用于物位测量设备的雷达电路的制作方法

本发明涉及用于工业或私人环境中的过程自动化的测量设备技术。特别地，本发明涉及用于物位测量设备的雷达电路、这种雷达电路的使用以及具有雷达电路的雷达物位测量设备。

背景技术：

1、在工业或私人环境的过程测量技术中，使用了具有雷达处理器的测量设备，它们可用于物位测量或物体监测。这种测量设备发射雷达测量信号，该信号被填充材料表面等反射后，并再返回测量设备。可根据接收的反射雷达测量信号确定物位。这种雷达处理器也可被设计为用于测量设备，即用于所谓的反射微波屏障。这些设备可检测物体是否在波束路径中。

2、所使用的测量设备的电源在连接到4至20ma双线线路时通常非常受限，或者是自给自足的且无需外部电源即可操作。

3、特别地，在测量精度以及频率与测量设备的能源需求和使用寿命之间存在着矛盾。

技术实现思路

1、本发明的目的是为测量设备提供一种高能效雷达处理器，它能以较低的能耗提供较高的测量精度。

2、本发明的第一方面涉及用于物位测量设备的雷达电路，其包括第一和第二专用集成电路(asic)。第一专用集成电路具有第一结构尺寸且/或利用第一半导体技术制造。另一方面，第二个专用集成电路具有第二结构尺寸且/或利用第二半导体技术制造。第一结构尺寸不同于第二结构尺寸，且/或第一半导体技术不同于第二半导体技术。

3、以此方式，可以使两个asic的处理和操作适应于它们所必须满足的要求。例如，第一(或第二)asic可用于控制和测量值计算任务，而第二(或第一)asic被配置为用于生成雷达测量信号。这两项任务以截然不同的工作频率进行。例如，第二asic的操作频率范围可被设计为6ghz、24ghz、60ghz、80ghz、120ghz、180ghz或240ghz，或更高。

4、特别地，第一asic和第二asic可以在它们之间分配处理测量任务所需的部件。特别地，第一asic可以具有pll，而第二asic负责生成雷达测量信号。

5、特别地，第二asic可以是单片微波集成电路(mmic：(monolithic microwaveintegrated circuit)。

6、另一方面，第一asic的操作范围可以在兆赫范围内，例如40兆赫。

7、特别地，第一(或第二)asic的结构尺寸可以小于50nm，而第二(或第一)asic的结构尺寸可以大得多，例如130nm。

8、根据本发明的一实施例，第一asic和第二asic布置成相互堆叠或相互重叠。

9、例如，第一asic布置在载板上，而第二asic布置在第一asic上。

10、第二asic可以布置在载板的凹槽上或内，而第一asic布置在第二asic上。

11、根据一实施例，第一asic在其上侧具有作为反射器的金属化部，以反射由第二asic生成的雷达测量信号，从而将其引向另一方向，即朝向填充材料。

12、根据另一实施例，载板在第一asic下方具有作为反射器的金属化部，以反射由第二asic生成的雷达测量信号。

13、根据另一实施例，雷达电路具有主辐射器，主辐射器被配置为用于发射由第二asic生成的雷达测量信号，其中，主辐射器布置在第二asic上或载板上。

14、根据另一实施例，第一asic包括锁相环(pll)、模数转换电路(adc)、有限状态机(fsm)和/或用于雷达电路的处理器的数字接口。

15、根据另一实施例，第一asic被配置为用于向第二asic的压控振荡器(vco)和/或第二asic的乘法器供电。

16、根据另一实施例，第一asic和第二asic是单独部件。第二asic是雷达芯片，其被配置为用于产生雷达测量信号，该雷达测量信号然后由天线或辐射元件发射。上述的处理器被配置为用于根据接收的雷达信号确定测量值。这两个asic通过相应的控制和供电线路相互连接。

17、第一asic可被设计为雷达配套asic，其接管雷达电路中的控制任务和/或测量值检测任务。以此方式，当使用不同的雷达芯片时，能够以低成本将基本的控制和检测任务组合在紧凑单元中，同时实现相应雷达芯片的高能效操作。

18、术语“工业环境中的过程自动化”可以理解为技术的一个子领域，其包含无人工参与的操作机器和设备的所有措施。过程自动化的一个目标是在化学、食品、制药、石油、造纸、水泥、航运或矿业等领域中使工厂的各个部件的交互自动化。为此，可以使用大量的传感器，这些传感器特别适用于过程工业的诸如机械稳定性、对于污染物的不敏感性、极端温度、极端压力等特定要求。通常将这些传感器的测量值传送到控制室，在控制室中可以监测诸如填充物位、极限物位、流量、压力或密度等过程参数，并且可以手动或自动更改整个工厂的设置。

19、工业环境中的过程自动化的一个子领域涉及系统的物流自动化和供应链的物流自动化。在物流自动化领域中，借助于距离传感器和角度传感器使建筑物内或外或者单个物流设备内或外的过程自动化。典型的应用是例如用于以下领域的物流自动化系统：机场的办理行李和货物托运处理领域、交通监控领域(收费系统)、贸易领域、包裹配送或还有建筑物安全(访问控制)领域。先前列出的示例的共同点在于，各个应用端都需要将存在检测与对象大小和位置的精确测量结合起来。为此，可以使用借助于激光、led、2d相机或3d相机的基于光学测量方法的传感器，这些传感器根据飞行时间原理(tof：time of flight)检测距离。

20、工业环境中的过程自动化的另一子领域涉及工厂/制造自动化。在诸如汽车制造业、食品制造业、制药业或一般包装行业等许多行业中，都可以见到这种应用示例。工厂自动化的目的是使通过机器、生产线和/或机器人执行的货物生产自动化，即，在没有人工参与的情况下运行。在此使用的传感器以及在检测对象的位置和大小时对于测量精度的特定要求与上述物流自动化示例中的传感器和特定要求相当。

21、根据另一方面，提供了一种具有上述和下述的雷达电路的雷达物位测量设备。

22、本发明的另一方面涉及雷达电路在雷达测量设备中的使用。

23、下面将参考附图来说明本发明的实施例。如果在以下附图说明中使用相同的附图标记，则它们表示相同或相似的元件。附图中的图示是示意性的，并且未按比例绘制。

技术特征：

1.一种用于物位测量设备(20)的雷达电路(100)，其包括：

2.根据权利要求1所述的雷达电路(100)，

3.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

4.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

5.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

6.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

7.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

8.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，其包括载板(400、500)，

9.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

10.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，其包括载板(400、500)，

11.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，其包括：

12.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

13.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

14.根据权利要求1或2所述的雷达电路(100)，

15.根据前述任一项权利要求所述的雷达电路(100)在雷达物位测量设备(20)中的使用。

16.一种雷达物位测量设备(20)，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的雷达电路(100)。

技术总结用于物位测量设备的雷达电路，其包括第一专用集成电路和第二专用集成电路，第一专用集成电路和第二专用集成电路具有不同的结构尺寸且/或使用不同半导体技术制造。技术研发人员：克里斯托弗·米勒,罗兰·韦勒,丹尼尔·舒尔特海斯受保护的技术使用者：VEGA格里沙贝两合公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25