專利名稱：耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耦合裝置，并且特別地涉及一種從同軸導(dǎo)線到空氣或由電介質(zhì)填充的空心導(dǎo)線的過渡。
這種耦合裝置是已知的并且例如用于以下儀表中，在該儀表中，在合適的電子電路中產(chǎn)生的高頻電磁信號被經(jīng)由同軸電纜從電子電路傳遞到空心導(dǎo)線或波導(dǎo)。通常為此在空心導(dǎo)線內(nèi)或上提供插塞連接。同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體在空心導(dǎo)線內(nèi)部作為激勵銷而延續(xù)。正如從電磁波傳播理論以及特別是對于空心導(dǎo)線所已知的，在同軸電纜中存在的TEM模式被轉(zhuǎn)換為空心導(dǎo)線的基本模式TE11。
電磁信號從同軸導(dǎo)線到空心導(dǎo)線的這種耦合類型的耦合裝置或設(shè)置在用于發(fā)送及接收電磁信號的儀表中得到使用，諸如在無線電設(shè)備中，在基于行程時間方法的距離測量儀表中，以及特別地在工業(yè)測量技術(shù)的使用行程時間原理的料位測量儀表中。
在現(xiàn)有的耦合裝置的情況中，例如從側(cè)部耦合進(jìn)入空心導(dǎo)線，其中同軸導(dǎo)線的內(nèi)導(dǎo)體以銷或蘑菇狀激勵器的形式用于在空心導(dǎo)線激勵TE11模式。這種側(cè)向耦合需要外部插塞連接，并且因而對于空間有較高需求。組裝也不方便。側(cè)向耦合還不適用于沒有HF電纜的直接耦合。
已知另一種耦合，其中同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體“從后面”延伸通過空心導(dǎo)線的后壁進(jìn)入空心導(dǎo)線并進(jìn)一步在其內(nèi)部以線環(huán)的形式延續(xù)。線環(huán)的一端與空心導(dǎo)線的后壁電連接。由于難以HF匹配以及較低的魯棒性，這種耦合不易制造。由于它是窄帶的，所以它不適用于許多應(yīng)用。
美國專利No.3,737,812說明了另一種耦合，其“從后面”進(jìn)入空心導(dǎo)線。在這種耦合的情況中，同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體以臺階狀幾何結(jié)構(gòu)擴(kuò)展進(jìn)入空心導(dǎo)線并在空心導(dǎo)線的內(nèi)部與側(cè)壁電接觸。這種耦合的制造非常復(fù)雜且昂貴，并且其HF匹配不簡單。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于耦合的設(shè)置，其避免上述缺點(diǎn)，特別是節(jié)省空間、制造簡單且魯棒，并且允許簡單的HF匹配，適合寬帶應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，通過用于將電磁信號從同軸導(dǎo)線耦合入空心導(dǎo)線的設(shè)置而實現(xiàn)該目的，其中同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體通入空心導(dǎo)線的后壁，內(nèi)導(dǎo)體作為激勵銷在空心導(dǎo)線中延續(xù)，并且激勵銷遠(yuǎn)離空心導(dǎo)線后壁的尖端與空心導(dǎo)線的側(cè)壁導(dǎo)電連接。
在本發(fā)明的設(shè)置的特別的實施例中，空心導(dǎo)線具有圓柱形孔。
在本發(fā)明的設(shè)置的另一實施例中，提供具有圓錐形孔的空心導(dǎo)線。
在本發(fā)明的設(shè)置的另一實施例中，同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體偏心地通入空心導(dǎo)線的后壁。
在本發(fā)明的設(shè)置的另一實施例中，空心導(dǎo)線的孔由電介質(zhì)材料填充，優(yōu)選地由全氟塑料填充。
本發(fā)明的特別的優(yōu)點(diǎn)在于，它不僅節(jié)省空間而且因而還節(jié)約材料。更重要的是，它能夠得到良好的寬帶HF匹配以及簡單且成本低廉的制造。通過激勵銷與空心導(dǎo)線的壁的電接觸，防止了在激勵銷上形成的靜電荷。
現(xiàn)在參考附圖，基于實施例詳細(xì)解釋和說明本發(fā)明，附圖中

圖1是從同軸電纜耦合進(jìn)入空心導(dǎo)線的示意圖2以部分示意圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于耦合的設(shè)置的實施例；圖3是圖2的設(shè)置的空心導(dǎo)線剖面的透視圖，其比例比圖2中的小；和圖4從空心導(dǎo)線的前面看，以透視圖顯示了圖3的設(shè)置。
為了簡化，在附圖中對于相同的元件、模塊和設(shè)備使用相同的附圖標(biāo)記。
圖1的示意圖用于大體解釋在將高頻電磁信號從同軸電纜12耦合入空心導(dǎo)線14例如圓形空心導(dǎo)線的情況中的設(shè)置10和過程。同軸電纜12的內(nèi)導(dǎo)體16通入空心導(dǎo)線14的后壁18。內(nèi)導(dǎo)體16作為空心導(dǎo)線14中的激勵銷20延續(xù)，并且激勵銷20的遠(yuǎn)離空心導(dǎo)線后壁18的尖端22與空心導(dǎo)線14的側(cè)壁24導(dǎo)電連接。正如已知的，這里考慮的是將同軸電纜12中的TEM波轉(zhuǎn)換為TE11波。為此，空心導(dǎo)線14的尺寸使得除了TEM和TE11，不能傳播更高的模式，因為TEM和TE11具有MAXWELL方程的最低存在解。TEM波的場分布的受到干擾的旋轉(zhuǎn)對稱導(dǎo)致TE11波的非對稱場分布。在干擾位置的反射必須被受到破壞地干涉。這些過程由圖1的上部中的流程圖說明。對了討論，將設(shè)置10分割為三個部分A、B、C，其中部分A代表TEM波可以傳播的區(qū)域，部分B代表TEM和TE11波都可以傳播的區(qū)域，部分C代表TE11波可以傳播的區(qū)域。
為了獲得良好的耦合性能，必須這樣優(yōu)化設(shè)置10的幾何結(jié)構(gòu)，使得兩個反射的TEM波(見圖1上部的圖表)破壞性地干涉，即，相移π；并且使得發(fā)射的TE11波建設(shè)性地干涉，即，相移2π。
然而，在圖1中所示的例子的情況中，激勵銷20在空心導(dǎo)線14的側(cè)壁24上的陡峭過渡僅可以獲得相對小的帶寬。
本發(fā)明通過令激勵銷20到側(cè)壁24上的過渡比圖1中顯示的更柔和而解決這個問題。
圖2顯示了本發(fā)明的設(shè)置10，其中沒有繪出同軸電纜(見圖1)。同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體16方便地導(dǎo)入空心導(dǎo)線的后壁18中的玻璃通孔28中?？招膶?dǎo)線14，例如圓形空心導(dǎo)線優(yōu)選地由電介質(zhì)材料填充，優(yōu)選地由全氟塑料例如聚四氟乙烯或全氟烷氧基共聚物構(gòu)成的材料填充。激勵銷20被構(gòu)成為直的銷并且以相對于側(cè)壁24傾斜的角度在空心導(dǎo)線內(nèi)部延伸。在激勵銷20與空心導(dǎo)線14的側(cè)壁24電接觸的區(qū)域，相應(yīng)的槽鉆入填充空心導(dǎo)線14的電介質(zhì)材料圓柱體26中，從而在已經(jīng)安置的激勵銷20的情況中，圓柱體26可以被推入空心導(dǎo)線14。方便地，特別注意激勵銷20的接觸，因為它必須被非常小心地進(jìn)行。激勵銷20在玻璃通孔28的導(dǎo)線16上的接觸以及在空心導(dǎo)線14的側(cè)壁24上的接觸上都有高電流在表面上流過。
圖3和4透視地顯示了圖2的本發(fā)明的設(shè)置10?？梢姷氖强招膶?dǎo)線14、其后壁18、激勵銷20和玻璃通孔28。對于圖3，選擇部分視圖，其中電介質(zhì)材料的圓柱體26(見圖2)沒有顯示。圖4以進(jìn)入空心導(dǎo)線14內(nèi)部的正視圖顯示了設(shè)置10。
所有的三個圖2、3和4都清楚地顯示，同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體16的玻璃通孔28偏心地設(shè)置在空心導(dǎo)線14的后壁18中。相應(yīng)地，激勵銷20也在后壁18上偏心地就位于空心導(dǎo)線14內(nèi)部。
代替這里顯示的具有圓柱形孔的圓形中空導(dǎo)線，例如在本發(fā)明的一個特殊實施例中，也可以使用具有圓錐形孔的中空導(dǎo)線。
試驗已經(jīng)顯示，本發(fā)明的用于耦合的設(shè)置非常好地適于工業(yè)測量技術(shù)的料位測量儀表，利用高頻電磁測量信號確定容器或水池中的介質(zhì)的料位，其中所述的測量信號被發(fā)射至介質(zhì)并在其上反射然后被根據(jù)行程時間原理而分析。
權(quán)利要求
1.用于將電磁信號從同軸電纜(12)耦合入空心導(dǎo)線(14)的設(shè)置(10)，其中同軸電纜(12)的內(nèi)導(dǎo)體(16)通入空心導(dǎo)線(14)的后壁(18)，內(nèi)導(dǎo)體(16)作為激勵銷(20)在空心導(dǎo)線(14)中延續(xù)，并且激勵銷(20)遠(yuǎn)離空心導(dǎo)線(14)后壁(18)的尖端(22)與空心導(dǎo)線(14)的側(cè)壁(24)導(dǎo)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)置，其中空心導(dǎo)線(14)具有圓柱形孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)置，其中空心導(dǎo)線(14)具有圓錐柱形孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的設(shè)置，其中同軸電纜(12)的內(nèi)導(dǎo)體(16)偏心地通入空心導(dǎo)線(14)的后壁(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4的設(shè)置，其中空心導(dǎo)線(14)的孔由電介質(zhì)材料(26)填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)置，其中電介質(zhì)材料(26)是全氟塑料。
全文摘要
為了優(yōu)化迄今的耦合，本發(fā)明提供了一種設(shè)置(10)，用于將電磁信號從同軸電纜耦合入空心導(dǎo)線(14)，其中空心導(dǎo)線(14)中的激勵銷(20)從空心導(dǎo)線(14)的后壁(18)延續(xù)并且與空心導(dǎo)線(14)的側(cè)壁(24)導(dǎo)電連接。
文檔編號H01P5/10GK1902780SQ200480037910
公開日2007年1月24日 申請日期2004年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者陳琪, 克勞斯·法伊斯特, 埃里克·貝格曼 申請人:因德萊斯和豪瑟爾兩合公司