220GHz 无源三倍频器设计

置微带线宽为0.2mm左右时3次谐波输出最强。然后在HFSS中建立模型，在安装平衡二极管对的位置设置集总参数端口，端口阻抗设为在ADS中算得的平衡二极管对的输出阻抗，将此作为平衡二极管对在此复杂结构中的嵌入阻抗。

需要注意的是，由于二极管的宽度大于之前选定的悬置微带腔体宽度，所以需要在放置二极管对出扩大腔体，该不连续性造成的性能恶化需要尽量降低到最低程度。

另外，二极管对之前的低通滤波器输出端对于三次谐波来说相当于一个段路面，三次谐波会在滤波器的输出端与平衡二极管对的输入端来回反射，这样一来，三次谐波功率会在某些频点相互叠加和抵消，极有可能导致在最后输出频带内出现低功率点。所以在仿真时需设计低通滤波器后到二极管对的长度以避免上述情况的出现。

下图为从二极管放置位置处到输出部分的仿真模型和结果：

　　图4 输出部分仿真模型与结果

从结果可以看出220GHz信号从二级管处到输出端的回波损耗大于11dB,插损小于0.5dB。

需要说明的是，为放置二极管而扩宽的腔体在上图只画出与输出探针相连的一半，与低通滤波器相连接的一半没有画出。放置二极管的腔体部分对基波信号的回波损耗大于15dB，插损小于0.2dB。

2.6 系统整体仿真

把之前HFSS中仿真的输入输出探针和滤波器，输出部分以S2P形式带入到ADS中进行整体仿真，采用的二极管为DBES105a。设其输入功率为15dBm，在频带215~225GHz，输出功率为0.6dBm。其仿真模型与仿真结果如下图：

　　图5 整体仿真结构与结果

3、结论

本文利用HFSS和ADS仿真软件进行仿真和优化，讨论了220GHz三倍频器的设计。该倍频器结构比较简单，但由于频率较高，悬置微带的尺寸及腔体尺寸都非常小，在设计时需要考量加工精度和误差的问题，在设计过程中就需要作出一些折中的处理，我将在以后的研究中继续分析并尽量减小这种影响。