Tm01模式轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及以單線(xiàn)為傳送路徑來(lái)傳輸高頻信號(hào)的裝置中所使用的TM01模式轉(zhuǎn)換器。TM01模式轉(zhuǎn)換器能夠用作例如應(yīng)用了時(shí)間軸反射系數(shù)測(cè)定(Time DomainReflectometry:TDR)技術(shù)的脈沖雷達(dá)方式液位測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002]作為液位測(cè)定所使用的雷達(dá)方式之一具有脈沖雷達(dá)方式。參照?qǐng)D6說(shuō)明脈沖雷達(dá)方式的原理。如圖6所示，設(shè)從液體箱的頂壁等的基準(zhǔn)點(diǎn)朝向液體箱的底部照射脈沖的時(shí)刻為t0，設(shè)接收到在液面反射而返回的脈沖的時(shí)刻為tl。若知道照射脈沖的時(shí)刻to和接收到在液面反射而返回的脈沖的時(shí)刻tl，就能夠測(cè)定脈沖傳輸所需要的時(shí)間(tl - to)，能夠求出從上述基準(zhǔn)位置至電波的反射點(diǎn)的距離。即，當(dāng)設(shè)脈沖的傳輸速度為V時(shí)，從基準(zhǔn)點(diǎn)至反射面的距離L能夠由算式L = vX (tl — t0)/2求出。
[0003]在脈沖雷達(dá)方式液位計(jì)中，有時(shí)使單線(xiàn)在液體箱內(nèi)沿著鉛垂線(xiàn)延伸，使脈沖在該單線(xiàn)中傳輸對(duì)脈沖進(jìn)行測(cè)量。在該情況下，使用單線(xiàn)傳送路徑用轉(zhuǎn)換器。
[0004]圖7表示使用單線(xiàn)傳送路徑用轉(zhuǎn)換器的脈沖雷達(dá)方式液位計(jì)的概要。在圖7中，油輪等所具備的液體箱1中收納有原油、液化氣、其它的液體2。在液體箱1的頂壁11安裝有單線(xiàn)傳送路徑用的轉(zhuǎn)換器3。線(xiàn)(金屬線(xiàn))(wire) 5從液位計(jì)3向液體箱1的底部12沿鉛垂線(xiàn)延伸。線(xiàn)5在被拉伸成直線(xiàn)的狀態(tài)下，線(xiàn)5的下端被固定于液體箱1的底面。線(xiàn)5的一部分沒(méi)入液體2中。
[0005]線(xiàn)5具有供電點(diǎn)4，供電點(diǎn)4被施加基于線(xiàn)5的自重的載荷。另外，在油輪中，由于在航行中等船體發(fā)生搖動(dòng)，液體箱內(nèi)的液體2發(fā)生移動(dòng)，在該情況下，線(xiàn)5被施加晃動(dòng)載荷(sloshing load)，所以，較大的載荷集中施加于供電點(diǎn)4。所以，在單線(xiàn)傳輸用轉(zhuǎn)換器中，需要針對(duì)上述載荷確保充分高的耐載荷性能。
[0006]在本說(shuō)明書(shū)中，“轉(zhuǎn)換器”是與天線(xiàn)相等的意思。上述轉(zhuǎn)換器3為如下結(jié)構(gòu):來(lái)自未圖示的高頻脈沖信號(hào)源的供電線(xiàn)在供電點(diǎn)4與線(xiàn)5連接，從供電點(diǎn)4對(duì)線(xiàn)5供給高頻脈沖。上述轉(zhuǎn)換器3為對(duì)TM01模式進(jìn)行激勵(lì)的結(jié)構(gòu)，從該轉(zhuǎn)換器在TM01模式下被激勵(lì)的高頻脈沖在線(xiàn)5中傳輸。
[0007]作為與本發(fā)明有關(guān)的技術(shù)，具有對(duì)TM01模式進(jìn)行激勵(lì)的圓環(huán)天線(xiàn)(例如參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)1的第176頁(yè))。另外，也已知有使用短銷(xiāo)(short pin)的TM01模式圓環(huán)貼片天線(xiàn)(patch antenna)(例如參照非專(zhuān)利文獻(xiàn)2的第228頁(yè))。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:后藤尚久著、奧姆社發(fā)行的“理解天線(xiàn)的書(shū)”(才一 A社発行「了 >
亍于力杓力、冬本」)
[0011]非專(zhuān)利文獻(xiàn)2:后藤尚久著、電波新聞社發(fā)行的“天線(xiàn)工學(xué)入門(mén)講座”(電波新聞社発行「7 f工學(xué)入門(mén)講座」)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明想要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0013]本發(fā)明的目的在于提供一種TM01模式轉(zhuǎn)換器，其相對(duì)于線(xiàn)的自重、液體箱內(nèi)的晃動(dòng)載荷能夠確保充分高的物理強(qiáng)度，并且在作為脈沖雷達(dá)方式液位測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)換器使用的情況下能夠提高測(cè)量精度。
[0014]用于解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案
[0015]本發(fā)明涉及的TM01模式轉(zhuǎn)換器的主要特征在于，包括:
[0016]用于在使導(dǎo)線(xiàn)垂下的狀態(tài)下與該導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合的中心導(dǎo)體；
[0017]安裝于上述中心導(dǎo)體的貼片天線(xiàn)；
[0018]通過(guò)靜電電容與上述貼片天線(xiàn)耦合的供電部；
[0019]覆蓋上述貼片天線(xiàn)和上述供電部的殼體；和、
[0020]與上述中心導(dǎo)體和殼體一起形成腔室的電介質(zhì)，
[0021 ] 上述貼片天線(xiàn)被封入上述腔室內(nèi)，
[0022]上述中心導(dǎo)體具有與上述殼體結(jié)合為一體的短銷(xiāo)，從而成為施加于上述中心導(dǎo)體的上述導(dǎo)線(xiàn)的載荷經(jīng)由上述短銷(xiāo)施加于上述殼體的結(jié)構(gòu)，
[0023]設(shè)置有貫通上述殼體并對(duì)上述供電部供給高頻脈沖的供電線(xiàn)和同軸連接器，
[0024]上述貼片天線(xiàn)將從上述同軸連接器供給來(lái)的高頻脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為T(mén)M01模式的高頻脈沖信號(hào)。
[0025]發(fā)明效果
[0026]在使中心導(dǎo)體與導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合而垂下時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)的載荷施加于中心導(dǎo)體的短銷(xiāo)、殼體，載荷不施加于電介質(zhì)和供電部。即使由于導(dǎo)線(xiàn)的搖動(dòng)等使得施加于中心導(dǎo)體的導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合部的載荷發(fā)生變動(dòng)，壓力也不施加于電介質(zhì)。所以，當(dāng)將本發(fā)明涉及的TM01模式轉(zhuǎn)換器用作基于單線(xiàn)傳輸?shù)拿}沖雷達(dá)式測(cè)量裝置的轉(zhuǎn)換器時(shí)，能夠不受到載荷的影響地以穩(wěn)定的精度進(jìn)行測(cè)量。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是表示本發(fā)明涉及的TM01模式轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例的縱剖視圖。
[0028]圖2是沿圖1中的A —A線(xiàn)的剖視圖。
[0029]圖3是表示上述實(shí)施例中的中心導(dǎo)體的立體圖。
[0030]圖4是上述中心導(dǎo)體的短銷(xiāo)的部分的放大俯視圖。
[0031]圖5是表示上述實(shí)施例的使用方式的縱剖視圖。
[0032]圖6是用于說(shuō)明脈沖雷達(dá)式測(cè)量裝置的測(cè)定原理的波形圖。
[0033]圖7是表示使用現(xiàn)有的TM01模式轉(zhuǎn)換器的液位計(jì)的使用例的模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明涉及的TM01模式轉(zhuǎn)換器的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
[0035]【實(shí)施例】
[0036]在圖1、圖2中，TM01模式轉(zhuǎn)換器20作為主要的構(gòu)成部件具有殼體24、貼片天線(xiàn)41、短銷(xiāo)52、中心導(dǎo)體50、電介質(zhì)60、供電部36、同軸連接器30、導(dǎo)線(xiàn)70。
[0037]在殼體24的開(kāi)放端即圖1中下端形成有凸緣26，該凸緣26與基板22緊固連結(jié)，使凸緣26和基板22在緊密貼合的狀態(tài)下結(jié)合為一體。
[0038]在殼體24的內(nèi)周側(cè)通過(guò)將殼體24的開(kāi)放端側(cè)的內(nèi)徑擴(kuò)大而形成有階梯部，在該階梯部和基板22的上表面之間產(chǎn)生的空間夾持有電介質(zhì)60的外周緣部。電介質(zhì)60為了防止液體箱內(nèi)的液體浸透到腔室80內(nèi)而設(shè)置。電介質(zhì)60設(shè)置為，為由具備電介質(zhì)性的材料形成的圓環(huán)狀的部件，具有在上述階梯部和基板22的上表面之間產(chǎn)生的空間的間隔和基板22的厚度的合計(jì)的厚度,對(duì)同軸連接器30的回波損耗(return loss)成為最小。電介質(zhì)60的外周緣部由被夾持于上述空間的部分和直徑比該部分小的部分形成為階梯狀。通過(guò)使基板22的內(nèi)周緣部進(jìn)入到該電介質(zhì)60的階梯狀的部分，來(lái)提高電介質(zhì)60和基板22的緊密貼合度。
[0039]并且，在電介質(zhì)60的外周緣部形成有下面?zhèn)乳_(kāi)放的周槽62，周槽62中嵌入有由0型環(huán)形成的密封件66。密封件66被基板22按壓，發(fā)生彈性形變，與基板22和電介質(zhì)60緊密貼合。這樣，確保了電介質(zhì)60和基板22和殼體24相互間的密閉性。
[0040]如圖3所示，上述中心導(dǎo)體50是作為整體由陀螺(棋子)那樣的形狀的導(dǎo)電性的材料構(gòu)成的部件。在中心導(dǎo)體50的主體部分的上部形成有凸緣51，從凸緣51的上表面與中心導(dǎo)體50的中心軸線(xiàn)平行地向上方突出有4個(gè)短銷(xiāo)52。4個(gè)短銷(xiāo)52在中心導(dǎo)體50的周向上等間隔地形成。
[0041]在中心導(dǎo)體50的主體部分的上表面形成有貼片天線(xiàn)41。在中心導(dǎo)體50的下端部設(shè)置有導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合部58。各短銷(xiāo)52和貼片天線(xiàn)41與中心導(dǎo)體50的主體部分一體地成形。
[0042]如圖1所示，中心導(dǎo)體50的主體部分以緊密貼合的狀態(tài)嵌入在電介質(zhì)60的中心部的孔中。電介質(zhì)60的內(nèi)周部上表面?zhèn)仍跈M截面上遍及整周地形成有臺(tái)階部64，臺(tái)階部64中嵌入有由0型環(huán)形成的第二密封件68。密封件68與上述臺(tái)階部64的底面和周壁接觸，另外，與電介質(zhì)60的周壁和凸緣51的下表面接觸。這樣，能夠保持中心導(dǎo)體50和電介質(zhì)60相互間的密閉性。
[0043]由殼體24的內(nèi)周壁面和電介質(zhì)60的上表面和中心導(dǎo)體50的一部分形成了密閉的腔室80。貼片天線(xiàn)41被殼體24隔著腔室80而覆蓋，從而貼片天線(xiàn)41被封入在腔室80內(nèi)。主要由殼體24的內(nèi)徑、中心導(dǎo)體50的外徑?jīng)Q定腔室80的容積。
[0044]在殼體24的上表面中央固定有同軸連接器30，該同軸連接器30用于供電纜連接，該電纜將外部的收發(fā)器和TM01模式轉(zhuǎn)換器20連結(jié)起來(lái)。同軸連接器30內(nèi)的導(dǎo)體作為供電線(xiàn)34從殼體24的中心孔28的周壁隔開(kāi)間隔地延伸至腔室80，與供電部36接合。供電部36為比貼片天線(xiàn)41的直徑小的圓板狀的部件，隔開(kāi)較小的間隙通過(guò)靜電電容耦合對(duì)貼片天線(xiàn)41進(jìn)行供電。其中，根據(jù)情況，可以將供電線(xiàn)34和貼片天線(xiàn)41直接連接。
[0045]在中心導(dǎo)體50的下部設(shè)置有導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合部58。導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合部58被壓入導(dǎo)線(xiàn)70的一端部。導(dǎo)線(xiàn)70如在后面詳細(xì)說(shuō)明那樣延伸至液體箱的底部，所以被施加有相當(dāng)大的載荷，因液體箱內(nèi)的液體起伏而被施加有橫向上的載荷。成為如下結(jié)構(gòu):這些載荷經(jīng)由中心導(dǎo)體50的主體部分、短銷(xiāo)52施加于殼