用于具有波导耦合装置的雷达物位测量装置的电路板制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于雷达物位测量装置的具有电路板基板(12)的电路板(10)，其中，微波信号经由微波导体(16)耦合到波导(14)中。电路板基板(12)的前侧(18)处的连接区域(22)用于容纳波导(14)。通过在电路板基板(12)的后侧(28)处制造环形的周向凹槽(30)来反向地制造谐振盆的形状，其中，凹槽(30)的壁具有电磁反射涂层(32)。凹槽(30)与后侧(28)处的被凹槽围绕的区域(34)共同形成用于被耦合的微波信号的谐振器。

Circuit Board for Radar Level Measurement Device with Waveguide Coupling Device

【技术实现步骤摘要】
用于具有波导耦合装置的雷达物位测量装置的电路板
本专利技术涉及例如容器中的物位的测量。特别地，本专利技术涉及一种电路板，该电路板用于在波导中具有微波耦合装置的基于微波或基于雷达的物位测量装置。
技术介绍
已知的物位测量装置越来越多地使用利用电磁波的传播或这种波的反射特性和传播时间特性来确定物位的原理。此处，从物位测量装置在朝向容器中的填料的表面的方向上发射高频电磁波(例如，微波脉冲)，高频电磁波被该表面反射，并且根据被反射的微波信号的传播时间来计算物位。随着技术的进一步发展，特别是随着电子学和半导体技术的发展，五十到一百兆赫范围(oberenzweistelligenGigahertzbereich)内的较高频率也越来越多地用于物位测量。特别地，由于高的频率以及由此导致的波传播的物理特性提高了对这种物位测量装置的高频部件的要求。在这种情况下，经常在包含用于产生微波脉冲的电子器件和天线装置的电路板上形成高频组件。例如，一种将产生的高频波传递至外部天线的方式是波导的连接。有利地，这些波导能够用于在使用的频率范围内传递微波信号。一个特别的挑战在于波导过渡，即，电磁波从(例如，电路板上的)导体发射到波导内部，反之亦然。例如，该导体可以设计成微带，微带的端部插入波导中。例如，波导可以设计成空气波导。为了实现电损耗和良好适配性，在这种情况下，可能特别地需要技术性预防措施。因此，例如，波导必须在其端部具有谐振器，以低损耗地或无损耗地耦合信号，谐振器的尺寸、直径和几何设计使使用频率范围内的损耗最小化。同时，期望的是，减小组件尺寸并且在保持高品质的同时简化构造。解决问题的技术方案在于尽可能地整合各种功能并且由此获得简单和便宜的组件。例如，EP1949491B1公开了一种波导过渡件，其中，波导的谐振器集成于电路板内。
技术实现思路
下述的实施例能够提高基于雷达或基于微波的物位测量装置的机械稳定性、电磁可靠性和精度。至少某些下文所述的实施例以如下构思为基础：在现今已知的解决方案中需要通常被设计为盆形的谐振器。同时，需要在空间上将这种谐振器直接布置在波导的端部，以实现无损耗或低损耗的波导端接。此时，如果波导常规地以90°的角度引入至电路板处，则需要在朝向电路板的基板的方向上插入电路板。例如，在现有技术中，这能够通过电路板基板的位于波导的延伸部分中的层中进行切槽或铣削来实现，然而，通常，该电路板基板的层必须借助由高频基板或塑料罩盖构成的覆盖件来密封，以避免污染。这可能在电路板的电气特性、电磁特性和机械特性方面具有缺点。为此，作为解决方案，提出了一种用于雷达物位测量装置的电路板，该电路板具有作为支撑材料的不导电的平面的电路板基板。除了机械稳定功能和支撑功能之外，电路板基板被设计成针对所使用的电磁波频率范围是绝缘的。例如，该电路板基板可以是所谓的高频基板。在电路板基板上布置有用于将微波信号耦合到波导中的微波导体。例如，该微波导体能够被设计成微带导体。在一个示例中，该微波导体布置在电路板基板的表面上。在另一个示例中，微波导体至少部分地在电路板基板的内部延伸。在电路板基板的前侧布置有周向的，即环形的(例如，圆形或者方形的)连接区域，以用于容纳波导的前侧端部。例如，在通常情况下，电路板基板被设计成支撑板或底板，该支撑板或底板通常是由高频基板和基础支撑体(例如，FR4)制成的复合件。例如，通过这种平面的设计能够将前侧定义成可以具有组件。相应地，后侧或下侧通常设置有接触部和连接部。换句话说，环形连接区域指的是电路板基板的前侧的区域，该区域例如直接与波导或波导的壁接触或者允许相应的机械容置。此处，环形应当被理解为，该区域在其常规形状方面至少部分地适配于波导的横截面形状。例如，如果波导的横截面形状是圆形的，则连接区域也同样被仿制成大致圆形的。在一个示例中，连接区域被设计为矩形，以便容纳具有矩形横截面的波导。通过相应的机械机构或者还结合电气接合部的方式能够机械地固定波导。为此，波导例如能够粘附、螺接或焊接在连接区域上。微波导体的端部突出到连接区域内，使得微波信号能够从微波导体传递到波导中，反之亦然。在一个示例中，微波导体的端部处于波导横截面的大致中心处。换句话说，微波导体的端部具有类似天线的功能，其用于将微波信号发射到波导中或者从波导接收微波信号。在一个示例中，微波导体布置在电路板基板内，由此不需要在波导的端部处形成用于绝缘微波导体的单独间隙。例如，在电路板基板的后侧，相对于环形连接区域在朝向波导的方向上布置有对应于波导横截面的并且呈环形的周向凹槽。原则上，连接区域的横截面能够相对于波导的横截面形成阶差，这是因为后一横截面填充有电介质并且由此能够变得更小。换句话说，凹槽在电路板基板的后侧延伸，并与波导壁邻接电路板基板前侧处的区域相对。此处的目的在于减小电路板基板后侧表面与波导之间的距离。凹槽应当设置在波导壁的尽可能大的区域上，理想情况下，设置在其整个区域上。由此产生的结构形成为大致盆形的形状，其最终形成谐振器或谐振盆(Resonatortopf)的形状。换句话说，此处，与已知的解决方案相反，产生了凹形形状(negativeForm)的谐振器几何形状，或者反向地(即，在电路板基板的后侧)产生该形状。在必要的情况下，凹槽不必须具有闭合形状，而是也可以考虑诸如沟槽、凹口、缝隙及其等同物等各种形状。也不需要绝对地实施闭合的环形，相反，根据一个示例，凹槽能够由多个部段、部分弧形或者不同形状的组合构成。在一个示例中，凹槽被设计成开放的圆弧或者被设计成开放的矩形形状。凹槽的壁和电路板基板的后侧的被凹槽围绕的区域具有微波反射涂层，使得它们共同形成了用于被耦合的微波信号的谐振器。换句话说，通过凹槽和被该凹槽围绕的区域形成了大致盆形的形状，即所谓的作为波导的电磁端接件的谐振盆。由于几何形状和尺寸并由于反射涂层而在相关频率范围中产生共振。在一个示例中，凹槽中的涂层与被凹槽围绕的区域中的涂层彼此连接。在另一个示例中，凹槽中的涂层和被围绕的区域彼此分离。在一个实施例中，反射涂层被设计成金属涂层。金属涂层可以由各种材料制成，优选地，由导电良好的金属制成，以便实现电磁和反射效果。金属涂层的优点可以是良好的可接触性和耐久性。在另一个实施例中，在凹槽区域处，在前侧和金属涂层之间布置有贯通接触部，使得金属涂层能够与波导电连接。换句话说，在谐振盆和例如以金属方式设计的波导壁之间形成电连接。通过贯通接触部能够实现与电路板基板的其它侧的电连接。在这种情况下，通过例如被设计成可导电的金属化孔的贯通接触部同时能够保持电路板基板的稳定性，并且同时能够实现电连接的足够性能。例如，在前侧，能够通过熔焊或者钎焊来形成贯通接触部和波导之间的连接。在一个实施例中，两个相邻的贯通接触部之间的距离小于微波波长的四分之一。这能够有利地防止微波从波导的内部区域或者从连接区域的内部区域传播到波导外的区域中。即，在电磁方面，各个相邻布置的贯通接触部整体上如同针对微波的连续屏障那样发挥作用。在一个实施例中，后侧的被凹槽包围的区域在朝向前侧的方向凹陷。例如，这可以通过该区域的机械磨蚀来实现。由此减小了这种具有微波反射涂层的区域相对于波导的距离。例如，通过凹陷的程度能够实现谐振盆在使用频率上的电磁调谐。在另一实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于雷达物位测量装置的电路板(10)，其包括：不导电的、平面的电路板基板(12)；布置在所述电路板基板(12)上的微波导体(16)，其用于将微波信号耦合到波导(14)中，其中，在所述电路板基板(12)的前侧(18)布置有用于容纳所述波导(14)的前侧端部(26)的周向连接区域(22)，其中，所述微波导体的端部(24)突出到所述连接区域(22)内，使得微波信号能够从所述微波导体(16)传递到所述波导(14)中且能够从所述波导传递到所述微波导体中，其中，在所述电路板基板(12)的后侧(28)，相对于所述连接区域(22)在朝向所述波导(14)的方向上布置有周向凹槽(30)，其中，所述凹槽(30)的壁和所述电路板基板(12)的所述后侧(28)的被所述凹槽(30)围绕的区域(34)具有微波反射涂层(32)，使得所述凹槽的所述壁和被所述凹槽围绕的所述区域共同形成用于被耦合的微波信号的谐振器。

【技术特征摘要】
2017.12.04 EP 17205156.71.一种用于雷达物位测量装置的电路板(10)，其包括：不导电的、平面的电路板基板(12)；布置在所述电路板基板(12)上的微波导体(16)，其用于将微波信号耦合到波导(14)中，其中，在所述电路板基板(12)的前侧(18)布置有用于容纳所述波导(14)的前侧端部(26)的周向连接区域(22)，其中，所述微波导体的端部(24)突出到所述连接区域(22)内，使得微波信号能够从所述微波导体(16)传递到所述波导(14)中且能够从所述波导传递到所述微波导体中，其中，在所述电路板基板(12)的后侧(28)，相对于所述连接区域(22)在朝向所述波导(14)的方向上布置有周向凹槽(30)，其中，所述凹槽(30)的壁和所述电路板基板(12)的所述后侧(28)的被所述凹槽(30)围绕的区域(34)具有微波反射涂层(32)，使得所述凹槽的所述壁和被所述凹槽围绕的所述区域共同形成用于被耦合的微波信号的谐振器。2.根据权利要求1所述的电路板(10)，其中，所述反射涂层(32)被设计成金属涂层。3.根据权利要求1或2所述的电路板(10)，其中，在所述凹槽的区域内，在所述前侧(18)和所述金属涂层(32)之间布置有贯通接触部(38)，使得所述金属涂层(32)能够与所述波导(14)电连接。4.根据权利要求3所述的电路板(10)，其中，两个相邻的所述贯通接触部(38)之间的距离小于微波的波长的四分之一。5.根据前述权利要求中任一项所述的电路板(10)，其中，所述后侧(28)的被所述凹槽(30)围绕的所述区域在朝向所述前侧(18)的方向上凹陷。6.根据前述权利要求中任一项所述的电路板(10)，其中，所述凹槽(30)和/或被所述凹槽(30)围绕的所述区域填充有另一材料。7.根据前述权利要求中任一项所述的电路板(10)，其中，所述连接区域和所述凹槽被设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：于尔根·莫茨尔，温弗里德·劳尔，丹尼尔·舒尔特海斯，克里斯托弗·米勒，
申请(专利权)人：VEGA格里沙贝两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE