基于平面肖特基二極管的330GHz倍頻器研究.pdf

1、作為頻譜內(nèi)唯一尚未得到完全開(kāi)發(fā)利用的資源，太赫茲技術(shù)具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義，成為近年來(lái)科學(xué)研究的熱門(mén)領(lǐng)域。使用倍頻的方式得到太赫茲信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于通信、成像、雷達(dá)等近乎所有的太赫茲應(yīng)用系統(tǒng)。特別是基于平面肖特基二極管技術(shù)的固態(tài)倍頻器具有集成度高、工作穩(wěn)定、成本適宜等優(yōu)勢(shì)，成為如今獲得太赫茲信號(hào)源的主要方式。
　　330GHz附近頻段作為太赫茲頻段的大氣傳輸窗口之一，在太赫茲通信中有著潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)HFSS(Hig

2、h Frequency Structure Simulator)與ADS(Advanced Design System)軟件聯(lián)合仿真的方法，設(shè)計(jì)了一種基于平面肖特基二極管技術(shù)的330GHz零偏置平衡式三倍頻器。通過(guò)將整個(gè)倍頻電路劃分為輸入輸出探針過(guò)渡、阻抗匹配懸置微帶、低通濾波器等單元模塊電路，在HFSS軟件中完成仿真設(shè)計(jì)并導(dǎo)出S參數(shù)文件到ADS軟件中，聯(lián)合基于物理結(jié)構(gòu)和本征非線性SPICE模型的二極管芯片三維電磁模型，對(duì)整體倍頻電路進(jìn)

3、行諧波平衡仿真，使用軟件間迭代優(yōu)化的方式完成倍頻器設(shè)計(jì)。
　　本文對(duì)設(shè)計(jì)完成的330GHz倍頻器進(jìn)行加工、裝配和測(cè)試。該倍頻器實(shí)測(cè)得到最大輸出功率為149μW，最低變頻損耗為22.9dB。若能得到更大的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源，該結(jié)構(gòu)的倍頻器可以獲得更好的倍頻性能。
　　為了給330GHz二倍頻器提供前級(jí)驅(qū)動(dòng)模塊，本文又設(shè)計(jì)了可加電壓偏置的170GHz平衡式倍頻器，仿真結(jié)果表明最大輸出功率為42mW，最低變頻損耗為6.8dB。