基于肖特基二極管的太赫茲三倍頻技術(shù)研究.pdf

1、太赫茲倍頻器作為太赫茲接收機(jī)端混頻器的本振源或發(fā)射機(jī)的輻射源，已成為太赫茲前端系統(tǒng)的關(guān)鍵器件。隨著太赫茲技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)倍頻器提出了越來(lái)越高的性能需求——高的輸出頻率、高的倍頻效率、大的輸出功率以及較寬的帶寬。因此對(duì)太赫茲倍頻器的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)一些重要頻段展開(kāi)了三倍器的研究，包括：基于盧瑟福實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的肖特基變?nèi)荻O管而研制的190GHz三倍頻器，基于 MA46H146肖特基變?nèi)荻O管而研制的103.5GHz三倍頻

2、器，以及基于DBES105A肖特基阻性二極管而研制的寬帶103.5GHz三倍頻器。本論文的主要工作如下：
　　1．運(yùn)用了負(fù)載牽引技術(shù)設(shè)計(jì)高效倍頻器。該方法通過(guò)提取二極管非線性狀態(tài)下的最佳嵌入阻抗，以實(shí)現(xiàn)高的倍頻效率?；谠摲椒ㄑ兄屏?90GHz三倍頻器，在70mW的輸入驅(qū)動(dòng)功率，2.6V的反向偏壓下，在177GHz頻率點(diǎn)，實(shí)測(cè)具有最大3.27mW的輸出功率，倍頻效率大于4.6％，174GHz-184GHz頻率范圍內(nèi)輸出功率大于2m

3、W。由于這是本實(shí)驗(yàn)室第一次使用 RAL生產(chǎn)的變?nèi)荻O管，缺少該二極管的重要 SPICE模型參數(shù)和三維物理結(jié)構(gòu)模型，所以研制的倍頻器實(shí)測(cè)與仿真相差較大。
　　2．對(duì)SPICE模型進(jìn)行了討論分析，基于參數(shù)提取理論對(duì)MA46H146變?nèi)荻O管重要SPICE模型參數(shù)進(jìn)行了提取，隨后研制了高效率高功率103.5GHz三倍頻器。在約140mW的輸入功率和5.2V的反向偏置電壓驅(qū)動(dòng)下，103.5GHz處，實(shí)測(cè)輸出功率大于7mW，倍頻效率大于5%

4、，且99GHz、102GHz、106GHz處輸出功率都接近或者大于10mW。當(dāng)輸入驅(qū)動(dòng)功率為140mW時(shí)，在-6.2V的偏壓下，在102GHz處，實(shí)測(cè)具有最大14.4mW功率輸出，效率大于10%。目前，在此頻段，國(guó)內(nèi)還未見(jiàn)用三倍頻獲得更大的輸出功率和倍頻效率。
　　3．在固定中頻的接收系統(tǒng)中，對(duì)混頻器本振源要求具有寬帶工作性能，本文基于DBES105A肖特基二極管研制了寬帶三倍頻器。該倍頻器無(wú)需外加直流偏置電壓源，方便調(diào)諧，簡(jiǎn)化了