022thz宽带混频电路研究

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1、0.22THz宽带混频电路研宄王俊龙杨大宝邢东梁士雄张立森赵向阳徐鹏冯志红专用集成电路重点实验室中国电子科技集团公司第十三研究所摘要：基于中国电子科技集团公司第十三研宄所的反向并联尚特基二极管，采用电磁场和电路软件联合仿真，完成了0.22THz分谐波混频电路设计。在固定中频输出频率10MHz的条件下测试了混频电路的变频损耗，在175235GHz共60GHz带宽内双边带变频损耗小于15dB，在196GHz处最佳变频损耗为8.5dB。测试结果与仿真结果趋势吻合良好。基于冷热负载，测试了分谐波混频电路的噪

2、声温度，当本振功率为5.7mW时，在216GHz处双边带噪声温度为1200K。关键词：太赫兹;混频;肖特基二极管;模型;作者简介：王俊龙（1988-），男，工程师，硕士，主要从事太赫兹固态电子器件及模型方面的研宄。Email:tjuwangjunlong@126.com作者简介：冯志红（1973-）,男，研究员，博士生导师，主要从事宽禁带半导体与太赫兹固态电子器件方面的研宄。Email:ga917vv@163.com收稿日期：2017-03-05Researchof0.22THzwide-bandm

3、ixingcircuitWangJunlongYangDabaoXingDongLiangShixiongZhangLisenZhaoXiangyangXuPengFengZhihongNationalKeyLaboratoryofApplicationSpecificIntegratedCircuit;The13thResearchInstituteofChinaElectronicsTechnologyGroupCorporation;Abstract：Thedesignofa0.22TIIzs

4、ub-harmonicallypumpedmixercircuitwasdemonstrated.Thecircuitwasbasedonanti-parallelpairofplanarSchottkydiodesfromtheCETC13withtheco-simulationofelectromagnetic(EM)softwareandcircuitsoftware.Theconversionlosswasmeasuredatthefixedintermediatefrequency(TF)

5、of10MHz.Thedoublesideband(DSB)conversionlossislessthan15dBintherangeof175GHzto235GHz,thebandwidthis60GHz.ThebestDSBconversionlossis8.5dBat196GHz.Themeasuredresultwaswellwiththesimulatedresult.TheDSBequivalentnoisetemperatureofis1200Kat216GHzwiththeloca

6、loscillator(L0)powerof5.7mW.Keyword：terahertz;mixing;Schottkydiode;model;Received：2017-03—050引言太赫兹(Terahertz,THz)从广义范围上来讲是指10(Tl0THz之间的一段电磁频率，太赫兹也是人类在电磁频谱上开发的最后一块电磁频率。它在长波段与毫米波(亚毫米波)相重合，而在短波段与红外线相重合。THz波在电磁波频谱中占有很特殊的位置，THz技术是国际科技界公认的一个非常重要的交叉前沿领域[1~3]o

7、在太赫兹应用例如通信、测量等系统屮，首先需要解决的就是太赫兹频段的上不变频问题。在太赫兹频段的低端频率，主要是100GHz~lTHz,目前国际上主流的是采用GaAs基平面肖特基二极管作为非线性下变频器件，用以实现将太赫兹波变换到易于处理的中频频段。基于肖特基二极管的混频接收技术体积小，室温工作，非常适合集成于紧凑系统，并II可以长效工作，成为国内外的研究热点。在太赫兹低端频率，有几个大气窗门具有潜在的应用，其屮0.22Tllz是其屮的一个大气窗口。由于具有较低的自由空间传输损耗，有望应用于短距离高速

8、无线通信。在太赫兹频段，由于缺乏低噪声放大器，混频器成为接收端的第一级，对系统性能有很大的影响。在太赫兹低端频率接收机，通常采用分谐波混频技术，分谐波混频将本振频率降低至射频的二分之一，相较于基波混频，本振更加容易实现。早在1993年，美国PeterH.Siegel博士报道了一款基于平面GaAs肖特基二极管的215GHz分谐波混频器，在本振功率5.7inW时，单边带变频损耗为8.7dB,噪声温度为1590KU1。2005年，法国B.Thomas博士报道了340GHz分