太赫茲波得益于自身的獨特性,在眾多領域與交叉學科當中發(fā)揮著巨大潛力,相關技術成為當下最受關注的前沿熱點之一。當下隨著電子與通信科學的高速發(fā)展,工作在太赫茲較低頻段的各類器件與系統(tǒng)研究日漸完善,由于理論、技術與工藝等各個方面的限制,在太赫茲較高頻段的領域還存在空缺。近幾年國內外開始逐漸把關注點放在了太赫茲的較高頻領域,但是很多方面的研究還處于嘗試階段。無論工作在何種頻段的電路器件或是系統(tǒng),頻譜變換與搬移都是非常重要的一環(huán),這樣的功能通過混頻器設計實現(xiàn)�；祛l技術在低波段已經較為成熟,而在太赫茲較高頻段為滿足變頻需求,研究1THz頻段的混頻器頗具意義。本文基于基本的混頻原理,對1THz單片集成諧波混頻器展開研究,結合現(xiàn)有國內可行的加工水平,對器件進行仿真與研制,分別設計出滿足指標的四次諧波混頻器與八次諧波混頻器。采用較新的半導體電路工藝,整體電路基于極薄工藝制造的砷化鎵基片,采用單片集成的結構。太赫茲混頻器采用諧波混頻的方式,對于四次諧波混頻器與八次諧波混頻器而言,本振頻率分別為射頻頻率的四分之一與八分之一附近,有效降低對本振源的需求。通過電磁軟件的聯(lián)合仿真研究,構建并分析新型肖特基二極管模... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電磁波頻譜中太赫茲波段所處位置

電子科技大學碩士學位論文4數(shù)十年以來國內外對于太赫茲諧波混頻器的研究從未間斷，在時代的推進下，其發(fā)展趨勢也在不斷地變化。太赫茲混頻器按照所使用的二極管類型進行劃分，從使用傳統(tǒng)型號的肖特基二極管，到研制出能夠適用在更高頻率、更高效的新型二極管；按照基片材料進行劃分，從使用較廉價的5880軟基片，石英材料再到穩(wěn)定的砷化鎵材料；按照裝配技術進行劃分，從傳統(tǒng)人工倒貼式裝配二極管的方式到單片集成技術；按照諧波混頻種類進行劃分，從分諧波、較低次諧波混頻器再到更高次諧波混頻器；按照傳輸線類型進行劃分，從使用傳統(tǒng)微帶線、懸置微帶線再到使用新型傳輸結構等。無論何時進行著怎樣的改變，太赫茲混頻器都始終向著更高工作頻段、更高效結構、更優(yōu)秀性能的方向邁進。以下內容對國內外時間上距今較近、在太赫茲較高頻較具有突破性的諧波混頻器發(fā)展動態(tài)分別進行報導。(1)近年國外動態(tài)報導國外部分頂尖研究單位對太赫茲器件投入了大量的研究，例如以美國VDI公司為代表，長期處于世界的較先進水平。最近十年內，VDI公司一直對高次諧波混頻器進行著研究與報導，在1THz以上的研究取得了一系列突破性的進展。2013年，美國VDI公司BerhanuT.Bulcha等人和佛吉尼亞大學合作研究提出一種工作在1.9THz~2.8THz高次諧波混頻器[7]，核心器件采用VDI自主研發(fā)的砷化鎵外延層肖特基二極管，如圖1-11(a)與(b)所示分別為九次諧波混頻器與三次諧波混頻器電路的結構。電路各個部分采用微帶線集成在八微米厚的石英基片上，通過對角喇叭天線饋入頻率在2THz附近的射頻信號，當其中頻帶寬為1MHz時，實現(xiàn)了九次諧波混頻的變頻損耗為63dB，三次諧波混頻的變頻損耗為45dB。圖1-21.9-2.8THz混頻器。(a)九次諧波混頻；(b)三次諧波混頻

第一章緒論52016年，VDI公司的BerhanuT.Bulcha，JeffreyL.Hesler等人研究了一種能夠工作在1.8THz~3.2THz頻段的混頻器[8]，同時也是對于寬帶WM-86(WR-0.34)型諧波混頻器的首次提出，包括三次諧波與四次諧波混頻類型。該混頻器的指標性能，較之前提出的1.9THz~2.8THz高次諧波混頻器而言更為優(yōu)秀，混頻器的射頻頻率達到3.2THz，三次諧波混頻的變頻損耗為27dB，四次諧波混頻的變頻損耗為30dB。其中頻和本振的電路，采用了厚度為20微米的石英材質基片，由于肖特基二極管對無法集成到石英材料的基片上，選擇將肖特基二極管部分集成在厚度為3微米、材料為砷化鎵的薄基片，采用砷化鎵懸置微帶的方式使得工作帶寬增大，同時變頻損耗減小，其結構如圖1-3所示。圖1-3砷化鎵基片懸置微帶結構平面肖特基二極管集成在太赫茲主體電路上，其具有較低的諧波因子，并且能夠在1.8THz~3.2THz的超寬射頻頻率范圍內，進行較為穩(wěn)定有效的工作。寬帶WM-86(WR-0.34)型的諧波混頻器結構如圖1-4所示。圖1-41.8-3.2THz的WM-86諧波混頻結構


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