Die Erfindung betrifft eine Antenne für Hochfrequenz-basierte Dielektrizitätswert-Messung.

In der Automatisierungstechnik, insbesondere zur Prozessautomatisierung werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung diverser Messgrößen dienen. Bei der zu bestimmenden Messgröße kann es sich beispielsweise um einen Füllstand, einen Durchfluss, einen Druck, die Temperatur, den pH-Wert, das Redoxpotential, eine Leitfähigkeit oder den Dielektrizitätswert eines Mediums in einer Prozessanlage handeln. Zur Erfassung der entsprechenden Messwerte umfassen die Feldgeräte jeweils geeignete Sensoren bzw. basieren auf geeigneten Mess-Verfahren. Eine Vielzahl verschiedener Feldgeräte-Typen wird von der Firmen-Gruppe Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.

Aus dem komplexwertigen Dielektrizitätswert (auch bekannt als „Dielektrizitätskonstante“ oder „Relative Permittivität“) können diverse Messgrößen des vorliegenden Mediums abgeleitet werden, wie beispielsweise der Feuchtegehalt, die Stoffzusammensetzung oder etwaige Verunreinigungen. Daher ist die Bestimmung des Dielektrizitätswertes sowohl bei Feststoff-artigen Medien wie Zement oder Getreide, als auch bei flüssigen und gasförmigen Medien, wie beispielsweise bei Treibstoffen, Abwässern, Gasen oder Chemikalien von großem Interesse. Hierbei kann der Dielektrizitätswert prinzipiell sowohl bei lagernden als auch bei strömenden Medien bestimmt werden. Dementsprechend definiert sich der Begriff „Behälter"’ im Rahmen der Erfindung beispielsweise als Tank, Silo, Becken oder als Rohrleitungsabschnitt.

Neben dem induktiven- und kapazitiven Messprinzip zur Bestimmung des Dielektrizitätswertes werden vor allem Hochfrequenz-basierte Messprinzipien angewendet. Diesbezüglich bezieht sich der Begriff „Hochfrequenz“ im Kontext dieser Patentanmeldung auf entsprechende Signale mit Frequenzen zwischen 0.03 GHz und 300 GHz. Hierbei ist es neben dem TDR-Prinzip („Time Domain Reflectometry“) möglich, den Dielektrizitätswert mittels transmittiver bzw. reflektiver Hochfrequenz-Messung zu bestimmen. Im Fall des transmittiven Messprinzips wird innerhalb des Behälters, welcher das zu untersuchende Medium enthält, ein Hochfrequenz-Signal mit einer definierten Frequenz bzw. Frequenz-Änderung in eine Messstrecke, die durch das Medium führt, eingekoppelt. Dabei wird nach Durchlauf durch die Messstrecke eine Amplitude/Amplitudenänderung, und/oder eine Phase/Phasenverschiebung gemessen, um hieraus beispielsweise auf Basis entsprechender Kalbrationsmessungen wiederum den ggf. komplexwertigen Dielektrizitätswert zu bestimmen. Näher beschrieben ist ein transmittiv arbeitendes Dielektrizitätswert-Messgerät beispielsweise in der deutschen Veröffentlichungsschrift DE 102017 130 728 A1.

An die Antennen von Hochfrequenz-basierten Dielektrizitätswert-Messgeräten werden je nach Prozessanlage konstruktiv diverse Anforderungen gestellt, da die Antennen gegebenenfalls die einzigen Komponenten mit direktem Kontakt zum Medium sind: So müssen die Antennen einerseits gegen aggressive Medien, hohe Drücken und hohe Temperaturen beständig sein. Des Weiteren dürfen die Antennen möglichst nicht in den Behälter hineinragen. Andererseits müssen die Antennen ein effizientes Übertragungsverhalten der Hochfrequenz-Signale aufweisen.

In dem britischen Patent GB 2 293 014 wird eine Hohlleiter-basierte Antenne für Hochfrequenz-basierte Dielektrizitätswert-Bestimmung beschrieben. Dabei wird der Hohlleiter aus einem Edelstahlkörper gebildet, in den eine Glas- Keramik-Füllung eingeschmolzen ist. Durch die Glasfüllung erhält die Antenne eine hohe Beständigkeit gegenüber den Bedingungen im Behälter. Allerdings ist die Glasfüllung mit einer aufwändigen Fertigung verbunden. Des Weiteren weist die Antenne zwangsweise ein vergleichsweise großes Volumen auf, da Glaskeramik eine vergleichsweise geringe Perm ittivität aufweist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, zur hochfrequenztechnischen Dielektrizitätswert-Messung eine effiziente Antenne mit großer Druck- und Temperaturbeständigkeit bereitzustellen, die kompakt und einfach fertigbar ist. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Antenne zum Aussenden und/oder Empfangen von Hochfrequenz-Signalen, die zumindest folgende Komponenten umfasst:

- Einen Hochfrequenz-Wellenleiter, mittels dem das Hochfrequenz-Signal entlang einer insbesondere geradlinigen Wellenleiter-Achse transmittierbar ist, mit o einer ersten Endfläche, die in etwa orthogonal zur Wellenleiter- Achse ausgerichtet ist, um das Hochfrequenz-Signal hierüber auszusenden bzw. zu empfangen, und mit o einer in etwa rechtwinklig zur Wellenleiter-Achse verlaufenden Durchführung, für

- einen Koaxial-Leiter, um das auszusendende Hochfrequenz-Signal in den Hochfrequenz-Wellenleiter einzukoppeln, bzw. um das empfangene Hochfrequenz-Signal abzugreifen, mit o einem elektrischen Außenleiter, der elektrisch mit dem Hochfrequenz-Wellenleiter verbunden ist, o einem derart ausgelegten Leiter-Abschluss, so dass das einzukoppelnde bzw. abzugreifende Hochfrequenz-Signal dort reflektiert wird, und o einem dem Leiter-Abschluss gegenüberliegenden Anschluss- Mittel zur hochfrequenztechnischen Kontaktierung der Antenne.

Dabei ist der Koaxial-Leiter erfindungsgemäß derart weit über die Durchführung hinaus durchgeführt, so dass der Koaxial-Leiter zwischen der Durchführung und dem Leiter-Abschluss eine definierte Kapazität ausbildet. Hierdurch wird der Koaxial-Leiter hochfrequenztechnisch optimal an den Hochfrequenz-Wellenleiter angepasst, ohne hierfür zusätzliche elektrische Komponenten integrieren zu müssen. Hieraus resultiert eine Hochfrequenztechnisch effiziente Antenne, die aufgrund ihrer wenigen Komponenten einfach fertigbar ist.

Sofern der Hochfrequenz-Wellenleiter und der Koaxial-Leiter zumindest zwischen der Durchführung und dem Leiter-Abschluss konstruktiv durch einen Trägerkörper eingefasst sind, ist es möglich, den Hochfrequenz-Wellenleiter als Hohlleiter zu konzipieren, indem der Trägerkörper als Negativ-Form des Hochfrequenz-Wellenleiters ausgebildet wird. In diesem Fall muss der Trägerkörper zumindest auf der Oberfläche dieser Negativ-Form elektrisch leitfähig ausgestaltet sein, sofern der Trägerkörper nicht komplett aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Stahl, gefertigt ist. Alternativ zu einer Auslegung als Hohlleiter ist es auch denkbar, den Hochfrequenz-Wellenleiter als dielektrischen Wellenleiter auszulegen.

Auch wenn der Hochfrequenz-Wellenleiter als Hohlleiter konzipiert ist, bietet es Vorteile, wenn der Hochfrequenz-Wellenleiter mit einem dielektrischen Material gefüllt ist, welches bei einer entsprechenden Frequenz des Hochfrequenz-Signals eine Perm ittivität von zumindest 2 aufweist, wie insbesondere Titan-Oxid, Aluminium-Oxid oder Zirkon-Oxid. Hierdurch können die Abmessungen des Hochfrequenz-Wellenleiters im Vergleich zu einem Luft-gefüllten Hohlleiter deutlich reduziert werden. Außerdem sind diese Materialien chemisch und physikalisch äußerst robust, wodurch die Antenne eine große Druck- und Temperaturbeständigkeit erlangen kann.

Aus Hochfrequenztechnischer Sicht ist es außerdem vorteilhaft, wenn die zweite Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters, die in Bezug zur Wellenleiter-Achse der ersten Endfläche gegenüberliegt, das Hochfrequenz- Signal mit einem Phasensprung von 180° reflektiert. Sofern der Hochfrequenz- Wellenleiter auf Basis eines dielektrischen Materials gefertigt ist, kann ein entsprechender Phasensprung an der zweiten Endfläche beispielsweise realisiert werden, wenn die zweite Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters mit einer Metallisierung versehen ist. Auch für den Fall, dass der Hochfrequenz-Wellenleiter als Hohlleiter ausgebildet ist, kann ein entsprechender Phasensprung durch eine leitfähige Auslegung der zweiten Endfläche erreicht werden.

Sofern die Aus- und Einkopplung des Hochfrequenz-Signals zwischen Antenne und Medium optimal ist, kann hierdurch die Sensitivität der Dielektrizitätswert-Messung maximiert werden. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Antenne eine Cutoff-Frequenz aufweist, die minimal 10 % niedriger als die - niedrigste - Frequenz des Hochfrequenz-Signals ist. Der diesbezüglich primär zu optimierende Parameter ist der Querschnitt des Hochfrequenz- Wellenleiters. Die Entfernung zwischen der Durchführung und der zweiten Endfläche im Hochfrequenz-Wellenleiter ist vorzugsweise so zu wählen, dass sie einem Viertel der Wellenlänge des Hochfrequenz-Signals entspricht. In Kombination mit dem Phasensprung von 180° an der zweiten Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters ergibt sich hierdurch eine positive Interferenz des Hochfrequenz-Signals im Hochfrequenz-Wellenleiter, wodurch die Einkopplung bzw. Auskopplung des Hochfrequenz-Signals in den bzw. aus dem Hochfrequenz-Wellenleiter maximiert wird.

Die resultierende Kapazität des Koaxial-Leiters zwischen der Durchführung im Hochfrequenz-Wellenleiter und dem Leiter-Abschluss ist optimalerweise so zu konzipieren, dass sie die parasitäre Kapazität des Hochfrequenz-Wellenleiters kompensiert. Diesbezüglich ist es außerdem vorteilhaft, wenn der Leiter- Abschluss des Koaxial-Leiters so ausgelegt ist, dass das einzukoppelnde bzw. abzugreifende Hochfrequenz-Signal dort ohne Phasensprung reflektiert wird (bspw. mittels eines Hohlraums zwischen dem Koaxial-Leiter und dem Trägerkörper).

Eine einfache Fertigung der erfindungsgemäßen Antenne ist vor allem dann möglich, wenn der Hochfrequenz-Wellenleiter mittels eines Schraubeinsatzes, welcher über den Leiter-Abschluss in Richtung des Koaxial-Leiters in den Trägerkörper einschraubbar ist, im Trägerkörper fixiert ist. Ein entsprechend einfaches Verfahren zur Fertigung der Antenne umfasst dabei folgende Verfahrensschritte:

- Bereitstellen des Hochfrequenz-Wellenleiters, des Koaxial-Leiters und des Trägerkörpers,

- Einsetzen des Hochfrequenz-Wellenleiters in den Trägerkörper über eine korrespondierende Öffnung des Trägerkörpers für die erste Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters,

- Einsetzen des Koaxial-Leiters in die Durchführung des Hochfrequenz- Wellenleiters, und

- Fixierung des Hochfrequenz-Wellenleiters und/oder des Koaxial-Leiters mittels Einschrauben des Schraubeinsatzes in den Trägerkörper. Auf Basis der erfindungsgemäßen Antenne kann ein Hochfrequenz-basiertes Messgerät zur Bestimmung eines Dielektrizitätswertes eines Mediums realisiert werden. Hierzu hat das Messgerät folgende Komponenten zu umfassen:

- Zumindest eine Antenne gemäß einer der zuvor erwähnten Ausführungsvarianten, um das Hochfrequenz-Signal gen Medium auszusenden, und/oder um das Hochfrequenz-Signal nach Interaktion mit dem Medium zu empfangen,

- eine Signalerzeugungs-Einheit, die zur Erzeugung des auszusendenden Hochfrequenz-Signals - ggf. über eine Sende- ZEmpfangs-Weiche - mit dem Anschluss-Mittel der Sende-Antenne verbunden ist, und

- eine Auswertungs-Einheit, die - wiederum ggf. über die Sende- ZEmpfangs-Weiche - mit dem Anschluss-Mittel der Empfangs-Antenne verbunden ist, um den Dielektrizitätswert anhand des empfangenen Hochfrequenz-Signals zu bestimmen.

Im Rahmen der Erfindung bezieht sich der Begriff „Interaktion“ entweder auf Transmission durch das Mediums entlang einer definierten Messstrecke (also zwischen der Sende-Antenne und der Empfangs-Antenne), oder auf Reflektion am Medium.

Die Auswertungs-Einheit kann den Dielektrizitätswert des Mediums zumindest im Falle des transmittiven Messprinzips anhand einer Amplitude, einer Phase oder einer Signallaufzeit des empfangenen Hochfrequenz-Signals komplexwertig ermitteln. In diesem Zusammenhang wird unter dem Begriff „Einheit im Rahmen der Erfindung prinzipiell jede elektronische Schaltung verstanden, die für den angedachten Einsatzzweck geeignet ausgelegt ist. Es kann sich also je nach Anforderung um eine Analogschaltung zur Erzeugung bzw. Verarbeitung entsprechender analoger Signale handeln. Es kann sich jedoch auch um eine Digitalschaltung, wie einem FPGA oder ein Speichermedium in Zusammenwirken mit einem Programm handeln. Dabei ist das Programm ausgelegt, die entsprechenden Verfahrensschritte durchzuführen bzw. die notwendigen Rechenoperationen der jeweiligen Einheit anzuwenden. In diesem Kontext können verschiedene elektronische Einheiten des Messgerätes im Sinne der Erfindung potenziell auch auf einen gemeinsamen physikalischen Speicher zurückgreifen bzw. mittels derselben physikalischen Digitalschaltung betrieben werden.

Anhand der nachfolgenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : Ein hochfrequenzbasiertes Dielektrizitätswert-Messgerät an einem Rohrleitungsabschnitt, und

Fig. 2: eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Antenne zur Hochfrequenz-basierten Dielektrizitätswert-Messung.

Zum allgemeinen Verständnis von transmittiver Dielektrizitätswert-Messung ist in Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Rohrleitungsabschnittes 3 illustriert. Der Rohrleitungsabschnitt 3 wird von einem gasförmigen Medium 2 wie Propan, Stickstoff etc. oder von einem flüssigen Medium 2 wie Treibstoff, Getränken oder Abwässern mit feststoffartigen Sedimenten durchströmt. Hierbei ist der Dielektrizitätswert DK des Mediums 2 zu bestimmen. Dazu sind an der Innenwand des Rohrleitungsabschnittes 3 gegenüberliegend zueinander eine Sende-Antenne 10 und eine Empfangs-Antenne 10' angeordnet und zueinander ausgerichtet. Die Sende-Antenne 10 dient zum Aussenden von Hochfrequenz-Signalen Sha gen Medium 2, während die Empfangs-Antenne 10' die Hochfrequenz-Signale EHF nach Durchlaufen der resultierenden Messstrecke empfängt.

Das Hochfrequenz-Signal SHF wird von einer entsprechend ausgelegten Signalerzeugungs-Einheit 12 generiert, welche hierzu mit der Sende-Antenne 10 verbunden ist. Anhand des Empfangs-Signals EHF bestimmt das Dielektrizitätswert-Messgerät 1 wiederum den Dielektrizitätswert DK des Mediums 2. Hierzu ist eine Auswertungs-Einheit 12 des Dielektrizitätswert- Messgeräts 1 an die Empfangs-Antenne 10' angeschlossen, um die Phase, die Signallaufzeit und/oder die Amplitude des Empfangs-Signals EHF zu erfassen. Hieraus kann die Auswertungs-Einheit 12 beispielsweise auf Basis von entsprechenden Kalibrationsdaten wiederum den Dielektrizitätswert DK des Mediums 2 bestimmen. Damit die Phase bzw. Amplitude auch relativ zum auszusendenden Hochfrequenz-Signal SHF ermittelt werden kann, ist die Auswertungs-Einheit 12 bei Bedarf entsprechend mit der Signalerzeugungs- Einheit 11 verschaltet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Dabei kann die Signalerzeugungs-Einheit 11 bei dem in Fig. 1 dargestellten Dielektrizitätswert-Messgerät 1 beispielsweise auf einer PLL („Phase Locked Loop“) basieren. In diesem Zusammenhang können die Signalerzeugungs- Einheit 11 und die Auswertungs-Einheit 12 beispielsweise gemeinsam als Netzwerk-Analysator konzipiert werden.

Alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante des Dielektrizitätswert-Messgerätes 1 kann eine der Antennen 10, 10' des Dielektrizitätswert-Messgerätes 1 auch als kombinierte Sende-/Empfangs- Antenne ausgelegt werden, während am Ort der anderen Antenne 10, 10' ein Reflektor für das Hochfrequenz-Signal SHF, EHF angebracht wird. In diesem Fall sind die Signalerzeugungs-Einheit 11 und Auswertungs-Einheit 12 jeweils getrennt über eine Sende-/Empfangs-Weiche mit der Sende-/Empfangs- Antenne zu verbinden. In einer weiteren Abwandlung hiervon kann auch auf den Reflektor verzichtet werden, so dass über die kombinierte Sende- /Empfangs-Antenne nicht der transmittierte Anteil EHF, sondern der an der Sende-/Empfangs-Antenne reflektierte Anteil des erzeugten Hochfrequenz- Signals SHF durch die Auswertungs-Einheit 12 bestimmt wird. Analog zum transmittiven Verfahren kann im Falle dieses reflektiven Verfahrens der Dielektrizitätswert des Mediums 2 über den reflektierten Anteil des erzeugten Hochfrequenz-Signals SHF bestimmt werden.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Antennen-Aufbau, der kompakt auslegbar und einfach fertigbar ist, wobei dieser Antennen-Aufbau eine große Druck- und Temperaturbeständigkeit erlaubt. Kern des dortigen Antennen- Aufbaus, der gleichermaßen als Sende-Antenne 10, wie auch als Empfangs- Antenne 10' eingesetzt werden kann, ist ein Hochfrequenz-Wellenleiter 100, in dem das auszusendende Hochfrequenz-Signal SHF und das zu empfangene Hochfrequenz-Signal EHF entlang einer geradlinigen Wellenleiter-Achse a transmittierbar ist. Gen Medium 2 wird der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 durch eine erste Endfläche 1001 abgeschlossen. Damit das auszusendende Hochfrequenz-Signal SHF über die erste Endfläche 1001 verlustarm in das Medium 2 einkoppelbar ist, bzw. damit das zu empfangene Hochfrequenz- Signal EHF verlustarm in den Hochfrequenz-Wellenleiter 100 einkoppelbar ist, weist die erste Endfläche 1001 eine zur Wellenleiter-Achse a in etwa orthogonale Ausrichtung auf. Dabei sind die Querschnittsform (bspw. rund oder rechteckig) und die Querschnitts-Abmessungen des Hochfrequenz- Wellenleiters 100 entlang der Wellenleiter-Achse a auf die Frequenz des Hochfrequenz-Signals SHF, EHF optimiert.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante ist der Hochfrequenz- Wellenleiter 100 aus einem dielektrischen Material gefertigt. Dabei kann der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 mit umso kleineren Abmessungen bemaßt werden, je höher die Perm ittivität des dielektrischen Materials bei der entsprechenden Frequenz des Hochfrequenz-Signals SHF, EHF ist. Hierfür geeignete Materialien, die eine Perm ittivität von größer als zwei aufweisen, und die zudem eine verlässliche Druck- und-Temperatur-Beständigkeit aufweisen, sind beispielsweise Titan-Oxid, Aluminium-Oxid oder Zirkon-Oxid. Optional kann der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 mit Ausnahme der ersten Endfläche 1001 außenseitig mit einer Metallisierung versehen werden, um die Transmission innerhalb des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 weiter zu verbessern. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die zweite Endfläche 1003 des Hochfrequenz-Wellenleiters 100, die in Bezug zur Wellenleiter-Achse a der ersten Endfläche 1001 gegenüberliegt, das Hochfrequenz-Signal SHF, EHF mit einem Phasensprung von 180° reflektiert.

Hochfrequenztechnisch angesteuert wird der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 von der Signalerzeugungs-Einheit 11 bzw. von der Auswertungs-Einheit 12 über einen elektrischen Koaxial-Leiter 101 , wie beispielsweise ein Koaxial- Kabel. Über diesen Koaxial-Leiter 101 kann die Signalerzeugungs-Einheit 11 das auszusendende Hochfrequenz-Signal SHF in den Hochfrequenz- Wellenleiter 100 einkoppeln, bzw. die Auswertungs-Einheit 12 kann über den Koaxial-Leiter 101 das empfangene Hochfrequenz-Signal EHF abgreifen. Hierzu ist rechtwinklig zur Wellenleiter-Achse a eine durchgängige Durchführung 1002 in den Hochfrequenz-Wellenleiter 100 eingelassen, deren Durchmesser auf den Außendurchmesser des Koaxial-Leiters 101 abgestimmt ist. Dabei ist der Außenleiter 1011 des Koaxial-Leiters 101 elektrisch mit dem Hochfrequenz-Wellenleiter 100 verbunden. Der Innenleiter des Koaxial-Leiters 101 verläuft durch die Durchführung 1002 hindurch bis zum Leiter-Abschluss 1012 des Koaxial-Leiters 101. Dabei ist die Durchführung 1002 optimalerweise so anzubringen, dass die Entfernung d der zweiten Endfläche 1003 des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 zum Koaxial-Leiter 101 hin einem Viertel der Wellenlänge des Hochfrequenz-Signals SHF, EHF entspricht. In Verbindung mit dem Phasensprung von 180° an der zweiten Endfläche 1003 optimiert dies die Transmission im Hochfrequenz-Wellenleiter 100.

Endseitig verfügt der Koaxial-Leiter 101 über ein Anschluss-Mittel 1013, wie beispielsweise einen Bajonett-Anschluss zur hochfrequenztechnischen Verbindung der jeweiligen Einheit 11 , 12 mit dem Koaxial-Leiter 101 bzw. mit der Antenne 10, 10‘. Dabei ist der Leiter-Abschluss 1012 des Koaxial-Leiters 101 , welcher dem Anschluss-Mittel 1013 am Koaxial-Leiter 101 gegenüberliegt, so ausgelegt, dass das einzukoppelnde bzw. abzugreifende Hochfrequenz-Signal SHF, EHF dort ohne Phasensprung reflektiert wird. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsvariante ist der Koaxial-Leiter 101 hierzu als offenes Leiter-Ende ausgelegt. Außerdem ist der Koaxial-Leiter 101 derart durch die Durchführung 1002 hindurchgeführt, dass der Leiter-Abschluss 1012 nicht bündig mit der Durchführung 1002 abschließt, sondern so dass der Leiter-Abschluss 1012 mit einer definierten Oberlänge I über die Durchführung 1002 hinaus absteht. Somit kann dem Koaxial-Leiter 101 zwischen der Durchführung 1002 und dem Leiter-Abschluss 1012 eine definierte Kapazität C zugewiesen werden. Dabei bemisst sich die Kapazität C nach der parasitären Kapazität des Hochfrequenz-Wellenleiters 100.

Damit die Aus- und Einkopplung des Hochfrequenz-Signals SHF, EHF aus bzw. in die Antenne 10, 10' maximiert wird, ist es außerdem vorteilhaft, die Cutoff- Frequenz der Antenne 10, 10' so einzustellen, dass die Cutoff-Frequenz mindestens 10 % niedriger als die (niedrigste) Frequenz des Hochfrequenz- Signals SHF, EHF ist. Der in diesem Zusammenhang primär relevante Parameter ist die Querschnittsgeometrie des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 in Bezug zur Wellenleiter-Achse a. Daneben muss auch die Gesamtlänge des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 entlang der Achse a, also zwischen der ersten Endfläche 1001 und der zweiten Endfläche 1003 des Hochfrequenz- Wellenleiters 100 so ausgelegt werden, dass die hochfrequenztechnische Kopplung zwischen dem Koaxial-Leiter 101 und dem Hochfrequenz- Wellenleiter 100 maximal ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 und der Koaxial-Leiter 101 mit Ausnahme des Anschluss-Mittels 1013 und mit Ausnahme der ersten Endflächei 001 von einem Trägerkörper 102 eingefasst. Dabei umschließt der Trägerkörper 102 den Hochfrequenz-Wellenleiter 100 bis auf die zweite Endfläche 1003 des Hochfrequenz-Wellenleiters 100, zu der ein definierter Hohlraum ausgebildet ist, formschlüssig. Dabei ist der Hohlraum zum dauerhaften Fixieren des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 mittels Kleber vorgesehen. Auch den Koaxial-Leiter 101 umschließt der Trägerkörper 102 bis auf die Länge I zwischen der Durchführung 1002 und dem Leiter-Abschluss 1012 formschlüssig. Durch die prinzipiell formschlüssige Auslegung des Trägerkörpers 102 kann die Antenne 10, 10' die jeweilige Öffnung des Rohrleitungsabschnitt 3, an welcher die Antenne 10, 10' angebracht ist, überdruckfest abdichten.

Im fertiggestellten Zustand der Antenne 10, 10' ist der Hochfrequenz- Wellenleiter 100 zunächst ausschließlich mittels eines Schraubeinsatzes 1021 im Trägerkörper 102 fixiert. Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, sind der Trägerkörper 102 und der Schraubeinsatz 1021 hierzu derart mittels eines korrespondierenden Gewindes versehen, dass der Schraubeinsatz 1021 über den Leiter-Abschluss 1012 in Richtung des Koaxial-Leiters 101 in den Trägerkörper 102 einschraubbar ist. Dadurch drückt der Schraubeinsatz 1021 den Hochfrequenz-Wellenleiter 100 im verschraubten Zustand über ein Feder- Element 1022 orthogonal zur Wellenleiter-Achse a gegen den Trägerkörper 102. Zur nachhaltigen Fixierung des Hochfrequenz-Wellenleiters 100 kann in den Hohlraum hinter der zweiten Endfläche 1003 zusätzlich Kleber eingebracht werden. Dabei ist zwischen dem Feder-Element 1022 und dem Hochfrequenz-Wellenleiter 100 zur Abdichtung gegenüber dem Medium 2 bzw. dem Kleber zusätzlich ein Dichtung 1023 um den Koaxial-Leiter 101 herum angeordnet. Zur Fertigung der Antenne 10, 10' ist vor dem Einschrauben jedoch zunächst der Hochfrequenz-Wellenleiter 100 über eine korrespondierende Öffnung im Trägerkörper 102 für die erste Endfläche 1001 , die im montierten Zustand gen Medium 2 gerichtet ist, einzusetzen. Außerdem ist der Koaxial-Leiter 101 in die Durchführung 1002 des Hochfrequenz- Wellenleiters 100 einzusetzen, wobei dies vor oder nach dem Einschrauben des Schraubeinsatzes 1021 erfolgen kann. Insgesamt lässt sich die Antenne 10; 10' somit in wenigen Fertigungsschritten herstellen.

Bezugszeichenliste

1 Dielektrizitätswert-Messgerät

2 Medium

3 Rohrleitungsabschnitt

10 Sende-Antenne

10' Empfangs-Antenne

11 Signalerzeugungs-Einheit

12 Auswertungs-Einheit

100 Hochfrequenz-Wellenleiter

101 Koaxial-Leiter

102 Trägerkörper

1001 Erste Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters

1002 Durchführung im Hochfrequenz-Wellenleiter

1003 Zweite Endfläche des Hochfrequenz-Wellenleiters

1011 Elektrischer Außenleiter des Koaxial-Leiters

1012 Leiter-Abschluss des Koaxial-Leiters

1013 Anschluss-Mittel

1021 Schraub-Einsatz

1022 Feder-Element

1023 Dichtung a Wellenleiter-Achse

C Kapazität des Koaxial-Leiters

DK Dielektrizitätswert d Entfernung der zweiten Endfläche zur Durchführung

EHF Empfangenes Hochfrequenz-Signal

I Länge des Koaxial-Leiters hinter der Durchführung

SHF Hochfrequenz-Signal