基于肖特基二極管的220GHz次諧波混頻器研究.pdf

1、太赫茲(Terahertz,THz)波在頻譜中處于紅外光波和毫米波之間,通常其頻率范圍是100GHz~10THz。在全固態(tài)太赫茲通信系統(tǒng)中,太赫茲混頻器作為接受前端的關(guān)鍵技術(shù),它完成頻率的搬遷工作,將太赫茲頻段的射頻信號(hào)下變頻到微波頻段的中頻信號(hào)。此外,用于基波混頻的太赫茲頻段的本振源由于要求功率高,目前難以獲得,而次諧波混頻器由于需要的本振頻率低,只需基波混頻一半的頻率,能夠很好地解決這一問題。
　　本文首先介紹了基于肖特基二極

2、管的固態(tài)太赫茲混頻器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài),詳細(xì)描述了肖特基二極管的工作機(jī)理和基于平面肖特基勢(shì)壘二極管的次諧波混頻器工作原理和獨(dú)特優(yōu)勢(shì),并討論了用于220GHz次諧波混頻器設(shè)計(jì)的完整二極管模型,主要是通過肖特基二極管芯片的3D模型建立內(nèi)部端口,提取其S參數(shù)來表征肖特基二極管的高頻寄生效應(yīng)。以此為基礎(chǔ),分別對(duì)220GHz混頻器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無源電路仿真設(shè)計(jì)和混頻整體性能優(yōu)化進(jìn)行了系統(tǒng)介紹,并對(duì)加工裝配的220GHz次諧波混頻器進(jìn)行了測(cè)試。第一版的

3、測(cè)試結(jié)果顯示,在以220GHz為中心近20GHz的頻帶范圍內(nèi),平均變頻損耗約為12dB,最優(yōu)變頻損耗為6.7dB。但是,測(cè)試結(jié)果和仿真結(jié)果差距較大。本文在詳細(xì)分析第一版容差性和模型準(zhǔn)確性基礎(chǔ)上,改進(jìn)了二極管模型,主要是結(jié)合HFSS仿真軟件的特點(diǎn)對(duì)模型中內(nèi)部端口的位置進(jìn)行了調(diào)整,重新設(shè)計(jì)了第二版220GHz次諧波混頻器。測(cè)試結(jié)果顯示,第二版的變頻性能相對(duì)第一版有較大幅度的提升,縮小了測(cè)試結(jié)果和仿真結(jié)果之間的差距,在近20GHz的帶寬內(nèi)實(shí)現(xiàn)