Title:
Hornantenne für ein Radarmessgerät sowie Radarmessgerät mit einer solchen Hornantenne
Kind Code:
A1


Abstract:

Hornantenne (1) für ein Radarmessgerät, insbesondere ein Radar-Füllstandmessgerät mit
– einem vorderseitig in einer Hauptabstrahlrichtung (A) abstrahlenden Antennenhorn (3) mit einer rückseitigen Speisung (5),
– einer wenigstens einteiligen Füllung (7) des Antennenhorns (3) aus einem dielektrischen Material, wobei die Füllung zu einer Innenseite des Antennenhorns (3) umlaufend beabstandet angeordnet ist sowie
– einer zwischen der Füllung (7) und der Innenseite des Antennenhorns (3) angeordneten Absorbermatte (9),
wobei Mittel (14, 18) vorgesehen sind, die geeignet ausgebildet sind, die Absorbermatte (9) formschlüssig an der Innenseite des Antennenhorns (3) zu halten.




Inventors:
Baur, Roland (78126, Königsfeld, DE)
Lenk, Fritz (77761, Schiltach, DE)
Application Number:
DE102016114772A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
08/09/2016
Assignee:
VEGA Grieshaber KG, 77709 (DE)
International Classes:



Foreign References:
200301791482003-09-25
EP21124822014-01-01
EP18631222007-12-05
WO2006120124A12006-11-16
Attorney, Agent or Firm:
Westphal, Mussgnug & Partner Patentanwälte mit beschränkter Berufshaftung, 78048, Villingen-Schwenningen, DE
Claims:
1. Hornantenne (1) für ein Radarmessgerät, insbesondere ein Radar-Füllstandmessgerät mit
– einem vorderseitig in einer Hauptabstrahlrichtung (A) abstrahlenden Antennenhorn (3) mit einer rückseitigen Speisung (5),
– einer wenigstens einteiligen Füllung (7) des Antennenhorns (3) aus einem dielektrischen Material, wobei die Füllung zu einer Innenseite des Antennenhorns (3) umlaufend beabstandet angeordnet ist sowie
– einer zwischen der Füllung (7) und der Innenseite des Antennenhorns (3) angeordneten Absorbermatte (9),
dadurch gekennzeichnet, dass
Mittel (14, 18) vorgesehen sind, die geeignet ausgebildet sind, die Absorbermatte (9) formschlüssig an der Innenseite des Antennenhorns (3) zu halten.

2. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Mittel (14, 18) vorgesehen sind, die geeignet ausgebildet und angeordnet sind, die Absorbermatte (9) gegen die Innenseite des Antennenhorns (3) zu drücken.

3. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel (14, 18) an der Füllung (7) angeordnet sind.

4. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Mittel (14, 18) als wenigstes eine Anformung (14) an der Füllung (7) ausgebildet sind.

5. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass elastische Mittel (14) als wenigstens zwei, vorzugsweise drei, umlaufende elastisch verformbare Stege (14) ausgebildet sind, die die Absormbermatte (9) gegen die Innenseite des Antennenhorns (3) drücken.

6. Hornantenne (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung (7) wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, weiter bevorzugt wenigstens drei, umlaufene Nuten (16) aufweist, in denen jeweils ein elastisches Element angeordnet ist, um die Absorbermatte (9) gegen die Innenseite des Antennenhorns (3) zu drücken.

7. Antennenhorn (3) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element als O-Ring (18) ausgebildet ist.

8. Hornantenne (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbermatte (9) mit der Innenseite des Antennenhorns (3) verklebt ist.

9. Hornantenne (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbermatte (9) wenigstens abschnittsweise ferromagnetisch ist und mittels wenigstens eines vorzugsweise außenseitig an dem Antennenhorn angeordneten Magneten an die Innenwandung gezogen wird.

10. Hornantenne (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorbermatte (9) Aussparungen (21) aufweist.

11. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (21) als in Hauptabstrahlrichtung (A) verlaufende Schlitze ausgebildet sind.

12. Hornantenne (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (21) als quer zur Hauptabstrahlrichtung (A) verlaufende und vorzugsweise in Hauptabstrahlrichtung (A) versetzt angeordnete Schlitze ausgebildet sind.

13. Radarmessgerät, insbesondere Radar-Füllstandmessgerät, mit einer Hornantenne (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hornantenne für ein Radarmessgerät, insbesondere für ein Radar-Füllstandmesgerät, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Radarmessgerät, insbesondere eine Radar-Füllstandmessgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 13.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Hornantennen für Radarmessgeräte, insbesondere Radar-Füllstandmessgeräte bekannt. Bekannte Hornantennen für Radarmessgeräte, insbesondere Radar-Füllstandmessgeräte weisen ein vorderseitig in einer Hauptabstrahlrichtung abstrahlendes Antennenhorn mit einer rückseitigen Speisung auf, wobei eine wenigstens einteilige Füllung des Antennenhorns aus einem dielektrischen Material zu einer Innenseite des Antennenhorns umlaufend beabstandet angeordnet und zwischen der Füllung und der Innenseite des Antennenhorns eine Absorbermatte angeordnet ist.

Eine beabstandete Anordnung der Füllung zu der Innenseite des Antennenhorns ist aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungkoeffizienten der Füllung des Antennenhorns notwendig, um bei Temperaturschwankungen eine hinreichende Ausdehnung von Füllung und Antennenhorn zu gewährleisten.

An den aus dem Stand der Technik bekannten Hornantennen wird es als nachteilig empfunden, dass aufgrund der beabstandeten Anordnung der Füllung zu der Innenseite des Antennenhorns die Absorbermatte nicht immer vollständig an der Innenseite des Antennenhorns anliegend angeordnet ist, da hierdurch ein erhöhtes Antennenklingeln verursacht wird. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hornantenne für ein Radarmessgerät sowie ein Radarmessgerät mit einer solchen Hornantenne insbesondere hinsichtlich des Antennenklingelns zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch eine Hornantenne für ein Radarmessgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Radarmessgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Hornantenne für ein Radarmessgerät, insbesondere ein Radar-Füllstandmessgerät mit einem vorderseitig in einer Hauptabstrahlrichung abstrahlenden Antennenhorn mit einer rückseitigen Speisung, einer wenigstens einteiligen Füllung des Antennenhorns aus einem dielektrischen Material, bei der die Füllung zu einer Innenseite des Antennenhorns umlaufend beabstandet angeordnet ist, sowie einer zwischen der Füllung und der Innenseite des Antennenhorns angeordneten Absorbermatte zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel vorgesehen sind, die geeignet ausgebildet sind, die Absorbermatte formschlüssig an der Innenseite des Antennenhorns zu halten.

Hierfür können insbesondere elastische Mittel vorgesehen sein, die geeignet ausgebildet und angeordnet sind, die Absorbermatte gegen die Innenseite des Antennenhorns zu drücken.

Solche elastischen Mittel können beispielsweise an der Füllung angeordnet sein, wobei die elastischen Mittel in einer möglichen Ausgestaltungsform als wenigstens eine Anformung an der Füllung ausgebildet sein können. Beispielsweise können die elastischen Mittel als wenigstens zwei, vorzugsweise drei umlaufende und elastisch verformbare Stege ausgebildet sein, die die Absorbermatte gegen die Innenseite des Antennenhorns drücken.

Eine Elastizität der umlaufenden Stege kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass diese sehr dünn und damit elastisch verformbar ausgestaltet werden. Eine ausreichende elastische Verformbarkeit ist bei PDFE oder PEEK als Material der Füllung ab einem Verhältnis von Höhe zu Dicke des Stegs von etwa 0,4 zu 0,1mm gegeben. Die dünne Ausgestaltung des Steges hat ebenfalls den Vorteil damit die Hochfrequenzeigenschaften erhalten bleiben.

Alternativ kann die Füllung wenigstens eine, vorzugsweise wenigstens zwei, weiter bevorzugt wenigstens drei umlaufende Nuten aufweise, in denen jeweils ein elastisches Element angeordnet ist, um die Absorbermatte gegen die Innenseite des Antennenhorns zu drücken. Ein solches elastisches Element kann beispielsweise als O-Ring ausgebildet sein, was besonders kostengünstig ist.

Dadurch, dass elastische Mittel an der Füllung angeordnet sind, die die Absorbermatte gegen die Innenseite des Antennenhorns drücken, wird unabhängig von thermischen Ausdehnungsprozessen der Füllung und/oder des Antennenhorns gewährleistet, dass die Absorbermatte formschlüssig an der Innenseite des Antennenhorns anliegt und somit optimal ausgerichtet ist.

Als Antennenhorn soll gemäß der vorliegenden Anmeldung der sich konisch erweiternde Teil der Hornantenne verstanden werden. Abschnitte, in denen sich die Hornantenne zylindrisch fortsetzt sollen damit explizit nicht zum Antennenhorn gezählt werden.

Um eine optimale Positionierung der Absorbermatte zu erreichen, kann diese zusätzlich oder alternativ mit der Innenseite des Antennenhorns verklebt sein.

Eine weitere Befestigungsmöglichkeit, die ebenfalls zusätzlich oder alternativ angewendet werden kann, ist bei einer wenigstens abschnittsweise ferromagnetischen Absorbermatte gegeben. Hier kann die Absorbermatte mittels wenigstens eines, vorzugsweise außenseitig an dem Antennenhorn angeordneten Magneten an die Innenwandung des Antennenhorns gezogen werden.

Alternativ kann die Absorbermatte selbst magnetisch sein oder magnetische Abschnitte aufweisen, sodass die Absorbermatte formschlüssig an der Innenseite des Antennenhorns anliegt.

Es ist ferner vorteilhaft, wenn die Absorbermatte hochfrequenztechnisch optimierte Aussparungen aufweist. Solch Aussparungen können beispielsweise als in Hauptabstrahlrichtung verlaufende Schlitze ausgebildet sein. Alternativ können die Aussparungen als quer zur Hauptabstrahlrichtung verlaufende und vorzugsweise in Hauptabstrahlrichtung versetzt angeordnete Schlitze ausgebildet sein.

Ein erfindungsgemäßes Radarmessgerät, insbesondere Radar-Füllstandmessgerät ist vorteilhafterweise mit einer Hornantenne mit den oben beschriebenen Merkmalen versehen.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert. Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hornantenne gemäß der vorliegenden Anmeldung,

2a eine mögliche Ausgestaltung der Füllung der Hornantenne aus 1,

2b eine Ausschnittsvergrößerung von 2a,

3a eine alternative Ausgestaltung der Füllung der Hornantenne aus 1,

3b eine Ausschnittsvergrößerung aus 3a,

4 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Absorbermatte,

5 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Absorbermatte und

6 beispielhafte Echokurven einer Hornantenne gemäß dem Stand der Technik sowie gemäß der vorliegenden Anmeldung.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Hornantenne 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung, wobei ein sich in einer Hauptabstrahlrichtung A konisch erweiterndes Antennenhorn 3 in einem als Prozessanschluss ausgebildeten Antennenkörper 2 ausgebildet ist. Das Antennenhorn 3 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einer Füllung 7 aus einem dielektrischen Material ausgefüllt, wobei die Füllung 7 zu einer Innenseite des Antennenhorns 3 durch einen Luftspalt 24 beabstandet angeordnet ist.

Zwischen der Füllung 7 und der Innenseite des Antennenhorns 3 ist eine die Füllung 7 umlaufend umgebende und an der Innenseite des Antennenhorns 3 anliegende Absorbermatte 9 angeordnet, die zur Verbesserung des Antennenklingelns und damit zur Verbesserung der Signalqualität der ausgesendeten beziehungsweise empfangenen Radarsignale dient. In Hauptabstrahlrichtung A der Füllung 7 ist eine ebenfalls aus einem dielektrischen Material gebildete und zur Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik der Hornantenne 1 geeignet ausgebildete dielektrische Linse 11 angeordnet, die mit in umlaufenden Nuten angeordneten Dichtringen 12 in dem Antennenkörper 2 gehalten ist.

Zur Anordnung der Hornantenne 1 beispielsweise in einem Behälter weist der Antennenkörper 2 in Hauptabstrahlrichtung vorne liegend ein Außengewinde auf, mit Hilfe dessen die Hornantenne in den Behälter oder einen entsprechenden Flansch eingeschraubt werden kann.

Rückseitig des Antennenhorns 3 weist die Hornantenne 1 eine als Hohlleiter ausgebildete Speisung 5 auf, in die elektromagnetische Signale, beispielsweise mittels eines Flächenstrahlers oder eines Speise-Pins eingekoppelt werden können.

In 2a ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Füllung 7, wie sie in der Hornantenne 1 gemäß 1 zum Einsatz kommen kann, gezeigt.

Die Füllung 7 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Wesentlichen kegelförmig ausgestaltet und von der Absorbermatte 9 umgeben. Die Absorbermatte 9 umgibt im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch nur einen kegelstumpfförmigen Teil der Füllung 7, an den sich rückseitig mit einem zylindrisch ausgestalteten Übergangsstück 26 eine Kegelspitze anschließt. Im Bereich der Absorbermatte 9 weist die Füllung 7 im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 16 auf, in denen jeweils ein O-Ring 18 angeordnet ist.

Die Nuten 16 sind so ausgebildet, dass die O-Ringe 18 die Mantelfläche der Füllung 7 überragen und damit zum einen der Luftspalt 24 zwischen der Absorbermatte 9 und der Füllung 7 verbleibt und zum anderen bei einem Einsetzen der Füllung 7 in das Antennenhorn 3, beispielsweise der Hornantenne 1 gemäß 1 die Absorbermatte 9 formschlüssig an die Innenseite des Antennenhorns 3 gedrückt wird und damit vollflächig an dieser anliegt.

In Hauptabstrahlrichtung A vorderseitig ist an der Füllung 7 ein umlaufender, stegförmig ausgebildeter Anschlag 28 vorgesehen, der eine definierte Position der Füllung 7 relativ zu dem Antennenhorn 3, welches eine korrespondierend dazu ausgebildete Anschlagkante aufweist, gewährleistet. Eine zentrierte Ausrichtung der Füllung 7 relativ zu der Linse 11 wird ferner durch einen konisch ausgebildeten vorderseitigen Abschluss der Füllung sowie ein hierzu korrespondierende Ausgestaltung der Linse 11 gewährleistet.

In den 3a und 3b ist eine alternative Ausführungsform der Füllung 7 gezeigt. Im Unterschied zu der Ausgestaltungsform gemäß den 2a und 2b weist die Füllung 7 gemäß der 3a und 3b drei umlaufend angeordnete elastische Stege 14 auf, mittels derer die Absorbermatte 9 von der Füllung 7 beabstandet gehalten und gleichzeitig gegen die Innenseite des Antennenhorns 3 gedrückt wird.

Die umlaufenden Stege 14 können beispielsweise einstückig mit der Füllung 7 ausgebildet und aus dem gleichen dielektrischen Material gebildet sein. Eine Elastizität der Stege 14 kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass diese besonders dünn ausgebildet werden, sodass die elastische Verformung möglich ist.

In den 4 und 5 sind beispielhafte Ausgestaltungen der Absorbermatte 9 gezeigt, wobei in 4 die Absorbermatte 9 hochfrequenztechnisch optimierte Aussparungen 21 aufweist, die als in Hauptabstrahlrichtung A verlaufende Schlitze ausgebildet sind.

In 5 weist die Absorbermatte 9 ebenfalls Schlitze 21 auf, wobei diese im Gegensatz zu der Ausgestaltungsform von 4 quer zur Hauptabstrahlrichtung A angeordnet und in Hauptabstrahlrichtung A versetzt angeordnet sind.

In 6 sind beispielhafte Echokurven für ein Füllstandsecho in einem Abstand von 5 Metern zur Antenne gezeigt. Mit 30 ist ein entsprechendes Füllstandsecho mit einer Hornantenne gemäß dem Stand der Technik und mit 31 ein Füllstandsecho mit einer Hornantenne 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung gekennzeichnet. Aus 6 ist dabei eindeutig zu erkennen, dass bei der Hornantenne 1 gemäß der vorliegenden Anmeldung Störreflexionen außerhalb des Messpeaks deutlich reduziert sind.

Bezugszeichenliste

1
Hornantenne
2
Antennenkörper
3
Antennenhorn
5
Speisung
7
Füllung
9
Absorbermatte
11
Linse
12
Dichtung
14
Anformungen, Stege
16
Nut
18
O-Ring
21
Aussparungen
24
Luftspalt
26
Übergangsstück
28
Anschlag
30
Echokurve gemäß Stand der Technik
31
Echokurve gemäß Anmeldung
A
Hauptabstrahlrichtung