DE202009001395U1

DE202009001395U1 - Device for coupling high-frequency signals for frequencies greater than 1 GHz in an electrically conductive waveguide

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Publication number: DE202009001395U1
Application number: DE200920001395
Authority: DE
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2019-02-06

Abstract

Vorrichtung (1) zur Einkopplung von Hochfrequenzsignalen für Frequenzen größer als 1 GHz in einen elektrisch leitenden Hohlleiter (3) mit einem koaxial ausgebildeten, elektrisch leitenden Anschlusskörper (2) in dem zumindest eine axiale, erste Bohrung (5) zur Durchführung eines Mittelleiters (6) vorgesehen ist,
wobei der Mittelleiter (6) mittels einer Glasdurchführung (7) axial angeordnet, druck- und diffusionsdicht in der Bohrung (5) befestigt und in den Hohlleiter (3) weitergeführt ist,
wobei der Anschlussgrundkörper (2) an dem Hohlleiter (3) befestigt ist,
wobei in dem Hohlleiter (3) eine in den Hohlleiter (3) hineinragende Finne (4) mit einer im Hohlleiter (3) axial ausgerichteten, zweiten Bohrung (8) zur Auskopplung der Hochfrequenzsignale in dem Hohlleiter (3) vorgesehen ist, die zu einer passgenauen Aufnahme des in den Hohlleiter (3) weitergeführten Mittelleiters (6) ausgestaltet ist,
wobei durch die Seitenwand (9) des Hohlleiters (3) im Bereich der Finne (4) mittels einer dritten Bohrung (10) mit einem Gewinde...Device (1) for coupling high-frequency signals for frequencies greater than 1 GHz in an electrically conductive waveguide (3) with a coaxially formed, electrically conductive connector body (2) in which at least one axial, first bore (5) for performing a center conductor (6 ) is provided,
wherein the center conductor (6) by means of a glass feedthrough (7) arranged axially, pressure and diffusion-tight manner in the bore (5) and is guided into the waveguide (3),
wherein the terminal body (2) is fixed to the waveguide (3),
wherein in the waveguide (3) in the waveguide (3) projecting fin (4) with a waveguide (3) axially aligned, second bore (8) for coupling the high frequency signals in the waveguide (3) is provided to a Accurate recording of the in the waveguide (3) continued center conductor (6) is configured,
wherein by the side wall (9) of the waveguide (3) in the region of the fin (4) by means of a third bore (10) with a thread ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einkopplung von Hochfrequenzsignalen für Frequenzen größer als 1 GHz in einen Hohlleiter mit einem Anschlusskörper, wobei der Mittelleiter mittels einer Glasdurchführung axial angeordnet, druck- und diffusionsdicht in dem Anschlusskörper befestigt und in den Hohlleiter weitergeführt ist, wobei der Anschlussgrundkörper an dem Hohlleiter befestigt ist, wobei in dem Hohlleiter eine in den Hohlleiter hineinragende Finne zur Auskopplung der Hochfrequenzsignale in dem Hohlleiter vorgesehen ist, die zu einer passgenauen Aufnahme des in den Hohlleiter weitergeführten Mittelleiters ausgestaltet ist, wobei durch die Seitenwand des Hohlleiters im Bereich der Finne eine Fixierschraube eingebracht ist, die eine elektrische Kontaktierung an der Eintrittstelle des Mittelleiters in die Finne ermöglicht.The The invention relates to a device for coupling high-frequency signals for frequencies greater than 1 GHz in a waveguide with a connector body, the center conductor by means of a glass feedthrough arranged axially, pressure and diffusion tight in the connection body attached and continued in the waveguide is, wherein the connection body is attached to the waveguide, wherein in the waveguide in the waveguide protruding fin for coupling the high-frequency signals is provided in the waveguide, which is a tailor-made recording of continued in the waveguide Center conductor is configured, wherein through the side wall of the waveguide in the area of the fin, a fixing screw is introduced, the one electrical contact at the entry point of the central conductor into the fin.

Entsprechende Vorrichtungen werden häufig in Messgeräten der Automations- und Prozesssteuerungstechnik zur Ermittlung und Überwachung des Füllstandes in einem Behälter eingesetzt. Von der Anmelderin werden beispielsweise solche Füllstandsmessgeräte unter dem Namen Micropilot produziert und vertrieben, welche nach dem Laufzeit-Messverfahren arbeiten und dazu dienen, einen Füllstand eines Mediums in einem Behälter zu bestimmen und/oder zu überwachen. Diese Füllstandsmessgeräte senden ein periodisches Sendesignal im Mikrowellenbereich mittels eines Sende-/Empfangselementes in Richtung Oberfläche eines Füllguts und empfangen die reflektierten Echosignale nach einer abstandsabhängigen Laufzeit. Handelsübliche, freiabstrahlende Füllstandsmessgeräte senden die Mikrowellen mittels einer Antenne in Richtung des Füllguts aus, die an der Füllgutoberfläche reflektiert und anschließend nach einer abstandsabhängigen Laufzeit wieder empfangen werden.Appropriate Devices are often used in measuring instruments automation and process control technology for detection and monitoring the level in a container used. By the applicant, for example, such level gauges below produced and distributed the name Micropilot, which after the Runtime measuring methods work and serve a level a medium in a container to determine and / or monitor. Send these level gauges a periodic transmission signal in the microwave range by means of a Transmitting / receiving element towards the surface a product and receive the reflected echo signals after a distance-dependent transit time. Commercial, Send free-radiating level gauges the microwaves by means of an antenna in the direction of the medium, which reflects on the product surface and subsequently after a distance-dependent Runtime be received again.

Die Laufzeit-Messmethode lässt sich im Wesentlichen in zwei Ermittlungsverfahren einteilen: Das erste Ermittlungsverfahren beruht auf einer Laufzeitmessung, die ein Impulsfolgen-moduliertes Signal für die zurückgelegte Wegstrecke erfordert; ein zweites, weit verbreitetes Ermittlungsverfahren beruht auf der Bestimmung der Frequenzdifferenz des aktuell ausgesendeten, kontinuierlich frequenzmodulierten Hochfrequenzsignals zum empfangenen, reflektierten Hochfrequenzsignal (FMCW – Frequency Modulated Continuous Wave). Im Allgemeinen wird in den folgenden Ausführungen keine Beschränkung auf ein bestimmtes Ermittlungsverfahren vorgenommen.The Runtime measurement method leaves essentially split into two preliminary investigations: the first investigation is based on a transit time measurement, the requires a pulse train modulated signal for the distance covered; A second, widespread investigation is based on the Determining the frequency difference of the currently emitted, continuous frequency modulated high frequency signal to the received, reflected High Frequency Signal (FMCW - Frequency Modulated Continuous Wave). Generally, in the following remarks no restriction on a specific investigation.

Aus den empfangenen Echosignalen wird in der Regel eine die Echoamplituden als Funktion der Laufzeit darstellende Echofunktion gebildet, wobei jeder Wert dieser Echofunktion der Amplitude eines in einem bestimmten Abstand vom Sendeelement reflektierten Echos entspricht.Out The received echo signals is usually one of the echo amplitudes formed as a function of the delay echo function, each one Value of this echo function of the amplitude of one in a given Distance from the transmitting element reflects reflected echoes.

Je nach Anwendung werden in der Füllstandsmesstechnik üblicherweise Parabol-, Horn- oder Stabantennen eingesetzt. Die Hornantennen sind grundlegend so aufgebaut, dass an einen Hohlleiter in Füllgut zugewandter Richtung ein trichterförmiges metallisches Horn angeformt ist. Der Aufbau einer Parabolantenne lässt sich vereinfacht so beschreiben, dass die Mikrowellen in einem Hohlleiter geführt, im Brennpunkt des Parabolspiegels direkt oder mittels eines Reflektors abgestrahlt und/oder wieder eingekoppelt werden. Eine Stabantenne besteht grundlegend aus einem Hohlleiter, der zumindest teilweise mit einem Stab aus einem Dielektrikum ausgefüllt ist und der in Füllgut-zugewandter Richtung eine Auskoppelungsstruktur in der Form eines Tapers oder eines Kegels aufweist. Diese drei freiabstrahlenden Antennentypen werden üblicherweise über eine Koaxialleitung gespeist, die an ein in den Hohlleiter hineinragendes Erregerelement angeschlossen ist. Zum elektrischen Anschluss des Erregerelements werden verhältnismäßig aufwändige im Handel erhältliche Stecker und Koaxialbuchsen eingesetzt, z. B. vom Typ SMA oder N.ever After application are usually in the level measurement Parabolic, horn or rod antennas used. The horn antennas are Basically designed so that facing a waveguide in the product Direction a funnel-shaped metallic horn is formed. The construction of a parabolic antenna let yourself Simplifies describing that the microwaves are guided in a waveguide, in the Focus of the parabolic mirror directly or by means of a reflector be emitted and / or re-coupled. A rod antenna basically consists of a waveguide, at least partially filled with a rod of a dielectric and the in-product facing Direction a decoupling structure in the shape of a tapers or having a cone. These three free radiating antenna types are usually over a Coaxial line fed to a projecting into the waveguide Excitation element is connected. For electrical connection of the Pathogens become relatively expensive in trade available Plug and coaxial sockets used, z. B. of the type SMA or N.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Einkopplung von Hochfrequenzsignalen in einen elektrisch leitenden Hohlleiter anzugeben, die zuverlässig, einfach und kostengünstig herstellbar ist, sowie eine geringe Verlustleistung und hohe Zuverlässigkeit aufweist.It It is an object of the invention to provide a device for coupling of high frequency signals in an electrically conductive waveguide indicate that reliable, easy and inexpensive can be produced, as well as a low power loss and high reliability having.

Hierzu besteht die Erfindung in einer Vorrichtung zur Einkopplung von Hochfrequenzsignalen für Frequenzen größer als 1 GHz in einen elektrisch leitenden Hohlleiter mit einem koaxial ausgebildeten, elektrisch leitenden Anschlusskörper in dem zumindest eine axiale, erste Bohrung zur Durchführung eines Mittelleiters vorgesehen ist, wobei der Mittelleiter mittels einer Glasdurchführung axial angeordnet, druck- und diffusionsdicht in der Bohrung befestigt und in den Hohlleiter weitergeführt ist, wobei der Anschlussgrundkörper an dem Hohlleiter befestigt ist, wobei in dem Hohlleiter eine in den Hohlleiter hineinragende Finne mit einer im Hohlleiter axial ausgerichteten, zweiten Bohrung zur Auskopplung der Hochfrequenzsignale in dem Hohlleiter vorgesehen ist, die zu einer passgenauen Aufnahme des in den Hohlleiter weitergeführten Mittelleiters ausgestaltet ist, wobei durch die Seitenwand des Hohlleiters im Bereich der Finne mittels einer dritten Bohrung mit einem Gewinde eine Fixierschraube eingebracht ist, wobei die in einem Bereich aufeinander treffenden Achsen der zweiten und dritten Bohrung innerhalb der Finne zueinander orthogonal ausgerichtet sind, und wobei durch die mit einem vorgegebenen Drehmoment angezogene Fixierschraube eine elektrische Kontaktierung an der Eintrittstelle des Mittelleiters in die zweite Bohrung ausgestaltet ist.For this purpose, the invention consists in a device for coupling high-frequency signals for frequencies greater than 1 GHz in an electrically conductive waveguide with a coaxially formed, electrically conductive connection body in which at least one axial, first bore for carrying a center conductor is provided, wherein the center conductor by means of a Glass bushing arranged axially, pressure- and diffusion-tightly mounted in the bore and is continued in the waveguide, wherein the terminal body is attached to the waveguide, wherein in the waveguide projecting into the waveguide fin with a waveguide axially aligned, second bore for coupling the High-frequency signals is provided in the waveguide, which is configured to a snug reception of the waveguide continued in the middle conductor, wherein by the side wall of the waveguide in the region of the fin by means of a third hole with a thread Fixiers is introduced, wherein the meeting in a region of each other axes of the second and third holes within the fin are aligned orthogonal to each other, and wherein the tightened by a predetermined torque fixing screw an electrical contact at the entry point of the center conductor in the second Bore is designed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Spalt zwischen einer Grenzfläche des Anschlusskörpers und einer Grenzfläche der Finne so ausgestaltet, dass die an den Grenzflächen reflektierten Anteile des Hochfrequenzsignals destruktiv interferieren.According to one advantageous embodiment of the invention is a gap between an interface of the connecting body and an interface the fin designed so that reflected at the interfaces Interfering portions of the radio frequency signal destructively interfere.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung entspricht der Abstand der Eintrittstelle des Mittelleiters (6) in die zweite Bohrung zu dem Bereich der aufeinander treffenden Achsen der zweiten und dritten Bohrung für Signalfrequenzen im Bereich 1 bis zu 15 GHz maximal 2,5 Millimeter und für Signalfrequenzen größer als 15 GHz maximal 1,5 Millimeter.According to one embodiment of the invention, the distance corresponds to the entry point of the center conductor ( 6 ) in the second bore to the region of the juxtaposed axes of the second and third holes for signal frequencies in the range 1 to 15 GHz maximum 2.5 millimeters and for signal frequencies greater than 15 GHz maximum 1.5 millimeters.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Finne als eine Stufenfinne mit zumindest zwei Stufen ausgebildet und die Abmessungen der Stufen sind an die Wellenlänge der in den Hohlleiter abzustrahlenden Hochfrequenzsignale angepasst.According to one advantageous development is the fin as a step fin with formed at least two stages and the dimensions of the steps to the wavelength adapted to be radiated in the waveguide high-frequency signals.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Bohrungsdurchmesser der zweiten Bohrung gegenüber dem Außendurchmesser des Mittelleiters nur maximal 0,2 Millimeter größer ausgestaltet.According to one advantageous embodiment of the invention is the bore diameter opposite the second hole the outer diameter the center conductor designed only a maximum of 0.2 millimeters larger.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist an der Eintrittstelle zur zweiten Bohrung eine 45 Grad Phase von maximal 0,3 Millimeter für Signalfrequenzen im Bereich 1 bis zu 15 GHz und maximal 0,1 Millimeter für Signalfrequenzen größer als 15 GHz vorgesehen.According to one Another embodiment is at the entry point to the second hole a 45 degree phase of a maximum of 0.3 millimeters for signal frequencies in the range 1 up to 15 GHz and a maximum of 0.1 millimeters for signal frequencies greater than 15 GHz provided.

Gemäß einer weiterführenden Ausgestaltung ist ein Drehmoment von maximal 0,1 Newtonmeter zum Anzug der Fixierschraube vorgesehen.According to one secondary Design is a maximum torque of 0.1 Newton meters to Suit the fixing screw provided.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Anschlussgrundkörper an dem Hohlleiter mittels einer Gewindeverschraubung befestigt.According to one particular embodiment of the invention, the connection body is on attached to the waveguide by means of a threaded connection.

Gemäß einer Ausgestaltung ist im Anschlussgrundkörper oberhalb der Glasdurchführung eine Koaxialbuchse, bestehend aus einem Außenleiterelement und dem Mittelleiter, ausgestaltet, die für den Anschluss der Vorrichtung an eine Sende-/Empfangseinheit in einem Messumformer über ein Koaxialkabel vorgesehen ist.According to one Embodiment is in the connection body above the glass feedthrough a Coaxial socket consisting of an outer conductor element and the center conductor, designed for the Connection of the device to a transmitting / receiving unit in one Transmitter over a coaxial cable is provided.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit den zugehörigen Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. In den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zur besseren Übersicht und zur Vereinfachung die Elemente, die sich in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:Further Details, features and advantages of the subject matter of the invention result from the following description with the accompanying drawings, in which preferred embodiments the invention are shown. Embodiments illustrated in the figures The invention is for a better overview and for simplicity, the elements that are in their construction and / or correspond in their function, provided with the same reference numerals. Show it:

1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine 26 GHz Variante; 1 shows a perspective view of the device according to the invention for a 26 GHz variant;

2 zeigt eine Draufsicht auf die Schnittebene A-A der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die 26 GHz Variante aus 1; 2 shows a plan view of the sectional plane AA of the device according to the invention for the 26 GHz variant 1 ;

3 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung für eine 6 GHz Variante; und 3 shows a perspective view of the device according to the invention for a 6 GHz variant; and

4 zeigt eine Draufsicht auf die Schnittebene B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die 6 GHz Variante aus 3. 4 shows a plan view of the section plane BB of the device according to the invention for the 6 GHz variant 3 ,

1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Einkopplung von Hochfrequenzsignalen für Frequenzen von 26 GHz (Gigahertz) in einen elektrisch leitenden Hohlleiter 3. In 2 ist die entsprechende Schnittansicht A-A der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die 26 GHz Variante aus 1 dargestellt. In 3 und 4 sind Darstellungen der 6 GHz Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Solche erfindungsgemäße Einkopplungen in Hohlleiter 3 werden in dem Bereich der Füllstandsmesstechnik dazu eingesetzt, die in einer Sende-/Empfangseinheit eines Messumformers, die in den Figuren nicht explizit gezeigt sind, erzeugten Hochfrequenzsignale über eine Koaxialleitung 24 mittels einem Einkopplungselement bzw. einer erfindungsgemäßen Finne 4 in den Hohlleiter 3 ein- und auszukoppeln. Die Mikrowellen bzw. Hochfrequenzsignale werden somit von einem in der Figur nicht explizit dargestellten Mikrowellen-Generator in der Sende-/Empfangseinheit eines Messumformers erzeugt und über die Koaxialleitung 24 zur Antenne geleitet. Der Mikrowellen-Generator ist beispielsweise ein Pulsradar-Gerät, ein FMCW-Gerät oder ein kontinuierlich schwingender Mikrowellen-Oszillator. Die Koaxialleitung 24 weist einen von einer Isolation umgebenen Innenleiter und einen den Innenleiter und die Isolation koaxial umgebenden Außenleiter auf. Der Hohlleiter 3 ist ein Abschnitt eines zylindrischen Rohrs aus einem Metall, z. B. Aluminium oder Edelstahl. An dem in Abstrahlrichtung bzw. zum Füllgut gerichteten Ende des Hohlleiters 3 ist, wie schon beschrieben und in den Figuren nicht explizit dargestellt, bei einer Ausgestaltung als Stabantenne ein zumindest teilweise kegelförmiges Auskoppelelement aus einem Dielektrikum, bei einer Ausgestaltung als Hornantenne ein sich aufweitender Trichter und bei einer Ausgestaltung als Parabolantenne ein Subreflektor oder ein Auskoppelelement angefügt. Über diese an den Hohlleiter angefügten Elemente werden die in dem Hohlleiter 3 mit einem verlustarmen Wellenmode geführten Hochfrequenzsignale frei mit einer entsprechenden Abstrahlcharkteristik und entsprechenden Wellenmode in den Messraum abgestrahlt und die Reflexionssignale wieder in den Hohlleiter 3 zurück eingekoppelt. Die Parabolantenne, Hornantenne und Stabantenne setzten das Prinzip des Hohlleiters 3 zur Leitung des Hochfregenzsignals von der Sende-/Empfangseinheit, bzw. der Koaxialbuchse 22 bis zur Stelle an dem das geführte Hochfrequenzsignal bzw. die geführte Mikrowelle frei in den Messraum abgestrahlt wird, ein. Für Übergänge von Koaxialleitung 24 auf Hohlleiter 3 gibt es grundlegend zwei Grundtypen, der erste Grundtyp verwendet eine kapazitive Sonde in Form eines kleinen, isolierten Erregerelements im Hohlleiter 3, der zweite Grundtyp arbeitet mit einer induktiven Schleife, wie beispielsweise einer Finne, die Hochfrequenzsignale vorwiegend über das magnetische Feld in den Hohlleiter einkoppeln und/oder auskoppeln. Die induktive Schleife kann beispielsweise als ein zur Impedanzanpassung dienender Keil, Steg oder Stufenprofil, – die erfindungsgemäße stufenförmige Finne- ausgestaltet sein. Dieser Grundtyp der Einkopplung hat die Vorteile, dass hohe Leistungen übertragen werden können und die Koaxialleitung für niederfrequente Signale kurzgeschlossen ist und sehr große Bandbreiten bei der Übertragung der Hochfrequenzsignale erzielt werden können. 1 shows a perspective view of a first variant of the device according to the invention 1 for coupling high-frequency signals for frequencies of 26 GHz (gigahertz) into an electrically conductive waveguide 3 , In 2 is the corresponding sectional view AA of the device according to the invention for the 26 GHz variant 1 shown. In 3 and 4 representations of the 6 GHz variant of the device according to the invention are shown. Such couplings according to the invention in waveguides 3 are used in the field of level measurement, the high-frequency signals generated in a transmitting / receiving unit of a transmitter, which are not explicitly shown in the figures, via a coaxial line 24 by means of a coupling element or a fin according to the invention 4 in the waveguide 3 to couple in and out. The microwaves or high-frequency signals are thus generated by a microwave generator not explicitly shown in the figure in the transmitting / receiving unit of a measuring transducer and via the coaxial line 24 directed to the antenna. The microwave generator is for example a pulse radar device, an FMCW device or a continuously oscillating microwave oscillator. The coaxial line 24 has an inner conductor surrounded by an insulation and an outer conductor coaxially surrounding the inner conductor and the insulation. The waveguide 3 is a portion of a cylindrical tube made of a metal, for. As aluminum or stainless steel. At the directed in the emission or to the filling end of the waveguide 3 is, as already described and not explicitly shown in the figures, in an embodiment as a rod antenna at least partially conical decoupling element of a dielectric, in a configuration as a horn antenna an expanding funnel and in a configuration as a parabolic antenna, a sub-reflector or a decoupling element attached. About this attached to the waveguide elements become in the waveguide 3 with a low-loss wave mode guided high-frequency signals freely radiated with a corresponding Abstrahlcharkteristik and corresponding wave mode in the measuring space and the reflection signals back into the waveguide 3 coupled back. The parabolic antenna, horn antenna and rod antenna set the principle of the waveguide 3 for conducting the high-frequency signal from the transmitting / receiving unit, or the coaxial socket 22 up to the point at which the guided high-frequency signal or the guided microwave is radiated freely into the measuring space, a. For transitions from coaxial line 24 on waveguide 3 There are basically two basic types, the first basic type uses a capacitive probe in the form of a small, isolated excitation element in the waveguide 3 The second basic type operates with an inductive loop, such as a fin, which couple and / or decouple high-frequency signals predominantly via the magnetic field into the waveguide. The inductive loop can be designed, for example, as a wedge, web or step profile serving for impedance matching, the stepped fin according to the invention. This basic type of coupling has the advantages that high power can be transmitted and the coaxial line for low frequency signals is shorted and very large bandwidths can be achieved in the transmission of high frequency signals.

An dem der Abstrahlrichtung entgegengerichteten, bzw. dem Füllgut abgewandten, oberen Ende des Hohlleiters 3 besteht eine im Querschnitt kreisförmige Öffnung, in die ein Anschlusskörper 2 eingesetzt ist. Dieser Anschlusskörper 2 ist grundlegend zylindrisch aufgebaut und besteht wie der Hohlleiter 3 aus einem Metall, z. B. aus einem Edelstahl. Der Durchmesser des Anschlusskörpers 2 ist derart bemessen, daß der Anschlusskörper 2 die Öffnung des Hohlleiters 3 verschließt. Das obere Ende des Hohlleiters 3, in dem der Anschlusskörper 2 angeordnet ist, ist somit durch diesen für Mikrowellen kurzgeschlossen.At the upper end of the waveguide opposing the emission direction, or facing away from the filling material 3 there is a circular cross-section opening into which a connecting body 2 is used. This connection body 2 is fundamentally cylindrical and consists of the waveguide 3 from a metal, z. B. of a stainless steel. The diameter of the connection body 2 is dimensioned such that the connection body 2 the opening of the waveguide 3 closes. The upper end of the waveguide 3 in which the connection body 2 is arranged, is thus shorted by this for microwaves.

In den Anschlusskörper 2 ist mittels einer Glasdurchführung 7 ein Mittelleiter 6 in die axial angeordnete, erste Bohrung 5 diffusionsdicht und elektrisch isolierend so eingebracht, dass in beide Richtungen der Mittelleiter 6 orthogonal zur ersten Grenzfläche (17) des Anschlusskörpers 2 in einer vorgegebenen Länge hervorsteht. In dem Hohlleiter 3 ist zur Ein- bzw. Auskopplung des breitbandigen Hochfrequenzsignals eine Finne 4 bzw. ein Steg ausgebildet. Diese Finne 4 ist erfindungsgemäß als zweistufige Stufenfinne mit einer ersten Stufe 19 und einer zweiten Stufe 20 ausgebildet. Es ist jedoch jedes zuvor beschriebene Einkopplungselement 3, das als induktive Schleife arbeitet, in den Ausgestaltungen der Erfindung anwendbar. Die Finne 3 ist elektrisch leitend mit der Wand des Hohlleiters 3 verbunden oder direkt bei der Herstellung des Hohlleiters 3 herausgearbeitet worden. in den Figuren ist der Hohlleiter 3 nur verkürzt dargestellt. Zur Verlängerung des Hohlleiters 3 ist es auch möglich weitere Teilstücke eines Hohlleiters 3 als ein Rohrelement mit denselben Dimensionen an den gezeigten Hohleiter 3 anzubringen.In the connection body 2 is by means of a glass passage 7 a center conductor 6 in the axially arranged, first bore 5 introduced diffusion-tight and electrically insulating so that in both directions of the center conductor 6 orthogonal to the first interface ( 17 ) of the connection body 2 protruding in a predetermined length. In the waveguide 3 is for coupling or decoupling the broadband high frequency signal a fin 4 or a web formed. This Finn 4 is according to the invention as a two-stage step fin with a first stage 19 and a second stage 20 educated. However, it is any previously described coupling element 3 , which operates as an inductive loop, applicable in the embodiments of the invention. The Finn 3 is electrically conductive with the wall of the waveguide 3 connected or directly in the manufacture of the waveguide 3 been worked out. in the figures, the waveguide 3 only shown shortened. To extend the waveguide 3 it is also possible for further sections of a waveguide 3 as a pipe element with the same dimensions to the shown waveguide 3 to install.

Die Finne 3 weist eine axial angeordnete, zweite Bohrung 8 auf, die in der Länge und dem Durchmesser so ausgestaltet ist, dass der hervorstehende Mittelleiter 6 durch die zweite Bohrung 8 formschlüssig aufgenommen werden kann. Der Durchmesser dieser zweiten Bohrung 8, die als Sacklochbohrung ausgeführt ist, wird erfindungsgemäß maximal 0,2 Millimeter größer als der Außendurchmesser 14 des Mittelleiters 6 gewählt. Wird der Anschlusskörper 2 beispielsweise über eine Gewindeverschraubung 21 mit dem Hohlleiter 3 zusammengefügt, so fügt sich der hervorstehende Mittelleiter 6 in die passgenaue, zweite Bohrung 8 ein. Die Einführung des Mittelleiters 6 in die zweite Bohrung 8 kann noch durch eine 45 Grad Phase an der Eintrittstelle 13 zur zweiten Bohrung 8 erleichtert werden, jedoch darf eine Phase von maximal 0,3 Millimeter für Signalfrequenzen im Bereich 1 bis zu 15 GHz und maximal 0,1 Millimeter für Signalfrequenzen größer als 15 GHz nicht überschritten werden. Bei vollständig montiertem Anschlusskörper 2 entsteht zwischen der ersten Grenzfläche 17 des Anschlusselements 2 und der zweiten Grenzfläche 18 der Finne 3 ein vorgegebener Spalt 16. Dieser Spalt 16 ist so dimensioniert, dass die an den Grenzflächen 17, 18 reflektierten Anteile des Hochfrequenzsignals destruktiv interferieren und somit kein Störsignal erzeugen können.The Finn 3 has an axially disposed, second bore 8th on, which is designed in length and diameter so that the protruding center conductor 6 through the second hole 8th can be recorded positively. The diameter of this second hole 8th , which is designed as a blind hole, according to the invention is at most 0.2 millimeters larger than the outer diameter 14 the middle conductor 6 selected. Will the connection body 2 for example, via a threaded connection 21 with the waveguide 3 joined together, so the protruding center conductor fits 6 in the custom-fit, second hole 8th one. The introduction of the middle conductor 6 in the second hole 8th can still pass through a 45 degree phase at the entry point 13 to the second hole 8th be facilitated, however, a maximum phase of 0.3 millimeters for signal frequencies in the range 1 to 15 GHz and a maximum of 0.1 millimeters for signal frequencies greater than 15 GHz may not be exceeded. With fully assembled connection body 2 arises between the first interface 17 of the connection element 2 and the second interface 18 the Finnish man 3 a predetermined gap 16 , This gap 16 is dimensioned so that at the interfaces 17 . 18 reflected components of the high-frequency signal destructively interfere and thus can not generate a noise signal.

Durch die Seitenwand 9 des Hohlleiters 3 ist im Gebiet der Finne 3 eine dritte Bohrung 10 in den Hohlleiter 3 eingebracht. Diese Achse der dritten Bohrung 10 ist senkrecht zur Achse der zweiten Bohrung 8 ausgerichtet und die Achsen treffen im Bereich 15 aufeinander. Der Abstand der Eintrittstelle 13 des Mittelleiters 6 in die zweite Bohrung 8 zu dem Bereich 15 der aufeinander treffenden Achsen der zweiten und dritten Bohrung 8, 10 sollte für Signalfrequenzen im Frequenzbereich 1 bis zu 15 GHz (Gigahertz) maximal 2,5 Millimeter und für Signalfrequenzen größer als 15 GHz maximal 1,5 Millimeter betragen. In diese dritte Bohrung 10 ist über ein Gewinde 11 eine Fixierschraube 12, insbesondere eine Madenschraube, eingebracht, die mit einem Anzugsmoment von beispielsweise 0,1 Newtonmeter eine Quetschverbindung des in die zweite Bohrung 8 eingeführten Mittelleiters 6 zumindest an der Eintrittsstelle 13 erzeugt. Dadurch wird gewährleistet, dass der elektrische Kontakt zwischen dem Mittelleiter 6 und der Finne 4 möglichst an der Eintrittstelle 13 erfolgt und somit eine für die Hochfrequenzsignale taugliche Kontaktierung erzeugt wird.Through the side wall 9 of the waveguide 3 is in the territory of the Finn 3 a third hole 10 in the waveguide 3 brought in. This axis of the third hole 10 is perpendicular to the axis of the second hole 8th aligned and the axes hit in the area 15 each other. The distance of the entry point 13 the middle conductor 6 in the second hole 8th to the area 15 the meeting axes of the second and third hole 8th . 10 should be 2.5 millimeters maximum for signal frequencies in the frequency range 1 up to 15 GHz (gigahertz) and 1.5 millimeters maximum for signal frequencies greater than 15 GHz. In this third hole 10 is over a thread 11 a fixing screw 12 , In particular a grub screw, introduced with a tightening torque of, for example, 0.1 Newton meters a crimp in the second hole 8th introduced center conductor 6 at least at the entry point 13 generated. This will ensure that the electrical contact between the center conductor 6 and the Finn 4 if possible at the entry point 13 takes place and thus a suitable for the high frequency signals contact is generated.

Durch die induktive Einkopplung des Hochfrequenzsignals über eine Finne 4 in den Hohlleiter 3 wird ein linear polarisierter Mode der Hochfrequenzsignale in dem Hohlleiter 3 erzeugt. Die in den Figuren nicht explizit gezeigten Antennen strahlen das linear polarisierte Hochfrequenzsignal mit dem TE11-Mode bei einer Hornantenne und dem HE11-Mode bei einer Stabantenne in den Messraum ab. Die Abstrahlcharakteristik der Antenne ist meist so ausgestaltet, dass ein möglichst kleiner Abstrahlwinkel des Hochfrequenzsignals in Richtung des Ausbreitungsvektors ausgebildet wird. Durch die Beschränkung der Anregung auf die Grundmoden der Hochfrequenzsignale wird vermieden, dass Energieanteile der Hochfrequenzsignale in seitliche Nebenkeulen bzw. höhere Moden von der Antenne abgestrahlt werden.Due to the inductive coupling of the high Frequency signal via a fin 4 in the waveguide 3 becomes a linearly polarized mode of the high frequency signals in the waveguide 3 generated. The antennas not explicitly shown in the figures radiate the linearly polarized high-frequency signal with the TE11 mode in a horn antenna and the HE11 mode in a rod antenna in the measuring space. The emission characteristic of the antenna is usually designed such that the smallest possible emission angle of the high-frequency signal is formed in the direction of the propagation vector. By limiting the excitation to the fundamental modes of the high-frequency signals, it is avoided that energy components of the high-frequency signals are emitted into side sidelobes or higher modes of the antenna.

11: Vorrichtungcontraption
22: Anschlusskörperconnection body
33: Hohlleiterwaveguide
44: Finne, EinkopplungselementFin, Einkopplungselement
55: Erste BohrungFirst drilling
66: Mittelleitercenter conductor
77: GlasdurchführungGlass bushing
88th: Zweite BohrungSecond drilling
99: SeitenwandSide wall
1010: Dritte Bohrungthird drilling
1111: Gewindethread
1212: Fixierschraubefixing screw
1313: Eintrittstelleentry point
1414: Außendurchmesserouter diameter
1515: Kreuzungsbereich der zweiten und dritten Bohrungcrossing area the second and third hole
1616: Spaltgap
1717: Erste GrenzflächeFirst interface
1818: Zweite GrenzflächeSecond interface
1919: Erste StufeFirst step
2020: Zweite StufeSecond step
2121: Gewindeverschraubungbulkhead fittings
2222: Koaxialbuchsecoaxial
2323: Koaxialsteckercoaxial
2424: Koaxialleitungcoaxial

Claims

Contraption ( 1 ) for coupling high-frequency signals for frequencies greater than 1 GHz in an electrically conductive waveguide ( 3 ) with a coaxially formed, electrically conductive connection body ( 2 ) in which at least one axial, first bore ( 5 ) for the implementation of a central conductor ( 6 ), the center conductor ( 6 ) by means of a glass feedthrough ( 7 ) axially arranged, pressure and diffusion-tight in the bore ( 5 ) and in the waveguide ( 3 ) is continued, wherein the connection body ( 2 ) on the waveguide ( 3 ), wherein in the waveguide ( 3 ) one in the waveguide ( 3 ) protruding fin ( 4 ) with one in the waveguide ( 3 ) axially aligned, second bore ( 8th ) for decoupling the high frequency signals in the waveguide ( 3 ) is provided, which leads to a precise fit of the in the waveguide ( 3 ) continuation of the middle level ( 6 ) is configured, whereby by the side wall ( 9 ) of the waveguide ( 3 ) in the area of the fin ( 4 ) by means of a third bore ( 10 ) with a thread ( 11 ) a fixing screw ( 12 ), whereby in one area ( 15 ) meeting the axes of the second and third bores ( 8th . 10 ) within the fin ( 4 ) are aligned orthogonal to each other, and wherein by the tightened with a predetermined torque fixing screw ( 12 ) an electrical contact at the entry point ( 13 ) of the central conductor ( 6 ) into the second bore ( 8th ) is configured.

Apparatus according to claim 1, wherein a gap ( 16 ) between an interface ( 17 ) of the connection body ( 2 ) and an interface ( 18 ) the Finnish man ( 4 ) is designed so that at the interfaces ( 17 . 18 ) reflected components of the high-frequency signal destructively interfere.

Apparatus according to claim 1, wherein the distance of the entry point ( 13 ) of the central conductor ( 6 ) into the second bore ( 8th ) to the area ( 15 ) of the juxtaposed axes of the second and third bores ( 8th . 10 ) for signal frequencies in the range 1 up to 15 GHz maximum 2.5 millimeters and for signal frequencies greater than 15 GHz maximum 1.5 millimeters.

Device according to claim 1, wherein the fin ( 4 ) as a step fin with at least two steps ( 19 . 20 ) and the dimensions of the steps to the wavelength of the in the waveguide ( 3 ) to be radiated radio frequency signals are adjusted.

Apparatus according to claim 1, wherein the bore diameter of the second bore ( 10 ) relative to the outer diameter ( 14 ) of the central conductor ( 6 ) is configured only a maximum of 0.2 millimeters larger.

Device according to claim 1, wherein at the entry point ( 13 ) to the second hole ( 8th ) a 45 degree phase of a maximum of 0.3 millimeters for signal frequencies in the range 1 to 15 GHz and a maximum of 0.1 millimeters for signal frequencies greater than 15 GHz is provided.

Apparatus according to claim 1, wherein a maximum torque of 0.1 Newton meters for tightening the fixing screw ( 12 ) is provided.

Apparatus according to claim 1, wherein the An final body ( 2 ) on the waveguide ( 3 ) by means of a threaded connection ( 21 ) is attached.

Apparatus according to claim 1, wherein in the connection body ( 2 ) above the glass passage ( 7 ) a coaxial socket ( 22 ), consisting of an outer conductor element and the center conductor ( 6 ) designed to connect the device ( 1 ) to a transceiver in a transmitter via a coaxial line ( 24 ) is provided.