基于單片集成二極管技術(shù)的太赫茲倍頻鏈路研究.pdf

1、太赫茲技術(shù)在醫(yī)學成像、無線高速通信、微小目標探測和軍事應用等領(lǐng)域具有非常高的應用價值,目前太赫茲技術(shù)的發(fā)展主要受到太赫茲波源和太赫茲探測技術(shù)發(fā)展的限制,國內(nèi)外許多科研機構(gòu)都在努力突破這一技術(shù)瓶頸。目前,基于半導體技術(shù)由微波頻段向太赫茲頻段發(fā)展的固態(tài)倍頻源占據(jù)了太赫茲波源的主要地位,該類倍頻源所具有的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性高、低成本等優(yōu)勢是其他太赫茲輻射源所不具備的,所以基于半導體倍頻技術(shù)的固態(tài)太赫茲源在太赫茲波段低端及輻射功率要求不是

2、特別高的應用領(lǐng)域備受關(guān)注。
　　國外太赫茲技術(shù)的發(fā)展起步較早,半導體加工工藝和電路裝配水平遠高于國內(nèi),國內(nèi)太赫茲倍頻器和混頻器的研制主要依賴于國外生產(chǎn)的半導體器件,同時國內(nèi)在電路裝配的過程中缺乏有效的手段來檢測和解決電路裝配過程中所引入的誤差,導致采用混合集成二極管技術(shù)的電路性能較差,這給我國太赫茲電路的發(fā)展帶來了局限性。
　　為推動國內(nèi)太赫茲技術(shù)在半導體器件和單片集成電路領(lǐng)域的發(fā)展,本文采用單片集成二極管技術(shù)研制了210G

3、Hz二倍頻器,并對420GHz二倍頻單片集成電路進行了研究,設(shè)計了可工作于200GHz和400GHz頻段的肖特基二極管SCHOTTKY DIODE-200和SCHOTTKY DIODE-400,這兩款二極管可為今后太赫茲頻段肖特基變?nèi)荻O管的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。二倍頻單片集成電路采用5μm厚度的GaAs材料作為襯底,肖特基變?nèi)荻O管直接在襯底基片上生成,所用二極管為自主設(shè)計的SCHOTTKY DIODE-200和SCHOTTKY DIODE-

4、400。
　　本文在電路優(yōu)化仿真過程中,解決了HFSS中肖特基二極管三維電磁仿真模型與ADS中二倍頻電路仿真模型聯(lián)合仿真的問題,并詳細闡述了借助HFSS建立肖特基二極管三維電磁仿真模型中陽極探針和波端口的設(shè)置方法。通過實驗研究,210GHz二倍頻器在211.92GHz~214.8GHz頻段內(nèi)的輸出功率介于0.32mW至0.53mW之間,在211.92GHz頻點獲得的最高倍頻效率為0.5％。本文的研究成果可為今后國內(nèi)采用單片集成二極