[发明专利]片上毫米波发射机及其校准方法和片上毫米波功率传感器

说明书

本发明涉及片上毫米波发射机及其校准方法和片上毫米波功率传感器。本发明涉及包括至少一个可耦合到振荡器的发射路径和用来在通过至少一个发射路径发射的发射功率的至少一部分处进行测量的片上功率传感器的片上毫米波发射机。本发明进一步涉及一种校准片上毫米波发射机的方法和一种可耦合到毫米波发射机的至少一个发射路径的片上功率传感器。本发明的实施例提供了对在所述毫米波发射机的发射路径中的个别发射路径内提供的发射功率的直接测量。

技术领域

本申请涉及一种片上毫米波发射机，以及一种校准这样的毫米波发射机的方法和用在根据本发明的毫米波发射机中的片上功率传感器。

背景技术

美国专利6,292,140公开了一种用于制造在硅片上集成的测辐射热仪的天线。所述测辐射热仪包括在硅片上的开口，所述开口由两个分开的热隔离结构横跨。包括两部分的薄膜天线位于所述结构上，每一个结构上有一个天线部分。在所述两个天线部分的较大的部分中接收的辐射电磁耦合到其中其引起电流流动的较小的部分中。薄膜温度计测量由于散热引起的较小天线部分的温度上升。由于变化仅在天线的一部分中耗散且因为测辐射热仪没有其他设计的阻抗匹配约束，所以与之前的测辐射热仪设计相比该测辐射热仪达到改善的性能。

美国专利申请2011/0174978A1公开了一种在带有光学器件的壳和带有薄膜上热元件的芯片中提供的热红外传感器。所述薄膜横跨一个是热的良导体的框形支撑体，并且所述支撑体具有垂直或近乎垂直的球(balls)。目标是提供在单块集成电路硅微加工技术中的热堆红外传感器，其中所述红外传感器具有带有小芯片大小的高热分辨能力，高填充度和高响应速率。热部分传感器结构每传感器单元由几个长的热敏元件组成。所述热敏元件被布置在将吸收层上的热触点和热敏元件的冷触点连接在一起的连接网上。薄膜由一个或多个连接网悬挂，且在长的热敏元件的两侧上都有将所述连接网与控制区域和支持体分离的窄切口。

美国专利4,008,610公开了一种具有第一和第二高增益差分运算放大器、测辐射热仪元件以及参考电阻器元件的自平衡的DC-代替R.F.功率测量系统。所述放大器和所述两种元件与连接在来自差分放大器的输出子之间的元件中的一个以及连接在与该放大器中的每一个相关联的隔离双电源的中心节点之间的元件中的其他元件连接在电流环中。电流从一个放大器流出又流入其它放大器中。所述电流被驱动至一个保持在第一放大器的输入终点之间的电势必须等于零且在第二放大器的输入终点之间的电势必须等于零的值。因此，所述电流驱动测辐射热仪元件的值为等于参考元件电阻的电阻。

美国专利7,548,053B2公开了一种使用CMOS晶体管的宽带天线耦合的光谱仪。为了构建宽带光谱仪，在单个光谱仪的芯片表面上制作多个基于个别天线的测辐射热仪，每个测辐射热仪都有与所有其他测辐射热仪不同大小的个别天线，因此响应于辐射的一般唯一的频率。利用CMOS技术容易实现将每一个天线耦合到相关的晶体管。所述天线连接到晶体管栅极的相反侧，因此为特别的天线构建终端电阻器。来自各种天线的多个输出然后被耦合，因此提供对非常宽的频谱的电磁辐射的响应。

图1示出了根据现有技术的校准毫米波发射机的方法。在左手侧显示了发射路径在天线元件TX处终止，所述发射路径从左边接收RF输入，而定向耦合器挑选到被指引到二极管的RF输入功率(in-power)的部分。对于测量发射功率而言二极管是非常粗糙的器件。尤其对于脉动RF功率，二极管通常仅响应于这种信号的最大幅度。因此，对于指向二极管的平均发射功率，二极管将不提供可靠的测量。二极管将根据到达二极管的RF功率的最大幅度产生电压。通常二极管具有如图1中右手侧所示的特性。跨越二极管的电压Vs根据所示的特性随着实际发射功率TX变化。

为了可靠地测量到达二极管的(峰值)功率，通常有必要直接测量发射功率TX并利用电压Vs使跨越二极管测量的电压关联到在终止发射路径的天线元件处实际上发射的发射功率。当在发射方向上执行这种RF输出功率的校准时，可以通过估计二极管的电压Vs确定输送到天线元件的峰值RF功率。