對(duì)基于平面的rf傳感器技術(shù)的改進(jìn)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開對(duì)基于平面的RF傳感器技術(shù)的改進(jìn)。射頻傳感器系統(tǒng)包括印刷電路板（PCB）。PCB包括第一和第二外層、第一和第二內(nèi)層以及限定貫穿PCB的孔的內(nèi)邊緣。PCB還包括第一回路。第一回路包括通過多個(gè)第一跡線聯(lián)接至多個(gè)第一通孔的多個(gè)第一傳感器襯墊。多個(gè)第一傳感器襯墊被布置在內(nèi)邊緣上。PCB還包括第二回路。第二回路包括通過多個(gè)第二跡線聯(lián)接至多個(gè)第二通孔的多個(gè)第二傳感器襯墊。多個(gè)第二傳感器襯墊被布置在內(nèi)邊緣上。芯環(huán)被嵌入在接近于多個(gè)第一傳感器襯墊、第一通孔以及第一跡線的第一內(nèi)層中。用于傳送RF電流的中心導(dǎo)體延伸穿過該孔。第一和第二回路基于多個(gè)第一和第二傳感器襯墊、多個(gè)第一和第二通孔、多個(gè)第一和第二跡線以及芯環(huán)生成電信號(hào)。
【專利說明】對(duì)基于平面的RF傳感器技術(shù)的改進(jìn)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年8月16日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/684，013號(hào)的權(quán)益。上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及射頻傳感器，更具體地，涉及正交射頻電壓/電流傳感器。
【背景技術(shù)】
[0004]此文所提供的【背景技術(shù)】說明以對(duì)本公開內(nèi)容的環(huán)境作一般性說明為目的。發(fā)明人的某些工作(即已在此【背景技術(shù)】部分中作出描述的工作)以及公開內(nèi)容中關(guān)于某些尚未成為申請(qǐng)日之前的現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，無論是以明確或隱含的方式均不被視為相對(duì)于本公開的現(xiàn)有技木。
[0005]射頻(RF)電流傳感器(也稱為探針)生成表示流過RF導(dǎo)體的電流量的信號(hào)。電流探針可以與電壓探針結(jié)合，以形成RF電壓/電流(VI)探針，該電壓/電流探針生成表示相對(duì)于諸如RF接地或者屏蔽導(dǎo)體的參考電勢(shì)的RF電壓的第二信號(hào)。
[0006]RF電流探針和VI探針在RF控制電路中被用于提供反饋信息。反饋信息可以用來控制用于提供待測(cè)量的RF功率的RF放大器。在一些應(yīng)用中，RF功率被用于生成用于半導(dǎo)體制造、金屬層涂覆或者微切削加工處理的等離子體。
[0007]本公開適用性的更多領(lǐng)域?qū)囊韵绿峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】變得明顯。應(yīng)理解的是，【具體實(shí)施方式】和特定的示例意在僅僅為了說明的目的，而不意在限制本公開的范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]ー種射頻傳感器系統(tǒng)包括印刷電路板(PCB)。該P(yáng)CB包括第一外層、第二外層、第ー內(nèi)層、第二內(nèi)層以及限定貫穿所述PCB的孔的內(nèi)邊緣。該P(yáng)CB還包括第一回路。所述第一回路包括通過多個(gè)第一跡線聯(lián)接至多個(gè)第一通孔的多個(gè)第一傳感器襯墊。所述多個(gè)第一傳感器襯墊被布置在所述內(nèi)邊緣上。該P(yáng)CB還包括第二回路。所述第二回路包括通過多個(gè)第二跡線聯(lián)接至多個(gè)第二通孔的多個(gè)第二傳感器襯墊。所述多個(gè)第二傳感器襯墊被布置在所述內(nèi)邊緣上。芯環(huán)被嵌入在接近于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔以及所述多個(gè)第一跡線的所述第一內(nèi)層中。用于傳送RF電流的中心導(dǎo)體延伸穿過所述孔。所述第一回路和所述第二回路基于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔、所述多個(gè)第一跡線、所述多個(gè)第二跡線以及所述芯環(huán)生成電信號(hào)。
[0009]在其它特征中，ー種射頻傳感方法包括限定貫穿印刷電路板(PCB)的孔。該P(yáng)CB包括第一外層、第二外層、第一內(nèi)層、第二內(nèi)層以及內(nèi)邊緣。通過多個(gè)第一跡線將第一回路聯(lián)接至多個(gè)第一通孔。所述第一回路包括多個(gè)第一傳感器襯墊。將所述多個(gè)第一傳感器襯墊布置在所述內(nèi)邊緣上。通過多個(gè)第二跡線將第二回路聯(lián)接至多個(gè)第二通孔。所述第二回路包括多個(gè)第二傳感器襯墊。將所述多個(gè)第二傳感器襯墊布置在所述內(nèi)邊緣上。將芯環(huán)嵌入在接近于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔以及所述多個(gè)第一跡線的所述第一內(nèi)層中。用于傳送RF電流的中心導(dǎo)體延伸穿過所述孔，并且所述第一回路和所述第二回路基于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔、所述多個(gè)第一跡線、所述多個(gè)第二跡線以及所述芯環(huán)生成電信號(hào)。
[0010]本公開適用性的更多領(lǐng)域?qū)囊韵绿峁┑摹揪唧w實(shí)施方式】變得明顯。應(yīng)理解的是，【具體實(shí)施方式】和特定的示例意在僅僅為了說明的目的，而不意在限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]根據(jù)【具體實(shí)施方式】和附圖，本公開將更完全地被理解，在附圖中:
[0012]圖1是根據(jù)本公開各個(gè)實(shí)施例的正交射頻(RF)電流和電壓傳感器的平面圖；
[0013]圖2是根據(jù)本公開各個(gè)實(shí)施例的正交射頻(RF)電流和電壓傳感器的電流傳感器跡線(trace)的立體圖；
[0014]圖3a至圖3c是圖2的電流傳感器跡線的平面圖；
[0015]圖4是根據(jù)本公開各個(gè)實(shí)施例的正交射頻(RF)電流和電壓傳感器的電流傳感器跡線的平面圖；
[0016]圖5a是現(xiàn)有技術(shù)的電流傳感器的不意圖；
[0017]圖5b、圖5c以及圖6是根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例的電流傳感器的示意圖；
[0018]圖7是表示點(diǎn)A和點(diǎn)B處的電壓與圖6的電流傳感器中的導(dǎo)體的電壓之間的電容耦合關(guān)系的電路的電路圖；
[0019]圖8是根據(jù)本公開各個(gè)實(shí)施例的電壓電流傳感器的示意圖；以及
[0020]圖9a和圖9b是根據(jù)本公開各個(gè)實(shí)施例的電壓電流傳感器的圓形導(dǎo)電環(huán)的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]射頻(RF)電流傳感器(也稱為探針)生成表示流過RF導(dǎo)體的電流量的信號(hào)。電流探針可以與電壓探針結(jié)合，以形成RF電壓/電流(VI)探針，該電壓/電流探針生成表示相對(duì)于諸如RF接地或者屏蔽導(dǎo)體的參考電勢(shì)的RF電壓的第二信號(hào)。
[0022]RF電流探針和VI探針在RF控制電路中被用于提供反饋信息。反饋信息可以用來控制用于提供待測(cè)量的RF功率的RF放大器。在一些應(yīng)用中，RF功率被用于生成用于半導(dǎo)體制造、金屬層涂覆或者微切削加工處理的等離子體。雖然VI探針在某些頻率(例如低頻或者高頻)下操作，但該VI探針可能由于VI探針的部件內(nèi)部的寄生諧振而受到干擾。另夕卜，傳感器與中心導(dǎo)體的低頻耦合可能較低。因此，本公開的原理可致力于提高VI探針頻率響應(yīng)。
[0023]現(xiàn)在參考圖1，示出了正交射頻(RF)電壓/電流(VI)探針10。VI探針10包括具有至少四個(gè)導(dǎo)電層的印刷電路板(PCB) 12。第一外層14a和第二外層14b相互平行，并且通過PCB12的絕緣基板保持隔開的關(guān)系。第一和第二外層14a、14b共同被稱為接地面14。若干個(gè)通孔16將地平面14彼此電連接。通孔16可以繞孔18的邊緣放射狀地隔開。通孔16與如下描述的PCB12的內(nèi)層電絕緣。接地面14和通孔16連接至用于傳送待測(cè)量的RF電流的同軸電纜(未示出)的外部層。同軸電纜的中心導(dǎo)體連接至軸向地且同心地設(shè)置在孔18內(nèi)的導(dǎo)體20。VI探針10還可以包括多個(gè)固定孔13，以幫助將VI探針10聯(lián)接至待控制的RF功率發(fā)生器(未示出)。
[0024]多個(gè)第二通孔22與接地面14電絕緣，并且連接位于PCB12的內(nèi)層上的電流環(huán)回跡線。多個(gè)第三通孔24也與接地面14電絕緣，并且實(shí)現(xiàn)部分電壓傳感器H場(chǎng)抵消結(jié)構(gòu)。以下更詳細(xì)地描述通孔22和24以及它們?cè)赑CB12的內(nèi)層上的關(guān)聯(lián)跡線。
[0025]PCB12還可以包括嵌入式芯環(huán)42。芯環(huán)42被嵌入在PCB12的至少ー個(gè)層中。此外，芯環(huán)42布置在通孔22、24與電流傳感器襯墊(pad) 30之間。芯環(huán)42被布置為增加VI探針10的磁通量。 [0026]芯環(huán)42包括增加VI探針10的磁場(chǎng)中介質(zhì)的磁導(dǎo)率的材料。例如,在該磁場(chǎng)中的介質(zhì)可以包括空氣，并且芯環(huán)42包括磁導(dǎo)率高于空氣的磁導(dǎo)率的材料。僅僅舉例來說，芯環(huán)42可以包括鐵磁材料或者亞鐵磁材料。通過將芯環(huán)42嵌入在通孔22、24與電流傳感器襯墊30之間的PCB12中，磁場(chǎng)中的介質(zhì)(即，芯環(huán)42材料)的磁導(dǎo)率增加。隨著磁場(chǎng)中的介質(zhì)的磁導(dǎo)率增加，相關(guān)的磁通量増加。VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍可以通過選擇性地調(diào)整磁通量來被控制。為了減少PCB12上的應(yīng)力，芯環(huán)42可以由具有與PCB12的不導(dǎo)電材料相同或者小于PCB12的不導(dǎo)電材料的熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。
[0027]PCB12還可以包括以28大致指代的跡線和襯墊，該跡線和襯墊用于固定可以連接至接地面14和PCB12內(nèi)層的各個(gè)跡線的電子電路部件。部件的示例包括:放大器、變壓器、用于向電子電路提供電カ和/或從電子電路獲取電信號(hào)的連接器和/或用于緩沖和/或調(diào)節(jié)表示導(dǎo)體20的RF電壓和/或電流的信號(hào)的濾波器等。
[0028]現(xiàn)在參考圖2至圖3，示出了 PCB12的各視圖。為了清楚起見，省去接地面14、通孔16以及通孔24。第一內(nèi)層32包括形成在絕緣基板36上的跡線44a和44b。第二內(nèi)層34包括位于基板36的相對(duì)側(cè)上的多個(gè)跡線44a和44b。跡線44a和44b共同被稱為跡線44。跡線44被圖案化，并且通過通孔22連接，以形成一對(duì)纏繞的電氣回路或者繞組。應(yīng)該理解的是，基板36可以包括未示出的ー個(gè)或多個(gè)附加的導(dǎo)電層。附加的導(dǎo)電層可以例如實(shí)現(xiàn)以下描述的電壓傳感器。
[0029]第一和第二內(nèi)層32、34設(shè)置在相應(yīng)的接地面14的下面并且與相應(yīng)的接地面14絕緣。通孔22在位于第一和第二內(nèi)層上的相關(guān)聯(lián)的跡線44之間延伸，并且連接相關(guān)聯(lián)的跡線44，如下文所描述的。相關(guān)聯(lián)的跡線44還通過沿孔18的側(cè)壁所形成的相應(yīng)的電流傳感器襯墊30來連接。電流傳感器襯墊30可以被鍍到基板36中的孔18的邊緣，并且通過激光器、機(jī)械磨蝕或者其它制造技術(shù)被切割成型。
[0030]絕緣體基板36使電流傳感器襯墊30長(zhǎng)度為し在RF電流流過導(dǎo)體20的同時(shí)，磁場(chǎng)繞導(dǎo)體20旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)可以由畢奧-薩伐定律來定義,其為:
[0031]B(raclius)=^ (バ C|〃~

Im'udius
[0032]其中radius是導(dǎo)體20和電流傳感器襯墊30之間的距離，ACcurrent是流過導(dǎo)體20的電流，以及U ^是等于4 X 10_7H/m的磁常數(shù)。磁場(chǎng)穿過電流傳感器襯墊30。
[0033]根據(jù)法拉第定律，感應(yīng)電壓是電流傳感器襯墊30的長(zhǎng)度L、磁場(chǎng)的變化率以及由電流傳感器襯墊30、跡線44以及通孔22形成的回路高度的函數(shù)。增加長(zhǎng)度L，諸如通過增加基板36的厚度，就增加了 RF同軸電纜(未示出)和VI探針10之間的聯(lián)接。
[0034]隨著L增加，通孔22的直徑也可能需要増加，以便降低在PCB36制造期間破壞鉆孔的風(fēng)險(xiǎn)。増加通孔22的直徑也増加了傳感器的尺寸和/或減少了沿孔18的邊緣裝配的電流傳感器襯墊30或者回路(如下所述)的數(shù)量。増加通孔22的直徑還導(dǎo)致與導(dǎo)體20之間的電容耦合成比例的増加，這使得通過導(dǎo)體20生成的電場(chǎng)(“E場(chǎng)”)干擾期望的電流信號(hào)，并且降低VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍。在各實(shí)施例中，電流傳感器襯墊30的寬度可以被制得較窄，以可適用于減輕E場(chǎng)干擾和動(dòng)態(tài)范圍問題。邊緣電鍍的電流傳感器襯墊30減小了為制備VI探針10所需要的通孔22的尺寸和數(shù)量，這降低電流信號(hào)的E場(chǎng)干擾。電流信號(hào)表示流過導(dǎo)體20的電流并且取自跡線44。
[0035]在另ー個(gè)實(shí)施例中，可以通過增加電流傳感器襯墊30的長(zhǎng)度(L)來增加VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍。為了增加電流傳感器襯墊30的長(zhǎng)度，第二 PCB15可以聯(lián)接至PCB12，如圖2所示。第二 PCB15能夠聯(lián)接至PCB12，其中聯(lián)接層(未示出)位于第二 PCB15和PCB12之間。聯(lián)接層包括被布置為將第二 PCB15電連接至PCB12的導(dǎo)電材料。例如，該聯(lián)接層可以包括銅。在一些實(shí)施例中，該電流傳感器襯墊30可以從第二 PCB15串聯(lián)地連接至PCB12。在又一個(gè)實(shí)施例中，電流傳感器襯墊30可以與第二 PCB15和PCB12并聯(lián)地連接。雖然僅僅第二 PCB15被示出為聯(lián)接至PCB12，但應(yīng)理解的是，任意數(shù)量的PCB，例如第三、第四或者第五PCB，可以聯(lián)接至PCB12。
[0036]在另ー個(gè)實(shí)施例中，通過將芯環(huán)42嵌入到第二 PCB15和PCB12中，可以增加VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍。芯環(huán)42可以分別嵌入在第二 PCB15和PCB12上的通孔22和24、電流傳感器襯墊30以及跡線44之間。芯環(huán)42被布置為增加VI探針10的磁通量。例如，芯環(huán)42由增加VI探針10的磁場(chǎng)中的介質(zhì)的磁導(dǎo)率的材料制成。隨著磁場(chǎng)中的介質(zhì)的磁導(dǎo)率增カロ，相關(guān)的磁通量增加。雖然圖2示出了嵌入在第二 PCB15和PCB12兩者上的芯環(huán)42，但應(yīng)理解的是，芯環(huán)42可以嵌入在第二 PCB15和PCB12中的ー個(gè)、兩者中或者皆未嵌入在這兩者中。
[0037]通過選擇性地調(diào)整通孔22和24、電流傳感器襯墊30以及跡線44的參數(shù)可以進(jìn)ー步增加VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍。例如，芯環(huán)42被多個(gè)繞組所環(huán)繞。多個(gè)繞組由通孔22和24、電流傳感器襯墊30以及跡線44構(gòu)成。通過選擇性地調(diào)整繞組的數(shù)量和/或選擇性地調(diào)整通孔22和24、電流傳感器襯墊30以及跡線44的尺寸，可以控制VI探針10的諧振。通過控制VI探針10的諧振，可以增加VI探針10的動(dòng)態(tài)范圍。
[0038]在圖3a至圖3c中更詳細(xì)地示出了跡線44。跡線44a和跡線44b連接，以形成兩個(gè)纏繞的電線回路。圖3a的跡線44a和44b將電流傳感器襯墊30連接至環(huán)回通孔22。如圖3c所示，環(huán)回通孔22將傳感器的背面連接至另ー個(gè)跡線44a或者44b并且連接至下一個(gè)電流傳感器襯墊30。為了便于理解，圖3將這兩個(gè)回路描繪為跡線44a和44b。虛線是位于該板的背面上的跡線。圖3的六邊形40可以是作為RF路徑接地通孔16中的ー個(gè)的用于兩個(gè)回路的共用接地點(diǎn)。該共用的接地系統(tǒng)可以用來減少接地回路。
[0039]通過以沿開ロ 18的內(nèi)邊緣的空間一致性來變更電流傳感器襯墊30，電流回路根據(jù)導(dǎo)體20的運(yùn)動(dòng)(諸如根據(jù)VI探針10的裝配/拆卸或者在操作期間VI探針10中的熱變化)來提供自動(dòng)修正特征。該設(shè)計(jì)的自動(dòng)修正特征通過保持從導(dǎo)體20到電流傳感器襯墊30的恒定的總距離來實(shí)現(xiàn)。例如，如果導(dǎo)體20移動(dòng)到右側(cè)，右側(cè)電流傳感器襯墊30到導(dǎo)體20的距離減小，但是左側(cè)電流傳感器襯墊30到中心導(dǎo)體20的距離增加相同量，從而保持總距離和電流信號(hào)電平相同。
[0040]在圖4中示出了根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例的PCB12的另ー個(gè)視圖。為了清楚起見，省去接地面14和通孔16。第一內(nèi)層32包括形成在絕緣基板36上的跡線44a和44b。第ニ內(nèi)層34包括位于基板36的相對(duì)側(cè)上的多個(gè)跡線44a和44b。跡線44a和44b共同被稱為跡線44。跡線44被圖案化，并且通過通孔22連接，以形成一對(duì)纏繞的電氣回路或者繞組。應(yīng)該理解的是，基板36可以包括未示出的ー個(gè)或多個(gè)附加的導(dǎo)電層。附加的導(dǎo)電層可以例如實(shí)現(xiàn)以下將描述的電壓傳感器。在圖4中示出的PCB12中，通孔24電連接至電流傳感器襯墊30，以按照如下所述的方式來實(shí)現(xiàn)電壓傳感器(例如，參見圖8)。
[0041]在圖5a中示出了現(xiàn)有技術(shù)的電流傳感器的示意性的表示。根據(jù)安培定律，RF電流行進(jìn)在頁面里，磁場(chǎng)沿順時(shí)針方向繞導(dǎo)體20生成。該磁場(chǎng)會(huì)在拾取回路(pickup loop)60上感應(yīng)出電流，以流過變壓器50。通過回路60拾取的任何電場(chǎng)將對(duì)地短路。圖5a的電路可以充當(dāng)電流傳感器，其中傳感器回路60被首尾相連(串聯(lián)地)設(shè)置，使得在回路60之間沒有聯(lián)接。
[0042]在圖5b中示出了根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例的電流傳感器的示意性的表示。在圖5b的電路中，針對(duì)回路60，使用共用接地。根據(jù)安培定律，RF電流行進(jìn)在頁面里，磁場(chǎng)沿順時(shí)針方向繞導(dǎo)體20生成。該磁場(chǎng)會(huì)在拾取回路60上感應(yīng)出電流，以流過變壓器50。通過回路60拾取的任何電場(chǎng)將對(duì)地短路。圖5b的電路包括彼此緊挨著(或彼此平行)的兩個(gè)回路60，并且在回路60之間沒有聯(lián)接。
[0043]在圖5c中示出了根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例的電流傳感器的示意性的表示。在圖5c的電路中，回路60沒有連接至共用接地。根據(jù)安培定律，隨著RF電流行進(jìn)在頁面里，磁場(chǎng)沿順時(shí)針方向繞導(dǎo)體20生成。可以包括與兩個(gè)電流拾取回路60中的每ー個(gè)串聯(lián)的電阻器55。電阻器55可以用來將傳感器阻抗與可以與VI探針10 —起使用的任何附帯的處理単元匹配，這會(huì)導(dǎo)致反射信號(hào)降低、噪聲降低以及傳輸?shù)皆撎幚韱卧膫鞲衅餍盘?hào)功率最大化。該磁場(chǎng)將在拾取回路60上感應(yīng)出電流，以流過變壓器50和電阻器55。與圖5a和5b的情況ー樣，通過回路60拾取的電場(chǎng)不會(huì)對(duì)地短路。然而，在變壓器50上的點(diǎn)A和點(diǎn)B處的E場(chǎng)將相等，這使得由于該E場(chǎng)而沒有電流流過變壓器50。因此，在變壓器50的次級(jí)或者輸出側(cè)57上E場(chǎng)實(shí)際上被抵消。此外，變壓器50的點(diǎn)A和點(diǎn)B將處于相對(duì)相同的電勢(shì)，該電勢(shì)相當(dāng)于導(dǎo)體20的電勢(shì)加上由于來自通過磁場(chǎng)在回路60上所生成的電流信號(hào)的干擾而產(chǎn)生的額外部分。
[0044]通過如圖5b和5c所描述地將該回路彼此緊挨地設(shè)置，兩個(gè)電流回路60將暴露在相同磁場(chǎng)和電場(chǎng)中，這導(dǎo)致E場(chǎng)的理想抵消以及電流傳感器動(dòng)態(tài)范圍的増加。電流傳感器拾取線路(例如，電流傳感器襯墊30)的長(zhǎng)度與傳感器10的頻率響應(yīng)和耦合有夫。較長(zhǎng)的電流傳感器拾取將提高傳感器10的信號(hào)耦合和低的頻率響應(yīng)，而不會(huì)降低VI探針10的擊穿電壓和其它副作用。
[0045]變壓器50 —般具有關(guān)于初級(jí)和次級(jí)繞組的匝數(shù)比(“N”)。電阻器55補(bǔ)償輸出阻抗的實(shí)部。輸出阻抗的虛部可以通過給出實(shí)際的傳輸線傳感器區(qū)段或者匹配/濾波電路來得到補(bǔ)償。在各個(gè)實(shí)施例中，電阻器55的值可以通過以下來定義:[0046]Rseries = 2^r
[0047]其中Zratput是提供給分析単元的期望的輸出阻杭，并且N是變壓器的匝數(shù)比。
[0048]現(xiàn)在參考圖6，示出了根據(jù)本公開的各個(gè)實(shí)施例的又一個(gè)電流傳感器的示意性的表示。在圖6的電路中，圖5c的電路通過除去接地并且連接回路60 (例如，端到端)以形成一個(gè)連續(xù)回路60而被修改。這可以例如通過借助于處于六邊形40的位置的通孔來連接跡線44a和44b (如圖3a至圖3c所示)來實(shí)現(xiàn)。在該配置中，施加在電流傳感器上的電場(chǎng)不對(duì)地短路，因此，E場(chǎng)電勢(shì)會(huì)使電流流過串聯(lián)的電阻器55。來自E場(chǎng)的電流將有助于ー個(gè)電流回路，而減小另ー個(gè)電流回路中的電流，這可能使得一部分的E場(chǎng)信號(hào)穿過變壓器50。這個(gè)E場(chǎng)干擾可能減小電流傳感器的動(dòng)態(tài)范圍。通過從RF接地除去電流傳感器接地，電流傳感器接地不會(huì)受流過PCB板12的RF電流的影響，并且電流傳感器僅僅測(cè)量導(dǎo)體20的電流。
[0049]根據(jù)安培定律，隨著RF電流行進(jìn)在頁面中，磁場(chǎng)沿順時(shí)針方向繞導(dǎo)體20生成。電阻器55可以用來將傳感器阻抗與可以與VI探針10 —起使用的任何附帯的處理單元匹配，這會(huì)導(dǎo)致反射信號(hào)降低、噪聲降低以及傳輸?shù)皆撎幚韱卧膫鞲衅餍盘?hào)功率最大化。該磁場(chǎng)將在拾取回路60上感應(yīng)出電流，以流過變壓器50和電阻器55。正如以上的討論，與圖5a和5b的情況ー樣，通過回路60拾取的電場(chǎng)不會(huì)對(duì)地短路。然而，在變壓器50上的點(diǎn)A和點(diǎn)B處的E場(chǎng)將相等，這使得由于該E場(chǎng)而沒有電流流過變壓器50。因此，E場(chǎng)在變壓器50的次級(jí)或者輸出側(cè)57上將實(shí)際上被抵消。此外，變壓器50的點(diǎn)A和點(diǎn)B將處于相對(duì)相同的電勢(shì)。
[0050]如上所述，由于電容耦合，點(diǎn)A和點(diǎn)B處的電勢(shì)與導(dǎo)體20中的電勢(shì)成正比。點(diǎn)A和點(diǎn)B處的電勢(shì)可以被認(rèn)為是導(dǎo)體20的電勢(shì)加上由于來自通過磁場(chǎng)在回路60上生成的電流信號(hào)的干擾而產(chǎn)生的額外部分。
[0051]圖7是表不不出了點(diǎn)A和點(diǎn)B處的電壓與圖6的導(dǎo)體20的電壓的電容稱合關(guān)系的電路的電路圖。在圖7中，電阻Rm是諸如在模擬-數(shù)字變壓器或者接收器中的測(cè)量輸入阻抗；Im表示通過改變導(dǎo)體20周圍`的磁場(chǎng)而生成的電流；C。表示導(dǎo)體20與電流回路60之間的分布式耦合電容；以及Ve是導(dǎo)體20的RF電壓。
[0052]利用圖7的配置，導(dǎo)體20的RF電勢(shì)可以由高斯定律來定義。利用節(jié)方程來確定點(diǎn)A和點(diǎn)B處的電壓(分別是Va和Vb)并設(shè):
[0053]Ve = Vsin(COt)
[0054]Im = Icos(cot)
[0055]s = j Co
[0056]用于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的基爾霍夫電流定律公式為:
V V - V
^L+ ^ -1 =0
[0057]Rm I m

SC
A~Ve-1m^Q
[0058]Rm I m.vC'f[0059]如果我們合并同類項(xiàng):
【權(quán)利要求】
1.一種射頻(RF)傳感器系統(tǒng)，包括: 印刷電路板(PCB)，包括第一外層、第二外層、第一內(nèi)層、第二內(nèi)層以及限定貫穿所述PCB的孔的內(nèi)邊緣； 第一回路，包括通過多個(gè)第一跡線聯(lián)接至多個(gè)第一通孔的多個(gè)第一傳感器襯墊，所述多個(gè)第一傳感器襯墊被布置在所述內(nèi)邊緣上； 第二回路，包括通過多個(gè)第二跡線聯(lián)接至多個(gè)第二通孔的多個(gè)第二傳感器襯墊，所述多個(gè)第二傳感器襯墊被布置在所述內(nèi)邊緣上；以及 芯環(huán)，被嵌入在接近于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔以及所述多個(gè)第ー跡線的所述第一內(nèi)層中； 其中用于傳送RF電流的中心導(dǎo)體延伸穿過所述孔，并且所述第一回路和所述第二回路基于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔、所述多個(gè)第一跡線、所述多個(gè)第二跡線以及所述芯環(huán)生成電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述芯環(huán)包括磁導(dǎo)率大于空氣的磁導(dǎo)率的介質(zhì)。
3.如權(quán)利要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述芯環(huán)包括鐵磁材料。
4.如權(quán)利要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述芯環(huán)具有等于所述第一外層、所述第二外層、所述第一內(nèi)層和所述第二內(nèi)層的膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述芯環(huán)具有小于所述第一外層、所述第二外層、所述第一內(nèi)層和所述第二內(nèi)層的膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)。
6.如權(quán)利 要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)通孔的多個(gè)特性中的至少ー個(gè)特性是基于所述RF傳感器的諧振來選擇性地調(diào)整的。
7.如權(quán)利要求1所述的RF傳感器系統(tǒng)，進(jìn)一歩包括: 第二 PCB，包括第三外層、第四外層、第三內(nèi)層、第四內(nèi)層以及限定貫穿所述第二 PCB的第二孔的第二內(nèi)邊緣； 第三回路，包括通過多個(gè)第三跡線聯(lián)接至多個(gè)第三通孔的多個(gè)第三傳感器襯墊，所述多個(gè)第三傳感器襯墊被布置在所述第二內(nèi)邊緣上；以及 第四回路，包括通過多個(gè)第四跡線聯(lián)接至多個(gè)第四通孔的多個(gè)第四傳感器襯墊，所述多個(gè)第四傳感器襯墊被布置在所述第二內(nèi)邊緣上。
8.如權(quán)利要求7所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述第四外層電連接至所述第一外層。
9.如權(quán)利要求8所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、多個(gè)第三傳感器襯墊以及所述多個(gè)第四傳感器襯墊串聯(lián)地電連接。
10.如權(quán)利要求8所述的RF傳感器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、多個(gè)第三傳感器襯墊以及所述多個(gè)第四傳感器襯墊并聯(lián)地電聯(lián)接。
11.一種射頻(RF)傳感方法，包括: 限定貫穿印刷電路板(PCB)的孔，其中所述PCB包括第一外層、第二外層、第一內(nèi)層、第二內(nèi)層以及內(nèi)邊緣； 通過多個(gè)第一跡線將包括多個(gè)第一傳感器襯墊的第一回路聯(lián)接至多個(gè)第一通孔，將所述多個(gè)第一傳感器襯墊布置在所述內(nèi)邊緣上； 通過多個(gè)第二跡線將包括多個(gè)第二傳感器襯墊的第二回路聯(lián)接至多個(gè)第二通孔，將所述多個(gè)第二傳感器襯墊布置在所述內(nèi)邊緣上；以及 將芯環(huán)嵌入在接近于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔以及所述多個(gè)第一跡線的所述第一內(nèi)層中； 其中用于傳送RF電流的中心導(dǎo)體延伸穿過所述孔，并且所述第一回路和所述第二回路基于所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、所述多個(gè)第一通孔、所述多個(gè)第二通孔、所述多個(gè)第一跡線、所述多個(gè)第二跡線以及所述芯環(huán)生成電信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，其中所述芯環(huán)包括磁導(dǎo)率大于空氣的磁導(dǎo)率的介質(zhì)。
13.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，其中所述芯環(huán)包括鐵磁材料。
14.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，其中所述芯環(huán)具有等于所述第一外層、所述第二外層、所述第一內(nèi)層和所述第二內(nèi)層的膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)。
15.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，其中所述芯環(huán)具有小于所述第一外層、所述第二外層、所述第一內(nèi)層和所述第二內(nèi)層的膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù)。
16.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，其中所述多個(gè)通孔的多個(gè)特性中的至少ー個(gè)特性是基于所述RF傳感器的諧振來選擇性地調(diào)整的。
17.如權(quán)利要求11所述的RF傳感方法，進(jìn)ー步包括:限定第二孔的第二PCB，其中所述第二 PCB包括第三外層、第四外層、第三內(nèi)層、第四內(nèi)層以及第二內(nèi)邊緣； 通過多個(gè)第三跡線將包括多個(gè)第三傳感器襯墊的第三回路聯(lián)接至多個(gè)第三通孔，將所述多個(gè)第三傳感器襯墊布置在所述第二內(nèi)邊緣上；以及 通過多個(gè)第四跡線將包括多·個(gè)第四傳感器襯墊的第四回路聯(lián)接至多個(gè)第四通孔，將所述多個(gè)第四傳感器襯墊布置在所述第二內(nèi)邊緣上。
18.如權(quán)利要求17所述的RF傳感方法，進(jìn)ー步包括將所述第四外層電連接至所述第一外層。
19.如權(quán)利要求18所述的RF傳感方法，進(jìn)ー步包括將所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、多個(gè)第三傳感器襯墊以及所述多個(gè)第四傳感器襯墊串聯(lián)地電聯(lián)接。
20.如權(quán)利要求18所述的RF傳感方法，進(jìn)ー步包括將所述多個(gè)第一傳感器襯墊、所述多個(gè)第二傳感器襯墊、多個(gè)第三傳感器襯墊以及所述多個(gè)第四傳感器襯墊并聯(lián)地電聯(lián)接。
【文檔編號(hào)】H05K1/02GK103592494SQ201310359090
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月16日
【發(fā)明者】丹尼斯·M·布朗, 戴維·J·庫莫, 雷蒙德·布魯克斯 申請(qǐng)人:Mks儀器有限公司