基于肖特基势垒二极管的亚毫米波

摘要

随着亚毫米波技术迅速发展，获得简易、可靠的亚毫米波源是重要的研究方向。倍频是获得亚毫米波信号的重要方法，基于肖特基势垒二极管的倍频器已成为产生亚毫米波的重要发展方向。
　　本文对基于肖特基势垒二极管的亚毫米波倍频器进行了深入研究，分析了平面肖特基势垒二极管的高频特性，建立了完整的亚毫米波倍频器仿真方案。采用平面肖特基势垒二极管和石英基片，基于混合集成电路分别研制了330GHz非平衡式与平衡式三倍频器。
　　倍频器设计采用HFSS与ADS联合仿真的方法。在HFSS中建立电路与二极管三维模型，并在二极管阳极探针处建立类同轴波端口，则二极管寄生参数效应可通过三维电磁仿真进行计算，S参数仿真结果通过SNP文件格式导出。在ADS中将二极管SPICE模型与线性S参数相结合，通过谐波平衡法完成对倍频器的仿真设计。倍频器电路设计包括输入、输出探针过渡，滤波器，输入、输出匹配电路，非平衡式三倍频器需考虑二次谐波空闲回路的设计，且二次谐波反射相位对倍频效率影响较大。
　　330GHz平衡式与非平衡式三倍频器均进行了加工、装配和测试。测试结果表明，330GHz非平衡式三倍频器最大输出功率为138uW，最低变频损耗为24dB。330GHz平衡式三倍频器最大输出功率为163uW，最低变频损耗为23.3dB。两个倍频器均成功得到了320~350GHz的亚毫米波信号，若能使用更大功率的源激励，将获得更高的输出功率。
　　本文设计的330GHz三倍频器可以作为小功率信号源使用。设计理论和方案在基于肖特基二极管的亚毫米波倍频器设计中具有一定参考价值，可为后续设计提供启发和参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 亚毫米波技术及其应用

1.2 亚毫米波的产生

1.3 亚毫米波倍频器研究现状

1.4 本文研究内容及章节安排

第二章 倍频器理论

2.1 倍频器工作原理

2.2肖特基势垒二极管

2.3 平面肖特基二极管寄生效应

2.4 平面肖特基二极管设计

2.5 本章小结

第三章 330GHz非平衡式三倍频器研究

3.1方案选择及设计流程

3.2 二极管模型

3.3倍频器电路设计

3.4实验测试与结果分析

3.5 本章小结

第四章 330GHz平衡式三倍频器研究

4.1 方案选择及设计流程

4.2 二极管模型

4.3倍频器电路设计

4.4 实验测试与结果分析

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果