440GHz高效三倍频器的研究.pdfVIP

第一届全国太赫兹技术学术会议论文集 440GHz 高效三倍频器研究 陈宁波、张波、樊勇、宋开军 电子科技大学极高频复杂系统国防重点学科实验室，四川成都611731 摘 要：本文研究了基于平面肖特基变容二极管的440GHz高效三倍频器。在基波功率40mW 的驱动下， ADS仿真最大输出效率为25% ，输出功率大于10mW。从431GHz至444GHz倍频效率大于12%，其3dB 相对带宽为3% 。整个倍频器电路与二极管制作于50μm厚的石英基片上。倍频器无机械调谐装置，结 构简单易加工。 关键词：太赫兹高效三倍频器VDI 肖特基变容二极管 440GHz High-efficiency Frequency Tripler Ningbo Chen 、Bo Zhang 、Yong Fan 、Kaijun Song Fundamental Science on EHF Laboratory, University of Electronic Science and Technology of China , Chengdu, Sichuan 611731 Abstract ：In this paper, 440GHz high-efficiency frequency tripler that utilizes four planar Schottky anodes is presented. Simulated results for the 440GHz tripler show 10mW output power with 25% efficiency with 40mW drive power at the fundamental. And the 3 dB bandwidth is about 3% operating from 431GHz to 444GHz. The tripler contains waveguide housing, a 50-um-thick quartz microstrip circuits to support VDI varactor GaAs Schottky diodes pair. In the tripler we designed, there is no mechanical tuners and thus it can be electronically swept to any frequency in the band. Keywords ：Terahertz, Frequency tripler, High-efficiency, VDI GaAs Schottky varactor diode pair 1 引言 太赫兹辐射的量子能量很低，信噪比很高，频率极宽，具有一系列特殊的性质。在基础研究、 信息技术、核技术、生物医学、雷达成像、安全检测和国防军事等领域有相当重要的应用前景。 2004年，美国MIT将太赫兹科技评为“改变未来世界的十大技术”之一[1]。 由于微波基波频率源技术已经非常成熟，可提供高功率、高效率、低噪声、电子扫频、体积 紧凑等优良特性，因此基于微波基波频率源的倍频技术在产生太赫兹频率源具有很大的优势。事 实上，这也是非常重要的技术用于产生高效率、高稳定度、体积紧凑的太赫兹辐射源。因此在射 电天文、星际通信中，倍频技术通常为毫米波、太赫兹超外差接收机提供本振功率。比如2009年 欧洲航天局发射的Herschel空间探测器，以及现在正在研究的ALMA计划。 在高效倍频技术上，主要使用的是平面肖特基变容二极管。基于平面肖特基变容二极管的倍 频器呈现出高效率、低噪声、体积紧凑、无需机械调谐等优良特性[2-7] 。使用二倍频和三倍频的 倍频链技术，在1THz上，也已经有相关成果，如在室温条件下，1.2 THz处可实现100 μW 的功率 输出，1.5– 1.6 THz的频率上具有15–20 μW 的输出功率，在1.9 THz处还可实现3 μW 的输出功率[8]。