WO2016082958A1 - Vorrichtung zur übertragung von signalen aus einer gehäuseöffnung eines metallischen gehäuses - Google Patents

Vorrichtung zur übertragung von signalen aus einer gehäuseöffnung eines metallischen gehäuses Download PDF

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WO2016082958A1
WO2016082958A1 PCT/EP2015/071299 EP2015071299W WO2016082958A1 WO 2016082958 A1 WO2016082958 A1 WO 2016082958A1 EP 2015071299 W EP2015071299 W EP 2015071299W WO 2016082958 A1 WO2016082958 A1 WO 2016082958A1
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WO
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housing
electromagnetic waves
wavelength
housing opening
opening
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PCT/EP2015/071299
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English (en)
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Inventor
Thomas Blödt
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10—Resonant slot antennas
    • H01Q13/18—Resonant slot antennas the slot being backed by, or formed in boundary wall of, a resonant cavity ; Open cavity antennas
    • 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
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2225—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in active tags, i.e. provided with its own power source or in passive tags, i.e. deriving power from RF signal

Definitions

  • the invention relates to a device for transmitting signals from at least one housing opening of an at least partially metallic housing by means of electromagnetic waves of a specific wavelength.
  • field devices are often used which serve for the determination, optimization and / or influencing of process variables.
  • Sensors such as level gauges, flowmeters, pressure and temperature gauges, conductivity meters, etc.
  • process variables which record the corresponding process variables level, flow, pressure, temperature and conductivity.
  • actuators such as valves or pumps, via which the flow of a liquid in a pipe section or the level in a container can be changed.
  • field devices are all devices that are used close to the process and that supply or process process-relevant information.
  • field devices are thus also understood as remote I / Os, radio adapters or general devices which are arranged on the field level.
  • a variety of such field devices is manufactured and sold by the company Endress + Hauser. For example, RFID systems are used to identify field devices.
  • An RFID system consists of a transponder, which is located in a housing and contains a distinctive code, and a reader for reading this identifier.
  • An NFC system additionally allows an opposite one
  • a disadvantage of RFID and NFC transponders is the metal housing or the metal-coated housing of most field devices, which for
  • Electromagnetic waves in the necessary area for RFID are not substantially transparent.
  • the invention has for its object to provide a device which improves the transmission of signals by means of electromagnetic waves from an at least partially metallic housing.
  • the subject of the invention relates to a device for transmitting signals from at least one housing opening of an at least partially metallic housing by means of electromagnetic waves of a specific wavelength a transmitter / receiver unit arranged in the housing for generating and receiving the electromagnetic waves,
  • At least one arranged in the housing primary antenna for coupling the generated electromagnetic waves of the transmitting / receiving unit and to
  • the housing is dimensioned so that the housing is dimensioned so that
  • the housing functions as a resonator for the electromagnetic waves of the particular wavelength
  • the distance between the housing opening and one of the maxima of the field density of the electromagnetic waves is less than one-eighth, preferably less than one-sixteenth, of the wavelength, so that the electromagnetic waves come out in bundles from the housing opening.
  • the object of the invention is achieved in that the bundling of the EM waves achieves a better signal-to-noise ratio by attenuated multiple reflections within the metallic housing, whereby a greater communication range of the electromagnetic waves can be achieved outside of the housing.
  • the housing has a conical shape, wherein the housing opening is arranged at a tip or an integer multiple of half a wavelength away from the tip of the conical housing.
  • the housing is round, square or formed as a n-corner.
  • a particularly advantageous embodiment is an N-corner, whose
  • Edge length is half the wavelength of the communication frequency.
  • the housing is cylindrical, wherein a first end face of the cylindrical housing is designed open, and wherein the
  • Housing opening is arranged on a second end face of the cylindrical housing.
  • the housing opening has a
  • Bundling device for bundling the electromagnetic waves.
  • the bundling device is designed as a waveguide with at least one constriction.
  • the bundling device in the direction of transmission of the electromagnetic waves does not exceed a length of one fourth, in particular one eighth, of the wavelength of the electromagnetic waves.
  • the interior of the bundling apparatus is at least partially filled by means of a dielectric material.
  • the material is a material for a process-resistant seal, such as glass. It may also be a potting compound in the material.
  • the bundling device has a first and a second constriction, the first constriction being arranged in the region of the first end surface and the second constriction being arranged in the region of the second end surface of the cylindrical bundling device.
  • a patch antenna is arranged on the at least one housing opening in order to emit those emitted by the primary antenna
  • a coupling-in pin of the patch antenna is led through the at least one housing opening.
  • the housing is dimensioned such that a circumference of the housing is approximately an integer multiple of the wavelength of the electromagnetic wavelength.
  • 1 a shows a longitudinal section of a device of the prior art, in which the signals are transmitted by means of guided electromagnetic waves from a metallic housing
  • 1 b shows a longitudinal section of a device of the prior art in which the signals are transmitted by means of free electromagnetic waves from a metallic housing
  • FIG. 2 shows a longitudinal section of a device according to the invention with a housing with two housing openings
  • 3 shows a longitudinal section of a device according to the invention, which is designed as a field measuring device with a sensor and is mounted on a container
  • FIG. 4 is a side view of a first embodiment of a bundling apparatus having an opening at a point of highest field density
  • FIG. 5 shows a longitudinal section of a second embodiment of a bundling device which is passed through the housing opening
  • FIG. 6 shows a longitudinal section of a waveguide with a center in the waveguide
  • FIG. 7b shows a longitudinal section of a waveguide with a constriction, which is arranged on the one end face of the waveguide,
  • Fig. 8a a longitudinal section of a waveguide according to Fig. 7b with a
  • FIG. 8b shows a longitudinal section of a waveguide according to FIG. 6 with a coupling pin arranged in the constriction
  • FIG. 9 shows a side view of a PG cable gland
  • FIG. 10 shows a plan view of a housing of a field device of the product series Micropilot
  • Fig. 1 1 a plan view of a PG cable gland with Einkoppelpin.
  • FIG. 1 a shows a longitudinal section of a device 1 of the prior art, which is suitable for transmitting signals by means of electromagnetic waves 4 (EM waves 4) from a metallic housing 3.
  • EM waves 4 electromagnetic waves 4
  • a metallic housing 3 Outside the housing 3, an antenna 14 is provided, which is connected via a connecting line 15 with a circuit board 16 within the housing 3.
  • a part of the metallic housing 3 serves mostly as a reflector as well as a reference ground of the antenna 14.
  • Fig. 1 b shows a longitudinal section of a device of the prior art, in which the signals are transmitted by means of free EM waves from a metallic housing.
  • the device 1 comprises a housing 3 and a conventional antenna 14 of the prior art, wherein the antenna 14, for example, in a
  • Frequency range of 2.4 GHz for WLAN or Bluetooth is operated.
  • This may be an antenna 14, which is integrated in a printed circuit board 16 or in a chip (not shown), the printed circuit board 16 or the chip being arranged inside the housing 3. Further, the antenna 14 may be a discrete, soldered single antenna 14 with or without balun.
  • Fig. 2 shows a longitudinal section of a device 1 according to the invention with a
  • a circuit board 16 is arranged on which a circuit board 16 is arranged.
  • a primary antenna 6 is arranged, which is suitable for transmitting and receiving EM waves 4 of a specific wavelength.
  • the primary antenna 6 emits EM waves 4 of a certain wavelength.
  • the EM waves 4 strike the metallic housing 3 and are absorbed by the housing 3.
  • the housing 3 has a structure in the interior which is suitable for absorbing the EM waves 4 sent by the primary antenna 6 and emitting them out of the housing 3 in non-directional form.
  • the non-directional emission outside the housing 3 is necessary to ensure communication in a wide range and long range outside the metallic housing 3.
  • incoming EM waves 4 are bundled on the printed circuit board 16 from the outside, but only in a very narrow frequency range in order to ensure a required electromagnetic compatibility.
  • Fig. 3 shows a longitudinal section of a device 1 according to the invention, which as
  • the device 1 further comprises a sensor 17, which is connected via a flange 18 with a container 19. In this way, a large range of EM waves for wireless communication within the container 19 is unnecessary.
  • the housing 3 is sized so that the housing 3 functions as a resonator for the EM waves of the particular wavelength.
  • the broadbandness of resonators is determined by their quality and is in the
  • Bandwidth which, however, also depends on other factors such as efficiency, the respective mode, cut-off frequencies and dimensioning of the housing 3.
  • a Reduction of the quality can be achieved for example by a conical shape or by suitable rounded corners and edges. The quality is further reduced if the resonator-shaped housing 3 has a plurality of signal inputs and signal outputs.
  • a resonator-shaped housing 3 for a frequency of, for example, 2441.5 MHz with a quality of Q 29, has a relative bandwidth of 0.01229 or 1.229%, which corresponds to an active bandwidth of 84.2 MHz. With such a
  • frequencies in the range 2399.4 MHz ... 2483.6 MHz can be processed without restriction. These frequencies relate, for example, to Bluetooth 4.0 low-energy in the range of 2,400 MHz ... 2,482 MHz including tolerances of Bluetooth and the resonator-shaped housing 3.
  • the resonator-shaped housing 3 may, for example, have the shape of a regular n-corner, for example a square. A side surface of this resonator is opened almost completely and serves as a housing opening 2. This reduces the quality and the open side surface can be used for coupling the EM shafts 4. Due to the relatively large opening waves can be picked up and radiated from different directions.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a first embodiment of a bundling device 8, which is cylindrical. A first end face 27 of the cylindrical
  • Bundling device 8 is open.
  • the second end face 28 and a lateral surface 29 of the cylindrical bundling device 8 are made of electrically conductive material which comprises metal or a metal layer. Due to the open first end face 27, the usual for cavity resonators with a circular cross section basic mode as TM 0 io-mode or H 0 io-mode is not excitable, since for these modes both end faces 28, 29 must be closed. Instead, the TM 0 n-mode or H 0 n-mode is excited or another suitable matching mode, such as the TM 2 i.
  • the highest field density on a time average is in the center of the second end face 28, at which an opening 20 is located.
  • Fig. 5 shows a longitudinal section of a second embodiment variant of a
  • Bundling device 8 At the opening 20, a horn 39 is arranged, which bundles the EM waves 4 on the primary antenna 6 of the circuit board 16. Depending on the wavelength of the EM waves 4, it is advantageous if the horn 39 is short, and filled with a material (not shown) in order to increase the compressive strength.
  • the material may include, for example, glass and / or ceramic.
  • a length of the horn 39 should be less than a quarter, in particular less than one-eighth the wavelength of the EM waves 4 be.
  • Fig. 6 shows a longitudinal section of a waveguide 9, which has an external thread 17 and is screwed by means of the external thread 17 in the housing opening 2 of the housing 3.
  • a diaphragm-shaped first is in the center
  • Constriction 10 is arranged, which divides the waveguide 9 into a first chamber 22 and a second chamber 23, wherein the first chamber 22 is open in the direction of the housing interior and the second chamber 23 in the direction of the housing exterior.
  • the first and second chambers 22, 23 and the first constriction 10 may be filled with a pressure-resistant material (not shown).
  • a pressure-resistant material not shown.
  • the waveguide 9 must be dimensioned larger than a waveguide 9 which is filled with materials, since the propagation velocity ( ⁇ light velocity) is reduced by the material and the wavelength is thereby shortened.
  • FIG. 7 a shows a longitudinal section of a waveguide 9, in which the first end face 27 has a first aperture-like constriction 10 and the second end face 28 a second one
  • diaphragm-shaped constriction has 1 1.
  • the TM 0 n-mode is excited instead of the TM 12 i-mode, whereby the height of the cylindrical waveguide 9 can be reduced to about half (depending on the used
  • Fig. 7b shows a longitudinal section of a waveguide 9, in which only a first
  • FIG. 8 a shows a longitudinal section of a waveguide 9 according to FIG. 7 b, which additionally has a patch antenna 12.
  • the patch antenna 12 has a coupling-in pin 25, via which the patch antenna 12 is fed, wherein the coupling-in pin 25 of the patch antenna 12 is led through the housing opening 2.
  • FIG. 8b shows a longitudinal section of a waveguide 9 according to FIG. 8a, which has a coupling-in pin 25 without a patch antenna.
  • the coupling-in pin 25 is thus passed through the constriction 10, that the Einkoppelpin 25 is arranged in equal parts in the first and second chambers 22, 23.
  • the waveguide 9 has a protruding out of the housing 3 to the outside part 7.
  • the first end face 27 is not in the plane of the wall of the housing 3, but outside the plane of the wall of the housing 3. Further, the first end face 27 has an annular aperture 26 which, compared to the first
  • Constriction 10 has a larger diameter. This results in a diffraction of the EM waves 4, since the housing 3 acts as a "reference ground” in the near field, resulting in a relatively uniform wave distribution 13 of the EM waves 4 outside the
  • housing 3 If a circumference of the housing 3 as a multiple of the wavelength of the EM waves 4 selected (eg 12.5 cm at 2.4 GHz), results in a running around the housing 3 EM wave, which propagates spherically with the housing in the center. When generating a TM 12 i mode in the housing 3 exactly two constrictions 10 are necessary.
  • FIG. 9 shows a side view of a PG cable gland 31 comprising a base body 32 which is screwed into a housing wall (not shown).
  • a first rubber seal 33 between the housing wall and the base body 32 the PG cable gland 31 is designed waterproof.
  • a cable (not shown) is guided.
  • Tines 34 at the outer end of the base body 32 together with a fastening nut 35 to a secure hold of the cable (strain relief) and with a further inner second rubber seal 36 to a waterproof PG cable gland 31st
  • Such PG cable glands 31 include plastics and metals.
  • the plastic PG cable gland 31 is attached to a metal housing (not shown), the PG cable glands 31 will provide one
  • Housings of field meters usually have at least one threaded opening (not shown) for mounting PG cable glands. Furthermore, a cascading of field meters is possible. This means that a cable is routed from a control room to a field meter, and from there
  • Field meter to the next field meter is continued, etc. This reduces the necessary cabling.
  • suitable bus systems are provided so that measurement data can be transmitted across other field measuring devices. This requires the connection of at least two cables to some devices.
  • one of the unused cable glands of the housing is used to transmit EM waves. This has the advantage that the holes in the existing housings already exist and the housings do not need to be changed.
  • the PG PG cable gland 31 can be easily screwed from one housing opening to another without e.g. to connect an electrical plug.
  • blind plug 37 shows an unused cable bushing in a housing of a field device, which is sealed waterproof with a so-called blind plug 37.
  • blind plugs 37 There are three different types of blind plugs 37 are shown made of plastic, which are each mounted on a metallic housing 3. The blind plugs 37 differ, for example, through tightness and approvals.
  • the lower cutoff frequency of this waveguide is about 79 GHz, ie. lower frequencies can not pass this hole in the metal without additional measures.
  • Common near-communication frequencies are usually 2.4 GHz (WLAN, Bluetooth, ANT). In the order of 433 MHz to 5.6 GHz or significantly lower (e.g., NFC / RFID at 13.6 MHz), the EM waves can not pass the aperture.
  • a cable increases the lower one
  • Transmission frequency by a factor of 2 to 4.
  • the factor is significantly larger.
  • a transmisson of the EM waves is strongly attenuated, but is possible again from an approx. 6 ... 10 times higher frequency.
  • Fig. 1 1 shows a suitable embodiment variant of a PG cable gland 31.
  • a material 38 is arranged, which has a low DK value and the implementation terminates waterproof to the outside.
  • One suitable material 38 is for example plastic, and depending on the compressive strength and glass or ceramic.
  • a Einkoppelpin 25 is arranged within this material 38.
  • the coupling-in pin 25 is dimensioned such that its half length corresponds to a multiple of one quarter of a wavelength of the center frequency for the communication (eg 2.44 GHz with Bluetooth). In the range 2.4 GHz (ANT, ANT +, Bluetooth, WLAN ...) is the
  • the Einkoppelpin 25 is designed as a slightly thicker rod (diameter 1.5 mm).

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus mindestens einer Gehäuseöffnung (2) eines zumindest teilweise metallischen Gehäuses (3) mit Hilfe elektromagnetischer Wellen (4) einer bestimmten Wellenlänge, umfassend eine in dem Gehäuse (3) angeordnete Sende-/Empfangseinheit (5) zum Erzeugen und Empfangen der elektromagnetischen Wellen (4), mindestens eine in dem Gehäuse (3) angeordnete Primärantenne (6) zum Auskoppeln der erzeugten elektromagnetischen Wellen (4) der Sende-/Empfangseinheit (5) und zum Einkoppeln und Übertragen von empfangenen elektromagnetischen Wellen (4) an die Sende-/Empfangseinheit (5), wobei das Gehäuse (3) dermaßen dimensioniert ist, dass das Gehäuse (3) als ein Resonator für die elektromagnetischen Wellen (4) der bestimmten Wellenlänge fungiert, und wobei der Abstand zwischen der Gehäuseöffnung (2) und einem der Maxima der Felddichte der elektromagnetischen Wellen (4) weniger als ein Achtel, bevorzugt weniger als ein Sechzehntel der Wellenlänge beträgt, so dass die elektromagnetischen Wellen (4) gebündelt aus der Gehäuseöffnung (2) austreten.

Description

Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus einer Gehäuseöffnung eines metallischen Gehäuses
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus mindestens einer Gehäuseöffnung eines zumindest teilweise metallischen Gehäuses mit Hilfe elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisierungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Bestimmung, Optimierung und/oder Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessvariablen dienen Sensoren, wie beispielsweise Füllstandsmessgeräte, Durchflussmessgeräte, Druck- und Temperaturmessgeräte, Leitfähigkeitsmessgeräte, usw., welche die entsprechenden Prozessvariablen Füllstand, Durchfluss, Druck, Temperatur bzw. Leitfähigkeit erfassen. Zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen Aktoren, wie zum Beispiel Ventile oder Pumpen, über die der Durchfluss einer Flüssigkeit in einem Rohrleitungsabschnitt bzw. der Füllstand in einem Behälter geändert werden kann. Als Feldgeräte werden im Prinzip alle Geräte bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozess relevante Informationen liefern oder verarbeiten. Im Zusammenhang mit der Erfindung werden unter Feldgeräten also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein Geräte verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben. RFID-Systeme werden beispielsweise verwendet, um Feldgeräte zu identifizieren.
Ein RFID-System besteht aus einem Transponder, der sich in einem Gehäuse befindet und einen kennzeichnenden Code enthält, sowie einem Lesegerät zum Auslesen dieser Kennung. Ein NFC-System ermöglicht zusätzlich einen entgegengesetzten
Informationsweg. Nachteilig an RFID- und NFC-Transpondern ist das Metallgehäuse oder das metallisch beschichtete Gehäuse der meisten Feldgeräte, welche für
elektromagnetische Wellen im für RFID notwendigen Bereich im Wesentlichen nicht durchlässig sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Übertragung von Signalen mittels elektromagnetischer Wellen aus einem zumindest teilweise metallischen Gehäuse verbessert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Erfindung gelöst. Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus mindestens einer Gehäuseöffnung eines zumindest teilweise metallischen Gehäuses mit Hilfe elektromagnetischer Wellen einer bestimmten Wellenlänge, umfassend eine in dem Gehäuse angeordnete Sende-/Empfangseinheit zum Erzeugen und Empfangen der elektromagnetischen Wellen,
mindestens eine in dem Gehäuse angeordnete Primärantenne zum Auskoppeln der erzeugten elektromagnetischen Wellen der Sende-/Empfangseinheit und zum
Einkoppeln und Übertragen von empfangenen elektromagnetischen Wellen an die Sende- /Empfangseinheit,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse dermaßen dimensioniert ist, dass
das Gehäuse als ein Resonator für die elektromagnetischen Wellen der bestimmten Wellenlänge fungiert, und
dass der Abstand zwischen der Gehäuseöffnung und einem der Maxima der Felddichte der elektromagnetischen Wellen weniger als ein Achtel, bevorzugt weniger als ein Sechzehntel der Wellenlänge beträgt, so dass die elektromagnetischen Wellen gebündelt aus der Gehäuseöffnung austreten.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Bündelung der EM-Wellen ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis durch gedämpfte Mehrfachreflexionen innerhalb des metallischen Gehäuses erreicht, wodurch sich eine größere Kommunikations-Reichweite der elektromagnetischen Wellen außerhalb des Gehäuses erreichen lässt.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung weist das Gehäuse eine konische Form auf, wobei die Gehäuseöffnung an einer Spitze oder ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge von der Spitze des konischen Gehäuses entfernt angeordnet ist. Gemäß einer günstigen Ausführungsform ist das Gehäuse rund, quadratisch oder als ein n-Eck ausgebildet. Eine besonders günstige Ausgestaltung ist ein n-Eck, dessen
Kantenlänge eine halbe Wellenlänge der Kommunikationsfrequenz beträgt.
Gemäß einer günstigen Variante ist das Gehäuse zylinderförmig ausgestaltet, wobei eine erste Stirnfläche des zylindrischen Gehäuses offen ausgestaltet ist, und wobei die
Gehäuseöffnung an einer zweiten Stirnfläche des zylindrischen Gehäuses angeordnet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Gehäuseöffnung eine
Bündelungsvorrichtung zur Bündelung der elektromagnetischen Wellen auf.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bündelungsvorrichtung als ein Hohlleiter mit mindestens einer Verengung ausgestaltet. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform überschreitet die Bündelungsvorrichtung in Richtung der Übertragung der elektromagnetischen Wellen eine Länge von einem Viertel, insbesondere einem Achtel der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen nicht. Gemäß einer vorteilhaften Variante ist das Innere der Bündelungsvorrichtung mittels eines dielektrischen Materials zumindest teilweise gefüllt. Das Material ist ein Material zur prozessfesten Dichtung, wie z.B. Glas. Es kann sich bei dem Material auch um eine Vergussmasse handeln. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Bündelungsvorrichtung eine erste und eine zweite Verengung auf, wobei die erste Verengung im Bereich der ersten Stirnfläche und die zweite Verengung im Bereich der zweiten Stirnfläche der zylinderförmigen Bündelungsvorrichtung angeordnet ist. Gemäß einer günstigen Weiterbildung ist eine Patchantenne an der mindestens einen Gehäuseöffnung angeordnet, um die von der Primärantenne ausgesendeten
elektromagnetischen Wellen durch die Gehäuseöffnung nach außen zu übertragen und die von außen empfangenen elektromagnetischen Wellen durch die Gehäuseöffnung in das Innere des Gehäuses zu übertragen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Einkoppelpin der Patchantenne durch die mindestens eine Gehäuseöffnung hindurchgeführt.
Gemäß einer günstigen Variante ist das Gehäuse dermaßen dimensioniert, dass ein Umfang des Gehäuses annähernd ein ganzzahliges vielfaches der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellenlänge ist.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 a: einen Längsschnitt einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik, bei dem die Signale mittels geführten elektromagnetischen Wellen aus einem metallischen Gehäuse übertragen werden,
Fig. 1 b: einen Längsschnitt einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik, bei dem die Signale mittels freien elektromagnetischen Wellen aus einem metallischen Gehäuse übertragen werden,
Fig. 2: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Gehäuse mit zwei Gehäuseöffnungen, Fig. 3: einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die als Feldmessgerät mit einem Sensor ausgestaltet ist und auf einem Behälter montiert ist,
Fig. 4: eine Seitenansicht einer ersten Ausgestaltung einer Bündelungsvorrichtung, die an einem Punkt höchster Felddichte eine Öffnung aufweist,
Fig. 5: einen Längsschnitt einer zweiten Ausgestaltung einer Bündelungsvorrichtung, die durch die Gehäuseöffnung hindurchgeführt ist, Fig. 6: einen Längsschnitt eines Hohlleiters mit einer mittig in dem Hohlleiter
angeordneten Verengung,
Fig. 7a: einen Längsschnitt eines Hohlleiters mit zwei Verengungen, die an der Stirnfläche des Hohlleiters angeordnet sind,
Fig. 7b: einen Längsschnitt eines Hohlleiters mit einer Verengung, die an der einer Stirnfläche des Hohlleiters angeordnet ist,
Fig. 8a: einen Längsschnitt eines Hohlleiters entsprechend Fig. 7b mit einer
Patchantenne, und
Fig. 8b: einen Längsschnitt eines Hohlleiters entsprechend Fig. 6 mit einem in der Verengung angeordneten Einkoppelpin, Fig. 9: eine Seitenansicht einer PG-Kabelverschraubung,
Fig. 10: eine Draufsicht eines Gehäuses eines Feldgeräts der Produktserie Micropilot,
Fig. 1 1 : eine Draufsicht auf eine PG-Kabelverschraubung mit Einkoppelpin.
Fig. 1 a zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung 1 aus dem Stand der Technik, die geeignet ist, um Signale mittels elektromagnetischer Wellen 4 (EM-Wellen 4) aus einem metallischen Gehäuse 3 zu übertragen. Außerhalb des Gehäuses 3 ist eine Antenne 14 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 15 mit einer Leiterplatte 16 innerhalb des Gehäuses 3 verbunden ist. Hierbei dient zumeist ein Teil des metallischen Gehäuses 3 sowohl als Reflektor als auch als Bezugsmasse der Antenne 14. Nachteilig an solch einer Vorrichtung 1 ist, dass zusätzliche Bauteile am Gehäuse 3 notwendig sind. Fig. 1 b zeigt einen Längsschnitt einer Vorrichtung aus dem Stand der Technik, bei dem die Signale mittels freien EM-Wellen aus einem metallischen Gehäuse übertragen werden. Die Vorrichtung 1 weist ein Gehäuse 3 und eine konventionelle Antenne 14 aus dem Stand der Technik auf, wobei die Antenne 14 beispielsweise in einem
Frequenzbereich von 2.4 GHz für WLAN oder Bluetooth betrieben wird. Hierbei kann es sich um eine Antenne 14 handeln, die in einer Leiterplatte 16 oder in einem Chip (nicht dargestellt) integriert ist, wobei die Leiterplatte 16 oder der Chip innerhalb des Gehäuses 3 angeordnet sind. Ferner kann es sich bei der Antenne 14 um eine diskrete, aufgelötete einzelne Antenne 14 mit oder ohne Balun handeln.
Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem
Gehäuse 3, in dem eine Leiterplatte 16 angeordnet ist. Auf der Leiterplatte 16 ist eine Primärantenne 6 angeordnet, die geeignet ist EM-Wellen 4 einer bestimmten Wellenlänge zu senden und zu empfangen.
Die Primärantenne 6 sendet EM-Wellen 4 einer bestimmten Wellenlänge aus. Die EM- Wellen 4 treffen auf das metallische Gehäuse 3 und werden von dem Gehäuse 3 absorbiert. Das Gehäuse 3 weist im Inneren eine Struktur auf, die geeignet ist, um die von der Primärantenne 6 gesendeten EM-Wellen 4 zu absorbieren und in ungerichteter Form außerhalb des Gehäuses 3 auszusenden. Die ungerichtete Aussendung außerhalb des Gehäuses 3 ist notwendig, um eine Kommunikation in einem weiten Bereich und großer Reichweite außerhalb des metallischen Gehäuses 3 sicherzustellen. Umgekehrt werden von außen eintreffende EM-Wellen 4 auf die Leiterplatte 16 gebündelt, jedoch nur in einem sehr schmalen Frequenzbereich, um eine geforderte elektromagnetische Verträglichkeit sicherzustellen.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , die als
Feldmessgerät 5 ausgestaltet ist. Die Vorrichtung 1 weist weiterhin einen Sensor 17 auf, der über einen Flansch 18 mit einem Behälter 19 verbunden ist. Auf diese Weise ist eine große Reichweite der EM-Wellen zur drahtlosen Kommunikation innerhalb des Behälters 19 überflüssig.
Aus diesem Grund wird das Gehäuse 3 dermaßen dimensioniert, dass das Gehäuse 3 als ein Resonator für die EM-Wellen der bestimmten Wellenlänge fungiert.
Die Breitbandigkeit von Resonatoren wird durch deren Güte bestimmt und ist im
Allgemeinen relativ hoch (z.B. Q = 100 10.000). Der Kehrwert der Güte bestimmt die
Bandbreite, welche jedoch auch von weiteren Faktoren wie Wirkungsgrad, der jeweiligen Mode, Cut-Off-Frequenzen und Dimensionierung des Gehäuses 3 abhängt. Eine Verringerung der Güte lässt sich beispielsweise durch eine konische Form oder durch geeignete abgerundete Ecken und Kanten erreichen. Die Güte wird weiterhin verringert, falls das resonatorförmige Gehäuse 3 mehrere Signaleingänge und Signalausgänge aufweist. Ein resonatorförmiges Gehäuse 3 für eine Frequenz von beispielsweise 2441 .5 MHz mit einer Güte von Q=29, besitzt eine relative Bandbreite von 0.01229 oder 1 .229%, welche einer aktiven Bandbreite von 84.2 MHz entspricht. Mit solch einem
resonatorförmigen Gehäuse 3 lassen sich Frequenzen im Bereich 2399.4 MHz ... 2483.6 MHz ohne Einschränkung verarbeiten. Diese Frequenzen betreffen beispielsweise Bluetooth 4.0 low-energy im Bereich 2.400 MHz ... 2.482 MHz inklusive Toleranzen von Bluetooth und des resonatorförmigen Gehäuses 3.
Das resonatorförmige Gehäuse 3 kann beispielsweise die Form eines regelmäßigen n- Ecks, beispielsweise eines Quadrats, aufweisen. Eine Seitenfläche dieses Resonators wird beinahe komplett geöffnet und dient als Gehäuseöffnung 2. Hierdurch verringert sich die Güte und die offene Seitenfläche kann zur Einkopplung der EM-Wellen 4 verwendet werden. Durch die relativ große Öffnung können Wellen aus verschiedenen Richtungen aufgenommen und abgestrahlt werden.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausgestaltung einer Bündelungsvorrichtung 8, die zylindrisch ausgestaltet ist. Eine erste Stirnfläche 27 der zylindrischen
Bündelungsvorrichtung 8 ist offen. Die zweite Stirnfläche 28 und eine Mantelfläche 29 der zylindrischen Bündelungsvorrichtung 8 bestehen aus elektrisch leitfähigem Material, welches Metall oder eine Metallschicht umfasst. Durch die offene erste Stirnfläche 27 ist die für Hohlraumresonatoren mit einem kreisförmigen Querschnitt übliche Grundmode als TM0io-Mode bzw. H0io-Mode nicht anregbar, da für diese Moden beide Stirnflächen 28, 29 geschlossen sein müssen. Anstatt dessen wird die TM0n-Mode bzw. H0n-Mode angeregt oder eine andere geeignete passende Mode, wie beispielsweise die TM 2i .
Bei der Anregung einer TM0n-Mode in solch einem Gehäuse 3, befindet sich die im zeitlichen Mittel höchste Felddichte im Zentrum der zweiten Stirnfläche 28, an dem sich eine Öffnung 20 befindet.
Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausgestaltungsvariante einer
Bündelungsvorrichtung 8. An der Öffnung 20 ist ein Hornstrahler 39 angeordnet, der die EM-Wellen 4 auf die Primärantenne 6 der Leiterplatte 16 bündelt. Je nach Wellenlänge der EM-Wellen 4 ist es vorteilhaft, wenn der Hornstrahler 39 kurz, und mit einem Material (nicht dargestellt) gefüllt ist, um die Druckfestigkeit zu erhöhen. Das Material kann beispielsweise Glas und/oder Keramik umfassen. Eine Länge des Hornstrahlers 39 sollte kleiner als ein Viertel, insbesondere kleiner als ein Achtel der Wellenlänge der EM-Wellen 4 sein.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt eines Hohlleiters 9, der ein Außengewinde 17 aufweist und mit Hilfe des Außengewindes 17 in die Gehäuseöffnung 2 des Gehäuses 3 eingeschraubt ist. Innerhalb des Hohlleiters 9 ist mittig eine blendenförmige erste
Verengung 10 angeordnet, welche den Hohlleiter 9 in eine erste Kammer 22 und eine zweite Kammer 23 einteilt, wobei die erste Kammer 22 in Richtung des Gehäuseinneren und die zweite Kammer 23 in Richtung des Gehäuseäußeren geöffnet ist.
Um den Durchmesser des Hohlleiters 9 noch weiter zu verringern und die Druckfestigkeit des Gehäuses 3 noch weiter zu erhöhen, können die erste und zweite Kammer 22, 23 und die erste Verengung 10 mit einem druckfesten Material (nicht dargestellt) gefüllt sein. Je höher die Dielektrizitätskonstante (DK-Wert) des Materials, desto kleiner kann der Durchmesser der ersten Verengung 10 und der Durchmesser des Hohlleiters 9 gewählt werden. Daher bietet sich beispielweise Keramik (DK-Wert im Bereich 4...20) als Material an. Allerdings sollten Materialien mit sehr hohem DK-Wert (DW-Wert > 100) vermieden werden, um eine ungebündelte gleichmäßige Aussendung der EM-Wellen zu
gewährleisten und einen DK-Sprung zwischen der Umgebung und dem Material zu reduzieren.
Ist der Hohlleiter 9 dagegen mit Luft gefüllt, muss der Hohlleiter 9 größer dimensioniert werden als ein Hohlleiter 9, der mit Materialien gefüllt ist, da sich durch das Material die Ausbreitungsgeschwindigkeit (~ Lichtgeschwindigkeit) verringert und hierdurch die Wellenlänge verkürzt wird.
Fig. 7a zeigt einen Längsschnitt eines Hohlleiters 9, bei dem die erste Stirnfläche 27 eine erste blendenförmige Verengung 10 und die zweite Stirnfläche 28 eine zweite
blendenförmige Verengung 1 1 aufweist. In solch einem Hohlleiter 9 wird die TM0n-Mode anstelle der TM12i-Mode angeregt, wodurch die Höhe des zylinderförmigen Hohlleiters 9 auf ungefähr die Hälfte reduziert werden kann (abhängig von den verwendeten
Dimensionierungen und Materialien).
Fig. 7b zeigt einen Längsschnitt eines Hohlleiters 9, bei dem lediglich eine erste
Stirnfläche 27 eine blendenförmige erste Verengung 10 aufweist. Solch ein Hohlleiter 9 weist lediglich eine erste Kammer 22 auf und führt dazu, dass die EM-Wellen nur innerhalb eines bestimmten Winkelbereichs 24 ausgesendet bzw. empfangen werden. Folglich ist eine zweite Kammer 23 überflüssig. Fig. 8a zeigt einen Längsschnitt eines Hohlleiters 9 entsprechend Fig. 7b, die zusätzlich über eine Patchantenne 12 verfügt. Die Patchantenne 12 weist einen Einkoppelpin 25 auf, über den die Patchantenne 12 gespeist wird, wobei der Einkoppelpin 25 der Patchantenne 12 durch die Gehäuseöffnung 2 hindurchgeführt ist.
Fig. 8b zeigt einen Längsschnitt eines Hohlleiters 9 entsprechend Fig. 8a, die ein Einkoppelpin 25 ohne Patchantenne aufweist. Der Einkoppelpin 25 ist dermaßen durch die Verengung 10 hindurchgeführt, dass der Einkoppelpin 25 zu gleichen Teilen in der ersten und zweiten Kammer 22, 23 angeordnet ist. Solch eine Anordnung des
Einkoppelpins 25 führt zu einer relativ kleinen Verengung 10.
Der Hohlleiter 9 weist ein aus dem Gehäuse 3 nach außen herausragendes Teil 7 auf. Bei solch einem Hohlleiter 9 ist die erste Stirnfläche 27 nicht in der Ebene der Wandung des Gehäuses 3, sondern außerhalb der Ebene der Wandung des Gehäuses 3. Ferner weist die erste Stirnfläche 27 eine Ringblende 26 auf, die im Vergleich zu der ersten
Verengung 10 einen größeren Durchmesser aufweist. Hierdurch ergib sich eine Beugung der EM-Wellen 4, da im Nahfeld das Gehäuse 3 als„Bezugsmasse" wirkt. Dies führt zu einer relativ gleichmäßigen Wellenverteilung 13 der EM-Wellen 4 außerhalb des
Gehäuses 3. Wird ein Umfang des Gehäuses 3 als Vielfaches der Wellenlänge der EM- Wellen 4 gewählt (z.B. 12.5 cm bei 2.4 GHz), ergibt sich eine um das Gehäuse 3 laufende EM-Welle, die sich kugelförmig mit dem Gehäuse im Zentrum ausbreitet. Bei Erzeugung einer TM12i-Mode in dem Gehäuse 3 sind genau zwei Verengungen 10 notwendig.
Fig.9 zeigt eine Seitenansicht einer PG-Kabelverschraubung 31 , umfassend einen Grundkörper 32, der in eine Gehäusewand (nicht dargestellt) geschraubt wird. Durch eine erste Gummidichtung 33 zwischen dem Gehäusewand und dem Grundkörper 32 wird die PG-Kabelverschraubung 31 wasserdicht ausgestaltet. Im Inneren des Grundkörpers 32 ist ein Kabel (nicht dargestellt) geführt. Zinken 34 am äußeren Ende des Grundkörpers 32 führen zusammen mit einer Befestigungsmutter 35 zu einem sicheren Halt des Kabels (Zugentlastung) und mit einer weiteren innenliegenden zweiten Gummidichtung 36 zu einer wasserdichten PG-Kabelverschraubung 31 . Derartige PG-Kabelverschraubungen 31 umfassen Kunststoffe und Metalle.
Wird die PG-Kabelverschraubung 31 aus Kunststoff an einem Metallgehäuse (nicht dargestellt) angebracht, so stellt die PG-Kabelverschraubungen 31 eine
Transmissionsmöglicheit für EM-Wellen dar, falls keine Kabel durch die PG- Kabelverschraubung 31 hindurchgeführt sind. Gehäuse von Feld messgeräten weisen üblicherweise mindestens eine Öffnung mit einem Gewinde auf (nicht dargestellt), um PG-Kabeldurchführungen zu montieren. Weiterhin ist eine Kaskadierung von Feldmessgeräten möglich. Dies bedeutet, dass ein Kabel von einer Leitwarte zu einem Feldmessgerät geführt wird, und von diesem
Feldmessgerät zum nächsten Feldmessgerät weitergeführt wird usw. Dies verringert den notwendigen Verkabelungsaufwand. In den Feldmessgeräten sind geeignete Bussysteme vorgesehen, damit Messdaten über andere Feldmessgeräte hinweg übertragbar sind. Dies bedarf des Anschlusses von mindestens zwei Kabeln an einigen Geräten.
Beispielsweise wird einer der ungenutzten Kabeldurchführungen des Gehäuses zur Transmission von EM-Wellen verwendet. Dies hat den Vorteil, dass die Bohrungen in den bestehenden Gehäusen bereits vorhanden sind und die Gehäuse nicht verändert werden müssen.
Dadurch, dass die PG-Kabelverschraubung 31 im Gegensatz zum Stand der Technik ohne eine Verbindungsleitung (siehe Fig. 1 a) auskommt, lässt sich die wellendurchlässige PG-Kabelverschraubung 31 einfach von einer Gehäuseöffnung in eine andere umschrauben, ohne z.B. einen elektrischen Stecker verbinden zu müssen.
Fig. 10 zeigt eine nicht genutzte Kabeldurchführung in einem Gehäuse eines Feldgeräts, die mit einem sog. Blindstopfen 37 wasserfest verschlossen ist. Es sind drei verschiedene Arten von Blindstopfen 37 aus Kunststoff dargestellt, die jeweils auf einem metallischen Gehäuse 3 montiert sind. Die Blindstopfen 37 unterscheiden sich beispielsweise durch Dichtigkeit und Zulassungen.
Wird ein Blindstopfen 37 aus Kunststoff an einem Metallgehäuse 3 montiert, so stellt dieser für EM-Wellen einen Rundhohlleiter dar. Bei einem üblichen Innendurchmesser des Gewindes von 19 mm liegt die untere Cutoff-Frequenz dieses Hohlleiters bei ca. 79 GHz, d.h. niedrigere Frequenzen können dieses Loch im Metall ohne zusätzliche Maßnahmen_nicht passieren. Übliche Nah-Kommunikationsfrequenzen liegen üblicherweise bei 2.4 GHz (WLAN, Bluetooth, ANT). In der Größenordnungen 433 MHz bis 5.6 GHz oder deutlich darunter (z.B. NFC / RFID bei 13.6 MHz) können die EM- Wellen die Öffnung nicht passieren. Durch ein Kabel erhöht sich die untere
Transmissionsfrequenz um ein Faktor 2 bis 4. bei geschirmten Kabeln ist der Faktor deutlich größer. Oberhalb der unteren Transmissionsfrequenz ist eine Transmisson der EM-Wellen stark gedämpft, jedoch ab einer ca. 6...10 Mal höheren Frequenz wieder möglich.
Fig. 1 1 zeigt eine geeignete Ausgestaltungsvariante einer PG-Kabelverschraubung 31. Innerhalb eines Grundkörpers 32 aus Kunststoff ist ein Material 38 angeordnet, das ein geringer DK-Wert aufweist und die Durchführung nach außen wasserfest abschließt. Ein geeignetes Material 38 ist beispielsweise Kunststoff, und je nach Druckfestigkeit auch Glas oder Keramik. Innerhalb dieses Materials 38 ist ein Einkoppelpin 25 angeordnet. Der Einkoppelpin 25 ist so dimensioniert, dass seine halbe Länge ein Vielfaches von einem Viertel einer Wellenlänge der Mittenfrequenz für die Kommunikation entspricht (z.B. 2.44 GHz bei Bluetooth). Im Bereich 2.4 GHz (ANT, ANT+, Bluetooth, WLAN...) beträgt die
Länge des Einkoppelpins 25 exakt ein Viertel einer Wellenlänge. Der Einkoppelpin 25 ist als etwas dickerer Stab (Durchmesser 1.5 mm) ausgestaltet.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Gehäuseöffnung
Gehäuse
Elektromagnetische Wellen
Sende-/Empfangseinheit
Primärantenne
Herausragendes Teil
Bündelungsvorrichtung
Hohlleiter
Erste Verengung
Zweite Verengung
Patchantenne
Gleichmäßige Wellenverteilung
Antenne
Verbindungsleitung
Leiterplatte
Sensor
Flansch
Behälter
Öffnung
Außengewinde
Erste Kammer
Zweite Kammer
Winkelbereich
Einkoppelpin
Ringblende
Erste Stirnfläche
Zweite Stirnfläche
Mantelfläche
Gewinde
PG-Kabelverschraubung
Grundkörper
Erste Gummidichtung
Zinken
Befestigungsmutter
Zweite Gummidichtung
Blindstopfen Material Hornstrahler

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Übertragung von Signalen aus mindestens einer Gehäuseöffnung (2) eines zumindest teilweise metallischen Gehäuses (3) mit Hilfe elektromagnetischer Wellen (4) einer bestimmten Wellenlänge, umfassend
eine in dem Gehäuse (3) angeordnete Sende-/Empfangseinheit (5) zum Erzeugen und Empfangen der elektromagnetischen Wellen (4),
mindestens eine in dem Gehäuse (3) angeordnete Primärantenne (6) zum Auskoppeln der erzeugten elektromagnetischen Wellen (4) der Sende-/Empfangseinheit (5) und zum Einkoppeln und Übertragen von empfangenen elektromagnetischen Wellen (4) an die Sende-/Empfangseinheit (5),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehäuse (3) dermaßen dimensioniert ist, dass
das Gehäuse (3) als ein Resonator für die elektromagnetischen Wellen (4) der bestimmten Wellenlänge fungiert, und
dass der Abstand zwischen der Gehäuseöffnung (2) und einem der Maxima der
Felddichte der elektromagnetischen Wellen (4) weniger als ein Achtel, bevorzugt weniger als ein Sechzehntel der Wellenlänge beträgt, so dass die elektromagnetischen Wellen (4) gebündelt aus der Gehäuseöffnung (2) austreten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei das Gehäuse (3) eine konische Form aufweist, und wobei die Gehäuseöffnung (2) an einer Spitze oder ein ganzzahliges Vielfaches einer halben Wellenlänge von der Spitze des konischen Gehäuses (3) entfernt angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Gehäuse (3) rund, quadratisch oder als ein n-Eck ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (3) zylinderförmig ausgestaltet ist, und wobei eine erste Stirnfläche (27) des zylindrischen Gehäuses (3) offen ausgestaltet ist, und wobei die Gehäuseöffnung (2) an einer zweiten Stirnfläche (28) des zylindrischen Gehäuses (3) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gehäuseöffnung (2) eine Bündelungsvorrichtung (8) zur Bündelung der
elektromagnetischen Wellen (4) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Bündelungsvorrichtung (8) als ein Hohlleiter (9) mit mindestens einer Verengung (10) ausgestaltet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Bündelungsvorrichtung (8) in
Richtung der Übertragung der elektromagnetischen Wellen (4) eine Länge von ein Viertel, insbesondere ein Achtel der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen (4) nicht überschreitet.
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Innere der Bündelungsvorrichtung (8) mittels eines dielektrischen Materials zumindest teilweise gefüllt ist.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die
Bündelungsvorrichtung (8) eine erste und eine zweite Verengung (1 1 ) aufweist, und wobei die erste Verengung (10) im Bereich der ersten Stirnfläche (27) und die zweite Verengung (1 1 ) im Bereich der zweiten Stirnfläche (28) der zylinderförmigen
Bündelungsvorrichtung (8) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei eine Patchantenne (12) an der mindestens einen Gehäuseöffnung (2) angeordnet ist, um die von der Primärantenne (6) ausgesendeten elektromagnetischen Wellen (4) durch die
Gehäuseöffnung (2) nach außen zu übertragen und die von außen empfangenen elektromagnetischen Wellen (4) durch die Gehäuseöffnung (2) in das Innere des
Gehäuses (3) zu übertragen.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei ein Einkoppelpin (25) der Patchantenne (12) durch die mindestens eine Gehäuseöffnung (2) hindurchgeführt ist.
12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (3) dermaßen dimensioniert ist, dass ein Umfang des Gehäuses (3) annähernd ein ganzzahliges vielfaches der Wellenlänge der elektromagnetischen Wellen (4) ist.
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