唐家轩,李少甫,何婷婷,马得原

(西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳 621010)

为拓展太赫兹收发系统的工作频段,进一步地开发和利用太赫兹频谱资源,需要提供一定信号功率和可调谐频率的太赫兹波源。全固态太赫兹倍频源具备结构紧凑、高工作寿命、低直流输入功率等优势,成为了获取太赫兹波的主流方式。在实际应用中,如何产生更高频段、输出功率相对稳定的太赫兹波源一直是研究的难点和重点。

国外一些顶尖研究单位和学者将多个输入输出探针和多个频率倍增结构集成在一张芯片上,通过片上探针将一路输入信号分割成两路信号,并送入片上非线性器件进行倍频,在输出端将倍频后的两路信号组合成一路经波导输出,实现了单个输出频率在1 THz 以上的倍频器[1]。由于国内受到非线性器件的微波在片测试条件、片上集成工艺和输入驱动功率的制约,较为理想的倍频器成果主要集中在太赫兹低频段。为满足太赫兹技术应用中对于高品质频率源的需求,如何研制出更高性能的倍频器受到了更多关注。

固态倍频器常用的非线性器件主要有肖特基二极管和CMOS 管。肖特基二极管具有高截止频率、非线性特性不单一、低噪声等优点广泛应用在倍频器的设计中。此外,随着硅基CMOS 工艺的发展,CMOS 管也显现出它在太赫兹信号源的应用潜力。Turhaner等[2]采用硅锗BiCMOS 工艺制作了一款三倍频器芯片。但受限于CMOS 管的截止频率,当工作频率超过截止频率的一半,器件的性能会急剧恶化,因此目前难以应用到更高频段。……