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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

太赫兹（thz）波是指频率在0.1 thz-10 thz、波长在3 mm-30 μm范围内的电磁波。其在电磁波频谱中是介于红外光波和毫米波之间，高频段与红外光波重合，低频段与微波毫米波重合，由此可见，太赫兹波在电磁波频谱中占比较特殊的位置。因此，对于太赫兹技术的研究，并不能完全按照光学及微波理论研究，从而导致其技术目前不如红外技术和毫米波技术成熟，对于太赫兹波的应用研究仍处于刚刚起步阶段。在上个世纪80年代之前，人们对太赫兹波的研究较少。直到到上世纪末和本世纪初，人们逐渐发现太赫兹富有的应用价值，对于基础科学尤其是材料学等研究与太赫兹科学的应用有极大的需求，推动了太赫兹技术的迅速发展，从而使太赫兹科技逐步发展形成一门综合性交叉学科。

太赫兹波具有很多不同于其他波段电磁波的特性，例如1.脉冲短，频率高，因而具备很高的空间分辨率和时间分辨率；2.光子能量很小，只有几个毫电子伏特，对物质没有破坏作用，可用于生物医疗领域；3.穿透性很强，能轻易穿透塑料、陶瓷、织物、木料等材料，还能穿透烟雾和浮尘；4.频率资源丰富，信息的承载量大，适用于作为卫星间、星地间及局域网宽带移动通讯的信息载体。

基于以上的独特优点，以及各种新材料新技术的出现，为太赫兹技术的研发和试验提供了一定的基础，其在无线通信、深空探测、卫星遥感、天文观测医疗器械等领域也因此得到了普遍应用。随着微波毫米波段频谱资源日益紧张，对高速通信和高精度探测的需求日益增长，太赫兹收发前端都将成为今后的研究热点。在太赫兹收发系统中，首先所需解决的问题是太赫兹信号的频率变换。在目前技术中，太赫兹低噪声放大器较难实现，所以将太赫兹混频器作为接受系统的第一级电路，实现频率变换，将接收到的太赫兹信号变频至低频，再送往后端，因此混频器性能的好坏直接影响整个接收机系统性能的好坏。其次目前太赫兹频段高性能本振源制作技术难度大，成本高，所以要降低对本振频率的要求。而分谐波混频技术能很好地解决这一问题，只需要把所需要的本振频率降低的射频的1/2、1/4甚至更低即可实现混频。现阶段常见的太赫兹混频器有三类：肖特基二极管混频器、超导体-绝缘体-超导体结混频器、超导热电子辐射混频器。因为后两者需要在极低的温度环境下才能正常工作，所以受到限制，而肖特基二极管混频器在室温下工作。因此使用肖特基二极管来制作太赫兹混频器已经成为主流。

2. 研究的基本内容

1.首先阐述了太赫兹技术的研究背景及其重要意义，接着研究了太赫兹混频器的国内外发展动态，最后介绍本文的主要研究内容。

2.分析了太赫兹混频器的基本原理和工作指标，之后介绍了混频器的核心器件肖特基二极管的工作原理以及其物理结构，并建立在太赫兹频段下平面肖特基二极管模型，为混频器的设计提供理论支撑。

3.220 ghz混频器的仿真设计，讨论出混频器的设计方案，确定拓扑结构、介质基片和电路形式，选取合适的二极管型号，对无源电路的仿真优化，最后对整体电路进行仿真以获得最佳的性能。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.方案：

采用文献、理论分析和实际研究相结合来对于220ghz混频器进行设计与研究。

通过搜集和查阅相关文献资料，总结疏理国内外学者对于太赫兹混频器的理论研究；通过权威网络和资源来收集近些年来专家对于混频器接收机的研究成果的实现；通过自己之前的理论学习，构建自己的设计方案和所需的预期效果，并进行验证得实际效果。 2.进度安排：

4. 参考文献

[1]曹灿,张朝晖,赵小燕,张寒,张天尧,于洋.太赫兹时域光谱与频域光谱研究综述[j].光谱学与光谱分析,2018,38(09):2688-2699.

[2]崔建行,刘晓宇,黎雨坤,夏德娇,张勇.一种新型220ghz太赫兹分谐波混频器设计[j].微波学报,2018,34(s1):255-258.

[3]夏德娇,张勇.330 ghz太赫兹次谐波混频器设计[j].太赫兹科学与电子信息学报,2018,16(03):378-382.