【摘 要】
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近年来毫米波通信及雷达技术获得了迅速的发展。为了满足社会各行业及个体日益增长的信息交互需求,科研工作者们也在寻求着更加迅捷、高效的数据传输方案。太赫兹具备着丰富的频谱资源,太赫兹雷达也具有波长短,分辨率高等优势,因此一直以来都是被研究和开发的重点。随着器件技术的进步,亚毫米波及太赫兹收发信机具有了更高的可实现性,正在朝着高效率、高可靠性的方向发展。可实现的高功率频率源是收发系统中射频及本振链路的关
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近年来毫米波通信及雷达技术获得了迅速的发展。为了满足社会各行业及个体日益增长的信息交互需求,科研工作者们也在寻求着更加迅捷、高效的数据传输方案。太赫兹具备着丰富的频谱资源,太赫兹雷达也具有波长短,分辨率高等优势,因此一直以来都是被研究和开发的重点。随着器件技术的进步,亚毫米波及太赫兹收发信机具有了更高的可实现性,正在朝着高效率、高可靠性的方向发展。可实现的高功率频率源是收发系统中射频及本振链路的关键技术之一。由于亚毫米波及太赫兹频段缺少可用的放大器,因此倍频器的效率对链路中的信号功率起到了重要的影响。随着平面肖特基二极管工艺的进步,采用倒装式二极管的混合集成电路成为了固态倍频器的主流实现方法。本文对适用于340GHz接收机和发射机的倍频链技术进行了研究,并对170GHz二倍频器,340GHz二倍频器以及Ka波段三倍频器进行了设计。基于平衡式结构的170GHz二倍频器和340GHz二倍频器分别采用型号为AS2/2G2/V4.1和AS2/4G2/6p6的反向串联式二极管芯片进行设计。本文对平衡式二倍频原理以及相关电路结构进行了分析,主要涉及波导匹配,波导-微带耦合,基于悬置微带线的匹配电路的设计,并对上述两种倍频器进行了设计和仿真,给出了相应的加工方案。其中170GHz倍频器的第一轮设计中,在160～176GHz频带内仿真得到的倍频损耗约为8d B,在177m W的输入功率下测试发现,该倍频器在158～176GHz的频带内输出功率为7.6～42.6m W,对应的倍频效率为4.8%～24%,其中在159GHz处达到了24%的峰值倍频效率,对应的峰值输出功率为42.6m W。第二轮设计中在165-171GHz频带内仿真实现20%以上的倍频效率,倍频损耗在7d B以下。340GHz倍频器仿真实现在334-343GHz频带内变频损耗小于8d B,在344GHz处达到18.9%的峰值倍频效率。基于平衡式结构的Ka波段三倍频器分别采用型号为DMK2308和AP-3J的反向并联二极管芯片进行设计。本文对平衡式三倍频的原理以及相关电路结构进行了分析,主要涉及宽阻带低通滤波器、宽带带通滤波器以及宽带匹配电路的设计,并对上述两个类型的倍频器进行了设计。仿真发现两个类型的倍频器在26-43GHz的频带内均能实现19d B以下的倍频损耗,其中采用AP-3J设计的倍频器相对带宽较大,且倍频效率更高。
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