340 GHz宽带金刚石输能窗的设计优化与试验研究

针对340 GHz行波管用金刚石输能窗的宽带传输要求,基于多晶金刚石膜和微米晶-超纳米晶金刚石复合膜,开展了金刚石输能窗的优化设计与试验验证研究。研究结果表明,多晶金刚石输能窗在320~363 GHz带宽内S_(11)<-15 dB,S_(21)>-3 dB;微米晶-超纳米晶复合金刚石输能窗在313~385 GHz带宽内S_(11)<-15 dB,S_(21)>-2.5 dB,同比工作带宽增加近2倍,有效拓展了金刚石输能窗的工作带宽。

340 GHz同相双探针转换结构设计与实现

为解决Y波段功率芯片输出功率过小和功率合成网络损耗过大等问题,本文对340 GHz双探针转换结构进行研究,提出紧凑型同相双探针转换方案,波导短路面附近设置谐振腔以提高转换效率,以期实现340 GHz高性能双探针转换结构,为同频段功率合成等研究提供参考。

采用UV-LIGA技术制作340GHz折叠波导慢波结构

紫外光刻、电铸和注塑(UV-LIGA)技术是制作太赫兹真空电子器件(包括谐振腔、电子注通道和输出波导等)的重要方法。采用UV-LIGA技术制作340 GHz折叠波导慢波结构,研究前烘、曝光量、后烘对SU8胶模的影响,着重讨论了曝光量的影响并分析其原因,得出最佳工艺。另外,本文还对去胶进行了初步研究,获得了全铜的340 GHz的折叠波导结构。

星载太赫兹双频云雷达对冰云探测能力研究

针对星载云雷达对冰云探测可行性分析的需求,分析了非球形冰晶对340 GHz电磁波的单散射特性,基于不同的体积散射模型,研究了非球形冰晶云的回波特性以及94\340 GHz云雷达双波长比,假定冰云垂直分布的情况下,探讨了星载94\340 GHz云雷达双波长比随高度的变化以及可以穿透的冰云厚度。相较于94 GHz及220 GHz,冰晶粒子对340 GHz电磁波的散射能力增强,但是同时云对其的衰减也大大增加,340 GHz的衰减系数约是94 GHz的5∼130倍;340 GHz云雷达可以探测浅薄的含水量较小的冰云,基本可以探测云厚2 km、冰水含量在0.0001~0.2 g/m^3的冰云。含水量较多的厚云由于衰减,造成电磁波穿透能力大大降低,在假定的冰水含量垂直分布下,当最大冰水含量为1 g/m^3时,可探测厚约5 km内云厚的40%以上;衰减也造成不同高度上相同滴谱的云有不同的双波长比,冰水含量的大小及垂直分布影响了双波长比的大小及电磁波探测云的厚度。衰减随着冰水含量增大而增大,高频云雷达电磁波衰减大,使得双波长比变大,从而使双波长比和谱的数浓度N0有关,因此利用双波长比反演时,衰减订正非常重要。

0.34 THz肖特基二极管高速OOK信号直接检波器

为了满足340 GHz高速OOK无线通信的需求,完成了340 GHz零偏置波导检波器的设计、加工和测试。首先,在高频电磁仿真软件HFSS中对准垂直结构二极管(QVD)进行建模仿真,并结合二极管的非线性模型确定二极管的阻抗;随后设计了输入波导-微带转换以及低通滤波器等无源结构,并同时对二极管进行阻抗匹配;最后进行了检波器的加工和测试。测试结果表明该检波器的电压灵敏度在334 GHz时最佳,最大值为2 210 V/W,并且在315 GHz^357 GHz频率范围内的典型值为1 400 V/W,其对应的等效噪声功率典型值为5 p W·Hz-0.5。最后,还利用该检波器进行了340 GHz频段的高速OOK信号接收实验,结果表明,该检波器能够近乎无误地检测10 Gbps的OOK信号,并且在OOK信号速率为15 Gbps时,检波器解调得到的误码率为3.15×10^(-7),证明了该检波器的高速信号检测能力能够满足高速OOK无线通信系统的需求。