專利名稱：參考脈沖的生成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及料位測量。特別地，本發(fā)明涉及一種用于為料位測量設(shè)備 耦合輸出參考信號的高頻模塊， 一種用于確定在罐中的料位的料位測量設(shè) 備，使用這種高頻模塊用于料位測量的應(yīng)用，以及一種用于為料位測量設(shè) ^合輸出參考信號的方法。
背景技術(shù)：
已公開的料位測量設(shè)備具有天線，其發(fā)射或者接收雷達(dá)波或微波，以 確定填料容器中的媒質(zhì)的料位。這種料位測量設(shè)備的天線在此例如設(shè)置在
容器內(nèi)部。
這種料位測量i殳備的高頻模塊用于生成發(fā)射信號，這些發(fā)射信號通過 天線朝著填料的方向發(fā)出。所接收到的測量信號通過天線^L接收，并且借 助參考信號被分析。該參考信號可以實施為參考脈沖(泄漏脈沖)，其形 狀和幅度與循環(huán)器的部件質(zhì)量、發(fā)射/接收耦合器的部件質(zhì)量或者還與測 量裝置的溫度有關(guān)。此外，當(dāng)天線例如設(shè)置在耦合器(循環(huán)器)附近時， 或者在附近區(qū)域中有大的回波的情況下，天線本身的^Jlf或者天線耦合輸 入的^Jt會對泄漏脈沖產(chǎn)生不利的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于料位測量的改進(jìn)的參考脈沖生成。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了 一種用于為料位測量設(shè)#^合輸出參考信號的高頻模塊，該高頻模塊包括第一傳輸段，用于將電磁發(fā)射信 號從源傳輸?shù)教炀€或者傳輸?shù)教结槪怀轭^(Abzapfung )，用于將參考信 號從傳輸段中耦合輸出；以^Jl遲裝置，用于將發(fā)射信號在其通向天線或 者探針的路徑上延遲，其中該延遲裝置設(shè)置在抽頭之后。
由此，發(fā)射信號在其通向天線(在料位雷達(dá)的情況下)或者通向探針 (在TDR料位測量器的情況下)的路徑中被抽取。由此被耦合輸出的參 考信號可以用于分析天線的測量信號。在參考信號耦合輸出之后，發(fā)射信 號相對于參考信號在時間上M遲，使得例如在附近區(qū)域中有大的回波、 天線的反射或者發(fā)射/接收耦合器的隔離不足的情況下不會干擾參考信號 的分析。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，抽頭包括第一定向耦合器。
定向耦合器例如實施為對稱的或者非對稱的混^合器。
這種混合耦合器可以成本低廉地集成到高頻模塊的電路中。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，延遲裝置包括延遲線路(Laufzeitleitung )。
例如，延遲線路實施為帶狀線，該帶狀線集成在多層電路板中。這種 帶狀線在兩側(cè)具有接地面，即例如設(shè)置在與傳輸段不同的平面上。根據(jù)所 希望的延遲，帶狀線可以具有相應(yīng)的長度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，延遲線路實施為微帶。
同樣，延遲線路可以具有所謂的"低溫共燒陶瓷"(所謂的LTCC部 件)。這種陶瓷具有高的介電常數(shù)，并且例如可以以表面安裝器件(SMD) 的方式裝配。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，延遲線路實施為盤繞的同軸線纜。
用于將參考信號耦合輸出的定向耦合器可以具有可調(diào)節(jié)的耦合因子。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，設(shè)計了一種控制裝置，其被實施用于調(diào)節(jié) 定向耦合器的耦合因子。
該控制裝置可以根據(jù)環(huán)境條件和要求對定向耦合器的耦合因子進(jìn)行 相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由此，可以相應(yīng)地改變參考脈沖的幅度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，高頻模塊此外還包括第二傳輸段， 該第二傳輸段用于將測量信號從天線傳輸給分析電路，以及還包括耦合輸 入裝置，該耦合輸入裝置用于將參考信號耦合輸入到第二傳輸段中。通過這種方式，保證了可以使用被耦合輸出的參考信號來分析測量信 號，其中使測量信號相對于參考信號延遲。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，耦合輸入裝置被實施為定向耦合器，其中 例如可以是混^M合器。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，高頻模塊此外還包括脈沖發(fā)生器，該脈沖 發(fā)生器用于生成脈沖的發(fā)射信號，其中參考信號是參考脈沖。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，提供了 一種用于確定罐中的料位的料位測 里雙貧，說？TT，司里》又賞。"同觀伏^ ， ， -u W廠/1偶《""r "T 。
根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，料位測量設(shè)備包括用于發(fā)射和/或接收電 磁波的天線。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，料位測量設(shè)備包括探針，該探針用于將電 磁波向i^F傳輸。
此外，提供了一種將根據(jù)本發(fā)明的高頻模塊用于料位測量的應(yīng)用。
此夕卜，提供了一種用于為料位雷i^合輸出參考信號的方法，其中電
磁發(fā)射信號通過傳輸段被從源傳輸?shù)教炀€，參考信號從傳輸段被耦合輸
出，發(fā)射信號在其通向天線的路徑中fe^遲，其中發(fā)射信號的延i^耦合 輸出參考信號之后進(jìn)行。
由此，提供了一種方法，通過該方法可以提取泄漏脈沖，即使天線設(shè) 置在耦合器附近或者在附近區(qū)域中有大的回波情況下，該泄漏脈沖也不會 受天線脈沖影響。由此可以明顯提高測量的質(zhì)量或者精度。
本發(fā)明的另外的實施例、任務(wù)和優(yōu)點(diǎn)由從屬權(quán)利要求中得到。


以下參照附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。其中 圖1示出了高頻模塊的示意圖。
圖2a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的高頻模塊的示意圖。 圖2b示出了根據(jù)本發(fā)明的另 一實施例的高頻模塊的示意圖。 圖3示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的料位測量設(shè)備的示意圖。附圖中的視圖是示意性的并且不合乎比例。
具體實施例方式
在以下的附圖描述中，對相同的或者相似的元件4吏用相同的參考數(shù)字。
圖l示出了雷i^塊的示意圖。雷i^漠塊具有脈沖發(fā)生器101，其用 于生成發(fā)射脈沖。該發(fā)射脈沖隨后通過帶通102濾波，并且通過傳輸段 115輸送給循環(huán)器105。
脈沖通過具有衰減為al-ldB的循環(huán)器，并且通過線路107被傳輸給 天線117。天線117隨后朝著填料的方向發(fā)射脈沖，并且接著接^目應(yīng)的 測量脈沖。測量脈沖通過線路107被傳輸給循環(huán)器105，并且隨后(同樣 以衰減a2=ldB)發(fā)送給線路118。
此夕卜，在將發(fā)射信號朝著天線從線路115傳輸?shù)骄€路107上期間，循 環(huán)器105在衰減為a3=20dB的情況下將參考脈沖從線路115轉(zhuǎn)向線路118。 參考脈沖和測量信號被饋送到釆樣—混合器108中。
設(shè)計了笫二脈沖發(fā)生器109,其生成脈沖信號，該信號通過帶通IIO 并且隨后同樣被輸入采樣—混合器108中。
采樣—混合器108隨后生成時間延長的信號，該信號通ii故大器111 被放大，并且隨后作為中間頻率112轉(zhuǎn)發(fā)給分析電路122。
圖2a示出了才艮據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雷i^塊的示意圖。如在圖 2a中可以看到的那樣，雷i^塊100主要具有傳輸段115，用于將電磁 發(fā)射信號從脈沖發(fā)生器101傳輸給天線117;抽頭103，用于從傳輸段115 耦合輸出參考信號；以;SJ4遲裝置104，用于將發(fā)射信號在其通向天線117 的路徑上進(jìn)行延遲。延遲裝置104在此設(shè)置在抽頭103之后。
代替天線U7也可以設(shè)置線路用于將發(fā)射信號導(dǎo)向填料，以進(jìn)行不是 無接觸的測量。
針對發(fā)射支路(transmit path, Tx )，脈沖發(fā)生器101被饋送具有脈 沖重復(fù)頻率(pulse repetition frequency, PRF)的PRF (Tx)信號113。
由脈沖發(fā)生器101所生成的輸出信號123 1^在帶通102中被濾波， 并且隨后通過傳輸段115到定向耦合器103 (抽頭)。定向耦合器103例如實施為非對稱的橋接盆路(Hybrid),其耦合因 子可被調(diào)節(jié)。現(xiàn)在通過定向耦合器M射信號中M出或者耦合輸出參考 脈沖116,并且輸送給第二定向耦合器106。
發(fā)射信號在抽取參考脈沖之后通it)El遲線路104,以便在時間上^Jl 遲。該延遲線路104例如實施為多層電路板中的帶狀線、被盤繞的同軸線 纜，或者實施為低溫共燒陶瓷(LTCC)部件。在發(fā)射信號的時間延遲之 后，發(fā)射信號通過循環(huán)器105，該循環(huán)器105將發(fā)射信號以小的衰減通過 傳輸段107轉(zhuǎn)發(fā)給天線117。
隨后，發(fā)射信號由天線117發(fā)射，并且作為信號119朝著填料方向傳 輸。在那里，發(fā)射信號隨后作為接收信號120被反射，并且被天線117接 收和輸送給循環(huán)器105。在此，接收信號隨后以小的衰減被導(dǎo)送給線路 118，并且于是導(dǎo)送給定向耦合器106。接收信號在定向耦合器中與參考 脈沖匯合。參考脈沖和接收信號(測量信號)被轉(zhuǎn)發(fā)給采樣_混合器108。 采樣-混合器108被第二脈沖發(fā)生器109控制。
笫二脈沖發(fā)生器109 (該第二脈沖發(fā)生器此外或者可以是特有的設(shè) 備，或者可以與第一脈沖發(fā)生器101相同)被供給具有掃描振蕩器(本地 振蕩器，LO)的脈沖重復(fù)頻率(PRF)的PRF (LO)信號114，并生成 脈沖的輸出信號124。該輸出信號I^在被輸送給采樣-混合器108之前 通過帶通110。
在采樣—混合器108進(jìn)行測量信號的時間延長之后，通過放大器111 進(jìn)行輸出信號的放大。得到的信號112隨后作為中間頻率被輸送給分析電 路122。
參考脈沖的幅度可以通過定向耦合器103、 106的耦合因子來調(diào)節(jié)。 定向耦合器103、 106必要時可以通過控制裝置121控制，并且由此可以 (單個地或者共同地)調(diào)節(jié)其耦合因子。
通過參考脈沖的改進(jìn)的脈沖形狀，提供了更高的測量精度。通過抽取 參考脈沖，結(jié)合以延遲線路，可以避免通過天線或者耦合輸入或者通it4 附近區(qū)域中的回波影響參考脈沖。
圖2b示出了與圖2a類似的裝置，但是在此在定向耦合器103和106 之間插入了衰減環(huán)節(jié)125，參考信號116的大小可以借助該衰減環(huán)節(jié)來調(diào) 節(jié)。該衰減環(huán)節(jié)125可以實施為固定衰減環(huán)節(jié)，或者實施為可變的衰減環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)于是可以通過控制裝置126單獨(dú)地調(diào)節(jié)。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的料位雷達(dá)的示意圖。如在圖3 中可以看出的那樣，料位雷達(dá)300具有雷i^塊100、分析電路122和天 線117。天線117在此用于發(fā)射和接收填料表面302反射的電磁信號119、 120。
料位測量設(shè)備300可以實施為料位雷達(dá)，或者為了不是無接觸的測量 料位，例如可以以TDRi殳備的形式來實施。
補(bǔ)充地，要指出的是，"包括"并不排除其他元件或者步驟，"一"或 者"一個"不排除多個。此外要指出的是，參照上述實施例之一所描述的
特征或者步驟也可以與其他上述實施例的其他特征或步驟結(jié)合^^用。在權(quán) 利要求中的參考標(biāo)記不應(yīng)視為限制。
權(quán)利要求
1.一種用于為料位測量設(shè)備耦合輸出參考信號的高頻模塊，所述高頻模塊(100)包括第一傳輸段(115)，用于將電磁發(fā)射信號從源(101)傳輸?shù)教炀€或者傳輸?shù)教结?；抽頭(103)，用于將參考信號從傳輸段(115)中耦合輸出；以及延遲裝置(104)，用于將發(fā)射信號在其通向天線或者探針的路徑上延遲；其中所述延遲裝置(104)設(shè)置在所述抽頭(103)之后。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高頻模塊，其中抽頭(103)包括第一定向 耦合器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高頻模塊，其中定向耦合器(103)實施為 混合耦合器。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的高頻模塊，其中延遲裝置 (104)包括延遲線路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻模塊，其中延遲線路實施為多層電路 板中的帶狀線。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻模塊，其中延遲線路實施為微帶.
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻模塊，其中延遲線路實施為低溫共燒 陶瓷部件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的高頻模塊，其中延遲線路實施為盤繞的同 軸線纜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項所述的高頻模塊，其中定向耦合 器(103)具有可調(diào)節(jié)的耦合因子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的高頻模塊，此外還包括用于調(diào)節(jié)耦合因 子的控制裝置(121 )。
11. 根據(jù)權(quán)利要求2至9中的任一項所述的高頻模塊，此外還包括 用于匹配參考信號的大小的衰減環(huán)節(jié)(125)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的高頻模塊，此外還包括用于調(diào)節(jié)衰減 的控制裝置(126)。
13. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的高頻模塊，此外還包括 笫二傳輸段(118 )，用于將測量信號從天線或者探針傳輸給分析電路;以及耦合輸入裝置(106 )，用于將參考信號耦合輸入到第二傳輸段(118 )中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的高頻模塊，其中耦合輸入裝置(106)是 定向耦合器。
15. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的高頻模塊，此外還包括 用于生成脈沖發(fā)射信號的脈沖發(fā)生器(101); 其中參考信號是參考脈沖。
16. —種用于確定罐中的料位的料位測量設(shè)備，所述料位測量設(shè)備 (300)包括根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項所述的高頻模塊(100 )。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的料位測量設(shè)備，此外還包括 用于發(fā)射和/或接收電磁波(119， 120)的天線(117)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的料位測量設(shè)備，此外還包括 用于將電磁波向填料傳輸?shù)奶结槨?br> 19. 一種應(yīng)用，使用根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項所述的高頻模 塊(100)用于料位測量。
20. —種用于為料位測量設(shè)^合輸出參考信號的方法，所述方法包 括以下步驟將電磁發(fā)射信號通過傳輸段(115)從源(101)向探針或天線傳輸；從傳輸段(115)耦合輸出參考信號；將發(fā)射信號在其通向探針或天線的路徑中延遲；其中發(fā)射信號的延i^4耦合輸出參考信號之后進(jìn)行。
全文摘要
在料位雷達(dá)中的參考脈沖的形狀或者幅度典型地與所使用的循環(huán)器的部件質(zhì)量、發(fā)射/接收耦合器的部件質(zhì)量或者還與電路的溫度有關(guān)。在附近區(qū)域中有大的回波的情況下，測量的質(zhì)量會受到影響。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種為料位雷達(dá)耦合輸出參考信號的雷達(dá)模塊，其包括用于耦合輸出參考信號的抽頭，并且包括用于延遲發(fā)射信號的延遲線路。在泄漏脈沖耦合輸出之后，進(jìn)行發(fā)射信號在其路徑上的延遲。
文檔編號G01F23/284GK101317075SQ200680044592
公開日2008年12月3日 申請日期2006年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者丹尼爾·舒爾特海斯, 克里斯托弗·穆勒, 卡爾·格里斯鮑姆, 約瑟夫·費(fèi)倫巴赫 申請人:Vega格里沙貝兩合公司