Tm01模式转换器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及以单线为传送路径来传输高频信号的装置中所使用的TM01模式转换器。TM01模式转换器能够用作例如应用了时间轴反射系数测定(Time DomainReflectometry:TDR)技术的脉冲雷达方式液位测量装置的转换器。
【背景技术】
[0002]作为液位测定所使用的雷达方式之一具有脉冲雷达方式。参照图6说明脉冲雷达方式的原理。如图6所示，设从液体箱的顶壁等的基准点朝向液体箱的底部照射脉冲的时刻为t0，设接收到在液面反射而返回的脉冲的时刻为tl。若知道照射脉冲的时刻to和接收到在液面反射而返回的脉冲的时刻tl，就能够测定脉冲传输所需要的时间(tl - to)，能够求出从上述基准位置至电波的反射点的距离。即，当设脉冲的传输速度为V时，从基准点至反射面的距离L能够由算式L = vX (tl — t0)/2求出。
[0003]在脉冲雷达方式液位计中，有时使单线在液体箱内沿着铅垂线延伸，使脉冲在该单线中传输对脉冲进行测量。在该情况下，使用单线传送路径用转换器。
[0004]图7表示使用单线传送路径用转换器的脉冲雷达方式液位计的概要。在图7中，油轮等所具备的液体箱1中收纳有原油、液化气、其它的液体2。在液体箱1的顶壁11安装有单线传送路径用的转换器3。线(金属线)(wire) 5从液位计3向液体箱1的底部12沿铅垂线延伸。线5在被拉伸成直线的状态下，线5的下端被固定于液体箱1的底面。线5的一部分没入液体2中。
[0005]线5具有供电点4，供电点4被施加基于线5的自重的载荷。另外，在油轮中，由于在航行中等船体发生摇动，液体箱内的液体2发生移动，在该情况下，线5被施加晃动载荷(sloshing load)，所以，较大的载荷集中施加于供电点4。所以，在单线传输用转换器中，需要针对上述载荷确保充分高的耐载荷性能。
[0006]在本说明书中，“转换器”是与天线相等的意思。上述转换器3为如下结构:来自未图示的高频脉冲信号源的供电线在供电点4与线5连接，从供电点4对线5供给高频脉冲。上述转换器3为对TM01模式进行激励的结构，从该转换器在TM01模式下被激励的高频脉冲在线5中传输。
[0007]作为与本发明有关的技术，具有对TM01模式进行激励的圆环天线(例如参照非专利文献1的第176页)。另外，也已知有使用短销(short pin)的TM01模式圆环贴片天线(patch antenna)(例如参照非专利文献2的第228页)。
[0008]现有技术文献
[0009]技术文献
[0010]非专利文献1:后藤尚久著、奥姆社发行的“理解天线的书”(才一 A社発行「了 >
亍于力杓力、冬本」)
[0011]非专利文献2:后藤尚久著、电波新闻社发行的“天线工学入门讲座”(電波新聞社発行「7 f工学入門講座」)
【发明内容】
[0012]发明想要解决的技术问题
[0013]本发明的目的在于提供一种TM01模式转换器，其相对于线的自重、液体箱内的晃动载荷能够确保充分高的物理强度，并且在作为脉冲雷达方式液位测量装置的转换器使用的情况下能够提高测量精度。
[0014]用于解决技术问题的技术方案
[0015]本发明涉及的TM01模式转换器的主要特征在于，包括:
[0016]用于在使导线垂下的状态下与该导线结合的中心导体；
[0017]安装于上述中心导体的贴片天线；
[0018]通过静电电容与上述贴片天线耦合的供电部；
[0019]覆盖上述贴片天线和上述供电部的壳体；和、
[0020]与上述中心导体和壳体一起形成腔室的电介质，
[0021 ] 上述贴片天线被封入上述腔室内，
[0022]上述中心导体具有与上述壳体结合为一体的短销，从而成为施加于上述中心导体的上述导线的载荷经由上述短销施加于上述壳体的结构，
[0023]设置有贯通上述壳体并对上述供电部供给高频脉冲的供电线和同轴连接器，
[0024]上述贴片天线将从上述同轴连接器供给来的高频脉冲信号转换为TM01模式的高频脉冲信号。
[0025]发明效果
[0026]在使中心导体与导线结合而垂下时，导线的载荷施加于中心导体的短销、壳体，载荷不施加于电介质和供电部。即使由于导线的摇动等使得施加于中心导体的导线结合部的载荷发生变动，压力也不施加于电介质。所以，当将本发明涉及的TM01模式转换器用作基于单线传输的脉冲雷达式测量装置的转换器时，能够不受到载荷的影响地以稳定的精度进行测量。
【附图说明】
[0027]图1是表示本发明涉及的TM01模式转换器的实施例的纵剖视图。
[0028]图2是沿图1中的A —A线的剖视图。
[0029]图3是表示上述实施例中的中心导体的立体图。
[0030]图4是上述中心导体的短销的部分的放大俯视图。
[0031]图5是表示上述实施例的使用方式的纵剖视图。
[0032]图6是用于说明脉冲雷达式测量装置的测定原理的波形图。
[0033]图7是表示使用现有的TM01模式转换器的液位计的使用例的模型图。
【具体实施方式】
[0034]以下，参照附图对本发明涉及的TM01模式转换器的实施例进行说明。
[0035]【实施例】
[0036]在图1、图2中，TM01模式转换器20作为主要的构成部件具有壳体24、贴片天线41、短销52、中心导体50、电介质60、供电部36、同轴连接器30、导线70。
[0037]在壳体24的开放端即图1中下端形成有凸缘26，该凸缘26与基板22紧固连结，使凸缘26和基板22在紧密贴合的状态下结合为一体。
[0038]在壳体24的内周侧通过将壳体24的开放端侧的内径扩大而形成有阶梯部，在该阶梯部和基板22的上表面之间产生的空间夹持有电介质60的外周缘部。电介质60为了防止液体箱内的液体浸透到腔室80内而设置。电介质60设置为，为由具备电介质性的材料形成的圆环状的部件，具有在上述阶梯部和基板22的上表面之间产生的空间的间隔和基板22的厚度的合计的厚度,对同轴连接器30的回波损耗(return loss)成为最小。电介质60的外周缘部由被夹持于上述空间的部分和直径比该部分小的部分形成为阶梯状。通过使基板22的内周缘部进入到该电介质60的阶梯状的部分，来提高电介质60和基板22的紧密贴合度。
[0039]并且，在电介质60的外周缘部形成有下面侧开放的周槽62，周槽62中嵌入有由0型环形成的密封件66。密封件66被基板22按压，发生弹性形变，与基板22和电介质60紧密贴合。这样，确保了电介质60和基板22和壳体24相互间的密闭性。
[0040]如图3所示，上述中心导体50是作为整体由陀螺(棋子)那样的形状的导电性的材料构成的部件。在中心导体50的主体部分的上部形成有凸缘51，从凸缘51的上表面与中心导体50的中心轴线平行地向上方突出有4个短销52。4个短销52在中心导体50的周向上等间隔地形成。
[0041]在中心导体50的主体部分的上表面形成有贴片天线41。在中心导体50的下端部设置有导线结合部58。各短销52和贴片天线41与中心导体50的主体部分一体地成形。
[0042]如图1所示，中心导体50的主体部分以紧密贴合的状态嵌入在电介质60的中心部的孔中。电介质60的内周部上表面侧在横截面上遍及整周地形成有台阶部64，台阶部64中嵌入有由0型环形成的第二密封件68。密封件68与上述台阶部64的底面和周壁接触，另外，与电介质60的周壁和凸缘51的下表面接触。这样，能够保持中心导体50和电介质60相互间的密闭性。
[0043]由壳体24的内周壁面和电介质60的上表面和中心导体50的一部分形成了密闭的腔室80。贴片天线41被壳体24隔着腔室80而覆盖，从而贴片天线41被封入在腔室80内。主要由壳体24的内径、中心导体50的外径决定腔室80的容积。
[0044]在壳体24的上表面中央固定有同轴连接器30，该同轴连接器30用于供电缆连接，该电缆将外部的收发器和TM01模式转换器20连结起来。同轴连接器30内的导体作为供电线34从壳体24的中心孔28的周壁隔开间隔地延伸至腔室80，与供电部36接合。供电部36为比贴片天线41的直径小的圆板状的部件，隔开较小的间隙通过静电电容耦合对贴片天线41进行供电。其中，根据情况，可以将供电线34和贴片天线41直接连接。
[0045]在中心导体50的下部设置有导线结合部58。导线结合部58被压入导线70的一端部。导线70如在后面详细说明那样延伸至液体箱的底部，所以被施加有相当大的载荷，因液体箱内的液体起伏而被施加有横向上的载荷。成为如下结构:这些载荷经由中心导体50的主体部分、短销52施加于壳