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空间电子技术 2024年第4期21卷 65-70页

作者：顾国栋王国瑾朱忠博郝晓林张立森宋旭波徐鹏梁士雄冯志红固态微波与电路全国重点实验室石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 中国空间技术研究院西安分院西安710000

为了提高太赫兹收发系统的集成度,设计并制备了220GHz基于共面波导输出接口的片上砷化镓基波混频电路。首先,对研制的砷化镓肖特基二极管的I-V和C-V进行测试表征,并提取了相应的肖特基二极管电路参数。其次,分别设计了串联肖特基二极管... 详细信息

为了提高太赫兹收发系统的集成度,设计并制备了220GHz基于共面波导输出接口的片上砷化镓基波混频电路。首先,对研制的砷化镓肖特基二极管的I-V和C-V进行测试表征,并提取了相应的肖特基二极管电路参数。其次,分别设计了串联肖特基二极管、低通滤波器、3dB耦合器等结构,并对其进行了联合仿真,实现了220GHz混频基波电路。最后,通过优化整合工艺,采用二极管倒装的形式封装在电路上形成片上混频器。对研制的混频电路进行了测试验证:在固定中频5GHz的条件下,测试结果表明在200GHz~220GHz频率范围内芯片的变频损耗均小于15dB,在204GHz处获得了最低损耗10.6dB。基于GCPW的砷化镓芯片电路结构简单,无需波导腔体装配,可以与其他射频器件集成在一起,减小芯片体积,增加集成度。

关键词：太赫兹肖特基二极管接地共面波导基波混频

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170GHz二倍频器2路功率合成技术研究

空间电子技术 2024年第4期21卷 59-64页

作者：徐鹏徐辉王国瑾张立森梁士雄宋旭波顾国栋郝晓林冯志红固态微波器件与电路全国重点实验室石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 中国空间技术研究院西安分院西安710000

文章研究并实现了基于170GHz二倍频器2路的功率合成。采用三维电磁场仿真设计并实现了E面T型功分/功合器。功率分配器采用WR10标准波导,80GHz~95GHz频带内,插入损耗在0.2dB左右,端口2和端口3之间隔离度在6dB左右。输出功率合成器采用WR... 详细信息

文章研究并实现了基于170GHz二倍频器2路的功率合成。采用三维电磁场仿真设计并实现了E面T型功分/功合器。功率分配器采用WR10标准波导,80GHz~95GHz频带内,插入损耗在0.2dB左右,端口2和端口3之间隔离度在6dB左右。输出功率合成器采用WR5标准波导,160GHz~185GHz频带内,插入损耗在0.4dB左右,端口2和端口3之间隔离度在6dB左右。采用GaAs肖特基二极管单片集成技术设计并制备单路二倍频器,以满足一致性要求;基于170GHz二倍频器2路功率合成的测试结果表明,输入功率在600mW~800mW之间,163GHz~178GHz的输出功率在110mW~264mW,合成效率在80%以上。在171GHz的频点下,峰值输出功率可达264mW,峰值合成效率达到92%。

关键词：太赫兹二倍频器功率合成

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260 GHz GaN高功率三倍频器设计

太赫兹科学与电子信息学报 2024年第3期22卷 290-295页

作者：盛百城宋旭波顾国栋张立森刘帅万悦魏碧华李鹏雨郝晓林梁士雄冯志红中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050051 固态微波器件与电路全国重点实验室河北石家庄050051

基于GaN太赫兹二极管芯片,采用非平衡式电路结构,设计了一款260 GHz三倍频器。采用GaN肖特基二极管芯片提高电路的耐受功率和输出功率;采用“减高+减宽”的输出波导结构抑制二次谐波;采用高低阻抗带线结构设计了倍频器的输入滤波器和输... 详细信息

基于GaN太赫兹二极管芯片,采用非平衡式电路结构,设计了一款260 GHz三倍频器。采用GaN肖特基二极管芯片提高电路的耐受功率和输出功率;采用“减高+减宽”的输出波导结构抑制二次谐波;采用高低阻抗带线结构设计了倍频器的输入滤波器和输出滤波器。测试结果显示,该三倍频器在261 GHz峰值频率下,实现最大输出功率为69.1 mW,转换效率为3.3%,同时具有较好的谐波抑制特性。

关键词：三倍频器太赫兹肖特基二极管非平衡式倒装

InP基共振隧穿二极管太赫兹振荡器的设计与实现

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红外与毫米波学报 2022年第2期41卷 443-447页

作者：刘军宋瑞良刘宁梁士雄中国电子科技集团公司第五十四研究所北京研发中心北京100070 河北半导体技术研究所专用集成电路国家重点实验室河北石家庄050051

利用InP基共振隧穿二极管(RTD)和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RT... 详细信息

利用InP基共振隧穿二极管(RTD)和加载硅透镜的片上天线设计实现了超过1 THz的振荡器。采用Silvaco软件对RTD模型进行仿真研究,分析了不同发射区掺杂浓度、势垒层厚度、隔离层厚度以及势阱层厚度等对器件直流特性的影响规律。对研制的RTD器件直流特性测试显示:峰值电流密度J_(p)为359.2 kA/cm^(2),谷值电流密度J_(v)为135.8 kA/cm^(2),峰谷电流比PVCR为2.64,理论计算得到的器件最大射频输出功率和振荡频率(f_(max))分别为1.71 mW和1.49 THz。利用透镜封装的形式对采用Bow-tie片上天线和RTD设计的太赫兹振荡器进行封装,测试得到振荡频率超过1 THz,输出功率为2.57μW,直流功耗为8.33 mW,是国内首次报道超过1 THz的振荡器。

关键词：太赫兹共振隧穿二极管振荡器

基于肖特基二极管单片集成芯片的340 GHz收发链路

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量子电子学报 2023年第3期40卷 369-375页

作者：张明浩董亚洲梁士雄河北省产品质量监督检验研究院河北石家庄050000 电子科技大学四川成都610000 中国电子科技集团公司第十三研究所专用集成电路国家级重点实验室河北石家庄050000

针对太赫兹通信及成像等系统对高集成度射频收发链路的需求,在自主研制的太赫兹肖特基二极管的基础上,建立了器件的精确模型,设计并制备出基于二极管的倍频/混频单片集成芯片,解决了传统二极管装配难度大、一致性差的难题,提高了器件的... 详细信息

针对太赫兹通信及成像等系统对高集成度射频收发链路的需求,在自主研制的太赫兹肖特基二极管的基础上,建立了器件的精确模型,设计并制备出基于二极管的倍频/混频单片集成芯片,解决了传统二极管装配难度大、一致性差的难题,提高了器件的性能。成功研制出170 GHz、340 GHz倍频器和340 GHz混频器模块,并且开发出集成化的340 GHz发射与接收链路。发射端一体化模块实现了342 GHz功率为22 mW的输出,接收端一体化模块实现了330~350 GHz单边带变频损耗在10 dB上下。该模块的开发为未来太赫兹通信及成像技术的应用奠定基础。

关键词：半导体器件太赫兹肖特基二极管倍频器混频器收发链路

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340GHz固定调谐分谐波混频器

红外与激光工程 2022年第12期51卷 99-105页

作者：杨大宝张立森徐鹏赵向阳顾国栋梁士雄吕元杰冯志红中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050051 专用集成电路国家级重点实验室河北石家庄050051

基于最新研制的小阳极结反向并联肖特基二极管芯片,设计和制造了320~360GHz固定调谐分谐波混频器。混频器的结构采用的是传统电场(E)面腔体剖分式结构:将二极管芯片倒装焊粘在石英基片上,再用导电银胶将石英电路悬置粘结在混频器下半个... 详细信息

基于最新研制的小阳极结反向并联肖特基二极管芯片,设计和制造了320~360GHz固定调谐分谐波混频器。混频器的结构采用的是传统电场(E)面腔体剖分式结构:将二极管芯片倒装焊粘在石英基片上,再用导电银胶将石英电路悬置粘结在混频器下半个腔体上。电路设计采用场路相结合的方法:用场仿真软件建立混频电路各个功能单元的S参数模型,将它们代入非线性电路仿真软件中与二极管结相结合进行混频器性能整体仿真优化。最终测试结果表明,谐波混频器的双边带在4~6mW的本振功率驱动下,在320~360GHz超过12%带宽范围内,双边带变频损耗均小于9dB;混频器在310~340GHz频带范围内,双边带噪声温度最低为780K。声温度最低为780K。

关键词：固定调谐谐波混频器反向并联变频损耗

半导体量子阱中激子波函数及其Fourier系数的计算和应用

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物理学报 2012年第5期61卷 459-466页

作者：雷小丽王大威梁士雄吴朝新西安交通大学电子信息与工程学院陕西省信息与光子技术重点实验室物理电子与器件教育部重点实验室西安710049 西安邮电学院理学院西安710061

利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段.为了将这种方法应用于半导体量子阱,需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示,从而得到激子动力学方程中所必须的系数.详细讨论了... 详细信息

利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段.为了将这种方法应用于半导体量子阱,需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示,从而得到激子动力学方程中所必须的系数.详细讨论了理想和实际量子阱中的激子波函数,特别是其在动量空间的表示,并进一步讨论了激子动力学方程中所必须系数的计算方法.通过求解这些系数,对量子阱中因激子密度变化而引起的太赫兹脉冲作用下激子能级间跃迁过程中的非线性效应进行了理论预测,得到了与实验符合很好的结果.

关键词：量子阱激子波函数激子系数

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200~220GHz平衡式高效率二倍频器

半导体技术 2022年第10期47卷 804-808页

作者：马春雷宋旭波梁士雄顾国栋周幸叶冯志红中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051 专用集成电路重点实验室石家庄050051

基于GaAs肖特基势垒二极管(SBD)芯片,研制了工作频率为200~220 GHz的二倍频器。采用抑制奇次谐波的平衡式电路拓扑结构以提高转换效率;采用击穿电压为-9 V的GaAs SBD并结合多阳极结结构芯片以提高输出功率;采用低阻微带线以减小波导短... 详细信息

基于GaAs肖特基势垒二极管(SBD)芯片,研制了工作频率为200~220 GHz的二倍频器。采用抑制奇次谐波的平衡式电路拓扑结构以提高转换效率;采用击穿电压为-9 V的GaAs SBD并结合多阳极结结构芯片以提高输出功率;采用低阻微带线以减小波导短路面处的阻抗失配;采用三维电磁场仿真与谐波仿真结合的方法对二倍频器进行仿真。制作了二倍频器样品并对其输出功率、转换效率以及高/低温特性进行测试。测试结果表明该二倍频器在200~220 GHz的转换效率均大于10%,在215 GHz下实现了13.5 mW的输出功率和23.6%的转换效率。该二倍频器具有宽频带、高转换效率以及高/低温工作稳定等特点,可应用于下一代太赫兹通信、雷达等设备。

关键词：太赫兹二倍频器肖特基势垒二极管(SBD) GaAs 转换效率

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太赫兹平面肖特基二极管参数模型

红外与激光工程 2016年第12期45卷 151-156页

作者：赵向阳王俊龙邢东杨大宝张立森梁士雄冯志红专用集成电路国家级重点实验室河北石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所河北石家庄050051

根据太赫兹平面肖特基二极管物理结构,在理想二极管SPICE参数模型的基础上建立了二极管小信号等效电路模型。依据该二极管等效电路模型设计了基于共面波导（CPW）去嵌方法的二极管S参数在片测试结构,并对其在0.1~50 GHz、75~110 GHz频... 详细信息

根据太赫兹平面肖特基二极管物理结构,在理想二极管SPICE参数模型的基础上建立了二极管小信号等效电路模型。依据该二极管等效电路模型设计了基于共面波导（CPW）去嵌方法的二极管S参数在片测试结构,并对其在0.1~50 GHz、75~110 GHz频率范围内进行了高频小信号测试,利用测试结果提取了高频下二极管电路模型中各部分电容、电阻以及电感参数。将相应的高频下电容与电阻参数分别与低频经验公式电容值和直流I-V测试提取的电阻值进行了对比,并利用仿真手段对高频参数模型进行了验证。完整的参数模型以及测试手段相较于理想二极管SPICE模型和传统的参数提取方法可以更为准确地表征器件在高频下的工作状态。该建模思路可用于太赫兹频段非线性电路的优化设计。

关键词：太赫兹肖特基二极管小信号等效电路模型在片测试结构