebt, so dass sich über der Trägerplatte 101 Luft befindet. Diese Baugruppe wird dann wiederum vergossen. Das HF-Signal wird mittels einer gasdichten Auskopplung durch das Gehäuse und den Verguss nach außen geführt, beispielsweise in Richtung Füllgut.
  • Insbesondere in einem Frequenzbereich von 60 GHz und darüber hinaus bietet sich der Einsatz einer gasdichten Durchführung in einem Hohlleiter an. Diese wird dadurch erreicht, dass ein dielektrisches Dichtungselement 111 in den Hohlleiter eingeklebt oder zuerst teilweise metallisiert und anschließend eingelötet wird.
  • Das Dielektrikum 111 kann dabei verschiedene Formen annehmen. Beispielsweise kann es in Form einer ebenen Scheibe aus Leiterplattenmaterial ausgeführt sein, welche eine metallisierte Randauflage zur Lötverbindung mit dem Hohlleiter aufweist. Dies ist beispielsweise in der Fig. 4 gezeigt.
  • Hierzu kann eine runde Scheibe aus einem Leiterplattensubstrat (beispielsweise HF-Substrate aus PTFE- oder PTFE-Keramikgemischen, wie z. B. Rogers RT Duroid 5880, Rogers RO 3003, usw.) gefertigt werden. Diese Scheiben weisen dann beispielsweise einen metallisierten Rand auf, der im normalen Leiterplattenprozess hergestellt werden kann.
  • Wahlweise kann während des Leiterplattenfertigungsprozesses ein Sekundärstrahler auf die Scheibe in Form von Schlitzen oder metallisierten Strukturen aufgebracht werden.
  • Die Scheibe kann entweder im zylindrischen oder im aufgeweiteten Teil des Hohlleiters eingebaut werden.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass das Dichtungselement 111 generell nicht zwingend im Hauptbereich 105, sondern auch im aufgeweiteten Bereich 104 angeordnet sein kann, obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt ist.
  • Auch kann das dielektrische Dichtungselement als zylindrisches Kunststoffteil mit einer Metallisierung am Umfang zur Lötverbindung mit dem Hohlleiter ausgeführt sein (vgl. Fig. 6) und insbesondere kann es in diesem Fall im zylindrischen Teil (Hauptbereich) des Hohlleiters angebracht werden.
  • Auch kann das Dichtungselement als doppelkegelförmiges Kunststoffteil mit Zylinderansatz und einer Metallisierung am Umfang zur Lötverbindung mit dem Hohlleiter und zur Anordnung im zylindrischen Teil ausgeführt sein (vgl. Fig. 1 und 2).
  • Auch kann das Dichtungselement als gestuftes zylindrisches Kunststoffteil mit Metallisierung am Umfang zur Lötverbindung mit dem Hohlleiter ausgeführt sein (vgl. Fig. 3).
  • Fig. 2 zeigt die Ausführung des Dichtungselements als Doppelzylinder (ähnlich wie in Fig. 1), wobei jedoch der Zwischenbereich zwischen den beiden Zylindern einen größeren Durchmesser aufweist als die Zylinderbasis (im Gegensatz zur Fig. 1, in der die Durchmesser gleich sind).
  • Fig. 5 und Fig. 6 zeigen zwei Beispiele für ein dielektrisches Dichtungselement 111. Im Fall der Fig. 5 weist das dielektrische Dichtungselement eine ringförmige metallische Beschichtung 112 auf dessen Ober- und/oder Unterseite auf. Eine solche Beschichtung 112 ist beispielsweise auch in den Figuren 2 und 4 zu sehen.
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 weist das Dichtungselement 111 eine umlaufende Beschichtung 112 auf dessen Umfangsfläche auf, wie dies auch in den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 3 vorgesehen ist.
  • Darüber hinaus können die Dichtungselemente 111 einen Sekundärstrahler 121 aufweisen, der sich auf der Oberseite (wie in Fig. 6) und/oder auf der Unterseite oder im Inneren des Dichtungselements 111 befindet. Der Sekundärstrahler dient dazu, von dem planaren Strahlerelement 102 gespeist zu werden. Dies erfolgt, indem das planare Strahlerelement 102 das Signal aussendet, welches in den Sekundärstrahler eingespeist wird, der daraufhin ein entsprechendes Signal in den Hauptbereich des Hohlleiters 104 abstrahlt.
  • Fig. 7 zeigt ein Füllstandmessgerät 700, welches ein Hochfrequenzmodul 701 aufweist. Das Hochfrequenzmodul 701 erzeugt das Sendesignal, welches dann in den Hohlleiter 104, 105 eingespeist wird.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass "umfassend" und "aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims (12)

  1. Hohlleitereinkopplung (100) zum Einkoppeln eines elektromagnetischen Signals von einem Hochfrequenzmodul (701) in einen Hohlleiter (104, 105), die Hohlleitereinkopplung aufweisend:
    ein planares Strahlerelement (102) zum Abstrahlen des Signals;
    einen Träger (101), auf dem das planare Strahlerelement angeordnet ist;
    ein Gehäuse (106, 107, 108) mit einem Hohlleiter (104, 105), der zum Übertragen des abgestrahlten Signals von einem durch einen Anfangsbereich (104) des Hohlleiters definierten Volumen entlang eines durch einen Hauptbereich (105) des Hohlleiters definierten Volumens ausgeführt ist;
    ein in dem Hohlleiter angeordnetes dielektrisches Dichtungselement (111);
    wobei das planare Strahlerelement (102) in dem oder unmittelbar vor dem Anfangsbereich (104) angeordnet ist;
    wobei ein Innendurchmesser (124) des Anfangsbereichs des Hohlleiters im Übergangsbereich zum Hauptbereich des Hohlleiters dieselbe Größe aufweist, wie ein Innendurchmesser (123) des Hauptbereichs, und zum planaren Strahlerelement hin stetig oder schrittweise größer wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse mit dem Träger (101) gasdicht verbunden ist, so dass der Innenraum des Anfangsbereichs (104) gegenüber der Umgebung gasdicht abgedichtet ist.
  2. Hohlleitereinkopplung nach Anspruch 1,
    wobei der Hauptbereich (105) des Hohlleiters (104, 105) in Abstrahlrichtung des Signals beabstandet zu dem planaren Strahlerelement (102) angeordnet ist.
  3. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Innenseite (113) des Anfangsbereichs einen konischen Verlauf aufweist.
  4. Hohlleitereinkopplung nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    wobei die Innenseite (113) des Anfangsbereichs einen hyperbolischen Verlauf aufweist.
  5. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Innenseite (113) des Anfangsbereichs einen stufenförmigen Verlauf aufweist.
  6. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Durchmesser (125) des planaren Strahlerelements (102) größer ist als der Innendurchmesser (123) des Hauptbereichs des Hohlleiters.
  7. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Durchmesser (125) des planaren Strahlerelements (102) geringer ist als die Hälfte oder gar ein Drittel des maximalen Innendurchmessers (124) des Anfangsbereichs des Hohlleiters.
  8. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Hohlleitereinkopplung bei der Frequenz des Signals von 79 GHz eine relative Bandbreite von über 5 % aufweist, vorzugsweise von über 8 %.
  9. Hohlleitereinkopplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das planare Strahlerelement (102) ein rechteckiges, rundes, elliptisches oder dreieckiges Patchelement (1021, 1022, 1023, 1024) ist, das von einer Microstripleitung (801, 802) gespeist wird.
  10. Hochfrequenzmodul (701) zur Erzeugung eines Messsignals für ein Füllstandmessgerät, das Hochfrequenzmodul aufweisend:
    eine Hohlleitereinkopplung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
  11. Füllstandradar (700) mit einem Hochfrequenzmodul (701) nach Anspruch 10.
  12. Verwendung einer Hohlleitereinkopplung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Feldgerät (700).
EP12175004.6A 2012-07-04 2012-07-04 Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung Active EP2683023B1 (de)

Priority Applications (16)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12175004.6A EP2683023B1 (de) 2012-07-04 2012-07-04 Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung
HUE12175004A HUE051508T2 (hu) 2012-07-04 2012-07-04 Hullámvezetõ-csatlakozás, nagyfrekvenciás modul, szintradar és használata
US13/934,329 US20140007674A1 (en) 2012-07-04 2013-07-03 Gas-tight waveguide coupling, high-frequency module, fill-level radar and use
US13/934,345 US9212942B2 (en) 2012-07-04 2013-07-03 Waveguide coupling, high-frequency module, fill-level radar and use
TW102124112A TWI646724B (zh) 2012-07-04 2013-07-04 氣密波導耦合、高頻模組、塡充位準雷達及用途
AU2013285446A AU2013285446B2 (en) 2012-07-04 2013-07-04 Gas-tight waveguide coupling, high-frequency module, filling level radar, and use
TW102124113A TWI601940B (zh) 2012-07-04 2013-07-04 波導耦合器及具有該波導耦合器之高頻模組、塡充位準雷達及場裝置
BR112014032936-2A BR112014032936B1 (pt) 2012-07-04 2013-07-04 Acoplamento de guia de onda, módulo de alta frequência, radar de nível de enchimento e emprego
KR1020157000760A KR102057154B1 (ko) 2012-07-04 2013-07-04 도파로 커플링, 고주파 모듈, 충전 레벨 레이더, 및 사용 방법
CA2877181A CA2877181C (en) 2012-07-04 2013-07-04 Gas-tight waveguide coupling, high-frequency module, fill-level radar and use
KR1020157003040A KR102061134B1 (ko) 2012-07-04 2013-07-04 기밀 도파관 커플링, 고주파수 모듈, 충진-레벨 레이더 및 이용
PCT/EP2013/064170 WO2014006148A1 (de) 2012-07-04 2013-07-04 Gasdichte hohlleitereinkopplung, hochfrequenzmodul, füllstandradar und verwendung
CN201380035661.1A CN104428943A (zh) 2012-07-04 2013-07-04 气密的波导耦合输入装置、高频模块、料位雷达和应用
IN10881DEN2014 IN2014DN10881A (de) 2012-07-04 2013-07-04
PCT/EP2013/064173 WO2014006150A1 (de) 2012-07-04 2013-07-04 Hohlleitereinkopplung, hochfrequenzmodul, füllstandradar und verwendung
CN201380035677.2A CN104428944B (zh) 2012-07-04 2013-07-04 波导耦合输入装置、高频模块、料位雷达和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12175004.6A EP2683023B1 (de) 2012-07-04 2012-07-04 Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2683023A1 EP2683023A1 (de) 2014-01-08
EP2683023B1 true EP2683023B1 (de) 2020-09-09

Family

ID=46642348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP12175004.6A Active EP2683023B1 (de) 2012-07-04 2012-07-04 Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2683023B1 (de)
HU (1) HUE051508T2 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HUE037532T2 (hu) 2014-04-08 2018-09-28 Grieshaber Vega Kg Védõeszköz hullámvezetõhöz és eljárás védõeszköz gyártására

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3001160A (en) * 1959-07-20 1961-09-19 John E Trousdale High pressure waveguide window
DE4341052A1 (de) * 1993-12-02 1995-06-08 Teldix Gmbh Anordnung zum Verbinden von zwei Hohlleitern mit unterschiedlichen Querschnitten
US5539361A (en) * 1995-05-31 1996-07-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Electromagnetic wave transfer
DE10206629A1 (de) * 2002-02-15 2003-08-28 Marconi Comm Gmbh Hermetische Mikrowellendurchführung
JP4158745B2 (ja) * 2004-06-18 2008-10-01 株式会社デンソー 導波管・伝送線路変換器
ATE521111T1 (de) 2008-02-20 2011-09-15 Grieshaber Vega Kg Leiterdurchführung, gehäusevorrichtung, feldgerät und verfahren zur herstellung einer leiterdruchführung
JP5597065B2 (ja) * 2010-08-27 2014-10-01 国立大学法人 名古屋工業大学 導波管・平面線路変換器及び高周波回路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
None *

Also Published As

Publication number Publication date
HUE051508T2 (hu) 2021-03-01
EP2683023A1 (de) 2014-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014006150A1 (de) Hohlleitereinkopplung, hochfrequenzmodul, füllstandradar und verwendung
EP2683022B1 (de) Gasdichte Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung
DE102006019688B4 (de) Patchantenne mit Keramikscheibe als Abdeckung
DE60214755T2 (de) Hornantenne für eine Pegelmesseinrichtung
EP2435804B1 (de) Anordnung zur füllstandsmessung mit einem mit mikrowellen arbeitenden füllstandsmessgerät
EP3100070B1 (de) Radarsystem zur umfelderfassung für ein fahrzeug
EP3361223B1 (de) Füllstandsschalter und verfahren zur bestimmung des grenzstandes eines mediums in einem behälter
EP1285239B1 (de) Füllstandsmessgerät
EP0821431B1 (de) Anordnung zur Erzeugung und zum Senden von Mikrowellen, insb. für ein Füllstandsmessgerät
EP2340420B1 (de) Füllstandsmessgerät
EP3492881B1 (de) Leiterplatte für ein radar-füllstandmessgerät mit hohlleitereinkopplung
DE10359867A1 (de) Einkopplung
WO2008003573A1 (de) Vorrichtung zur ermittlung und/oder überwachung des füllstandes eines mediums
WO2014090565A1 (de) Füllstandsmessgerät
EP2683023B1 (de) Hohlleitereinkopplung, Hochfrequenzmodul, Füllstandradar und Verwendung
EP2796840B1 (de) Modenkonverter für Füllstandsradar
DE102017203832B3 (de) Gehäuse für einen Hochfrequenzchip
WO2016082958A1 (de) Vorrichtung zur übertragung von signalen aus einer gehäuseöffnung eines metallischen gehäuses
EP3256824B1 (de) Vorrichtung mit zwei koppelelementen zur ermittlung und überwachung eines füllstands
EP3473988B1 (de) Füllstandmessanordnung mit schlauchartigen flexiblen sende- und empfangs-hohlleitern
DE102019204680A1 (de) Radarmodul mit Mikrowellen-Chip
WO2009146903A1 (de) Abgewinkelter übergang von mikrostreifenleitung auf rechteckhohlleiter
EP3910326A1 (de) System zur erkennung und/oder volumenbestimmung von körpern oder stoffen aus dielektrischem und/oder leitfähigem material
DE102019204671A1 (de) Radarmodul mit Doppelfinne
DE102015111289B4 (de) Antennen-Einheit für ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät und Füllstandsmessgerät

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20140512

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20180508

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20200217

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 1312704

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20200915

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502012016343

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: FP

REG Reference to a national code

Ref country code: SE

Ref legal event code: TRGR

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG4D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20201210

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20201209

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20201209

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

REG Reference to a national code

Ref country code: HU

Ref legal event code: AG4A

Ref document number: E051508

Country of ref document: HU

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210111

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20210109

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 502012016343

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20210610

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20210731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210731

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210731

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210704

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210704

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210731

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MM01

Ref document number: 1312704

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20210704

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20210704

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230525

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20230724

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Payment date: 20230724

Year of fee payment: 12

Ref country code: HU

Payment date: 20230629

Year of fee payment: 12

Ref country code: FR

Payment date: 20230724

Year of fee payment: 12

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Payment date: 20240722

Year of fee payment: 13

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20200909

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20240719

Year of fee payment: 13