[发明专利]用于线扫描器的波导耦合结构

说明书

本发明涉及一种用于具有线扫描器形式的填充物位雷达天线的波导耦合结构，其中，位于天线侧的波导开口的彼此之间的距离可小于或等于传输信号的波长的一半，其中，相邻的辐射元件之间的距离可大于传输信号的波长的一半。以此方式，可为印刷电路板上的高频前端提供更多的空间。

技术领域

本发明涉及三维填充物位测量。特别地，本发明涉及用于填充物位雷达天线(特别地，其可以是线扫描器)的波导耦合结构、包括波导耦合结构的填充物位雷达天线及包括填充物位雷达天线的填充物位测量装置。

背景技术

在使用雷达测量装置的三维填充物位测量的领域中出现了全新的应用目标。之前，在测量散装材料时，仅能够测量实际填充物位的总测量值。然而，三维填充物位测量开启了检测容器内包含的散装材料的体积和质量的可能性。

对表面拓扑结构的检测甚至能够有利于确定移动液体的填充物位或体积。此类移动液体例如可以在使用搅拌器以及由此在液体表面上产生的流动图案(水龙卷)时产生。对表面拓扑的确定还能够允许得出诸如填充材料的粘性或混合度等其它变量有关的结果。

为了检测表面拓扑，使用测量波束对填充材料表面进行采样。例如，由多个辐射元件组成的一维阵列可用于控制测量波束，该阵列允许对填充材料表面进行一维采样(线扫描器)。此外，如果该阵列旋转，则可对该表面进行二维采样。

发明内容

本发明的目的在于提供小型天线设计并有效地聚焦传输信号。

本发明的第一方面涉及一种用于填充物位雷达天线的波导耦合结构，波导耦合结构包括多个辐射元件的布置和多个波导的布置。每个辐射元件被构造成用于传送和/或接收雷达信号，且每个辐射元件与一个波导相关联。

当天线组件连接到波导耦合结构时，相应的辐射元件传送传输信号以使其耦合到波导中，接着波导将耦合的传输信号提供和/或传送到天线组件的天线元件。

天线组件包括多个天线元件，每个天线元件被设计和/或构造成用于发射和/或接收相应的雷达信号。通过数字波束成形方法，可设定天线的“观看”方向，并因此可(在辐射元件的一维阵列的情况下)沿着线或(在辐射元件的二维阵列的情况下)二维地对填充材料表面进行采样。

每个波导包括布置在天线侧的波导开口，从而将耦合的传输信号发射到天线或其它的与其连接的波导。

布置在天线侧的两个相邻的波导开口之间的最大距离例如小于或等于传输信号的波长的一半。传输信号的中心频率可为79GHz(其对应于大约3.8mm的波长)，因此最大距离为1.9mm。

每个辐射元件可连接到各自的电子单元，电子单元产生要被(天线)发射的雷达信号或进一步处理的(由天线)接收的雷达信号。电子单元例如通过微带线连接到相应的辐射元件，并通常具有大于传输信号的波长的一半的尺寸。

根据本发明的一个实施例，两个相邻的辐射元件之间的距离大于位于天线侧的两个相邻的波导开口之间的距离，并例如大于传输信号的波长的一半(λ/2)。

例如，相邻的辐射元件之间的距离为位于天线侧的相邻的波导开口之间的距离的两倍。

以此方式，即使在相对大的电子单元的情况下，也能够获得面对天线的各个波导开口之间的较小距离。

根据本发明的另一实施例，每两个辐射元件中的一个辐射元件沿着直的第一线布置。另一方面，剩余的辐射元件沿着以与第一线平行的方式延伸的第二线布置。这两条线之间的距离例如处于传输信号的单个波长的范围内。然而，该距离也可以更大或更小。由于这种未对准，可为电子单元(也称为高频前端)提供空间。