本文關(guān)鍵詞：340GHz四次諧波混頻器研究

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【摘要】：太赫茲波屬于電磁波一種,學(xué)術(shù)上定義頻率為100GHz-10THz的電磁波為太赫茲波。按照頻段劃分,其在頻譜中的位置處于可見光和毫米波之間,決定了太赫茲波具有其獨(dú)特的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn),分辨率高,穿透性強(qiáng)。340GHz處大氣衰減較小,可應(yīng)用于通信、雷達(dá)等系統(tǒng),因此針對該頻段進(jìn)行研究具有重要意義。作為太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)中的重要器件,混頻器的主要作用是實(shí)現(xiàn)頻率的搬移,因此整個接收機(jī)的性能與其性能息息相關(guān)。然而由于太赫茲波頻段相對較高,國內(nèi)目前難以獲得用于基波混頻的高質(zhì)量本振源,而四次諧波混頻器可以使得本振頻率降低為四分之一,從而減少了對本振源的需求。綜上,本文將圍繞340GHz四次諧波混頻器進(jìn)行研究。建立正確的二極管模型是設(shè)計混頻器的關(guān)鍵,因此本文針對二極管的模型進(jìn)行了研究。通過建立二極管的三維模型,并設(shè)置內(nèi)部波端口,通過提取S參數(shù)來表征肖特基勢壘二極管的高頻寄生效應(yīng),再結(jié)合二極管的本征模型共同來表征二極管的特性,然后在HFSS中完成無源結(jié)構(gòu)的設(shè)計,再結(jié)合ADS軟件,利用諧波平衡法對混頻器進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計。本文選取兩種二極管芯片進(jìn)行混頻器仿真設(shè)計,并最終選擇其中一款仿真結(jié)果較好的混頻器模型進(jìn)行加工。該混頻器仿真結(jié)果顯示,當(dāng)射頻輸入信號在320GHz-355GHz范圍內(nèi),混頻器單邊帶變頻損耗性能優(yōu)于15dB,其中最優(yōu)變頻損耗可達(dá)8.29 dB。最后對加工裝配的340GHz四次諧波混頻器進(jìn)行上下變頻的測試。不同的本振條件下顯示的測試結(jié)果表明,該款混頻器均能滿足10GHz帶寬內(nèi),變頻損耗優(yōu)于20 dB,且測得最優(yōu)變頻損耗值為14.7dB。
【關(guān)鍵詞】：肖特基勢壘二極管 四次諧波混頻器 太赫茲 變頻損耗
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN773
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 太赫茲波簡介9-10
• 1.2 太赫茲混頻器的研究背景和意義10-12
• 1.3 太赫茲混頻器的國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)12-19
• 1.4 肖特基二極管建模國內(nèi)外發(fā)展動態(tài)19-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 太赫茲諧波混頻器基本理論23-33
• 2.1 肖特基二極管簡介23-25
• 2.1.1 金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理23-24
• 2.1.2 肖特基勢壘二極管簡介24-25
• 2.2 太赫茲肖特基二極管模型研究25-29
• 2.3 四次諧波混頻器簡介29-32
• 2.3.1 四次諧波混頻器工作原理29-31
• 2.3.2 四次諧波混頻器技術(shù)指標(biāo)31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 340GHz四次諧波混頻器仿真設(shè)計33-50
• 3.1 340GHz四次諧波混頻器設(shè)計流程33-34
• 3.2 340GHz四次諧波混頻器拓?fù)浞桨高x取34-39
• 3.2.1 混頻器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選取34-35
• 3.2.2 傳輸線的選取35-37
• 3.2.3 介質(zhì)基片的選取37
• 3.2.4 肖特基二極管芯片簡介37-39
• 3.3 第一種 340GHz四次諧波混頻器仿真優(yōu)化39-47
• 3.3.1 屏蔽腔尺寸的設(shè)計39-40
• 3.3.2 射頻輸入探針過渡結(jié)構(gòu)設(shè)計40-41
• 3.3.3 本振-中頻雙工仿真設(shè)計41-43
• 3.3.4 肖特基二極管 3D模型設(shè)計43-44
• 3.3.5 整體電路仿真及結(jié)果44-47
• 3.4 第二種 340GHz四次諧波混頻器仿真優(yōu)化47-49
• 3.4.1 無源電路設(shè)計47-48
• 3.4.2 整體電路優(yōu)化設(shè)計48-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 340GHz四次諧波混頻器加工及測試50-60
• 4.1 340GHz四次諧波混頻器腔體及基片加工裝配50-51
• 4.2 340GHz四次諧波混頻器的測試51-59
• 4.2.1 340GHz四次諧波混頻器下變頻測試結(jié)果及分析51-57
• 4.2.2 340GHz四次諧波混頻器上變頻測試結(jié)果及分析57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第五章 總結(jié)60-62
• 5.1 本論文主要的工作內(nèi)容60
• 5.2 未來展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻碩期間取得的研究成果67-68

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本文編號：806159