用于料位雷达的模转换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及借助于雷达进行料位测量的领域。特别地，本发明设及一种用于料位 雷达的模转换器、一种料位雷达、一种用于模转换器的转换器本体和一种用于制造转换器 本体的方法。
【背景技术】
[0002] 借助于雷达进行料位测量基于间距测量，其中测定雷达信号或高频信号到容器中 的填充材料的表面的运行时间并且从中推导出雷达信号的发射设备、例如卿趴天线到填充 材料的间距。
[0003] 通常，在雷达设备中激发雷达信号的所谓基模。在圆形波导中，运是H11模（也称 作为TE11模）。一旦波导或管直径大于唯一性范围，那么随着直径的增加能传播越来越多 的模。在管直径为82. 5mm的情况下，在频率为25GHz的情况下例如能传播233个模。
[0004] 尤其在旁通线路或竖管中进行料位测量时，能够由于法兰连接、管出口和混合开 口、即例如孔或狭缝的影响而造成测量精度的下降，因为在运种干扰部位处不同的模不同 程度地被反射。
[0005] 由于不同模的不同的传播速度能够造成分散，即由于不同的运行时间产生距相同 料位的极其多的、时间上不同的回声。通过相长和相消的叠加能够附加地造成振幅波动，所 述振幅波动会造成测量不准确。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是改进料位雷达的测量精度。
[0007] 所述目的通过独立权利要求的主题来实现。本发明的其他的实施方式从从属权利 要求和下面的描述中得出。
[0008] 本发明一个方面设及一种用于料位雷达的模转换器，所述模转换器构成用于将 TEM导波转换成册1模。模转换器能够安置在容器上，在所述容器中应当测量料位，例如在 旁通线路或竖管处测量。
[0009] 根据本发明的一个实施方式，模转换器包括用于将高频信号引入模转换器中的输 入线路；螺旋结构，输入线路的导体伸入到所述螺旋结构中并且所述螺旋结构具有多个螺 旋形的电导体；波导，所述波导包围螺旋结构。螺旋结构构成用于将出自输入线路中的高频 信号、例如TEM导波转换成波导中的册1模。要理解的是：模转换器也能够相反地将册1信 号转换成输入线路中的高频信号。
[0010] 经由例如与料位雷达的控制装置、即高频部件连接的线缆能够将高频信号引入到 输入线路中，其由模转换器转换成册1模并且随后禪合输入到旁通管或竖管中。从填充材 料反射的高频信号由模转换器向回转换成TEM导波并且被引导回到线缆或输入线路中，在 那里其随后在高频部件中被继续处理并且能够被评估。
[0011] 册1模（或册1波类型）是不具有在波导的中央和边缘处（或内侧）的电场分量 的唯一的模（除高阶模册2-……册n模之外）。如果册1模通过管传播（例如竖管），那么 在管中没有能够通过狭缝、孔、出口或管连接部中断的纵向电流流动。尽管册1模通常需要 边界W便能够传播，但是通过边界的不理想性而仅少量地受到影响。
[0012] 因此，借助模转换器能够尤其在竖管和旁通应用中减小法兰连接、管出口和混合 开口的影响。因此能够实现更好的测量精度。
[0013] 册1模的另一优点是其小的损耗。册1模在所有的波导波中具有最小的衰减。
[0014] 输入线路能够是具有内导体和导电外套的同轴线路。经由内导体能够将高频信号 禪合输入到模转换器中并且能够将反射的信号禪合输出。内导体在此伸入到螺旋结构中。 同轴线路的外导体或外套能够与金属的天线结构连接，例如壳体，波导提供到所述壳体中， 在所述波导中设置有螺旋结构。螺旋结构既不与内导体连接也不与外导体连接。
[0015] 例如W圆柱形式构成的螺旋结构包括多个螺旋形的或盘绕状的电导体，所述电导 体例如构成为导体条带。电导体能够相对于螺旋结构的中轴线对称地设置并且盘绕状地环 绕中轴线。通过盘绕状的结构主要仅激发册1模并且抑制全部其他能够传播的模。
[0016] 电导体或导体条带的厚度、宽度、角度、长度和间距的数量影响螺旋结构的传输特 性和转换特性。电导体必须尤其是能导电的，但是不必彼此连接。
[0017] 模转换器的波导、例如圆形波导W-定间距围绕螺旋结构，使得例如在螺旋结构 和波导内侧之间形成用空气或介电介质填充的区域，使得在那里能够构成册1模的电场。
[0018] 根据本发明的一个实施方式，输入线路的导体伸入到螺旋结构中的长度为大于螺 旋结构的长度的10%、大于40%或大于一半。W该方式能够将出自输入线路中的TEM导波 放射到螺旋结构的内部中并且随后在波导的安置有螺旋结构的部段中转换成册1模。
[0019] 根据本发明的一个实施方式，输入线路的导体是同轴线缆的内导体或者与同轴线 缆的内导体连接。模转换器例如能够具有插头，同轴线缆的端部能够旋入或插入到所述插 头中。
[0020] 根据本发明的一个实施方式，波导通过料位雷达的壳体形成。所述壳体能够包括 盖，输入线路的导体穿过所述盖伸入到波导中。例如，用于同轴线缆的插头能够安置在盖 上。此外，壳体能够具有开口，用于料位雷达的卿趴天线能够固定在所述开口处。
[0021] 根据本发明的一个实施方式，螺旋结构由介电体承载，所述介电体设置在波导中 (并且在更下面也称作转换器本体）。螺旋结构和介电体能够形成转换器本体，所述转换器 本体一方面承载螺旋结构并且另一方面固定在模转换器的壳体上。例如，转换器本体能够 穿过壳体中的上述开口伸出并且在那里成形为使得其借助于卿趴天线保持在壳体中。转换 器本体W该方式相对于应测量其中料位的容器密封模转换器的内部（即波导），并且将转 换成册1模的高频信号引导到例如竖管或旁通管中。
[0022] 根据本发明的一个实施方式，介电体在其外侧承载螺旋结构。例如由塑料制成的 介电体例如能够具有圆柱形的部段，在所述部段的外侧上安置有螺旋结构。但是也可行 的是：介电体是空屯、的并且螺旋结构安装在其内侧上。介电体的介电材料例如能够为PP、 PT阳、P邸K(聚酸酬纤维）、玻璃或陶瓷。
[0023] 术语"圆柱形的"和"圆柱形的部段"能够理解成：相关的构件基本上是圆柱形的。 例如，所述构件（由于制造）能够是稍微锥形的并且具有外面或内面，所述外面或内面相对 于构件的中轴线大致倾斜r至2°地伸展。
[0024] 本发明的另一方面设及具有如上面和下面描述的模转换器的料位雷达。除模转换 器W外，料位雷达例如能够包括控制装置，所述控制装置要么直接地安置在模转换器上要 么远离其安置，并且所述控制装置产生高频信号W及能够评估反射的高频信号。控制装置 能够经由同轴线缆与模转换器连接。
[00巧]本发明的另一方面设及用于如上面和下面描述的模转换器的转换器本体。转换器 本体能够引入到模转换器的壳体中，所述壳体同时形成波导，在所述波导中容纳有安置在 转换器本体上的螺旋结构。
[0026] 根据本发明的一个实施方式，转换器本体包括：由多个螺旋形的电导体构成的螺 旋结构；具有圆柱形的部段的介电体，所述部段由螺旋结构包围；和圆柱形的部段中的用 于容纳输入线路的导体的容纳部。容纳部能够是沿着圆柱形的部段的轴线的（可能轴向 的）孔或开口，导体能够插入到所述孔或开口中。
[0027] 介电体能够W其第一部段用于承载螺旋结构并且能够在那里具有轴向开口，例如 同轴线缆的内导体能够引入到所述轴向开口中。
[0028] 根据本发明的一个实施方式，转换器本体还包括用于密封壳体的圆柱形的第二部 段，圆柱形的第一部段与螺旋结构容纳到壳体中。第二部段能够具有比圆柱形的第一部段 更大的直径。圆柱形的第二部段能够在其外侧上具有一个或多个凹部，在所述凹部中能够 容纳一个或多个密封环。
[0029] 根据本发明的一个实施方式，转换器本体还包括用于将转换器本体支撑在壳体上 的、在第一部段和第二部段之间的锥形的部段。壳体中的开口能够具有相应锥形的内面，从 所述开口中转换器本体从壳体中伸出。
[0030] 根据本发明的一个实施方式，转换器本体还包括放射锥，所述放射锥连接到圆柱 形的第二部段上，使得在圆柱形的第二部段上形成凸肩，借助所述凸肩能够将转换器本体 固定在壳体中。例如，能够经由壳体中的开口固定卿趴天线，所述卿趴天线具有法兰，所述 法兰具有比开口更小的内径并且在所述法兰上能够将凸肩支撑在圆柱形的第二部段上。
[0031] 本发明的另一方面设及一种例如上面和下面描述的模转换器的转换器本体。要理 解的是：方法的特征也能够是转换器本体的特征并且相反地，转换器本体或模转换器的特 征也能够是方法的特征。
[0032] 根据本发明的一个实施方式，方法包括如下步骤：提供承载体；和将螺旋结构通 过对承载体的外侧上的多个螺旋形的条带进行金属化来施加到承载体上。运例如能够借助 于3D-MID工艺（MID=Mold