隨著近年來半導(dǎo)體技術(shù)和高精密微機(jī)械加工技術(shù)的迅猛發(fā)展,以及國家對(duì)電子產(chǎn)業(yè)的大力投入,太赫茲固態(tài)電路技術(shù)已經(jīng)逐漸從實(shí)驗(yàn)室階段走向?qū)嶋H應(yīng)用階段,單功能電路已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)體積、重量、功耗的諸多要求,尤其在航空航天等應(yīng)用領(lǐng)域,對(duì)此的限制更是嚴(yán)苛。多電路集成將是未來太赫茲固態(tài)電路發(fā)展的必然趨勢,針對(duì)此技術(shù)的研究對(duì)太赫茲固態(tài)系統(tǒng)走向小型化、芯片化、實(shí)用化具有著重要深遠(yuǎn)的意義。本文圍繞太赫茲多電路集成技術(shù)展開,以高速通信小型化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)為牽引,對(duì)構(gòu)成太赫茲接收機(jī)射頻前端的兩種有源電路（分諧波混頻器和三倍頻器）和兩種無源電路（分支波導(dǎo)定向耦合器和偽橢圓波導(dǎo)帶通濾波器）開展了深入研究,提出了一種新型220GHz多電路集成架構(gòu),實(shí)現(xiàn)了電路理論和性能的雙重突破,基于此電路搭建了太赫茲小型化射頻前端,并成功完成了20GHz超寬帶實(shí)時(shí)信號(hào)盲檢測和12.8Gbps高速通信數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。本文主要內(nèi)容包括以下三個(gè)方面:（1）太赫茲接收機(jī)關(guān)鍵電路技術(shù)。接收機(jī)的關(guān)鍵電路主要指的是分諧波混頻器電路及其本振驅(qū)動(dòng)源電路（倍頻器）。分諧波混頻器在射頻前端系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)頻率變換的功能,非線性電路的特性使得該電路會(huì)直接影響... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)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)】：166 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

太赫茲頻段示意圖

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文42017年，英國盧瑟福·阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室（RutherfordAppletonLaboratory,RAL）的HairuiLiu等研制了180GHz高效率太赫茲倍頻器[32]。該倍頻器基于砷化鎵（GalliumArsenide,GaAs）肖特基二極管，其電路和測試結(jié)果如圖1-3所示。測試結(jié)果顯示，倍頻器的峰值效率為34%，相對(duì)帶寬為11%。當(dāng)輸出頻率為180GHz，驅(qū)動(dòng)功率為500mW時(shí)，該倍頻器的輸出功率可達(dá)109mW。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還測試了兩路倍頻器功率合成后的輸出功率和效率，受驅(qū)動(dòng)源性能的限制，僅測試了驅(qū)動(dòng)功率為500mW時(shí)，輸出功率為105mW。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)一步提高后，該功率合成電路可產(chǎn)生更高的輸出功率。(a)(b)圖1-3英國RAL實(shí)驗(yàn)室180GHz高效率二倍頻器。（a）實(shí)物照片；（b）測試結(jié)果2019年，電子科技大學(xué)張波等研制了一種新型無襯底高承載功率220GHz三倍頻器[30]，其電路和測試結(jié)果如圖1-4所示。該倍頻器基于氮化鎵（GalliumNitride,GaN）肖特基二極管，二極管直接架接在鰭線過渡結(jié)構(gòu)上，無需基片襯底，在高驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，可有效進(jìn)行散熱，防止二極管芯片融毀。測試結(jié)果顯示，當(dāng)工作頻率為220GHz時(shí)，該三倍頻器的承載功率可達(dá)1100mW，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率為900mW時(shí)為最佳工作狀態(tài)，輸出功率可達(dá)17.5mW。(a)(b)圖1-4電子科技大學(xué)無襯底高承載功率220GHz三倍頻器。（a）電路結(jié)構(gòu)；（b）測試結(jié)果

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文42017年，英國盧瑟福·阿普爾頓實(shí)驗(yàn)室（RutherfordAppletonLaboratory,RAL）的HairuiLiu等研制了180GHz高效率太赫茲倍頻器[32]。該倍頻器基于砷化鎵（GalliumArsenide,GaAs）肖特基二極管，其電路和測試結(jié)果如圖1-3所示。測試結(jié)果顯示，倍頻器的峰值效率為34%，相對(duì)帶寬為11%。當(dāng)輸出頻率為180GHz，驅(qū)動(dòng)功率為500mW時(shí)，該倍頻器的輸出功率可達(dá)109mW。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還測試了兩路倍頻器功率合成后的輸出功率和效率，受驅(qū)動(dòng)源性能的限制，僅測試了驅(qū)動(dòng)功率為500mW時(shí)，輸出功率為105mW。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率進(jìn)一步提高后，該功率合成電路可產(chǎn)生更高的輸出功率。(a)(b)圖1-3英國RAL實(shí)驗(yàn)室180GHz高效率二倍頻器。（a）實(shí)物照片；（b）測試結(jié)果2019年，電子科技大學(xué)張波等研制了一種新型無襯底高承載功率220GHz三倍頻器[30]，其電路和測試結(jié)果如圖1-4所示。該倍頻器基于氮化鎵（GalliumNitride,GaN）肖特基二極管，二極管直接架接在鰭線過渡結(jié)構(gòu)上，無需基片襯底，在高驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，可有效進(jìn)行散熱，防止二極管芯片融毀。測試結(jié)果顯示，當(dāng)工作頻率為220GHz時(shí)，該三倍頻器的承載功率可達(dá)1100mW，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率為900mW時(shí)為最佳工作狀態(tài)，輸出功率可達(dá)17.5mW。(a)(b)圖1-4電子科技大學(xué)無襯底高承載功率220GHz三倍頻器。（a）電路結(jié)構(gòu)；（b）測試結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]W波段準(zhǔn)橢圓波導(dǎo)帶通濾波器研究[D]. 肖紅.中北大學(xué) 2019
[2]基于基片集成技術(shù)的交叉耦合腔體濾波器的延伸研究[D]. 鄒玉鵬.南京航空航天大學(xué) 2015
[3]模式匹配法分析復(fù)雜波導(dǎo)的不連續(xù)性[D]. 賈瑤.西安電子科技大學(xué) 2010
[4]脊波導(dǎo)定向耦合器的設(shè)計(jì)與研究[D]. 蔣平英.電子科技大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3623251