太赫兹辐射计前端关键技术研究

发布时间：2021-12-25 11:28

　　太赫兹波在电磁波谱中处于微波和光波之间,同时具有微波和光波的部分优点,具有巨大发展前景。欧美各国纷纷将太赫兹技术列为重点发展计划,目前固态太赫兹技术的最高应用频段已经接近5THz。太赫兹辐射计是用于测量物体电磁辐射能量的接收机,具有良好的保密性和高分辨率、高灵敏度等优点,是太赫兹技术的重要应用之一。本文从肖特基二极管模型研究为出发点,自主研发二极管,并将其应用于330GHz和420GHz分谐波混频器中。为实现系统小型化,本文对单片集成技术进行研究,并成功研制330GHz砷化镓单片集成电路和420GHz基于石英基片的异质集成电路。本文基于混频器电路性能来优化关键器件二极管。从理论上分析肖特基二极管的非线性特性及其物理机理,对半导体结构以及二极管主要参数进行研究,深入分析二极管变频机制,建立精确三维模型。根据混频器变频损耗要求来优化二极管设计,提出垂直沟道结构减小二极管寄生参数,研制平面肖特基二极管。这种从二极管到电路的综合设计方法可以最大限度的提升混频电路的变频效率。二极管I-V曲线特性研究表明,实验结果与仿真结果吻合良好。本文基于自主研发二极管研究330GHz以及420GHz混合集成分... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

太赫兹大气传播特性

4（a） （b）图1-4 辐射计成像前端[26]。（a）220G辐射计成像前端；（b）325GHz辐射计成像前端2015 年, 英国曼彻斯特大学、Teratech 公司和卢瑟福实验室的 Colin Viegas等人研制 183GHz 辐射计系统[27]。183GHz 辐射计的核心电路分谐波混频器在91.5GHz、2mW 的本振信号驱动下得到双边带噪声温度为 500K，变频损耗将近 5dB。系统积分时间 3.33ms 时，温度灵敏度小于 0.45K。183GHz 辐射计系统以及实验结果如图 1-5 所示。（a） （b）图1-5 183GHz辐射计系统[27]。（a）辐射计前端；（b）温度灵敏度实验结果弗吉尼亚大学研制的425GHz全功率辐射计[28]，如图1-6所示。采用超外差形式，106.19GHz本振信号经由一个二倍频器为分谐波混频器提供驱动，双边带噪声温度4000K。425GHz分谐波混频器电路，如图1-7所示。

83GHz辐射计系统

【参考文献】：
期刊论文
[1]Theoretical and experimental study on broadband terahertz atmospheric transmission characteristics[J]. 郭拾贝,钟凯,王茂榕,刘楚,肖勇,王文鹏,徐德刚,姚建铨.  Chinese Physics B. 2017(01)
[2]平面肖特基二极管的制作[J]. 罗跃川,赵妍,沈昌乐,阎大伟.  太赫兹科学与电子信息学报. 2015(04)
[3]太赫兹科学技术及其应用的新发展[J]. 刘盛纲,钟任斌.  电子科技大学学报. 2009(05)
[4]太赫兹科学技术的新发展[J]. 刘盛纲.  中国基础科学. 2006(01)

博士论文
[1]固态太赫兹高速无线通信技术[D]. 陈哲.电子科技大学 2017
[2]多通道频带合成辐射计性能分析及实验验证[D]. 李道通.电子科技大学 2016
[3]毫米波及太赫兹混频技术研究[D]. 赵伟.电子科技大学 2015
[4]基于平面肖特基二极管的太赫兹分谐波混频器研究[D]. 杨晓帆.电子科技大学 2012

硕士论文
[1]220GHz辐射计前端关键技术研究[D]. 李树丹.电子科技大学 2018
[2]W波段雷达前端关键技术研究[D]. 江云.电子科技大学 2017
[3]太赫兹高次谐波混频技术研究[D]. 李全龙.电子科技大学 2017
[4]0.34THz高次谐波混频器研究[D]. 钱骏.电子科技大学 2016
[5]W波段宽带直接检波接收前端研究[D]. 薛伟.电子科技大学 2013
[6]毫米波辐射计特性参数与性能测试研究[D]. 吴礼.南京理工大学 2005
[7]肖特基二极管相关材料生长及器件研究[D]. 李蓓.浙江大学 2003



本文编号：3552372