Y波段固态谐波混频器研究

为了进一步降低太赫兹接收机的噪声,介绍了基于平面肖特基二极管实现低噪声太赫兹谐波混频器的方法。在建立肖特基二极管较为精确的三维模型和电气模型的前提下,引入紧凑型hammer-head 滤波器结构,同时结合低损耗石英固态电路混合集成的方法,研制了220GHz 和250GHz 太赫兹谐波混频器。测试表明:220GHz混频器在205～235GHz工作范围内最低双边带变频损耗小于6.5dB,最低噪声温度小于650K,250GHz 混频器在230～270GHz 工作范围内最低双边带变频损耗小于6.5 dB,最低噪声温度小于900K。     

0.67 THz宽带谐波混频器设计

为研制太赫兹多频段高灵敏度探测仪,依靠太赫兹砷化镓平面肖特基二极管的非线性特性,结合石英薄膜工艺,设计了宽带0.67 THz谐波混频器,并分析了砷化镓平面肖特基二极管性能表征参数指标对太赫兹混频器性能的影响。0.67 THz谐波混频器采用整体综合的设计方法,结合电气仿真软件ADS和电磁仿真软件HFSS,优化电路中不连续性微带与波导之间的电磁空间耦合效率,以混频器的变频损耗为优化目标,最终实现0.67 THz谐波混频器仿真设计。0.62~ 0.72 THz射频范围内,混频器单边带最低变频损耗小于8 dB,本振功率小于4 mW,本振端口与中频端口、射频端口与中频端口之间隔离度大于-30 dB。     

220 GHz 二次谐波混频器集成模块

在220 GHz二次谐波混频器的设计基础上,提出中频传输波导的垂直转换结构,实现了四通道混频器集成模块方案,缩短了混频器单通道的横向尺寸,为太赫兹接收机系统多通道线阵列集成提供了可行性方案。为优化系统模型的准确性,基于TCAD对肖特基势垒二极管进行三维半导体器件建模计算,依据提取的关键特性参数进行混频器的高频电磁波仿真。通过对该设计方案进行测试,结果表明:当本振频率为110 GHz,功率为7 dBm,射频输入200~240 GHz,混频器的单边带变频损耗为8.6~13 dB,在204~238 GHz的单边带变频损耗为8.6~11.3 dB。当本振频率为108 GHz时,驱动功率仅需3 dBm。此外,基于该混频器模块构建的220 GHz接收机系统,积分时间为700 μs时其温度灵敏度为1.3 K。     

250GHz 太赫兹谐波混频器设计

太赫兹变频组件是实现太赫兹成像和通信应用的关键器件。本文中介绍了基于hammer-head 滤波器紧凑结构, 结合肖特结二极管的三维模型和电气模型,设计低变频损耗250GHz 太赫兹谐波混频器的方法。在高倍光学显微镜的精 准测量下,建立尺寸可以跟信号波长相比拟的二极管三维模型,准确模拟二极管的高频特性以提高电磁仿真精度。为了 进一步降低太赫兹混频器的变频损耗,文中除了采用紧凑型的hammer-head 滤波器结构外,同时通过波导探针直接实现 与二极管阻抗的匹配,简化了混频器的结构降低谐波信号传输线损,从而降低太赫兹谐波混频器的变频损耗。最终仿真 结果表明,250GHz 谐波混频器在3dBm 的本振功率驱动下,在230~270GHz 射频范围内,变频损耗(SSB)均小于6.8dB, 最低变频小于6.2dB,中频带宽大于20GHz。     

基于肖特基二极管的140 GHz次谐波混频器

肖特基二极管混频器是毫米波太赫兹频段的超外差接收机中的关键器件,其研制对于太赫兹通信和雷达应用具有重要意义。本文描述了一种基于低寄生参量肖特基Z-极管DBES105a的140GHz二次谐波混频器（SHM）的仿真设计和制作测试。为了计算二极管特性阻抗,通过对二极管半导体物理结构的研究,建立了肖特基二极管三维电磁仿真模型。次谐波混频器采用波导腔体悬置微带线结构,通过HFSS＋ADS联合仿真设计。仿真结果显示,在65GHz,7dBm本振信号激励下,140GHz频点处的SSB转换损耗为6．3dB,1dB转换损耗带宽为14GHz,DSB噪声温度小于400K。测试结果显示,最低SSB转换损耗为26dB／135GHz,3dB转换损耗带宽为8GHz。     

220GHz GaAs单片集成分谐波混频器

基于在30μm厚的GaAs衬底上开发的平面肖特基二极管,设计了220 GHz GaAs单片集成分谐波混频器。考虑了二极管外形结构对电磁波传输的影响,采用场路结合联合仿真的经典方法建立二极管模型来仿真其电性能,并利用这一模型在非线性电路仿真软件中对混频器的性能进行仿真和优化。制作的220 GHz分谐波混频器模块在本振频率为110 GHz、输入功率为6 dBm的条件下进行测试。结果表明,在射频频率210～220 GHz内,混频器模块的单边带变频损耗小于11 dB,在220 GHz处具有最小变频损耗,为7.2 dB。     

330GHz砷化镓单片集成分谐波混频器

在太赫兹频段,二极管尺寸与波长相比已不能忽略,二极管的封装会引入很大的寄生参量,因此需建立二极管三维模型提取寄生参数.同时人工装配难度增大,会增加电路不确定性.采用12μm砷化镓单片集成悬置微带线结构,基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器.实测结果显示在5 mW本振功率的驱动下,在328 GHz可得到最小变频损耗10.4 dB,在320~340 GHz范围内,单边带变频损耗小于14.7 dB.     

基于平面肖特基二极管的毫米波固定调节式谐波混频器

基于GaAs肖特基势垒二极管,研制出了两个不同波段的谐波混频器。在场仿真软件中,二极管的非线性结采用lumped端口来模拟,通过场分析方法分析二极管各端口的阻抗。谐波混频电路被分成不同部分来单独优化设计,基于优化设计的各独立电路,建立谐波混频器的整体场仿真模型,通过提取相应的S参数文件分析混频器的变频损耗。150GHz 谐波混频器测得最低变频损耗10.7dB,在135-165GHz变频损耗典型值为12.5dB。180GHz 谐波混频器测得最低变频损耗5.8dB,在165-200GHz变频损耗典型值为13.5dB,在210-240GHz变频损耗典型值为11.5dB。     

基于肖特基二极管的450 GHz二次谐波混频器

为了在亚毫米波波段进行遥感探测,研制了450GHz的二次谐波混频器.混频器的核心部件是一对反向并联的肖特基二极管,长度为74μm,截止频率高达8THz.在石英基片上搭建悬置微带的匹配电路,并采用一分为二的金属腔体.在二极管的仿真中获得二极管管芯的输入阻抗,然后考虑二极管的封装、匹配电路,仿真得到混频器的单边带变频损耗为8.0dB,所需本振功率为4mW.测试表明,本混频器的单边带变频损耗的最佳值为14.0dB,433~451GHz之间的损耗小于17.0dB,3dB带宽为18GHz,所需的本振功率为5mW.     

GaAs肖特基二极管的250 GHz二次谐波混频器研究

基于Hammer-Head型滤波器结构,以及三维电磁软件所构建的肖特基二极管三维模型及电气模型,分别设计了250 GHz悬置微带线和普通微带线的二次谐波混频器。通过仿真设计与实物测试,对比分析两种结构混频器特性。测试结果表明,悬置微带线混频器在射频输入230~270 GHz范围内时,单边带变频损耗为8.6~12.7 dB,而普通微带线混频器在射频输入220~260 GHz范围内时,单边带变频损耗为8.4~11.4 dB。通过结果对比可见,悬置微带线混频器带宽较大,而普通微带线混频器的变频损耗更为平滑。此外,考虑微组装工艺中的不良因素,对仿真模型进行部分修正,计算结果与测试结果拟合较好。     

0.45 THz次谐波混频器优化设计

采用ACST公司准垂直结构混频二极管对0.45 THz次谐波混频器进行优化设计。提出一种电路拓扑结构,使得电路结构紧凑且易于匹配。在对二极管结构分析与建模的基础上,利用射频电路仿真软件ADS及电磁场仿真软件HFSS对混频器电路及结构进行整体优化设计,得到理想情况下单边带变频损耗最小值6 dB,三分贝带宽大于30 GHz,所需本振驱动功率3.8 mW。仿真结果表明,该电路拓扑结构适用于采用反向并联肖特基二极管对实现次谐波混频器设计。     

基于石英基片的二毫米波段二次谐波混频器设计和研制

介绍了一种基于石英基片的2mm波段二次谐波混频器.阐述了谐波混频器的基本原理,建立了混频二极管对结构的高频模型,并用全波分析软件对整个电路进行了仿真优化.实测得到射频信号在116～120GHz范围内,当本振频率为59GHz、功率为7～14dBm时,最低变频损耗为17dB,最高变频损耗为20dB.混频器的P1dB为1dB...     

一种使用一维电磁带隙结构的高性能Ka频段四次谐波混频器

介绍了一种全集成微带四次谐波混频器,该混频器采用了一种新型电磁带隙结构,可获得很低的变频损耗指标.阐述了一般的谐波混频理论,并用谐波平衡软件对整个电路进行优化仿真.实测得到射频在34~36GHz的频带内,固定中频为100MHz,该混频器最小变频损耗7.67dB,最大变频损耗<10dB.     

Conception et réalisation d’un mélangeur monolithique à 60 GHz

The fabrication of a monolithic 60 GHz mixer with Schottky diodes is presented. A diode model has been developped. The mixer performances have been optimized with aCad program based on a harmonic balance technique. The fabricated mixer showed a conversion loss of 6 dB combined with a 3.3 dB double side band noise figure. TheIf frequency was 4.1 GHz.     

Ka频段宽带镜频抑制谐波混频器的设计

介绍了一种在Ka频段具有镜频抑制功能的四次谐波混合集成电路混频器的设计与实现.该混频器主要采用微带混合集成电路,由薄膜陶瓷基片制作.经测试,当中频固定在70 MHz,在射频大于4 GHz带宽内,变频损耗小于11.2 dB,镜频抑制度大于20 dB.     

340GHz 四次谐波混频器的研制

太赫兹波是电磁波谱中最后一个未被全面研究开发的频率窗口,它的开发和利用具有重大的科学价值。介绍了一种太赫兹频段内340GHz基于肖特基势垒二极管的四次谐波混频器设计。应用高频场仿真软件(HFSS)以及谐波平衡仿真软件(ADS),对反向并联二极管对进行3D建模及阻抗频率特性分析,并在此基础上对混频器进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在327~343GHz频带范围内,变频损耗小于15dB,最优值为12.7dB。     

Ka Band Broadband Fourth Harmonic Image Rejection Mixer

This paper presents the design and implementation of Ka band broadband hybrid integrated image rejection mixer with a fourth harmonic mixer as unit mixer. Detailed design and analysis have been carried out. The mixer was fabricated by hybrid microwave integrated circuit (HMIC) process based on the thin film ceramic substrate which can reduce the cost compared to monolithic microwave integrated circuit (MMIC). The measured results showed conversion loss less than 11.2 dB and image rejection ratio (IRR) more than 20 dB in 4 GHz RF bandwidth. It can also play the role of up-converter from the test data.     

664GHz 接收前端技术研究

基于X 波段源,通过9×2×2 次倍频链实现了输出约1-2mW 的320-356GHz 全固态倍频源。该信号源作为本振信 号驱动664GHz 接收前端的二次谐波混频器,该混频器采用了有源偏置技术以降低混频器的本振驱动功率和接收机的噪 声温度。仿真结果表明,混频二极管在0.3mW 本振驱动功率及0.35V 直流偏置下,在650-680GHz 带宽内,仿真得到的 单边带变频损耗小于12dB,666GHz 最小损耗为10.8dB。