DE102010063167B4

DE102010063167B4 - Mit hochfrequenten Mikrowellen arbeitendes Füllstandsmessgerät

Info

Publication number: DE102010063167B4
Application number: DE102010063167.1A
Authority: DE
Inventors: Manfred Eckert; Winfried Mayer; Rolf Schwald
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: DE102010063167A1; WO2012079942A2; US20120153969A1; WO2012079942A3

Abstract

Mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitendes Füllstandsmessgerät mit- einem Mikrowellenmodul (9) zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen (S) und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen (R),- einer Antenneneinheit (11) zum Senden der Mikrowellensendesignale (S) und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale (R),wobei das Mikrowellenmodul (9) und die Antenneneinheit (11) über einen dielektrischen Wellenleiter (19) miteinander verbunden sind, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale (S) vom Mikrowellenmodul (9) zur Antenneneinheit (11) und/oder eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale (R) von der Antenneneinheit (11) zum Mikrowellenmodul (9) erfolgt,dadurch gekennzeichnet, dassim Mikrowellenmodul (9) und/oder in der Antenneneinheit (11) ein Steckverbindungsanschluss (21, 23) vorgesehen ist, in den der Wellenleiter (19) endseitig einsteckbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitendes Füllstandsmessgerät, mit einem Mikrowellenmodul zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen, einer Antenneneinheit zum Senden der Mikrowellensendesignale und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale, bei dem Mikrowellensendesignale vom Mikrowellenmodul zur Antenneneinheit und/oder Mikrowellenempfangssignale von der Antenneneinheit zum Mikrowellenmodul übertragen werden.
Mit Mikrowellen arbeitende Messgeräte werden beispielsweise in der Mess- und Regeltechnik, sowie im Rahmen der industriellen Prozessautomatisierung, zur Messung von Füllständen eines in einem Behälter befindlichen Füllguts nach dem Laufzeitprinzip eingesetzt. Dabei sendet das Füllstandsmessgerät mittels einer auf das Füllgut ausgerichteten Sendeeinheit Mikrowellensendesignale in Richtung der Füllgutoberfläche, empfängt deren an der Füllgutoberfläche reflektierten Reflexionssignale mittels einer entsprechend ausgerichteten Empfangseinheit nach einer vom zu messenden Füllstand abhängigen Laufzeit, und bestimmt anhand der gemessenen Laufzeit, der Position der Sende- und Empfangseinheit relativ zum Behälter, und der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellensignale den Füllstand.
Zur Bestimmung der Laufzeiten können alle bekannten Verfahren angewendet werden, die es ermöglichen, verhältnismäßig kurze Entfernungen mittels reflektierter Mikrowellensignale zu messen. Die bekanntesten Beispiele sind das Pulsradar und das Frequenzmodulations-Dauerstrichradar (FMCW-Radar).
Beim Pulsradar werden periodisch kurze Mikrowellen-Sendeimpulse gesendet, die von der Füllgutoberfläche reflektiert und nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden. Es wird anhand des empfangenen Signals eine Echofunktion abgeleitet, die die empfangene Signalamplitude als Funktion der Zeit wiedergibt Jeder Wert dieser Echofunktion entspricht der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand von der Antenne reflektierten Echos.
Beim FMCW-Verfahren wird kontinuierlich ein Mikrowellensignal gesendet, das periodisch linear frequenzmoduliert ist, beispielsweise nach einer Sägezahnfunktion. Die Frequenz des empfangenen Echosignals weist daher gegenüber der Augenblicksfrequenz, die das Sendesignal zum Zeitpunkt des Empfangs hat, eine Frequenzdifferenz auf, die von der Laufzeit des Mikrowellensignals und dessen Echosignals abhängt Die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Empfangssignal, die durch Mischung beider Signale und Auswertung des Fourierspektrums des Mischsignals gewonnen werden kann, entspricht somit dem Abstand der reflektierenden Fläche von der Antenne. Ferner entsprechen die Amplituden der Spektrallinien des durch Fouriertransformation gewonnenen Frequenzspektrums den Echoamplituden. Dieses Fourierspektrum stellt daher in diesem Fall die Echofunktion dar.
Aus der Echofunktion wird mindestens ein Nutzecho bestimmt, das der Reflexion des Sendesignals an der Füllgutoberfläche entspricht. Aus der Laufzeit des Nutzechos ergibt sich bei einer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Mikrowellen unmittelbar die Wegstrecke, die die Mikrowellen auf ihrem Weg vom Messgerät zur Füllgutoberfläche und zurück durchlaufen. Anhand der Einbauhöhe des Füllstandsmessgeräts über dem Behälter lässt sich hieraus unmittelbar der gesuchte Füllstand berechnen.
Mit Mikrowellen arbeitende Messgeräte der eingangs genannten Art bestehen vorzugsweise aus zwei getrennten miteinander verbundenen Modulen, von denen eines das Mikrowellenmodul und gegebenenfalls weitere Elektroniken, insb. Mess-, Signalverarbeitungs-, Kommunikations- und/oder Energieversorgungselektroniken, umfasst, und das andere die Antenneneinheit und in der Regel auch eine Befestigungsvorrichtung für die mechanische Befestigung der Antenneneinheit am Messort und/oder eine an die Bedingungen am Messort angepasste Abtrennung zwischen dem Messort und der Umgebung umfasst. Letztere umfasst in der Füllstandsmesstechnik regelmäßig entsprechende Behälterabdichtungen sowie gegebenenfalls in der Antenneneinheit vorgesehene Durchführungen.
Durch die paarweise Kombination unterschiedlicher Module kann hierdurch auf kostengünstige und flexible Weise eine breite Variantenvielfalt an Messgeräten angeboten werden, ohne dass hierzu immense Lagerbestände erforderlich sind. So können unterschiedliche Mikrowellenmodule und/oder Elektroniken enthaltende Module mit einer großen Vielzahl an sich durch die Abtrennung, die Befestigungsvorrichtung und/oder den Antennentyp der Antenneneinheit unterscheidenden Modulen kombiniert werden.
Bei der Verbindung der jeweils ausgewählten Module zu der gewünschten Messgerätvariante muss das jeweilige Mikrowellenmodul unter Überwindung der jeweils vorgesehenen Abtrennungen zwischen Messort und Umgebung an die Antenneneinheit angeschlossen werden.
Diese Verbindung erfolgt heute regelmäßig über Koaxialkabel, die endseitig über entsprechende Steckverbindungen mit dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit verbunden werden. Koaxialkabel sind auf Grund ihrer einfachen mechanischen Montage über Steckverbindungen, ihrer mechanischen Flexibilität und ihrer an die Gegebenheiten am Einsatzort flexibel anpassbaren Länge optimal für diesen Zweck geeignet Sie sind schlechte Wärmeleiter, was insb. in Anwendungen in denen am Messort hohe Temperaturen auftreten, denen das Mikrowellenmodul und gegebenenfalls vorzusehende weitere Elektroniken nicht standhalten würden, einen sicheren Schutz dieser Komponenten vor Überhitzung bietet. Darüber hinaus kann die Steckverbindung zum Mikrowellenmodul zur Unterbindung von Ausgleichströmen zwischen dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit mit einer galvanischen Trennung von Innen- und Außenleiter versehen werden, und die Steckverbindung zur Antenneneinheit kann zur Verbesserung der Abtrennung zwischen Messort und Umgebung hin mit einer vorzugsweise hermetisch dichten Durchführung ausgestattet werden.
Der Einsatzbereich, in dem Koaxialkabel zur Übertragung von Mikrowellensignalen eingesetzt werden können, ist jedoch im Hinblick auf die Frequenz dieser Signale begrenzt So muss beispielsweise zur Gewährleistung einer einmodigen Wellenleitung der Durchmesser des Koaxialkabels proportional zum Kehrwert der Frequenz verkleinert werden. Würde man die Ausbreitung höherer Moden im Koaxialkabel zulassen, so würde dies zu einer Modendispersion und damit zu einem zeitlichen Auseinanderlaufen der Mikrowellensignale führen, die insb. bei der oben beschriebenen auf einer Laufzeitmessung beruhenden Füllstandsmessung zu deutlichen Messfehlern führt und im Extremfall eine sinnvolle Laufzeitmessung sogar unmöglich machen würde.
Durch die mit steigender Frequenz zunehmende Verkleinerung des Durchmessers erhöhen sich jedoch die Präzisionsanforderungen an die Koaxialkabel, die Steckverbindungen und die daran anschließenden Leitungsübergänge derart, dass eine wirtschaftliche Lösung in den nächsten Jahren nicht absehbar ist.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Dämpfung in Koaxialleitern mit der Frequenz und kleiner werdendem Leitungsquerschnitt zunimmt. Selbst qualitativ sehr hochwertige und damit teure Koaxialkabel weisen bei einer Frequenz von 75 GHz und einer Leitungslänge von 20 cm ohne Steckverbindungen und daran anschließende Übergangselemente bereits eine Dämpfung in der Größenordnung von 3 dB auf. Mit Steckverbindungen und Übergangselementen kann die Dämpfung auch bei sehr hochwertigen Komponenten bis zu 10 dB betragen. Dies würde bei den oben beschriebenen Füllstandsmessgeräten zu einer drastischen Verkürzung der Reichweite führen.
Eine Alternative zu Koaxialleitungen bilden bei hohen Frequenzen, insb. bei Frequenzen von 75 GHz und mehr, Hohlleiter mit rundem oder rechteckigem Querschnitt. Diese weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie nicht flexibel sind, und daher nicht gebogen oder verdreht werden können, um optimal in das Messgerät eingesetzt und angeschlossen zu werden. Es gibt zwar Speziallösungen flexibler Hohlleiter, diese sind jedoch genau wie bei diesen Frequenzen einsetzbare Koaxialleitungen extrem teuer.
Darüber hinaus besteht bei Hohleitern mit rundem Querschnitt das Problem, dass die Polarisationsrichtung der Mikrowellensignale an den Biegungen verloren geht. Hohlleiterverbindungen mit rundem Querschnitt können daher nur in Verbindung mit zirkular polarisierten Mikrowellensignalen eingesetzt werden.
Die oben genannten Probleme lassen sich natürlich umgehen, in dem Antenneneinheit und Mikrowellenmodul als einteilige kompakte Einheit aufgebaut werden. Ein Beispiel hierzu ist in der WO 2008/ 114 043 A1 beschrieben. Dort ist in einem Mikrowellenmodul eine über eine Mikrostreifenleitung gespeiste Patchantenne integriert, auf die ein aus dem Gehäuse des Mikrowellenmoduls heraus ragender dielektrischer Stab aufgebracht wird, über den die Mikrowellensignale durch die Gehäusewand hindurch nach außen gesendet bzw. von außen darauf auftreffende Mikrowellensignale zur Antenne im Inneren des Gehäuses übertragen werden. Hierdurch geht die Modularität jedoch verloren.
Die deutsche Veröffentlichungsschrift DE 10 2008 010 171 A1 beschreibt einen Adapter zur Kopplung von Radar-Signalen für Automotive-Radar-Anwendungen, wobei der Adapter auf einem dielektrischen Material basiert.
Aus der US-Veröffentlichung US 2010 / 0 060 512 A1 ist ein Radar-Füllstandmessgerät mit einer Stabantenne bekannt, dessen Mikrowellenmodul und Antenneneinheit über einen dielektrischen Wellenleiter verbunden sind.
Die internationale Patentanmeldung WO 02/ 067 378 A1 zeigt einen Steckverbindungsanschluss, über den ein dielektrischer Wellenleiter mit einer Horn-Antenne verbunden wird.
US 2005 / 0 082 004 A1 beschreibt eine Plasma-Anlage, dessen Mikrowellenbasiertes Anregungs-Signal aus Hitzeschutz-Gründen über einen koaxialen, dielektrischen Wellenleiter in den Prozessraum geführt wird.
In der deutsche Patentanmeldung DE 1 025 954 A wird gelehrt, dass mittels dielektrischer Wellenleiter insbesondere elektromagnetische Wellen in einer der H-Moden geführt werden können.
Horn- bzw. Trichter-förmige Verbindungsanschlüsse für dielektrische Wellenleiter zur Signalleitung zwischen Schienenfahrzeugen sind aus der deutschen Veröffentlichung DE 10 2004 024 356 A1 bekannt.
In der Patentanmeldung DE 10 2005 036 715 A1 ist ein dielektrisches Mikrowellenfenster zur galvanischen Trennung des Mikrowellenmoduls von der Antenne beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein mit Mikrowellen arbeitendes Füllstandmessgerät mit einem Mikrowellenmodul und einer davon getrennten Antenneneinheit anzugeben, das eine kostengünstige flexibel einsetzbare für die Übertragung von Mikrowellensignalen mit hohen Frequenzen, insb. Frequenzen von 70 GHz und mehr, geeignete Verbindung zwischen dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit aufweist.
Hierzu besteht die Erfindung in einem mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitenden Füllstandsmessgerät mit

- einem Mikrowellenmodul zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen,
- einer Antenneneinheit zum Senden der Mikrowellensendesignale und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale, bei dem

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besteht der dielektrische Wellenleiter aus Keramik oder aus einem flexiblen Kunststoff, insb. aus Polytetrafluorethylen (PTFE).
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weisen die Steckverbindungsanschlüsse eine trichterförmige in einen Hohlleiter mündende Öffnung auf, durch die das jeweilige Ende des Wellenleiters in den Hohlleiter einführbar ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Weiterbildung ist der Hohlleiter des Steckverbindungsanschlusses der Antenneneinheit in der Antenneneinheit an eine Antenne angeschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der dielektrische Wellenleiter koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter umgeben, in dem bei einer Übertragung des Mikrowellensendesignals und/oder des Mikrowellenempfangsignals aus dem Wellenleiter herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung

- weist das Mikrowellenmodul ein zwei Halbschalen aufweisendes Gehäuse auf,
- ist in dem Gehäuse eine Mikrowellenschaltung angeordnet, und
- sind die Innenflächen der Halbschalen elektrisch leitfähig.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind die trichterförmige Öffnung und der Hohlleiter des Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls durch Ausnehmungen in den Halbschalen gebildet.
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung

- ist die Mikrowellenschaltung auf einer Platine angeordnet,
- ist auf der Platine ein Mikrowellenbauteil mit einem Hohlleiteranschluss angeordnet, und
- ist der Hohlleiter des Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls über eine leitfähige beschichtete Bohrung in der Platine mit dem Hohlleiteranschluss des Mikrowellenbauteils verbunden.

Gemäß einer zweiten Variante der Erfindung ist der Hohlleiter des Steckverbindungsanschlusses des Mikrowellenmoduls im Mikrowellenmodul über einen Wellenleiterübergang an einen planaren Wellenleiter angeschlossen, der mit einem Anschluss eines Mikrowellenbauteils verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung sind in mindestens einer der Halbschalen Ausnehmungen vorgesehen,

- die ein durch eine elektrisch leitfähig beschichtete Oberfläche der Platine abgeschlossenes Hohlleiternetzwerk bilden, oder
- die ein vollständig innerhalb der jeweiligen Halbschale angeordnetes Hohlleiternetzwerk bilden.

Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist im Innenraum des Mikrowellenmoduls mindestens eine Trennwand, insb. eine zwei Ausnehmungen einer Halbschale voneinander trennende Wand, vorgesehen, die im Innenraum angeordnete Schaltungsteile der Mikrowellenschaltung gegeneinander abschirmt.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass über den dielektrischen Wellenleiter eine kostengünstige flexibel einsetzbare Verbindung zwischen dem Mikrowellenmodul und der Antenneneinheit besteht, die für die Übertragung von Mikrowellensignalen mit hohen Frequenzen, insb. Frequenzen von 70 GHz und mehr, geeignet ist.
Über die Steckverbindungsanschlüsse für den Wellenleiter ist ein modularer Aufbau des Füllstandmessgeräts möglich, in dem auf einfach und flexibel zu handhabende Weise eine für die Signalübertragung hochfrequenter Mikrowellensignal geeignete Verbindung zwischen einem das Mikrowellenmodul enthaltenden Messmoduls und einem die Antenneneinheit enthaltenden Sensormodul hergestellt werden kann.
Die Erfindung und deren Vorteile werden nun anhand der Figuren der Zeichnung, in denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

1 zeigt: eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Füllstandmessgeräts am Beispiel einer Anordnung zur Füllstandsmessung;
2 zeigt: eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls, des dielektrischen Wellenleiters und des Steckverbindungsanschlusses des Sensormoduls von 1;
3 zeigt: den Steckverbindungsanschluss des Sensormoduls;
4 zeigt eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls;
5 zeigt: ein Mikrowellenmodul mit integriertem Steckverbindungsanschluss, der über eine Hohlleiterverbindung an einen Hohlleiteranschluss eines Mikrowellenbauteil angeschlossen ist; und
6 zeigt: ein Mikrowellenmodul mit integriertem Steckverbindungsanschluss, der über einen Wellenleiterübergang an einen planaren Wellenleiter angeschlossen ist.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen mit Mikrowellen arbeitenden Füllstandmessgeräts. Das Messgerät ist in dem dargestellten Beispiel ein nach dem Laufzeitprinzip arbeitendes Füllstandsmessgerät zur Messung eines Füllstandes L eines Füllguts 1 in einem Behälter 3. Das Füllstandsmessgerät ist beispielsweise ein eingangs erwähntes Puls- oder FMCW Radar Füllstandsmessgerät.
Erfindungsgemäß weist das Füllstandsmessgerät einen modularen Aufbau aus einem ersten -nachfolgend als Messmodul 5 bezeichneten - und einem damit verbundenen zweiten - nachfolgend als Sensormodul 7 - bezeichneten Modul auf.
Das Messmodul 5 umfasst ein Mikrowellenmodul 9 zur Erzeugung von vom Messgerät zu sendenden Mikrowellensendesignalen S und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von vom Messgerät empfangenen Mikrowellenempfangssignalen R. Darüber hinaus kann das Messmodul 5 weitere Komponenten, insb. weitere Elektroniken, insb. Mess-, Signalverarbeitungs-, Kommunikations- und/oder Energieversorgungselektroniken, sowie gegebenenfalls eine Vorortanzeige A, umfassen.
Das Sensormodul 7 umfasst eine Antenneneinheit 11 mit einer Antenne zum Senden der Mikrowellensendesignale S und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale R. Als Antenne kann beispielsweise, wie hier dargestellt, eine Homantenne eingesetzt werden. Dabei sind sowohl Hornantennen mit rundem als auch mit rechteckförmigem in Richtung des Füllguts 1 ansteigendem Trichterquerschnitt einsetzbar. Alternativ können dielektrische Stabantennen, Mikrostreifenleitungsantennen, Linsenantennen oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Antennentypen eingesetzt werden.
Darüber hinaus umfasst das Sensormodul 7 eine Befestigungsvorrichtung 13 für die mechanische Befestigung der Antenneneinheit 11 am Messort. Hierzu können alle bekannten Befestigungsvorrichtungen eingesetzt werden, die eine für die jeweilige Anwendung des Messgeräts ausreichende Abdichtung zwischen dem Messort und der Umgebung bewirken. In 1 ist als eine mögliche Ausführungsform ein Flansch vorgesehen, der auf einem auf einem Behälterstutzen vorgesehenen Gegenflansch montiert ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Antenneneinheit 11 dazu, von dem Mikrowellenmodul 9 generierte Mikrowellensendesignale S in Richtung des Füllguts 1 zu senden und/oder deren an der Füllgutoberfläche reflektiertes Reflexionssignal als Mikrowellenempfangssignal R nach einer vom Füllstand L abhängigen Laufzeit zu empfangen.
Zur Füllstandsmessung werden die Mikrowellenempfangssignale R dem Messmodul 5 zugeführt, das anhand dieser Signale eine für den Weg vom Füllstandsmessgerät zur Füllgutoberfläche und zurück benötigte vom Füllstand L abhängige Signallaufzeit ermittelt und anhand dieser Signallaufzeit den Füllstand L bestimmt.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer Antenneneinheit 11 beschrieben, die sowohl die vom Mikrowellenmodul 9 generierten Mikrowellensendesignale S sendet, als auch deren an der Füllgutoberfläche reflektierten Reflexionssignale als Mikrowellenempfangssignale R empfängt und dem Messmodul 5 zuführt. Alternativ kann das Senden über eine oder mehrere reine Sendeantenneneinheiten und das Empfangen über eine oder mehrere reine Empfangsantenneneinheiten erfolgen. Die Erfindung ist völlig analog auch in Verbindung mit reinen Sendeantenneneinheiten bzw. reinen Empfangsantenneneinheiten einsetzbar.
Mess- und Sensormodul 5, 7 sind beispielsweise mittels einer mechanischen Verbindung 15 unmittelbar miteinander verbunden. Als mechanische Verbindung 15 eignen sich herkömmliche eine Abdichtung gegenüber der Umgebung bewirkende Verbindungen, wie z.B. Schraub- oder Flanschverbindungen, über deren Innenraum eine durchgängige Verbindung zwischen den Innenräumen von Mess- und Sensormodul 5, 7 besteht Hierzu kann beispielsweise ein an das Sensormodul 7 angeformter Stutzen 17 vorgesehen sein, auf dem das Messmodul 5 derart montiert wird, dass eine Öffnung des Messmodulgehäuses in den Stutzen 17 mündet.
Erfindungsgemäß sind das Mikrowellenmodul 9 im Inneren des Messmoduls 5 und die Antenneneinheit 11 des Sensormoduls 7 über einen dielektrischen Wellenleiter 19 miteinander verbunden, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale S vom Mikrowellenmodul 9 zur Antenneneinheit 11 und eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale R von der Antenneneinheit 11 zum Mikrowellenmodul 9 erfolgt.
Der dielektrische Wellenleiter 19 verläuft hierzu in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Innenraum der Verbindung 15 hindurch. Die mechanische Verbindung 15 zwischen Mess- und Sensormodul 5, 7 ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Alternativ können Mess- und Sensormodul 5, 7 getrennt voneinander angeordnet und mechanisch befestigt sein, und über den hierzu in ein vorzugsweise flexibles Schutzrohr eingebrachten von der Antenneneinheit 11 zum Mikrowellenmodul 9 führenden dielektrischen Wellenleiter 19 miteinander verbunden sein.
Der dielektrische Wellenleiter 19 besteht vorzugsweise aus einem flexiblen dielektrischen Kunststoff, insb. aus einem Thermoplast, oder aus Keramik. Vorzugsweise werden Werkstoffe mit geringer Dielektrizitätskonstante, insb. mit Dielektrizitätskonstanten zwischen 2 und 4, eingesetzt, in denen geringe dielektrische Verluste auftreten. Der dielektrische Wellenleiter 19 kann beispielsweise ein Spritzgussteil aus Polytetrafluorethylen (PTFE) sein. Die Verwendung eines flexiblen Materials erleichtert die Handhabung des Wellenleiters 19 bei dessen Anbringung und Anschluss.
Der dielektrische Wellenleiter 19 ist vorzugsweise spiralfederförmig ausgebildet. Diese Form bewirkt ein hohes Maß an Flexibilität im Hinblick auf die Länge der über den Wellenleiter 19 realisierbaren Verbindung. Letzteres ist insb. dann von Vorteil, wenn in unterschiedlichen Kombinationen unterschiedlicher Varianten von Mess- und Sensormodulen verschieden große Abstände zwischen dem Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 11 über den Wellenleiter 19 überbrückt werden. Darüber hinaus bietet es den Vorteil, dass das Messmodul 5 auf dem Sensormodul 7 gegenüber dem Sensormodul 7 drehbar angebracht werden kann. Dabei liegt über die Spiralfederform eine gewisse Überlänge des Wellenleiters 19 vor, die für die Drehung zur Verfügung steht. Diese erlaubt es dem Anwender beispielsweise, eine im Messmodul 5 integrierte Anzeige A in eine von ihm gewünschte Richtung auszurichten.
Der dielektrische Wellenleiter 19 ist über dessen gesamte zwischen dem Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 11 verlaufende Länge koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter umgeben, in dem aus dem Wellenleiter 19 herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind. Bei den hohen Frequenzen von 70 GHz und mehr ist sind die aus dem Wellenleiter 19 herausreichenden Feldanteile räumlich eng auf die unmittelbare Umgebung des Wellenleiters 19 begrenzt Entsprechend ist bereits ein für die ungehinderte Ausbreitung der Feldanteile ausreichend großer den Wellenleiter 19 koaxial umgebender Hohlraum gegeben, wenn die Innenwände der mechanischen Verbindung 15 bzw. des Schutzrohrs einen durch die zu übertragenden Signalfrequenzen und die daran angepassten Abmessungen des Wellenleiters 19 vorgegebenen Mindestabstand zum Wellenleiter 19 aufweisen. Der Mindestabstand liegt für Wellenleiter 19 mit recheckigem Querschnitt beispielsweise in der Größenordnung des zwei- bis vierfachen der Wellenleiterbreite. Bei einer für die Übertragung von Signalen mit Frequenzen oberhalb von 70 GHz liegt die Wellenleiterbreite beispielsweise im Bereich von zwei bis drei Millimetern. Entsprechend ergibt sich ein Mindestabstand in der Größenordnung von 10 mm.
Darüber hinaus kann der Mindestabstand zu den Innenwänden der Verbindung 15 bzw. des Schutzrohrs - wie in 2 dargestellt - durch Abstandshalter 20 aus einem Material, in dem eine ungehinderte Ausbreitung der Feldanteile möglich ist, sichergestellt werden. Hierzu eignen sich insb. den Wellenleiter 19 koaxial umgebende Hülsen, die auf den Wellenleiter 19 aufgeschoben werden. Die Abstandshalter 20 können beispielsweise aus Polystyrol- oder Polyethylenschaumstoffen bestehen. Um ein hohes Maß an Flexibilität des Wellenleiters 19 zu erhalten, können hierzu mehrere Abstandshalter 20 über die Länge des Wellenleiters 19 verteilt hintereinander angeordnet werden, die jeweils nur ein kurzes Segment des Wellenleiters 19 koaxial umschließen. Alternativ kann für relativ gerade verlaufende Wellenleiter 19 auch ein einziger Abstandshalter eingesetzt werden, der sich über die gesamte Länge des Wellenleiters 19 erstreckt.
Der dielektrische Wellenleiter 19 bietet den Vorteil, dass er aufgrund seiner Dielektrizität eine galvanische Trennung zwischen dem Mikrowellenmodul 9 und der Antenneneinheit 11 bewirkt.
Gleichzeitig wirkt der dielektrische Wellenleiter 19 im Hinblick auf die Signalübertragung als Hochpass. Dies bietet den Vorteil, dass er eine Übertragung von niederfrequenten Störsignalen, wie sie beispielsweise von Frequenzmultipliern im Mikrowellenmodul 9 erzeugt werden, unterbindet.
Der Anschluss des Wellenleiters 19 an das Mikrowellenmodul 9 und die Antenneneinheit 11 erfolgt vorzugsweise über im Messmodul 5 vorgesehene ins Mikrowellenmodul 9 mündende und im Sensormodul 7 vorgesehene in der Antenneneinheit 11 mündende Steckverbindungsanschlüsse 21, 23, in die die Enden 33 des Wellenleiters 19 endseitig einsteckbar sind. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung des Mikrowellenmoduls 9, des Wellenleiters 19 und des vorzugsweise im Stutzen 17 des Sensormoduls 7 angeordneten in der Antenneneinheit 11 mündenden Steckverbindungsanschlusses 23.
Die Steckverbindungsanschlüsse 21, 23 weisen eine vorzugsweise trichterförmige in einen Hohlleiter mündende Öffnung auf, in die das jeweilige Ende 33 des Wellenleiters 19 eingeführt ist.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des im Sensormodul 7 vorgesehenen Steckverbindungsanschlusses 23. Der Steckverbindungsanschluss 23 besteht aus zwei miteinander zu einem im Wesentlichen zylindrischen Element verbundenen Hälften 23a, 23b. In den Hälften 23a, 23b sind jeweils einander gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen, die zusammen eine trichterförmige Öffnung 25 des Steckverbindungsanschlusses 23 und einen daran anschließenden auf der der Öffnung 25 gegenüberliegenden Seite des Steckverbindungsanschlusses 23 mündenden Hohlleiter 27 bilden. Die Hälften 23a, 23b bestehen beispielsweise insgesamt aus einem leitfähigen Werkstoff, wie z.B. Aluminium, oder sie bestehen aus einem nicht oder nur in geringem Maße leitfähigen Werkstoff, der zumindest auf den Innenflächen der Hälften 23a, 23b mit einer leitfähigen Beschichtung versehen ist. Die beiden Hälften 23a, 23b sind mechanisch über eine Verbindung 29, z.B. eine Steck- oder Schraubverbindung, miteinander verbunden. Der Steckverbindungsanschluss 23 wird vorzugsweise unmittelbar auf einen hier nicht dargestellten Hohlleiteranschluss der Antenneneinheit 11 montiert Hierzu wird der Steckverbindungsanschluss 23 vorzugsweise unmittelbar auf den vorzugsweise im Stutzen 17 mündenden Hohlleiteranschluss aufgesetzt Dieser Hohlleiteranschluss kann beispielsweise ein direkter Anschluss an einen zur Antenne der Antenneneinheit 11 führenden Hohlleiter sein. Alternativ kann der Hohlleiteranschluss in der Antenneneinheit unmittelbar oder über einen weiteren Hohlleiter an ein Übergangselement angeschlossen sein, in dem ein Übergang auf einen planaren Wellenleiter, z.B. eine Mikrostreifenleitung, erfolgt, der dann wiederum mit einer planaren Antenne, z.B. einer Patchantenne, verbunden ist.
Vorzugsweise erfolgt die Signalübertragung der Mikrowellensendesignale S und der Mikrowellenempfangssignale R in der Antenneneinheit 11 über eine Durchführung, wie z.B. eine in einen der Hohleiter in der Antenneneinheit 11 eingesetzte Glasdurchführung, die eine vorzugsweise druckfeste und gasdichte Trennung gegenüber dem Messort, hier dem Behälterinnenraum, bewirkt.
Die Befestigung des Steckverbindungsanschlusses 23 erfolgt beispielsweise über durch außenseitlich außerhalb der Öffnung 25 und des Hohlleiters 27 axial durch den Steckverbindungsanschluss 23 führende Bohrungen 31 hindurch geführte Befestigungsschrauben.
In Verbindung mit dem in 2 dargestellten Wellenleiter 19 mit rechteckförmigen Querschnitt, weist die trichterförmige Öffnung 25 einen sich in Richtung des Hohlleiters 27 verjüngenden rechteckförmigen Querschnitt und der Hohlleiter 27 entsprechend ebenfalls einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Rechteckige Querschnitte werden bevorzugt zur Übertragung linear polarisierter Mikrowellensignale verwendet Alternativ können zur Übertragung zirkular polarisierter Mikrowellensignale natürlich auch durchgängig, d.h. für den Wellenleiter, die trichterförmige Öffnung und den Hohlleiter kreisförmige Querschnitte eingesetzt werden.
Bei beiden Varianten kann der Querschnitt der trichterförmigen Öffnung 25 in Richtung des Hohlleiters 27 wie hier dargestellt kontinuierlich oder aber auch stufenförmig auf den Querschnitt des Hohlleiters 27 überführt werden.
Der Anschluss des Wellenleiters 19 erfolgt, indem dieser endseitig in die trichterförmige Öffnung 25 eingesteckt oder eingepresst wird. Hierzu weist der Wellenleiter 19 vorzugsweise spitz zulaufende Enden 33 auf. Vorzugsweise ist eine Rastvorrichtung vorgesehen, über die das Ende des Wellenleiters 19 in einer vorgegebenen Position in der Öffnung 25 einrastet. Die Rastvorrichtung umfasst beispielsweise mindestens eine endseitig außenseitlich auf der breiten Seite des Wellenleiters 19 vorgesehene Rastnase 35. Diese kann beispielsweise durch eine zylindrische oder halbkugelförmige Erhebung gebildet sein. Zur Aufnahme der Rastnase 35 bzw. der Rastnasen 35 sind im Steckverbindungsanschluss 23 beispielsweise im Bereich des Übergangs zwischen Öffnung 25 und Hohlleiter 27 formgleiche Ausnehmungen 37 vorgesehen, in die die Rastnasen 35 einrasten.
Der im Mikrowellenmodul 9 mündende Steckverbindungsanschluss 21 weist ebenfalls eine trichterförmige in einen Hohlleiter 39 mündende Öffnung 41 auf, und ist vorzugsweise im Mikrowellenmodul 9 integriert. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierzu. Das Mikrowellenmodul 9 umfasst eine Platine 43 auf der eine hier nicht im Detail dargestellte Mikrowellenschaltung angeordnet ist, sowie gegebenenfalls eine Anschlussvorrichtung 45, über die weitere Elektroniken an das Mikrowellenmodul 9 anschließbar sind.
Die Platine 43 ist von einem Gehäuse umschlossen, das vorzugsweise aus zwei unter Einschließung der Platine 43 miteinander verbundenen Halbschalen 47, 49 besteht, deren Innenflächen leitfähig sind. Hierzu können die Halbschalen 47, 49 insgesamt aus einem leitfähigen Werkstoff, wie z.B. Aluminium, bestehen. Alternativ können auch nicht oder nur in geringem Maße leitfähige Materialien eingesetzt werden, die zumindest auf den Innenflächen mit einer leitfähigen Beschichtung versehen werden. So können beispielsweise metallisierte Kunststoffspritzgussteile als Halbschalen 47, 49 eingesetzt werden.
Die beiden Halbschalen 47, 49 des Mikrowellenmoduls 5 bewirken einen mechanischen Schutz und eine elektrische Abschirmung der Mikrowellenschaltung gegenüber der Umgebung.
Darüber hinaus können sie durch entsprechende Formgebung der zwischen ihnen und der Platine 43 eingeschlossenen durch nach innen weisende leitfähige Mantelflächen abgegrenzten Hohlräume weitere nachfolgend anhand von Beispielen näher beschriebene Funktionen übernehmen.
Genau wie beim Steckverbindungsanschluss 23 auch, weisen die beiden Halbschalen 47, 49 eingangsseitig einander gegenüberliegende Ausnehmungen auf, die zusammen die trichterförmige Öffnung 41 des Steckverbindungsanschlusses 21 bilden, die im Mikrowellenmodul 5 in den Hohlleiter 39 übergeht Der Hohlleiter 39 wird vorzugsweise durch eine entsprechende Ausnehmung in nur einer der beiden Halbschalen - hier der unteren Halbschale 47 - gebildet. Der Anschluss des Wellenleiters 19 erfolgt auch hier, indem das Ende 33 des Wellenleiters 19 durch die Öffnung 41 eingeführt und dort eingepresst oder über eine identisch zu der bereits beschriebenen Rastvorrichtung ausgebildeten Rastvorrichtung an einer vorgegebenen Position fixiert wird.
Im Inneren des Mikrowellenmoduls 9 ist der Hohlleiter 39 an die Mikrowellenschaltung angeschlossen. Hierzu kann der Hohlleiter 37 beispielsweise - wie in 5 dargestellt - unmittelbar oder über einen weiteren durch eine entsprechende Ausnehmung in der unteren Halbschale 47 gebildeten Hohlleiter 51 über eine leitfähig beschichtete durch die Platine 43 hindurch führende einen Hohlleiter bildende Bohrung 53 an einen Hohlleiteranschluss 55 eines darüber befindlichen Mikrowellenbauteils 57a angeschlossen sein. Mikrowellenbauteile mit Hohlleiteranschluss sind beispielsweise in dem 2009 im Microwave Symposium Digest des IEEE auf den Seiten 789 bis 792 erschienenen Artikel „Millimeter-wave SMT Low Cost Plastic Packages for Automotive RADAR at 77 GHz and High Date Rate E-band Radios“ der Autoren PF. Alleaume, C. Toussain, T. Huet, M. Camiade der United Monolithic Semiconductors, Orsay, 91401 Frankreich, beschrieben.
Alternativ kann im Mikrowellenmodul 9 - wie in 6 dargestellt - ein Wellenleiterübergang 59 vorgesehen sein, über den der Hohlleiter 39 des Steckverbindungsanschlusses 21 im Mikrowellenmodul 9 an einen planaren Wellenleiter 61 angeschlossen ist. Der planare Wellenleiter 61 ist beispielsweise eine Mikrostreifenleitung oder eine Koplanarleitung, die auf die Platine 43 aufgebracht ist, und ist endseitig an ein mit einem für planare Wellenleiter ausgelegten Anschluss 63 ausgestattetes Mikrowellenbauteil 57b angeschlossen. Der Wellenleiterübergang 59 ist beispielsweise, wie hier dargestellt, auf der Oberseite der Platine 43 angeordnet, und über eine leitfähig beschichtete durch die Platine 43 zur Platinenoberseite führende einen Hohlleiter bildende Bohrung 53' entweder unmittelbar oder über einen weiteren durch die entsprechende Ausnehmung in der unteren Halbschale 47 gebildeten Hohlleiter 51 an den Hohlleiter 39 des Steckverbindungsanschlusses 21 angeschlossen. Der Wellenleiterübergang 59 umfasst einen Hohlleiterabschluss 65, der den durch die Bohrung 53' gebildeten Hohlleiter auf dessen vom Hohlleiter 39 des Steckverbindungsanschlusses 21 gegenüberliegenden Seite abschließt, und einen an den planaren Wellenleiter 61 endseitig angeformten Fortsatz 67, der in einen von dem Hohlleiterabschluss 65 und der Bohrung 57' umschlossenen Hohlraum hinein ragt Der Fortsatz 67 liegt über der Bohrung 53' auf einer dünnen dielektrischen die Bohrung 53' überdeckenden Oberschicht der Platine 47 auf. Der Fortsatz 67 ist beispielsweise eine senkrecht zur Längsachse der Bohrung 53' ausgerichtete planare Struktur mit trapezförmiger Grundfläche.
Der Hohlleiterabschluss 65 bildet eine die Bohrung 53' überdeckende elektrisch leitfähige Kappe, die in elektrisch leitfähigem Kontakt zu der leitfähigen Beschichtung der Bohrung 53' steht. Sie ist gegenüber dem Wellenleiter 61 und gegenüber dessen Fortsatz 67, z.B. durch eine entsprechende Beabstandung hiervon, elektrisch isoliert. Der Hohlleiterabschluss 65 kann beispielsweise - wie hier dargestellt - durch eine entsprechend geformte Ausnehmung in der oberen Halbschale 49 gebildet werden. Dabei erfolgt der elektrische Kontakt zur Beschichtung der Bohrung 53' über eine die Ausnehmung außenseitlich unter Aussparung des vom planaren Wellenleiter 61 bedeckten Platinenabschnitts umschließende elektrisch leitfähige Stirnfläche der Halbschale 49, die auf der Oberfläche der Platine 43 auf einer formgleichen Kontaktfläche 69 aufliegt. Die Kontaktfläche 69 ist über um die Ausnehmung herum verteilt angeordnete VIAS elektrisch leitend mit einem im oberen Bereich der Platine 43 integrierten Masseleiter M verbunden, der wiederum in direktem elektrischen Kontakt zur leitfähigen Beschichtung der Bohrung 53' steht.
Wo die leitfähige Verbindung zwischen der Stirnfläche der Halbschale 49 und der Beschichtung der Bohrung 53', z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen der verwendeten Platine 43, nicht gewährleistet werden kann, kann alternativ eine elektrisch leitfähige Kappe als Hohlleiterabschluss eingesetzt werden, die als Einzelelement auf die Platine 43 aufgesetzt wird.
Neben den bereits genannten durch entsprechende Formgebung der zwischen den Halbschalen 47, 49 und der Platine 43 eingeschlossenen durch nach innen weisende leitfähige Mantelflächen abgegrenzten Hohlräume erzielten Funktionen als Steckverbindungsanschluss 21 und als Hohlleiterabschluss 65 können die Halbschalen 47, 49 weitere zusätzliche Funktionen übernehmen.
So können beispielsweise im Innenraum des Mikrowellenmoduls 9 Trennwände 71 vorgesehen werden, die einzelne oder gruppenweise angeordnete Schaltungsteile gegeneinander abschirmen. Dies ist in 4 am Beispiel der beiden auf die Platine 43 aufgebrachten Mikrowellenbauteile 57 dargestellt. Die Trennwand 71 ist hier in der oberen Halbschale 49 zwischen zwei durch Ausnehmungen in der oberen Halbschale 49 gebildeten Hohlräumen angeordnet, die jeweils ein Mikrowellenbauteil 57 umschließen. Vorzugsweise liegt die Trennwand 71 mit einer Stirnfläche auf einem Bereich der Platine 43 auf, auf dem eine die Abschirmung fortsetzende Strukturierung vorgesehen ist.
Zusätzlich können die Halbschalen 47, 49 über die Formgebung ihrer Innenräume die Funktion einzelner Bestandteile der Mikrowellenschaltung - wie bereits am Beispiel des Hohlleiterabschlusses 65 gezeigt - übernehmen, oder unterstützen.
Darüber hinaus können über die Formgebung der Ausnehmungen in den Halbschalen 47, 49 für sich oder in Verbindung mit daran angrenzenden leitfähig beschichteten Bereichen der Oberfläche der Platine 43 einfache Hohlleiternetzwerke 73, wie z.B. Filter oder Koppler, aufgebaut werden. 4 zeigt eine Ansicht eines Hohlleiternetzwerkes 73 in der unteren Halbschale 47, dass nach oben durch die darauf aufliegende metallisierte Unterseite der Platinen 43 abgeschlossen ist Dabei bilden die elektrische leitfähigen Oberflächen der Struktur in der Halbschale zusammen mit der die Struktur überdeckenden zumindest in diesem Bereich vorgesehenen elektrisch leitfähigen Platinenbeschichtung die Wände der Hohlleiterstruktur. Hierzu ist eine gut leitfähige Verbindung der aneinander angrenzenden als Hohlleiterbergrenzungswand genutzten Oberflächen von Platinenbeschichtung und Halbschale 47 erforderlich.
Wo eine solche leitfähige Verbindung, z.B. aufgrund von Bauteiltoleranzen der Platine 43 nicht gewährleistet werden kann, können Hohlleiternetzwerke 73 auch innerhalb der jeweiligen Halbschale 47. 49 angeordnet werden. Hierzu kann die jeweilige Halbschale beispielsweise aus zwei miteinander verbundenen Schichten bestehen, in denen die jeweils erforderlichen Strukturen in Form von Ausnehmungen eingearbeitet sind.
Bei Bedarf können natürlich neben oder anstelle des bisher beschriebenen einzigen durch die Platine 43 geführten Anschlusses an ein einziges auf der Platine 43 angeordnetes Mikrowellenbauteil 57 weitere auf diese Weise ausgebildete Anschlüsse an weitere Mikrowellenbauteile mit Hohlleiteranschluss oder mit planarem Anschluss vorgesehen werden. Hierüber können z.B. mehrere Aus- bzw. Eingänge aufweisende Hohlleiternetzwerke an mehrere darüber befindliche Mikrowellenbauteile angeschlossen sein.
Die beiden Halbschalten 47, 49 werden beispielsweise durch Nieten oder Schrauben gegeneinander gepresst Zum Ausgleich von gegebenenfalls, insb. bei Verwendung von mehrlagigen Platinen 43, auftretenden Dickentoleranzen der Platine 43, ist zwischen den beiden Halbschalen 47, 49 ein die Platine 43 außenseitlich umschließender Spalt zur Aufnahme einer leitfähigen Dichtung oder eines leitfähigen Klebers vorgesehen.
Die Erfindung ist nicht auf Füllstandsmessgeräte beschränkt, sondern kann in anderen Messgeräten eingesetzt werden, in denen hochfrequente Mikrowellensignale zwischen einem als Sender und/oder als Empfänger dienenden Mikrowellenmodul und einer Antenneneinheit übertragen werden. Beispiele hierfür sind Abstandsmesser, wie sie beispielsweise in der Automobilindustrie verwendet werden.

1: Füllgut
3: Behälter
5: Messmodul
7: Sensormodul
9: Mikrowellenmodul
11: Antenneneinheit
13: Befestigungsvorrichtung
15: mechanische Verbindung
17: Stutzen
19: dielektrischer Wellenleiter
20: Abstandshalter
21: Steckverbindungsanschluss
23: Steckverbindungsanschluss
23a: Hälfte eines Steckverbindungsanschlusses
23b: Hälfte eines Steckverbindungsanschlusses
25: trichterförmige Öffnung
27: Hohlleiter
29: mechanische Verbindung
31: Bohrung
33: Ende des Wellenleiters
35: Rastnase
37: Ausnehmung
39: Hohlleitersegment
41: trichterförmige Öffnung
43: Platine
45: Anschlussvorrichtung
47: Halbschale
49: Halbschale
51: Hohlleiter
53: Bohrung
53': Bohrung
55: Hohlleiteranschluss
57: Mikrowellenbauteil
57a: Mikrowellenbauteil mit Hohlleiteranschluss
57b: Mikrowellenbauteil mit Anschluss für einen planaren Wellenleiter
59: Wellenleiterübergang
61: planarer Wellenleiter
63: Anschluss für einen planaren Wellenleiter
65: Hohlleiterabschluss
67: Fortsatz
69: Kontaktfläche
71: Trennwand
73: Hohlleiternetzwerk

Claims

Mit hochfrequenten Mikrowellen, insb. bei Frequenzen oberhalb von 70GHz, arbeitendes Füllstandsmessgerät mit - einem Mikrowellenmodul (9) zur Erzeugung von Mikrowellensendesignalen (S) und/oder zur Aufnahme und Verarbeitung von Mikrowellenempfangssignalen (R), - einer Antenneneinheit (11) zum Senden der Mikrowellensendesignale (S) und/oder zum Empfang der Mikrowellenempfangssignale (R), wobei das Mikrowellenmodul (9) und die Antenneneinheit (11) über einen dielektrischen Wellenleiter (19) miteinander verbunden sind, über den eine Übertragung der Mikrowellensendesignale (S) vom Mikrowellenmodul (9) zur Antenneneinheit (11) und/oder eine Übertragung der Mikrowellenempfangssignale (R) von der Antenneneinheit (11) zum Mikrowellenmodul (9) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass im Mikrowellenmodul (9) und/oder in der Antenneneinheit (11) ein Steckverbindungsanschluss (21, 23) vorgesehen ist, in den der Wellenleiter (19) endseitig einsteckbar ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Wellenleiter (19) aus Keramik oder aus einem flexiblen Kunststoff, insb. aus Polytetrafluorethylen (PTFE), besteht.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungsanschlüsse (21, 23) eine trichterförmige in einen Hohlleiter (27, 39) mündende Öffnung (25, 41) aufweisen, durch die das jeweilige Ende (33) des Wellenleiters (19) in den Hohlleiter (27, 39) einführbar ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (27) des Steckverbindungsanschlusses (23) der Antenneneinheit (11) in der Antenneneinheit (11) an eine Antenne angeschlossen ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Wellenleiter (19) koaxial von einem Hohlraum oder einem Abstandshalter (20) umgeben ist, in dem bei einer Übertragung der Mikrowellensendesignale (S) und/oder der Mikrowellenempfangssignale (R) aus dem Wellenleiter (19) herausreichende Feldanteile ausbreitungsfähig sind.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass - das Mikrowellenmodul (9) ein zwei Halbschalen (47, 49) aufweisendes Gehäuse aufweist, - in dem Gehäuse eine Mikrowellenschaltung angeordnet ist, und - die Innenflächen der Halbschalen (47, 49) elektrisch leitfähig sind.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die trichterförmige Öffnung (41) und der Hohlleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des Mikrowellenmoduls (9) durch Ausnehmungen in den Halbschalen (47, 49) gebildet sind.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass - die Mikrowellenschaltung auf einer Platine (43) angeordnet ist, - auf der Platine (43) ein Mikrowellenbauteil (57a) mit einem Hohlleiteranschluss (55) angeordnet ist, und - der Hohlleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des Mikrowellenmoduls (9) über eine leitfähige beschichtete Bohrung (53) in der Platine (43) mit dem Hohlleiteranschluss (55) des Mikrowellenbauteils (57a) verbunden ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlleiter (39) des Steckverbindungsanschlusses (21) des Mikrowellenmoduls (9) im Mikrowellenmodul (9) über einen Wellenleiterübergang (59) an einen planaren Wellenleiter (61) angeschlossen ist, der mit einem Anschluss (63) eines Mikrowellenbauteils (57b) verbunden ist.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer der Halbschalen (47) Ausnehmungen vorgesehen sind, - die ein durch eine elektrisch leitfähig beschichtete Oberfläche der Platine (43) abgeschlossenes Hohlleiternetzwerk (73) bilden, oder - die ein vollständig innerhalb der jeweiligen Halbschale angeordnetes Hohlleiternetzwerk bilden.
Füllstandsmessgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum des Mikrowellenmoduls (9) mindestens eine Trennwand (71), insb. eine zwei Ausnehmungen einer der Halbschalen (49) voneinander trennende Wand, vorgesehen ist, die im Innenraum angeordnete Schaltungsteile der Mikrowellenschaltung gegeneinander abschirmt.