太赫兹固态混频技术研究

发布时间：2021-05-06 20:44

　　太赫兹波（THz Wave）是指频率范围为0.1THz～10THz的电磁波。一方面,太赫兹波可以实现更高的系统分辨率、更大的信息容量以及更小的系统体积,在太赫兹雷达、太赫兹通信等领域具有广阔的应用前景。另一方面,太赫兹波具有较低的光子能量,可以被应用于生物医疗、人体安检成像等领域。因此,太赫兹波及太赫兹技术在雷达成像、通信、气象监测、人体安检、生物医疗等领域具有广阔的应用空间。太赫兹固态混频器是固态太赫兹系统的核心部件。本文针对太赫兹固态混频技术展开研究,包括肖特基二极管高频寄生参数提取方法、无源谐波混频技术、有源偏置分谐波混频技术以及单片集成太赫兹混频技术等。论文主要研究内容如下:1.无源偏置太赫兹谐波混频技术研究。首先,针对混合集成形式的无源分谐波混频技术展开研究。提出一种有效降低直流接地随机装配误差的新型混频电路结构,并将该电路结构应用于183GHz分谐波混频器中。其次,基于宽带扇形耦合探针,成功研制了两种不同结构的宽带200GHz分谐波混频器。最后,对混合集成四次谐波混频技术进行深入研究,并研制了0.67THz四次谐波混频器。2.有源偏置太赫兹谐波混频技术研究。为了解决太赫兹高... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)北京市

【文章页数】：161 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
缩写词清单
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意义
        1.2.1 太赫兹波简介
        1.2.2 太赫兹应用
        1.2.3 课题研究的意义
    1.3 固态太赫兹混频技术发展现状
        1.3.1 国外基波混频器
        1.3.2 国外谐波混频器
        1.3.3 国内谐波混频器发展现状
    1.4 论文研究内容及章节安排
第2章 太赫兹肖特基二极管理论及建模
    2.1 引言
    2.2 肖特基二极管的物理机制
        2.2.1 肖特基接触物理机制
        2.2.2 金属和半导体能带图
        2.2.3 金属与半导体接触能级图
    2.3 肖特基二极管分类及等效电路模型
    2.4 二极管混频原理及变频损耗分析
        2.4.1 二极管混频原理
        2.4.2 二极管变频损耗分析
    2.5 肖特基二极管高频效应
        2.5.1 载流子饱和效应
        2.5.2 趋肤效应
        2.5.3 等离子共振效应
        2.5.4 涡流效应
        2.5.5 临近效应
    2.6 小结
第3章 无源太赫兹分谐波混频技术
    3.1 引言
    3.2 无源分谐波混频原理
    3.3 肖特基二极管仿真模型
    3.4 新型183GHz分谐波混频器
        3.4.1 电路结构
        3.4.2 低通滤波器设计
        3.4.3 混频器仿真及结果对比
        3.4.4 混频器测试及结果对比分析
    3.5 宽带200GHz分谐波混频器
        3.5.1 宽带混频结构
        3.5.2 仿真设计
        3.5.3 测试及结果对比
    3.6 小结
第4章 无源太赫兹四次谐波混频技术
    4.1 引言
    4.2 670GHz四次谐波混频器设计
        4.2.1 无源四次谐波混频原理
        4.2.2 无源四次谐波混频电路拓扑
        4.2.3 准垂直结构肖特基二极管建模
        4.2.4 低通滤波器设计
        4.2.5 混频器仿真
        4.2.6 加工装配
    4.3 670GHz四次谐波混频器测试
    4.4 测试结果分析及讨论
    4.5 小结
第5章 有源偏置太赫兹分谐波混频技术
    5.1 引言
    5.2 有源偏置谐波混频电路拓扑分析对比
    5.3 670GHz有源偏置分谐波混频器设计
        5.3.1 拓扑结构
        5.3.2 二极管建模
        5.3.3 混频器仿真
        5.3.4 混频器加工装配
    5.4 混频器测试及结果分析
    5.5 小结
第6章 单片太赫兹分谐波混频技术
    6.1 引言
    6.2 肖特基二极管高频寄生参数提取方法
    6.3 肖特基二极管设计
    6.4 860GHz单片集成分谐波混频器设计
        6.4.1 仿真设计
        6.4.2 工艺流程
    6.5 单片成品问题分析
    6.6 小结
第7章 总结及展望
    7.1 论文工作总结
    7.2 论文创新点及主要贡献
    7.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]A Broadband 630-720 GHz Schottky Based Sub-Harmonic Mixer Using Intrinsic Resonances of Hammer-Head Filter[J]. Yue He,Yaoling Tian,Li Miao,Jun Jiang,XianJin Deng.  中国通信. 2019(02)
[2]太赫兹成像技术在人体安检领域的研究进展[J]. 蒋林华,王尉苏,童慧鑫,岳贵阳,黄慧.  上海理工大学学报. 2019(01)
[3]太赫兹技术在医疗领域的研究现状与应用前景[J]. 孙美玉,祁峰,雷静,李玉峰.  中国医疗设备. 2018(07)
[4]地球静止轨道微波辐射计技术[J]. 谢振超,李秀伟,姚崇斌,姜丽菲,李向芹.  上海航天. 2018(02)
[5]21km,5Gbps,0.14THz无线通信系统设计与试验[J]. 吴秋宇,林长星,陆彬,缪丽,邓贤进,周浏阳,陈洪斌,蒋艺,姚军,张健.  强激光与粒子束. 2017(06)
[6]330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器[J]. 刘戈,张波,张立森,王俊龙,邢东,樊勇.  红外与毫米波学报. 2017(02)
[7]340 GHz稀疏MIMO阵列实时3-D成像系统[J]. 崔振茂,高敬坤,陆彬,陈鹏,何月,秦玉亮,成彬彬,刘乔,何晓阳,邓彬,邓贤进.  红外与毫米波学报. 2017(01)
[8]基于Schottky二极管和Hammer-Head滤波器0.67THz二次谐波混频器[J]. 蒋均,何月,王成,刘杰,田遥岭,张健,邓贤进.  红外与毫米波学报. 2016(04)
[9]太赫兹人体安检关键技术及应用[J]. 高炳西,冯辉.  警察技术. 2016(03)
[10]基于肖特基二极管的450 GHz二次谐波混频器[J]. 赵鑫,蒋长宏,张德海,孟进,姚常飞.  红外与毫米波学报. 2015(03)

博士论文
[1]太赫兹波大气传播特性建模与遥感探测研究[D]. 李海英.西安电子科技大学 2018



本文编号：3172589