太赫茲由于具有相當大的絕對帶寬,在通信領(lǐng)域具有傳輸速率高、容量大、方向性強、安全性高、穿透性好等優(yōu)點。太赫茲技術(shù)在太赫茲的產(chǎn)生、檢測、混頻器、成像等方面已有了很大的發(fā)展。然而,由于太赫茲波段在大氣中衰減嚴重,太赫茲超靈敏接收機的有效探測面臨著更高的挑戰(zhàn)。高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)檢測器和混頻器因其優(yōu)越的靈敏度、寬頻帶、低噪聲、低功率耗散等優(yōu)點而成為太赫茲接收機前端的理想選擇。高溫超導(dǎo)γBa2Cu3O7-δ（YBCO）具有較高的臨界溫度和較大的能隙,利用此材料制備的約瑟夫森結(jié)的截止頻率較高,是太赫茲波段理想的探測器件。YBCO雙晶結(jié)具有良好的高頻響應(yīng)特性,但由于自身材料結(jié)構(gòu)的限制,它的正常態(tài)電阻很小,這就使得和信號的耦合較差,造成檢測器靈敏度降低等問題。本文從阻抗匹配的角度入手進行了多種太赫茲天線的設(shè)計、提出多結(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu),并加載到高溫超導(dǎo)YBCO雙晶結(jié)的檢測器中。通過這些方法,器件的靈敏度得到了很大提升,為太赫茲檢測和接收做出了新的貢獻。其主要的研究成果如下:1.針對210GHz大氣窗口,結(jié)合太赫茲準光系統(tǒng),設(shè)計了新型的蝶形加載蜿蜒線天線（Bowtieloadedmeanderantenna,B... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２太赫茲技術(shù)在各個領(lǐng)域的典型應(yīng)用［６，?１３，１５，?１６】??２??

圖１．２列舉了一些常見??的太赫茲應(yīng)用

。??此外，還有多種類型的超導(dǎo)檢測器，如Ｎｂ基超導(dǎo)ＳＩＳ?（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ－??ｉｎｓｕｌａｔｏｒ－?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）?檢測器?［２５］?、?熱電子測熱?福射計?（?Ｈｏｔ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｂｏｌｏｍｅｔｅｒ，??ＨＥＢ）?［２６－２８］、高溫超導(dǎo)?ＹＢａ２Ｃｕ３０７—ｓ?（ＹＢＣ０）雙晶結(jié)［２９，?３０］等。??Ｇａｓ＇ｅｌｌ?Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ?Ｑｒｊｄ?Ｌｅｎｓ?ｓｙｓｔｅｍ??截＊＆??Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ?Ｌｅａｋ?ｍｉｒｒｏｒ??ｆｉｌｍ??圖１．４?Ｇｏｌａｙ?ｃｅｌｌ探測器的基本原理圖［３１］??１．２．２外差檢測器概述??外差檢測器，又稱混頻器，通過本振信號，將入射信號的頻譜搬移至中頻（ＩＦ），??保留了入射信號的幅度和相位信息。主要應(yīng)用于高分辨率光譜系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和??射電天文觀測等。超外差檢測器（Ｓｕｐｅｒ?ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ?ｄｅｔｅｃｔｏｒ，?ＳＨＤ）最早由??Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ在１９１８年提出［３２］，本振信號和入射信號通過混頻器產(chǎn)生較低頻率的??ＩＦ信號，經(jīng)ＩＦ放大器和檢波器輸出到終端。外差檢測器具有較高的靈敏度和頻??率分辨率，可以全面檢測入射信號的幅度和相位信息，其詳細的混頻器原理介紹??見４．３節(jié)。??目前常見的太赫茲混頻器有肖特基二極管（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ－ｂａｒｒｉｅｒｄｉｏｄｅ，ＳＢＤ）?［３３，??３４］、ＨＥＢ［３５－３７］、超導(dǎo)ＳＩＳ結(jié)［３８－４０］和高溫超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)混頻器Ｋｌ－４３］。ＳＢＤ可??以工作在室溫，但靈敏度較低。ＳＩＳ結(jié)在頻率小于ＩＴＨｚ的檢測時，性能最好，其??噪聲接近于量子噪聲；頻率高于ＩＴＨｚ后，內(nèi)稟噪聲急劇增加。Ｂｌａｎ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]太赫茲通信技術(shù)的研究與展望[J]. 姚建銓,遲楠,楊鵬飛,崔海霞,汪靜麗,李九生,徐德剛,丁欣.  中國激光. 2009(09)
[2]扇形微帶短截線型濾波器的設(shè)計[J]. 魏新泉,張紹洲.  現(xiàn)代電子技術(shù). 2007(23)
[3]太赫茲科學(xué)技術(shù)的新發(fā)展[J]. 劉盛綱.  中國基礎(chǔ)科學(xué). 2006(01)

博士論文
[1]高溫超導(dǎo)太赫茲檢測器[D]. 安德越.南京大學(xué) 2015
[2]基于多層柔性超材料的THz器件[D]. 梁蘭菊.南京大學(xué) 2014

碩士論文
[1]高溫超導(dǎo)THz混頻檢測器的噪聲性能分析[D]. 李大春.南京大學(xué) 2012
[2]太赫茲通信天線設(shè)計與仿真[D]. 張翠萍.電子科技大學(xué) 2012



本文編號：3513683