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基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器设计

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太赫兹科学与电子信息学报 2019年第4期17卷 552-556,566页

作者：纪广玉张德海孟进中国科学院微波遥感技术重点实验室北京100190 中国科学院国家空间科学中心北京100190 中国科学院大学北京100049

常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整... 详细信息

常温固态太赫兹谐波混频器是太赫兹系统应用中的关键器件。介绍了一款基于肖特基二极管的670 GHz四次谐波混频器的仿真与设计。在高频结构仿真软件(HFSS)中对准垂直结构肖特基势垒变阻二极管进行三维结构建模,采用基于谐波平衡算法的整体综合仿真方法对混频器进行仿真和优化。结果表明:在功率为10 mW的167 GHz本振信号驱动下,混频器单边带变频损耗在637~697 GHz射频频率范围内小于13.8 dB,3 dB变频损耗带宽为60 GHz;最优单边带变频损耗在679 GHz为10.6 dB。

关键词：太赫兹四次谐波混频器准垂直结构反向并联

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3mm波段四次谐波混频器阵的研究

微波学报 2011年第4期27卷 38-41,60页

作者：向博窦文斌何敏敏东南大学毫米波国家重点实验室南京210096

采用微带结构研制出3毫米波段8路四次谐波混频器阵。该混频器核心器件采用型号为MS8251的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。设计了一种便于组阵结构的四次谐波混频器,把混频器分解为反向二极管对模块和双工器模块。反向二极管对模块和... 详细信息

采用微带结构研制出3毫米波段8路四次谐波混频器阵。该混频器核心器件采用型号为MS8251的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。设计了一种便于组阵结构的四次谐波混频器,把混频器分解为反向二极管对模块和双工器模块。反向二极管对模块和双工器模块电路分别设计和安装在厚度为0.127mm和0.254mm的RT/Duriod 5880基片上。实测混频器的最低变频损耗为17dB。

关键词： 3毫米波四次谐波混频器变频损耗肖特基势垒二极管对

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Ka波段四次谐波混频器的研究

Ka波段四次谐波混频器的研究

作者：李侃电子科技大学

学位级别：硕士

基于反向并联二极管对（APDP）的四次谐波混频器（EHM）使本振频率降低至射频的四分之一,从而可以采用微波本振源代替毫米波本振源,简化了本振电路,降低了接收机电路的复杂程度和成本。所以这种形式的混频器大量的使用在毫米波外差式接... 详细信息

基于反向并联二极管对（APDP）的四次谐波混频器（EHM）使本振频率降低至射频的四分之一,从而可以采用微波本振源代替毫米波本振源,简化了本振电路,降低了接收机电路的复杂程度和成本。所以这种形式的混频器大量的使用在毫米波外差式接收机中。本文首先对谐波混频器的理论作了一般性的介绍,并首次利用二极管的开关模型针对简化的四次谐波混频器作了较为详尽的大信号理论分析,得出了其变频损耗最小值略大于8.6dB、输出功率1-dB压缩点的最大值略小于-10dBm的结论,对实际工程设计有着一定的指导作用。本文详细介绍了Ka波段四次谐波上混频器的单路以及双路合成结构的设计和研制过程,介绍了本振谐波回收的设计思想。四次谐波混频器使用的核心器件是M/A-COM公司的型号为MA4E2039的梁式引线肖特基势垒反向并联二极管对,设计过程中使用了电路仿真软件ADS与三维电磁场仿真软件HFSS等计算机辅助设计工具,设计出了微带带通滤波器、低通滤波器以及管座电路和各匹配电路等混频网络,并对混频器整体进行了优化仿真,给出了仿真结果和测量结果。实测结果表明,在本振为8.5GHz,功率10dBm,中频频率为DC～2GHz,射频频率为34GHz6GHz时,单路与双路上混频变频损耗分别小于11.8dB和12.9dB。

关键词：毫米波四次谐波混频器二极管变频损耗

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340GHz四次谐波混频器研究

340GHz四次谐波混频器研究

作者：屈晓敏电子科技大学

学位级别：硕士

太赫兹波属于电磁波一种,学术上定义频率为100GHz-10THz的电磁波为太赫兹波。按照频段划分,其在频谱中的位置处于可见光和毫米波之间,决定了太赫兹波具有其独特的性质和优点,分辨率高,穿透性强。340GHz处大气衰减较小,可应用于通信、雷... 详细信息

太赫兹波属于电磁波一种,学术上定义频率为100GHz-10THz的电磁波为太赫兹波。按照频段划分,其在频谱中的位置处于可见光和毫米波之间,决定了太赫兹波具有其独特的性质和优点,分辨率高,穿透性强。340GHz处大气衰减较小,可应用于通信、雷达等系统,因此针对该频段进行研究具有重要意义。作为太赫兹应用系统中的重要器件,混频器的主要作用是实现频率的搬移,因此整个接收机的性能与其性能息息相关。然而由于太赫兹波频段相对较高,国内目前难以获得用于基波混频的高质量本振源,而四次谐波混频器可以使得本振频率降低为四分之一,从而减少了对本振源的需求。综上,本文将围绕340GHz四次谐波混频器进行研究。建立正确的二极管模型是设计混频器的关键,因此本文针对二极管的模型进行了研究。通过建立二极管的三维模型,并设置内部波端口,通过提取S参数来表征肖特基势垒二极管的高频寄生效应,再结合二极管的本征模型共同来表征二极管的特性,然后在HFSS中完成无源结构的设计,再结合ADS软件,利用谐波平衡法对混频器进行整体优化设计。本文选取两种二极管芯片进行混频器仿真设计,并最终选择其中一款仿真结果较好的混频器模型进行加工。该混频器仿真结果显示,当射频输入信号在320GHz-355GHz范围内,混频器单边带变频损耗性能优于15dB,其中最优变频损耗可达8.29 dB。最后对加工装配的340GHz四次谐波混频器进行上下变频的测试。不同的本振条件下显示的测试结果表明,该款混频器均能满足10GHz带宽内,变频损耗优于20 dB,且测得最优变频损耗值为14.7dB。

关键词：肖特基势垒二极管四次谐波混频器太赫兹变频损耗

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三毫米波段四次谐波混频器的研究

空间电子技术 2012年第2期9卷 54-57页

作者：向博窦文斌何敏敏东南大学毫米波重点实验室南京210096

文章采用微带结构研制出三毫米波四次谐波混频器。该混频器核心器件采用型号为MS8251-P261的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,并由此设计出本振网络;然后模拟... 详细信息

文章采用微带结构研制出三毫米波四次谐波混频器。该混频器核心器件采用型号为MS8251-P261的GaAs梁式引线肖特基势垒二极管对。先用谐波平衡法分析出反向并联二极管对在本振信号单独激励下的大信号阻抗,并由此设计出本振网络;然后模拟出该器件在大信号本振激励下的小信号射频输入阻抗,并由此设计出射频网络。整个电路设计和安装在介电常数为2.22、厚度为0.127mm的RT/Duriod 5880基片上。当本振频率为23.15GHz时,该混频器射频输入88GHz～94.4GHz,实测带内变频损耗小于20dB。

关键词：三毫米波四次谐波混频器变频损耗肖特基势垒二极管对

基于二极管开关模型的四次谐波混频器大信号特性理论分析

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基于二极管开关模型的四次谐波混频器大信号特性理论分析

2007年全国微波毫米波会议

作者：李侃黄建甘体国张玉兴电子科技大学电子工程学院中国电子科技集团第十研究所

本文基于二极管开关模型对反向并联二极管对（ANTI-PARALLEL DIODE PAIR）四次谐波混频器进行了大信号特性理论分析,计算出其变频损耗最小值略大于8.6dB,而输出功率1-dB压缩点的值随本振的增加而增大,其最大值略小于-10dBm。最佳本振功... 详细信息

本文基于二极管开关模型对反向并联二极管对（ANTI-PARALLEL DIODE PAIR）四次谐波混频器进行了大信号特性理论分析,计算出其变频损耗最小值略大于8.6dB,而输出功率1-dB压缩点的值随本振的增加而增大,其最大值略小于-10dBm。最佳本振功率值在10dBm到15dBm之间。

关键词：二极管开关模型四次谐波混频器变频损耗 1-dB压缩点

来源： cnki会议评论

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340GHz四次谐波混频器设计

340GHz四次谐波混频器设计

2015年全国微波毫米波会议

作者：屈晓敏张勇赵伟电子科技大学极高频复杂系统国防重点学科实验室

本文介绍了一种基于平面肖特基势垒二极管设计的340GHz四次谐波混频器。混频器电路采用悬置微带结构制作在0.05mm厚的石英基片上,二极管采用的是商用的反向并联二极管对。通过使用HFSS软件建立了二极管三维电磁模型以及混频器输入输出... 详细信息

本文介绍了一种基于平面肖特基势垒二极管设计的340GHz四次谐波混频器。混频器电路采用悬置微带结构制作在0.05mm厚的石英基片上,二极管采用的是商用的反向并联二极管对。通过使用HFSS软件建立了二极管三维电磁模型以及混频器输入输出过渡等无源结构模型,并将模型仿真结果导入ADS软件中混频器非线性电路仿真.经优化设计,该四次谐波混频器在射频330-350GHz频段内变频损耗低于20d B,并在330GH处取得最佳变频损耗17.2d B。

关键词： 340GHz 四次谐波混频器反向并联二极管对

来源： cnki会议评论

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K波段四次谐波低中频混频器研究

K波段四次谐波低中频混频器研究

作者：江伟健电子科技大学

学位级别：硕士

在高频系统尤其是毫米波系统中,高频本振源的研制难度较大,要获得高性能系统,变频部分的一种可行方案是采用谐波混频技术。谐波混频技术可以有效降低本振源的研制难度,因而在实际工程中得到广泛应用。由于混频器的变频损耗、镜频抑制度... 详细信息

在高频系统尤其是毫米波系统中,高频本振源的研制难度较大,要获得高性能系统,变频部分的一种可行方案是采用谐波混频技术。谐波混频技术可以有效降低本振源的研制难度,因而在实际工程中得到广泛应用。由于混频器的变频损耗、镜频抑制度、噪声系数等指标直接影响系统的整体性能,因此,对混频器的研究具有重要意义。本文通过分析近年来国内外高次谐波混频器的研究进展,并结合课题要求,研制工作在K波段的四次谐波低中频混频器。射频(RF)频率为24.07 GHz,本振(LO)频率为6.0 GHz。本课题的最终目标是研制低变频损耗的小型化四次谐波混频电路,具体内容有:1)混频方案、元部件的选取以及电路总体布局研究:包括比较并确定混频类型和采用的混频器件等。2)过耦合器的研究:为使RF与LO之间的隔离度高而且RF与LO信号有效加载至混频元件,文中采用了一种具有特定功能的耦合线过耦合器分别作为RF与LO信号的输入,同时实现LO与RF端口之间的良好隔离。3)闲置频率信号的处理:对四次谐波混频,为提高能量利用效率,减小混频器变频损耗,应对未参与混频的RF、LO以及二次闲频信号合理处置。4)中频(IF)信号的提取方案:为有效提取出IF信号并使IF输出端口与本振、射频端口隔离度高,需对IF滤波网络进行研究和设计。5)本振与射频回路以及输入匹配网络:根据电路布局需要,设计了一种变形扇形枝节来实现本振与射频回路,匹配网络部分则采用了平衡短截线实现电路的匹配。6)四次谐波混频器电路仿真得到的变频损耗最低仅6.3 dB,变中频工作与固定中频工作时变频损耗10 dB以下带宽分别可达1.2 GHz与2.7 GHz,且各端口之间有着较高隔离特性同时电路整体尺寸也进一步减小。7)作为本硕士论文的进一步拓展,通过在0-dB耦合器射频直通端口加载λ/4@4fLO开路枝节和PIN开关以及相应的直流偏置网络,通过控制开关的通断状态,可设计成一种具有多种工作状态的谐波混频器。

关键词：四次谐波混频器变频损耗闲频信号中频滤波网络 PIN开关

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毫米波一维相控阵T/R组件研制

毫米波一维相控阵T/R组件研制

作者：熊文毅电子科技大学

学位级别：硕士

有源相控阵雷达技术是当今雷达的主流技术。有源相控阵天线包含了数量众多,电路一致的T/R组件。每一个T/R组件含有有源器件,对从天线接收到的微弱射频信号进行放大,对输入的射频信号放大后传输给天线发射输出。在接收和发射状态下,T/R... 详细信息

有源相控阵雷达技术是当今雷达的主流技术。有源相控阵天线包含了数量众多,电路一致的T/R组件。每一个T/R组件含有有源器件,对从天线接收到的微弱射频信号进行放大,对输入的射频信号放大后传输给天线发射输出。在接收和发射状态下,T/R组件都具备对射频信号的幅度和相位进行调整的功能。应某毫米波一维相控阵雷达项目研制需求,研制了一种超薄型、大发射功率的T/R组件。本论文对毫米波T/R组件的工作原理作了简单介绍。重点介绍了应用于中频移相有源相控阵方案的毫米波超薄型T/R组件的工作原理,并对关键电路作了详细的理论分析和仿真设计。超薄型T/R组件的设计方案集合了低廊线波导微带过渡技术,薄膜工艺四次谐波混频技术,薄膜工艺陶瓷滤波器技术,微带混合集成电路设计技术,高速大电流脉冲电压调制技术。采用谐波平衡仿真软件（Agilent ADS）与三维场仿真软件（Ansoft HFSS）结合的方式,对波导微带过渡,四次谐波混频,微带滤波器等关键电路建立模型,并仿真优化。然后对关键电路进行单独测试,确保满足指标要求。对T/R组件进行详细测试。T/R组件厚度为4.6mm,噪声系数小于5dB,发射功率大于30dBm,主要技术指标满足要求。最后对项目的研制作了总结,归纳了本项目研究的主要工作和贡献,并提出了改进措施。

关键词：毫米波相控阵小型化 T/R组件四次谐波混频器