太赫兹移相器器件的研究
发布时间：2022-02-20 14:01
近年来,太赫兹技术得到迅速发展,应用在太赫兹频段的器件性能也亟待提高。而移相器和矢量调制器在太赫兹频段成为实用型的器件也是一个亟待解决的热点难题。移相器作为相控阵雷达的核心器件,直接影响着相控阵的性能,在太赫兹频段,设计出可以实现低插损、高精度的移相器是我们设计移相器的目标。本文围绕太赫兹移相器技术,从多路调控的方式和两路矢量合成调控的方式出发,根据太赫兹波在传输线上的特性,结合基于GaN高电子迁移率晶体管和微结构的特点,研究了两种不同的相移的机理,并且设计了0.3THz的四位移相器,同时设计了0.3THz工作频率下6路独立调控太赫兹相位的器件,基于此进行了相关器件的加工,研制出单元移相精度达5°的高精度移相器件,具体为:1、首先研究了将微结构和传输线、HEMT相结合的结构体系对太赫兹波相位调控的机理,通过在CST仿真中加载Drude模型,并且对几种不同结构的微结构研究,发现通过HEMT二维电子气的开断特性,可以实现对太赫兹波相位的高精度调控。2、研究了基于矢量合成机理和两路干涉机理的太赫兹移相器工作机制,通过对IQ矢量调制器和马赫曾德电光调制器研究得到了幅度和相位同时调制的物理规律,...
【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
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波频率范围
电子科技大学硕士学位论文的这些性能之后，太赫兹相控阵雷达的发展才有希望。在微波毫米波波段，器的技术已经成熟，但是由于太赫兹频段的特殊性，太赫兹移相器的发展收碍，首先我们面临的就是移相精度的问题，在太赫兹波段，由于受波长的影响们进行设计的器件尺寸很小，在此基础上，对加工工艺的要求大大提高，如工上出现偏差，那么我们设计的移相器的精度就不会很高；其次，是插入损问题，同样的，在太赫兹波段，加工工艺达不到，装配的误差会使我们设计相器产生巨大的损耗，影响移相器的性能；最后，关于高线性度，现在报道些太赫兹频段的移相器，移相的线性度还不是很好，所以现在还没有高性能赫兹移相器出现，直接影响了相控阵雷达的发展。所以，研究具有高精度、损、高线性度并且结构简单加工成本低的太赫兹移相器是非常必要的。
只是变容二极管的控制存在一定的难度。图1-3 为移相器整体示意图。图 1-3 移相器整体示意图[10]通过实验结果可以了解到，这个移相器可以在 50GHz 实现 180 度的相移，而且它的直流偏置电压变化范围为 2.1-15V，插入损耗小于 14dB，它的优点是整体的损耗比较小。2014 年新加坡南洋理工大学 F. Meng 和电子科技大学马凯学教授等设计了一种在 60GHz ISM 频段的 3 位 90 度移相器[11]。他们的设计是基于二进制加权数字控制的变容二极管阵列和变压器式定向耦合器加载反射负载构成的一种反射式拓扑结构。图 1-4 为提出的 3 位 90 度移相器的整体结构：图 1-4 3 位 90 度移相器[11]设计所得的移相器在11.25度时的移相误差为5.2度，插入损耗为5.69±1.22dB，在 54-66GHz 回波损耗好于 12dB，而且此芯片的集成大小只有 0.034mm2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波雷达无源对抗新型干扰物[J]. 陈宁,李明,赵旭,侯庆禹. 航天电子对抗. 2013(06)
[2]美国核武器实验室太赫兹技术与应用研究[J]. 朱礼国,孟坤,彭龙瑶,钟森城,刘乔,王德田,彭其先,赵剑衡,李泽仁. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(04)
[3]W波段波导-微带探针过渡设计[J]. 付骥,胡皓全. 微波学报. 2010(S1)
[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]新型HEMT太赫兹动态器件的基础研究[D]. 乔绅.电子科技大学 2016
[2]硅基铁电薄膜太赫兹信号移相器研制[D]. 宁希.国防科学技术大学 2016
硕士论文
[1]微波数字移相器的建模与设计[D]. 杨丹.电子科技大学 2017
本文编号：3635195
【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
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
太赫兹波频率范围
电子科技大学硕士学位论文的这些性能之后，太赫兹相控阵雷达的发展才有希望。在微波毫米波波段，器的技术已经成熟，但是由于太赫兹频段的特殊性，太赫兹移相器的发展收碍，首先我们面临的就是移相精度的问题，在太赫兹波段，由于受波长的影响们进行设计的器件尺寸很小，在此基础上，对加工工艺的要求大大提高，如工上出现偏差，那么我们设计的移相器的精度就不会很高；其次，是插入损问题，同样的，在太赫兹波段，加工工艺达不到，装配的误差会使我们设计相器产生巨大的损耗，影响移相器的性能；最后，关于高线性度，现在报道些太赫兹频段的移相器，移相的线性度还不是很好，所以现在还没有高性能赫兹移相器出现，直接影响了相控阵雷达的发展。所以，研究具有高精度、损、高线性度并且结构简单加工成本低的太赫兹移相器是非常必要的。
只是变容二极管的控制存在一定的难度。图1-3 为移相器整体示意图。图 1-3 移相器整体示意图[10]通过实验结果可以了解到，这个移相器可以在 50GHz 实现 180 度的相移，而且它的直流偏置电压变化范围为 2.1-15V，插入损耗小于 14dB，它的优点是整体的损耗比较小。2014 年新加坡南洋理工大学 F. Meng 和电子科技大学马凯学教授等设计了一种在 60GHz ISM 频段的 3 位 90 度移相器[11]。他们的设计是基于二进制加权数字控制的变容二极管阵列和变压器式定向耦合器加载反射负载构成的一种反射式拓扑结构。图 1-4 为提出的 3 位 90 度移相器的整体结构：图 1-4 3 位 90 度移相器[11]设计所得的移相器在11.25度时的移相误差为5.2度，插入损耗为5.69±1.22dB，在 54-66GHz 回波损耗好于 12dB，而且此芯片的集成大小只有 0.034mm2。
【参考文献】：
期刊论文
[1]毫米波雷达无源对抗新型干扰物[J]. 陈宁,李明,赵旭,侯庆禹. 航天电子对抗. 2013(06)
[2]美国核武器实验室太赫兹技术与应用研究[J]. 朱礼国,孟坤,彭龙瑶,钟森城,刘乔,王德田,彭其先,赵剑衡,李泽仁. 太赫兹科学与电子信息学报. 2013(04)
[3]W波段波导-微带探针过渡设计[J]. 付骥,胡皓全. 微波学报. 2010(S1)
[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]新型HEMT太赫兹动态器件的基础研究[D]. 乔绅.电子科技大学 2016
[2]硅基铁电薄膜太赫兹信号移相器研制[D]. 宁希.国防科学技术大学 2016
硕士论文
[1]微波数字移相器的建模与设计[D]. 杨丹.电子科技大学 2017
本文编号：3635195
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3635195.html
