[发明专利]一种用于太赫兹频段的新型量热式功率计

说明书

技术领域

本发明涉及功率计。更具体地，涉及一种用于太赫兹频段的新型量热式功率计。

背景技术

在射频微波频段，功率测量都是基于将高频或微波能量转换成热、力、直流或低频电量等能量形式然后加以测量的，所以一个功率测量仪器总是由感应、吸收并实现能量转换的转换部分及相应的指示器组成的，一般将功率测量仪器称为功率计，将能量转换部分称为功率座、功率探头或功率敏感器，将相应的指示器称为功率指示器。

微波毫米波功率计按原理可分为以下几种：

(1)量热计：量热计是一种测量负载吸收功率后的温度变化的仪器，根据直流功率和被测功率所引起温度变化的不同得出被测功率的量值。量热式功率计因测量准确度较高常被用做功率标准。

(2)测辐射热计：由测辐射热式功率座作为传感器而得名。常用的测辐射热元件有正温度系数的镇流电阻和负温度系数的热敏电阻。测辐射热元件在吸收高频或微波功率时会由于其导致的温升发生电阻的变化，这一变化可以被作为指示器的电桥检测到。目前常见的测辐射热计是热敏电阻功率计，一般只用于微量热计和量值传递。

(3)热电式功率计：利用热电效应(塞贝克、珀耳帖和汤姆森效应)测量功率的功率计被称为热电式功率计或热电偶式功率计，根据热电元件(热电偶)位置的不同可以分为自热式和他热式两种。热电式功率计是最常用的一种商品功率计。

(4)二极管式功率计：利用二极管检波方式测量功率的功率计被称为二极管式功率计。二极管式功率计也是一种最常用的商品功率计。

由于太赫兹频段的特殊性及其迅速发展，该频段内的相关计量测试需求日益增强。功率参数作为微波毫米波频段表征信号特性的基本参数，是其它参数量值溯源和发展的基础，在太赫兹频段亦是如此。目前我国功率参数的校准测试能力只达170GHz，而已建立的标准只达50GHz，远远不能满足太赫兹频段的校准测试需求。

而上述四种功率计在微波毫米波频段均有实现，但在太赫兹频段没有，原因是由于频段较高，所用的波导传输线的物理尺寸较小，因此对工艺要求很高，难以实现。

而太赫兹频段功率的测量也可基于将太赫兹功率能量转换为热、直流或低频电量等能量形式然后加以测量。但测辐射热式功率计、热电式功率计、二极管式功率计由于各种限制，不易实现。

因此，需要提供一种利用太赫兹功率的热效应，测量分别吸收太赫兹功率及直流功率后的温度变化，根据温度变化得出被测功率的量值的用于太赫兹频段的新型量热式功率计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于太赫兹频段的新型量热式功率计，解决现有功率参数校准测试能力频段不足的问题，满足太赫兹频段内功率参数的量值溯源需求。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于太赫兹频段的新型量热式功率计，包括

太赫兹功率敏感器，根据直流功率引起的温度变化产生第一温差热电势，根据太赫兹功率引起的温度变化产生第二温差热电势；

功率指示器，根据第一温差热电势和第二温差热电势计算太赫兹功率的功率值，并显示所述太赫兹功率的功率值。

优选地，所述太赫兹功率敏感器包括波导转换和WR10功率敏感器；

WR10功率敏感器，根据直流功率引起的温度变化产生第一温差热电势，根据经过波导转换的太赫兹功率引起的温度变化产生第二温差热电势。

优选地，所述波导转换为WR10-WR5波导转换或WR10-WR3波导转换。

优选地，所述WR10功率敏感器包括工作负载、参考负载和热电堆；

工作负载，根据直流功率产生第一温度值，根据太赫兹功率产生第二温度值；

热电堆，根据第一温度值和参考负载的参考温度产生第一温差热电势，根据第二温度值和参考负载的参考温度产生第二温差热电势。

本发明的有益效果如下：

本发明所述技术方案具有热对称性高、动态范围大、阻抗匹配好、测量准确度高的优点。本发明所述技术方案频率覆盖200GHz～325GHz，功率电平1mW～10mW，功率测量不确定度5％～10％(k＝2)，具有宽频带、高准确度的特点，可以解决太赫兹频段内功率参数的量值溯源问题。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出用于太赫兹频段的新型量热式功率计的示意图。

图2示出WR10功率敏感器的示意图。

图3示出用于太赫兹频段的新型量热式功率计工作时的信号走向图。

具体实施方式