440GHz分谐波混频器研究

【摘要】：从太赫兹波的大气传输特性中可以看出,在440、550、620、730、870GHz附近存在着相对透明的窗口,因而针对这些频段的研究非常重要。在太赫兹通信与雷达系统中,由于低噪声放大器实现较为困难,混频器变成了接收系统的第一级,所以混频器性能的好坏直接关系到整个接收机系统的性能。同时由于振荡源的实现比较困难,通常采用降低本振频率为其原来的一半即分谐波混频器来实现。本文的研究工作将围绕440GHz分谐波混频器开展。本文介绍了THz频段分谐波混频器的发展动态,对基于肖特基混频二极管的混频特性以及混频原理进行阐述研究。在此基础上对肖特基势垒二极管对仿真建模并提取其端口数据,将其带入整体电路设计。本文开展了440GHz分谐波混频器的三维模型仿真工作,采用中电13所研制的肖特基势垒二极管对作为混频器的核心部件,厚度为50μm石英电路基片为衬底,整体电路仿真结果显示在420-460GHz内变频损耗小于8dB。由于在太赫兹频段,混频器尺寸较小,加工工艺对分谐波混频器的性能影响较大,因此对440GHz分谐波混频器进行了容差分析,以便尽量减少加工可能产生的误差。容差分析结果显示在基片与混频二极管在装配过程中,基片偏移对变频损耗结果基本无影响,混频二极管装配的偏移对变频损耗稍有影响。最后,本文开展了440GHz分谐波混频器实验研究,实验结果显示在420-432GHz范围的变频损耗为20-30dB,最优变频损耗点为430.56GHz,变频损耗为17dB。本论文的研究工作对未来更高频率的分谐波混频器的研究工作提供了很好的技术和理论基础。