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下變頻到微波頻段的中頻信號。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)太赫茲混頻器的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài),詳細描述了肖特基二極管的工作機理和基于平面肖特基勢壘二極管的次諧波混頻器工作原理和獨特優(yōu)勢,并討論了用于220GHz次諧波混頻器設計的完整二極管模型,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。以此為基礎,分別對220GHz混頻器的拓撲結(jié)構(gòu)、無源電路仿真設計和混頻整體性能優(yōu)化進行了系統(tǒng)介紹,并對加工裝配的220GHz次諧波混頻器進行了測試。第一版的

3、測試結(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,測試結(jié)果和仿真結(jié)果差距較大。本文在詳細分析第一版容差性和模型準確性基礎上,改進了二極管模型,主要是結(jié)合HFSS仿真軟件的特點對模型中內(nèi)部端口的位置進行了調(diào)整,重新設計了第二版220GHz次諧波混頻器。測試結(jié)果顯示,第二版的變頻性能相對第一版有較大幅度的提升,縮小了測試結(jié)果和仿真結(jié)果之間的差距,在近20GHz的帶寬內(nèi)實現(xiàn)