基于肖特基勢(shì)壘二極管的220GHz倍頻技術(shù)研究.pdf

1、太赫茲信號(hào)源是實(shí)現(xiàn)太赫茲技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的核心器件之一。目前常用的產(chǎn)生太赫茲源的方法包括光學(xué)方法、太赫茲量子級(jí)聯(lián)激光器(THz QCL)、固態(tài)電子器件等。其中使用固態(tài)電子器件倍頻產(chǎn)生太赫茲源具有可靠性高、頻譜質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)緊湊、能耗低等優(yōu)點(diǎn),近年來備受關(guān)注,得到了快速發(fā)展。
　　本文采用英國(guó)Teratech公司的肖特基勢(shì)壘變?nèi)荻O管芯片,建立了肖特基二極管全三維模型,對(duì)220GHz三倍頻器和220GHz平衡二倍頻器設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究。<

2、br>　　220GHz三倍頻器的設(shè)計(jì)采用了非平衡結(jié)構(gòu),故電路設(shè)計(jì)中加入了濾波器進(jìn)行空閑頻率的回收。文中將肖特基二極管三維電磁結(jié)構(gòu)和二極管SPICE參數(shù)模型相結(jié)合建立了二極管仿真模型,在肖特基二極管的HFSS三維電磁模型陽極接觸處建立內(nèi)部端口,使二極管無源結(jié)構(gòu)的影響加入到倍頻電路的設(shè)計(jì)中,二極管非線性部分使用了ADS中二極管的SPICE參數(shù)模型來表征。整個(gè)電路的設(shè)計(jì)是在HFSS和ADS的交替使用中完成的,最終,在ADS中進(jìn)行諧波平衡仿真得

3、到了倍頻器的倍頻性能。
　　為了降低變頻損耗,本文還設(shè)計(jì)了220GHz二倍頻器。該二倍頻器采用了平衡式結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)廣泛用于二倍頻電路的設(shè)計(jì)中。平衡結(jié)構(gòu)的二倍頻器不需要額外的濾波器進(jìn)行空閑頻率的回收,電路結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單,與三倍頻器設(shè)計(jì)的不同之處在于二極管的三維電磁模型中使用了集中參數(shù)端口,以進(jìn)行輸入輸出匹配。
　　最后對(duì)以上兩種倍頻器均進(jìn)行了加工、裝配和測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明,220GHz非平衡三倍頻器的最大輸出功率為6.34mW