近年來,太赫茲技術(shù)得到迅速發(fā)展,應(yīng)用在太赫茲頻段的器件性能也亟待提高。而移相器和矢量調(diào)制器在太赫茲頻段成為實(shí)用型的器件也是一個(gè)亟待解決的熱點(diǎn)難題。移相器作為相控陣?yán)走_(dá)的核心器件,直接影響著相控陣的性能,在太赫茲頻段,設(shè)計(jì)出可以實(shí)現(xiàn)低插損、高精度的移相器是我們設(shè)計(jì)移相器的目標(biāo)。本文圍繞太赫茲移相器技術(shù),從多路調(diào)控的方式和兩路矢量合成調(diào)控的方式出發(fā),根據(jù)太赫茲波在傳輸線上的特性,結(jié)合基于GaN高電子遷移率晶體管和微結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),研究了兩種不同的相移的機(jī)理,并且設(shè)計(jì)了0.3THz的四位移相器,同時(shí)設(shè)計(jì)了0.3THz工作頻率下6路獨(dú)立調(diào)控太赫茲相位的器件,基于此進(jìn)行了相關(guān)器件的加工,研制出單元移相精度達(dá)5°的高精度移相器件,具體為:1、首先研究了將微結(jié)構(gòu)和傳輸線、HEMT相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系對太赫茲波相位調(diào)控的機(jī)理,通過在CST仿真中加載Drude模型,并且對幾種不同結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)研究,發(fā)現(xiàn)通過HEMT二維電子氣的開斷特性,可以實(shí)現(xiàn)對太赫茲波相位的高精度調(diào)控。2、研究了基于矢量合成機(jī)理和兩路干涉機(jī)理的太赫茲移相器工作機(jī)制,通過對IQ矢量調(diào)制器和馬赫曾德電光調(diào)制器研究得到了幅度和相位同時(shí)調(diào)制的物理規(guī)律,... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

太赫茲波頻率范圍

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文的這些性能之后，太赫茲相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展才有希望。在微波毫米波波段，器的技術(shù)已經(jīng)成熟，但是由于太赫茲頻段的特殊性，太赫茲移相器的發(fā)展收礙，首先我們面臨的就是移相精度的問題，在太赫茲波段，由于受波長的影響們進(jìn)行設(shè)計(jì)的器件尺寸很小，在此基礎(chǔ)上，對加工工藝的要求大大提高，如工上出現(xiàn)偏差，那么我們設(shè)計(jì)的移相器的精度就不會很高；其次，是插入損問題，同樣的，在太赫茲波段，加工工藝達(dá)不到，裝配的誤差會使我們設(shè)計(jì)相器產(chǎn)生巨大的損耗，影響移相器的性能；最后，關(guān)于高線性度，現(xiàn)在報(bào)道些太赫茲頻段的移相器，移相的線性度還不是很好，所以現(xiàn)在還沒有高性能赫茲移相器出現(xiàn)，直接影響了相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展。所以，研究具有高精度、損、高線性度并且結(jié)構(gòu)簡單加工成本低的太赫茲移相器是非常必要的。

只是變?nèi)荻䴓O管的控制存在一定的難度。圖1-3 為移相器整體示意圖。圖 1-3 移相器整體示意圖[10]通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以了解到，這個(gè)移相器可以在 50GHz 實(shí)現(xiàn) 180 度的相移，而且它的直流偏置電壓變化范圍為 2.1-15V，插入損耗小于 14dB，它的優(yōu)點(diǎn)是整體的損耗比較小。2014 年新加坡南洋理工大學(xué) F. Meng 和電子科技大學(xué)馬凱學(xué)教授等設(shè)計(jì)了一種在 60GHz ISM 頻段的 3 位 90 度移相器[11]。他們的設(shè)計(jì)是基于二進(jìn)制加權(quán)數(shù)字控制的變?nèi)荻䴓O管陣列和變壓器式定向耦合器加載反射負(fù)載構(gòu)成的一種反射式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖 1-4 為提出的 3 位 90 度移相器的整體結(jié)構(gòu)：圖 1-4 3 位 90 度移相器[11]設(shè)計(jì)所得的移相器在11.25度時(shí)的移相誤差為5.2度，插入損耗為5.69±1.22dB，在 54-66GHz 回波損耗好于 12dB，而且此芯片的集成大小只有 0.034mm2。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]W波段波導(dǎo)-微帶探針過渡設(shè)計(jì)[J]. 付驥,胡皓全.  微波學(xué)報(bào). 2010(S1)
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博士論文
[1]新型HEMT太赫茲動態(tài)器件的基礎(chǔ)研究[D]. 喬紳.電子科技大學(xué) 2016
[2]硅基鐵電薄膜太赫茲信號移相器研制[D]. 寧希.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]微波數(shù)字移相器的建模與設(shè)計(jì)[D]. 楊丹.電子科技大學(xué) 2017



本文編號：3635195