基于InP HEMT的太赫兹分谐波混频器芯片设计

1

作者 何锐聪 王亚冰 +1 位作者 何美林 胡志富 《半导体技术》 北大核心 2024年第2期151-157,共7页

基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号... 基于70 nm InP高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺,研制了一款175~205 GHz分谐波混频器太赫兹单片集成电路(TMIC)。使用三线耦合Marchand巴伦实现本振信号的平衡-不平衡转换。在射频端口设计了紧凑型耦合线结构的带通滤波器,实现对射频信号低损耗带通传输的同时缩小了芯片尺寸。测试结果表明混频器在175~205 GHz频率范围内,单边带(SSB)变频损耗小于15 dB,典型值14 dB。混频器中频频带为DC~25 GHz,射频端口对本振二次谐波信号的隔离度大于20 dB。芯片尺寸为1.40 mm×0.97 mm,能够与相同工艺的功率放大器、低噪声放大器实现片上集成,从而满足太赫兹通信等不同领域的应用需求。 展开更多

关键词 INP 高电子迁移率晶体管(HEMT) 太赫兹单片集成电路 分谐波混频器 带通滤波器 Marchand巴伦

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基于二极管3D精确模型的0.42 THz分谐波混频器 被引量：10

2

作者 刘戈 张波 +4 位作者 张立森 王俊龙 邢东 陈哲 樊勇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期338-343,共6页

基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制宽带360~440 GHz分谐波混频器。详细描述二极管建模,以模拟在极高频复杂电磁环境中由于二极管结构引入的相关寄生效应.在软件HFSS与ADS中,通过场与路结... 基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制宽带360~440 GHz分谐波混频器。详细描述二极管建模,以模拟在极高频复杂电磁环境中由于二极管结构引入的相关寄生效应.在软件HFSS与ADS中,通过场与路结合的方法对分谐波混频器进行优化.实测结果显示在本振信号为210 GHz本振功率6 d Bm的驱动下,在406 GHz可得到最小变频损耗9.99 d B,在380~430 GHz范围内,变频损耗小于15 d B,在360~440 GHz范围内,变频损耗小于19 d B. 展开更多

关键词 分谐波混频器 变频损耗 寄生参数 肖特基二极管

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220 GHz分谐波混频器研究 被引量：9

3

作者 张波 陈哲 樊勇 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期397-400,共4页

频率在0.1～10 THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注。该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计。利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分析,并在该基... 频率在0.1～10 THz范围内的太赫兹电磁波,因其所具有的特殊性质近年来受到了广泛的关注。该文介绍了一种太赫兹频段内220 GHz基于肖特基势垒二极管的分谐波混频器设计。利用CAD技术对反向并联二极管对的阻抗频率特性进行分析,并在该基础上通过HFSS和ADS软件的联合仿真,对混频器性能进行优化。最后,对该混频器进行加工和测试,结果表明,在210～230 GHz频带范围内,变频损耗小于10 dB。 展开更多

关键词 反向并联二极管对 固态电路 分谐波混频器 太赫兹

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基于微带线的W波段二次分谐波混频器设计 被引量：8

4

作者 许正彬 钱澄 +1 位作者 窦文斌 苏红艳 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期242-247,共6页

采用微带混合集成电路技术设计了一款W波段二次分谐波混频器.通过分析二级管封装结构引入的寄生参量,提出了一种减小二级管并联寄生电容的方法.为了避免在W波段使用传统分谐波混频器中普遍使用的过孔接地及侧边平行耦合微带线带通滤波器... 采用微带混合集成电路技术设计了一款W波段二次分谐波混频器.通过分析二级管封装结构引入的寄生参量,提出了一种减小二级管并联寄生电容的方法.为了避免在W波段使用传统分谐波混频器中普遍使用的过孔接地及侧边平行耦合微带线带通滤波器,提出了一种改进型分谐波混频器结构.测试结果表明混频器在本振频率为45 GHz,中频频率为2.4 GHz时单边带变频损耗最小,最小值为8 dB.射频频率在90～100 GHz测试频率范围内,变频损耗的测量值小于10.5 dB. 展开更多

关键词 微带线 W波段 分谐波混频器 寄生参量

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330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器 被引量：3

5

作者 刘戈 张波 +3 位作者 张立森 王俊龙 邢东 樊勇 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期252-256,共5页

在太赫兹频段,二极管尺寸与波长相比已不能忽略,二极管的封装会引入很大的寄生参量,因此需建立二极管三维模型提取寄生参数.同时人工装配难度增大,会增加电路不确定性.采用12μm砷化镓单片集成悬置微带线结构,基于电子科技大学与中国电... 在太赫兹频段,二极管尺寸与波长相比已不能忽略,二极管的封装会引入很大的寄生参量,因此需建立二极管三维模型提取寄生参数.同时人工装配难度增大,会增加电路不确定性.采用12μm砷化镓单片集成悬置微带线结构,基于电子科技大学与中国电子科技集团第十三研究所自主联合设计的肖特基二极管研制330 GHz砷化镓单片集成分谐波混频器.实测结果显示在5 mW本振功率的驱动下,在328 GHz可得到最小变频损耗10.4 dB,在320~340 GHz范围内,单边带变频损耗小于14.7 dB. 展开更多

关键词 太赫兹 单片集成分谐波混频器 肖特基二极管 砷化镓 变频损耗

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220GHz GaAs单片集成分谐波混频器 被引量：3

6

作者 杨大宝 赵向阳 +2 位作者 刘波 邢东 冯志红 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第11期886-890,共5页

基于在30μm厚的GaAs衬底上开发的平面肖特基二极管,设计了220 GHz GaAs单片集成分谐波混频器。考虑了二极管外形结构对电磁波传输的影响,采用场路结合联合仿真的经典方法建立二极管模型来仿真其电性能,并利用这一模型在非线性电路仿真... 基于在30μm厚的GaAs衬底上开发的平面肖特基二极管,设计了220 GHz GaAs单片集成分谐波混频器。考虑了二极管外形结构对电磁波传输的影响,采用场路结合联合仿真的经典方法建立二极管模型来仿真其电性能,并利用这一模型在非线性电路仿真软件中对混频器的性能进行仿真和优化。制作的220 GHz分谐波混频器模块在本振频率为110 GHz、输入功率为6 dBm的条件下进行测试。结果表明,在射频频率210~220 GHz内,混频器模块的单边带变频损耗小于11 dB,在220 GHz处具有最小变频损耗,为7.2 dB。 展开更多

关键词 单片集成电路 分谐波混频器 肖特基二极管 建模 变频损耗

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基于微带无源电路的宽带毫米波分谐波混频器 被引量：1

7

作者 徐杰 许正彬 +2 位作者 郭健 钱澄 赵涤燹 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期33-37,共5页

设计了一款基于微带结构的宽带毫米波分谐波混频器。混频器中引入了短路结构的宽带射频滤波器以及一个高性能本振-中频双工器,这些无源电路能够抑制空闲组合频率,同时为中频、射频以及本振信号提供合适的回路。测试结果表明,本文设计的... 设计了一款基于微带结构的宽带毫米波分谐波混频器。混频器中引入了短路结构的宽带射频滤波器以及一个高性能本振-中频双工器,这些无源电路能够抑制空闲组合频率,同时为中频、射频以及本振信号提供合适的回路。测试结果表明,本文设计的毫米波分谐波混频器射频工作频率为27~48 GHz,中频工作频率宽至6 GHz.在整个工作频段内上、下变频损耗均小于12.5 dB。当射频为33 GHz,中频为1 GHz时,上变频、下变频达到最小变频损耗分别为8.2 dB和7.5 dB。 展开更多

关键词 毫米波 分谐波混频器 微带 宽带

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一种新型220GHz太赫兹分谐波混频器设计 被引量：3

8

作者 崔建行 刘晓宇 +2 位作者 黎雨坤 夏德娇 张勇 《微波学报》 CSCD 北大核心 2018年第A01期255-258,共4页

设计了一款基于肖特基势垒二极管和改进型CSMRs滤波器结构的新型220GHz太赫兹分谐波混频器。射频端采用基片打孔并镀金的方式实现直流接地。本振低通滤波器和中频低通滤波器均采用不同的改进型CSMRs滤波器结构,与常用的高低阻抗滤波器相... 设计了一款基于肖特基势垒二极管和改进型CSMRs滤波器结构的新型220GHz太赫兹分谐波混频器。射频端采用基片打孔并镀金的方式实现直流接地。本振低通滤波器和中频低通滤波器均采用不同的改进型CSMRs滤波器结构,与常用的高低阻抗滤波器相比,明显减少了滤波器的尺寸,具有更宽的阻带。整个混频器电路采用50um厚的石英基片,本振部分采用悬置微带形式,中频部分采用微带形式。经过仿真优化设计,本振驱动功率3.5mW,射频功率0.1mW,固定本振频率120GHz,仿真结果表明:在射频频段201GHz—239GHz范围内,变频损耗优于8dB,最小变频损耗是7dB@219GHz。其中,射频频段210GHz—230 GHz内,变频损耗优于7.3dB。在射频频段189GHz—242GHz范围内,回波损耗优于10dB。本论文的工作对于太赫兹分谐波混频器等器件的集成化和小型化研究具有重要的意义。 展开更多

关键词 CSMRs滤波器 太赫兹技术 分谐波混频器 肖特基势垒二极管

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基于相干激光的分谐波混频器数学模型构建

9

作者 段振兴 邢青红 王颖 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第7期180-184,共5页

分谐波混频器在相干接收系统中具有重要作用,为了有效提高接收机整体性能,构建基于相干激光的分谐波混频器数学模型。建立相干激光通信系统,系统光路使用通信用光纤器件组成,利用I&Q调制器正交调制与带宽合成信号技术,令系统可同时... 分谐波混频器在相干接收系统中具有重要作用,为了有效提高接收机整体性能,构建基于相干激光的分谐波混频器数学模型。建立相干激光通信系统,系统光路使用通信用光纤器件组成,利用I&Q调制器正交调制与带宽合成信号技术,令系统可同时满足大带宽、高重复频率请求;解析分谐波混频器原理,为后续模型构建提供理论支撑;最后通过研究分谐波混频器射频输入的负增益、本振端开关及各端口耦合非线性效应,创建分谐波混频器数学模型。仿真实验证明了分谐波混频器数学模型的误码率平均值为le-17BER,变频损耗平均值为7.34 dB,平均通信效率为93%,能够为各种光学元件摆放位置和相对角度补偿调整提供借鉴与参考,具备一定的指导意义。 展开更多

关键词 相干激光 分谐波混频器 耦合效应 光通信

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基于二极管精确电路模型的183GHz分谐波混频器设计 被引量：1

10

作者 张晓阳 于洪喜 +3 位作者 徐辉 吴刚 马海虹 谢广钱 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期162-166,共5页

针对亚毫米波混频二极管管对电路模型不够精确的问题，采用场路结合协同分析，将进出二极管的频率信号分类处理，建立了一种应用于亚毫米波分谐波混频器电路的反向并联二极管对精确电路模型。基于获取的管对精确电路模型，建立了全局性... 针对亚毫米波混频二极管管对电路模型不够精确的问题，采用场路结合协同分析，将进出二极管的频率信号分类处理，建立了一种应用于亚毫米波分谐波混频器电路的反向并联二极管对精确电路模型。基于获取的管对精确电路模型，建立了全局性的分谐波混频器电路的集总元件等效电路模型，设计并实现了一款183GHz分谐波混频器。测试结果表明混频器在本振频率为92GHz、功率为2mW，射频频率176～192GHz范围内，双边带变频损耗小于6．8dB，等效噪声温度小于800K，在182GHz测得最小双边带变频损耗为4．9dB，与仿真数据吻合较好。 展开更多

关键词 亚毫米波 分谐波混频器 肖特基二极管 变频损耗

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基于PSO的高线性四次分谐波下变频混频器设计

11

作者 张银胜 单慧琳 周杰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2012年第12期109-112,共4页

在介绍分谐波混频器的原理基础上,提出一种以粒子群算法作为全局搜索算法,以性能参数作为评估的混频器电路优化方法,利用ADS软件设计出一种本振为23 GHz,射频为92～94 GHz下的变频器电路,应用CST软件优化脊波导微带过渡结构,实现了W波... 在介绍分谐波混频器的原理基础上,提出一种以粒子群算法作为全局搜索算法,以性能参数作为评估的混频器电路优化方法,利用ADS软件设计出一种本振为23 GHz,射频为92～94 GHz下的变频器电路,应用CST软件优化脊波导微带过渡结构,实现了W波段的信号到混频器射频端的引导。优化算法可以快速得到优化结果,仿真结果表明该下变频器的变频差损小于15dB,1dB压缩点较高,具有良好的线性度。 展开更多

关键词 分谐波混频器 下变频器 粒子群算法 脊波导微带过渡

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380GHz辐射计前端关键技术研究 被引量：4

12

作者 张波 刘戈 +2 位作者 杨晓帆 陈哲 陈宁波 《微波学报》 CSCD 北大核心 2015年第S1期26-28,共3页

辐射计是一种用于测量物体热辐射的高灵敏度接收机,是被动微波遥感的主要工具。辐射计前端作为辐射计系统的重要组成部分,其性能直接影响系统的指标。本文介绍一种380GHz辐射计前端关键技术的设计,包括380GHz分谐波混频器及作为本振驱动... 辐射计是一种用于测量物体热辐射的高灵敏度接收机,是被动微波遥感的主要工具。辐射计前端作为辐射计系统的重要组成部分,其性能直接影响系统的指标。本文介绍一种380GHz辐射计前端关键技术的设计,包括380GHz分谐波混频器及作为本振驱动的190GHz三倍频器。其中380GHz分谐波混频器在2.5~3.5GHz中频输出频率范围内实测变频损耗低于10d B,均值为9d B;等效噪声温度达到1300K,均值约为2000K。190GHz三倍频器已完成仿真设计,在190GHz频率点倍频效率大于25%,输出功率约18m W,在183~193GHz的频带范围内,输出功率大于5m W。 展开更多

关键词 太赫兹 辐射计 分谐波混频器 三倍频器 肖特基二极管

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基于GaAs肖特基二极管的330 GHz接收前端技术研究 被引量：2

13

作者 姚常飞 陈振华 葛俊祥 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期446-452,465,共8页

基于GaAs肖特基二极管,设计实现了310~330 GHz的接收机前端.接收机采用330 GHz分谐波混频器作为第一级电路,为降低混频器变频损耗,提高接收机灵敏度,分析讨论了反向并联混频二极管空气桥寄生电感和互感,采用去嵌入阻抗计算方法,提取了... 基于GaAs肖特基二极管,设计实现了310~330 GHz的接收机前端.接收机采用330 GHz分谐波混频器作为第一级电路,为降低混频器变频损耗,提高接收机灵敏度,分析讨论了反向并联混频二极管空气桥寄生电感和互感,采用去嵌入阻抗计算方法,提取了二极管的射频、本振和中频端口阻抗,实现了混频器的优化设计,提高了变频损耗仿真精度.接收机的165 GHz本振源由×6×2倍频链实现,其中六倍频采用商用有源器件,二倍频则采用GaAs肖特基二极管实现,其被反向串联安装于悬置线上,实现了偶次平衡式倍频,所设计的倍频链在165 GHz处输出约10 dBm的功率,用以驱动330 GHz接收前端混频器.接收机第二级电路采用中频低噪声放大器,以降低系统总的噪声系数.在310~330 GHz范围内,测得接收机噪声系数小于10.5 dB,在325 GHz处测得最小噪声系数为8.5 dB,系统增益为(31±1)dB. 展开更多

关键词 GaAs肖特基二极管 倍频器 分谐波混频器 接收机

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基于GaAs肖特基二极管的220GHz线阵列被动接收前端 被引量：1

14

作者 杨大宝 梁士雄 +4 位作者 张立森 赵向阳 吕元杰 冯志红 蔡树军 《半导体技术》 CAS 北大核心 2020年第10期748-753,共6页

基于GaAs肖特基二极管,研制了1×4多像素220 GHz线阵列被动接收前端,接收前端的每个接收通道包含一个W波段三倍频器和一个220 GHz分谐波混频器。三倍频器使用两个以串联结构集成4个肖特基结的二极管芯片实现平衡式倍频模式;220 GHz... 基于GaAs肖特基二极管,研制了1×4多像素220 GHz线阵列被动接收前端,接收前端的每个接收通道包含一个W波段三倍频器和一个220 GHz分谐波混频器。三倍频器使用两个以串联结构集成4个肖特基结的二极管芯片实现平衡式倍频模式;220 GHz分谐波混频器使用一对反向并联结构的GaAs肖特基二极管实现混频功能。室温下输入功率为100 mW,三倍频器在90~110 GHz频带范围内功率效率超过5%;当本振动率为4 mW时,谐波混频器在200~220 GHz频带内变频损耗小于9 dB。接收前端的单个通道通过上机测试,成像性能良好。该接收前端尺寸为40 mm×38 mm×26 mm,可广泛应用于各种毫米波成像检测系统。 展开更多

关键词 接收前端 GaAs肖特基二极管 分谐波混频器 三倍频器 成像

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太赫兹高速通信系统前端关键技术 被引量：4

15

作者 樊勇 陈哲 张波 《中兴通讯技术》 2018年第3期15-20,共6页

对构成太赫兹无线系统的2种关键电路(分谐波混频器和二倍频器)进行了深入研究。在关键电路研究取得突破的基础上,开展了太赫兹无线通信技术研究,构建了220 GHz无线通信实验验证系统。220 GHz实验验证系统在室外200 m的通信距离上,实现... 对构成太赫兹无线系统的2种关键电路(分谐波混频器和二倍频器)进行了深入研究。在关键电路研究取得突破的基础上,开展了太赫兹无线通信技术研究,构建了220 GHz无线通信实验验证系统。220 GHz实验验证系统在室外200 m的通信距离上,实现了码速率为3.52 Gbit/s的高速无线数据传输,传输误码率为1.92×10-6。测试结果展现出太赫兹波用于高速无线通信的巨大潜力,为未来开发太赫兹频率资源作为新的无线通信频段奠定了重要的理论和技术基础。 展开更多

关键词 高速无线通信 太赫兹技术 分谐波混频器 倍频器

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220 GHz太赫兹全双工高速通信系统 被引量：4

16

作者 牛中乾 张波 +3 位作者 周震 樊勇 宋轲欣 蒯震华 《无线电通信技术》 2019年第6期643-647,共5页

针对未来高速无线通信系统的应用需求,介绍了太赫兹固态电路的特点,设计了一种基于太赫兹波导波正交模转换器(OMT)的太赫兹固态全双工通信系统。针对系统架构设计的关键技术及难点问题进行了详细说明。为了解决现有太赫兹通信系统单天... 针对未来高速无线通信系统的应用需求,介绍了太赫兹固态电路的特点,设计了一种基于太赫兹波导波正交模转换器(OMT)的太赫兹固态全双工通信系统。针对系统架构设计的关键技术及难点问题进行了详细说明。为了解决现有太赫兹通信系统单天线无法同时实现发射接收双重功能的难题,提出了太赫兹全双工通信系统的新型架构,并对核心电路220GHz太赫兹波导波正交模转换器和220GHz太赫兹分谐波混频器进行了精确建模和仿真,阐述了太赫兹全双工通信系统的工作原理,证明了系统设计的合理性。 展开更多

关键词 太赫兹 全双工 固态电路 通信系统 正交模耦合器 分谐波混频器

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