基于單片集成二極管技術(shù)的太赫茲倍頻鏈路研究.pdf

1、太赫茲技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像、無線高速通信、微小目標(biāo)探測(cè)和軍事應(yīng)用等領(lǐng)域具有非常高的應(yīng)用價(jià)值,目前太赫茲技術(shù)的發(fā)展主要受到太赫茲波源和太赫茲探測(cè)技術(shù)發(fā)展的限制,國(guó)內(nèi)外許多科研機(jī)構(gòu)都在努力突破這一技術(shù)瓶頸。目前,基于半導(dǎo)體技術(shù)由微波頻段向太赫茲頻段發(fā)展的固態(tài)倍頻源占據(jù)了太赫茲波源的主要地位,該類倍頻源所具有的結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、可靠性高、低成本等優(yōu)勢(shì)是其他太赫茲輻射源所不具備的,所以基于半導(dǎo)體倍頻技術(shù)的固態(tài)太赫茲源在太赫茲波段低端及輻射功率要求不是

2、特別高的應(yīng)用領(lǐng)域備受關(guān)注。
　　國(guó)外太赫茲技術(shù)的發(fā)展起步較早,半導(dǎo)體加工工藝和電路裝配水平遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi),國(guó)內(nèi)太赫茲倍頻器和混頻器的研制主要依賴于國(guó)外生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件,同時(shí)國(guó)內(nèi)在電路裝配的過程中缺乏有效的手段來檢測(cè)和解決電路裝配過程中所引入的誤差,導(dǎo)致采用混合集成二極管技術(shù)的電路性能較差,這給我國(guó)太赫茲電路的發(fā)展帶來了局限性。
　　為推動(dòng)國(guó)內(nèi)太赫茲技術(shù)在半導(dǎo)體器件和單片集成電路領(lǐng)域的發(fā)展,本文采用單片集成二極管技術(shù)研制了210G

3、Hz二倍頻器,并對(duì)420GHz二倍頻單片集成電路進(jìn)行了研究,設(shè)計(jì)了可工作于200GHz和400GHz頻段的肖特基二極管SCHOTTKY DIODE-200和SCHOTTKY DIODE-400,這兩款二極管可為今后太赫茲頻段肖特基變?nèi)荻O管的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。二倍頻單片集成電路采用5μm厚度的GaAs材料作為襯底,肖特基變?nèi)荻O管直接在襯底基片上生成,所用二極管為自主設(shè)計(jì)的SCHOTTKY DIODE-200和SCHOTTKY DIODE-

4、400。
　　本文在電路優(yōu)化仿真過程中,解決了HFSS中肖特基二極管三維電磁仿真模型與ADS中二倍頻電路仿真模型聯(lián)合仿真的問題,并詳細(xì)闡述了借助HFSS建立肖特基二極管三維電磁仿真模型中陽極探針和波端口的設(shè)置方法。通過實(shí)驗(yàn)研究,210GHz二倍頻器在211.92GHz~214.8GHz頻段內(nèi)的輸出功率介于0.32mW至0.53mW之間,在211.92GHz頻點(diǎn)獲得的最高倍頻效率為0.5％。本文的研究成果可為今后國(guó)內(nèi)采用單片集成二極