题目：太赫兹接收机前端设计与研究

太赫兹波（terahertz，THz）位于红外和毫米波之间，它具有瞬时带宽宽、时域频谱信噪比高、穿透能力强等优点，在射电天文、环境监测、保护方面、生物医学、国家安全和反恐等军事领域有着相当重要的应用前景，近年来已成为国际上的研究热点。THz波探测器是THz技术应用的关键器件之一，也是THz波技术研究领域的最前沿问题，尤其是可以工作在室温环境下的THz波探测器，因其具有体积小、易集成等优点，更备受关注。在此背景下，本论文对THz波辐射的大气窗口650GHz波段室温环境下的肖特基混频二极管外差接收机的关键部件进行研究。提出表面沟道式平面二极管、八角形前腔集成喇叭天线、波导——微带过渡结构的设计方案。针对矩形波导设计了一款新型的波导短路活塞。所设计的电路具有结构紧凑、性能优良、易于集成等优点，有较好的应用前景。本论文的工作取得了如下主要创新研究成果：1. 设计了表面沟道式平面肖特基二极管结构。通过分析电子特性和采用有限元法对肖特基二极管的材料属性和几何参数——阳极直径、外延层掺杂浓度和厚度、基底掺杂浓度和厚度、以及表面沟道的大小进行优化设计，以减小肖特基二极管的串联电阻和总电容，提高二极管的截止频率。2. 优化肖特基二极管几何参数，减小或消除高频效应——结电容并联效、趋肤效应、等离子共振、速率饱和效应对肖特基二极管混频性能的影响。并发现肖特基混频二极管工作频率不能高于等离子共振频率，否则二极管等效于一个电容而失去了混频性能。3. 提出了一种完全基于微机械加工技术的八角形前腔集成喇叭结构，该结构综合利用了微机械加工工艺中的湿法腐蚀和干法腐蚀两种工艺自身的特点设计，允许调节的参数多，能根据应用需求优化出合理的参数，得到所需要的辐射特性，能满足众多应用需求。4. 设计了一种新型的波导微带截面探针过渡器。该结构和波导－脊波导－微带过渡、波导一对极鳍线—微带过渡相比具有宽带、低损耗、制作和集成简单等优点，尤其适合太赫兹波的应用。5．设计了一种新型非接触型可调的波导短路活塞。该结构以一个可移动介质板为基础，具有设计简单、易制造，低损耗、无磨损、精确可调、稳定性好等优点，在600GHz—700GHz的频带范围内，反射损耗小于0.25dB。