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。     

星载220 GHz分谐波混频器设计

为满足星载辐射计系统应用,提出了一款220 GHz次谐波混频器.基于平面GaAs肖特基二极管3D电磁模型,混频器电路和结构优化设计采用HFSS和ADS联合仿真实现.通过在50 μm厚的石英基板上倒装反向并联二极管对以及采用纳米银胶将基板粘接在硅铝波导腔的工艺方式,设计并加工实现了一款210～240 GHz分谐波混频器,单边带最小变频损耗仿真结果为7.33 dB,实测变频损耗优于9.6 dB.按照某卫星规定的各项环境试验条件验证其在不同环境条件下的性能,结果证明该混频器试验前后一致性较好.     

220GHz 次谐波混频器设计

本文介绍了一种基于平面肖特基势垒二极管的220GHz 次谐波混频器的设计。该混频器采用Teratech 公司的反向并联二极管对,安装在0.05mm 厚的石英基片悬置微带上。采用HFSS 和ADS 联合仿真,使得混频器在射频频率为215GHz~225GHz 范围内仿真所得变频损耗低于8dB,并在219GHz 时取得最佳变频损耗6.75dB。该混频器具有结构简单,易于加工,变频损耗低的优点。     

330 GHz单片集成分谐波混频器

根据反向并联二极管的外围结构和材料构成,以四端口S参数包的形式建立了二极管结外围无源结构的三维电磁模型,与非线性仿真软件中的肖特基结模型结合起来建立太赫兹二极管对的完整模型,这样的处理方法提高了计算机仿真的准确性。分谐波混频电路制作在12m厚度的砷化镓基片上,单片电路悬置安装在本振和射频中间剖开的减高波导腔体内。在本振5 mW功率注入时混频单片在330 GHz的频带范围内最小插损为10 dB。因为单片集成电路以四个梁式引线与波导外壁柔性连接,一端固定在波导壁上,混频单片电路能够释放腔体随温度变化而产生的机械应力。     

20GHz镜频抑制谐波混频器

镜频抑制混频器能有效地抑制镜像频率,提高雷达和通信系统的抗干扰能力。介绍了一个20 GHz二次谐波镜频抑制混频器的设计与制作,该镜频抑制混频器采用两个相同的二次谐波混频器做为两路混频单元,两路射频输入和中频输出分别用90°的功分器/合路器与两路混频器相连,本征用威尔金森功分器等幅同相输入两路混频。借助于90°的功分器,两路混频器的镜频产物在中频90°合路器的输出端口反相抵消,有用中频在90°合路器的输出端口同相叠加。利用ADS和HFSS对该混频器进行了仿真设计,并对实际电路进行了加工测试。经测试,当中频固定在400 MHz时,射频在20～21 GHz内变频损耗小于10 dB,镜频抑制大于20 dB。     

Ku频段谐波混频器的研制

叙述了一种可用于Ku频段微波接收机的谐波混频器的原理、设计、仿真及实验结果.该混频器主要由Lange耦合器、输入、输出滤波器以及匹配网络等部分组成.实验结果表明,在14.00～14.25GHz的频率范围内变频损耗的实测曲线与仿真曲线基本吻合,带内幅度平坦度优于1dB,驻波比小于2.     

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.     

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。     

应用于辐射计的89 GHz二次谐波混频器

针对气象监测辐射计的应用,文章提出了基于肖特基平面二极管混合集成的W波段89 GHz二次谐波混频器。以毫米波混频技术基本理论为基础,根据对二极管的三维仿真精确建模赋予其材料特性,并结合场路联合仿真研制了结构精巧的W波段的89 GHz二次谐波混频器。仿真与测试结果表明,本振信号频率固定在45 GHz,射频信号频率在84~94 GHz时,变频损耗优于14 dB,最低为9 dB,其实测结果与仿真趋势相对吻合,有良好的工程应用前景,同时有效证明了建模方法的正确性。     

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。