双频道定向天线和带有这种天线的雷达料位计制造技术

一种用于在雷达料位计中使用的双频道定向天线（6）。该天线包括将天线划分成用于发射电磁发射信号的第一分隔部和用于接收电磁回波信号的第二分隔部的隔壁（22），该隔壁具有沿天线的辐射方向位于下游的外部部分。该隔壁包括电磁解耦结构（26），其设置成减少从发射信号到回波信号的电磁能量的任何漏损。根据本发明专利技术的电磁解耦结构确保将发射信号到接收信号的漏损降低到令人满意的程度。

【技术实现步骤摘要】
双频道定向天线和带有这种天线的雷达料位计
本专利技术涉及一种将电磁波用于测量容器中的产品表面的装填高度的料位计量系统。
技术介绍
雷达料位计(RLG)适合用于对罐中容纳的诸如工艺流体、颗粒状化合物和其它物料之类的产品的高度进行非接触式测量。这种雷达料位计的示例可包括用于发送和接收电磁波的收发器、设置成用以朝向该表面引导电磁波并将由表面反射的电磁波返回至收发器的天线，以及适于基于由收发器发送和接收的电磁波之间的关系来确定装填高度的处理电路。在一些应用中，由于来自表面的反射较弱，因此，例如诸如谷粒之类的固体的料位探测仪需要非常高的灵敏度。此外，诸如天线上的干扰和杂质之类的其它因素影响了信号强度并由此影响了灵敏度要求。在这种情况下，减小发送频道与接收频道之间的耦合和减小从相对强的发送信号变成可被天线所获得的相对弱的回波信号的电磁能量的漏损变得具有重大的意义。因此，提高灵敏度的解决方案会利用单独的用于发送频道的天线和用以接收频道的天线。如果天线之间的电耦合是至少-50dB，则与传统系统的约IOOdB的典型值相比，这种系统的灵敏度可提闻到40 50dB。但是，出于实际应用的原因，在商用雷达料位计量系统中实施双天线系统是不可取的。首先，增加了相当大的成本，从而使得这种系统对于主流市场而言是不具有吸引力的。其次，在一些应用中，在容器中具有尽可能少的开口是合乎要求的。此外，出于该原因，双天线系统是不引人注目的，至少在每个天线需要在容器壁上具有单独的孔的情况下是如此。在现有技术中已经尝试将单个天线划分为发射部分和接收部分。例如GB 1,105,503公开了被划分成两个半件的抛物面天线，这两个半件彼此分隔开一段距离。但是，现存的现有技术解决方案仍未发现适合在雷达料位计中使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种带有适合于在雷达料位计中使用的性能的双频道天线。根据本专利技术的第一方面，该目的和其它目的通过一种用于确定罐中产品的装填高度的料位计来实现，该雷达料位计包括用于发射电磁发射信号和接收回波信号的收发器、连接至该收发器并适于基于发射信号与回波信号之间的关系来确定装填高度的处理电路、以及具有适于沿辐射方向发射电磁能量的天线孔径的双频道定向天线。该天线连接于收发器并设置成朝向产品的表面将发射信号发射到罐中，并且接收由发射信号在产品表面中的反射所产生的回波信号，其中，该天线包括意欲面对产品表面的天线孔径。该装置还包括将天线划分成用于发射该发射信号的第一分隔部和用于接收回波信号的第二分隔部的隔壁，该隔壁具有沿辐射方向位于下游的外部部分。该装置还包括电磁耦合装置，该电磁耦合装置包括设置成将来自收发器的发射信号耦合到第一天线分隔部中的第一波导馈源、和设置成将来自第二天线分隔部的回波信号耦合至收发器的第二波导馈源。该隔壁包括电磁解耦结构，该电磁解耦结构连接至所述隔壁的外部部分并且设置成减少从所述发射信号到所述回波信号的电磁能量的任何漏损。根据本专利技术的电磁解耦结构确保将发射信号到接收信号的漏损减小到令人满意的程度。表述“定向天线”意在包括辐射图沿特定方向指向或增强的任意天线。这种天线的示例包括喇叭型天线、抛物面反射器天线、和阵列天线。定向天线中发射的辐射的表面被称之为天线孔径。在喇叭型天线和抛物面反射器天线的情况下，该孔径由天线的在几何学上定界的内部空间的开口所限定。辐射方向将由该开口的方位所确定。在阵列天线的情况下，孔径可以是设置发射器阵列的平面，并且辐射方向将由各个发射器的方位所确定。为了到达该接收分隔部，发射信号将需要首先沿着隔壁的面对发射分隔部的一侧并随后沿着隔壁的面对接收分隔部的一侧行进。根据本专利技术的实施方式，电磁解耦结构可设置在隔壁上并适于衰减电磁波沿着隔壁的传播。这种解耦结构包括四分之一波长扼流部和电磁波衰减材料。根据一个实施方式，该隔壁包括延伸到天线开口的外侧的伸出的唇缘部分，并且电磁解耦结构至少部分设置在该伸出的唇缘部分上。在第一天线部分和第二天线部分之间的耦合由此借助于延伸出天线口外一段距离的伸出的唇缘部分而被大幅减少。由此不仅在天线内部而且在天线开口外的一段距离减少了两个分隔部之间的耦合。电磁解耦结构可还包括设置于天线的孔径出的电介质透镜。这种透镜也可补偿在由隔壁和任何伸出的唇缘部分所造成的天线传输的波阵面中的任何干扰。本专利技术的第二方面涉及一种用于在雷达料位计中使用的双频道天线，该天线包括天线口和将天线划分成用于发射电磁发射信号的第一分隔部和用于接收电磁回波信号的第二分隔部的隔壁，其中，该隔壁包括电磁解耦结构，该电磁解耦结构设置成减小在发射信号与回波信号之间的任何电磁耦合。本专利技术的第三方面涉及一种用于利用根据第一方面的料位计来计量罐中产品的装填高度的方法。【附图说明】将参照附图更为详细地描述本专利技术，附图示出了本专利技术的优选实施方式。图1是安装在罐上的雷达料位计量系统的示意图。图2是根据本专利技术的第一实施方式的喇叭型天线的立体图。图3是根据本专利技术的第二实施方式的喇叭型天线的立体图。图4是根据本专利技术的第三实施方式的喇叭型天线的立体图。图5是根据本专利技术的第四实施方式的抛物面天线的立体图。【具体实施方式】图1示出了根据本专利技术的实施方式的雷达料位计(RLG) I的立体图。该雷达料位计I设置成用以对罐5中的工艺参数进行测量，该工艺参数例如为罐5中的位于两种(或更多种)物料3、4之间的分界面2的高度L。通常，第一物料3是存储在罐中的容纳物，例如诸如汽油之类的液体，但是诸如谷粒或颗粒状物之类的非液态的物料也可以被探测到。第二物料4通常是存在于罐中的位于第一物料3的上方的空气或一些其它大气。雷达料位计(RLG)将能够探测与罐中的分界面2之间的距离d，并且该距离可用于计算高度L或其它所关心的工艺参数。雷达料位计(RLG) I还包括自由辐射的定向天线6，该自由辐射的定向天线6位于罐的顶部中，用于将电磁发射信号发射到罐5中并用于接收来自罐的电磁回波信号。雷达料位计(RLG) I还包括电子器件单元7。如图1中示意性地图示说明的那样，电子器件单元7包括处理单元11和用于发射和接收电磁信号的收发器10，该处理单元11连接于收发器10，用于控制收发器并对由该收发器接收到的信号进行处理以确定罐5中的产品3的装填高度L。收发器10可以是一个能发射和接收电磁信号的功能单元，或者可以是包括单独的发射器和接收器单元在内的系统。处理单元11能够经由接口 12连接至用于模拟和/或数字通信的外部通信线路13。此夕卜，尽管图1中未示出，但雷达料位计量系统I通常可连接至外部电源，或者可通过外部通信线路13供电。作为选择，雷达料位计量系统I可构造成无线通信。可应用多种探测方案，这些探测方案包括利用脉冲调制列车信号的调频持续波(FMCff)和时域反射仪(TDR)探测。在所示实施方式中的雷达料位计(RLG)适合于发送处于微波范围中的信号，该微波范围通常处于中心频率为约IOGHz或26GHz的频带中。电子器件单元7与天线6之间的信号分布可借助于传输线14来实现，如图1中所示。该传输线14优选地借助于同轴电线来提供，但是同样可由任意合适的波导器来提供。同轴线路、微波传输带线路、带状线或其它横向电磁(TEM)线路固有地具有宽带功能并且可使用这些线路。雷达料位计(R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在用于确定罐中产品的装填高度的雷达料位计中使用的双频道定向天线，所述天线包括：天线孔径，所述天线孔径适于在辐射方向上发射电磁能量，隔壁，所述隔壁将所述天线划分成用于发射电磁发射信号的第一分隔部和用于接收电磁回波信号的第二分隔部，所述隔壁具有在所述天线的辐射方向上位于下游的外部部分，电磁耦合装置，所述电磁耦合装置包括第一波导馈源和第二波导馈源，所述第一波导馈源设置成将来自连接至所述天线的收发器的所述发射信号耦合到所述第一天线分隔部中，所述第二波导馈源设置成将来自所述第二天线分隔部的所述回波信号耦合到连接至所述天线的收发器，其中，所述隔壁包括电磁解耦结构，所述电磁解耦结构连接至所述隔壁的所述外部部分，所述电磁解耦结构设置成减小从所述发射信号到所述回波信号的电磁能量的任何漏损。

【技术特征摘要】
2012.09.25 US 13/626,3491.一种在用于确定罐中产品的装填高度的雷达料位计中使用的双频道定向天线，所述天线包括: 天线孔径，所述天线孔径适于在辐射方向上发射电磁能量， 隔壁，所述隔壁将所述天线划分成用于发射电磁发射信号的第一分隔部和用于接收电磁回波信号的第二分隔部，所述隔壁具有在所述天线的辐射方向上位于下游的外部部分， 电磁耦合装置，所述电磁耦合装置包括第一波导馈源和第二波导馈源，所述第一波导馈源设置成将来自连接至所述天线的收发器的所述发射信号耦合到所述第一天线分隔部中，所述第二波导馈源设置成将来自所述第二天线分隔部的所述回波信号耦合到连接至所述天线的收发器， 其中，所述隔壁包括电磁解耦结构，所述电磁解耦结构连接至所述隔壁的所述外部部分，所述电磁解耦结构设置成减小从所述发射信号到所述回波信号的电磁能量的任何漏损。2.根据权利要求1所述的天线，其中，所述天线孔径由所述天线的在几何学上定界的内部空间的开口限定。3.根据权利要求2所述的天线，其中，所述天线是喇叭型天线，所述喇叭型天线具有颈部和基本上呈圆锥形的天线喇叭部，其中，所述电磁耦合装置设置在所述颈部中。4.根据权利要求2所述的天线，其中，所述天线是抛物面反射器天线，所述抛物面反射器天线包括抛物面反射器和设置在所述反射器的焦点中用于经由所述反射器中的反射来发射和接收电磁波的天线馈源。5.根据权利要求4所述的天线，其中，所述天线馈源由根据权利要求3所述的喇叭型天线形成。6.根据权利要求2所述的天线，其中，所述隔壁包括延伸到所述开口的外侧的伸出的唇缘部分，并且其中，所述电磁解耦结构至少部分设置在所述伸出的唇缘部分上。7.根据权利要求1所述的天线，其中，所述电磁解耦结...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬·韦斯特林，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：发明
国别省市：