本文關(guān)鍵詞：340GHz固態(tài)倍頻技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 太赫茲源 無偏置 肖特基勢(shì)壘二極管 三倍頻器

【摘要】：近年來隨著在寬帶通信、物體成像、安全檢查、天文探測(cè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,太赫茲技術(shù)正獲得專家學(xué)者與日俱增的關(guān)注和青睞,而穩(wěn)定、可靠、高效的太赫茲頻率源是太赫茲技術(shù)首要解決的問題。基于半導(dǎo)體器件的固態(tài)倍頻器憑借其性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、可室溫工作等優(yōu)勢(shì)而成為產(chǎn)生太赫茲頻率源的主要方式。340GHz作為太赫茲波大氣傳輸?shù)拇髿獯翱谥?可以應(yīng)用于通信系統(tǒng)中。本文通過對(duì)二極管倍頻技術(shù)的研究分別設(shè)計(jì)了基于混合集成方式的340GHz零偏置平衡式與串聯(lián)式三倍頻器。倍頻器設(shè)計(jì)采用HFSS與ADS軟件聯(lián)合仿真的方法。通過化整為零的方法將整個(gè)倍頻電路分為輸入輸出探針過渡、濾波器等若干個(gè)具有單獨(dú)功能的子電路,通過HFSS完成各個(gè)子電路的仿真與設(shè)計(jì),并建立二極管三維電磁模型以仿真二極管的寄生參數(shù),將仿真結(jié)果以SNP文件格式導(dǎo)入到ADS中聯(lián)合其本征SPICE模型對(duì)整體非線性倍頻電路進(jìn)行諧波平衡仿真,通過ADS與HFSS交替仿真與優(yōu)化而完成倍頻器的最終設(shè)計(jì)。本文對(duì)340GHz零偏置平衡式以及串聯(lián)式三倍頻器進(jìn)行了加工、組裝和實(shí)物測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:當(dāng)輸入功率固定在36mW左右時(shí),340GHz平衡式三倍頻器最大輸出功率為332uW,對(duì)應(yīng)的最低變頻損耗為20.9dB。由不同輸入激勵(lì)功率下的測(cè)試數(shù)據(jù)可以推斷若能獲得更大的激勵(lì)信號(hào)源,則倍頻器可以獲得更高的輸出功率和更佳的倍頻損耗。串聯(lián)式三倍頻器最大輸出功率為821uW,最佳變頻損耗為15.99dB。兩版倍頻器均成功得到了320~350GHz的太赫茲波信號(hào)。本文的設(shè)計(jì)方法和積累的經(jīng)驗(yàn)可以為后續(xù)太赫茲頻段倍頻器的研究和設(shè)計(jì)提供參考和借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：太赫茲源 無偏置 肖特基勢(shì)壘二極管 三倍頻器
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN771
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 太赫茲技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀10-12
• 1.2 太赫茲源的產(chǎn)生方法12-13
• 1.3 太赫茲倍頻器國(guó)內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)13-19
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排19-20
• 第二章 倍頻器基本理論20-34
• 2.1 倍頻器工作原理20-21
• 2.2 平面肖特基勢(shì)壘二極管21-26
• 2.2.1 肖特基勢(shì)壘接觸的形成21-23
• 2.2.2 I-V特性23
• 2.2.3 C-V特性23-24
• 2.2.4 串聯(lián)電阻24-26
• 2.2.5 反向擊穿電壓與截止頻率26
• 2.3 肖特基二極管在太赫茲頻段下的特殊效應(yīng)26-29
• 2.3.1 飽和電流效應(yīng)(Current saturation effect)26-27
• 2.3.2 渦流效應(yīng)(Eddy currents effect)27-28
• 2.3.3 趨膚效應(yīng)(Skin effect)28
• 2.3.4 鄰近效應(yīng)(Proximity effect)28-29
• 2.4 肖特基二極管在太赫茲頻段模型研究29-31
• 2.4.1 二極管的等效電路模型29-30
• 2.4.2 二極管的三維電磁模型30-31
• 2.5 倍頻器常用的結(jié)構(gòu)31-33
• 2.5.1 非平衡式倍頻器31-32
• 2.5.2 平衡式倍頻器32-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 340GHz平衡式三倍頻器研究34-53
• 3.1 方案選擇34-35
• 3.2 電路仿真優(yōu)化流程35-36
• 3.3 二極管模型36-38
• 3.4 倍頻器電路設(shè)計(jì)38-48
• 3.4.1 屏蔽腔的選擇38-40
• 3.4.2 最佳嵌入阻抗值提取40-42
• 3.4.3 波導(dǎo)-微帶-懸置微帶探針過渡42-44
• 3.4.4 輸入低通濾波器的設(shè)計(jì)44-45
• 3.4.5 電路整體仿真與優(yōu)化45-48
• 3.5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第四章 340GHz串聯(lián)式三倍頻器研究53-65
• 4.1 方案選擇及設(shè)計(jì)流程53-55
• 4.1.1 方案選擇53-54
• 4.1.2 電路仿真設(shè)計(jì)流程54-55
• 4.2 二極管模型55-56
• 4.3 倍頻器電路設(shè)計(jì)56-62
• 4.3.1 直流偏置濾波器的設(shè)計(jì)56-57
• 4.3.2 輸入低通濾波器設(shè)計(jì)57-58
• 4.3.3 波導(dǎo)-懸置微帶探針過渡58-60
• 4.3.4 電路整體優(yōu)化設(shè)計(jì)60-62
• 4.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)試與結(jié)果分析62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果72-73

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本文編號(hào)：936013