CN2022100335565太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿真提取电路及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN114386354A
(43)申请公布日2022.04.22
(21)申请号202210033556.5
(22)申请日2022.01.12
(71)申请人四川众为创通科技有限公司
地址610000四川省成都市高新区百草路
898号成都智能信息产业园7层708、
709、710室
(72)发明人张波陈波
(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理
有限公司11340
代理人王大刚
(51)Int.Cl.
G06F30/36(2020.01)

权利要求书1页说明书4页附图3页
(54)发明名称
太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿
真提取电路及方法
(57)摘要
本发明涉及太赫兹分谐波混频器中二极管
嵌入阻抗仿真提取电路及方法，它包括射频源、
本振源、二极管非本征模型、第一二极管管芯、第
二二极管管芯、电流探针和电压节点；所述射频
源和本振源分别连接在二极管非本征模型的两
个端口上，用于提供射频信号和本振信号；所述
第一二极管管芯和第二二极管管芯分别连接在
二极管非本征模型的剩下两个端口上；所述电流
探针和电压节点设置与所述本振源和二极管非
本征模型的端口之间用于分别测试混频电流中
产生的调制信号的电流和电压。本发明建立的混
频器性能分析电路模型简单有效，仅由三个仿真
元件构成，数量比现有方法减少一半以上，由此
降低二极管阻抗提取复杂度。
CN114386354A
CN114386354A权利要求书1/1页

1.太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿真提取电路，其特征在于：它包括射频源
(1)、本振源(2)、二极管非本征模型(3)、第一二极管管芯(4)、第二二极管管芯(5)、电流探
针(6)和电压节点(7)；所述射频源(1)和本振源(2)分别连接在二极管非本征模型(3)的两
个端口上，用于提供射频信号和本振信号；所述第一二极管管芯(4)和第二二极管管芯(5)
分别连接在二极管非本征模型(3)的剩下两个端口上；所述电流探针(6)和电压节点(7)设
置与所述本振源(2)和二极管非本征模型(3)的端口之间用于分别测试混频电流中产生的
调制信号的电流和电压。
2.根据权利要求1所述的太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿真提取电路，其特
征在于：所述射频源(1)和本振源(2)可定义设置输出阻抗，在射频频率RFfreq、本振频率
LOfreq和中频频率IFfreq处具有不同且独立的复数阻抗，用于优化寻找最佳混频性能对应
的二极管两端的最佳阻抗。
3.根据权利要求2所述的太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿真提取电路，其特

征在于：所述射频频率RFfreq＝2×LOfreq±IFfreq；如果Freq<1.5*IFfreq，那么ZS＝ZS_

IF,ZL＝ZL_IF；否则，如果Freq<1.5*LOfreq，那么ZS＝ZS_LO,ZL＝ZL_LO；否则，如果Freq<

1.5*RFfreq，那么ZS＝ZS_RF,ZL＝ZL_RF；否则，ZS＝1e5,ZL＝1e5。
4.一种太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗提取方法，其特征在于：所述提取方法
包括：
首先对反向并联二极管对进行建模，得到包含本征模型以及非本征模型的完整的反向
并联二极管对模型，本征模型通过在ADS仿真软件中调用理想的二极管等效电路来表示，用
来表征二极管管芯的非线性特性；

建立太赫兹混频器性能分析ADS原理图，将本振功率、射频源1的输出电阻ZS、本振源2的

输出电阻ZL设置为变量，在特定本振频率下，通过优化这些变量，并以最佳混频器性能为优

化目标，采用谐波平衡方法进行优化仿真，得到的最佳混频器性能对应的ZS和ZL的共轭阻抗
即为二极管的最佳嵌入阻抗。
5.根据权利要求4所述的一种太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗提取方法，其特
征在于：所述非本征模型的建立步骤包括：在HFSS仿真软件中建立反向并联二级管对四端
口电磁模型；然后对该模型进行精准的电磁仿真；将仿真得到的散射矩阵结果以.s4p文件
的形式导出到ADS。

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CN114386354A说明书1/4页

太赫兹分谐波混频器中二极管嵌入阻抗仿真提取电路及方法

技术领域
[0001]本发明涉及太赫兹分谐波混频器技术领域，尤其涉及太赫兹分谐波混频器中二极
管嵌入阻抗仿真提取电路。

背景技术
[0002]基于平面肖特基二极管的宽带分谐波混频器是太赫兹高速通信、太赫兹高分辨率
雷达成像、太赫兹生物医疗、太赫兹无损检测、太赫兹行星探测等广泛应用的关键部件，因
为它在室温下提供高分辨率和优秀的灵敏度。对于混频器而言，肖特基势垒二极管是电路
的核心器件，匹配网络能否提供适宜的阻抗条件决定了二极管能否发挥最佳的工作状态，
进