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。     

基于肖特基二极管的140 GHz次谐波混频器

肖特基二极管混频器是毫米波太赫兹频段的超外差接收机中的关键器件,其研制对于太赫兹通信和雷达应用具有重要意义。本文描述了一种基于低寄生参量肖特基Z-极管DBES105a的140GHz二次谐波混频器（SHM）的仿真设计和制作测试。为了计算二极管特性阻抗,通过对二极管半导体物理结构的研究,建立了肖特基二极管三维电磁仿真模型。次谐波混频器采用波导腔体悬置微带线结构,通过HFSS＋ADS联合仿真设计。仿真结果显示,在65GHz,7dBm本振信号激励下,140GHz频点处的SSB转换损耗为6．3dB,1dB转换损耗带宽为14GHz,DSB噪声温度小于400K。测试结果显示,最低SSB转换损耗为26dB／135GHz,3dB转换损耗带宽为8GHz。     

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.     

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。     

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。     

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.     

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50μm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。     

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...     

基于肖特基势垒二极管三维电磁模型的220GHz三倍频器

采用阻性肖特基势垒二极管UMS DBES105a设计了一个太赫兹三倍频器.为了提高功率容量和倍频效率,该倍频器采用反向并联二极管对结构实现平衡式倍频.根据S参数测试曲线建立了该二极管的等效电路模型并提取了模型参数.由于在太赫兹频段二极管的封装影响到电路的场分布,将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计存在一定缺陷,因此还建立了二极管的三维电磁模型.基于该模型研制出的220 GHz三倍频器最大输出功率为1.7 mW,最小倍频损耗为17.5 dB,在223.5 GHz~237 GHz输出频率范围内,倍频损耗小于22 dB.     

用于太赫兹探测的InP基异维肖特基二极管

异维肖特基二极管(HDSD)是一种具有三维金属-二维半导体结的特殊的肖特基势垒二极管。由于具有较小的结电容和串联电阻,HDSD在太赫兹探测中很有应用潜力。本文研制了InP基HDSD,据我们所知相关工作尚未被报道过。与GaAs基HDSD相比,可以预期InP基HDSD有着更好的性能,一方面因为更高的电子迁移率和二维电子气(2DEG)浓度,另一方面因为更小的肖特基势垒高度。通过交流测量得到的截止频率高于500GHz,表明InP基HDSD具有应用于太赫兹探测的潜力。     

基于倒扣技术的190~225 GHz肖特基二极管高效率二倍频器

基于分立式GaAs肖特基势垒二极管,研制出了190～225 GHz高效率二倍频器.50 μm厚石英电路利用倒扣技术,实现二极管的良好散热、可靠的射频信号及直流地.通过数值分析方法,二极管非线性结采用集总端口模拟,提取二极管的嵌入阻抗,以设计阻抗匹配电路.在202 GHz,测得最高倍频效率为9.6％,当输入驱动功率为85.5 mW时,其输出功率为8.25 mW;在190～225 GHz,测得倍频效率典型值为7.5％;该二倍频器工作频带宽、效率响应曲线平坦,性能达到了国外文献报道的水平.     

基于零偏置肖特基二极管的270 GHz高性能波导检波器

根据InP二极管的物理结构, 采用三维高频电磁仿真软件对其精确建模仿真, 获得二极管的物理模型和匹配电路的精确参数, 而后将此模型利用谐波平衡进行仿真设计.最后, 在此基础上采用InP肖特基二极管, 设计制作并测试了国内首款270GHz的零偏置检波器.检波器的最大电压响应度为1600V/W, 在260~280GHz范围内, 电压响应的典型值为1400V/W, 其对应的等效噪声功率典型值为18pW/Hz.实验结果与仿真结果比较吻合, 其结果表明, 设计方法较为精确, 具有设计简单、优化方便等优点.