留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

5 THz混频二极管等效电路模型研究

王俊龙,  杨大宝,  邢东,  梁士雄,  张立森,  赵向阳,  冯志红

downloadPDF
文章导航 > 红外与激光工程  > 2016 >  45(9): 925001-0925001(5)
王俊龙, 杨大宝, 邢东, 梁士雄, 张立森, 赵向阳, 冯志红. 5 THz混频二极管等效电路模型研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 925001-0925001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
引用本文: 王俊龙, 杨大宝, 邢东, 梁士雄, 张立森, 赵向阳, 冯志红. 5 THz混频二极管等效电路模型研究[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(9): 925001-0925001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
shu
Wang Junlong, Yang Dabao, Xing Dong, Liang Shixiong, Zhang Lisen, Zhao Xiangyang, Feng Zhihong. Equivalent circuit model study of mixing diode with cut-off frequency of 5 THz[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 925001-0925001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
Citation: Wang Junlong, Yang Dabao, Xing Dong, Liang Shixiong, Zhang Lisen, Zhao Xiangyang, Feng Zhihong. Equivalent circuit model study of mixing diode with cut-off frequency of 5 THz[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(9): 925001-0925001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
shu

5 THz混频二极管等效电路模型研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
  • 1.

    专用集成电路重点实验室,河北 石家庄 050051;

  • 2.

    中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051

详细信息
    作者简介:

    王俊龙(1988-),男,工程师,硕士,主要从事THz固态电子器件及模型方面的研究工作。Email:tjuwangjunlong@126.com

    通讯作者: 冯志红(1973-),男,研究员,博士生导师,主要从事宽禁带半导体与太赫兹固态电子器件方面的研究。Email:ga917vv@163.com

  • 中图分类号: TN313.8

Equivalent circuit model study of mixing diode with cut-off frequency of 5 THz

  • 1.

    National Key Laboratory of ASIC,Shijiazhuang 050051,China;

  • 2.

    The 13th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation,Shijiazhuang 050051,China

  • 摘要: 采用电磁场和电路联合仿真，基于直流测试和三维电磁建模仿真技术，建立了截止频率5 THz的混频肖特基二极管的等效电路模型。重点研究了二极管的非线性结模型和外围结构三维电磁全波仿真模型，构建了考虑实际电路形式的四端口三维电磁全波仿真模型。该等效电路模型可用于太赫兹低频段混频模块设计，该模型的建立方法也为更高频段模型的建立提供了一种参考。基于该模型设计了一款220 GHz分谐波混频器，在192~230 GHz宽带范围内，双边带变频损耗小于10 dB，测试结果与仿真结果较为一致。
    Abstract: An equivalent circuit model of mixing Schottky diode with cut-off frequency of 5 THz was reported based on DC measurement and 3-D electromagnetic(EM)simulation combined of EM simulator and circuit simulator. The model of nonlinear Schottky junction and 3-D periphery structure full-wave simulation model was researched carefully, the four-ports model considered real circuit topology was established. The equivalent circuit model can be used for design of mixers worked at the lower end of terahertz band, the methodology of this diode model was a reference of much more higher terahertz frequency. A sub-harmonic 220 GHz wideband mixer was designed based on the model, the double sideband conversion loss was less than 10 dB in the range of 192 GHz to 230 GHz, the measured result was well with the simulated result.
  • [1] Liu Jia, Fan Wenhui. Investigation of various fabrics in terahertz time-domain spectroscopy[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(6):1537-1541.(in Chinese)刘佳, 范文慧. 常见服装面料的太赫兹光谱研究[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(6):1537-1541.
    [2] Siegel P H. Terahertz technology[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques, 2002, 50(3):910-928.
    [3] Li Fan, Shi Yanli, Zhao Lusheng, et al. Simulation and calculation of I-V characteristics of GaAs MESFET in THz detection[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(7):1205-1208. (in Chinese)李凡, 史衍丽, 赵鲁生, 等. 太赫兹探测用GaAs MESFET I-V特性模拟计算[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(7):1205-1208.
    [4] Li Hongguang, Yang Hongru, Xue Zhanli, et al. Terahertz Radiation detection of low temperature blackbody based on narrowband spectral filter method[J]. Optics and Precision Engineering, 2013, 21(6):1410-1416. (in Chinese)李宏光, 杨鸿儒, 薛战理, 等. 窄带光谱滤光法探测低温黑体太赫兹辐射[J]. 光学精密工程, 2013, 21(6):1410-1416.
    [5] Lipsey R, Jones S, Jones J, et al. Monte Carlo harmonic-balance and drift-diffusion harmonic-balance analyses of 100-600 GHz Schottky barrier varactor frequency multipliers[J]. IEEE, Electron Devices, 1997, 40(11):1843-1850.
    [6] Hesler J L. Planar Schottky diodes in submillimeter-wavelength wave-guide receivers[D]. Charlottesville:Vniveristy of Virginia, 1996.
    [7] Hesler J L, Hall W R, Crowe T W, et al. Fixed-tuned submillimeter wavelength waveguide mixers using planar schottky-barrier diodes[J]. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1997, 45(5):653-658.
    [8] Hui K, Hesler J L, Kurtz D S, et al. A micromachined 585 GHz Schottky mixer[J]. IEEE Microwave and Guided Wave Letters, 2000, 10(9):374-376.
    [9] Thomas B, Maestrini A, Beaudim G. A low-noise fixed-tuned 300-360 GHz sub-harmonic mixer using planar Schottky diodes[J]. IEEE Microw Wirel Compon Lett, 2005, 15(12):865-867.
  • [1] 贺敬文, 董涛, 张岩.  太赫兹波前调制超表面器件研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20201033-1-20201033-11. doi: 10.3788/IRLA20201033
    [2] 李雅尚, 赵国忠, 韦青云, 刘宇洋, 阚晨, 李帅.  太赫兹被动成像系统性能研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4):  0404005- 0404005-10. doi: 10.3788/IRLA202049.0404005
    [3] 朱久泰, 郭万龙, 刘锋, 王林, 陈效双.  基于光热载流子调控的二维材料红外与太赫兹探测器研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0103001-0103001(10. doi: 10.3788/IRLA202049.0103001
    [4] 吴俊政, 倪维平, 严卫东, 张晗.  圆周阵列太赫兹干涉成像中目标场景仿真 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125004-0125004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0125004
    [5] 潘奕, 郑渚, 丁庆, 姚勇.  宽带太赫兹偶极子光电导接收天线研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(1): 125002-0125002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0125002
    [6] 田遥岭, 何月, 黄昆, 蒋均, 缪丽.  高功率110 GHz平衡式肖特基二极管频率倍频器 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 919002-0919002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0919002
    [7] 夏祖学, 刘发林, 邓琥, 陈俊学, 刘泉澄.  频率可调太赫兹微结构光电导天线 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 520002-0520002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0520002
    [8] 吴俊政, 严卫东, 倪维平, 张晗.  圆周阵列太赫兹干涉成像仿真 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 825002-0825002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0825002
    [9] 马学, 李琦, 鲁建业.  太赫兹高斯光束整形环形光束 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 525002-0525002(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0525002
    [10] 何月, 蒋均, 陆彬, 陈鹏, 黄昆, 黄维.  高效170 GHz平衡式肖特基二极管倍频器 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 120003-0120003(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0120003
    [11] 田遥岭, 蒋均, 黄昆, 缪丽, 陆彬, 邓贤进.  0.34 THz肖特基二极管高速OOK信号直接检波器 . 红外与激光工程, 2017, 46(8): 822001-0822001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0822001
    [12] 王俊龙, 杨大宝, 邢东, 梁士雄, 张立森, 赵向阳, 徐鹏, 冯志红.  0.22 THz宽带混频电路研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(11): 1125003-1125003(4). doi: 10.3788/IRLA201746.1125003
    [13] 赵向阳, 王俊龙, 邢东, 杨大宝, 张立森, 梁士雄, 冯志红.  太赫兹平面肖特基二极管参数模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1225004-1225004(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1225004
    [14] 王启超, 汪家春, 赵大鹏, 林志丹, 苗雷.  太赫兹波对烟幕的透射能力研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3696-3700.
    [15] 何晓阳, 张屹遐, 杨春, 陈琦.  太赫兹光子晶体光纤与天线设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 534-538.
    [16] 许文忠, 钟凯, 梅嘉林, 徐德刚, 王与烨, 姚建铨.  太赫兹波在沙尘中衰减特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 523-527.
    [17] 王蓉蓉, 吴振森, 张艳艳, 王明军.  太赫兹波段信号在雾中的传输特性研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2662-2667.
    [18] 蒋均, 张健, 邓贤进, 缪丽, 康小克, 张香波, 黄维.  340 GHz基于肖特基二极管未匹配电路倍频源 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4028-4034.
    [19] 郭澜涛, 牧凯军, 邓朝, 张振伟, 张存林.  太赫兹波谱与成像技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 51-56.
    [20] 鞠智鹏, 李德华, 周薇, 马建军, 李乾坤, 屈操.  相位阶跃变化型太赫兹波带片 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1519-1522.
  • 加载中
WeChat 点击查看大图
计量
  • 文章访问数:  421
  • HTML全文浏览量:  80
  • PDF下载量:  145
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-10
  • 修回日期:  2016-02-15
  • 刊出日期:  2016-09-25

5 THz混频二极管等效电路模型研究

doi: 10.3788/IRLA201645.0925001
  • 1. 专用集成电路重点实验室,河北 石家庄 050051;
  • 2. 中国电子科技集团公司第十三研究所,河北 石家庄 050051
    • 作者简介:

    王俊龙(1988-),男,工程师,硕士,主要从事THz固态电子器件及模型方面的研究工作。Email:tjuwangjunlong@126.com

    通讯作者: 冯志红(1973-),男,研究员,博士生导师,主要从事宽禁带半导体与太赫兹固态电子器件方面的研究。Email:ga917vv@163.com
  • 收稿日期: 2016-01-10
  • 修回日期: 2016-02-15
  • 刊出日期: 2016-09-25

  • 中图分类号: TN313.8

摘要: 采用电磁场和电路联合仿真，基于直流测试和三维电磁建模仿真技术，建立了截止频率5 THz的混频肖特基二极管的等效电路模型。重点研究了二极管的非线性结模型和外围结构三维电磁全波仿真模型，构建了考虑实际电路形式的四端口三维电磁全波仿真模型。该等效电路模型可用于太赫兹低频段混频模块设计，该模型的建立方法也为更高频段模型的建立提供了一种参考。基于该模型设计了一款220 GHz分谐波混频器，在192~230 GHz宽带范围内，双边带变频损耗小于10 dB，测试结果与仿真结果较为一致。

English Abstract

    全文HTML

参考文献 (9)

目录

    /

    返回文章
    返回

    版权所有 © 2019 《红外与激光工程》编辑部｜ 地址: 天津市空港经济区中环西路58号｜ 邮政编码: 300308

    津ICP备19007885号-1

    本系统由 北京仁和汇智信息技术有限公司 开发    百度统计