EP4260023A1 - Hochfrequenz-modul für ein füllstandsmessgerät - Google Patents

Hochfrequenz-modul für ein füllstandsmessgerät

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Publication number
EP4260023A1
EP4260023A1 EP21823216.3A EP21823216A EP4260023A1 EP 4260023 A1 EP4260023 A1 EP 4260023A1 EP 21823216 A EP21823216 A EP 21823216A EP 4260023 A1 EP4260023 A1 EP 4260023A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waveguide segment
frequency module
measuring device
waveguide
transmitter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP21823216.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eric Bergmann
Dirk Osswald
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.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co 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 Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP4260023A1 publication Critical patent/EP4260023A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/027—Constructional details of housings, e.g. form, type, material or ruggedness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles used in level-measurement devices, e.g. for level gauge measurement

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency module for filling level measuring devices that can be designed in a compact and modular manner.
  • Appropriate field devices are used in process automation technology to record relevant process parameters.
  • suitable measurement principles are implemented in the corresponding field devices in order to record a fill level, a flow rate, a pressure, a temperature, a pH value, a redox potential or a conductivity as process parameters.
  • a wide variety of such field device types are manufactured and sold by the company Endress + Hauser.
  • Non-contact measuring methods have become established for level measurement of filling goods in containers, as they are robust and low-maintenance. Another advantage of non-contact measuring methods is the ability to measure the level almost continuously. In the field of continuous level measurement, radar-based measurement methods are therefore predominantly used (in the context of this patent application, the term “radar” refers to signals or electromagnetic waves with frequencies between 0.03 GHz and 300 GHz).
  • An established measurement method is FMCW (“Frequency Modulated Continuous Wave”). The FMCW-based level measurement method is described, for example, in the published application DE 102013 108 490 A1.
  • the antenna arrangement of radar-based fill level measuring devices must be attached with direct contact to the inside of the container, since there must not be a barrier between the antenna arrangement and the filling material that is impermeable to radar signals.
  • the electronic modules of the level measuring device such as the radar-specific high-frequency module for high-frequency signal generation and other units for data processing and transmission, on the other hand, are housed outside the container in a separate device housing. Because a physical separation is often used primarily for explosion protection purposes between the active modules, i.e. modules supplied with electricity, and the passive antenna arrangement.
  • the device housing includes a measuring device neck, via which the antenna arrangement is mechanically connected to the device housing.
  • a corresponding explosion protection barrier is arranged in the measuring device neck gene antenna arrangement.
  • the neck of the measuring device may have to fulfill other protective functions: Depending on the application, high temperatures, high pressure or dangerous gases prevail inside the container. Therefore, depending on the application, the meter neck must function as a pressure seal, a temperature barrier, and/or a media seal.
  • the device housing and the (interface) modules contained therein can also serve as a platform for other types of field devices in addition to level measuring devices, and so that the device housing can be designed to be more compact overall, the high-frequency module specific to radar-based level measuring devices can be used be outsourced to the gauge neck.
  • the spatial conditions in the neck of the measuring device are extremely limited due to thermal and explosion protection-specific requirements. For this reason, accommodating the radar-specific high-frequency module in the neck of the measuring device is difficult.
  • the connection of the high-frequency module to the antenna arrangement is also challenging, since the connection must be detachable and any plug-in connections between the corresponding waveguide segments increase the risk of high-frequency interference.
  • the invention is therefore based on the object of providing a filling level measuring device that can be designed in a compact and modular manner.
  • the invention solves this problem with a high-frequency module for radar-based level gauges.
  • the high-frequency module includes the following components:
  • a transmit/receive unit that is designed o to generate corresponding radar signals according to a defined measurement principle, and o to determine the level after the radar signals have been reflected on the surface of the product using the corresponding received signals according to the measuring principle
  • the waveguide segment is attached to a passage in the electronics encapsulation in such a way that the waveguide segment is led out of the electronics encapsulation.
  • the transmitter/receiver unit is attached at least indirectly to the waveguide segment by means of a corresponding attachment means.
  • the transmitter/receiver unit or printed circuit board to which it is attached is self-supporting within the electronics encapsulation.
  • the transmitter/receiver unit can also be arranged on a circuit board, so that the transmitter/receiver unit is attached to the waveguide segment via the circuit board.
  • This indirect attachment of the transmitter/receiver unit to the electronics encapsulation via the waveguide segment means that there is no need to directly attach the transmitter/receiver unit (or the printed circuit board) to the electronics encapsulation.
  • the printed circuit board and thus the electronics encapsulation can be designed to be very compact, so that the high-frequency module can also be designed to be more compact overall. This in turn simplifies the accommodation of the high-frequency module in the level gauge.
  • the terms "unit” or “module” are understood to mean, in principle, any electronic circuit that is designed to be suitable for the intended application, for example for high-frequency generation or as an interface.
  • the corresponding unit can therefore have an analog circuit for generating or processing corresponding analog signals include.
  • the unit can also comprise a digital circuit such as an FPGA or a storage medium in cooperation with a program.
  • the program is designed to carry out the corresponding procedural steps or to apply the necessary arithmetic operations of the respective unit.
  • different electronic units or modules of the measuring device within the meaning of the invention can potentially also access a common physical memory or be operated using the same physical digital circuit.
  • the transmission/reception unit for controlling the antenna arrangement via the waveguide can be based, for example, on the FMCW method or the pulse propagation time method.
  • the waveguide segment can be attached to the feedthrough of the electronics encapsulation by means of a screw connection.
  • Any screw connection can be designed in particular with an external thread on the waveguide segment aligned along the waveguide axis such that the waveguide segment is countered by a corresponding nut against the passage of the electronics encapsulation.
  • the fill level measuring device has to include the following components in addition to the high-frequency module according to one of the embodiment variants described above:
  • An antenna arrangement which can be controlled via a high-frequency connection, so that o the radar signal can be emitted towards the filling material, and o so that a reception signal can be received after the radar signal has been reflected on the filling material surface, and - a device housing connected to the antenna arrangement or the high-frequency connection, in which the high-frequency module is arranged in such a way that the waveguide segment is positively connected to the high-frequency connection or a galvanic isolation along a common waveguide axis, which is introduced on both sides between the high-frequency connection and the waveguide segment.
  • the high-frequency module can be arranged within the scope of the invention, in particular in the measuring device neck of the device housing, since the electronics -Module according to the invention can be interpreted very compactly.
  • the high-frequency connection and the waveguide segment of the high-frequency module can be tuned to the corresponding frequency or mode of the radar signal.
  • the high-frequency connection and the waveguide segment can be designed within the scope of the invention, for example, as a waveguide with a correspondingly dimensioned cross section.
  • Fig. 1 A radar-based level gauge on a container
  • Fig. 1 shows a container 3 with a filling 2, the filling level L to determine is.
  • the container 3 can be up to more than 100 m high.
  • the conditions in the container 3 also depend on the type of filling material 2 and the area of application. In the case of exothermic reactions, for example, high temperatures and pressures can occur. In the case of dusty or flammable substances, appropriate explosion protection conditions must be observed inside the container.
  • a radar-based filling level measuring device 1 is attached to the container 3 at a known installation height h above the filling material 2 .
  • the fill-level measuring device 1 is attached or aligned to a corresponding (flange) opening of the container 3 in such a way that an antenna arrangement 10 of the fill-level measuring device 1 is directed vertically into the container 3 towards the filling material 2 .
  • the rest of the device housing 13 of the fill level measuring device 1, in which the electronic components 11 are accommodated, is arranged outside the container passage.
  • the spatial separation of the electronic components 11 in the device housing 13 from the antenna arrangement 10 or from the interior of the container by a measuring device neck 131 guarantees explosion protection within the container 3 on the one hand.
  • the electronic components 10 in the device housing 13 or in the measuring device neck 131 are protected against temperature and pressure loads from the interior of the container.
  • the measuring device neck 131 has corresponding cooling ribs for thermal decoupling of the device housing 13 .
  • the arrangement on the container 3 makes it possible for the level measuring device 1 to emit radar signals SHF vertically via the antenna arrangement 10 in the direction of the surface of the filling material 2 . After reflection on the surface of the filling material, the level measuring device 1 receives the reflected radar signals RHF again via the antenna arrangement 10.
  • the signal propagation time between transmission and reception of the respective radar signal SHF, RHF is proportional to the distance d between the level measuring device 1 and the filling 2
  • the signal propagation time from Level measuring device 1 can be determined, for example, by means of the FMCW or by means of the pulse propagation time method. Accordingly, the fill-level measuring device 1 can assign the measured running time to the respective distance d, for example on the basis of a corresponding calibration.
  • the level gauge 1 is housed in the device housing 13 interface module, such as "PROFIBUS", “HART” or “Wireless HART” with a higher-level unit 4, such. B. a process control system connected.
  • the filling level value L can be transmitted via this, for example in order to control inflows or outflows of the container 3 if necessary.
  • other information about the general operating status of the fill-level measuring device 1 can also be communicated.
  • the antenna arrangement 10 within the fill-level measuring device 1 is controlled in terms of high-frequency by a high-frequency module 11, 12, 120.
  • the FMCW or pulse transit time measuring principle for example, is implemented in a correspondingly designed transmission/reception unit 11 of the high-frequency module 11, 12, 120 for determining the signal propagation time based on the incoming reception signal RHF.
  • the transmission/reception unit 11 is used to generate the radar signal SHF to be transmitted.
  • the transmitter/receiver unit 11 in the embodiment variant shown is arranged inside the neck 131 of the measuring device, for example as a monolithically encapsulated SMD component on a side of a printed circuit board facing the antenna arrangement 10 .
  • the printed circuit board, together with the transmitter/receiver unit 11, is enclosed by an electronics encapsulation 12 for the high-frequency module 11, 12, 120.
  • the electronics encapsulation 12 can be made of a plastic such as PC, PE, PP or PA can be manufactured.
  • this makes it possible to additionally encapsulate the printed circuit board together with the transmitter/receiver unit 11 by means of casting compound for explosion protection purposes (not shown explicitly in FIG. 2).
  • the inventive coupling of the transmission/reception unit 11 to the antenna arrangement 10 is made possible by means of the high-frequency module 11 , 12 , 120 .
  • the antenna arrangement in the embodiment variant shown in FIG. 2 comprises a straight waveguide segment 100 as the high-frequency connection 100, via which the antenna arrangement 10 can be contacted by the high-frequency module 11, 12, 120 in terms of high-frequency technology.
  • the high-frequency module 11, 12, 120 is assigned a waveguide segment 120, which is also designed in a straight line orthogonal to the printed circuit board from the transmitter/receiver unit 11 gene high-frequency connection 100 emanates.
  • the waveguide segment 120 is fastened to a leadthrough 121 of the electronics encapsulation 12 via a screw connection 122 in such a way that the waveguide segment 120 is passed through the wall of the electronics encapsulation 12 to the outside.
  • the waveguide segment 120 has an external thread around the hollow space aligned with the waveguide axis a, so that the waveguide segment 120 is countered by a corresponding nut from the outside against the electronics encapsulation 12, as shown in Fig. 2 is the case.
  • the waveguide segment 120 can also be correspondingly fastened to the passage of the electronics encapsulation 12 with an alternative fastening, for example by means of pins.
  • the printed circuit board on which the transmitter/receiver unit 11 is arranged within the electronics encapsulation 12 is mounted on the waveguide segment 120 by means of at least one fastening means.
  • the fastening means can be an adhesive connection or, in turn, a pin or screw connection.
  • the printed circuit board or the transmitter/receiver unit 11 is self-supporting within the electronics encapsulation 12 . That is, due to the indirect fixation via the waveguide segment 120, the transmitter/receiver unit 11 does not require a direct one Fixation to electronics encapsulation 12 hm.
  • the printed circuit board and thus the electronics encapsulation 12 can be designed to be very compact overall, so that the accommodation of the high-frequency module 11, 12, 120 in the neck 131 of the measuring device is simplified.
  • further printed circuit boards 15 can also be arranged within the electronics encapsulation 12 of the high-frequency module 11 , 12 , 120 in addition to the transmitter/receiver unit 11 . As shown in the illustration, these can be connected electrically, for example by means of a mechanically flexible cable harness, to the printed circuit board on which the transmitter/receiver unit 11 is arranged.
  • the transmitter/receiver unit 11 and any other printed circuit boards 15 for the production of the high-frequency module 11, 12, 120 can be used, for example, by means of an assembly aid that is a negative mold of the transmitter/receiver unit 11 or the other Printed circuit board 15 is designed to be inserted from a side of the electronic encapsulation 12 facing away from the implementation 121 .
  • the high-frequency connection 100 designed as a waveguide and the waveguide segment 120 of the high-frequency module 11, 12, 120 fit together (or the high-frequency connection 100 and the waveguide segment 120 each border a galvanic isolation 140 arranged between them with such a precise fit) that the waveguide segments 100, 120 form a common waveguide axis a.
  • the high-frequency module 11, 12, 120 is designed in the variant shown in FIG. is guided accordingly in the direction of the waveguide axis a of the waveguide segments 100, 120.
  • Corresponding guide element 14 is formed radially symmetrically around second waveguide segment 120 .
  • the optional galvanic isolation 140 made of plastic or ceramic shown in FIG. 2 serves to electrically decouple the antenna arrangement 10 from the transmitter/receiver unit 11 or from the other electronic components in the device housing 13 .
  • the galvanic isolation 140 is arranged with a precise fit between the high-frequency connection 100 and the waveguide segment 120, with the galvanic isolation 140 being made of an electrically insulating material such as a ceramic or a plastic and having a bushing corresponding to the internal cross section of the waveguides 100, 120 having.
  • a spring presses according to the invention.
  • Element 130 the electronics encapsulation under the guidance of the guide element 14 from the inside of the measuring device neck 131, starting from the antenna arrangement 10 in such a way that the waveguide segment 120 is pressed with the corresponding spring force against the waveguide of the high-frequency connection 100. This in turn ensures loss-free signal transmission.
  • the spring element 130 is designed as a wave spring. The wave spring 130 is clamped in the interior of the measuring device neck 131 between a groove or a securing ring 132 and that outside of the electronics encapsulation 12 which faces away from the waveguide segment 120 .
  • the spring element 130, 133 is designed to press from the inside against the guide element 14 of the electronics encapsulation 12 when the high-frequency module 11, 12, 120 is inserted in the measuring device neck 131, so that an annular outer bead of the guide element 14 snaps into a corresponding groove on the measuring device neck 131 on the outside.
  • the positions of the spring ring 133, the outer bead and the groove are chosen so far down that the waveguide segment 120 is again pressed with a defined tensile stress without a gap against the high-frequency connection 100 of the antenna arrangement 10.
  • the pressing of the waveguide segment 120 according to the invention against the high-frequency connection 100 can also be implemented when the electronics encapsulation 12 is accommodated directly in the device housing 13 . This can be the case when the device housing 13 of the level measuring device 1 does not include a measuring device neck 131 or when the waveguide-shaped high-frequency connection 100 extends through the entire measuring device neck 131 .
  • the pressing of the individual waveguide segments 100, 120 according to the invention can also be implemented if they are not designed as waveguides but, for example, as dielectric waveguides. reference number

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Modul (11, 12, 120) für Radarbasierte Füllstandsmessgeräte (1). Dabei basiert das Hochfrequenz-Modul (11, 12, 120) auf einer Sende-/Empfangs-Einheit (11) zur Erzeugung der Radar-Signale (SHF) bzw. zur Bestimmung des Füllstandes (L) anhand entsprechender Empfangs-Signale (RHF). Die Sende-/Empfangs-Einheit (11) ist zu Explosionsschutz-Zwecken durch eine Elektronik-Kapselung (12) umschlossen. An die Sende-/Empfangs-Einheit (11) ist ein Wellenleiter-Segment (120), angeschlossen, um die Radar-Signale (SHF, RHF) aus der Elektronik-Kapselung (12) hindurch nach außen zu übertragen. Hierzu ist das Wellenleiter-Segment (120) derart an einer Durchführung (121) der Elektronik-Kapselung (12) befestigt, dass das Wellenleiter-Segment (120) aus der Elektronik-Kapselung (12) hinaus geführt wird. Erfindungsgemäß ist die Sende-/Empfangs-Einheit (11) bzw. die ihr zugrundeliegende Leiterplatte hierbei nicht direkt an der Elektronik-Kapselung (12), sondern freitragend am Wellenleiter-Segment (120) befestigt. Vorteilhaft hieran ist, dass die Leiterplatte aufgrund des nicht benötigten Platzbedarfs für weitere Befestigungen sehr kompakt ausgelegt werden kann. Hierdurch kann das Hochfrequenz-Modul (11, 12, 120) insgesamt sehr kompakt ausgelegt werden.

Description

Hochfrequenz-Modul für ein Füllstandsmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Hochfrequenz-Modul für kompakt und modular auslegbare Füllstandsmessgeräte.
In der Prozessautomatisierungstechnik werden zur Erfassung relevanter Prozessparameter entsprechende Feldgeräte eingesetzt. Zwecks Erfassung der jeweiligen Prozessparameter sind in den entsprechenden Feldgeräten daher geeignete Messprinzipien implementiert, um als Prozessparameter etwa einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, eine Temperatur, einen pH- Wert, ein Redoxpotential oder eine Leitfähigkeit zu erfassen. Verschiedenste solcher Feldgeräte-Typen werden von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
Zur Füllstandsmessung von Füllgütern in Behältern haben sich berührungslose Messverfahren etabliert, da sie robust und wartungsarm sind. Ein weiterer Vorteil berührungsloser Messverfahren besteht in der Fähigkeit, den Füllstand quasi kontinuierlich messen zu können. Im Bereich der kontinuierlichen Füllstandsmessung werden daher vorwiegend Radar-basierte Messverfahren eingesetzt (im Kontext dieser Patentanmeldung bezieht sich der Begriff „Radar“ auf Signale bzw. elektromagnetische Wellen mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz). Ein etabliertes Messverfahren bildet hierbei FMCW („Frequency Modulated Continuous Wave“). Beschrieben wird das FMCW-basierte Füllstands-Messverfahren beispielsweise in der Offenlegungsschrift DE 102013 108 490 A1 .
Prinzip-Bedingt ist die Antennen-Anordnung von Radar-basierten Füllstandsmessgeräten mit direktem Kontakt zum Behälter-Inneren anzubringen, da zwischen der Antennen-Anordnung und dem Füllgut keine für Radar-Signale undurchlässige Barriere im Wege stehen darf. Die elektronischen Module des Füllstandmessgerätes, wie das Radar-spezifische Hochfrequenz-Modul zur Hochfrequenzsignal-Erzeugung sowie weitere Einheiten zur Daten-Verarbeitung und -Übertragung sind hingegen außerhalb des Behälters in einem separaten Geräte-Gehäuse untergebracht. Denn vor allem zu Explosionsschutz-Zwecken wird oftmals eine räumliche Trennung zwischen den aktiven, also mit Strom versorgten Modulen und der passiven Antennen-Anordnung gefordert. Hierzu umfasst das Geräte-Gehäuse einen Messgeräte-Hals, über den die Antennen-Anordnung mit dem Geräte- Gehäuse mechanisch verbunden ist. Dabei ist in dem Messgeräte-Hals gen Antennen-Anordnung eine entsprechende Explosionsschutz-Barriere angeordnet. Zusätzlich oder alternativ zu Explosionsschutzanforderungen muss der Messgeräte-Hals gegebenenfalls weitere Schutzfunktionen erfüllen: Je nach Anwendung herrschen im Inneren des Behälters hohe Temperaturen, hoher Druck oder gefährliche Gase vor. Daher muss der Messgeräte-Hals je nach Anwendung als Druckdichtung, Temperaturbarriere und/oder als Medien- Abdichtung fungieren.
Damit das Geräte-Gehäuse und die darin befindlichen (Schnittstellen-) Module außer bei Füllstandsmessgeräten auch als Plattform für weitere Feldgeräte- Typen dienen kann, und damit das Geräte-Gehäuse insgesamt kompakter auslegbar ist, kann das für Radar-basierte Füllstandsmessgeräte spezifische Hochfrequenz-Modul in den Messgeräte-Hals ausgelagert werden. Die räumlichen Verhältnisse im Messgeräte-Hals sind aufgrund thermischer und explosionsschutzspezifischer Anforderungen jedoch äußerst begrenzt. Aus diesem Grund ist eine Unterbringung des Radar-spezifischen Hochfrequenz- Moduls im Messgeräte-Hals schwierig. Insbesondere bei modularer Auslegung ist auch die Anbindung des Hochfrequenz-Moduls an die Antennen-Anordnung herausfordernd, da die Anbindung lösbar ausgelegt sein muss und etwaige Steckverbindungen zwischen den entsprechenden Wellenleiter-Segmenten die Gefahr von Hochfrequenz-Störungen erhöhen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kompakt und modular auslegbares Füllstandsmessgerät bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Hochfrequenz-Modul für Radarbasierte Füllstandsmessgeräte. Dabei umfasst das Hochfrequenz-Modul folgende Komponenten:
- Eine Sende-ZEmpfangs-Einheit, die ausgelegt ist, o um gemäß eines definierten Messprinzips entsprechende Radar- Signale zu erzeugen, und o um nach Reflektion der Radar-Signale an der Füllgut-Oberfläche anhand entsprechender Empfangs-Signale gemäß des Messprinzips den Füllstand zu bestimmen,
- eine Elektronik-Kapselung, in dem die Sende-/Empfangs-Einheit angeordnet ist, wobei die Kapselung dazu dient, dass die Sende- /Empfangs-Einheit und das Wellenleiter-Segment zu Explosionsschutz- Zwecken mittels eines entsprechenden Vergusses verschließbar sind, und
- ein Wellenleiter-Segment, das an die Sende-/Empfangs-Einheit angeschlossen ist, um die Radar-Signale zu übertragen.
Das Wellenleiter-Segment ist derart an einer Durchführung der Elektronik- Kapselung befestigt, dass das Wellenleiter-Segment aus der Elektronik- Kapselung hinaus geführt wird. Dabei ist die Sende-/Empfangs-Einheit erfindungsgemäß mittels eines entsprechenden Befestigungsmittels zumindest mittelbar an dem Wellenleiter-Segment befestigt.
Durch diese erfindungsgemäße Befestigung ist die Sende-/Empfangs-Einheit, bzw. Leiterplatte, auf der sie befestigt ist, innerhalb der Elektronik-Kapselung freitragend. Im Rahmen der Erfindung kann also die Sende-/Empfangs-Einheit auch auf einer Leiterplatte angeordnet werden, so dass die Sende-/Empfangs- Einheit über die Leiterplatte an dem Wellenleiter-Segment befestigt ist. Durch diese indirekte Fixierung der Sende-/Empfangs-Einheit an der Elektronik- Kapselung über das Hohlleiter-Segment kann auf eine direkte Befestigung der Sende-/Empfangs-Einheit (bzw. der Leiterplatte) an der Elektronik-Kapselung verzichtet werden. Hierdurch kann die Leiterplatte und damit die Elektronik- Kapselung sehr kompakt ausgelegt werden, so dass auch das Hochfrequenz- Modul insgesamt kompakter ausgelegt werden kann. Dies vereinfacht wiederum die Unterbringung des Hochfrequenz-Moduls im Füllstandsmessgerät.
Unter den Begriffen „Einheit bzw. „Modul“ wird im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck, bspw. zur Hochfrequenz-Erzeugung oder als Schnittstelle geeignet ausgelegt ist. Die entsprechende Einheit kann also je nach Anforderung eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale umfassen. Die Einheit kann jedoch auch eine Digitalschaltung, wie ein FPGA oder ein Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm umfassen. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten bzw. Module des Messgerätes im Sinne der Erfindung potenziell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. mittels derselben physikalischen Digitalschaltung betrieben werden. Konkret kann die Sende- /Empfangs-Einheit zur Ansteuerung der Antennen-Anordnung über die Wellenleiter beispielsweise auf dem FMCW- oder dem Pulslaufzeit-Verfahren basieren.
Im Rahmen der Erfindung ist es nicht fest vorgegeben, wie das Wellenleiter- Segment - und somit indirekt auch die Sende-/Empfangs-Einheit - an der Durchführung der Elektronik-Kapselung befestigt wird. Beispielsweise kann das Wellenleiter-Segment mittels einer Schraubverbindung an der Durchführung der Elektronik-Kapselung befestigt werden. Dabei kann eine etwaige Schraubverbindung insbesondere mit einem am Wellenleiter-Segment derart entlang der Wellenleiter-Achse ausgerichteten Außengewinde ausgelegt werden, so dass das Wellenleiter-Segment durch eine korrespondierende Mutter gegen die Durchführung der Elektronik-Kapselung gekontert wird.
Auf Basis des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Moduls kann ein Radarbasiertes Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes eines Füllguts realisiert werden. Hierzu hat das Füllstandsmessgerät neben dem Hochfrequenz-Modul gemäß einer der vorhergehend beschriebenen Ausführungsvarianten folgende Komponenten zu umfassen:
- Eine Antennen-Anordnung, die über einen Hochfrequenz-Anschluss ansteuerbar ist, so dass o das Radar-Signal gen Füllgut ausendbar ist, und o so dass nach Reflektion des Radar-Signals an der Füllgut- Oberfläche jeweils ein Empfangs-Signal empfangbar ist, und - ein mit der Antennen-Anordnung bzw. dem Hochfrequenz-Anschluss verbundenes Geräte-Gehäuse, in dem das Hochfrequenz-Modul derart angeordnet ist, dass das Wellenleiter-Segment entlang einer gemeinsamen Wellenleiter-Achse formschlüssig an den Hochfrequenz- Anschluss oder eine galvanische Trennung, die beidseitig zwischen dem Hochfrequenz-Anschluss und dem Wellenleiter-Segment eingebracht ist, anschließt.
Sofern das Geräte-Gehäuse zwecks thermischer Entkopplung zur Antennen- Anordnung hin über einen Messgeräte-Hals mit der Antennen-Anordnung verbunden ist, kann das Hochfrequenz-Modul im Rahmen der Erfindung insbesondere im Messgeräte-Hals des Geräte-Gehäuses angeordnet werden, da das Elektronik-Modul erfindungsgemäß sehr kompakt auslegbar ist.
Zu einer verlustarmen Übertragung des Radar-Signals ist es notwendig, dass der Hochfrequenz-Anschluss und das Wellenleiter-Segment des Hochfrequenz-Moduls auf die entsprechende Frequenz bzw. Mode des Radar- Signals abgestimmt sind. Diesbezüglich können der Hochfrequenz-Anschluss und das Wellenleiter-Segment im Rahmen der Erfindung beispielsweise als Hohlleiter mit einem entsprechend dimensionierten Querschnitt konzipiert werden.
Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : Ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät an einem Behälter,
Fig. 2: eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Füllstandsmessgerätes, und
Fig. 3: eine Detail-Ansicht des Füllstandsmessgerätes im Bereich des Wellenleiter-Segmentes.
Zum prinzipiellen Verständnis von Radar-basierter Füllstandsmessung ist in
Fig. 1 ein Behälter 3 mit einem Füllgut 2 gezeigt, dessen Füllstand L zu bestimmen ist. Dabei kann der Behälter 3 je nach Art des Füllgutes 2 und je nach Einsatzgebiet bis zu mehr als 100 m hoch sein. Von der Art des Füllgutes 2 und dem Einsatzgebiet hängen auch die Bedingungen im Behälter 3 ab. So kann es im Falle von exothermen Reaktionen beispielsweise zu hoher Temperatur- und Druckbelastung kommen. Bei staubhaltigen oder entzündlichen Stoffen sind im Behälter-Inneren entsprechende Explosionsschutzbedingungen einzuhalten.
Um den Füllstand L unabhängig von den vorherrschenden Bedingungen ermitteln zu können, ist ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät 1 in einer bekannten Einbauhöhe h oberhalb des Füllgutes 2 am Behälter 3 angebracht. Dabei ist das Füllstandsmessgerät 1 derart an einer entsprechenden (Flansch-) Öffnung des Behälters 3 befestigt bzw. ausgerichtet, dass in den Behälter 3 hinein eine Antennen-Anordnung 10 des Füllstandsmessgerätes 1 vertikal gen Füllgut 2 gerichtet ist. Dabei ist das übrige Geräte-Gehäuse 13 des Füllstandsmessgerätes 1 , in dem die elektronischen Komponenten 11 untergebracht sind, außerhalb der Behälter-Durchführung angeordnet. Durch die räumliche Trennung der elektronischen Komponenten 11 im Geräte- Gehäuse 13 von der Antennen-Anordnung 10 bzw. vom Behälter-Inneren durch einen Messgeräte-Hals 131 wird einerseits Explosions-Schutz innerhalb des Behälters 3 gewährleitet. Andererseits werden die elektronischen Komponenten 10 im Geräte-Gehäuse 13 bzw. im Messgeräte-Hals 131 vor Temperatur- und Druck-Belastung aus dem Behälter-Inneren geschützt. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 angedeutet ist, weist der Messgeräte-Hals 131 zur thermischen Entkopplung des Geräte-Gehäuses 13 entsprechende Kühlrippen auf.
Durch die Anordnung am Behälter 3 ist es dem Füllstandsmessgerät 1 möglich, über die Antennen-Anordnung 10 Radar-Signale SHF vertikal in Richtung der Oberfläche des Füllgutes 2 auszusenden. Nach Reflektion an der Füllgut-Oberfläche empfängt das Füllstandsmessgerät 1 die reflektierten Radar-Signale RHF wiederum über die Antennen-Anordnung 10. Dabei ist die Signallaufzeit zwischen Aussenden und Empfang des jeweiligen Radar- Signals SHF, RHF proportional zum Abstand d zwischen dem Füllstandsmessgerät 1 und dem Füllgut 2, wobei die Signallaufzeit vom Füllstandsmessgerät 1 beispielsweise mittels des FMCW- oder mittels des Pulslaufzeit-Verfahrens bestimmt werden kann. Dementsprechend kann das Füllstandsmessgerät 1 beispielsweise auf Basis einer entsprechenden Kalibration die gemessene Laufzeit dem jeweiligen Abstand d zuordnen. Hierüber kann das Füllstandsmessgerät 1 gemäß d = h — L wiederum den Füllstand L bestimmen, sofern die Einbauhöhe h im Füllstandsmessgerät 1 hinterlegt wird.
In der Regel ist das Füllstandsmessgerät 1 über ein im Geräte-Gehäuse 13 untergebrachtes Schnittstellen-Modul, wie etwa „PROFIBUS“, „HART“ oder „Wireless HART“ mit einer übergeordneten Einheit 4, wie z. B. einem Prozessleitsystem, verbunden. Hierüber kann der Füllstandswert L übermittelt werden, beispielsweise um gegebenenfalls Zu- oder Abflüsse des Behälters 3 zu steuern. Es können aber auch anderweitige Informationen über den allgemeinen Betriebszustand des Füllstandsmessgerätes 1 kommuniziert werden.
Wie in Fig. 2 skizziert ist, wird die Antennen-Anordnung 10 innerhalb des Füllstandsmessgerätes 1 hochfrequenztechnisch von einem Hochfrequenz- Modul 11 , 12, 120 angesteuert. Dabei ist in einer entsprechend ausgelegten Sende-/Empfangs-Einheit 11 des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 zur Bestimmung der Signallaufzeit anhand des eingehenden Empfangs-Signals RHF beispielsweise das FMCW- oder Pulslaufzeit-Messprinzip implementiert. Außerdem dient die Sende-/Empfangs-Einheit 11 zur Erzeugung des auszusendenden Radar-Signals SHF. Hierzu ist die Sende-/Empfangs-Einheit 11 in der gezeigten Ausführungsvariante innerhalb des Messgeräte-Hals 131 bspw. als monolithisch gekapseltes SMD-Bauteil auf einer der Antennen- Anordnung 10 zugewandten Seite einer Leiterplatte angeordnet.
Umschlossen wird die Leiterplatte mitsamt der Sende-/Empfangs-Einheit 11 durch eine Elektronik-Kapselung 12 des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120. Dabei kann die Elektronik-Kapselung 12 aus einem Kunststoff, wie PC, PE, PP oder PA gefertigt werden. Dies ermöglicht es einerseits, die Leiterplatte mitsamt der Sende-/Empfangs-Einheit 11 zu Explosionsschutzzwecken zusätzlich mittels Vergussmasse zu kapseln (nicht explizit in Fig. 2 dargestellt). Andererseits wird mittels des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 die erfindungsgemäße Ankopplung der Sende-/Empfangs-Einheit 11 an die Antennen-Anordnung 10 ermöglicht. Hierzu umfasst die Antennen-Anordnung bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante als Hochfrequenz-Anschluss 100 ein geradliniges Hohlleiter-Segment 100, über welche die Antennen- Anordnung 10 hochfrequenztechnisch durch das Hochfrequenz-Modul 11 , 12, 120 kontaktierbar ist.
Zur Übertragung der Radar-Signale SHF, RHF von bzw. zur Sende-/Empfangs- Einheit 11 ist dem Hochfrequenz-Modul 11 , 12, 120 ein ebenfalls geradlinig ausgeführtes Hohlleiter-Segment 120 zugeordnet, welches im fertig montierten Zustand des Füllstandsmessgerätes 1 in Bezug zur Leiterplatte orthogonal von der Sende-Empfangs-Einheit 11 gen Hochfrequenz-Anschluss 100 ausgeht. Dabei ist das Hohlleiter-Segment 120 derart über eine Schraubverbindung 122 an einer Durchführung 121 der Elektronik-Kapselung 12 befestigt, dass das Hohlleiter-Segment 120 durch die Wandung der Elektronik-Kapselung 12 hindurch nach außen geführt wird. Hierzu weist das Hohlleiter-Segment 120 um den Hohlraum herum ein in der Hohlleiter-Achse a ausgerichtetes Außengewinde auf, so dass das Hohlleiter-Segment 120 durch eine entsprechende Mutter von der Außenseite gegen die Elektronik- Kapselung 12 gekontert wird, wie es in Fig. 2 der Fall ist. Anstelle der in Fig. 2 gezeigten Schraubverbindung 122 kann das Hohlleiter-Segment 120 auch mit einer alternativen Befestigung entsprechend an der Durchführung der Elektronik-Kapselung 12 befestigt werden, beispielswese mittels Zapfen.
Zudem ist die Leiterplatte, auf dem die Sende-/Empfangs-Einheit 11 innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 angeordnet ist, mittels zumindest eines Befestigungsmittels am Hohlleiter-Segment 120 montiert. Dabei kann es sich bei dem Befestigungsmittel um eine Klebe-Verbindung oder wiederum eine Zapfen- oder Schraub-Verbindung handeln. Hierdurch ist die Leiterplatte bzw. die Sende-/Empfangs-Einheit 11 innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 freitragend. Das heißt, durch die indirekte Fixierung über das Hohlleiter- Segment 120 erfordert die Sende-/Empfangs-Einheit 11 keine direkte Fixierung zur Elektronik-Kapselung 12 hm. Hierdurch kann die Leiterplatte und damit die Elektronik-Kapselung 12 insgesamt sehr kompakt ausgelegt werden, so dass die Unterbringung des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 im Messgeräte-Hals 131 vereinfacht wird.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, können innerhalb der Elektronik-Kapselung 12 des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 neben der Sende-/Empfangs-Einheit 11 auch weitere Leiterkarten 15 angeordnet werden. Diese können, wie in der Darstellung gezeigt wird, elektrisch beispielsweise mittels eines mechanisch flexiblen Kabelbaums mit der Leiterplatte verbunden werden, auf welcher die Sende-/Empfangs-Einheit 11 angeordnet ist. Dabei können die Sende- /Empfangs-Einheit 11 und etwaige weitere Leiterkarten 15 zur Fertigung des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 beispielsweise mittels einer Montage-Hilfe, die als Negativ-Form der Sende-/Empfangs-Einheit 11 bzw. der weiteren Leiterkarten 15 ausgelegt ist, von einer der Durchführung 121 abgewandten Seite der Elektronik-Kapselung 12 eingeführt werden.
Im montierten Zustand des Füllstandsmessgerätes 1 , also sobald das Hochfrequenz-Modul 11 , 12, 120 in den Messgeräte-Hals 131 eingesetzt ist, grenzen der als Hohlleiter ausgelegte Hochfrequenz-Anschluss 100 und das Hohlleiter-Segment 120 des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 derart passgenau aneinander (bzw. der Hochfrequenz-Anschluss 100 und das Hohlleiter-Segment 120 grenzen derart passgenau jeweils an eine zwischen ihnen angeordnete galvanische Trennung 140 an), dass die Hohlleiter- Segmente 100, 120 eine gemeinsame Hohlleiter-Achse a ausbilden.
Hierdurch wird eine verlustfreie Übertragung der Radar-Signale SHF zwischen der Antennen-Anordnung 10 und der Sende-/Empfangs-Einheit 11 erzielt. Dementsprechend ist das Hochfrequenz-Modul 11 , 12, 120 bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante so ausgelegt, dass die Elektronik-Kapselung 12 beim Einsetzen in den Mesgeräte-Hals 131 (von demjenigen Endbereich, welcher der Antennen-Anordnung 10 abgewandt ist) entsprechend in Richtung der Hohlleiter-Achse a der Hohlleiter-Segmente 100, 120 geführt wird. Hierzu ist in Verlängerung zur Elektronik-Kapselung 12 korrespondierend zur Innenwandung des Messgeräte-Halses 131 in diesem Bereich ein entsprechendes Führungselement 14 radialsymmetnsch um das zweite Hohlleiter-Segment 120 herum ausgebildet.
Die in Fig. 2 gezeigte, optionale galvanische Trennung 140 aus Kunststoff oder Keramik dient dazu, die Antennen-Anordnung 10 elektrisch von der Sende-/Empfangseinheit 11 bzw. von den weiteren elektronischen Komponenten im Geräte-Gehäuse 13 zu entkoppeln. Hierzu ist die galvanische Trennung 140 passgenau zwischen dem Hochfrequenz- Anschluss 100 und dem Hohlleiter-Segment 120 angeordnet, wobei die galvanische Trennung 140 aus einem elektrisch isolierenden Material wie einer Keramik oder einem Kunststoff gefertigt ist und eine zum Innenquerschnitt der Hohlleiter 100, 120 korrespondierende Durchführung aufweist.
Damit der Hochfrequenz-Anschluss 100 der Antennen-Anordnung 10 und das Hohlleiter-Segment 120 des Hochfrequenz-Moduls 1 , 12, 120 im eingesetzten Zustand der Elektronik-Kapselung 12 spaltfrei aneinander bzw. an die galvanische Trennung 140 grenzen, drückt erfindungsgemäß ein Feder- Element 130 die Elektronik-Kapselung unter Führung des Führungselementes 14 vom Inneren des Messgeräte-Hals 131 ausgehend derart gen Antennen- Anordnung 10, dass das Hohlleiter-Segment 120 mit der entsprechenden Feder-Kraft gegen den Hohlleiter des Hochfrequenz-Anschlusses 100 gepresst wird. Hierdurch wird wiederum eine verlustfreie Signal-Übertragung gewährleistet. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante ist das Feder- Element 130 als Wellenfeder ausgelegt. Dabei ist die Wellenfeder 130 im Inneren des Messgeräte-Halses 131 zwischen einer Nut bzw. einem Sicherungsring 132 und derjenigen Außenseite der der Elektronik-Kapselung 12, die dem Hohlleiter-Segment 120 abgewandt ist, eingespannt.
Im Gegensatz zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante ist es alternativ außerdem denkbar, das Feder-Element 130, 133 als Zugfeder 133 auszulegen und im Geräte-Hals 131 zwischen der Antennen-Anordnung 10 und der Elektronik-Kapselung 12 einzuspannen, um das zweite Wellenleiter- Segment 120 wiederum mit der entsprechenden Feder-Kraft gegen das erste Wellenleiter-Segment 100 zu ziehen. Eine solche Möglichkeit zur erfindungsgemäßen Fixierung des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 ist in Fig. 3 veranschaulicht: In der dort gezeigten Ausführungsform ist außenseitig der Elektronik-Kapselung 12 ein Federring 133 auf Höhe des Hohlleiter- Segmentes 120 vorgesehen. Dabei ist der Federring 133 konzipiert, um im eingesetzten Zustand des Hochfrequenz-Moduls 11 , 12, 120 in den Messgeräte-Hals 131 derart von innen gegen das Führungselement 14 der Elektronik-Kapselung 12 zu drücken, so dass ein ringförmiger Außenwulst des Führungselementes 14 nach außen in eine entsprechende Nut des Messgeräte-Halses 131 einrastet. Dabei sind die Positionen des Federrings 133, des Außenwulstes und der Nut so weit unten gewählt, dass das Hohlleiter-Segment 120 wiederum mit einer definierten Zugspannung spaltfrei gegen den Hochfrequenz-Anschluss 100 der Antennen-Anordnung 10 gepresst wird.
Unabhängig von der Auslegung des Feder-Elementes 130, 133 als Zugfeder 133 oder als Druckfeder 130 wird durch das Einspannen neben der spaltfreien Abdichtung zwischen den Hohlleitern 100, 120 außerdem bewirkt, dass die Elektronik-Kapselung 12 innerhalb des Messgeräte-Halses 12 fixiert wird. In diesem Zusammenhang kann das erfindungsgemäße Pressen des Hohlleiter- Segmentes 120 gegen den Hochfrequenz-Anschluss 100 auch dann implementiert werden, wenn die Elektronik-Kapselung 12 unmittelbar im Geräte-Gehäuse 13 untergebracht ist. Dies kann der Fall sein, wenn das Geräte-Gehäuse 13 des Füllstandsmessgerätes 1 keinen Messgeräte-Hals 131 umfasst, oder wenn sich der hohlleiterförmige Hochfrequenz-Anschluss 100 durch den gesamten Messgeräte-Hals 131 erstreckt. Außerdem kann das erfindungsgemäße Anpressen der einzelnen Hohlleiter-Segmente 100, 120 auch umgesetzt werden, wenn diese nicht als Hohlleiter, sondern beispielsweise als dielektrische Wellenleiter konzipiert sind. Bezugszeichenhste
1 Füllstandsmessgerät 2 Füllgut
3 Behälter 4 Übergeordnete Einheit
10 Antennen-Anordnung
11 Sende-/Empfangs-Einheit 12 Elektronik-Kapselung
13 Geräte-Gehäuse 14 Führungselement
15 Leiterkarten 100 Hochfrequenz-Anschluss der Antennen-Anordnung 120 Wellenleiter-Segment des Hochfrequenz-Moduls 121 Durchführung in der Elektronik-Kapselung 122 Schraubverbindung 130 Feder-Element 131 Messgeräte-Hals
132 Sicherungsring 133 Federring
140 Galvanische Trennung a Wellenleiter-Achse d Entfernung h Einbauhöhe L Füllstand RHF Reflektiertes Radar-Signal SHF Radar-Signal

Claims

Patentansprüche
1. Hochfrequenz-Modul für ein Radar-basiertes Füllstandsmessgerät (1 ), das zur Bestimmung eines Füllstandes (L) eines Füllguts (2) dient, folgende Komponenten umfassend:
- eine Sende-/Empfangs-Einheit (11 ), die ausgelegt ist, o um Radar-Signale (SHF) ZU erzeugen, und o um nach Reflektion der Radar-Signale (SHF) an der Füllgut- Oberfläche anhand entsprechender Empfangs-Signale (RHF) den Füllstand (L) zu bestimmen,
- eine Elektronik-Kapselung (12), in dem die Sende-/Empfangs-Einheit (11 ) angeordnet ist, und
- ein Wellenleiter-Segment (120), das an die Sende-/Empfangs-Einheit
(11 ) angeschlossen ist, um die Radar-Signale (SHF, RHF) ZU übertragen, wobei das Wellenleiter-Segment (120) derart an einer Durchführung (121 ) der Elektronik-Kapselung (12) befestigt ist, dass das Wellenleiter-Segment (120) aus der Elektronik-Kapselung (12) hinaus geführt wird, und wobei die Sende-/Empfangs-Einheit (11 ) an dem Wellenleiter-Segment (120) befestigt ist.
2. Hochfrequenz-Modul nach Anspruch 1 , wobei das Wellenleiter-Segment (120) mittels einer Schraubverbindung (122) an der Durchführung (121 ) der Elektronik-Kapselung (12) befestigt ist.
3. Hochfrequenz-Modul nach Anspruch 2, wobei die Schraubverbindung (122) am Wellenleiter-Segment (120) ein derart entlang der Wellenleiter-Achse (a) ausgerichtetes Außengewinde aufweist, so dass das Wellenleiter-Segment (120) durch eine korrespondierende Mutter gegen die Durchführung (121 ) der Elektronik-Kapselung (12) gekontert wird.
4. Hochfrequenz-Modul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangs-Einheit (11 ) auf einer Leiterplatte angeordnet ist, und wobei die Sende-/Empfangs-Einheit (11 ) über die Leiterplatte an dem Wellenleiter-Segment (120) befestigt ist.
5. Hochfrequenz-Modul nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sende-/Empfangs-Einheit (11 ) innerhalb der Elektronik- Kapselung (12) mittels eines Vergusses vergossen ist.
6. Radar-basiertes Füllstandsmessgerät zur Bestimmung eines Füllstandes (L) eines Füllguts (2), folgende Komponenten umfassend:
- ein Hochfrequenz-Modul (11 , 12, 120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
- Eine Antennen-Anordnung (10), die über einen Hochfrequenz- Anschluss (100) ansteuerbar ist, so dass o das Radar-Signal (SHF) gen Füllgut (2) ausendbar ist, und o nach Reflektion des Radar-Signals (SHF) an der Füllgut- Oberfläche jeweils ein Empfangs-Signal (RHF) empfangbar ist,
- ein mit der Antennen-Anordnung (10) verbundenes Geräte-Gehäuse (13), in dem das Hochfrequenz-Modul (11 , 12, 120) derart angeordnet ist, dass das Wellenleiter-Segment (120) entlang einer gemeinsamen Wellenleiter-Achse (a) formschlüssig an den Hochfrequenz-Anschluss (100) anschließt.
7. Füllstandsmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Geräte-Gehäuse (13) über einen Messgeräte-Hals (131 ), in welchem das Hochfrequenz-Modul (11 , 12, 120) angeordnet ist, mit der Antennen- Anordnung (10) verbunden ist.
8. Füllstandsmessgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hochfrequenz-Anschluss (100) und das Wellenleiter- Segment (120) als Hohlleiter ausgelegt sind.
9. Füllstandsmessgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Hochfrequenz-Anschluss (100) und dem Wellenleiter-Segment (120) eine beidseitig formschlüssige, galvanische Trennung (140) angeordnet ist.
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