[發(fā)明專利]太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗仿真提取電路及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210033556.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN114386354A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張波;陳波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川眾為創(chuàng)通科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/36
• 分類號(hào): G06F30/36
• 代理公司: 北京天奇智新知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11340
• 代理人: 王大剛

本發(fā)明涉及太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗仿真提取電路及方法，它包括射頻源、本振源、二極管非本征模型、第一二極管管芯、第二二極管管芯、電流探針和電壓節(jié)點(diǎn)；所述射頻源和本振源分別連接在二極管非本征模型的兩個(gè)端口上，用于提供射頻信號(hào)和本振信號(hào)；所述第一二極管管芯和第二二極管管芯分別連接在二極管非本征模型的剩下兩個(gè)端口上；所述電流探針和電壓節(jié)點(diǎn)設(shè)置與所述本振源和二極管非本征模型的端口之間用于分別測(cè)試混頻電流中產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)的電流和電壓。本發(fā)明建立的混頻器性能分析電路模型簡(jiǎn)單有效，僅由三個(gè)仿真元件構(gòu)成，數(shù)量比現(xiàn)有方法減少一半以上，由此降低二極管阻抗提取復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲分諧波混頻器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗仿真提取電路。

背景技術(shù)

基于平面肖特基二極管的寬帶分諧波混頻器是太赫茲高速通信、太赫茲高分辨率雷達(dá)成像、太赫茲生物醫(yī)療、太赫茲無(wú)損檢測(cè)、太赫茲行星探測(cè)等廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵部件，因?yàn)樗谑覝叵绿峁└叻直媛屎蛢?yōu)秀的靈敏度。對(duì)于混頻器而言，肖特基勢(shì)壘二極管是電路的核心器件，匹配網(wǎng)絡(luò)能否提供適宜的阻抗條件決定了二極管能否發(fā)揮最佳的工作狀態(tài)，進(jìn)而決定了器件能否表現(xiàn)出最優(yōu)的性能。二極管在不同工作條件下，包括驅(qū)動(dòng)功率、工作頻率等，會(huì)有不同的工作狀態(tài)，從而產(chǎn)生不同的混頻性能。為了得到器件的最優(yōu)性能，首先需要尋找二極管的最優(yōu)工作條件，即尋找二極管最優(yōu)嵌入阻抗。在得到該最優(yōu)嵌入阻抗后，同時(shí)也就知道了對(duì)應(yīng)的二極管外圍電路所需的共軛匹配阻抗條件。因此，提取二極管的最嵌入阻抗是設(shè)計(jì)混頻器的關(guān)鍵一步。

現(xiàn)有的太赫茲分諧波混頻器中二極管阻抗提取方法仍然存在著一些缺陷和不足，一是，現(xiàn)有方法中混頻器性能分析電路模型過于復(fù)雜，提取二極管阻抗的操作難度大、普適性差；二是，現(xiàn)有方法中提取的二極管阻抗不夠精細(xì)，阻抗條件并不完整，導(dǎo)致混頻器匹配電路的目標(biāo)阻抗不夠準(zhǔn)確，增加電路仿真迭代次數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗仿真提取電路，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗仿真提取電路，它包括射頻源、本振源、二極管非本征模型、第一二極管管芯、第二二極管管芯、電流探針和電壓節(jié)點(diǎn)；所述射頻源和本振源分別連接在二極管非本征模型的兩個(gè)端口上，用于提供射頻信號(hào)和本振信號(hào)；所述第一二極管管芯和第二二極管管芯分別連接在二極管非本征模型的剩下兩個(gè)端口上；所述電流探針和電壓節(jié)點(diǎn)設(shè)置與所述本振源和二極管非本征模型的端口之間用于分別測(cè)試混頻電流中產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)的電流和電壓。

所述射頻源和本振源可定義設(shè)置輸出阻抗，在射頻頻率RFfreq、本振頻率LOfreq和中頻頻率IFfreq處具有不同且獨(dú)立的復(fù)數(shù)阻抗，用于優(yōu)化尋找最佳混頻性能對(duì)應(yīng)的二極管兩端的最佳阻抗。

所述射頻頻率RFfreq＝2×LOfreq±IFfreq；如果Freq1.5*IFfreq，那么Z_S＝Z_S_IF,Z_L＝Z_L_IF；否則，如果Freq1.5*LOfreq，那么Z_S＝Z_S_LO,Z_L＝Z_L_LO；否則，如果Freq1.5*RFfreq，那么Z_S＝Z_S_RF,Z_L＝Z_L_RF；否則，Z_S＝1e5,Z_L＝1e5。

一種太赫茲分諧波混頻器中二極管嵌入阻抗提取方法，所述提取方法包括：

首先對(duì)反向并聯(lián)二極管對(duì)進(jìn)行建模，得到包含本征模型以及非本征模型的完整的反向并聯(lián)二極管對(duì)模型，本征模型通過在ADS仿真軟件中調(diào)用理想的二極管等效電路來(lái)表示，用來(lái)表征二極管管芯的非線性特性；