[發(fā)明專(zhuān)利]波導(dǎo)管輸入耦合裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210089900.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102769166A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.舒爾茨;M.格丁;M.戴爾曼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 克洛納測(cè)量技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01P5/00
• 分類(lèi)號(hào): H01P5/00;H01P3/00;G01F23/284
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;李家麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及波導(dǎo)管輸入耦合裝置，尤其是用于雷達(dá)液位測(cè)量器的波導(dǎo)管輸入耦合裝置，具有波導(dǎo)管、載體板以及至少一個(gè)饋線，其中所述波導(dǎo)管在載體板的第一側(cè)上裝配到載體板上，在載體板上和/或在載體板中的饋線被引導(dǎo)至波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中，并且饋線以位于波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中的端部結(jié)束。

背景技術(shù)

這種波導(dǎo)管輸入耦合裝置在高頻技術(shù)中從很早開(kāi)始就已知了，并且其用作在產(chǎn)生電磁信號(hào)的電子裝置和將導(dǎo)線引導(dǎo)的信號(hào)饋入到波導(dǎo)管的內(nèi)部空間中的饋入裝置之間的接口。在由現(xiàn)有技術(shù)已知的波導(dǎo)管輸入耦合裝置中，載體板通常由從電路技術(shù)已知的電路板構(gòu)成，其中饋線通常實(shí)施為微帶線并且通過(guò)波導(dǎo)管中的凹陷引入到波導(dǎo)管的內(nèi)部空間中，在此導(dǎo)線引導(dǎo)的電磁波與饋線分離并且作為所引導(dǎo)的電磁波在波導(dǎo)管中傳播。在雷達(dá)液位測(cè)量器范圍中的該示例性講述的應(yīng)用中，所引導(dǎo)的電磁波最后也可以作為自由前進(jìn)波離開(kāi)波導(dǎo)管，或者直接在從波導(dǎo)管射出之后或者在穿過(guò)與波導(dǎo)管連接的輻射裝置之后，該輻射裝置通常是為了實(shí)現(xiàn)確定的輻射特性而設(shè)置的；在后一種情況下波導(dǎo)管類(lèi)似地僅用作過(guò)渡元件（übergangselement）。波導(dǎo)管的形狀以及饋入的電磁信號(hào)決定了最后電磁波的何種模式在波導(dǎo)管中傳播。通常，將具有GHz范圍中頻率的電磁波用于雷達(dá)應(yīng)用。

由現(xiàn)有技術(shù)已知，除去載體板的、包圍波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中的饋線的材料—例如通過(guò)跣削—，使得饋線的端部實(shí)際上顯露出來(lái)。該過(guò)程是比較費(fèi)事的，因?yàn)橛绕涫窃诟哳l電磁波的情況下所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)較小，因此機(jī)械方面很靈敏，從而必須對(duì)要實(shí)施的跣削工作的精度提出高的要求。這種構(gòu)造例如由Brumbi，D的“Grundlagen?der?Radartechnik?zur?Füllstandmessung”第三改進(jìn)版，1999已知。

發(fā)明內(nèi)容

由此本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種這樣的波導(dǎo)管輸入耦合裝置，其具有更大的穩(wěn)定性并且應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單地制造。

前面引入的任務(wù)在開(kāi)頭所描述的波導(dǎo)管輸入耦合裝置中通過(guò)以下方式解決，即載體板連貫地也延伸到波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中并且由此越過(guò)饋線的端部，在載體板上和/或載體板中的饋線的端部附近布置導(dǎo)電的輸入耦合元件，使得所述輸入耦合元件電容地與饋線耦合并且所述輸入耦合元件用于將通過(guò)饋線引導(dǎo)至波導(dǎo)管中的電磁波輸入耦合到波導(dǎo)管中。通過(guò)載體板連貫地也延伸到波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中，也就是實(shí)際上是連貫的板，去掉了顯露饋線的在波導(dǎo)管的內(nèi)部區(qū)域中結(jié)束的端部的工序，此外避免了機(jī)械方面靈敏的結(jié)構(gòu)。通過(guò)在饋線端部附近的導(dǎo)電的輸入耦合元件，可以電磁地匹配波導(dǎo)管輸入耦合裝置并且例如電磁地匹配帶寬，以影響待引導(dǎo)電磁波的期望的中心頻率。

在本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，被證明為有利的是，輸入耦合元件基本上布置在位于載體板上和/或載體板中的波導(dǎo)管的中心。如果前面提到饋線被引導(dǎo)在載體板上和/或載體板中，或者輸入耦合元件布置在載體板上和/或載體板中，則意味著導(dǎo)電元件不是必須實(shí)現(xiàn)在載體板的表面上，而是更確切地還可以實(shí)現(xiàn)為載體板中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，如例如由多層電路板已知的。

作為輸入耦合元件的特別合適的結(jié)構(gòu)被證明是十字形狀，使得因此輸入耦合元件具有縱向條和橫向條，其中縱向條和橫向條布置成十字形狀。縱向條和橫向條當(dāng)然不需要作為單獨(dú)的、重疊的結(jié)構(gòu)相互區(qū)分，更確切地也可以作為唯一的一個(gè)結(jié)構(gòu)存在，在該結(jié)構(gòu)中僅可在幾何形狀上在縱向條和橫向條之間相互區(qū)分。輸入耦合元件的十字形狀在可實(shí)現(xiàn)和已實(shí)現(xiàn)的帶寬方面帶來(lái)了預(yù)料不到的積極效果。利用常規(guī)的構(gòu)造在比15dB更好的匹配的情況下實(shí)現(xiàn)大多不超過(guò)載波頻率的大約10%的帶寬，而利用所描述的十字形狀的輸入耦合元件可以實(shí)現(xiàn)載波頻率的大約20%的帶寬，這帶來(lái)了顯著的優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)改變縱向條的長(zhǎng)度和橫向條的長(zhǎng)度，例如可以改變用于實(shí)現(xiàn)高于預(yù)定衰減的匹配和實(shí)現(xiàn)期望的中心頻率的帶寬。

輸入耦合元件優(yōu)選被設(shè)計(jì)為，使得輸入耦合元件的特征性尺寸位于待發(fā)射電磁波的波長(zhǎng)的四分之一的范圍內(nèi)。“特征性尺寸”例如意味著輸入耦合元件的縱向和橫向延伸，在輸入耦合元件被設(shè)計(jì)為十字形狀的情況下也就是輸入耦合元件的縱向條和橫向條的長(zhǎng)度。但是在任何情況下，在此都要考慮所述構(gòu)造的有效相對(duì)介電常數(shù)—例如由載體板和周?chē)諝獾南鄬?duì)介電常數(shù)產(chǎn)生—，因?yàn)樵撚行鄬?duì)介電常數(shù)作為比例因子進(jìn)入，其中該比例因子更確切地是有效相對(duì)介電常數(shù)的平方根的倒數(shù)。