摘要：结合高频特性下肖特基二极管有源区电气模型建模方法,实现了一种基于对差分结构的320 GHz三倍频器,相比于传统的平衡式和非平衡式电路,这种结构可以在降低工艺复杂度的同时使电路的功率容量增加一倍,更好地满足现代通信系统对大功率太赫兹频率源的需求。为了提高电路在高耗散功率下的仿真精度,使用符号定义器件在电路仿真软件中建立起新型的电-热自适应模型,最后按照场路结合的迭代方式完成整体电路设计。测试结果表明设计的三倍频器在123~200 mW的驱动功率下可以实现最高8.8%的转换效率,最大输出功率为17.27 mW;在305~384 mW的驱动功率下可以实现最高7.2%的转换效率,最大输出功率为27.33 mW,为高功率太赫兹器件的高效设计提供了有益借鉴。

摘要：肖特基混频器是固态太赫兹接收系统的关键部件,与基于超导体-绝缘体-超导体混频器、热电子辐射热计混频器的接收机相比,基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收机系统不依赖低温附属设备,具有成本低、重量轻、体积小、功耗低等优点。目前基于肖特基二极管混频器构建的太赫兹接收前端结构相对复杂,集成度普遍不高且损耗较大。针对太赫兹接收前端结构复杂、集成度低、损耗大等问题,基于太赫兹肖特基二极管设计了288~318 GHz二次谐波混频器及其本振驱动链路,并基于此混频器构建了太赫兹接收机系统。太赫兹接收机本振驱动链路由一个75 GHz的六倍频功放集成模块与一个150 GHz二倍频模块组成。本振链路的集成化设计使得该接收机集成度大大提高,集成模块尺寸为20 mm×20 mm×43 mm,测试结果表明:在288~318 GHz带宽内,实测的双边带变频损耗为5.8~9.4 dB,噪声温度为1055~1722 K,具有良好的射频性能。

摘要：高频太赫兹滤波器的核心结构具备跨尺度、大去除量、高精度等特点,为实现核心结构高效精密加工,加工技术的选择尤为重要。与常见的机械加工、光刻工艺、MEMS等技术相比,飞秒激光加工技术具有材料普适性强、流程简单、可实现薄壁结构精密加工等优点。以中心频率850 GHz的太赫兹滤波器核心结构设计为输入,利用飞秒激光加工技术开展太赫兹滤波器核心结构的加工实验研究。考虑到低重频飞秒激光不满足高效加工的实际要求,选择高重频飞秒激光作为加工光源,在加工策略精准设计和加工参数精准优化的条件下,实现了高频太赫兹滤波器核心结构的高效精密加工。研究结果表明,高重频飞秒激光加工的太赫兹滤波器,其中心频率测试值与设计值接近。因此,高重频飞秒激光加工技术成为太赫兹滤波器核心结构加工的可选手段。

摘要：随着半导体技术的发展,基于肖特基二极管的太赫兹接收机工作频率已实现1[KG-*9]THz以上提升,并在太赫兹雷达、通信和探测领域得到了实际应用。文章首先对肖特基二极管器件的发展进行了梳理;其次介绍了利用肖特基二极管进行太赫兹接收机设计的技术路线,并对不同技术路线的优缺点进行了对比分析,得出适应不同场景和频率的太赫兹探测器设计方法。最后,总结目前基于太赫兹接收技术实现的高性能太赫兹应用系统,并在此基础上对太赫兹固态接收机技术的发展进行了展望。

摘要：为满足太赫兹通信的需求,基于薄膜工艺和双层级联的结构,设计了一种0.34THz频率选择表面带通滤波器。利用等效电路模型分析了该滤波器的频率特性,通过仿真研究了入射角对该结构频率特性的影响,显示水平极化条件下其在低于45°入射角范围内具有较好的性能。最终按照所评估的误差容忍度加工了Jerusalem十字单元的频率选择表面样片,并进行了频率传输特性的测试与分析,结果表明:该滤波器具有较好的滤波特性。

摘要：通过测量肖特基二极管的I-V和C-V曲线,建立等效电路模型.利用三维电磁场和谐波平衡仿真工具分别进行三维结构仿真和电路宽带匹配,最终实现混合集成方式的0.67THz谐波混频器设计.测试结果表明：混频器中心频率为0.685 THz,射频3 dB带宽为47 GHz,双边带变频损耗13.1~16 dB,在685 GHz双边带噪声温度最低值为11500 K.

摘要：基于0.13μmSiGe BiCMOS工艺,研究和设计了一种D波段功率放大器芯片.该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成.功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构.低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能,又能对输入输出进行阻抗匹配.对电路结构进行了设计、流片验证和测试.采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块.小信号测试结果表明：该功放芯片工作频率为125-150GHz,最高增益在131GHz为21dB,最低增益在150GHz为17dB,通带内S22小于-7dB,S11小于-10dB.大信号测试结果表明：该功放模块在128-146GHz带内输出功率都大于13dBm,在139GHz时,具有最高输出功率为13.6dBm,且1dB压缩功率为12.9dBm.

摘要：为了满足340 GHz高速OOK无线通信的需求,完成了340 GHz零偏置波导检波器的设计、加工和测试。首先,在高频电磁仿真软件HFSS中对准垂直结构二极管(QVD)进行建模仿真,并结合二极管的非线性模型确定二极管的阻抗;随后设计了输入波导-微带转换以及低通滤波器等无源结构,并同时对二极管进行阻抗匹配;最后进行了检波器的加工和测试。测试结果表明该检波器的电压灵敏度在334 GHz时最佳,最大值为2 210 V/W,并且在315 GHz^357 GHz频率范围内的典型值为1 400 V/W,其对应的等效噪声功率典型值为5 p W·Hz-0.5。最后,还利用该检波器进行了340 GHz频段的高速OOK信号接收实验,结果表明,该检波器能够近乎无误地检测10 Gbps的OOK信号,并且在OOK信号速率为15 Gbps时,检波器解调得到的误码率为3.15×10^(-7),证明了该检波器的高速信号检测能力能够满足高速OOK无线通信系统的需求。

摘要：研制了一种基于肖特基变容二极管的0.17 THz二倍频器,该器件为0.34 THz无线通信系统收发前端提供了低相噪、低杂散的本振信号。倍频器结构基于波导腔体石英基片微带电路实现,其核心器件是多结正向并联的肖特基变容二极管。文中采用结参数模型和三维电磁模型相结合的方式对二极管进行建模,通过两种电路匹配方式实现了0.17 THz二倍频器的最优化设计,最终完成器件的加工及测试。测试结果表明,在输入80~86 GHz,20 d Bm的驱动信号下,倍频器的最大输出功率达12.21 m W,倍频效率11%,输出频点为163 GHz;当前端输入功率达到饱和状态时,该频点输出功率可达21.41 m W。

摘要：介绍了一种基于3 dB定向耦合器的0.14 THz功率分配器设计方法。由于太赫兹频段的器件尺寸越来越小型化、微型化，特别是对于功率分配器中的核心结构，造成精密机械加工方式难以实现。典型的波导3 dB定向耦合器结构是90°电桥结构，其耦合缝隙之间的间距仅有不到0.5 mm，这样的尺寸是机加时产生的应力难以承受的。通过分析波导定向耦合器支路间的相位关系得出：如果耦合缝隙的间距增加到半波长的整数倍，支路间的相位差仍为90°，但这样变化的结果是带宽的降低。通过耦合缝隙间距的适度增加，降低了机加的难度，工作相对带宽降到10%。经仿真分析，结果得到了验证。加工的样品测试结果表明，在0.133~0.147 THz的频率范围内，插入损耗小于1 dB，回波损耗小于-20 dB。