电磁波功率感应装置及包括该电磁波功率感应装置的系统

摘要

提供一种电磁波功率感应装置及包括该电磁波功率感应装置的系统，包括波导件，电磁波功率入射至波导件；电磁波吸收件，该电磁波吸收件设置在波导件的末端，并且用于吸收入射至电磁波吸收件的前表面的电磁波功率；平行板件，平行板件设置在电磁波吸收件的后方，并且布置在波导件的中心线上方和下方；波导引导件，波导引导件用于固定波导件和电磁波吸收件，其中，平行板件位于波导引导件中；光电元件，该光电元件构造为感应电磁波功率；光电元件固定件，光电元件耦合至光电元件固定件；移动引导件，该移动引导件与光电元件固定件耦合，并且用于控制光电元件进入波导引导件中的移动，以感应电磁波功率。

说明书

技术领域

本专利公开涉及一种电磁波功率测量系统，并且，更具体地，涉及一种 利用光电元件的电磁波感应装置以及一种包括该电磁波感应装置的系统，所 述光电元件使得所述电磁波感应装置能够测量宽频带的电磁波。

背景技术

电磁波功率是直接或间接影响电磁波测定的重要被测变量，并且电磁波 功率通常用于通信和半导体领域。

随着汽车防撞雷达(vehiclecollisionavoidanceradar)以及第五代移动通 信的广泛使用，需要更加频繁地测量毫米频带的电磁波功率。

热敏式功率座已经被应用于感应电磁波功率，但是，由于热敏电阻的制 造工艺以及生产不连续性的限制，热敏式功率座仅能应用于有限的频带。已 经提出了使用热电元件(thermo-element)或二极管代替热敏电阻的感应电 磁波功率的方法。然而，利用热电元件感应电磁波功率受限于频带，并且， 利用二极管感应电磁波功率的方法受限于由二极管的非线性所造成的测量 精度。

因此，需要开发一种电磁波功率感应装置，该电磁波功率感应装置能够 感应包括毫米带宽的宽频带的电磁波功率，同时能够确保电磁波功率的线性 感应。

发明内容

本公开提供一种用于测量宽频带电磁波功率的电磁波功率感应装置和 包括该电磁波功率感应装置的系统。

本公开还提供一种用于测量电磁波功率同时确保线性的电磁波功率感 应装置。

本发明构思的一种实施方式提供一种电磁波功率测量装置，该电磁波功 率测量装置包括：波导件，电磁波功率入射至所述波导件；电磁波吸收件， 该电磁波吸收件设置在所述波导件的末端，并且用于吸收入射至所述电磁波 吸收件的前表面的电磁波功率；平行板件，所述平行板件设置在所述电磁波 吸收件的后方，并且布置在所述波导件的中心线上方和下方；波导引导件， 所述波导引导件用于固定所述波导件和所述电磁波吸收件，其中，所述平行 板件位于所述波导引导件中；光电元件，该光电元件构造为用于感应所述电 磁波功率；光电元件固定件，所述光电元件耦合至所述光电元件固定件；移 动引导件，该移动引导件与所述光电元件固定件耦合，并且用于控制所述光 电元件进入所述波导引导件内的移动，以感应所述电磁波功率。

在一种实施方式中，所述移动引导件可以控制所述光电元件，使得所述 光电元件位于所述平行板件之间以测量基准信号，并可以控制所述光电元 件，使得所述光电元件位于在所述电磁波吸收件前方的所述波导件中以测量 电磁波功率感应信号。

在一种实施方式中，所述平行板件可以接收DC电压和低频电压中的一 者作为基准电压。

在一种实施方式中，所述平行板件可以包括正极板和负极板，其中，所 述正极板和所述负极板可以互相平行地布置在所述波导引导件上。

在一种实施方式中，所述波导引导件中可以形成有用于插入所述正极板 的正极板插入槽和用于插入所述负极板的负极板插入槽。

在一种实施方式中，所述波导引导件可以具有形成在该波导引导件中的 孔，以使得所述光电元件相对于所述波导件的中心线通过所述孔。

在一种实施方式中，所述光电元件固定件可以具有能够在所述移动引导 件上旋转的结构，以转动所述光电元件。

在一种实施方式中，所述电磁波吸收件的前表面的一部分可以形成为倾 斜表面，所述倾斜表面关于所述波导件的中心线呈预定倾角。

在一种实施方式中，所述电磁波吸收件可以具有形成在该电磁波吸收件 中的孔，以允许所述光电元件的光电晶体在所述波导件上向前移动。

在一种实施方式中，所述光电元件固定件可以具有在所述移动引导件上 转动的结构，以从所述光电元件上获得最优响应特性。

在所述发明构思的一种实施方式中，一种系统包括：电磁波功率感应装 置，该电磁波功率感应装置构造为根据通过光电元件感应的电磁波功率信号 的结果输出基准信号和感应信号；和测量装置，该测量装置构造为接收所述 基准信号和所述感应信号，以测量电磁波功率，其中，所述电磁波功率感应 装置包括：波导件，电磁波功率入射至所述波导件；电磁波吸收件，该电磁 波吸收件设置在所述波导件的末端，并且用于吸收入射至所述电磁波吸收件 的前表面的电磁波功率；平行板件，所述平行板件设置在所述电磁波吸收件 的后方，并且布置在所述波导件的中心线上方和下方；波导引导件，所述波 导引导件用于固定所述波导件和所述电磁波吸收件，其中，所述平行板件位 于所述波导引导件中；光电元件，该光电元件构造为用于感应所述电磁波功 率；光电元件固定件，所述光电元件耦合至所述光电元件固定件；移动引导 件，该移动引导件与所述光电元件固定件耦合，并且用于控制所述光电元件 进入所述波导引导件中的移动，以感应所述电磁波功率。

在一种实施方式中，所述系统还包括电磁波功率发生器，该电磁波功率 发生器构造为用于通过控制所述测量装置根据多种频带向所述电磁波功率 感应装置输出电磁波功率信号。

在一种实施方式中，所述平行板件可以包括正极板和负极板，所述正极 板和所述负极板互相平行地布置在所述波导引导件上，其中，可以将DC电 压和低频电压中的一者作为基准电压施加给所述正极板和所述负极板。

在一种实施方式中，所述波导引导件中形成有用于插入正极板的正极板 插入槽和用于插入负极板的负极板插入槽。

在一种实施方式中，所述波导引导件可以具有形成在该波导引导件中的 孔，使得所述光电元件相对于所述波导件的中心线穿过所述孔移动。

在一种实施方式中，所述光电元件固定件可以具有能够在所述移动引导 件上旋转的结构，以转动所述光电元件。

在一种实施方式中，所述电磁波吸收件的前表面的一部分可以形成为倾 斜表面，所述倾斜表面关于所述波导件的中心线呈预定倾角。

在一种实施方式中，所述电磁波吸收件可以具有形成在该电磁波吸收件 中的孔，以允许所述光电元件的光电晶体在所述波导件上向前移动。

在一种实施方式中，所述光电元件固定件可以具有在所述移动引导件上 转动的结构，以从所述光电元件上获得最优响应特性。

附图说明

随附附图的提供为发明构思提供进一步的理解，并且，所述附图被结合 在说明书中，并构成说明书的一部分。附图展示了所述发明构思的示例性实 施方式，并且连同说明书一起，用于解释所述发明构思的原理。其中：

图1是示例性地说明根据本发明构思的实施方式的电磁波感应装置的图 解；

图2是说明图1中的电磁波感应装置移动的图解；

图3是示例性说明图1中的光电元件的图解；

图4是示例性说明图1中的电磁波感应装置的剖视侧视图，其中，所述 光电元件位于平行板件之间；

图5是示例性说明图1中的电磁波感应装置的剖视侧视图，其中，所述 光电元件位于波导件中；

图6是示例性展示使用图1中的电磁波功率感应装置的电磁波测量系统 的图解；以及

图7是示例性展示图6中的测量装置的图解。

具体实施方式

将参照附图对所述发明构思的实施方式进行详细描述。应当注意的是， 下文仅提供了有助于理解所述实施方式的描述，并没有提供不必要的详细描 述，以避免模糊所述发明构思。

所述发明构思提供一种利用光电(EO)元件而实现的电磁波功率感应 装置。

图1是示例性地说明根据本发明构思的一种实施方式的电磁波感应装置 的图解。

参照图1，电磁波功率感应装置10包括波导单元100和光电元件单元 200。光电元件210耦合至光电元件单元200，以感应通过波导单元100引入 的电磁波功率。

波导单元100包括波导件110、电磁波吸收件120、波导引导件130和 平行板件140。

作为电磁波功率入射的路径，波导件110提供沿入射方向的电磁波。关 于电磁波功率通过波导件110入射的方向30形成有波导件中心线20。

电磁波吸收件120与波导件110的末端耦合。电磁波吸收件120用于吸 收由波导件110提供的电磁波功率，以使得电磁波功率不发生反射，从而能 够实现电磁波功率的精确测量。此处，电磁波吸收件120具有形成在其中的 孔，使得光电元件210从该孔中穿过并进入波导件110。

波导件110和电磁波吸收件120，以及波导引导件130的一侧插入光电 元件单元200中。波导引导件130可以具有形成在该波导引导件130与光电 元件单元200耦合的一侧中的内通道，即孔，以使得光电元件210通过该内 通道向波导件110移动。

平行板件140包括两个板，即，正极板141和负极板142。平行板件140 关于所述波导件的中心轴线互相平行设置。平行板件140与波导件110关于 电磁波吸收件120相反定位。此处，由于电磁波吸收件120上电磁波功率入 射的表面为前表面，所以，平行板件140定位在电磁波吸收件120的后方。

当通过光电元件测量电磁波功率时，平行板件140获得基准信号。为了 实现这一目的，可以将直流(DC)电压和低频电压中的一者作为基准电压 提供给平行板件140。用于提供电压的导线(未示出)可以形成在平行板件 140中，以提供基准电压。此处，可以通过包括在电磁波感应装置100中的， 例如，外部设备(未示出)或者基准电压发生器(未示出)产生基准电压。

光电元件单元200包括光电元件210、光电元件固定件220和移动引导 件230。

用于感应电磁波功率的光电元件210产生与微波功率成线性比例的光信 号。根据感应电磁波功率的结果，该光学信息转换为的电信号形式。

光电元件固定件220用于固定光电元件210，使得光电元件210不发生 移动，并且光电元件固定件220具有，例如圆柱形的形状，以用于转动移动 引导件230上的光电元件210。因此，光电元件固定件220可以转动光电元 件210，以使得光电元件210可以位于获取最优响应特性(optimalresponse characteristic)的位置。为了实现这一目的，光电元件固定件220可以形成 为多种形状，例如，槽、螺纹、锥形(tap)等，以允许光电元件固定件220 转动而不被固定至移动引导件230上。此外，可以在光电元件固定件220的 中部的附近形成用于连接光电元件210的槽、孔等。

移动引导件230的一侧耦合至光电元件固定件220，移动引导件230的 另一侧具有用于将波导引导件130容纳其中的形状。移动引导件230可以在 波导引导件130上移动，以控制光电元件210的位置。

移动引导件230在波导引导件130上移动，使得光电元件210位于平行 板件140之间，以获得基准信号。此外，移动引导件230在波导引导件130 上移动，使得光电元件210位于波导件110中，以感应电磁波功率。图1示 例性地展示了移动引导件230相对于波导件中心线20的移动方向40。

如上，由于本公开中提出的电磁波功率感应装置10利用光电元件210 感应电磁波功率，可以将用于测量电磁波功率的频带扩展到毫米波甚至更 高，并且可以在较高的功率状态确保线性。即，本公开中提出的电磁波感应 装置10可以测量电磁波功率，而不利用受限于频带或非线性元件的元件。

图2是展示图1中的电磁波感应装置的移动的图解。

参照图2，在电磁波感应装置10中，波导单元100通过波导引导件130 耦合至光电元件单元200。

当根据电磁波的入射30实际测量电磁波功率时，需要将光电元件210 (尤其是，光电元件210的端部(光电晶体))定位在波导件110中，即， 波导件110中的电磁波吸收件120的前部。

为了实现这一目的，一旦移动引导件230沿波导引导件130被引入的方 向(即，电磁波功率入射的方向)移动，光电元件210定位在波导件110中。

此处，光电元件210测量通过波导件110入射的电磁波功率，并且输出 测量值。

图3是示例性展示其中的光电元件的图解。

参照图3，光电元件210可以包括光电晶体211和光纤线路212。此处， 出于方便，光电晶体和光纤线路被称作一个光电元件。然而，单独一个光电 元件211也可以被称作光电元件。

光电晶体211根据通过光电晶体211的前表面入射的电磁波功率产生光 学调制信号。光电晶体211将光学信号传输给光纤线路212。

光纤线路212可以将光学调制信号传输至测量检波器等类似装置以向测 量检波器等类似装置提供对应于测得的电磁波功率的电信号。

图4是示例性展示图1的电磁波功率感应装置的剖视侧视图，其中，光 电元件位于平行板件140之间。

参照图4，当光电元件210位于波导单元100的平行板件140之间时， 将用于获得光电元件210的基准信号V_eo_ref的基准电压、直流电压或者低 频电压提供给平行板件140的正极板140和负极板142。此处，光电元件210 输出与所提供的DC电压或低频电压成比例的电信号，即，基准信号 V_eo_ref。

平行板件140根据正极板141和负极板142之间的距离以及施加在平行 板件140上的电压V产生电场。光电元件210的响应信号的振幅随着电场的 方向改变。因此，光电元件固定件220可以旋转位于产生电场的平行板件之 间的光电元件210，使得光电元件210可以定位在光电元件210的输出最大 化的位置。

获得基准信号之后，如图5所示，光电元件210移动通过移动引导件230， 以感应电磁波功率。

图5是示例性说明图1中的电磁波感应装置的剖视侧视图，其中，光电 元件位于波导件中。

参照图5，光电元件210位于波导件110中。此处，光电元件210穿过 形成在电磁波吸收件120中的孔，以移动进入波导件110。射入波导件110 的电磁波功率被转换成热能，并且在转移至电磁波吸收件120时消失。因此， 仅有入射电磁波功率被施加至光电元件210。

此处，电磁波吸收件120的前表面中位于电磁波功率入射方向的一部分， 即，电磁波吸收件120与波导件的内侧邻接的部分，关于电磁波功率的入射 方向倾斜预定角度X。通过这种结构，可以由电磁波吸收件120通过热消散 降低反射量。

此外，光电元件210根据电磁波功率的入射而输出电信号，即，感应信 号V_eo_rf。

图6是示例性展示使用图1中的电磁波功率感应装置的电磁波测量系统 的图解。

参照图6，电磁波功率感应系统300包括电磁波功率感应装置10和测量 装置310。测量装置310可以接收电磁波功率感应装置10输出的基准信号 V_eo_ref和感应信号V_eo_rf。

当光电元件210位于电磁波功率感应装置10的平行板件140之间的第 一位置时，测量装置310可以接收通过光电元件210的光纤线路212的基准 信号V_eo_ref。

随后，当光电元件210位于电磁波功率感应装置10的波导件110中的 第二位置时，测量装置310可以通过光电元件的光纤线缆212接收感应信号 V_eo_rf。

测量装置310可以接收基准信号V_eo_ref和感应信号V_eo_rf，并且， 可以通过比较所接收的信号(基准信号V_eo_ref和感应信号V_eo_rf)测量 电磁波功率。

测量系统300还可以设置有电磁波功率发生器320。电磁波功率发生器 320根据多种频带产生电磁波功率。

测量装置310通过光电元件210接收基准信号V_eo_ref，并且控制电磁 波功率发生器320，使得电磁波功率发生器320输出多种频带的电磁波功率。 此处，根据所接收的多种频带的感应信号V_eo_rf，测量装置310可以通过 将接收到的信号与基准信号V_eo_ref对比，提供并修正光电元件210的特性。

在电磁波功率感应装置中，光电元件210可以有其他光电元件代替，以 提供并修正每个光电元件的特性。

图7是示例性展示图6中的测量装置的图解。

参照图7，测量装置310包括电磁波功率测量单元311、输入单元312、 控制单元313和输出单元314。

电磁波功率测量单元311通过光电单元210测量电信号输入。电磁波功 率测量单元311用于测量基准信号V_eo_ref和感应信号V_eo_rf的电信号， 并且向输出单元314输出测量值。

输入单元312可以接收用户控制信号，以操作测量装置310。输入单元 312可以向控制单元313输出用户控制信号。输入单元312通过多种类型的 输入装置(例如，鼠标、键盘、触摸板、电子笔等)接收用户控制信号。

控制单元313控制测量装置的整体操作。控制单元313可以分析通过电 磁波功率测量单元接收的测量值，并且可以通过输出单元314输出分析的电 磁波功率。此外，在设置电磁波功率发生器320的情况中，控制单元313可 以控制电磁波功率发生器320，使得电磁波功率发生器320输出具体频带的 电磁波功率。

输出单元314可以通过输出设备(例如，显示单元)输出从控制单元313 接收的电磁波功率。

如上，本公开提出的电磁波功率感应装置可以安装在诸如微热量计的精 密电磁波功率感应装置中，以用作参考标准。

根据本发明构思的电磁波功率感应装置可以利用光电元件测量电磁波 功率，并且因此，可以测量宽频带的电磁波频率。此外，由于电磁波功率感 应装置不使用诸如非线性二极管的元件，电磁波功率感应装置可以通过确保 电磁波功率的测量的线性来精确测量电磁波功率。

上文中公开的主题被视为说明性而非限制性，并且，所附权利要求用于 覆盖所有的落入本发明构思的真正精神和范围内的变形、改进以及其他实施 方式。因此，在法律允许的最大范围内，发明构思的范围由随附的权利要求 及其等同方式的最宽允许解释所决定，并且不应被前文中的详细描述所限 制。