基于CMOS工艺的太赫兹探测器和太赫兹辐射源设计与分析

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daxiaa
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
太赫兹波具有穿透性强、安全性高、信息承载量大等特性,因此被广泛应用于安全检测、生物医学、环境检测、信息通信等领域。太赫兹技术性能优越,近几年来成为科学研究的热点。太赫兹探测器和太赫兹辐射源作为太赫兹技术最重要的模块之一,一直受到科学界的广泛关注。但是大部分太赫兹探测器和太赫兹辐射源是基于光学技术基础上研制出来的,这些系统体积大,成本高,集成度低。相比而言CMOS工艺太赫兹探测器和太赫兹辐射源体积小,成本低,集成度高,并且能够量产,因此本文采用CMOS工艺进行相关设计,论文的主要工作与成果如下:
  1.基于55nmCMOS工艺设计了2.58THz太赫兹探测器,探测器晶体管采用非对称结构能够提高探测器整体性能。测试结果表明:探测器响应度为42.98V/W,噪声等效功率为1.15nW/Hz1/2。
  2.针对太赫兹片上天线增益和辐射效率受到限制的问题,将石英覆盖物和介质谐振器与基片集成波导(SIW)技术结合,设计出石英覆盖SIW缝隙天线和介质谐振SIW缝隙天线来提高片上天线增益和辐射效率。石英覆盖SIW缝隙天线实现的指标为:相对带宽10.7%,天线增益4.9dBi,天线辐射效率76%。介质谐振SIW缝隙天线实现的指标为:相对带宽9.5%,天线增益10.5dBi,天线辐射效率80.5%。
  3.设计了427GHz三推振荡器,利用三次谐波提高振荡器的工作频率。后仿结果表明:振荡器在427GHz频率处输出功率为-6dBm,1MHz频率偏移处相位噪声为-89.69dBc/Hz。该振荡器分别与石英覆盖SIW缝隙天线和介质谐振SIW缝隙天线相连,振荡器与石英覆盖SIW缝隙天线相连实现EIRP为-1dBm,振荡器与介质谐振SIW缝隙天线相连实现EIRP为4.5dBm。
其他文献
学位
学位
学位
学位
学位
学位
利用高性能气体传感器检测呼吸气中痕量特殊生物标志物气体可实现对多种疾病的非侵入式快速诊断,因此,适用于呼气诊断应用的新型高性能气体传感器研究在健康医疗领域具有重要的现实意义。基于单晶硅wafer形成的一维硅纳米线材料具有室温气体敏感特性,且其比表面积高,制备工艺与现代半导体工艺兼容,在气体传感器领域显示了良好的应用前景。但硅纳米线基气体传感器性能受环境湿度影响明显,应用于呼气诊断时难以在高湿度条件
射频功率放大器作为无线发射机前端的关键模块之一,它的带宽,功率增益,线性度,输出功率和效率等指标必然会严重影响无线通信系统的整体性能。而随着无线通信系统的快速更新和迭代,所引发的频谱资源占用越发复杂,系统能耗逐渐升高等问题,也进一步推动了对宽带、高效率通信系统的研究。作为系统中的核心器件,工业和市场对高效率的宽带射频功率放大器也不断提出更高的要求。综上,对于射频功率放大器设计过程中亟待解决的带宽与
随着通信技术的快速发展,频谱资源短缺已成为限制无线通信发展的关键因素。高速率、大带宽的可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术将成为解决频谱饱和危机的有效方法。  截至目前,VLC技术还需解决的关键问题有:1.非对称限幅正交频分复用(Asymmetrically Clipped Optical OFDM,ACO-OFDM)调制是高速VLC的重要调制方式之一,
随着现代社会中各种通信设备不断向着智能化和小型化发展,无线通信系统中各项电路模块的可重构特性成为重要的研究热点,其中接收机中的可变增益放大器作为可重构型放大器的典型代表受到了广泛关注。位于接收机中的可变增益放大器具有调节电路增益大小的作用,其带宽影响着数据传输速率,且不同应用场景下的无线通信收发系统所需要的信道带宽也不尽相同。另外,半导体工艺的发展使得低成本、易集成的CMOS工艺成为系统化芯片设计