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太赫兹测试技术来源：中国电子科技集团公司第四十一研究所摘要:本文主要介绍基于毫米波向上扩展方式的THz测试技术，主要包括 THz 信号发生、THz 信号功率和频谱检测及矢量网络分析等相关仪器的实现方案和目前国内外达到的主要技术指标。
关键词：太赫兹（THz)，测试与测量，仪器一、引言THz（TeraHertz)频段是指频率从十分之几到十几个THz,介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域，又称T射线(Terahertz-Ray），是电子学与光学的交界处，无线电物理领域称其为亚毫米波(SMMW,Sub—Millimeter Wave)，而光学领域则习惯称之为远红外辐射（FIR，Far—Infra-Red)，长期以来，由于缺乏有效的THz辐射产生和检测方法，人们对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限，以致于该波段被称为电磁波谱中的THz空隙。
该波段也是电磁波谱中有待进行全面研究的最后一个频率窗口。
THz电磁波及其应用技术已经成为科学界的“热点”领域。
它在物体成像、环境监测、医疗诊断、射电天文等方面具有重大的科学价值和广阔的应用前景.测试与测量技术是科学研究的基础,THz测试与测量仪器设备因技术难度大，发展相对缓慢，造成了THz技术研究相对滞后.在THz测试技术中首先要解决的是THz电磁信号的发生技术、THz 电磁信号的频率和功率检测技术，并以此为基础的大动态网络参数测试技术,这也是THz技术研究领域的最前沿问题.THz信号的发生和接收有两种发展方向，一种是从红外往下扩展，一种是从毫米波向上扩展,一般红外向下扩展方式产生的THz信号具有输出功率高、频率高的特点,但是分辨率较低;毫米波向上扩展方式产生的THz信号输出功率小，频率上限也稍低，但是分辨率高，本文主要讨论的是基于毫米波向上扩展方式的THz测试技术,因此内容主要涉及到THz的频率低端。
二、THz 电磁波信号的产生技术图1 中国电科41所THz倍频源测试仪器的THz电磁波信号产生，一般分为基于光子学的THz信号发生方法和电子学的THz信号发生方法。
ABSTRACTMicrowave transceiver system is the crucial components of microwave communications systems, as electronic countermeasures, radar, remote control, remote sensing, etc. As the core components of the transceiver, the performance of the up-converter and down-converter plays a pivotal role of the whole system.In this thesis, a set of up-converters and down-converters have been designed and fabricated. According to the issue’s demanded, 6 ~ 18 GHz input signal converts to 1.75 ~ 2.15 GHz for down-converter and 50MHz ~ 450MHz input signal converts to 1.75 ~ 2.15 GHz of the up-converter. The IF output power of the down-converter is 10dBm, pass-band ripple is less than 1.5dB; the LO frequency of the up-converter is 1.7 GHz, the gain is greater than 5dB and controllable, RF / LO rejection is greater than 50dBc, pass-band ripple is less than 1.5dB.At first, we introduced the development of up-converter system and its application. Then we analyze the circle by software to decide which component to use. In order to achieve the miniaturization and modular products, some of the key mixer and amplifier device using selected MMIC. In the actual design for the up-converter, due to the LO signal is very close to the RF output signal frequency band, we have access one resonator to the RF output and use it as a band stop filter to control the local oscillator leakage power, in achieving a 50dBc of RF / LO rejection at the same time ensure that the pass-band ripple of 1.5dB; for down-converter, in the output port we use a filter-amplifier-filter response link which can simplify the design of single band bass filter.The measurement result demonstrates that the designed system is satisfied in all targets. At last we point out the defects of the design and provide some method to improve.Key words: Microwave up/down-converting system, clutter suppression, MMICII目 录第一章绪论 (1)1.1微波通信的特点及其应用 (1)1.2微波集成电路 (2)1.3国内外研究现状 (5)1.4论文介绍 (10)1.5本文内容安排 (11)第二章下变频组件的设计原理及实现 (13)2.1下变频组件的概述 (13)2.1.1 混频器基本原理以及互调失真 (13)2.1.3 放大器原理 (22)2.2下变频组件方案确定 (27)2.3射频放大模块 (28)2.3.1 芯片选取 (29)2.4变频模块 (31)2.4.1 混频器芯片选取 (31)2.5中频放大模块 (33)2.5.1 中频滤波器的设计 (34)2.5.2 中频放大器的设计 (36)2.6运用MWO软件对下变频组件方案进行仿真优化 (38)2.7下变频组件组装测试 (40)2.8下变频组件改进 (43)第三章上变频组件的设计原理及实现 (44)III3.1上变频组件概述及主要技术难点 (44)3.2上变频组件方案确定 (44)3.3上变频模块 (45)3.4射频放大模块 (46)3.4.1 射频放大器的选择 (46)3.4.2 本振/射频抑制 (47)3.5运用MWO软件对上变频组件方案进行仿真优化 (48)3.6上变频组件组装测试 (51)第四章总结 (54)致谢 (55)参考文献 (56)作者攻硕期间取得的成果 (58)IV1第一章 绪论1.1 微波通信的特点及其应用就现代微波理论和技术的研究和发展而论，微波（microwave ）是指频率从300MHz 至 3000MHz 范围内的电磁波，其对应的波长从1 m 至 0.1mm 。
基于平面肖特基二极管的太赫兹频段倍频器的研究近日，随着计算机技术发展，太赫兹（THz）技术作为一种新兴的研究方向，引起了广泛的关注。
在这些研究中，THz频器（TPA）作为一种重要的部件，具有重要的意义。
由于其设计简单、体积小、成本低和性能稳定等优点，TPA经在多个领域如应急搜索、精确定位、安全检测和信息传输等应用中得到了广泛的应用。
本文就以平面肖特基二极管（FET）为研究对象，研究一类太赫兹频段倍频器的设计，旨在通过模拟计算和仿真实验，分析和研究TPA的频率特性，以获得最佳的倍频效果。
首先，我们介绍了FET结构，结合电子学的实际理论，分析了FET三大特性，也就是电容的共模效应、等效模型和通射抑制。
而这些特性的影响会直接影响倍频器的设计。
其次，我们提出了两种不同结构的倍频器，分别是单级倍频器和双级倍频器，并从理论上推导了各自的增益曲线以及频率特性，并分析了不同结构之间的优缺点。
同时，为了更好地改善单级倍频器的性能，我们通过采用增强型压控晶体管，改变器件的外围电路，调整控制信号的电路参数，实现了增益突变的调节。
此外，为了验证倍频器的理论分析，我们在实验室采用HSPICE 仿真软件进行了电路模拟，并与理论推导结果进行了比较，结果表明：在TPA标准工作频率下，增益为10dB3dB宽约位90MHz，IP3 为25dBm 这证明我们设计的TPA可行的。
最后，我们对本文的研究做出总结。
本文研究了基于FET太赫兹倍频器，通过理论推导和实验验证，研究了不同的结构的区别，并实现了单级倍频器的性能改善，为太赫兹技术的应用奠定了基础。
总之，本研究针对基于FET太赫兹频段倍频器进行了研究，结合理论推导和仿真实验，分析和研究了TPA频率特性，取得了一定的成果。
未来，将基于对本文研究的基础上，继续探索更多关于更复杂的倍频器结构及性能指标的研究，以便进一步拓展THz技术的应用领域。
设计应用技术ＤＯＩ：１０．１９３９９／ｊ．ｃｎｋｉ．ｔｐｔ．２０２３．０５．０１３一种W波段八倍频放大芯片的设计傅琦，高显（中国电子科技集团公司第十三研究所，河北石家庄050051）摘要：介绍了基于砷化镓（GaAs）伪形态高电子迁移率晶体管（pseudo-morphology High Electron Mobility Transistor，pHEMT）工艺，输出信号为W波段的八倍频放大芯片的设计方法。
通过合理划分电路方案，将倍频器方案设计为输入频率经过四倍频器在Q波段进行放大，最后通过二倍频输出W波段信号。
基于上述方案，设计了一款输入频率为10.8～11.5 GHz、输出频率为86.4～92 GHz的八倍频多功能芯片。
芯片通过探针台在片测试，在工作频带内七次谐波抑制均优于15 dBc，九次谐波抑制均优于20 dBc，输出功率大于0 dBm。
关键词：砷化镓（GaAs）；单片微波集成电路（MMIC）；八倍频；W波段Design of A W-Band Octave Amplifier ChipFU Qi, GAO Xian(The 13th Research Institute, CETC, Shijiazhuang 050051, China)Abstract: This paper introduces the design method of an octave amplifier chip with W-band output signal based on the pseudo-morphology High Electron Mobility Transistor (pHEMT) technology of GaAs. By reasonably dividing the circuit scheme, the frequency multiplier scheme is designed such that the input frequency is amplified in Q-band by quadrupler, and finally the W-band signal is output by frequency doubling. Based on the above scheme, an octave multifunctional chip with input frequency of 10.8～11.5 GHz and output frequency of 86.4～92 GHz is designed.The chip passed the probe station on-chip test, and the seventh harmonic suppression is better than 15 dBc, the ninth harmonic suppression is better than 20 dBc, and the output power is greater than 0 dBm.Keywords: GaAs; Monolithic Microwave Integrated Circuit (MMIC); octave; W-band0 引 言随着人们对通信容量、频谱带宽、组件小型化等需求的日益提高，W波段收发组件、接收组件在星间通信、扫描成像、测损、车载雷达以及无人机探测等领域得到广泛应用[1-3]。
摘要摘要W波段是目前军用毫米波技术开发的高端，频率源是W波段高频系统实现的重要部分。
倍频器是实现毫米波频率源的一种重要方式,随着倍频器的发展和应用，倍频器方面的研究也不断地深入，如今倍频技术已经发展到一个新的阶段。
本文对W波段三倍频器进行了设计、仿真。
采用两个二极管反向并联的结构实现三次倍频的方案，这种平衡倍频电路结构能够将输入频率的偶次谐波抵消掉，从而大大降低电路中的杂波量。
本文运用ADS软件建立二极管对模型并且进行匹配电路的设计，运用HFSS软件对W波段三倍频器的滤波电路和过渡转换电路进行了仿真设计，然后把S参数仿真结果导入到ADS软件中,采用谐波平衡法对W 波段三倍频器的整体电路进行仿真和优化以获得最大倍频效率。
经仿真，W频段宽带三倍频器基本达到设计要求。
变频损耗在15dB以下，谐波抑制度基本20dBc以上。
关键词：毫米波、倍频器、低通滤波器、W频段三倍频IABSTRACTABSTRACTMultiplier is one important way to realize the millimeter-wave frequency source. Following the application and development of multiplier device and circuit, the research of multiplier theory is increasing. Today frequency multiplying technology has reached a new level.Firstly W-band frequency tripler has been designed, and simulation. Diodes which constitutes anti-parallel pairs structure was used to realize the frequency tripler. Balanced Frequency tripler can suppress the even-order harmonics so effectively that the amount of clutter has been greatly reduced. In this paper, The model of diode pairs was modeled and impedance matching networks was designed in Agilent ADS. Filter circuit and transition circuit of W-band frequency tripler have been simulation designed in the HFSS, and then import simulated S-parameters into ADS software. Finally, harmonic balance analysis was used to optimize the entire circuit for maximum multiplication efficiency.By the simulation, the W band tripler almost reaches the requirement of the project. the microstrip multiplier performance is better in entire W-band with multiplier loss 15dB and harmonic suppress above 20dBc.Key word: millimeter wave, multiplier, lowpass filter, W-band tripler.II目录目录第一章引言 (1)1.1毫米波的特点及应用 (1)1.2毫米波倍频器介绍 (2)1.3毫米波倍频器的国内外发展动态 (3)1.4课题介绍 (4)第二章倍频电路的基本理论 (5)2.1倍频原理 (5)2.2非线性电路的分析 (6)2.3平衡倍频器电路设计原理[11] (8)第三章毫米波三倍频器的设计 (10)3.1概述 (10)3.2关键技术和难点 (10)3.3倍频器的研制方案和设计框图 (11)3.4二极管的选择及参数介绍 (12)3.5波导-微带过渡 (13)3.5.1 理论基础 (13)3.5.2 输入波导到微带线探针过渡的设计仿真 (14)3.5.3 输出微带到波导线探针过渡的设计仿真 (16)3.6低通滤波器的设计 (18)3.7总体电路的仿真 (20)3.7.1 第一种电路形式的仿真 (20)3.7.1.1二极管对的输入阻抗及匹配电路 (20)3.7.1.2 加入无源电路进行总体仿真 (22)3.7.2第二种电路形式的设计及仿真 (26)3.7.2.1 二对二极管对的输入阻抗及匹配电路 (26)3.7.2.2 加入无源电路进行总体仿真 (28)3.7.3第三种电路形式的设计及仿真 (30)III电子科技大学学士学位论文3.7.3.1 二极管对的输入阻抗及匹配 (30)3.7.3.2偏置电路的设计 (30)3.7.3.3 加入无源电路进行总体仿真 (31)3.9三种结构的仿真结果分析 (34)第四章结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)外文资料原文 (40)外文资料译文 (45)IV第1章引言第一章引言1.1毫米波的特点及应用毫米波一般指的是波长介于1~10mm的一段电磁波频谱，其相应的频率范围为30~300GHz。
