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。     

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.     

基于T形阳极GaAs肖特基二极管薄膜集成电路工艺的664 GHz次谐波混频器

报道了用于冰云探测的基于0.5 μm T形阳极砷化镓肖特基二极管薄膜集成电路工艺664 GHz次谐波混频器。为降低器件寄生参数,提升太赫兹频段电路性能,设计并分析了了T形阳极GaAs SBD器件结构,开发了厚度仅5 μm的薄膜电路工艺。混频器芯片组装成664 GHz接收模块,经测试室温下664 GHz最小双边带变频损耗达到 9.9 dB。     

基于肖特基二极管的四次谐波混频器

针对冰云探测设备的预研,详细介绍了一款基于肖特基二极管的低变频损耗670 GHz四次谐波混频器.为了提升混频效率,采用两级紧凑微带共振单元（CMRC）本振低通滤波器来抑制射频信号、本振三次谐波及二次谐波混频产物.由于本振频率仅为射频频率的四分之一,大大降低了本振链路的复杂度和成本.测试结果表明,在640~700 GHz频带内单边带变频损耗为16.7~22.1 dB,在665 GHz最优单边带变频损耗为16.8 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。     

基于反向并联二极管对的D波段次谐波混频器

设计并制作了一个D波段次谐波混频器。该混频器使用VDI公司反向并联肖特基二极管对,安装在50μm厚的石英基片悬置微带上。通过HFSS和ADS的联合设计仿真,混频器在射频频率141~158GHz频段内变频损耗低于10dB,在149 GHz处获得最佳变频损耗7.8dB。最后加工了实物并进行了测试,结果显示,在138~155GHz范围内,变频损耗基本小于20dB,带内最低损耗在10dB左右。该混频器具有结构简单,容易制造,变频损耗低等优点。     

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670 GHz四次谐波混频器设计

常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整体综合仿真方法对混频器进行仿真和优化。结果表明：在功率为10 mW的167 GHz本振信号驱动下,混频器单边带变频损耗在637~697 GHz射频频率范围内小于13.8 dB,3 dB变频损耗带宽为60 GHz;最优单边带变频损耗在679 GHz为10.6 dB。     

基于肖特基二极管改进模型的W波段宽带八次谐波混频器

在对肖特基二极管电磁模型和电路模型精确建模的基础上,设计并制作了W波段宽带八次谐波混频器.通过对肖特基二极管物理结构的分析,建立了其精确的三维电磁仿真模型和直到180 GHz的改进的宽带等效电路模型.针对W波段八次谐波混频器混频产物能量分布特点和工作带宽要求,设计了宽带射频和本振匹配网络,使混频器的工作带宽能覆盖整个W波段.测试结果显示,射频信号在75~110 GHz频率范围内,W波段八次谐波混频器最大变频损耗28 d B,最小变频损耗18 d B.     

基于肖特基二极管的宽带低本振功率太赫兹四次谐波混频器

介绍了基于反向并联肖特基二极管的宽带低驱动功率太赫兹四次谐波混频器。详细地分析了二极管寄生参量与混频器性能间的关系。为了降低四次谐波混频器的最佳本振功率,对肖特基二极管的主要参数进行了优化。实际测试结果显示,在 7 mW 的最佳本振功率驱动下,该四次谐波混频器在 340 - 490 GHz的宽带内,变频损耗在 14.2 - 20 dB 之间。同时,该频段内的混频器噪声温度为 4020 ~ 17100 K。     

基于悬置微带线的U波段分谐波混频器设计

采用商用DMK2308Ga As肖特基二极管管对,设计了一种U波段分谐波混频器。利用全波电磁场分析算法提取了二极管管对无源部分的寄生参量,建立了二极管管对的等效电路模型,并用于分谐波混频器的设计。测试结果显示:本振功率为10d Bm时,变频损耗在50~58GHz小于14.5d B,与仿真结果基本吻合,证明了所建模型的有效性。     

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.     

基于微带无源电路的宽带毫米波分谐波混频器

设计了一款基于微带结构的宽带毫米波分谐波混频器.混频器中引入了短路结构的宽带射频滤波器以及一个高性能本振-中频双工器,这些无源电路能够抑制空闲组合频率,同时为中频、射频以及本振信号提供合适的回路.测试结果表明,本文设计的毫米波分谐波混频器射频工作频率为27～48 GHz,中频工作频率宽至6 GHz.在整个工作频段内上、...     

基于肖特基阻性二极管的140 GHz二倍频器

介绍了一种基于肖特基阻性Z-极管的140GHzZ-倍频器,该倍频器采用矩形波导内嵌石英基片微带电路,通过四肖特基结正向并联结构提高驱动功率承受能力。倍频设计中应用了自建精确二极管三维电磁模型、宽带电磁耦合结构和宽带阻抗匹配结构,以提高仿真结果和实际器件的吻合度。测试结果表明：在频率为65GHz一75GHz,功率为20dBm的驱动信号激励下,二倍频器输出频率为130GHz～150GHz,输出功率为3．3dBm～8．0dBm,倍频损耗为11．7dB～16．3dB。在23dBm-24dBm的最大驱动功率激励下,倍频器最大输出功率达11．2dBm／136GHz,基本达到了成像雷达的应用性能指标。     

基于新颖宽带肖特基二极管模型的毫米波平衡式混频器设计

介绍了一个用于混频器设计的肖特基二极管模型.根据二极管的物理结构,建立了三维电磁模型,并采用有限元法分析该模型.根据二极管中分布的寄生效应,建立了直到110 GHz的宽带等效电路.基于该等效电路,设计并优化了一个Ka频段的平衡式混频器.在32～37 GHz频率范围内,测试的变频损耗为7.5～10 dB.测试结果与仿真结...     

三毫米波段二次谐波混频器

采用微带结构研制出三毫米波段二次谐波混频器.该混频器核心器件采用型号为MS8251的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对.根据二次谐波混频器对本振、射频和中频网络的要求,先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,由此设计出本振网络;然后模拟出该器件在大信号本振激励下的小信号射频输入阻抗,并由此...     

140 GHz关键射频组件研究

在基于超外差体制的太赫兹无线通信系统接收机和发射机中,混频器、滤波器和本振源是决定系统性能的关键器件。本文分别针对基于肖特基二极管技术的140 GHz次谐波混频器、基于微机电系统（MEMS）体硅工艺的140 GHz带通滤波器和V波段毫米波本振倍频源的仿真设计和关键工艺开展了研究。测试结果表明：140 GHz次谐波混频器单边带转换损耗为26 dB,140 GHz带通滤波器的带内插损为8 dB,V波段毫米波本振倍频源最大输出功率大于50 mW（63.2 GHz~67.2 GHz）。     

0.825 THz砷化镓单片集成二次谐波混频器

基于国内的GaAs单片集成电路产线,研制了一款中心频率在0.825 THz的二次谐波单片混频器。针对肖特基二极管在太赫兹频段的高频效应详细分析了反向并联肖特基二极管的寄生参数以完善单片电路的设计。单片电路集成度高和装配误差小的特性更适用于太赫兹频段器件的设计。梁氏引线形式电路设计既可以降低介质基板带来的损耗,减小安装的位置偏移。实测结果表明, 0.825 THz单片混频器最佳单边带的插损值为28 dB,0.81到0.84 THz频率范围内插损小于33 dB。