[发明专利]混频二极管的噪声仿真模型、方法及混频器电路优化方法

说明书

本申请实施例公开了一种混频二极管的噪声仿真模型、方法及混频器电路优化方法，涉及太赫兹通信技术领域。包括：等效电流源、等效热电阻、等效热电容、级联电阻、等效散粒噪声源、等效热噪声源和等效热电子噪声源；其中，所述等效电流源与所述等效热电阻串联，所述等效热电阻与所述等效热电容并联；所述等效散粒噪声源与所述等效热电容并联，所述级联电阻与所述等效热电容串联，所述等效热噪声源与所述等效电流源串联，所述等效热电子噪声源与所述等效热噪声源串联。可以解决被现有技术忽略的噪声热效应积累后，二极管噪声性能也会相应变差，影响着混频器的噪声温度，从而恶化收发前端的灵敏度的问题。

技术领域

本申请涉及太赫兹通信技术领域，尤其涉及一种混频二极管的噪声仿真模型、方法及混频器电路优化方法。

背景技术

作为太赫兹固态系统的核心电路，太赫兹混频器的性能决定着收发前端的整体性能，衡量太赫兹混频器性能的主要参数为变频损耗和噪声温度。目前，随着固态系统例如雷达系统和探测系统对灵敏度的需求越来越高，急需提升混频器性能。

肖特基二极管是混频器中唯一的非线性器件，其性能影响着混频器整体的性能。目前，对二极管的理论分析均停留在“电磁”建模方面。因此，目前亟需一种针对太赫兹混频二极管的噪声仿真方法，来提升用于太赫兹频段的混频器的性能。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种混频二极管的噪声仿真模型、方法及混频器电路优化方法，以期提升用于太赫兹频段的混频器的性能。

一方面，本申请实施例提供了一种混频二极管的噪声仿真模型，包括：等效电流源、等效热电阻、等效热电容、级联电阻、等效散粒噪声源、等效热噪声源和等效热电子噪声源；其中，

所述等效电流源与所述等效热电阻串联，所述等效热电阻与所述等效热电容并联；

所述等效散粒噪声源与所述等效热电容并联，所述级联电阻与所述等效热电容串联，所述等效热噪声源与所述等效电流源串联，所述等效热电子噪声源与所述等效热噪声源串联。

可选地，所述等效散粒噪声源的均方电流为，其中， q为单位电荷电量， I为结电流， B为带宽；

所述等效热噪声源的均方电压为其中， K为玻尔兹曼常数， T是混频二极管的阳极温度， R_s为级联电阻；

所述等效热电子噪声源的均方电压为，其中，为噪声常数。

可选地，所述噪声常数通过如下表达式获得：

其中，是电子的平均能量弛豫时间，是电子迁移率，是外延层掺杂浓度，是阳极面积。

再一方面，本申请实施例提供了一种基于上述噪声仿真模型的混频二极管的噪声仿真方法，包括：

对具有预设设计参数的混频二极管进行热仿真，获得所述混频二极管的阳极温度；

在所述热仿真的基础上，建立所述混频二极管对应的噪声仿真模型：

基于噪声仿真模型，以变频损耗和等效噪声温度最小为优化目标，获得所述混频二极管的第一目标混频性能。

可选地，所述基于噪声仿真模型，以变频损耗和等效噪声温度最小为优化目标，获得所述混频二极管的第一目标混频性能的步骤，包括：