200～220 GHz平衡式高效率二倍频器

基于GaAs肖特基势垒二极管(SBD)芯片,研制了工作频率为200～220 GHz的二倍频器。采用抑制奇次谐波的平衡式电路拓扑结构以提高转换效率;采用击穿电压为-9 V的GaAs SBD并结合多阳极结结构芯片以提高输出功率;采用低阻微带线以减小波导短路面处的阻抗失配;采用三维电磁场仿真与谐波仿真结合的方法对二倍频器进行仿真。制作了二倍频器样品并对其输出功率、转换效率以及高/低温特性进行测试。测试结果表明该二倍频器在200～220 GHz的转换效率均大于10%,在215 GHz下实现了13.5 mW的输出功率和23.6%的转换效率。该二倍频器具有宽频带、高转换效率以及高/低温工作稳定等特点,可应用于下一代太赫兹通信、雷达等设备。     

基于平面肖特基二极管的220 GHz二倍频器

介绍了一个基于平面肖特基二极管的220 GHz倍频器。该倍频器工作在室温下,结构简单。为了实现倍频,将一个具有4个反向串联肖特基结的变容二极管安置在石英基片上,直流偏置通过一个石英微带构成的低通滤波器加到二极管上。所有的石英电路基片都用导电胶粘接在波导腔体上,波导腔体是E面剖分的,表面镀金。220 GHz倍频器的测试结果表明,在选择合适的偏置电阻时,该倍频器具有15 mW的输出功率和5%的效率。在213~230 GHz频段,二倍频器的输出功率均在10 mW以上,且带内的功率波动非常小。     

高效170 GHz平衡式肖特基二极管倍频器

太赫兹源的输出功率是限制太赫兹技术远距离应用的重要参数。为了实现高效的太赫兹倍频器,基于高频特性下肖特基二极管的有源区电气模型建模方法,利用指标参数不同的两种肖特基二极管,研制出了两种170 GHz平衡式倍频器。所采用的肖特基二极管有源结区模型完善地考虑了二极管IV特性,载流子饱和速率限制,直流串联电阻以及趋肤效应等特性。通过对两种倍频器仿真结果进行对比,完备地分析了二极管主要指标参数对倍频器性能的影响。最后测试结果显示两种平衡式170 GHz倍频器在155~178 GHz工作带宽内的最高倍频效率分别大于11%和24%,最高输出功率分别大于15 mW和25 mW。从仿真和测试结果表示,采用的肖特基二极管建模方法和平衡式倍频器结构适用于研制高效的太赫兹倍频器。     

基于平面GaAs肖特基二极管的220 GHz倍频器

设计和制造了一种高效高功率的220 GHz倍频器,倍频器的有源器件是一只反向串联二极管芯片,它是由四个平面GaAs肖特基二极管通过线性阵列方式集成到一块芯片上。使用ADS和HFSS软件相结合的方法对220GHz倍频器的进行了仿真优化,首先利用HFSS三维电磁仿真准确建立二极管和波导的结构模型,再利用ADS线性和非线性谐波电路仿真来优化倍频电路的性能。在210~230 GHz的频带范围内,220 GHz倍频器在20 mW固定功率输入条件下测试,功率输出大于0.5 mW;在100 mW固定功率注入时,整个20 GHz频带范围内功率输出大于2.1 mW,在214 GHz处输出峰值功率5 mW,效率为5%。反向串联二极管单片上的二极管采用的是并联布局放置方式,这种方式将二极管产生的热量从二极管直接传导到波导腔体的金属导体壁上,利于散热。220 GHz倍频器的研制成功,证明了国产平面封装GaAs肖特基二极管的毫米波频段的应用能力,其研制方法对将来更高频率的电路设计具有借鉴意义。     

高功率110 GHz平衡式肖特基二极管频率倍频器

高频段的太赫兹信号通常是由多个倍频器级联输出的,因此要求倍频链路的前级必须具备高输出功率的能力。为了提升太赫兹倍频器的功率容量和效率,结合高频特性下肖特基二极管有源区电气模型建模方法,采用高热导率的陶瓷基片,利用对称边界条件,在HFSS和ADS中实现对倍频器电路的分析和优化,研制出了高功率110 GHz平衡式倍频器。最终测试结果表明,驱动功率为28 dBm左右时,该倍频器在102~114.2 GHz的工作带宽内的最高输出功率和效率分别为108 mW和17.6%,为链路后续的二倍频和三倍频提供足够的驱动功率。     

基于平面GaAs肖特基二极管的220 GHz倍频器北大核心CSCD

设计和制造了一种高效高功率的220GHz倍频器,倍频器的有源器件是一只反向串联二极管芯片,它是由四个平面GaAs肖特基二极管通过线性阵列方式集成到一块芯片上。使用ADS和HFSS软件相结合的方法对220GHz倍频器的进行了仿真优化,首先利用HFSS三维电磁仿真准确建立二极管和波导的结构模型,再利用ADS线性和非线性谐波电路仿真来优化倍频电路的性能。在210～230GHz的频带范围内,220GHz倍频器在20mW固定功率输入条件下测试,功率输出大于0．5mw;在100mw固定功率注入时,整个20GHz频带范围内功率输出大于2．1mW,在214GHz处输出峰值功率5mW,效率为5％。反向串联二极管单片上的二极管采用的是并联布局放置方式,这种方式将二极管产生的热量从二极管直接传导到波导腔体的金属导体壁上,利于散热。220GHz倍频器的研制成功,证明了国产平面封装GaAs肖特基二极管的毫米波频段的应用能力,其研制方法对将来更高频率的电路设计具有借鉴意义。     

多阳极220GHz倍频器单片设计

介绍了一款基于GaAs肖特基二极管单片工艺的220 GHz倍频器的设计过程以及测试结果。为提高输出功率,倍频器采用多阳极结构,8个二极管在波导呈镜像对称排列,形成平衡式倍频器结构。采用差异式结电容设计解决了多阳极结构端口散射参数不一致问题,提高了倍频器的转换效率和工作带宽。对设计的倍频器进行流片、装配和测试,测试结果显示：倍频器在204～234 GHz频率范围内,转化效率大于15%;226 GHz峰值频率下实现最大输出功率为90.5 mW,转换效率为22.6%。设计的220 GHz倍频器输出功率高,转化效率高,工作带宽大。     

W频段宽带倍频器

介绍了一个W频段宽带倍频器.采用反向并联二极管对结构实现宽带倍频.该倍频器输入为WR-28波导到微带过渡结构,输出为WR-10减高波导.在输入功率为5dBm时,在整个W频段输出功率为0.81±1.80dBm,二次谐波抑制度大于25dBc.该倍频器可把Ka频段的信号源扩展到W频段.     

2-20GHz宽带倍频器研究

研制了一种2～20GHz超宽带微波倍频器。该倍频器的核心是四只性能一致的肖特基势垒二极管形成的桥形堆,输入、输出电路则采用了适于宽带匹配的巴伦结构。在要求的频段范围内达到的指标：变频损耗优于15dB,典型值10dB;基波隔离优于25dB,典型值30dB;三次谐波抑制优于29dBc,典型值为35dBc。测试表明,该倍频器具有良好的可靠性和可重复性。     

一种Ka波段倍频器设计

采用肖特基势垒二极管DMK2790,利用ADS与HFSS,进行了Ka波段无源二倍频器的设计。输出频率为38GHz,仿真结果表明,倍频损耗小于5dB。     

D频段新型二倍频器设计

利用阻性二极管实现了一种D频段二倍频器,设计了一种新型双鳍线输入过渡结构,并成功应用于该二倍频器,该结构能更好地实现输入波导与二极管的匹配.该二倍频器采用肖特基势垒二极管MA4E2038,电路制作在0.05 mm厚石英基片上.仿真结果表明,在146.8 GHz处获得最高倍频效率10.3％.实物测试结果显示,在自偏置情况下倍频器在148 GHz处获得最高倍频效率2.3％,在0.7V偏置电压下倍频器在154 GHz处获得最大输出功率1.1 mW.输出功率可以满足多数应用下对信号源的需求,该倍频器对处于大气窗口的140GHz通信系统具有借鉴作用.     

基于平面肖特基二极管的平衡式亚毫米波倍频器芯片

基于标准的平面肖特基二极管单片工艺设计了一款平衡式亚毫米波倍频单片集成电路.依据二极管实际结构进行电磁建模,提取了器件寄生参数,并与实测的器件本征参数相结合获得了二极管非线性模型;依据该模型,采用平衡式拓扑结构以实现良好的基波抑制,设计了三线耦合巴伦电桥,并与肖特基二极管集成在同一芯片上,实现了单片集成,提高了设计准确...     

A High Power 320-356GHz Frequency Multipliers with Schottky Diodes

A 320-356GHz fixed-tuned frequency doubler is realized with discrete Schottky diodes mounted on 50μm thick quartz substrate.Influence of circuit channel width and thermal dissipation of the diode junctions are discussed for high multiplying effficiency.The doubler circuit is flip-chip mounted on gold electroplated oxygenfree copper film for grounding of RF and DC signals,and better thermal transportation.The whole multiplying circuit is optimized and established in Computer simulation technology (CST) suite.The highest measured multiplying efficiency is 8.0％ and its output power is 5.4mW at 328GHz.The measured typical output power is 4.0mW in 320-356GHz.     

Q频段变容二极管二倍频器设计

采用商用变容二极管MA46H146设计了一款Q频段串联单管二倍频器。通过拟合该变容二极管的电容-电压曲线以补充该二极管技术资料中不完整的模型参数。针对宽带倍频的设计目的,该变容二极管的输入匹配网络采用高低阻抗线低通滤波器与相移传输线实现,输出匹配网络由低插入损耗带通滤波器及相移传输线实现。测试结果与仿真结果吻合,该二倍频器在输入功率为14.5dBm,变容管偏置电压1.2 V时,43～49GHz频段内倍频效率大于12.6%,最高效率34.7%。     

一种2.4GHz的CMOS注入锁频倍频器

介绍了一种用于频率综合器的2.4GHz CMOS注入锁频倍频器的设计和实现．从理论上重点分析了模拟倍频器的锁频范围和相位噪声特性．当电源电压为3.3V,输入信号为400mV时,电路输出幅度为1.04V,功耗为4.95mW,未经电容阵列补偿时倍频器的锁频范围达到113.7MHz．电路应用在单片集成的蓝牙发接器中,通过频率测试验证了电路功能的正确性．     

毫米波宽带二倍频器设计

基于鳍线/悬置微带线耦合器提出了一种适用于毫米波变容二极管的宽带平衡式二倍频器结构。鳍线作为二极管对的驱动输入端,同时提供直流偏置接地。二极管对的直流偏置电压由输出悬置微带/WR-22波导转换的探针馈入。结合宽带输入WR-42波导/鳍线转换、宽带鳍线/悬置微带线耦合器以及宽带悬置微带线/WR-22波导转换实现了覆盖整个Q频段的平衡式二倍频器。在输入功率为+20dBm,变容管反偏置电压1.2V时,输出33～50GHz的范围内倍频效率大于10%。     

一种超宽带毫米波倍频器设计

叙述了一种超宽带毫米波倍频器的设计,该倍频器由有源差分balun级、对管倍频级和分布式功率放大级三个部分组成。在30—50GHz输出频率范围内,倍频器具有5dB的变频增益,输出功率大于13dBm,基波抑制大于15dB。     

一种螺旋巴伦结构的毫米波二倍频器MMIC设计

基于GaAs肖特基二极管工艺,研制了一款无源毫米波二倍频器单片微波集成电路(MMIC).该电路的拓扑结构包含并联二极管对,输入巴伦和输入、输出匹配电路,其中输入巴伦为螺旋型Marchand巴伦,使电路输入输出端具有奇偶次谐波相互隔离的特点,不仅抑制了输出奇次谐波,而且增加了线间的耦合,显著减小了芯片的面积.在设计软件对电路进行仿真优化的基础上,经过实际流片并对芯片进行了测试,实现了输入功率为15 dBm时,输出频率在44～60 GHz处,输出功率大于-1 dBm,变频损耗小于16 dB,对基波和各次谐波抑制度大于30 dBc的技术指标.芯片实际尺寸为1.45 mm×1.1 mm.     

基于分离式二极管的220GHz 高效率倍频器

在分离式二极管的基础上,实现了220 GHz高效率的二倍频器结构。该倍频器的电路在450 μm宽,2.7 mm长的50 μm石英基片上实现。测试结果表明,在室温下当驱动功率在46.4~164 mW时,在214~226 GHz的频段内能够实现大于16%的倍频效率。另外,当驱动功率在161 mW时,倍频器在218 GHz频点能够输出最高功率32 mW,并且在多个频点拥有高于20%的倍频效率。实验证明,所实现的二倍频器能够作为660 GHz倍频链路的驱动前级使用。