[发明专利]用于雷达天线的波导耦合结构

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及物位测量。特别地，本发明涉及用于(例如被构造为填充物位雷达天线和/或线扫描器的)雷达天线的波导耦合结构。本发明还涉及具有相应的波导耦合结构的填充物位雷达天线和具有填充物位雷达天线的填充物位测量装置。

背景技术

具有填充物位雷达天线的填充物位测量装置尤其可用于检测例如松散材料或移动流体的填充材料表面的表面拓扑。在此情况下，使用测量波束不断地扫描填充材料的表面，并因而确定表面拓扑。例如可以使用由大量的辐射元件制成的被称为线扫描器的一维阵列来控制测量波束，其中，该阵列允许对填充材料表面进行一维扫描。如果该阵列还进行旋转，则能够进行对表面的二维扫描。

发明内容

可见，本发明的目的在于提供用于雷达天线、尤其用于填充物位雷达天线的波导耦合结构，该波导耦合结构能够实现对所发射的雷达信号的聚焦，且同时具有紧凑设计。

该目的是通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求和下面的说明给出了本发明的其它实施例。

本发明的第一方面涉及用于雷达天线、尤其用于填充物位雷达天线的波导耦合结构。波导耦合结构包括辐射元件、波导和衬底，辐射元件连接到微带线并被构造成用于发射和/或接收雷达信号，波导用于传导雷达信号，衬底例如是电路板，微带线、辐射元件和波导布置在电路板上。在此情况下，在穿过波导的横截面中，波导具有窄边和宽边，窄边短于宽边。这里，窄边和宽边可以是在波导的内面、内侧或内表面上测量出的或在波导的外面、外侧或外表面上测量出的。微带线通过波导的窄边被引导至波导中并到达布置在波导内部的辐射元件，微带线和辐射元件布置在衬底的面对波导的面、侧和/或表面上。面可以例如表示衬底的外面、侧和/或外侧。

辐射元件常常被称为“贴片”，且可表示平面的、平坦的和/或板状的例如由铜制成的传导元件，微带线布置在辐射元件上。雷达信号或通常的电磁信号能够通过微带线被供应到辐射元件，辐射元件在其上发射雷达信号，雷达信号的场矢量具有特定的定向。接着，所发射的雷达信号能够耦合和/或过耦合到波导中，并接着例如被引导且发射到雷达天线和/或填充物位雷达天线的天线元件。相反地，雷达信号(例如，从填充材料表面反射的雷达信号)例如通过天线元件被耦合到波导中，并从波导被过耦合到辐射元件上。接着，该信号通过微带线被供应到评估电子系统。

例如，对于诸如线扫描器等一维阵列天线，如上所述的多个波导耦合结构对齐在轴线上，例如沿着直线布置。为了通过使用雷达天线和/或填充物位雷达天线实现改进的聚焦，例如，可以减小使用雷达天线和/或填充物位雷达天线发射的主波束或主瓣的直径。另外，这可以有利地避免由干涉引起的旁瓣和/或栅瓣。

归因于根据本发明的波导耦合结构的在波导的窄边处将微带线引入到波导中的构造，能够将波导耦合结构实现为紧凑设计，且能够在雷达天线和/或填充物位雷达天线中将多个这种类型的波导耦合结构紧密地布置在一起。由此，能够实现小了的波导耦合结构和/或相邻的波导的小于或等于所发射的雷达信号的波长的一半的间隔。因而，能够减小主瓣的直径，能够避免旁瓣和/或栅瓣，且能够实现改进的聚焦。另外，能够实现雷达信号的放大。

根据本发明的一个实施例，波导的内部至少部分地填充有电介质和/或电介质材料。由此，能够减小波导的横截面和/或横截面区域，且进一步能够减小波导耦合结构的尺寸。

根据本发明的一个实施例，波导的横截面和/或横截面区域为椭圆形、卵形和矩形。例如，横截面可以是具有圆形角部的矩形。横截面可特别地表示波导的内横截面，所以波导也可以例如具有圆角的外横截面和椭圆形、卵形或矩形的内横截面。

根据本发明的一个实施例，辐射元件是例如被构造成平坦的、平面形状和/或被构造成贴片的板形状。替代地或额外地，辐射元件具有第一角部和第二角部，第一角部的曲率半径小于第二角部的曲率半径。换句话说，第一角部和第二角部的曲率半径不同。这里，第一角部和第二角部均表示辐射元件的外边缘。第一角部的曲率半径例如可以在0.2mm和0.3mm之间，例如0.25mm。替代地或额外地，第二角部的曲率半径例如可以在0.5mm和0.6mm之间，例如0.55mm。替代地或额外地，第一角部可以与第二角部相对，即，第一角部和第二角部在辐射元件的纵向上彼此相对。而且，替代地或额外地，辐射元件可具有至少两个具有相同的曲率半径的角部。例如，可设置有另外的角部，该角部的曲率半径等于第一或第二角部的曲率半径。