第３２卷第３期 ２０１１年９月 制 导 与 引 信 ＧＵＩＤＡＮＣＥ＆ＦＵＺＥ ＶｏＩ．３２ ＮＯ．３ Ｓｅｐ．２０１１
文章编号：１６７１—０５７６（２０１１）０３—００５３—０４
基于ＭＥＭＳ加工工艺的亚毫米波肖特基单端混频器
钱嵩松 ＇ 陈和峰 ， 赵芸
（１．南京理工大学，江苏南京２１００９４；２．３０４厂，山西长治０４６０１２）
摘 要：基于ＭＥＭＳ技术完成了一个３６０ ＧＨｚ肖特基混频器的设计与加工制作。由于
亚毫米波电路尺寸微小，通常的蚀刻方法不能满足加工精度要求，而ＭＥＭＳ工艺通过溅射、光
刻、电镀等流程完全可达到亚毫米波电路的精度要求。由此得到的混频电路尺寸非常紧凑，可
以满足小型化应用的需要。 关键词：毫米波；混频器；单端；肖特基二极管
中图分类号：ＴＮ７７３．２ 文献标识码：Ａ
Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｓｉｎｇｌｅ－ｔｅｒｒｎｉｎａｌ Ｍｉｘｅｒ ｏｆ Ｓｕｂ＿。ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ Ｗａｖｅ Ｂａｎｄ
Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭＥＭＳ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
ＱＩＡＮ Ｓｏｎｇ—ｓｏｎｇ ，ＣＨＥＮ Ｈ ｆｅｎｇ ，ＺＨＡＯ Ｙｕｎ
（１．Ｎｏｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９４；
２．Ｎｏ．３０４ Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ Ｓｈａｎｘｉ ０４６０１２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ３６０ＧＨｚ Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｍｉｘｅｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＭＥＭＳ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｅｔｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ ｉｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｏｒ ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｃａｎ’ｔ
ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｕｂ—ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ ｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅｉｒ ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ，ｗｈｉｌｅ
摘要
摘要
亚毫米波在电磁波频谱中处于红外线与毫米波之间非常重要的位置，因此在学术上有很重要的研究价值。随着系统工作频率的不断升高，系统对毫米波、亚
毫米波固态源的需求不断增加，而倍频器是获得毫米波、亚毫米波源的最有效方式，所以进行毫米波、亚毫米波倍频器的研究对通信、雷达、医疗、环境监测、
物理成像等领域都具有重要意义。本文首先对Ｗ波段三倍频器进行了设计、制作和测试。采用两个ＧａＡｓ肖特基
势垒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：至ＩＪＡＤＳ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。测试结果显示，在８７ＧＨｚ～９８ＧＨｚ频率范围内输出功率为
一７．５ｄＢｍ～１１．８ｄＢｍ。本文在对毫米波三倍频器研制的基础上，进一步对１８０ＧＨｚ三倍频器进行了研
究。１８０ＧＨｚ三倍频器采用了一种低损耗的新型材料一氟晶云母作为微带电路的介
质基片，采用两个二极管反向并联的电路结构，通过ＨＦＳＳ和ＡＤＳ软件的联合仿
真和优化获得最大倍频效率，仿真结果显示在１８０ＧＨｚ可以获得最大的输出功率
６．８５ｄＢｍ。
关键词：毫米波，三倍频器，谐波平衡法，倍频效率ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｔｈｅｓｕｂｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｐｌａｙｓａｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄａｎｄ
ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｉｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｈａｓ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔａｃａｄｅｍｉｃｖａｌｕｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｔａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅｒｅｈａｓ
第２５卷第６期 ２０１３年６月 强 激 光 与 粒 子 束
ＨＩＧＨ ＰＯＷＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＢＥＡＭＳ Ｖｏ１．２５。Ｎ０．６ ＪＬｌｎ．，２０１３
文章编号： １００１—４３２２（２０１３）Ｏ６—１５３０—０５
０．３４ ＴＨｚ无线通信收发前端
王 成， 陆 彬， 缪 丽， 邓贤进
（中国工程物理研究院电子工程研究所，太赫兹研究中心，四川绵阳６２１９Ｏ０）
摘要： 描述了一种基于肖特基二极管技术的０．３４ ＴＨｚ无线通信收发前端。该前端采用超外差结构， 由０．３４ ＴＨｚ谐波混频器、０．１７ ＴＨｚ本振８倍频链和偏置电路组成。０．３４ ＴＨｚ谐波混频器基于反向并联肖特 基二极管，可以实现信号的上变频发射和下变频低噪声检测。０．１７ ＴＨｚ本振８倍频链由三级二倍频及驱动放 大链路组成，可将２Ｏ～２２．５ ＧＨｚ信号倍频至０．１６～０．１８ ＴＨｚ，为混频器提供５～１０ ｄＢｍ左右的本振信号。 实验测试结果表明：该前端用于信号发射时，在０．３４ ＴＨｚ频点的饱和输出功率为 ｌ４．５８ ｄＢｍ；用于信号检测 时，最低单边带（ＳＳＢ）变频损耗为１０．０ ｄＢ，３ ｄＢ中频带宽约３０ ＧＨｚ。限于测试条件，未能测试前端接收噪声 温度，仿真得到的双边带噪声温度数值低于１０００ Ｋ。在该前端基础上，完成了首次基于１６ＱＡＭ数字调制体 制的０．３４ ＴＨｚ无线通信实验，传输速率达３ Ｇｂ／ｓ。 关键词： 太赫兹；无线通信； 收发前端； 肖特基二极管 中图分类号： ＴＮ８３８ 文献标志码： Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＨＰＬＰＢ２０１３２５０６．１５３０
ＴＨｚ频段（０．１～１０ ＴＨｚ）具备宽带频谱资源，可以满足１～１００ Ｇｂ／ｓ速率的无线通信的要求，已经成为未 来无线通信技术的重要发展方向。２００８年，德国ＴＨｚ通信实验室实现了０．３ ＴＨｚ无线视频传输ｌ＿１］。２０１１
年，日本ＮＴＴ和０ｓａｋａ大学报道了０．２５ ＴＨｚ和０．３ ＴＨｚ无线通信系统ｌ＿２ｊ，达到１６ Ｇｂ／ｓ传输速率。２０１１
Cooperative Innovation Centre of THz Science
第一届全国太赫兹科学技术学术年会
会议手册
2015.3.25-27四川成都
主办单位：太赫兹科学协同创新中心，中国电子学会太赫兹分会
承办单位：自然科学基金-中科院太赫兹科学技术前沿发展战略研究基地，
863-12专家组，中国电子科技集团公司第十三研究所专用集成电路
国家级重点实验室，电子科技大学物理电子学院
金牌赞助商：成都至上兴邦科技有限公司
二〇一五年三月 第一届全国太赫兹科学技术学术年会
Cooperative Innovation Centre of THz Science
第一届全国太赫兹科学技术学术年会
会议组织机构
大会主席：刘盛纲院士
大会委员会：
高级顾问：陈佳洱院士、周炳琨院士
主席团：刘盛纲院士、吴培亨院士、姚建铨院士、庄松林院士、范滇元院
士、杨国桢院士、褚君浩院士、龚知本院士、樊明武院士、刘永坦院士、
雷啸霖院士、吴一戎院士、李树深院士、金亚秋院士、许宁生院士、牛憨
笨院士、彭堃墀院士、王育竹院士、朱中梁院士、涂铭旌院士、林祥棣院
士、姜文汉院士、郭光灿院士、李言荣院士、龚克教授、谢维信教授
委员：陈健、罗先刚、刘濮鲲、蒋亚东、曹俊诚、张存林、崔铁军、冯志
红、汪力、张伟力、唐传祥、金飚兵、王华兵、常胜江、盛政明、施卫、
秦华、刘峰奇、刘伟伟、朱亦鸣、王金淑、姜万顺、杨梓强、鄢扬
会议执行主席：喻胜
会议秘书长：张雅鑫
副秘书长：钟任斌
第一届全国太赫兹科学技术学术年会
Cooperative Innovation Centre of THz Science
第一届全国太赫兹科学技术学术年会
会议安排
会议时间：2015年3月25日-27日
时间安排：
3月25日报道
3月26-27日会议
会议地点： 电子科技大学沙河校区一教
会议报告形式：
4份大会特邀报告（报告时间 35分钟，提问时间5分钟）
