连续波输出功率111.27 mW的G波段四端口平衡式倍频器

利用新颖的四端口平衡式二倍频原型,开发了215~230 GHz频段的肖特基变容管倍频器,并具备更加优秀的变频效率和功率容量。同时,所提出的倍频架构能够实现奇次谐波和四次谐波的本征抑制,并且其中采用的二极管管结数量相对于传统平衡倍频结构提升了两倍。因此,这种四端口倍频电路可以实现更好的转换效率和双倍的功率处理能力。在室温下,当输入功率为196~340 mW时,该倍频器具有约39.5%的峰值转换效率(@218 GHz),即使在较高的频率下,该倍频器也被证明是高功率太赫兹波信号产生的理想解决方案。

335 GHz非平衡式肖特基二极管三倍频器

基于混合集成的方式,采用对称锥形渐变线匹配结构设计了335 GHz非平衡式三倍频器。在保证单模传输的条件下,该匹配结构不仅能够固定二极管位置,而且可以增大匹配效果,解决了高频段倍频器3 dB带宽较窄的问题。实测结果表明,该倍频器在330~356 GHz频率范围内输出功率均大于5 mW。驱动功率为220 mW时,有最高输出功率11.2 mW,由它作为核心器件组成的固态太赫兹本振源,能够驱动超外差接收机中670 GHz二次谐波混频器。

基于石英基片工艺的D频段平衡式二倍频器设计(英文)

设计了一款D频段基于商用平面肖特基二极管DBES105a以及石英基片的二倍频器.通过对传统的用于平衡式混频器及倍频器的鳍线/悬置微带线巴伦耦合器进行改进,提出了一种方便为肖特基二极管外加偏置的平衡式倍频结构.首先,提出了一种适用于石英基片的波导/鳍线过渡结构,并且通过仿真及实验对该结构进行了验证,测试结果表明,这种过渡结构的损耗只有0.15 dB.在驱动功率为26.3 mW、外加反偏电压为0.4 V时,倍频器的测试最大输出功率为3.39 mW,对应倍频效率为12.9%.在外加偏置电压偏离最佳偏置点时,倍频器的输出功率从3.1mW降低到2.0 mW.这也说明:为了达到最大倍频输出功率,也需要为肖特基变阻二极管倍频器提供外加直流偏置.

基于平面肖特基二极管的平衡式亚毫米波倍频器芯片

基于标准的平面肖特基二极管单片工艺设计了一款平衡式亚毫米波倍频单片集成电路。依据二极管实际结构进行电磁建模,提取了器件寄生参数,并与实测的器件本征参数相结合获得了二极管非线性模型;依据该模型,采用平衡式拓扑结构以实现良好的基波抑制,设计了三线耦合巴伦电桥,并与肖特基二极管集成在同一芯片上,实现了单片集成,提高了设计准确度。芯片在片测试结果表明,在输入功率17 dBm下,输入频率75~105 GHz范围内,倍频器芯片峰值输出功率达到2.67 dBm。芯片整体尺寸为0.80 mm×0.50 mm。

高功率110 GHz平衡式肖特基二极管频率倍频器

高频段的太赫兹信号通常是由多个倍频器级联输出的,因此要求倍频链路的前级必须具备高输出功率的能力。为了提升太赫兹倍频器的功率容量和效率,结合高频特性下肖特基二极管有源区电气模型建模方法,采用高热导率的陶瓷基片,利用对称边界条件,在HFSS和ADS中实现对倍频器电路的分析和优化,研制出了高功率110 GHz平衡式倍频器。最终测试结果表明,驱动功率为28 d Bm左右时,该倍频器在102~114.2 GHz的工作带宽内的最高输出功率和效率分别为108 mW和17.6%,为链路后续的二倍频和三倍频提供足够的驱动功率。

大功率单路和功率合成式100-115GHz肖特基平衡式二倍频器

研究了基于肖特基二极管的单路和功率合成式110 GHz大功率平衡式二倍频器。单路倍频器电路具有33%的峰值测试效率,且其工作带宽超过13.6%。另外,采用了不同的双路合成结构来实现两种不同的合成式110 GHz倍频器。该功率合成式倍频器在两只127μm厚的ALN基片上焊接了四个分立的肖特基二极管。在800 mW的驱动功率下,两种合成式倍频器都测得了大于200 mW的输出功率,证明了利用该合成式倍频结构可实现更高输出功率。

基于分离式二极管的220 GHz高效率倍频器（英文）

在分离式二极管的基础上,实现了220 GHz高效率的二倍频器结构.该倍频器的电路在450 μm宽,2.7 mm长的50 μm石英基片上实现.测试结果表明,在室温下当驱动功率在46.4~164 mW时,在214~226 GHz的频段内能够实现大于16%的倍频效率.另外,当驱动功率在161 mW时,倍频器在218 GHz频点能够输出最高功率32 mW,并且在多个频点拥有高于20%的倍频效率.实验证明,所实现的二倍频器能够作为660 GHz倍频链路的驱动前级使用.

基于肖特基势垒二极管三维电磁模型的220GHz三倍频器

采用阻性肖特基势垒二极管UMS DBES105a设计了一个太赫兹三倍频器.为了提高功率容量和倍频效率,该倍频器采用反向并联二极管对结构实现平衡式倍频.根据S参数测试曲线建立了该二极管的等效电路模型并提取了模型参数.由于在太赫兹频段二极管的封装影响到电路的场分布,将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计存在一定缺陷,因此还建立了二极管的三维电磁模型.基于该模型研制出的220 GHz三倍频器最大输出功率为1.7 mW,最小倍频损耗为17.5 dB,在223.5 GHz^237 GHz输出频率范围内,倍频损耗小于22 dB.

基于二极管三维模型的太赫兹倍频器研究

基于变容二极管设计了215 GHz三倍频器。为了简化结构和提高功率容量，该倍频器采用同向并联二极管对结构实现非平衡式三倍频。由于在太赫兹频段二极管的封装会影响到器件的场分布，将传统的二极管SPICE参数直接应用于太赫兹频段的电路设计仿真存在一定缺陷。故建立了精确的二极管三维电磁模型，在非线性区域合理的设置了波端口，采用改进型场路结合仿真的方式对倍频器进行了设计。测试结果表明，该倍频器在207～226 GHz输出频率范围内，输出功率大于2 mW，最大输出功率为5.4 mW，最小变频损耗为13.1 dB。

基于分立器件和石英基片的0.68 THz和1.00 THz三倍频器（英文）

介绍了基于反向平衡式二极管和石英基片完成,而非集成电路的0. 68 THz和1. 00 THz频段平衡式三倍频.此项工作提高了二极管等效电路模型,该二极管模型不仅包括I/V和C/V,同时还加入了等离子体共振和趋肤效应,将薄膜电路减薄至15μm,机械加工精度提高至3μm内,使工作频率提高至1. 2 THz.通过场路协同仿真,利用高精度太赫兹装配工艺,最终实现工作频率为0. 68 THz和倍频效率为1%的三倍频器,工作频率为1. 00 THz和倍频效率为0. 6%的三倍频器,输出相对带宽均大于10%.

毫米波宽带二倍频器设计

基于鳍线/悬置微带线耦合器提出了一种适用于毫米波变容二极管的宽带平衡式二倍频器结构。鳍线作为二极管对的驱动输入端,同时提供直流偏置接地。二极管对的直流偏置电压由输出悬置微带/WR-22波导转换的探针馈入。结合宽带输入WR-42波导/鳍线转换、宽带鳍线/悬置微带线耦合器以及宽带悬置微带线/WR-22波导转换实现了覆盖整个Q频段的平衡式二倍频器。在输入功率为+20dBm,变容管反偏置电压1.2V时,输出33～50GHz的范围内倍频效率大于10%。