已知的料位测量设备除了具有用于发射或者接收雷达波的天线之外 还具有耦合装置，该耦合装置实施为用于将在料位测量设备中生成的电磁 波耦合输入到波导中，或者用于将接收信号从波导中耦合输出。

在DE 100 23 497中公开了一种耦合装置，该耦合装置将电磁波从平 面线路结构(譬如微带线路)耦合输入到波导中，其方式是将线路的一端 伸入波导中。
如果现在要用两个极化平面工作，则可以使用两个线路端部，它们以 确定的角度伸入波导中。因为这两个端部由于其长度而在波导中相对紧密 地会聚，所以在波导结的两个端子之间的去耦合是相对低的。
这例如是由于在线路端部的交叠的杂散场引起的。由于缺乏去耦合， 在两个端子之一上的发射信号现在例如会不希望地辐射到波导中的两个 极化平面中。
此外，会出现如下情况：当两个端子被用于产生圆极化时，这引起了 在波导耦合装置上的大的泄漏信号。为了产生圆极化，例如借助90°的相 位偏移来激励这两个端子。如果在这样的情况下在两个耦合装置之间的反 射衰减或者隔离过小，则如所述的那样会导致在料位雷达传感器的波导耦 合装置上的大的泄漏信号，该泄漏信号直接从发射器到达接收器。该泄漏 信号会有助于增大所谓“振鸣(Klingeln)”(该振鸣为在微波模块和耦合 装置之间的多次反射)，并且由此极大地降低了在邻近区域中的测量灵敏 度。
在WO 2004/097347中公开了另外的用于产生圆极化波的装置，这些 装置同样可以应用于上述料位雷达中。在此也所实现的测量灵敏度也不是 最优的。
本发明的任务是提高料位雷达的测量灵敏度。
根据本发明的一个实施例，提出了一种用于料位雷达的波导结，该波 导结包括：第一线路和第二线路，这两个线路用于将电磁发射信号耦合输 入到波导中；以及去耦合元件，用于减小从第一线路到第二线路的过临界 耦合或者泄漏信号，其中去耦合元件与第一线路以及第二线路隔离。
通过提供去耦合元件，可以明显地减小通常出现的大的泄漏信号，其 中该泄漏信号是由于线路端部对于另一线路端部的过临界耦合而形成的。 由于明显更小的泄漏信号，所以可以提高传感器灵敏度，尤其是传感器邻 近区域中的灵敏度。
此外，可以减小多次反射，使得出现较少的干扰。这可以导致附加地 提高传感器在邻近区域中的精确度。
根据本发明的另一实施例，波导结包括波导端子，用于连接波导或者 天线。
因此，波导结能够以模块化部件的形式安装在料位雷达中，并且随后 连接到通向天线的波导或者直接连接到天线。
波导端子在此被实施为使得能够以简单的方式和方法连接波导。
根据本发明的另一实施例，波导结还包括谐振腔，用于终止波导端子。
谐振腔例如以设置有盖的波导段的形式实施。
根据本发明的另一实施例，两个线路伸入波导端子中和/或谐振腔中。 因此，可以实现将电磁信号有效且相对高效地耦合输入到波导中。
根据本发明的另一实施例，波导结被实施为用于产生具有两个极化平 面的电磁发射信号，其中两个线路相对彼此的角度为90°。
由此可能产生圆极化波，其中根据本发明的去耦合元件减小了在两个 线路之间的泄漏信号。
根据本发明的另一实施例，第一线路的第一端部和第二线路的第二端 部都具有扩展部或者缩窄部。由此可以根据应用情形改变和优化线路的辐 射特征。
根据本发明的另一实施例，去耦合元件实施为具有正方形平面结构的 导电元件。
去耦合元件例如可以是在电路板上的金属层，该金属层通过电路板刻 蚀方法以光化学的方式产生。导电的元件可以由不同的材料或者合金构 成，并且例如也可以被蒸发、粘合、印制或者以其他方式来施加。
根据本发明的另一实施例，去耦合元件具有在λ/4范围中的边长。在 频率为26GHz的情况下，这对应于2mm至3mm的边长。
根据本发明的另一实施例，去耦合元件平面地实施，例如以正方形、 三角形、矩形或者其他几何图形的形状来实施。也可能的是，去耦合元件 具有凹部，使得例如构建圆环或者正方形的轮廓。
实施为用于在波导中耦合输入电磁信号的线路可以实施为微带。
整个去耦合元件必要时可以和线路一起整体地在电路板制造过程中 被构建。由此，很大程度上使制造成本最小化。
根据本发明的另一实施例，波导结被实施为用于在波导中耦合输入频 率在6GHz到100GHz的电磁发射信号。例如，波导结针对6.3GHz的频 率或者针对26GHz的频率或者针对在77GHz至80GHz之间的频率区域 来优化。
自然，波导结也可以针对更高的频率来实施，或者也可以针对更低的 频率来实施。
根据本发明的另一实施例，提出了一种用于料位雷达的微波模块，其 具有如上所描述的波导结。
这种微波模块可以与波导结一起作为模块化的部件安装到料位雷达 中。由此减小了维护开销，因为微波模块可以作为整体部件毫不费劲地被 更换。
根据本发明的另一实施例，说明了一种用于确定罐中的料位的料位雷 达，该料位雷达包括用于发射和/或接收电磁波的天线以及如上面所描述 的波导结。
此外，还说明了一种将根据本发明的波导结用于料位测量的应用。
本发明的另外的实施例和优点从从属权利要求中得到。
附图说明
以下，将参照附图来描述本发明的优选的实施例。其中：
图1示出了用于料位雷达的微波模块的电路框图。
图2示出了安置于波导中的、具有彼此垂直的两个极化平面的电路板 的布置的示意图。
图3示出了从下侧看的图2的布置。
图4示出了不带谐振腔终端的图2的布置。
图5示出了在激励端子106时的电场的示意图。
图6示出了在两个端子之间的反射衰减、传输函数和隔离的示意图。
图7示出了在卫星LNC(Satelliten-LNC)中用于使两个接收信号去 耦合的装置的示意图。
图8示出了根据本发明的一个实施例的用于料位雷达的波导结。
图9示出了在激励图8的波导结的端子106时的电场的示意图。
图10示出了在图8的波导结的两个端子之间的反射衰减、传输函数 和隔离的曲线的示意图。
图11示出了根据本发明的一个实施例的微波模块的电路框图。
图12示出了根据本发明的一个实施例的料位雷达的示意图。
附图中的图示是示意性的而非合乎比例的。

在以下的附图描述中，对于相同的或者类似的要素使用了相同的参考 数字。
图1示出了微波模块的电路框图的示意图。微波模块100具有发射脉 冲振荡器(Tx振荡器)101。在那里生成的电磁信号通过带通102传送给 发射耦合器103。
发射耦合器103例如实施为对称的或者非对称的混合耦合器。信号 111在较低衰减的情况下穿过发射耦合器103，并且作为信号112传送给 第一线路105。第一线路105被实施为用于将电磁信号112耦合输入到波 导104中。
此外，混合耦合器103与第二线路106相连，第二电磁信号113通过 该第二线路可以耦合输入到波导104中。第二电磁信号113在此例如相对 于第一电磁信号112相移90°。通过对称的混合耦合器在此获得将发射信 号在幅度上均匀地分布于两个信号112和113上。这两个信号由于在混合 耦合器中不同的传播时间而在相位上相差90°。由此在圆波导104中获得 了圆极化波。
波导104与天线系统(未在图1中示出)相连，通过该天线系统可以 发射测量脉冲，所述测量脉冲随后被待测量的对象或者待测量的介质(在 此例如是填料表面)作为接收信号反射。接着，该接收信号又被天线系统 接收并且传输给发射耦合器103。
由于填料表面上的单次反射使波的偏转方向从例如左旋改变为右旋， 所以这两个接收到的信号112和113在发射耦合器中组合成信号114，并 且进一步传导到采样混合器107中。
接收电路107至110具有脉冲生成器108和带通109，它们将信号115 发送给采样混合器107。在采样混合器107中，信号115采样接收信号114 并且因此生成频率降低的信号116，之后该信号通过放大器110放大并且 在中频(ZF)输出端117上作为中频信号用于料位的分析和确定。
因为线路105、106的两个端部由于其长度而在波导104中相对紧密 地会聚，所以在波导结的两个端子之间的去耦合是较低的。这是由于在线 路端部的交叠的杂散场引起的。由于缺乏去耦合，所以现在例如在两个端 子105、106之一上的发射信号不希望地被辐射到波导104的两个极化平 面中。
此外，特别是在通过从第一线路端部到第二线路端部的强烈的过临界 耦合生成圆极化时，会出现大的泄漏信号，该泄漏信号引起在发射器、天 线和接收器之间的多次反射，由此强烈地降低了邻近区域中的测量灵敏 度。
图2示出了安置到波导201、203中的具有两个彼此垂直的极化平面 的电路板的示意图。例如，微波源或者接收器连接到端子105、106上。 在电路板204的上侧上，波导201以谐振腔202、203终止。
图3示出了从下侧看的、具有波导端子201的图2的布置。波导端子 201在此被实施为使得其可以连接到相应的波导上，使得可以在所连接的 波导中传输被耦合输入的电磁信号。
图4示出了图2和3中所示的布置的内部构造的示意图。线路105、 106的线路端部作为辐射元件伸到波导201和谐振腔203中。在此，伸入 到波导/谐振腔201、203中的端部可以具有扩展部或者如所示的那样具有 缩窄部。
源自端子105的线路端部401上所辐射的信号现在在源自端子106 的线路端部402上被接收，并且在端子106上作为不希望的泄漏信号而被 截取。
图5示出了在激励端子106时的电场分布的示意图。在伸到波导中的 线路106的端部上明显地显现出，该场朝着端子105(或者其端部401) 如何分布。
图6示出了在端子105上的反射衰减11的曲线的示意图、从端子105 到波导端部401的传输函数(参考标记31)以及在端子105至端子106 之间的隔离21。
水平轴601表示频率并且范围从18GHz到34GHz。垂直轴602表示 衰减并且范围从0dB到-40dB。
图7示出了卫星LNC的示意图，其具有线路702、703用于将接收 信号从波导708中耦合输出。为了使两个极化平面去耦合，在两个伸入到 波导708中的线路端部702、703之间设置有谐振器701。两个接收信号 接着在相应的放大器704、705中被放大，并且作为水平极化信号706或 者垂直极化信号707被传送。
图7中所示的卫星LNC不被实施为用于将电磁信号从线路702、703 耦合输入到波导708中。
图8示出了去耦合元件的示意图，该去耦合元件集成在根据本发明的 波导结800中。在此可以看到，用作谐振腔的终端部的后盖202为了更好 的表示而被略去。
去耦合元件801在波导201、203的中部作为方形平面结构被施加， 但该结构不具有至伸入到波导201、203中的线路端部401、402的导电连 接。边长例如处于λ/4的范围中。由此，在工作频率为26GHz时，边长在 2mm至3mm之间的范围中。在更高的频率或者更低的频率时得到相应更 小或者更大的边长。
通过根据本发明的去耦合元件801，可以减小围绕线路端部401或者 402在相应的另外线路端部的方向上的杂散场，并且因此引起在两个极化 平面之间的明显更弱的耦合。因此，可以明显地减小由于一个线路端部到 另一线路端部的过临界耦合而出现的通常比较大的泄漏信号。由于该明显 更小的泄漏信号，所以提高了传感器邻近区域中的灵敏度。此外，电场已 可以显著更好地显现在线路端部的区域中，这也能够极大地改善反射衰减 和直射波衰减(Durchgangsdaempfung)。
图9示出了电磁场的分布的示意图。如图9中可看到的那样，所得到 的电磁场在去耦合的区域中基本均匀地成形，这会对波导结的传输质量产 生有利影响。
图10示意性地示出了在端子105上的反射衰减11的曲线、从端子 105到波导端部401的传输函数(参考标记31)和端子105到端子106之 间的隔离21。
水平轴101在此表示频率并且范围从18GHz到34GHz。垂直轴1002 表示单位为分贝(dB)的衰减并且范围从0dB到40dB。
在下面所示的表中对比地示出在25GHz到27GHz之间的频率范围中 的、目前简单的耦合输入与具有根据本发明的实施例的去耦合元件的耦合 输入的结果。如在表1中可看到的那样，示出了在端子105处明显改进的 去耦合以及明显更为优良的反射衰减。表1中所示的值涉及仿真。
表1
  不带去耦合元件   带有去耦合元件   反射衰减11   7...8dB   15...20dB   隔离衰减21   15...28dB   22...28dB   直射波衰减31   1.1dB   0.6dB
图11示出了根据本发明的一个实施例的微波模块1100的电路框图， 该微波模块用于具有上述从微带线路到波导的结的料位雷达传感器。除了 发射单元101、102和接收单元107至110之外，微波模块1100具有混合 耦合器103和线路105、106，它们被实施为用于将电磁信号耦合输入到 波导104中。
此外，根据本发明的微波模块具有去耦合元件801，其可以整体地在 电路板制造过程中制成，并且该去耦合元件实施为用于减小从第一线路 105到第二线路106的泄漏信号。在此，去耦合元件801与第一线路105 以及第二线路106电隔离。
图12示出了根据本发明的另一实施例的料位雷达的示意图。
料位雷达1200在此具有信号生成单元101、102、发射耦合器103和 接收电路107至110(参看图1)。此外，天线装置1201设置有圆形波导 耦合装置800。
本发明在其实施上并不限于附图中所示的优选实施形式。更为确切地 说，许多变形方案也是可能的，这些变形方案在基本上不同类型的实施形 式情况下利用了所示的解决方案和根据本发明的原理。
补充地，要指出的是，“包括”并不排除其他要素或者步骤，“一”或者 “一个”不排除多个。此外要指出的是，参照上述实施例之一所描述的特征 或者步骤也可以与其他上述实施例的其他特征或步骤结合使用。在权利要 求中的参考标记不应视为限制。
相关申请
本申请要求于2006年3月27日提交的美国临时专利申请60/786,605 以及于2006年3月27日提交的德国专利申请102006014010.9的优先权， 其内容通过引用结合于此。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于确定罐中的料位的料位雷达(1200)，该料位雷达 (1200)包括：
天线(1201)，用于发射和/或接收电磁波；以及
波导结(801)，所述波导结(800)包括：
第一线路(105)和第二线路(106)，用于将电磁发射信号耦合输入 到波导中；
去耦合元件(801)，用于减小第一线路(105)到第二线路(106)的 过临界耦合；
其中去耦合元件(801)与第一线路(105)以及第二线路(106)隔 离。
2.根据权利要求1所述的料位雷达，此外还包括：用于连接波导的 波导端子(201)。
3.根据权利要求1或者2所述的料位雷达，此外还包括：用于终止 波导(201)的谐振腔(202，203)
4.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中两个线路(105， 106)伸入到波导(201)和谐振腔(202，203)中。
5.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，
其中波导结被实施为用于生成具有两个极化平面的电磁发射信号；以 及
其中两个线路(105，106)相对彼此的角度为90度。
6.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中第一线路(105) 的第一端部和第二线路(106)的第二端部分别具有扩展部或者缩窄部。
7.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中去耦合元件 (801)实施为具有方形平面结构的导电元件。
8.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中去耦合元件 (801)具有在λ/4范围内的边长。
9.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中去耦合元件 (801)平面地实施或者具有凹进部。
10.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中线路(105， 106)实施为微带。
11.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，此外包括：
电路板基板；
其中去耦合元件(801)整体地在电路板基板的电路板制造过程中被 制成。
12.根据上述权利要求中任一项所述的料位雷达，其中
波导结(800)被实施为将频率在6GHz至100GHz之间的电磁发射 信号耦合输入到波导(103)中，尤其是将频率为6.3GHz或26GHz或者 频率在77GHz到80GHz之间的电磁发射信号耦合输入到波导(103)中。
13.一种用于料位雷达的微波模块(1100)，所述微波模块具有根据 上述权利要求中任一项所述的波导结。