340GHz四次諧波混頻器研究.pdf

1、太赫茲波屬于電磁波一種，學(xué)術(shù)上定義頻率為100GHz-10THz的電磁波為太赫茲波。按照頻段劃分，其在頻譜中的位置處于可見(jiàn)光和毫米波之間，決定了太赫茲波具有其獨(dú)特的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)，分辨率高，穿透性強(qiáng)。340GHz處大氣衰減較小，可應(yīng)用于通信、雷達(dá)等系統(tǒng)，因此針對(duì)該頻段進(jìn)行研究具有重要意義。作為太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)中的重要器件，混頻器的主要作用是實(shí)現(xiàn)頻率的搬移，因此整個(gè)接收機(jī)的性能與其性能息息相關(guān)。然而由于太赫茲波頻段相對(duì)較高，國(guó)內(nèi)目前難以獲得用于

2、基波混頻的高質(zhì)量本振源，而四次諧波混頻器可以使得本振頻率降低為四分之一，從而減少了對(duì)本振源的需求。綜上，本文將圍繞340GHz四次諧波混頻器進(jìn)行研究。
　　建立正確的二極管模型是設(shè)計(jì)混頻器的關(guān)鍵，因此本文針對(duì)二極管的模型進(jìn)行了研究。通過(guò)建立二極管的三維模型，并設(shè)置內(nèi)部波端口，通過(guò)提取 S參數(shù)來(lái)表征肖特基勢(shì)壘二極管的高頻寄生效應(yīng)，再結(jié)合二極管的本征模型共同來(lái)表征二極管的特性，然后在HFSS中完成無(wú)源結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再結(jié)合ADS軟件，利用

3、諧波平衡法對(duì)混頻器進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　本文選取兩種二極管芯片進(jìn)行混頻器仿真設(shè)計(jì)，并最終選擇其中一款仿真結(jié)果較好的混頻器模型進(jìn)行加工。該混頻器仿真結(jié)果顯示，當(dāng)射頻輸入信號(hào)在320GHz-355GHz范圍內(nèi)，混頻器單邊帶變頻損耗性能優(yōu)于15dB,其中最優(yōu)變頻損耗可達(dá)8.29 dB。最后對(duì)加工裝配的340GHz四次諧波混頻器進(jìn)行上下變頻的測(cè)試。不同的本振條件下顯示的測(cè)試結(jié)果表明，該款混頻器均能滿足10GHz帶寬內(nèi)，變頻損耗優(yōu)于20