生成參考脈沖的微波模塊及方法和應(yīng)用以及料位測(cè)量設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的微波模塊、一種用于確定罐中的料位的料位測(cè)量設(shè)備、將這種微波模塊用于測(cè)量料位的應(yīng)用以及一種用于獨(dú)立地生成參考脈沖的方法。在根據(jù)脈沖－傳播時(shí)間方法的料位雷達(dá)測(cè)量設(shè)備中，在微波模塊內(nèi)部產(chǎn)生的反射用作測(cè)量傳播時(shí)間的參考。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于產(chǎn)生參考脈沖的微波模塊具有專用采樣混合器或者專用振蕩器。參考脈沖和回波信號(hào)隨后可以被分離或者共同被進(jìn)一步處理。在雷達(dá)傳感器的發(fā)射頻率上不需要延遲線路。很大程度上防止了由于泄露信號(hào)引起的干擾。
【專利說(shuō)明】生成參考脈沖的微波模塊及方法和應(yīng)用以及料位測(cè)量設(shè)備
[0001]本發(fā)明申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2007年7月19日的、申請(qǐng)?zhí)枮?00780027937.6 (國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/EP2007/006450)以及發(fā)明名稱為“在料位雷達(dá)測(cè)量設(shè)備中的獨(dú)立的參考脈沖生成”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及料位測(cè)量。尤其是，本發(fā)明涉及一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的微波模塊、一種用于確定罐中的料位的料位測(cè)量設(shè)備、將這種微波模塊用于測(cè)量料位的應(yīng)用以及一種用于獨(dú)立地生成參考脈沖的方法。

【背景技術(shù)】
[0003]在根據(jù)脈沖傳播時(shí)間方法的料位測(cè)量設(shè)備中使用在微波模塊內(nèi)部產(chǎn)生的反射作為測(cè)量傳播時(shí)間的參考。
[0004]內(nèi)部產(chǎn)生的反射在幅度、形式和位置方面的穩(wěn)定性對(duì)于測(cè)量設(shè)備的精度是決定性的，因?yàn)槿魏胃淖兌紩?huì)導(dǎo)致參考(零點(diǎn))的漂移。
[0005]在目前的料位測(cè)量設(shè)備中，參考脈沖從不同的反射的混合中獲得。各個(gè)反射例如通過(guò)天線耦合輸入、在微波模塊上的插接連接、印刷電路板至同軸線路或者波導(dǎo)的過(guò)渡部以及通過(guò)發(fā)射/接收組合器(例如定向耦合器或者循環(huán)器)中的泄漏信號(hào)來(lái)形成。此外，參考脈沖的形式會(huì)由于在天線的區(qū)域中與填料的非常大的回波疊加而改變非常多，以致出現(xiàn)不精確性。
[0006]通過(guò)在不同的電路部分之間插入線路(其中這些線路具有至少對(duì)應(yīng)于料位雷達(dá)的分辨能力的長(zhǎng)度)，可以使不同的反射彼此更好地分離。
[0007]為了減小由于在附近區(qū)域中的回波造成的影響，具有發(fā)射脈沖的長(zhǎng)度(譬如對(duì)應(yīng)于傳感器的分辨能力)的線路可以使用在發(fā)射/接收組合器與從微帶線路至同軸線路的過(guò)渡部之間。同樣，一段同軸線路可以使用在該過(guò)渡部與波導(dǎo)耦合輸入之間。
[0008]然而，在此存在剩余的反射對(duì)參考脈沖的影響。例如，如果發(fā)射/接收組合器的隔離隨著溫度改變，這也影響參考脈沖并且由此也影響測(cè)量值。
[0009]獲取參考脈沖的另一可能性在于，信號(hào)的一部分已明顯更早地在電路中耦合輸出并且通過(guò)定向耦合器又饋送到混合器中。然而這通常要求發(fā)射信號(hào)的延遲，由此能夠可靠地使不希望的反射與有針對(duì)地獲得的參考信號(hào)分離。然而，傳播時(shí)間線路在此具有比較大的衰減，該衰減又必須通過(guò)放大器來(lái)補(bǔ)償。這導(dǎo)致提高了微波模塊的電能消耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的任務(wù)是提出一種用于料位雷達(dá)的改進(jìn)的參考脈沖生成。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提出了一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的微波模塊，該微波模塊具有用于提供回波信號(hào)的回波信號(hào)單元和用于生成參考脈沖的參考脈沖生成單元，其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)，并且其中參考脈沖生成單元具有專用的第一采樣混合器或者專用的振蕩器。
[0012]回波信號(hào)和參考脈沖因此是彼此獨(dú)立的信號(hào)，這些信號(hào)可以彼此分離地被進(jìn)一步處理。例如，為此參考脈沖生成單元具有特別的采樣混合器，該采樣混合器用于將參考信號(hào)降低到中間頻率。在另一實(shí)施例中，參考脈沖生成單元具有特別的振蕩器，振蕩器用于獨(dú)自生成參考脈沖。因此，參考脈沖與發(fā)射/接收組合器上的、例如由于沒(méi)有隔離而會(huì)在循環(huán)器或者定向耦合器上產(chǎn)生的泄漏信號(hào)無(wú)關(guān)。
[0013]此外，參考脈沖與在發(fā)射/接收組合器和天線之間會(huì)出現(xiàn)的反射無(wú)關(guān)。參考脈沖也與附近區(qū)域中的大的回波無(wú)關(guān)，其中這些回波會(huì)導(dǎo)致在采樣混合器中的過(guò)調(diào)制效應(yīng)(Uebersteuerungseffekten)。在雷達(dá)傳感器的發(fā)射頻率上不需要延遲線路,該延遲線路由于高的衰減而需要發(fā)射放大器。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊此外還包括在回波信號(hào)單元中的第二采樣混合器以及在參考脈沖生成單元中的第一分接器(Abzapfung)，其中第二采樣混合器被實(shí)施為用于將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成第一中頻信號(hào)形式的回波信號(hào)。第一分接器被實(shí)施為用于將參考信號(hào)從用于發(fā)射信號(hào)的傳輸段耦合輸出，其中傳輸段設(shè)置在第一振蕩器和料位測(cè)量設(shè)備的探針或者天線之間。第一采樣混合器被實(shí)施為將耦合輸出的參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二中頻信號(hào)形式的參考脈沖。
[0015]于是，設(shè)置了兩個(gè)分離的米樣混合器。第一米樣混合器用于轉(zhuǎn)換稱合輸出的參考信號(hào)，而第二采樣混合器用于轉(zhuǎn)換接收信號(hào)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，微波模塊此外包括用于改變發(fā)射信號(hào)的發(fā)射功率的可調(diào)節(jié)的衰減裝置，其中可調(diào)節(jié)的衰減裝置設(shè)置在傳輸段中。
[0017]由此可以改變發(fā)射功率。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，微波模塊此外包括用于將掃描脈沖分配到兩個(gè)采樣混合器的功率分配器。
[0019]由此，僅僅需要單個(gè)的振蕩器用于生成掃描脈沖。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊還包括用于存儲(chǔ)回波信號(hào)的第一存儲(chǔ)器和用于存儲(chǔ)參考脈沖的第二存儲(chǔ)器。第一和第二存儲(chǔ)器彼此分離，但是可以設(shè)置在同一芯片上。
[0021]在另一實(shí)施例中，微波模塊包括存儲(chǔ)器，在該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有參考脈沖和回波信號(hào)。例如，回波信號(hào)為此在參考脈沖的位置上被屏蔽并且被參考脈沖替代。為此，A/D轉(zhuǎn)換器借助切換開(kāi)關(guān)首先切換到參考脈沖上。在其掃描之后，切換開(kāi)關(guān)被切換到回波信號(hào)上。該切換必須在實(shí)際測(cè)量范圍開(kāi)始之前進(jìn)行，以便不丟失數(shù)據(jù)。
[0022]另一可能性在于，使用兩個(gè)分離的A/D轉(zhuǎn)換器，其相繼地將其數(shù)字化的值寫入存儲(chǔ)器。第一 A/D轉(zhuǎn)換器在此僅僅掃描參考脈沖,第二 A/D轉(zhuǎn)換器僅掃描回波信號(hào)。由此,省去了中頻信號(hào)的切換。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊還包括切換開(kāi)關(guān)和中頻放大器，其中切換開(kāi)關(guān)被實(shí)施為用于將回波信號(hào)和參考脈沖傳輸至中頻放大器。
[0024]由此僅需要單個(gè)的中頻放大器。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊還包括用于放大發(fā)射信號(hào)的第一放大器，其中第一放大器在第一分接器之后設(shè)置在傳輸段中。
[0026]除了可調(diào)節(jié)的衰減裝置或者對(duì)其替選地，該第一放大器可以使用在濾波器和定向耦合器之間或者在耦合器與發(fā)射/接收組合器之間。這能夠?qū)崿F(xiàn)有效改變發(fā)射功率，以便在發(fā)射良好的介質(zhì)中和/或在附近區(qū)域中避免過(guò)調(diào)制。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊還包括第二分接器，其中第一放大器設(shè)置在傳輸段中的第一分接器之前，并且其中第二分接器被實(shí)施為將掃描脈沖分配到兩個(gè)采樣混合器上。
[0028]由此，參考脈沖可以通過(guò)兩個(gè)定向耦合器的耦合衰減被選擇得如此大并且實(shí)際掃描脈沖被選擇得相應(yīng)小，使得掃描在一定程度上被反轉(zhuǎn)，即發(fā)射脈沖的稱合輸出部分對(duì)掃描脈沖的耦合輸出部分進(jìn)行掃描。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，微波模塊還包括用于對(duì)耦合輸出的參考信號(hào)進(jìn)行整流的第一整流器和用于對(duì)掃描信號(hào)進(jìn)行整流的第二整流器，其中兩個(gè)整流器分別設(shè)置在第一米樣混合器之前。
[0030]這會(huì)導(dǎo)致采樣混合器和中頻放大器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0031 ] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，整流器實(shí)施為檢測(cè)器。
[0032]此外，根據(jù)另一實(shí)施例，微波模塊可以包括用于生成參考脈沖的第二振蕩器和用于使發(fā)射信號(hào)在其至天線或者探針的路徑上延遲的延遲器。
[0033]回波信號(hào)和參考脈沖在時(shí)間上遠(yuǎn)地分離，使得參考脈沖可以在不受干擾影響的情況下被分析。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，延遲器實(shí)施為多層印刷電路板中的簡(jiǎn)單線路。這種延遲線路可以簡(jiǎn)單地制造。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，分接器實(shí)施為定向耦合器。
[0036]定向耦合器例如實(shí)施為對(duì)稱的混合耦合器或者不對(duì)稱的混合耦合器。
[0037]這種混合耦合器可以成本低廉地集成到微波模塊的電路中。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提出了一種用于確定罐中的料位的料位測(cè)量設(shè)備，該料位測(cè)量設(shè)備包括上面所描述的微波模塊。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提出了一種將這種微波模塊用于料位測(cè)量的應(yīng)用。
[0040]此外，提出了一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的方法，其中提供回波信號(hào)并且參考脈沖通過(guò)專用的第一采樣混合器或者專用的振蕩器來(lái)生成，其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)。
[0041]由此，提供了一種方法，通過(guò)該方法可以有效地降低對(duì)參考脈沖的干擾。
[0042]本發(fā)明的其他實(shí)施例和優(yōu)點(diǎn)從從屬權(quán)利要求中得到。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]以下參照附圖描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例。
[0044]圖1示出了微波模塊的框圖。
[0045]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0046]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0047]圖3a示出了用于在兩個(gè)中頻信號(hào)之間進(jìn)行切換的電路的示意圖。
[0048]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0049]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0050]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0051]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0052]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊的框圖。
[0053]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的料位雷達(dá)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0054]附圖中的圖示是示意性的而非合乎比例的。
[0055]在以下的附圖描述中，對(duì)相同的或者類似的要素使用相同的參考標(biāo)記。
[0056]圖1示出了具有在其中存在反射110、111、112的微波模塊100的框圖，其中這些反射一同形成參考脈沖。
[0057]微波模塊100包括振蕩器或者脈沖發(fā)生器101用于生成發(fā)射信號(hào)，該發(fā)射信號(hào)隨后通過(guò)濾波器102。此外，還設(shè)置有發(fā)射/接收組合器103，發(fā)射信號(hào)通過(guò)該發(fā)射/接收組合器。之后，發(fā)射信號(hào)到達(dá)在微帶與同軸線路之間的過(guò)渡部104并且接著到達(dá)波導(dǎo)耦合輸入器105，該波導(dǎo)耦合輸入器引導(dǎo)至天線(在圖1中并示出)。
[0058]發(fā)射信號(hào)隨后被天線發(fā)射，被填料反射以及又被天線接收。隨后，該發(fā)射信號(hào)回到發(fā)射/接收組合器103并且接著被轉(zhuǎn)發(fā)給混合器108。
[0059]由于發(fā)射/接收組合器103沒(méi)有隔離，發(fā)射信號(hào)的信號(hào)110在其至天線的路上被分支并且同樣導(dǎo)向混合器108。同樣,干擾的反射111、112被導(dǎo)向混合器108。
[0060]脈沖發(fā)生器106生成掃描脈沖，該掃描脈沖接著在濾波器107中被濾波，然后同樣被輸送給混合器108。在采樣混合器108中，接收信號(hào)113連同掃描脈沖114被轉(zhuǎn)換到中頻范圍中并且接著通過(guò)中頻放大器109放大。
[0061]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微波模塊200的框圖。微波模塊200在此尤其是具有可調(diào)節(jié)的衰減裝置201、定向耦合器202、放大器203、另一放大器204、功率分配器205和兩個(gè)采樣混合器206、207以及附加的中頻放大器208。
[0062]脈沖發(fā)生器101中生成的發(fā)射脈沖在濾波器102中進(jìn)行濾波之后被提供給定向耦合器202。在那里，發(fā)射脈沖的一部分被耦合輸出并且與掃描脈沖一起在第一采樣混合器206中作為參考信號(hào)降至中頻范圍。
[0063]此外，在濾波器102與定向耦合器202之間或者在定向耦合器202和放大器203之間的附加的可調(diào)節(jié)的衰減裝置201還能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)射功率的改變，以便在反射良好的介質(zhì)情況下和/或在附近區(qū)域中避免過(guò)調(diào)制。衰減裝置的調(diào)節(jié)例如通過(guò)微控制器經(jīng)過(guò)控制線路213來(lái)進(jìn)行。
[0064]掃描脈沖如發(fā)射脈沖一樣在脈沖發(fā)生器106中生成并且隨后通過(guò)濾波器107濾波。在需要時(shí)，在功率分配器205將該信號(hào)分配到兩個(gè)采樣混合器206、207之前，該信號(hào)還可以通過(guò)放大器204放大。
[0065]發(fā)射脈沖的較大部分通過(guò)定向耦合器202，并且在其通過(guò)發(fā)射/接收組合器203和波導(dǎo)耦合輸入器105到達(dá)天線并且從那里朝著填料表面的方向發(fā)射之前，在需要時(shí)還在可選地存在的放大器203中被放大。在填料表面上反射的信號(hào)借助天線又被接收，并且通過(guò)波導(dǎo)耦合輸入器105和發(fā)射/接收組合器到達(dá)微波模塊的接收支路中。在那里，該信號(hào)在采樣混合器107中與掃描脈沖一同轉(zhuǎn)換到中頻范圍中并且隨后通過(guò)中頻放大器209放大。
[0066]此外，設(shè)置了附加的中頻放大器208用于放大參考脈沖，該中頻放大器208例如設(shè)置在第一米樣混合器206之后。
[0067]通過(guò)這樣的設(shè)置，在中頻輸出端I獲得如下信號(hào):該信號(hào)由過(guò)渡部和耦合輸入部上的反射和泄露信號(hào)以及來(lái)自容器的填料回波構(gòu)成。該中頻信號(hào)對(duì)應(yīng)于在現(xiàn)有技術(shù)中希望的信號(hào)。
[0068]附加地，在中頻輸出端2上還獲得沒(méi)有干擾的參考信號(hào)。
[0069]在兩個(gè)這樣獲得信號(hào)例如分別被輸送給A/D轉(zhuǎn)換器并且例如被存儲(chǔ)在分離的存儲(chǔ)器用于分析之前，其還分別被再次放大(通過(guò)放大器209或者放大器208)。
[0070]對(duì)此替選地，兩個(gè)中頻信號(hào)(參考脈沖和回波信號(hào))也可以存儲(chǔ)在相同的存儲(chǔ)器中。對(duì)此，在參考脈沖的位置上中頻信號(hào)I被屏蔽并且由參考脈沖中頻信號(hào)2替代。
[0071]兩個(gè)放大器203和204可以通過(guò)兩個(gè)線路211和212來(lái)接通和關(guān)斷。在當(dāng)前情況下，它們借助兩個(gè)脈沖振蕩器的輸入節(jié)拍信號(hào)(PRF)來(lái)切換，并且由此只有當(dāng)實(shí)際上也存在輸入信號(hào)時(shí)才接通。由此，兩個(gè)放大器的能量消耗可以減小到最小。
[0072]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊300的框圖。微波模塊300包括切換開(kāi)關(guān)301。
[0073]兩個(gè)來(lái)自采樣混合器206、207的信號(hào)通過(guò)切換開(kāi)關(guān)301提供給單個(gè)的中頻放大器208。切換的時(shí)刻在此取決于進(jìn)一步的處理。如果要分離地進(jìn)一步處理兩個(gè)信號(hào)，則必須分別等待完整的掃描循環(huán)，如果兩個(gè)信號(hào)在A/D轉(zhuǎn)換之后要存儲(chǔ)在共同的存儲(chǔ)器(在圖3中未示出)中，則用于中頻信號(hào)的切換開(kāi)關(guān)首先切換到參考脈沖上，并且一旦其完成，就切換到回波曲線。但是，該切換點(diǎn)還必須位于測(cè)量區(qū)域開(kāi)始之前，以便不丟失信息。
[0074]通過(guò)這些措施可以減小隨后的針對(duì)A/D轉(zhuǎn)換器或者接收電路的開(kāi)銷。
[0075]圖3a示出了用于在兩個(gè)中頻信號(hào)之間進(jìn)行切換的電路的示意圖。由于兩個(gè)混合器的輸出端歐姆值非常高并且由此對(duì)干擾敏感，所以建議在第一晶體管級(jí)之后進(jìn)行切換。
[0076]通常，使用由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)構(gòu)成的所謂的級(jí)聯(lián)放大器作為中頻放大器。如果分開(kāi)這兩個(gè)FET并且在那里插入切換開(kāi)關(guān)，則獲得根據(jù)圖3a的電路。
[0077]為了測(cè)量參考脈沖，切換開(kāi)關(guān)301通過(guò)控制線路317閉合至觸點(diǎn)A，并且由此由兩個(gè)晶體管302和308與諧振電路311 —同形成級(jí)聯(lián)放大器，其中該諧振電路針對(duì)中頻頻率被調(diào)諧。電阻303、309和310用于調(diào)節(jié)放大器的直流工作點(diǎn)，存在的兩個(gè)電容器304、313和314用于阻塞交流電信號(hào)。
[0078]為了測(cè)量回波信號(hào)，切換開(kāi)關(guān)301切換到位置B中。由此，由晶體管305和308與諧振電路311 —同構(gòu)成級(jí)聯(lián)。電阻306、309和310又用于調(diào)節(jié)放大器的直流工作點(diǎn)，而電容器307、313和314用于阻塞交流電信號(hào)。
[0079]電源電壓連接在316上,放大器的輸出端315可以輸送給A/D轉(zhuǎn)換器。
[0080]該布置的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)于直接在兩個(gè)混合器206和207上的切換開(kāi)關(guān)明顯更低的干擾敏感性。相對(duì)于兩個(gè)完全分離的放大器的優(yōu)點(diǎn)在于:兩個(gè)信號(hào)路徑經(jīng)過(guò)相同的中頻濾波器(諧振電路311)，并且由此經(jīng)歷相同的濾波器波動(dòng)。此外，減小了濾波器匹配的開(kāi)銷，并且該電路比兩個(gè)完整的放大器需要更小的電路板面積。
[0081]圖4示出了微波模塊400的另一變形方案，其中參考脈沖在發(fā)射放大器203之后通過(guò)定向耦合器202耦合輸出。在該例子中，通過(guò)兩個(gè)定向耦合器202、401的耦合衰減，可以將參考脈沖402選擇得如此大并且實(shí)際掃描脈沖403選擇得相應(yīng)小，使得掃描在傳輸?shù)囊饬x上被反轉(zhuǎn)，即發(fā)射脈沖的耦合輸出的部分402對(duì)掃描脈沖的耦合輸出的部分403進(jìn)行掃描。
[0082]就此而言，這提供了優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭偸谴嬖诘陌l(fā)射放大器203產(chǎn)生足夠的功率，并且由此I禹合輸出的信號(hào)402也提供高電平，以便對(duì)第一米樣混合器206加偏壓。由此可以省去在掃描支路中的放大器。
[0083]該變形方案的特征在于特別低的電能消耗，因?yàn)閮H僅使用一個(gè)放大器203。
[0084]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊500的框圖。在此，如在上面所示的方案，通過(guò)耦合輸出發(fā)射信號(hào)的一部分并且接著借助檢測(cè)器501來(lái)整流以生成參考脈沖。該信號(hào)于是可以與借助第二檢測(cè)器503同樣被整流的掃描信號(hào)一同在米樣混合器206中被轉(zhuǎn)換成時(shí)間擴(kuò)展的信號(hào)。然而在此要注意的是，參考脈沖已經(jīng)作為包絡(luò)曲線存在并且由此不再能直接與回波信號(hào)組合。優(yōu)點(diǎn)在于采樣混合器206和中頻放大器208的結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單。
[0085]圖6示出了微波模塊600的另一實(shí)施例，該微波模塊具有延遲線路604、連接有濾波器602的附加的脈沖發(fā)生器601和定向稱合器603。
[0086]參考脈沖在此通過(guò)使用第二微波生成器601來(lái)生成。在脈沖發(fā)生器601中產(chǎn)生的參考脈沖在濾波器602中被濾波并且借助定向耦合器603饋送到接收器中。用于發(fā)射脈沖或參考脈沖的兩個(gè)微波生成器101、601在此相同地構(gòu)建并且被相同的PRF信號(hào)(PRF =脈沖重復(fù)率)控制。用于發(fā)射脈沖發(fā)生器101的PRF信號(hào)在此在延遲線路(Delay line) 604中延遲，直至參考脈沖在米樣混合器207中被掃描。由此，在混合器輸出端上產(chǎn)生中頻信號(hào)607,該中頻信號(hào)由參考脈沖605和回波信號(hào)606構(gòu)成。兩個(gè)信號(hào)在時(shí)間上如此遠(yuǎn)地分離，使得參考脈沖605可以不受干擾影響地被分析。
[0087]而對(duì)此的前提條件是，兩個(gè)脈沖發(fā)生器101、601在時(shí)間上和老化上的特性相同，在相同結(jié)構(gòu)的情況下也提供了這一點(diǎn)。對(duì)延遲線路604的要求是比較低的，因?yàn)镻RF的頻率僅僅在幾兆赫茲(MHz)的范圍中。由此，延遲線路例如可以實(shí)施為在由FR4(玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹(shù)脂)構(gòu)成的多層印刷電路板中的簡(jiǎn)單線路。
[0088]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的微波模塊700。在此生成參考脈沖，其方式是第二脈沖發(fā)生器601的信號(hào)借助專用的采樣混合器206來(lái)掃描，并且根據(jù)在圖2、3和4中所示的方式在分離的通道中或者一同在一個(gè)通道中被進(jìn)一步處理。
[0089]圖8示出了微波模塊800的另一實(shí)施例，在該微波模塊中代替功率分配器205 (參看圖7)設(shè)置有定向耦合器401。參考脈沖和回波信號(hào)在此在單個(gè)的信道中被進(jìn)一步處理。
[0090]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的料位雷達(dá)的示意圖。
[0091]料位雷達(dá)900在此具有天線901和上面描述的微波模塊之一，例如模塊200。天線901被實(shí)施為用于朝著填料表面904發(fā)射電磁輻射902以及接收在填料表面904上反射的電磁輻射903。
[0092]要補(bǔ)充指出的是，“包括”并不排除其他元件或者步驟，以及“一”或者“一個(gè)”并不排除多個(gè)。此外還要指出的是，參照上面的實(shí)施例所描述的特征或者步驟也可以與上面描述的實(shí)施例的其他特征或者步驟組合使用。權(quán)利要求中的參考標(biāo)記不能視為限制。
[0093]根據(jù)上述描述可知，本發(fā)明的實(shí)施例涵蓋但不限于以下技術(shù)方案:
[0094]方案1.一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的微波模塊，該微波模塊包括:
[0095]回波信號(hào)單元，包括生成發(fā)射脈沖的第一脈沖發(fā)生器和天線，所述回波信號(hào)單元提供回波信號(hào)；
[0096]用于生成掃描脈沖的掃描脈沖發(fā)生器；
[0097]用于生成參考脈沖的參考脈沖生成單元，所述參考脈沖生成單元包括第一采樣混合器，所述第一采樣混合器將參考信號(hào)連同所述掃描脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二中頻信號(hào)形式的所述參考脈沖，所述參考信號(hào)是設(shè)置在所述第一脈沖發(fā)生器和所述天線之間的定向耦合器解耦合的所述發(fā)射脈沖的一部分，或者所述參考信號(hào)由第二脈沖發(fā)生器生成；
[0098]位于回波信號(hào)單元中的第二采樣混合器，所述第二采樣混合器將接收信號(hào)和所述掃描脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一中頻信號(hào)形式的回波信號(hào)，所述接收信號(hào)是在所述發(fā)射脈沖的一部分通過(guò)了所述定向耦合器和所述天線之后從填料介質(zhì)的表面反射的信號(hào)；
[0099]其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)。
[0100]方案2.根據(jù)方案I所述的微波模塊，還包括:
[0101]在參考脈沖生成單元中的所述定向耦合器，所述定向耦合器設(shè)置在傳輸段中；
[0102]其中定向耦合器被實(shí)施為用于從第一脈沖發(fā)生器與天線或者探針之間的用于發(fā)射信號(hào)的傳輸段耦合輸出參考信號(hào)；以及其中第一采樣混合器被實(shí)施為用于將耦合輸出的參考信號(hào)轉(zhuǎn)換成第二中頻信號(hào)形式的參考脈沖。
[0103]方案3.根據(jù)方案I所述的微波模塊，還包括:
[0104]用于改變發(fā)射信號(hào)的發(fā)射功率的可調(diào)節(jié)的衰減裝置；
[0105]其中可調(diào)節(jié)的衰減裝置設(shè)置在用于發(fā)射信號(hào)的傳輸段中，傳輸段設(shè)置在第一脈沖發(fā)生器和天線或探針之間。
[0106]方案4.根據(jù)方案2所述的微波模塊，還包括:
[0107]用于改變發(fā)射信號(hào)的發(fā)射功率的可調(diào)節(jié)的衰減裝置；
[0108]其中可調(diào)節(jié)的衰減裝置設(shè)置在傳輸段中。
[0109]方案5.根據(jù)方案2所述的微波模塊,還包括:
[0110]功率分配器，用于將掃描脈沖分配到所述第一采樣混合器和所述第二采樣混合器上。
[0111]方案6.根據(jù)方案I或者2所述的微波模塊，還包括:
[0112]用于存儲(chǔ)回波信號(hào)的第一存儲(chǔ)器；以及
[0113]用于存儲(chǔ)參考脈沖的、與第一存儲(chǔ)器分離的第二存儲(chǔ)器。
[0114]方案7.根據(jù)方案I至5中任一項(xiàng)所述的微波模塊，
[0115]其中參考脈沖和回波信號(hào)存儲(chǔ)在相同的存儲(chǔ)器中；
[0116]其中回波信號(hào)在參考脈沖的位置上被參考脈沖替代。
[0117]方案8.根據(jù)方案I至5中任一項(xiàng)所述的微波模塊，還包括:
[0118]切換開(kāi)關(guān)；
[0119]中頻放大器；
[0120]其中切換開(kāi)關(guān)被實(shí)施為用于將回波信號(hào)和參考脈沖傳輸至中頻放大器。
[0121]方案9.根據(jù)方案8所述的微波模塊，還包括:
[0122]所述中頻放大器的兩個(gè)晶體管；
[0123]其中切換開(kāi)關(guān)設(shè)置在兩個(gè)晶體管之間。
[0124]方案10.根據(jù)方案2所述的微波模塊，還包括:
[0125]用于放大發(fā)射信號(hào)的第一放大器；
[0126]其中第一放大器在所述傳輸段中設(shè)置在所述定向耦合器之后。
[0127]方案11.根據(jù)方案2所述的微波模塊，還包括:
[0128]第二分接器；
[0129]其中第一放大器在所述傳輸段中設(shè)置在所述定向耦合器之前；以及
[0130]其中第二分接器被實(shí)施為用于將掃描脈沖分配到所述第一采樣混合器和所述第二米樣混合器上。
[0131]方案12.根據(jù)方案I至5中任一項(xiàng)所述的微波模塊，還包括:
[0132]用于對(duì)耦合輸出的參考信號(hào)進(jìn)行整流的第一整流器；以及
[0133]用于對(duì)掃描脈沖進(jìn)行整流的第二整流器；
[0134]其中第一整流器和第二整流器分別設(shè)置在第一采樣混合器之前。
[0135]方案13.根據(jù)方案12所述的微波模塊，其中第一整流器和第二整流器實(shí)施為檢測(cè)器。
[0136]方案14.根據(jù)方案2所述的微波模塊,其中所述定向f禹合器實(shí)施為定向f禹合器。
[0137]方案15.根據(jù)方案11所述的微波模塊,其中第二分接器實(shí)施為定向稱合器。
[0138]方案16.根據(jù)方案2所述的微波模塊,其中所述定向f禹合器實(shí)施為混合f禹合器。
[0139]方案17.根據(jù)方案11所述的微波模塊，其中第二分接器實(shí)施為混合耦合器。
[0140]方案18.—種用于確定罐中的料位的料位測(cè)量設(shè)備，該料位測(cè)量設(shè)備包括:
[0141]根據(jù)方案I至17中任一項(xiàng)所述的微波模塊。
[0142]方案19.一種將根據(jù)方案I至17中任一項(xiàng)所述的微波模塊用于料位測(cè)量的應(yīng)用。
[0143]方案20.—種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的方法，該方法包括如下步驟:
[0144]通過(guò)生成采樣脈沖由包括生成發(fā)射脈沖的第一脈沖發(fā)生器和天線的回波信號(hào)單元提供回波信號(hào)，并使用第二采樣混合器將接收信號(hào)和所述采樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一中頻信號(hào)形式的回波信號(hào)，接收信號(hào)是在所述發(fā)射脈沖的一部分通過(guò)了設(shè)置在所述第一脈沖發(fā)生器和天線之間的定向耦合器和所述天線之后從填料介質(zhì)的表面反射的信號(hào)；
[0145]通過(guò)第一米樣混合器生成參考脈沖，第一米樣混合器將參考信號(hào)連同米樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二中頻信號(hào)形式的所述參考脈沖；所述參考信號(hào)是所述定向耦合器解耦合的所述發(fā)射脈沖的一部分，或者所述參考信號(hào)由第二脈沖發(fā)生器生成；
[0146]其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的微波模塊，該微波模塊包括: 用于提供回波信號(hào)的回波信號(hào)單元，其包括生成發(fā)射脈沖的第一脈沖生成器(101)； 生成采樣脈沖的采樣脈沖生成器； 生成參考脈沖的參考脈沖生成單元，所述參考脈沖生成單元包括第一采樣混合器(206),所述第一米樣混合器將由第二脈沖生成器(601)生成的參考信號(hào)連同所述米樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二中頻信號(hào)形式的參考脈沖； 第二采樣混合器(207)，所述第二采樣混合器將接收信號(hào)連同采樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換為第一中頻信號(hào)形式的回波信號(hào)，所述接收信號(hào)是在發(fā)射脈沖通過(guò)天線之后從填料介質(zhì)的表面所反射的信號(hào)； 其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波模塊，還包括: 用于改變發(fā)射信號(hào)的發(fā)射功率的可調(diào)節(jié)的衰減裝置(201)； 其中所述可調(diào)節(jié)的衰減裝置(201)設(shè)置在發(fā)射信號(hào)的傳輸段(210)中，所述傳輸段(210)設(shè)置在第一脈沖生成器(101)與天線或探針之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波模塊，還包括: 功率分配器(205),用于將掃描脈沖分配到第一米樣混合器(206)和第二米樣混合器(207)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波模塊，還包括: 用于存儲(chǔ)回波信號(hào)的第一存儲(chǔ)器；以及 用于存儲(chǔ)參考脈沖的、與第一存儲(chǔ)器分離的第二存儲(chǔ)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微波模塊， 其中參考脈沖和回波信號(hào)存儲(chǔ)在相同的存儲(chǔ)器中； 其中回波信號(hào)在參考脈沖的位置上被參考脈沖替代。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微波模塊，還包括: 切換開(kāi)關(guān)(301)； 中頻放大器(208)； 其中切換開(kāi)關(guān)(301)被實(shí)施為用于將回波信號(hào)和參考脈沖傳輸至中頻放大器(208)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微波模塊，還包括: 所述中頻放大器中的兩個(gè)所述晶體管(302，305)； 其中切換開(kāi)關(guān)(301)設(shè)置在兩個(gè)晶體管(302，305)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波模塊，還包括: 用于放大發(fā)射信號(hào)的第一放大器(203)； 其中第一放大器(203)設(shè)置在所述傳輸段(210)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的微波模塊，還包括: 用于對(duì)耦合輸出的參考信號(hào)進(jìn)行整流的第一整流器(501);以及 用于對(duì)掃描脈沖進(jìn)行整流的第二整流器(502)； 其中第一整流器(501)和第二整流器(502)分別設(shè)置在第一采樣混合器(206)之前。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微波模塊，其中第一整流器(501)和第二整流器(502)實(shí)施為檢測(cè)器。
11.一種用于確定罐中的料位的料位測(cè)量設(shè)備，該料位測(cè)量設(shè)備(900)包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的微波模塊。
12.—種將根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的微波模塊用于料位測(cè)量的應(yīng)用。
13.一種用于為料位測(cè)量設(shè)備獨(dú)立地生成參考脈沖的方法，該方法包括如下步驟: 通過(guò)生成采樣脈沖由包括生成發(fā)射脈沖的第一脈沖發(fā)生器(101)和天線的回波信號(hào)單元提供回波信號(hào)，并使用第二采樣混合器(207)將接收信號(hào)和所述采樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第一中頻信號(hào)形式的回波信號(hào)，所述接收信號(hào)是在所述發(fā)射脈沖通過(guò)天線之后從填料介質(zhì)的表面反射的信號(hào)； 通過(guò)使用第一米樣混合器(206)生成參考脈沖,第一米樣混合器將參考信號(hào)連同米樣脈沖的至少一部分轉(zhuǎn)換成第二中頻信號(hào)形式的所述參考脈沖；所述參考信號(hào)由第二脈沖發(fā)生器(601)生成； 其中參考脈沖和回波信號(hào)是彼此分離的信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01S7/285GK104236674SQ201410418553
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2006年7月26日
【發(fā)明者】約瑟夫·費(fèi)倫巴赫, 丹尼爾·舒爾特海斯, 克里斯托弗·穆勒, 伯哈德·科爾貝 申請(qǐng)人:Vega格里沙貝兩合公司