[发明专利]用于RF功率测量的微制造热量计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年2月22日申请的题为“MICROFABRICATEDCALORIMETERFORRFPOWERMEASUREMENT”的美国临时专利申请序列号No.61/767,872的优先权，其全部通过引用的方式结合于此。

技术领域

本发明主要涉及射频(RF)功率测量。特别地，本发明涉及用于RF功率测量的微制造(microfabricated)DC替代热量计和使用该热量计的方法。

背景技术

RF功率是频繁测量的量，因为其他RF电学量，像电流、电压和阻抗难以测量及在RF设备中量化。在低频，通过解释已知阻抗上的电压和电流来进行功率测量。但是，在高频，例如RF频率，阻抗变化明显且因此直接的功率测量不可行。

传统地，手持RF功率计通过将高频RF功率直接转换成DC信号，例如通过使用肖特基(Schottky)或砷化镓(Gallium-Arsenide)二极管，并测量该DC信号来得到直接测量的RF功率。但是，使用这些传统直接测量技术的测量计的精度对测量的RF信号的频率和波形很敏感。

因此，需要对RF信号频率或波形不敏感的手持RF功率计。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了射频(RF)功率热量计。RF功率热量计具有电耦合到RF输入的负载，该RF输入被配置成被电耦合到RF电源；电耦合到该负载的可变低频电源，且被配置成提供低频功率给负载；热耦合到负载的热介质；热耦合到热介质的出口温度传感器，该出口温度传感器被设置以测量由于负载加热导致的热介质的温度；电路，被配置成通过以下方式来计算电耦合到RF输入的RF源的功率：使用低频电源的可变偏置基于热介质的温度测量来确定RF源的平均功率。

在本发明的另一方面中，确定RF源的平均功率包括：将已知的低频输入施加到负载，该已知的低频输入具有预定功率值；在将低频输入施加到负载之后测量热介质的第一输出温度；在施加已知低频输入期间施加RF源到负载；在施加已知低频输入和RF源期间测量热介质的第二输出温度；在测量热介质的输出温度的时候降低已知低频输入的功率值，直到输出温度基本上等于第一输出温度；当输出温度基本上等于第一输出温度时确定已知低频输入的功率值；以及基于已知低频输入的预定值与当输出温度基本等于第一输出温度时已知低频输入的功率值之间的差来计算RF源的功率。

在本发明的另一方面中，可变低频电源是交流电电压源。

在本发明的另一方面中，可变低频电源是直流电电压源。

在本发明的另一方面中，热介质是通过热介质通道流通的流体。

在本发明的另一方面中，通过热介质通道的热介质流体的流量是可变的。

在本发明的另一方面中，包括多个流体通道的流体通道路径阵列被配置成改变通过热介质通道的热介质流体的流量。

在本发明的另一方面中，流体通道路径阵列包括与多个流体通道进行流体上连通的流体开关，每个流体通道路径阵列的每个流体通道具有不同长度和/或水力直径。

在本发明的另一方面中，流体通道路径阵列的每个流体通道具有热介质泵。

在本发明的另一方面中，热介质是与热交换器热耦合的衬底。

在本发明的另一方面中，出口温度传感器是惠斯通桥(Wheatstonebridge)。

在本发明的另一方面中，功率热量计被配置成测量大约100μW与100mW之间的功率。

在本发明的另一方面中，功率热量计被配置成在下至0Hz以及远高于12GHz的频率测量功率。

在本发明的另一方面中，功率热量计被配置成在大约0Hz与大约12GHz之间的频率测量功率。

在本发明的另一方面中，RF功率热量计还包括不导电衬底；其中负载和输出传感器在该不导电衬底上被微制造。

在本发明的进一步的方面中，RF功率热量计是具有热介质和低频电源的微制造热量计；功率热量计被配置成使用低频电源的可变偏置基于热介质的温度测量来确定RF源的平均功率。