WO2012079942A2 - Mit mikrowellen arbeitendes messgerät - Google Patents

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WO2012079942A2
WO2012079942A2 PCT/EP2011/070832 EP2011070832W WO2012079942A2 WO 2012079942 A2 WO2012079942 A2 WO 2012079942A2 EP 2011070832 W EP2011070832 W EP 2011070832W WO 2012079942 A2 WO2012079942 A2 WO 2012079942A2
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microwave
waveguide
module
connection
antenna unit
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Manfred Eckert
Winfried Mayer
Rolf Schwald
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Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/087—Transitions to a dielectric waveguide
    • 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
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    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
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    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions

Definitions

  • the invention relates to a high-frequency microwaves, esp. At frequencies above 70GHz, working meter, with a microwave module for generating microwave transmission signals and / or for receiving and processing of
  • Microwave receiving signals an antenna unit for transmitting the
  • Microwave transmission signals and / or for receiving the microwave reception signals in which microwave transmission signals are transmitted from the microwave module to the antenna unit and / or microwave reception signals from the antenna unit to the microwave module.
  • Microwaves are used, for example, in the measuring and measuring systems
  • the fill level measuring device sends microwave transmission signals toward the product surface by means of a transmitter unit aligned with the product, receives the reflection signals reflected at the product surface by means of a correspondingly oriented receiver unit according to a running time dependent on the level to be measured, and determines from the measured transit time the position of the transmitter. and receiving unit relative to the container, and the propagation speed of the microwave signals the level.
  • the best known examples are pulse radar and frequency modulation continuous wave (FMCW) radar.
  • FMCW frequency modulation continuous wave
  • the frequency difference between the transmitted signal and the received signal which can be obtained by mixing both signals and evaluating the Fourier spectrum of the mixed signal, thus corresponds to the distance of the reflecting surface from the antenna. Furthermore, the amplitudes of the spectral lines of the Fourier transform obtained
  • At least one useful echo is determined from the echo function, which corresponds to the reflection of the transmission signal at the product surface. From the duration of the useful echo results in a known propagation speed of the microwaves directly the distance that the microwaves go through on their way from the meter to Gregutober Assembly and back. Based on the installation height of the level gauge above the container, the required level can be calculated directly from this.
  • microwave module preferably two separate interconnected modules, one of which is the microwave module and optionally further electronics, esp. Measuring,
  • Fastening device for the mechanical attachment of the antenna unit at the measurement location and / or adapted to the conditions at the measurement location separation between the measurement site and the environment comprises.
  • the latter includes in the level measurement regularly corresponding container seals and possibly in the
  • Antenna unit provided feedthroughs.
  • the respective microwave module must be connected to the antenna unit, overcoming the respective separations between location and environment.
  • This connection is now made regularly via coaxial cable, which are connected at the end via appropriate connectors to the microwave module and the antenna unit.
  • Coaxial cables are ideally suited for this purpose due to their simple mechanical assembly via connectors, their mechanical flexibility and their flexibly adaptable to the conditions at the site length. They are poor heat conductors, which is particularly high in applications in those at the measuring location
  • Antenna unit can be provided with a galvanic separation of inner and outer conductor, and the connector to the antenna unit can improve the
  • Separation between the site and the surrounding area are equipped with a preferably hermetically sealed passage.
  • Runtime measurement based level measurement leads to significant measurement errors and in extreme cases, a meaningful transit time measurement would even impossible.
  • Transition elements already on an attenuation in the order of 3 dB. With connectors and transition elements, the attenuation can be up to 10 dB, even with very high-quality components. This would be at the top level measuring instruments described lead to a drastic reduction of the range.
  • Waveguide connections with a round cross section can therefore only be used in conjunction with circularly polarized microwave signals.
  • the antenna unit and the microwave module can be constructed as a one-piece compact unit.
  • An example of this is described in WO 2008/1 14043.
  • a microwave module a patch antenna fed via a microstrip line is integrated, onto which a dielectric rod projecting out of the housing of the microwave module is applied, via which the microwave signals are transmitted through the housing wall to the outside or microwave signals from the outside to the antenna inside of the housing are transmitted.
  • the modularity is lost. It is an object of the invention to provide a microwave measuring device with a microwave module and a separate antenna unit, which is a cost-effective flexible for the transmission of microwave signals at high frequencies, esp. Frequencies of 70 GHz and more, suitable connection between the microwave module and the antenna unit has.
  • the invention in one with high-frequency microwaves, esp. At
  • Microwave reception signals in which the microwave module and the antenna unit according to the invention are connected to one another via a dielectric waveguide, via which a transmission of the
  • Microwave module takes place.
  • the dielectric waveguide made of ceramic or of a flexible plastic, esp. Of polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Antenna unit provided a connector connection, in which the waveguide can be inserted end.
  • Plug connection of the antenna unit in the antenna unit connected to an antenna
  • the dielectric waveguide is coaxially surrounded by a cavity or a spacer, in which in a transmission of the microwave transmission signal and / or the microwave signal from the waveguide outreaching field portions are propagatable.
  • the microwave module has a two half-shell having housing
  • a microwave circuit is arranged, and
  • the inner surfaces of the half-shells are electrically conductive.
  • the funnel-shaped opening and the semiconductor of the connector terminal of the microwave module are formed by recesses in the half-shells.
  • the microwave circuit is arranged on a circuit board, - is on the board a microwave component with a
  • Waveguide connection of the microwave component connected.
  • Plug connection port of the microwave module in the microwave module connected via a waveguide junction to a planar waveguide, which is connected to a terminal of a microwave component.
  • At least one partition in particular a wall separating two recesses of a half shell, is provided in the interior of the microwave module, the circuit parts arranged in the interior
  • a modular design of the measuring device is possible in a simple and flexible to handle a suitable for signal transmission high-frequency microwave signal connection between a measuring module containing the microwave module and a sensor module containing the antenna unit can be produced.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a measuring device according to the invention on Example of an arrangement for level measurement
  • Fig. 2 shows an exploded view of the microwave module
  • Fig. 3 shows: the connector terminal of the sensor module
  • Fig. 5 shows: a microwave module with integrated
  • a connector connection via a waveguide connection to a waveguide connection of a microwave component
  • Fig. 6 shows: a microwave module with integrated
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a microwave working according to the invention
  • the measuring device is a filling level measuring device operating according to the transit time principle for measuring a filling level L of a filling material 1 in a container 3.
  • the filling level measuring device is, for example, a pulse or FMCW radar level measuring device mentioned in the introduction.
  • the measuring device has a modular structure consisting of a first module (referred to hereinafter as measuring module 5) and a second module (hereinafter referred to as sensor module 7).
  • the measuring module 5 comprises a microwave module 9 for generating microwave transmission signals S to be transmitted by the measuring device and / or for receiving and processing microwave reception signals R received by the measuring device.
  • the measuring module 5 can supply further components, especially further electronics, in particular measuring,
  • Signal processing, communication and / or power electronics, and optionally a local display A include.
  • the sensor module 7 comprises an antenna unit 1 1 with an antenna for transmitting the microwave transmission signals S and / or for receiving the microwave reception signals R.
  • an antenna for example, as shown here, a horn antenna can be used. In this case, both horn antennas with round and rectangular in the direction of the medium 1 rising funnel cross section can be used.
  • dielectric rod antennas, microstrip line antennas, lens antennas or other types of antennas known in the art may be used.
  • the sensor module 7 comprises a fastening device 13 for the mechanical attachment of the antenna unit 1 1 at the measuring location.
  • a fastening device 13 for the mechanical attachment of the antenna unit 1 1 at the measuring location.
  • all known fastening devices can be used which cause a sufficient for the particular application of the meter seal between the measurement site and the environment.
  • Fig. 1 is provided as a possible embodiment, a flange which is mounted on a provided on a container neck counter flange.
  • the antenna unit 1 1 serves to be of the
  • Microwave module 9 generated microwave transmission signals S to send in the direction of the medium 1 and / or their reflected on the product surface reflection signal as
  • the microwave received signals R are supplied to the measuring module 5, which determines a level dependent on the level L signal travel time based on these signals for the way from the level gauge to Gregutober Formation and back and determines the level L on the basis of this signal delay.
  • antenna unit 1 which transmits both the microwave transmission signals generated by the microwave module 9 S, as well as their reflected on the product surface reflection signals as
  • Receive microwave received signals R and the measuring module 5 feeds.
  • transmission may be via one or more pure transmit antenna units and receive over one or more pure receive antenna units.
  • the invention is completely analogous also in connection with pure transmitting antenna units or pure
  • Receiver antenna units can be used.
  • Measuring and sensor module 5, 7 are connected for example by means of a mechanical connection 15 directly to each other.
  • a mechanical connection 15 are conventional a seal relative to the environment causing connections, such as screw or flange, on the interior of a continuous Connection between the interiors of measuring and sensor module 5, 7 exists.
  • connections such as screw or flange
  • Measuring module housing opens into the nozzle 17.
  • the microwave module 9 in the interior of the measuring module 5 and the antenna unit 1 1 of the sensor module 7 are interconnected via a dielectric waveguide 19, via which a transmission of the microwave transmission signals S from the microwave module 9 to the antenna unit 1 1 and a transmission of the
  • Microwave reception signals R from the antenna unit 1 1 to the microwave module 9 takes place.
  • the dielectric waveguide 19 extends in the illustrated embodiment through the interior of the connection 15 therethrough.
  • the mechanical connection 15 between the measuring and sensor module 5, 7 is not absolutely necessary.
  • the measuring and sensor module 5, 7 can be arranged separately from each other and mechanically fixed, and on this purpose in a preferably flexible protective tube introduced by the antenna unit 1 to 1
  • the dielectric waveguide 19 is preferably made of a flexible dielectric plastic, esp. Of a thermoplastic, or ceramic. Preferably, materials with a low dielectric constant, in particular with dielectric constants between 2 and 4, are used in which low dielectric losses occur.
  • the dielectric waveguide 19 can, for example, an injection molded part
  • PTFE Polytetrafluoroethylene
  • the dielectric waveguide 19 is preferably helical spring-shaped. This shape provides a high degree of flexibility in terms of the length of the over
  • Waveguide 19 realizable connection The latter is esp. Advantageous if in different combinations of different variants of measuring and
  • the measuring module 5 can be rotatably mounted on the sensor module 7 relative to the sensor module 7. There is a certain excess length of the waveguide 19 over the spiral spring shape, which is available for rotation. This allows For example, it allows the user to align a display A integrated in the measuring module 5 in a direction that is desired by him.
  • the dielectric waveguide 19 is over its entire between the
  • Microwave module 9 and the antenna unit 1 1 extending length coaxially surrounded by a cavity or a spacer in which out of the waveguide 19 outstretching field shares are propagated.
  • the field components reaching out of the waveguide 19 are spatially limited to the immediate vicinity of the waveguide 19.
  • a cavity which coaxially surrounds the waveguide 19 and which is sufficiently large for the unhindered propagation of the field components is already provided if the inner walls of the mechanical connection 15 or the protective tube have a minimum distance to the waveguide 19 predetermined by the signal frequencies to be transmitted and the dimensions of the waveguide 19 adapted thereto exhibit.
  • the minimum distance is for waveguide 19 with rectangular cross section, for example, in the order of two to four times the waveguide width.
  • the waveguide width is in the range of two to three millimeters. Accordingly, there is a minimum distance in the
  • the waveguide 19 coaxially surrounding sleeves, which are pushed onto the waveguide 19 are suitable.
  • the spacers 20 may for example consist of polystyrene or polyethylene foams.
  • a plurality of spacers 20 distributed over the length of the waveguide 19 can be arranged behind each other for this purpose, which each coaxially surround only a short segment of the waveguide 19.
  • a single spacer may be used which extends over the entire length of the waveguide 19.
  • the dielectric waveguide 19 has the advantage that it causes a galvanic separation between the microwave module 9 and the antenna unit 1 1 due to its dielectricity.
  • the dielectric waveguide 19 acts as a high pass with regard to signal transmission. This offers the advantage of having a transmission of low frequency Interference signals, as generated for example by Frequenzmultipliern in the microwave module 9, prevents.
  • connection of the waveguide 19 to the microwave module 9 and the antenna unit 1 1 is preferably carried out in the measuring module 5 provided in the microwave module 9 and provided in the sensor module 7 opening in the antenna unit 1 1 plug connection terminals 21, 23, in which the ends 33 of the waveguide 19 ends are pluggable.
  • 2 shows an exploded view of the microwave module 9, of the waveguide 19 and of the plug-in connection 23 which preferably opens in the socket 17 of the sensor module 7 and opens out in the antenna unit 11.
  • the plug connection terminals 21, 23 have a preferably funnel-shaped opening opening into a waveguide into which the respective end 33 of the waveguide 19 is inserted.
  • the plug-in connection 23 consists of two halves 23a, 23b connected to one another in a substantially cylindrical element. In the halves 23a, 23b respectively opposite recesses are provided, which together form a funnel-shaped opening 25 of the
  • Plug connection terminal 23 and an adjoining on the opening 25 opposite side of the connector terminal 23 opening waveguide 27 form.
  • the halves 23a, 23b for example, consist overall of a conductive material, such as aluminum, or they consist of a non-conductive or only slightly conductive material which is provided at least on the inner surfaces of the halves 23a, 23b with a conductive coating.
  • the two halves 23a, 23b are mechanically connected to one another via a connection 29, for example a plug-in or screw connection.
  • the plug-in connection 23 is preferably mounted directly on a waveguide connection of the antenna unit 11, not shown here.
  • the connector connection 23 is preferably placed directly on the preferably in the socket 17 opening hollow conductor connection.
  • This waveguide connection can be, for example, a direct connection to a waveguide leading to the antenna of the antenna unit 11.
  • the waveguide connection in the antenna unit can be connected directly or via a further waveguide to a transition element, in which a transition to a planar waveguide, for example a microstrip line takes place, which in turn is then connected to a planar antenna, eg a patch antenna.
  • a feedthrough such as a in one of the waveguides in the antenna unit 1 1 used glass feedthrough, preferably a pressure-resistant and gas-tight separation from the measuring location, here the container interior, causes.
  • the attachment of the connector terminal 23 takes place, for example, through the outside by outside the opening 25 and the waveguide 27 axially through the
  • the funnel-shaped opening 25 has a tapered in the direction of the waveguide 27 rectangular cross-section and the waveguide 27 also has a rectangular cross-section.
  • Rectangular cross-sections are preferably used to transmit linearly polarized microwave signals.
  • circularly polarized microwave signals it is also possible to use them consistently, i. for the waveguide, the funnel-shaped opening and the waveguide circular cross-sections are used.
  • the cross section of the funnel-shaped opening 25 in the direction of the waveguide 27 as shown here can be continuously or stepwise transferred to the cross section of the waveguide 27.
  • the connection of the waveguide 19 is carried out by this end is inserted or pressed into the funnel-shaped opening 25.
  • a locking device is provided, via which engages the end of the waveguide 19 in a predetermined position in the opening 25.
  • the latching device comprises, for example, at least one locking lug 35 provided on the outside on the broad side of the waveguide 19. This latching device may be formed, for example, by a cylindrical or hemispherical elevation. For receiving the locking lug 35 and the detents 35 are in
  • Connector connection 23 for example, in the region of the transition between the opening 25 and the waveguide 27 identically shaped recesses 37 are provided, into which the detents 35 engage.
  • the plug-in connection 21 opening out in the microwave module 9 likewise has a funnel-shaped opening 41 opening into a waveguide 39, and is preferably in the Microwave module 9 integrated.
  • Fig. 4 shows an embodiment thereof.
  • Microwave module 9 comprises a circuit board 43 on which a microwave circuit, not shown in detail here, is arranged, as well as possibly a connecting device 45, via which further electronics can be connected to the microwave module 9.
  • the circuit board 43 is enclosed by a housing, which preferably consists of two half-shells 47, 49, which are interconnected with each other, enclosing the circuit board 43, the inner surfaces of which are conductive.
  • the half-shells 47, 49 may be made of a conductive material, such as a whole. Aluminum, consist.
  • conductive materials which are provided with a conductive coating at least on the inner surfaces can not or only to a limited extent be used. So can
  • metallized plastic injection molded parts are used as half shells 47, 49.
  • the two half shells 47, 49 of the microwave module 5 cause mechanical protection and electrical shielding of the microwave circuit from the environment.
  • the two half-shells 47, 49 on the input side mutually opposite recesses, which together form the funnel-shaped opening 41 of the connector connection 21, which in
  • Microwave module 5 merges into the waveguide 39.
  • the waveguide 39 is preferably formed by a corresponding recess in only one of the two half shells - here the lower half shell 47.
  • the connection of the waveguide 19 is also carried out here by the end 33 of the waveguide 19 is inserted through the opening 41 and pressed there or fixed at a predetermined position via a locking device identical to the locking device already described.
  • the waveguide 39 is connected to the microwave circuit.
  • the waveguide 37 for example - as shown in Fig. 5 - directly or via another formed by a corresponding recess in the lower half-shell 47 waveguide 51 via a conductive coated by the board 43 leading through a waveguide forming bore 53 to a Waveguide connection 55 of an overlying microwave component 57a be connected.
  • Waveguide-connected microwave components are described, for example, in the article published in the Microwave Symposium Digest of the IEEE on pages 789 to 792 in 2009 'Millimeter-wave SMT Low Cost Plastic Packages for Automotive RADAR at 77 GHz and High Date Rate E-band Radios' by the authors PF. Alleaume, C. Toussain, T. Huet, M.
  • Waveguide transition 59 may be provided, via which the waveguide 39 of the
  • Plug connection 21 in the microwave module 9 is connected to a planar waveguide 61.
  • the planar waveguide 61 is, for example, a
  • Microstrip line or a coplanar line which is applied to the board 43, and is at the end to a planar waveguide designed with a connection 63rd
  • the waveguide transition 59 is, for example, as shown here, arranged on the upper side of the board 43, and a conductive coated through the board 43 leading to the board top leading a waveguide bore 53 'either directly or through another through the corresponding recess in the lower half-shell 47 formed waveguide 51 connected to the waveguide 39 of the connector connection 21.
  • Waveguide transition 59 comprises a waveguide termination 65 which terminates the waveguide formed by the bore 53 'on its opposite side from the waveguide 39 of the connector connection 21, and an extension 67 integrally formed on the planar waveguide 61 and extending into one of the waveguide termination 65 and the bore 57 'enclosed cavity protrudes into it.
  • the extension 67 rests on the bore 53 'on a thin dielectric upper layer of the board 47 covering the bore 53'.
  • the extension 67 is for example a perpendicular to the longitudinal axis of the bore 53 'aligned planar structure with a trapezoidal base.
  • the waveguide termination 65 forms an electrically conductive cap covering the bore 53 ', which is in electrically conductive contact with the conductive coating of the bore 53'. It is opposite the waveguide 61 and opposite its extension 67, e.g. by a corresponding spacing thereof, electrically isolated.
  • Waveguide termination 65 may, for example - as shown here - by a
  • the Contact surface 69 is electrically conductively connected via a VIAS distributed around the recess to a ground conductor M integrated in the upper region of the board 43, which in turn is in direct electrical contact with the conductive coating of the bore 53 '.
  • an electrically conductive cap can be used as a waveguide termination, which is placed as a single element on the board 43.
  • partition walls 71 may be provided, for example, in the interior of the microwave module, which shield individual or group-wise arranged circuit parts against each other. This is illustrated in FIG. 4 using the example of the two microwave components 57 applied to the board 43.
  • the dividing wall 71 is here arranged in the upper half-shell 49 between two cavities formed by recesses in the upper half-shell 49, each of which surround a microwave component 57.
  • the dividing wall 71 is located with an end face on a region of the board 43, on which a pattern continuing the shielding is provided.
  • the half shells 47, 49 on the shape of their interiors, the function of individual components of the microwave circuit - as already shown in the example of the waveguide end 65 - take over, or support.
  • simple waveguide networks 73 can be constructed via the shaping of the recesses in the half-shells 47, 49 alone or in conjunction with surfaces of the surface of the board 43 adjoining thereto in a conductive manner.
  • FIG. 4 shows a view of a waveguide network 73 in the lower half-shell 47, which is closed at the top by the metallized underside of the boards 43 lying thereon.
  • the electrically conductive surfaces of the structure in the half-shell together with the electrically covering platinum coating covering the structure, at least in this area form the walls of the structures Waveguide structure.
  • a good conductive connection of the adjoining used as Hohlleiterbergrenzungswand surfaces of board coating and half-shell 47 is required.
  • waveguide networks 73 can also be arranged within the respective half-shell 47. 49.
  • the respective half-shell for example, consist of two interconnected layers, in which the respectively required structures are incorporated in the form of recesses.
  • connections can be provided to other microwave components with waveguide connection or with planar connection. This can be e.g. several outputs or inputs having
  • Waveguide networks may be connected to a plurality of microwave components located above.
  • the two half-shifts 47, 49 are pressed against each other, for example by rivets or screws.
  • a gap surrounding the printed circuit board 43 for receiving a conductive seal or a conductive adhesive is provided between the two half shells 47, 49.
  • the invention is not limited to level measuring devices, but can be used in other measuring devices in which high-frequency microwave signals are transmitted between a serving as a transmitter and / or receiver microwave module and an antenna unit. Examples of this are distance meters, as used for example in the automotive industry. I contents

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Abstract

Es ist ein mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitendes Messgerät, mit einem Mikrowellenmodul (9) zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen (S) und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen (R), und einer Antenneneinheit (11) zum Senden der Mikrowellensendesignale (S) und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale (R) beschrieben, das eine kostengünstige flexibel einsetzbare für die Übertragung von Mikrowellensignalen mit hohen Frequenzen, insb. Frequenzen von 70 GHz und mehr, geeignete Verbindung zwischen dem Mikrowellenmodul (9) und der Antenneneinheit (11) aufweist, die dadurch gegeben ist, dass das Mikrowellenmodul (9) und die Antenneneinheit (11) über einen dielektrischen Wellenleiter (19) miteinander verbunden sind, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale (S) vom Mikrowellenmodul (9) zur Antenneneinheit (11) und/oder eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale (R) von der Antenneneinheit (11) zum Mikrowellenmodul (9) erfolgt.

Description

Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät
Die Erfindung betrifft ein mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitendes Messgerät, mit einem Mikrowellenmodul zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von
Mikrowellenempfangssignalen, einer Antenneneinheit zum Senden der
Mikrowellensendesignale und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale, bei dem Mikrowellensendesignale vom Mikrowellenmodul zur Antenneneinheit und/oder Mikrowellenempfangssignale von der Antenneneinheit zum Mikrowellenmodul übertragen werden.
Mit Mikrowellen arbeitende Messgeräte werden beispielsweise in der Mess- und
Regeltechnik, sowie im Rahmen der industriellen Prozessautomatisierung, zur Messung von Füllständen eines in einem Behälter befindlichen Füllguts nach dem Laufzeitprinzip eingesetzt. Dabei sendet das Füllstandsmessgerät mittels einer auf das Füllgut ausgerichteten Sendeeinheit Mikrowellensendesignale in Richtung der Füllgutoberfläche, empfängt deren an der Füllgutoberfläche reflektierten Reflexionssignale mittels einer entsprechend ausgerichteten Empfangseinheit nach einer vom zu messenden Füllstand abhängigen Laufzeit, und bestimmt anhand der gemessenen Laufzeit, der Position der Sende- und Empfangseinheit relativ zum Behälter, und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellensignale den Füllstand.
Zur Bestimmung der Laufzeiten können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnismäßig kurze Entfernungen mittels reflektierter
Mikrowellensignale zu messen. Die bekanntesten Beispiele sind das Pulsradar und das Frequenzmodulations-Dauerstrichradar (FMCW-Radar).
Beim Pulsradar werden periodisch kurze Mikrowellen-Sendeimpulse gesendet, die von der Füllgutoberfläche reflektiert und nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Es wird anhand des empfangenen Signals eine Echofunktion abgeleitet, die die empfangene Signalamplitude als Funktion der Zeit wiedergibt. Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos. Beim FMCW- Verfahren wird kontinuierlich ein Mikrowellensignal gesendet, das periodisch linear frequenzmoduliert ist, beispielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz des empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augenblicksfrequenz, die das Sendesignal zum Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenzdifferenz auf, die von der Laufzeit des Mikrowellensignals und dessen Echosignals abhängt. Die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Empfangssignal, die durch Mischung beider Signale und Auswertung des Fourierspektrums des Mischsignals gewonnen werden kann, entspricht somit dem Abstand der reflektierenden Fläche von der Antenne. Ferner entsprechen die Amplituden der Spektrallinien des durch Fouriertransformation gewonnenen
Frequenzspektrums den Echoamplituden. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
Aus der Echofunktion wird mindestens ein Nutzecho bestimmt, das der Reflexion des Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellen unmittelbar die Wegstrecke, die die Mikrowellen auf ihrem Weg vom Messgerät zur Füllgutoberfläche und zurück durchlaufen. Anhand der Einbauhöhe des Füllstandsmessgeräts über dem Behälter lässt sich hieraus unmittelbar der gesuchte Füllstand berechnen.
Mit Mikrowellen arbeitende Messgeräte der eingangs genannten Art bestehen
vorzugsweise aus zwei getrennten miteinander verbundenen Modulen, von denen eines das Mikrowellenmodul und gegebenenfalls weitere Elektroniken, insb. Mess-,
Signalverarbeitungs-, Kommunikations- und/oder Energieversorgungselektroniken, umfasst, und das andere die Antenneneinheit und in der Regel auch eine
Befestigungsvorrichtung für die mechanische Befestigung der Antenneneinheit am Messort und/oder eine an die Bedingungen am Messort angepasste Abtrennung zwischen dem Messort und der Umgebung umfasst. Letztere umfasst in der Füllstandsmesstechnik regelmäßig entsprechende Behälterabdichtungen sowie gegebenenfalls in der
Antenneneinheit vorgesehene Durchführungen.
Durch die paarweise Kombination unterschiedlicher Module kann hierdurch auf kostengünstige und flexible Weise eine breite Variantenvielfalt an Messgeräten angeboten werden, ohne dass hierzu immense Lagerbestände erforderlich sind. So können unterschiedliche Mikrowellenmodule und/oder Elektroniken enthaltende Module mit einer großen Vielzahl an sich durch die Abtrennung, die Befestigungsvorrichtung und/oder den Antennentyp der Antenneneinheit unterscheidenden Modulen kombiniert werden.
Bei der Verbindung der jeweils ausgewählten Module zu der gewünschten
Messgerätvariante muss das jeweilige Mikrowellenmodul unter Überwindung der jeweils vorgesehenen Abtrennungen zwischen Messort und Umgebung an die Antenneneinheit angeschlossen werden. Diese Verbindung erfolgt heute regelmäßig über Koaxialkabel, die endseitig über entsprechende Steckverbindungen mit dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit verbunden werden. Koaxialkabel sind auf Grund ihrer einfachen mechanischen Montage über Steckverbindungen, ihrer mechanischen Flexibilität und ihrer an die Gegebenheiten am Einsatzort flexibel anpassbaren Länge optimal für diesen Zweck geeignet. Sie sind schlechte Wärmeleiter, was insb. in Anwendungen in denen am Messort hohe
Temperaturen auftreten, denen das Mikrowellenmodul und gegebenenfalls vorzusehende weitere Elektroniken nicht standhalten würden, einen sicheren Schutz dieser Komponenten vor Überhitzung bietet. Darüber hinaus kann die Steckverbindung zum Mikrowellenmodul zur Unterbindung von Ausgleichströmen zwischen dem Mikrowellenmodul und der
Antenneneinheit mit einer galvanischen Trennung von Innen- und Außenleiter versehen werden, und die Steckverbindung zur Antenneneinheit kann zur Verbesserung der
Abtrennung zwischen Messort und Umgebung hin mit einer vorzugsweise hermetisch dichten Durchführung ausgestattet werden.
Der Einsatzbereich, in dem Koaxialkabel zur Übertragung von Mikrowellensignalen eingesetzt werden können, ist jedoch im Hinblick auf die Frequenz dieser Signale begrenzt. So muss beispielsweise zur Gewährleistung einer einmodigen Wellenleitung der
Durchmesser des Koaxialkabels proportional zum Kehrwert der Frequenz verkleinert werden. Würde man die Ausbreitung höherer Moden im Koaxialkabel zulassen, so würde dies zu einer Modendispersion und damit zu einem zeitlichen Auseinanderlaufen der Mikrowellensignale führen, die insb. bei der oben beschriebenen auf einer
Laufzeitmessung beruhenden Füllstandsmessung zu deutlichen Messfehlern führt und im Extremfall eine sinnvolle Laufzeitmessung sogar unmöglich machen würde.
Durch die mit steigender Frequenz zunehmende Verkleinerung des Durchmessers erhöhen sich jedoch die Präzisionsanforderungen an die Koaxialkabel, die Steckverbindungen und die daran anschließenden Leitungsübergänge derart, dass eine wirtschaftliche Lösung in den nächsten Jahren nicht absehbar ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Dämpfung in Koaxialleitern mit der Frequenz und kleiner werdendem Leitungsquerschnitt zunimmt. Selbst qualitativ sehr hochwertige und damit teure Koaxialkabel weisen bei einer Frequenz von 75 GHz und einer
Leitungslänge von 20 cm ohne Steckverbindungen und daran anschließende
Übergangselemente bereits eine Dämpfung in der Größenordnung von 3 dB auf. Mit Steckverbindungen und Übergangselementen kann die Dämpfung auch bei sehr hochwertigen Komponenten bis zu 10 dB betragen. Dies würde bei den oben beschriebenen Füllstandsmessgeräten zu einer drastischen Verkürzung der Reichweite führen.
Eine Alternative zu Koaxialleitungen bilden bei hohen Frequenzen, insb. bei Frequenzen von 75 GHz und mehr, Hohlleiter mit rundem oder rechteckigem Querschnitt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht flexibel sind, und daher nicht gebogen oder verdreht werden können, um optimal in das Messgerät eingesetzt und angeschlossen zu werden. Es gibt zwar Speziallösungen flexibler Hohlleiter, diese sind jedoch genau wie bei diesen Frequenzen einsetzbare Koaxialleitungen extrem teuer.
Darüber hinaus besteht bei Hohleitern mit rundem Querschnitt das Problem, dass die Polarisationsrichtung der Mikrowellensignale an den Biegungen verloren geht.
Hohlleiterverbindungen mit rundem Querschnitt können daher nur in Verbindung mit zirkulär polarisierten Mikrowellensignalen eingesetzt werden.
Die oben genannten Probleme lassen sich natürlich umgehen, in dem Antenneneinheit und Mikrowellenmodul als einteilige kompakte Einheit aufgebaut werden. Ein Beispiel hierzu ist in der WO 2008/1 14043 beschrieben. Dort ist in einem Mikrowellenmodul eine über eine Mikrostreifenleitung gespeiste Patchantenne integriert, auf die ein aus dem Gehäuse des Mikrowellenmoduls heraus ragender dielektrischer Stab aufgebracht wird, über den die Mikrowellensignale durch die Gehäusewand hindurch nach außen gesendet bzw. von außen darauf auftreffende Mikrowellensignale zur Antenne im Inneren des Gehäuses übertragen werden. Hierdurch geht die Modularität jedoch verloren. Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät mit einem Mikrowellenmodul und einer davon getrennten Antenneneinheit anzugeben, das eine kostengünstige flexibel einsetzbare für die Übertragung von Mikrowellensignalen mit hohen Frequenzen, insb. Frequenzen von 70 GHz und mehr, geeignete Verbindung zwischen dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit aufweist.
Hierzu besteht die Erfindung in einem mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei
Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitenden Messgerät, mit
- einem Mikrowellenmodul zur Erzeugung von
Mikrowellensendesignalen und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung
von Mikrowellenempfangssignalen,
- einer Antenneneinheit zum Senden der
Mikrowellensendesignale und/oder zum Empfang der
Mikrowellenempfangssignale, bei dem das Mikrowellenmodul und die Antenneneinheit erfindungsgemäß über einen dielektrischen Wellenleiter miteinander verbunden sind, über den eine Übertragung der
Mikrowellensendesignale vom Mikrowellenmodul zur Antenneneinheit und/oder eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale von der Antenneneinheit zum
Mikrowellenmodul erfolgt.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht der dielektrische Wellenleiter aus Keramik oder aus einem flexiblen Kunststoff, insb. aus Polytetrafluorethylen (PTFE). Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist im Mikrowellenmodul und/oder in der
Antenneneinheit ein Steckverbindungsanschluss vorgesehen, in den der Wellenleiter endseitig einsteckbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Steckverbindungsanschlüsse eine trichterförmige in einen Hohlleiter mündende Öffnung auf, durch die das jeweilige Ende des Wellenleiters in den Hohlleiter einführbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Weiterbildung ist der Hohlleiter des
Steckverbindungsanschlusses der Antenneneinheit in der Antenneneinheit an eine Antenne angeschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der dielektrische Wellenleiter koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter umgeben, in dem bei einer Übertragung des Mikrowellensendesignals und/oder des Mikrowellenempfangsignals aus dem Wellenleiter herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung
- weist das Mikrowellenmodul ein zwei Halbschalen aufweisendes Gehäuse
auf,
- ist in dem Gehäuse eine Mikrowellenschaltung angeordnet, und
- sind die Innenflächen der Halbschalen elektrisch leitfähig.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die trichterförmige Öffnung und der Halbleiter des Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls durch Ausnehmungen in den Halbschalen gebildet.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung
- ist die Mikrowellenschaltung auf einer Platine angeordnet, - ist auf der Platine ein Mikrowellenbauteil mit einem
Hohlleiteranschluss angeordnet, und
- ist der Hohlleiter des Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls
über eine leitfähige beschichtete Bohrung in der Platine mit dem
Hohlleiteranschluss des Mikrowellenbauteils verbunden.
Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist der Hohlleiter des
Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls im Mikrowellenmodul über einen Wellenleiterübergang an einen planaren Wellenleiter angeschlossen, der mit einem Anschluss eines Mikrowellenbauteils verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind in mindestens einer der Halbschalen
Ausnehmungen vorgesehen,
- die ein durch eine elektrisch leitfähig beschichtete Oberfläche der Platine
abgeschlossenes Hohlleiternetzwerk bilden, oder
- die ein vollständig innerhalb der jeweiligen Halbschale angeordnetes
Hohlleiternetzwerk bilden.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist im Innenraum des Mikrowellenmoduls mindestens eine Trennwand, insb. eine zwei Ausnehmungen einer Halbschale voneinander trennende Wand, vorgesehen, die im Innenraum angeordnete Schaltungsteile der
Mikrowellenschaltung gegeneinander abschirmt.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass über den dielektrischen Wellenleiter eine
kostengünstige flexibel einsetzbare Verbindung zwischen dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit besteht, die für die Übertragung von Mikrowellensignalen mit hohen Frequenzen, insb. Frequenzen von 70 GHz und mehr, geeignet ist.
Über die Steckverbindungsanschlüsse für den Wellenleiter ist ein modularer Aufbau des Messgeräts möglich, in dem auf einfach und flexibel zu handhabende Weise eine für die Signalübertragung hochfrequenter Mikrowellensignal geeignete Verbindung zwischen einem das Mikrowellenmodul enthaltenden Messmoduls und einem die Antenneneinheit enthaltenden Sensormodul hergestellt werden kann.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt: eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Messgeräts am Beispiel einer Anordnung zur Füllstandsmessung;
Fig. 2 zeigt: eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls, des
dielektrischen Wellenleiters und des
Steckverbindungsanschlusses des Sensormoduls von Fig. 1 ;
Fig. 3 zeigt: den Steckverbindungsanschluss des Sensormoduls;
Fig. 4 zeigt: eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls;
Fig. 5 zeigt: ein Mikrowellenmodul mit integriertem
Steckverbindungsanschluss, der über eine Hohlleiterverbindung an einen Hohlleiteranschluss eines Mikrowellenbauteil
angeschlossen ist; und
Fig. 6 zeigt: ein Mikrowellenmodul mit integriertem
Steckverbindungsanschluss, der über einen Wellenleiterübergang an einen planaren Wellenleiter angeschlossen ist. Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen mit Mikrowellen arbeitenden
Messgeräts. Das Messgerät ist in dem dargestellten Beispiel ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät zur Messung eines Füllstandes L eines Füllguts 1 in einem Behälter 3. Das Füllstandsmessgerät ist beispielsweise ein eingangs erwähntes Puls- oder FMCW Radar Füllstandsmessgerät.
Erfindungsgemäß weist das Messgerät einen modularen Aufbau aus einem ersten - nachfolgend als Messmodul 5 bezeichneten - und einem damit verbundenen zweiten - nachfolgend als Sensormodul 7 - bezeichneten Modul auf. Das Messmodul 5 umfasst ein Mikrowellenmodul 9 zur Erzeugung von vom Messgerät zu sendenden Mikrowellensendesignalen S und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von vom Messgerät empfangenen Mikrowellenempfangssignalen R. Darüber hinaus kann das Messmodul 5 weitere Komponenten, insb. weitere Elektroniken, insb. Mess-,
Signalverarbeitungs-, Kommunikations- und/oder Energieversorgungselektroniken, sowie gegebenenfalls eine Vorortanzeige A, umfassen.
Das Sensormodul 7 umfasst eine Antenneneinheit 1 1 mit einer Antenne zum Senden der Mikrowellensendesignale S und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale R. Als Antenne kann beispielsweise, wie hier dargestellt, eine Hornantenne eingesetzt werden. Dabei sind sowohl Hornantennen mit rundem als auch mit rechteckförmigem in Richtung des Füllguts 1 ansteigendem Trichterquerschnitt einsetzbar. Alternativ können dielektrische Stabantennen, Mikrostreifenleitungsantennen, Linsenantennen oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Antennentypen eingesetzt werden.
Darüber hinaus umfasst das Sensormodul 7 eine Befestigungsvorrichtung 13 für die mechanische Befestigung der Antenneneinheit 1 1 am Messort. Hierzu können alle bekannten Befestigungsvorrichtungen eingesetzt werden, die eine für die jeweilige Anwendung des Messgeräts ausreichende Abdichtung zwischen dem Messort und der Umgebung bewirken. In Fig. 1 ist als eine mögliche Ausführungsform ein Flansch vorgesehen, der auf einem auf einem Behälterstutzen vorgesehenen Gegenflansch montiert ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Antenneneinheit 1 1 dazu, von dem
Mikrowellenmodul 9 generierte Mikrowellensendesignale S in Richtung des Füllguts 1 zu senden und/oder deren an der Füllgutoberfläche reflektiertes Reflexionssignal als
Mikrowellenempfangssignal R nach einer vom Füllstand L abhängigen Laufzeit zu empfangen.
Zur Füllstandsmessung werden die Mikrowellenempfangssignale R dem Messmodul 5 zugeführt, das anhand dieser Signale eine für den Weg vom Füllstandsmessgerät zur Füllgutoberfläche und zurück benötigte vom Füllstand L abhängige Signallaufzeit ermittelt und anhand dieser Signallaufzeit den Füllstand L bestimmt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Antenneneinheit 1 1 beschrieben, die sowohl die vom Mikrowellenmodul 9 generierten Mikrowellensendesignale S sendet, als auch deren an der Füllgutoberfläche reflektierten Reflexionssignale als
Mikrowellenempfangssignale R empfängt und dem Messmodul 5 zuführt. Alternativ kann das Senden über eine oder mehrere reine Sendeantenneneinheiten und das Empfangen über eine oder mehrere reine Empfangsantenneneinheiten erfolgen. Die Erfindung ist völlig analog auch in Verbindung mit reinen Sendeantenneneinheiten bzw. reinen
Empfangsantenneneinheiten einsetzbar. Mess- und Sensormodul 5, 7 sind beispielsweise mittels einer mechanischen Verbindung 15 unmittelbar miteinander verbunden. Als mechanische Verbindung 15 eignen sich herkömmliche eine Abdichtung gegenüber der Umgebung bewirkende Verbindungen, wie z.B. Schraub- oder Flanschverbindungen, über deren Innenraum eine durchgängige Verbindung zwischen den Innenräumen von Mess- und Sensormodul 5, 7 besteht. Hierzu kann beispielsweise ein an das Sensormodul 7 angeformter Stutzen 17 vorgesehen sein, auf dem das Messmodul 5 derart montiert wird, dass eine Öffnung des
Messmodulgehäuses in den Stutzen 17 mündet.
Erfindungsgemäß sind das Mikrowellenmodul 9 im Inneren des Messmoduls 5 und die Antenneneinheit 1 1 des Sensormoduls 7 über einen dielektrischen Wellenleiter 19 miteinander verbunden, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale S vom Mikrowellenmodul 9 zur Antenneneinheit 1 1 und eine Übertragung der
Mikrowellenempfangssignale R von der Antenneneinheit 1 1 zum Mikrowellenmodul 9 erfolgt.
Der dielektrische Wellenleiter 19 verläuft hierzu in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Innenraum der Verbindung 15 hindurch.
Die mechanische Verbindung 15 zwischen Mess- und Sensormodul 5, 7 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ können Mess- und Sensormodul 5, 7 getrennt voneinander angeordnet und mechanisch befestigt sein, und über den hierzu in ein vorzugsweise flexibles Schutzrohr eingebrachten von der Antenneneinheit 1 1 zum
Mikrowellenmodul 9 führenden dielektrischen Wellenleiter 19 miteinander verbunden sein.
Der dielektrische Wellenleiter 19 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen dielektrischen Kunststoff, insb. aus einem Thermoplast, oder aus Keramik. Vorzugsweise werden Werkstoffe mit geringer Dielektrizitätskonstante, insb. mit Dielektrizitätskonstanten zwischen 2 und 4, eingesetzt, in denen geringe dielektrische Verluste auftreten. Der dielektrische Wellenleiter 19 kann beispielsweise ein Spritzgussteil aus
Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. Die Verwendung eines flexiblen Materials erleichtert die Handhabung des Wellenleiters 19 bei dessen Anbringung und Anschluss.
Der dielektrische Wellenleiter 19 ist vorzugsweise spiralfederförmig ausgebildet. Diese Form bewirkt ein hohes Maß an Flexibilität im Hinblick auf die Länge der über den
Wellenleiter 19 realisierbaren Verbindung. Letzteres ist insb. dann von Vorteil, wenn in unterschiedlichen Kombinationen unterschiedlicher Varianten von Mess- und
Sensormodulen verschieden große Abstände zwischen dem Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 1 1 über den Wellenleiter 19 überbrückt werden. Darüber hinaus bietet es den Vorteil, dass das Messmodul 5 auf dem Sensormodul 7 gegenüber dem Sensormodul 7 drehbar angebracht werden kann. Dabei liegt über die Spiralfederform eine gewisse Überlänge des Wellenleiters 19 vor, die für die Drehung zur Verfügung steht. Diese erlaubt es dem Anwender beispielsweise, eine im Messmodul 5 integrierte Anzeige A in eine von ihm gewünschte Richtung auszurichten.
Der dielektrische Wellenleiter 19 ist über dessen gesamte zwischen dem
Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 1 1 verlaufende Länge koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter umgeben, in dem aus dem Wellenleiter 19 herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind. Bei den hohen Frequenzen von 70 GHz und mehr ist sind die aus dem Wellenleiter 19 herausreichenden Feldanteile räumlich eng auf die unmittelbare Umgebung des Wellenleiters 19 begrenzt. Entsprechend ist bereits ein für die ungehinderte Ausbreitung der Feldanteile ausreichend großer den Wellenleiter 19 koaxial umgebender Hohlraum gegeben, wenn die Innenwände der mechanischen Verbindung 15 bzw. des Schutzrohrs einen durch die zu übertragenden Signalfrequenzen und die daran angepassten Abmessungen des Wellenleiters 19 vorgegebenen Mindestabstand zum Wellenleiter 19 aufweisen. Der Mindestabstand liegt für Wellenleiter 19 mit recheckigem Querschnitt beispielsweise in der Größenordnung des zwei- bis vierfachen der Wellenleiterbreite. Bei einer für die Übertragung von Signalen mit Frequenzen oberhalb von 70 GHz liegt die Wellenleiterbreite beispielsweise im Bereich von zwei bis drei Millimetern. Entsprechend ergibt sich ein Mindestabstand in der
Größenordnung von 10 mm.
Darüber hinaus kann der Mindestabstand zu den Innenwänden der Verbindung 15 bzw. des Schutzrohrs - wie in Fig. 2 dargestellt - durch Abstandshalter 20 aus einem Material, in dem eine ungehinderte Ausbreitung der Feldanteile möglich ist, sichergestellt werden. Hierzu eignen sich insb. den Wellenleiter 19 koaxial umgebende Hülsen, die auf den Wellenleiter 19 aufgeschoben werden. Die Abstandshalter 20 können beispielsweise aus Polystyrol- oder Polyethylenschaumstoffen bestehen. Um ein hohes Maß an Flexibilität des Wellenleiters 19 zu erhalten, können hierzu mehrere Abstandshalter 20 über die Länge des Wellenleiters 19 verteilt hintereinander angeordnet werden, die jeweils nur ein kurzes Segment des Wellenleiters 19 koaxial umschließen. Alternativ kann für relativ gerade verlaufende Wellenleiter 19 auch ein einziger Abstandshalter eingesetzt werden, der sich über die gesamte Länge des Wellenleiters 19 erstreckt.
Der dielektrische Wellenleiter 19 bietet den Vorteil, dass er aufgrund seiner Dielektrizität eine galvanische Trennung zwischen dem Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 1 1 bewirkt.
Gleichzeitig wirkt der dielektrische Wellenleiter 19 im Hinblick auf die Signalübertragung als Hochpass. Dies bietet den Vorteil, dass er eine Übertragung von niederfrequenten Störsignalen, wie sie beispielsweise von Frequenzmultipliern im Mikrowellenmodul 9 erzeugt werden, unterbindet.
Der Anschluss des Wellenleiters 19 an das Mikrowellenmodul 9 und die Antenneneinheit 1 1 erfolgt vorzugsweise über im Messmodul 5 vorgesehene ins Mikrowellenmodul 9 mündende und im Sensormodul 7 vorgesehene in der Antenneneinheit 1 1 mündende Steckverbindungsanschlüsse 21 , 23, in die die Enden 33 des Wellenleiters 19 endseitig einsteckbar sind. Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls 9, des Wellenleiters 19 und des vorzugsweise im Stutzen 17 des Sensormoduls 7 angeordneten in der Antenneneinheit 1 1 mündenden Steckverbindungsanschlusses 23.
Die Steckverbindungsanschlüsse 21 , 23 weisen eine vorzugsweise trichterförmige in einen Hohlleiter mündende Öffnung auf, in die das jeweilige Ende 33 des Wellenleiters 19 eingeführt ist.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des im Sensormodul 7 vorgesehenen
Steckverbindungsanschlusses 23. Der Steckverbindungsanschluss 23 besteht aus zwei miteinander zu einem im Wesentlichen zylindrischen Element verbundenen Hälften 23a, 23b. In den Hälften 23a, 23b sind jeweils einander gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen, die zusammen eine trichterförmige Öffnung 25 des
Steckverbindungsanschlusses 23 und einen daran anschließenden auf der der Öffnung 25 gegenüberliegenden Seite des Steckverbindungsanschlusses 23 mündenden Hohlleiter 27 bilden. Die Hälften 23a, 23b bestehen beispielsweise insgesamt aus einem leitfähigen Werkstoff, wie z.B. Aluminium, oder sie bestehen aus einem nicht oder nur in geringem Maße leitfähigen Werkstoff, der zumindest auf den Innenflächen der Hälften 23a, 23b mit einer leitfähigen Beschichtung versehen ist. Die beiden Hälften 23a, 23b sind mechanisch über eine Verbindung 29, z.B. eine Steck- oder Schraubverbindung, miteinander verbunden. Der Steckverbindungsanschluss 23 wird vorzugsweise unmittelbar auf einen hier nicht dargestellten Hohlleiteranschluss der Antenneneinheit 1 1 montiert. Hierzu wird der Steckverbindungsanschluss 23 vorzugsweise unmittelbar auf den vorzugsweise im Stutzen 17 mündenden Hohlleiteranschluss aufgesetzt. Dieser Hohlleiteranschluss kann beispielsweise ein direkter Anschluss an einen zur Antenne der Antenneneinheit 1 1 führenden Hohlleiter sein. Alternativ kann der Hohlleiteranschluss in der Antenneneinheit unmittelbar oder über einen weiteren Hohlleiter an ein Übergangselement angeschlossen sein, in dem ein Übergang auf einen planaren Wellenleiter, z.B. eine Mikrostreifenleitung, erfolgt, der dann wiederum mit einer planaren Antenne, z.B. einer Patchantenne, verbunden ist. Vorzugsweise erfolgt die Signalübertragung der Mikrowellensendesignale S und der Mikrowellenempfangssignale R in der Antenneneinheit 1 1 über eine Durchführung, wie z.B. eine in einen der Hohleiter in der Antenneneinheit 1 1 eingesetzte Glasdurchführung, die eine vorzugsweise druckfeste und gasdichte Trennung gegenüber dem Messort, hier dem Behälterinnenraum, bewirkt.
Die Befestigung des Steckverbindungsanschlusses 23 erfolgt beispielsweise über durch außenseitlich außerhalb der Öffnung 25 und des Hohlleiters 27 axial durch den
Steckverbindungsanschluss 23 führende Bohrungen 31 hindurch geführte
Befestigungsschrauben.
In Verbindung mit dem in Fig. 2 dargestellten Wellenleiter 19 mit rechteckförmigen
Querschnitt, weist die trichterförmige Öffnung 25 einen sich in Richtung des Hohlleiters 27 verjüngenden rechteckförmigen Querschnitt und der Hohlleiter 27 entsprechend ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Rechteckige Querschnitte werden bevorzugt zur Übertragung linear polarisierter Mikrowellensignale verwendet. Alternativ können zur Übertragung zirkulär polarisierter Mikrowellensignale natürlich auch durchgängig, d.h. für den Wellenleiter, die trichterförmige Öffnung und den Hohlleiter kreisförmige Querschnitte eingesetzt werden.
Bei beiden Varianten kann der Querschnitt der trichterförmigen Öffnung 25 in Richtung des Hohlleiters 27 wie hier dargestellt kontinuierlich oder aber auch stufenförmig auf den Querschnitt des Hohlleiters 27 überführt werden. Der Anschluss des Wellenleiters 19 erfolgt, indem dieser endseitig in die trichterförmige Öffnung 25 eingesteckt oder eingepresst wird. Hierzu weist der Wellenleiter 19
vorzugsweise spitz zulaufende Enden 33 auf. Vorzugsweise ist eine Rastvorrichtung vorgesehen, über die das Ende des Wellenleiters 19 in einer vorgegebenen Position in der Öffnung 25 einrastet. Die Rastvorrichtung umfasst beispielsweise mindestens eine endseitig außenseitlich auf der breiten Seite des Wellenleiters 19 vorgesehene Rastnase 35. Diese kann beispielsweise durch eine zylindrische oder halbkugelförmige Erhebung gebildet sein. Zur Aufnahme der Rastnase 35 bzw. der Rastnasen 35 sind im
Steckverbindungsanschluss 23 beispielsweise im Bereich des Übergangs zwischen Öffnung 25 und Hohlleiter 27 formgleiche Ausnehmungen 37 vorgesehen, in die die Rastnasen 35 einrasten.
Der im Mikrowellenmodul 9 mündende Steckverbindungsanschluss 21 weist ebenfalls eine trichterförmige in einen Hohlleiter 39 mündende Öffnung 41 auf, und ist vorzugsweise im Mikrowellenmodul 9 integriert. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierzu. Das
Mikrowellenmodul 9 umfasst eine Platine 43 auf der eine hier nicht im Detail dargestellte Mikrowellenschaltung angeordnet ist, sowie gegebenenfalls eine Anschlussvorrichtung 45, über die weitere Elektroniken an das Mikrowellenmodul 9 anschließbar sind.
Die Platine 43 ist von einem Gehäuse umschlossen, das vorzugsweise aus zwei unter Einschließung der Platine 43 miteinander verbundenen Halbschalen 47, 49 besteht, deren Innenflächen leitfähig sind. Hierzu können die Halbschalen 47, 49 insgesamt aus einem leitfähigen Werkstoff, wie z.B. Aluminium, bestehen. Alternativ können auch nicht oder nur in geringem Maße leitfähige Materialien eingesetzt werden, die zumindest auf den Innenflächen mit einer leitfähigen Beschichtung versehen werden. So können
beispielsweise metallisierte Kunststoffspritzgussteile als Halbschalen 47, 49 eingesetzt werden. Die beiden Halbschalen 47, 49 des Mikrowellenmoduls 5 bewirken einen mechanischen Schutz und eine elektrische Abschirmung der Mikrowellenschaltung gegenüber der Umgebung.
Darüber hinaus können sie durch entsprechende Formgebung der zwischen ihnen und der Platine 43 eingeschlossenen durch nach innen weisende leitfähige Mantelflächen abgegrenzten Hohlräume weitere nachfolgend anhand von Beispielen näher beschriebene Funktionen übernehmen.
Genau wie beim Steckverbindungsanschluss 23 auch, weisen die beiden Halbschalen 47, 49 eingangsseitig einander gegenüberliegende Ausnehmungen auf, die zusammen die trichterförmige Öffnung 41 des Steckverbindungsanschlusses 21 bilden, die im
Mikrowellenmodul 5 in den Hohlleiter 39 übergeht. Der Hohlleiter 39 wird vorzugsweise durch eine entsprechende Ausnehmung in nur einer der beiden Halbschalen - hier der unteren Halbschale 47 - gebildet. Der Anschluss des Wellenleiters 19 erfolgt auch hier, indem das Ende 33 des Wellenleiters 19 durch die Öffnung 41 eingeführt und dort eingepresst oder über eine identisch zu der bereits beschriebenen Rastvorrichtung ausgebildeten Rastvorrichtung an einer vorgegebenen Position fixiert wird.
Im Inneren des Mikrowellenmoduls 9 ist der Hohlleiter 39 an die Mikrowellenschaltung angeschlossen. Hierzu kann der Hohlleiter 37 beispielsweise - wie in Fig. 5 dargestellt - unmittelbar oder über einen weiteren durch eine entsprechende Ausnehmung in der unteren Halbschale 47 gebildeten Hohlleiter 51 über eine leitfähig beschichtete durch die Platine 43 hindurch führende einen Hohlleiter bildende Bohrung 53 an einen Hohlleiteranschluss 55 eines darüber befindlichen Mikrowellenbauteils 57a angeschlossen sein. Mikrowellenbauteile mit Hohlleiteranschluss sind beispielsweise in dem 2009 im Microwave Symposium Digest des IEEE auf den Seiten 789 bis 792 erschienenen Artikel 'Millimeter-wave SMT Low Cost Plastic Packages for Automotive RADAR at 77 GHz and High Date Rate E-band Radios' der Autoren PF. Alleaume, C. Toussain, T. Huet, M.
Camiade der United Monolithic Semiconductors, Orsay, 91401 Frankreich, beschrieben.
Alternativ kann im Mikrowellenmodul 9 - wie in Fig. 6 dargestellt - ein
Wellenleiterübergang 59 vorgesehen sein, über den der Hohlleiter 39 des
Steckverbindungsanschlusses 21 im Mikrowellenmodul 9 an einen planaren Wellenleiter 61 angeschlossen ist. Der planare Wellenleiter 61 ist beispielsweise eine
Mikrostreifenleitung oder eine Koplanarleitung, die auf die Platine 43 aufgebracht ist, und ist endseitig an ein mit einem für planare Wellenleiter ausgelegten Anschluss 63
ausgestattetes Mikrowellenbauteil 57b angeschlossen. Der Wellenleiterübergang 59 ist beispielsweise, wie hier dargestellt, auf der Oberseite der Platine 43 angeordnet, und über eine leitfähig beschichtete durch die Platine 43 zur Platinenoberseite führende einen Hohlleiter bildende Bohrung 53' entweder unmittelbar oder über einen weiteren durch die entsprechende Ausnehmung in der unteren Halbschale 47 gebildeten Hohlleiter 51 an den Hohlleiter 39 des Steckverbindungsanschlusses 21 angeschlossen. Der
Wellenleiterübergang 59 umfasst einen Hohlleiterabschluss 65, der den durch die Bohrung 53' gebildeten Hohlleiter auf dessen vom Hohlleiter 39 des Steckverbindungsanschlusses 21 gegenüberliegenden Seite abschließt, und einen an den planaren Wellenleiter 61 endseitig angeformten Fortsatz 67, der in einen von dem Hohlleiterabschluss 65 und der Bohrung 57' umschlossenen Hohlraum hinein ragt. Der Fortsatz 67 liegt über der Bohrung 53' auf einer dünnen dielektrischen die Bohrung 53' überdeckenden Oberschicht der Platine 47 auf. Der Fortsatz 67 ist beispielsweise eine senkrecht zur Längsachse der Bohrung 53' ausgerichtete planare Struktur mit trapezförmiger Grundfläche.
Der Hohlleiterabschluss 65 bildet eine die Bohrung 53' überdeckende elektrisch leitfähige Kappe, die in elektrisch leitfähigem Kontakt zu der leitfähigen Beschichtung der Bohrung 53' steht. Sie ist gegenüber dem Wellenleiter 61 und gegenüber dessen Fortsatz 67, z.B. durch eine entsprechende Beabstandung hiervon, elektrisch isoliert. Der
Hohlleiterabschluss 65 kann beispielsweise - wie hier dargestellt - durch eine
entsprechend geformte Ausnehmung in der oberen Halbschale 49 gebildet werden. Dabei erfolgt der elektrische Kontakt zur Beschichtung der Bohrung 53' über eine die
Ausnehmung außenseitlich unter Aussparung des vom planaren Wellenleiter 61 bedeckten Platinenabschnitts umschließende elektrisch leitfähige Stirnfläche der Halbschale 49, die auf der Oberfläche der Platine 43 auf einer formgleichen Kontaktfläche 69 aufliegt. Die Kontaktfläche 69 ist über um die Ausnehmung herum verteilt angeordnete VIAS elektrisch leitend mit einem im oberen Bereich der Platine 43 integrierten Masseleiter M verbunden, der wiederum in direktem elektrischen Kontakt zur leitfähigen Beschichtung der Bohrung 53' steht.
Wo die leitfähige Verbindung zwischen der Stirnfläche der Halbschale 49 und der
Beschichtung der Bohrung 53', z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen der verwendeten Platine 43, nicht gewährleistet werden kann, kann alternativ eine elektrisch leitfähige Kappe als Hohlleiterabschluss eingesetzt werden, die als Einzelelement auf die Platine 43 aufgesetzt wird.
Neben den bereits genannten durch entsprechende Formgebung der zwischen den Halbschalen 47, 49 und der Platine 43 eingeschlossenen durch nach innen weisende leitfähige Mantelflächen abgegrenzten Hohlräume erzielten Funktionen als
Steckverbindungsanschluss 21 und als Hohlleiterabschluss 65 können die Halbschalen 47,
49 weitere zusätzliche Funktionen übernehmen.
50 können beispielsweise im Innenraum des Mikrowellenmoduls 9 Trennwände 71 vorgesehen werden, die einzelne oder gruppenweise angeordnete Schaltungsteile gegeneinander abschirmen. Dies ist in Fig. 4 am Beispiel der beiden auf die Platine 43 aufgebrachten Mikrowellenbauteile 57 dargestellt. Die Trennwand 71 ist hier in der oberen Halbschale 49 zwischen zwei durch Ausnehmungen in der oberen Halbschale 49 gebildeten Hohlräumen angeordnet, die jeweils ein Mikrowellenbauteil 57 umschließen. Vorzugsweise liegt die Trennwand 71 mit einer Stirnfläche auf einem Bereich der Platine 43 auf, auf dem eine die Abschirmung fortsetzende Strukturierung vorgesehen ist.
Zusätzlich können die Halbschalen 47, 49 über die Formgebung ihrer Innenräume die Funktion einzelner Bestandteile der Mikrowellenschaltung - wie bereits am Beispiel des Hohlleiterabschlusses 65 gezeigt - übernehmen, oder unterstützen.
Darüber hinaus können über die Formgebung der Ausnehmungen in den Halbschalen 47, 49 für sich oder in Verbindung mit daran angrenzenden leitfähig beschichteten Bereichen der Oberfläche der Platine 43 einfache Hohlleiternetzwerke 73, wie z.B. Filter oder Koppler, aufgebaut werden. Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Hohlleiternetzwerkes 73 in der unteren Halbschale 47, dass nach oben durch die darauf aufliegende metallisierte Unterseite der Platinen 43 abgeschlossen ist. Dabei bilden die elektrische leitfähigen Oberflächen der Struktur in der Halbschale zusammen mit der die Struktur überdeckenden zumindest in diesem Bereich vorgesehenen elektrisch leitfähigen Platinenbeschichtung die Wände der Hohlleiterstruktur. Hierzu ist eine gut leitfähige Verbindung der aneinander angrenzenden als Hohlleiterbergrenzungswand genutzten Oberflächen von Platinenbeschichtung und Halbschale 47 erforderlich. Wo eine solche leitfähige Verbindung, z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen der Platine 43 nicht gewährleistet werden kann, können Hohlleiternetzwerke 73 auch innerhalb der jeweiligen Halbschale 47. 49 angeordnet werden. Hierzu kann die jeweilige Halbschale beispielsweise aus zwei miteinander verbundenen Schichten bestehen, in denen die jeweils erforderlichen Strukturen in Form von Ausnehmungen eingearbeitet sind.
Bei Bedarf können natürlich neben oder anstelle des bisher beschriebenen einzigen durch die Platine 43 geführten Anschlusses an ein einziges auf der Platine 43 angeordnetes Mikrowellenbauteil 57 weitere auf diese Weise ausgebildete Anschlüsse an weitere Mikrowellenbauteile mit Hohlleiteranschluss oder mit planarem Anschluss vorgesehen werden. Hierüber können z.B. mehrere Aus- bzw. Eingänge aufweisende
Hohlleiternetzwerke an mehrere darüber befindliche Mikrowellenbauteile angeschlossen sein.
Die beiden Halbschalten 47, 49 werden beispielsweise durch Nieten oder Schrauben gegeneinander gepresst. Zum Ausgleich von gegebenenfalls, insb. bei Verwendung von mehrlagigen Platinen 43, auftretenden Dickentoleranzen der Platine 43, ist zwischen den beiden Halbschalen 47, 49 ein die Platine 43 außenseitlich umschließender Spalt zur Aufnahme einer leitfähigen Dichtung oder eines leitfähigen Klebers vorgesehen. Die Erfindung ist nicht auf Füllstandsmessgeräte beschränkt, sondern kann in anderen Messgeräten eingesetzt werden, in denen hochfrequente Mikrowellensignale zwischen einem als Sender und/oder als Empfänger dienenden Mikrowellenmodul und einer Antenneneinheit übertragen werden. Beispiele hierfür sind Abstandsmesser, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet werden. I Füllgut
3 Behälter
5 Messmodul
7 Sensormodul
9 Mikrowellenmodul
I I Antenneneinheit
13 Befestigungsvorrichtung
15 mechanische Verbindung
17 Stutzen
19 dielektrischer Wellenleiter
20 Abstandshalter
21 Steckverbindungsanschluss
23 Steckverbindungsanschluss
23a Hälfte eines Steckverbindungsanschlusses 23b Hälfte eines Steckverbindungsanschlusses
25 trichterförmige Öffnung
27 Hohlleiter
29 mechanische Verbindung
31 Bohrung
33 Ende des Wellenleiters
35 Rastnase
37 Ausnehmung
39 Hohlleitersegment
41 trichterförmige Öffnung
43 Platine
45 Anschlussvorrichtung
47 Halbschale
49 Halbschale
51 Hohlleiter
53 Bohrung
53' Bohrung
55 Hohlleiteranschluss
57 Mikrowellenbauteil
57a Mikrowellenbauteil mit Hohlleiteranschluss
57b Mikrowellenbauteil mit Anschluss für einen planaren Wellenleiter
59 Wellenleiterübergang
61 planarer Wellenleiter Anschluss für einen planaren Wellenleiter Hohlleiterabschluss
Fortsatz
Kontaktfläche
Trennwand
Hohlleiternetzwerk

Claims

Patentansprüche
Mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von
70GHz, arbeitendes Messgerät, mit
- einem Mikrowellenmodul (9) zur Erzeugung von
Mikrowellensendesignalen (S) und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen (R),
- einer Antenneneinheit (1 1) zum Senden der Mikrowellensendesignale (S)
und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale (R),
dadurch gekennzeichnet, dass
das Mikrowellenmodul (9) und die Antenneneinheit (1 1) über einen dielektrischen Wellenleiter (19) miteinander verbunden sind, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale (S) vom Mikrowellenmodul (9) zur Antenneneinheit (1 1) und/oder eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale (R) von der
Antenneneinheit (1 1) zum Mikrowellenmodul (9) erfolgt.
Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Wellenleiter (19) aus Keramik oder aus einem flexiblen Kunststoff, insb. aus Polytetrafluorethylen (PTFE), besteht.
Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Mikrowellenmodul (9) und/oder in der Antenneneinheit (1 1) ein
Steckverbindungsanschluss (21 , 23) vorgesehen ist, in den der Wellenleiter (19) endseitig einsteckbar ist.
Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungsanschlüsse (21 , 23) eine trichterförmige in einen Hohlleiter (27, 39) mündende Öffnung (25, 41 ) aufweisen, durch die das jeweilige Ende (33) des Wellenleiters (19) in den Hohlleiter (27, 39) einführbar ist.
Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (27) des Steckverbindungsanschlusses (23) der Antenneneinheit (1 1) in der Antenneneinheit (1 1) an eine Antenne angeschlossen ist. 6. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Wellenleiter (19) koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter (20) umgeben ist, in dem bei einer Übertragung des Mikrowellensendesignals (S) und/oder des Mikrowellenempfangsignals (R) aus dem Wellenleiter (19) herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind.
7. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass
- das Mikrowellenmodul (9) ein zwei Halbschalen (47, 49) aufweisendes
Gehäuse aufweist,
- in dem Gehäuse eine Mikrowellenschaltung angeordnet ist, und
- die Innenflächen der Halbschalen (47, 49) elektrisch leitfähig sind.
8. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die trichterförmige Öffnung (41) und der Halbleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des Mikrowellenmoduls (9) durch Ausnehmungen in den Halbschalen (47, 49) gebildet sind.
9. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass
- die Mikrowellenschaltung auf einer Platine (43) angeordnet ist,
- auf der Platine (43) ein Mikrowellenbauteil (57a) mit einem
Hohlleiteranschluss (55) angeordnet ist, und
- der Hohlleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des
Mikrowellenmoduls (9) über eine leitfähige beschichtete Bohrung (53) in
der Platine (43) mit dem Hohlleiteranschluss (55) des
Mikrowellenbauteils (57a) verbunden ist.
10. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des Mikrowellenmoduls (9) im Mikrowellenmodul (9) über einen Wellenleiterübergang (59) an einen planaren Wellenleiter (61) angeschlossen ist, der mit einem Anschluss (63) eines Mirowellenbauteils (57b) verbunden ist.
1 1. Mit Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Halbschalen (47) Ausnehmungen vorgesehen sind,
- die ein durch eine elektrisch leitfähig beschichtete Oberfläche der
Platine (43) abgeschlossenes Hohlleiternetzwerk (73) bilden, oder
- die ein vollständig innerhalb der jeweiligen Halbschale angeordnetes
Hohlleiternetzwerk bilden. it Mikrowellen arbeitendes Messgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Mikrowellenmoduls (9) mindestens eine Trennwand (71), insb. eine zwei Ausnehmungen einer der Halbschalen (49) voneinander trennende Wand, vorgesehen ist, die im Innenraum angeordnete Schaltungsteile der Mikrowellenschaltung gegeneinander abschirmt.
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