用于优化连接元件的阻抗的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于优化高频设备，尤其是现场装置，的两个组件之间的连接元 件的阻抗的方法。
【背景技术】
[0002] 通常应用在自动化技术中，尤其是在过程自动化技术中，的是用于记录和/或影响 过程变量的现场装置。在运种情况下，尤其是从流量测量装置、填充水平测量装置、压力测 量装置、溫度测量装置、限位测量装置和/或分析测量装置组成的组中选择现场装置。
[0003] 流量测量装置尤其包括科里奥利、超声波、縱满、热和/或磁感应流量测量装置。填 充水平测量装置尤其包括微波填充水平测量装置、超声波填充水平测量装置、时域反射填 充水平测量装置(TDR)、福射填充水平测量装置、电容式填充水平测量装置、电感式填充水 平测量装置和/或溫度敏感填充水平测量装置。压力测量装置尤其包括绝对压力、相对压力 或者压差测量装置。溫度测量装置尤其包括具有热电偶和热敏电阻的测量装置。限位测量 装置尤其包括电子振动、超声波限位测量装置和/或电容式限位测量装置。分析测量装置尤 其包括抑传感器、传导性传感器、氧和过氧化氨传感器、（分光)光度传感器和/或离子选择 性电极。
[0004] 大量的运些现场装置由恩德莱斯和豪瑟尔公司生产和销售。
[000引高频设备，诸如，例如现场装置，是由许多W运行频率或者W运行频率的片段进行 工作的组件组成的。例如，申请人恩德莱斯和豪瑟尔公司的基于雷达的Micropilot ES FMR50的填充水平测量装置W25.5GHZ的运行频率工作。运种填充水平测量装置的个别组件 的工作频率为25.5GHz、12.75GHz、750MHz或者 1.5GHz、300MHz和 140 曲Z。
[0006] 尤其是采用更高频率时，在个别组件的连接线中发生反射。取决于所利用的雷达 测量原理(脉冲雷达、调制连续波雷达(所谓的FMCW)、多普勒雷达等等），反射能够影响测量 精确性、测量线性、分辨率和最大测量距离。此外，在脉冲信号的情况下，脉冲形状受反射影 响。因此，在发射信号脉冲的限定脉冲宽度的情况下导致更大的脉冲宽度，运能够干扰相邻 的信号脉冲。信号脉冲与相邻信号脉冲的干扰影响测量误差，信号脉冲的发射器和接收器 之间的距离越大，运种情况越明显。
[0007] 存在降低高频设备的两个组件之间的连接线中的反射的一些方法。在用于填充水 平测量的雷达系统中，通常在每种情况下将两个连接组件的线路阻抗固定为50欧姆。在运 种情况下，仅考虑组件的欧姆电阻，不考虑其电抗。
[0008] 如果两个组件通过相应连接线彼此连接，因为两个组件的欧姆电阻相同，纯理论 上说不发生反射。然而，在现实情况下，组件始终具有为了防止连接线中的反射必须考虑的 电抗。
[0009] 在阻抗匹配的方法中实现运种考虑。在运种情况下，第一组件的阻抗被设置成等 于第二组件的复共辆阻抗。阻抗为复数值，并且由两者与频率相关的实数和虚数部分组成。 在运种情况下，虚数部分代表在分别考虑的频率下的反射行程时间。通过阻抗匹配，优化地 抑制了两个组件之间的反射。运里的问题在于，例如批量生产时的组件公差和组件不精确 性。
[0010] 阻抗匹配方法不仅适合分别工作频率的给定操作，而且，反而也适用于相邻频率。 W运种方式，产生阻抗匹配近似保持的频带。特别地，根据调频连续波原理(FMCW)工作的雷 达装置具有频带。脉冲雷达装置具有包括中屯、频率的频带，其中最高功率密度处于中屯、频 率处。因此，尤其必须考虑中屯、频率附近的频率，W便实现对整个频带的阻抗拼配。
[0011] 能够通过置于连接线上的适配结构实施阻抗匹配。如果阻抗匹配对整个频带近似 正确，则运引起连接线上的适配结构在总频带中发射具有一致组行程时间的信号脉冲。W 运种方式，防止了信号脉冲中的频散效应。在应用连续波信号(FMCW)的情况下，运仅起次要 作用。
[0012] 在将吸波垫(damping mat)粘附于电路板集成的、高频连接线的情况下，通过现有 技术已知一种用于减轻反射的方法。W商标巧ccosorb"提供运些吸波垫。最近，也可获得膏 体形式的具有类似特性的材料。吸波垫的缺点在于不良信号损失。在4-20mA装置的情况下 尤其不利。此外，根据相关性原理(所谓的动态范围），在脉冲雷达系统的情况下存在衰减的 上限，衰减上限显示了相关性或者显示为增加的噪声水平W及期望回声的振幅降低。此外， 大多数组件具有许多电平状态，运些电平状态每个具有不同阻抗。
[0013] 本发明的目标在于对尽可能多的组件电平状态在连接线中防止反射，W便在没有 上述功率损失的情况下，获得尽可能宽的频带。
【发明内容】
[0014] 本发明的目标由权利要求1的主题实现。权利要求1的主题在于一种用于优化高频 设备，尤其是现场装置，的第一组件和第二组件之间的连接元件的阻抗的方法，其中第一组 件和第二组件具有至少两个电平状态，其中连接元件具有输入阻抗和输出阻抗，其中第一 组件在至少两个电平状态的每个电平状态中具有相应的阻抗，
[0015] 其中第二组件在至少两个电平状态的每个电平状态中具有相应的阻抗，
[0016] 包括下列步骤；
[0017] 确定第一组件的复共辆输入阻抗和相应阻抗之间的第一阻件的差的相应量值，确 定第二组件的复共辆输出阻抗和相应阻抗之间的第二阻件的差的相应量值，和相对于连接 元件的输入和输出阻抗，同时地最小化第一和第二组件的差的相应量值。
[0018] 根据本发明，通过对所有电平状态的第一和第二组件的阻抗，而非仅对处于一个 电平状态的第一和第二组件的阻抗，同时地优化连接组件的输入和输出阻抗而实现该目 标。
[0019] 在有利的进一步发展中，在同时最小化之前，对相应量值赋予权重。通过赋予权 重，最频繁地发生或者消耗最多能量或者具有宽频带的电平状态更有助于确定连接元件的 阻抗。
[0020] 在有利的变体中，在优化连接元件的输入和输出阻抗上不施加影响的差的至少一 个相应量值被赋予零权重。W运种方式，在确定连接元件的阻抗时不考虑在计算连接元件 的阻抗时不起作用的电平状态。
[0021] 在有利的实施例中，差的至少一个相应量值的权重被基于第一或者第二组件的输 入功率和/或输入电压和/或输入电流的权重而确定。在确定相应组件的阻抗时考虑每个组 件的输入功率和/或输入电压和/或输入电流。在能够凭经验或者通过模拟确定运些变量的 权重的情况下，运些权重能够被传递给连接元件的阻抗的权重。
[0022] 同样地，本发明的目标由用于优化高频设备，尤其是现场装置，的第一组件巧1)和 第二组件之间的阻抗的连接元件实现，其中第一和第二组件具有至少两个电平状态，其中 连接元件具有输入阻抗和输出阻抗，其中第一组件在至少两个电平状态的每个电平状态中 具有相应的阻抗，其中第二组件在至少两个电平状态的每个电平状态中具有相应的阻抗， 其中同时最小化第一组件的复共辆输入阻抗和相应阻抗之间的第一组件的差的量值和第 二组件的复共辆输出阻抗和相应阻抗之间的第二阻件的差的量值。
[0023] 通过本发明的方法产生的连接元件能够被同样地用于防止两个组件之间的反射。
[0024] 在有利的进一步发展中，连接元件包括具有输入和输出阻抗的适配结构，其中第 一组件的量值和第二阻抗的量值被相对于输入和输出阻抗优化。W运种方式，不必完全替 换连接元件。适配结构被简单地连接至连接元件。
[0025] 在有利的实施例中，连接元件被实施为电连接线。
[0026] 在有利的进一步发展中，连接元件包括至少一个电阻器和/或至少一个电容器和/ 或至少一个线圈。
【附图说明】
[0027] 现在将基于附图更详细地解释本发明，附图示出如下：
[0028] 图1的a-d是根据现有技术的四个不同信号脉冲，其中通过用时间函数绘制电压来 示出脉冲，并且其中脉冲在现场装置的不同组件之间穿过，
[0029] 图2