太赫茲固態(tài)接收前端研究.pdf

1、太赫茲波作為電磁波中唯一尚未完全開發(fā)利用的頻譜資源，一般指頻率在0.1THz~10THz范圍內(nèi)的電磁波，它的波長介于毫米波與紅外光之間，兼具微波毫米波和光波的部分優(yōu)點(diǎn)，在寬帶通信、精確制導(dǎo)、環(huán)境監(jiān)測及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。掌握太赫茲技術(shù)對我國國防建設(shè)和民用事業(yè)具有十分重要的意義。太赫茲固態(tài)接收前端廣泛應(yīng)用于太赫茲通信、雷達(dá)等近乎所有的太赫茲系統(tǒng)中。
　　本文中，接收前端采用超外差接收機(jī)方案，利用太赫茲混頻器、天線、本振鏈路、

2、濾波器、低噪放搭建了太赫茲固態(tài)接收前端，工作頻率在330GHz左右。主要工作內(nèi)容如下：
　?。?）本振鏈路設(shè)計(jì)毫米波單片設(shè)計(jì)了兩套本振鏈路，用于驅(qū)動330GHz四次諧波混頻器。設(shè)計(jì)主要包括八倍頻器和放大器匹配設(shè)計(jì)、波導(dǎo)探針過渡設(shè)計(jì)、腔體設(shè)計(jì)、芯片直流饋電版設(shè)計(jì)以及最后的測試，兩只芯片分別裝配于獨(dú)立的腔體之中。測得八倍頻器變頻損耗約為7.8dB，放大器最大增益優(yōu)于16dB，整個本振鏈路工作頻段為78GHz~84GHz，最大輸出功率約

3、37mW，
　?。?）太赫茲濾波器研制：該濾波器用于濾除雜波干擾。采用原型參數(shù)法，設(shè)計(jì)了中心頻率為345GHz，工作頻段為332GHz到356GHz，仿真表明：帶內(nèi)插損約0.2dB的帶通濾波器，在偏離中心頻率30GHz，帶外抑制優(yōu)于60dB，測試結(jié)果僅帶內(nèi)插損指標(biāo)惡化。
　?。?）太赫茲接收前端測試：搭建了工作頻率約為330GHz的全固態(tài)太赫茲接收前端，射頻信號由110GHz本振源和330GHz三倍頻器經(jīng)天線輻射得到，接收端

4、包括太赫茲濾波器、330GHz次諧波混頻器、中頻放大器；在此基礎(chǔ)上，搭建了該頻段的收發(fā)前端，發(fā)射端結(jié)構(gòu)與上述接收端一致，中頻信號的輸入功率為-5dBm，頻率在0~10GHz內(nèi)變化。整個系統(tǒng)的傳輸距離約為1.5m。
　?。?）220GHz收發(fā)前端優(yōu)化及通信系統(tǒng)調(diào)試：整個系統(tǒng)的本振鏈路為104GHz的倍頻放大鏈路，包括13GHz頻率源，13GHz放大器，后級8次倍頻器，以及接收端的10.8GHz自動增益控制系統(tǒng)；對本振鏈路的指標(biāo)進(jìn)行測