Детектор электромагнитного излучения 2-мм диапазона длин волн на основе диодов с барьером Шоттки

K. V. Bilinskiy, G. E. Kuleshov, A. V. Badin, K. V. Dorozhkin

Аннотация


Представлены результаты разработки и исследования детектора электромагнитного излучения 2-мм диапазона длин волн на основе последовательной пары диодов с барьером Шоттки (ДБШ). Описана реализованная волноводно-микрополосковая конструкция детектора и принцип действия. Рассмотрен линейный расчет характеристик детектора и модель нелинейного элемента на основе эквивалентных параметров ДБШ в рабочем режиме. Показаны методики измерения характеристик детектора. Приведены экспериментальные результаты чувствительности по напряжению, чувствительности по току, возвратных потерь входа детектора. Исследована зависимость падения напряжения на последовательной паре ДБШ от мощности КВЧсигнала. Также исследованы зависимости чувствительности по напряжению и КСВн-входа детектора от величины тока смещения. Рассмотрено влияние эквивалентных параметров нелинейного элемента на чувствительность по напряжению и КСВн входа детектора.


Ключевые слова


детектор; КВЧ; КСВн; чувствительность по напряжению; чувствительность по току; квадратичный режим работы

Полный текст:

PDF

Литература


Elmahaishi M. F., Azis R. S., Ismail I., Muhammad F. D. A review on electromagnetic microwave absorption properties: their materials and performance. Journal of Materials Research and Technology. 2022;20:2188–2220. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.07.140

Вишневский В., Фролов С., Шахнович И. Миллиметровый диапазон как промышленная реальность. Стандарт 802.15.3с и спецификация WirelessHD. Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2010;3:70–79.

Shaik K. Z., Siddaiah P., Prasad K. S. CPW-Fed Microstrip Patch Antenna for Millimeter Wave Applications. The International Journal of Integrated Engineering. 2022;14:69–83. DOI: 10.30880/ijie.2022.14.07.006

Zhu B., Wang Y., Li W., Wang F., Liu J., Kong M., et al. Delivery of 40 Gbit/s W-band signal over 4600 m wireless distance employing advanced digital signal processing. Chinese Optics Letters. 2022;20(10):103901. DOI: 10.3788/col202220.103901

Maune H., Hubner K.-H., Gold G. Considerations for Vand W-Band Inter-Satellite Links. 2022 IEEE 22nd Annual Wireless and Microwave Technology Conference (WAMICON). Conference Proceedings. 27–28 April 2022. Clearwater, FL, USA. IEEE; 2022. Pp. 1–4. DOI: 10.1109/WAMICON53991.2022.9786212

Seo M., Kim H.-J., Kim S. Phase Noise Analysis to Improve Frequency Resolution of W-Band Compact Radar. Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science. 2022;33:348–355. DOI: 10.5515/kjkiees.2022.33.5.348

Kumari S., Samanta S. K. The evolution of microwave assisted thermal processing of pre-transfusion human blood: A review. Materials Today: Proceedings. 2022;57:1877– 1883. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.01.196

Xu D., Zhou A., Yang Y., Ma H. Efficient Environment Mapping Using a Commodity Millimeter-Wave Robot. IEEE Transactions on Wireless Communications. 2022;22(7):4858–4872. DOI: 10.1109/twc.2022.3229661

Матвеев В. И., Потапов А. И. Микроволновая дефектоскопия. Контроль. Диагностика. 2022;5:42–47. DOI: 10.14489/td.2022.05.pp.042-047

Бердюгин А. И., Бадьин А. В., Гурский Р. П., Трофимов Е. А., Кулешов Г. Е. Терагерцовый сканирующий рефлектометр для визуализации строения полимерных конструкций в аддитивном производстве. Ural Radio Engineering Journal. 2021;5(3):207–224. DOI: 10.15826/urej.2021.5.3.001

Trofimov E. A., Kuleshov G. E., Dorozhkin K. V., Badin A. V., Berdyugin A. I., Perevalov A. V., et al. Electromagnetic Properties of 3D Printed Conductive Porous Plastics at Extremely High Frequency. Russian Physics Journal. 2023;66:640–648. DOI: 10.1007/s11182-023-02987-0

Zinchenko I. I., Lapinov A. V., Vdovin V. F., Zemlyanukha P. M. Khabarova T. A. Measurements and Evaluations of the Atmospheric Transparency at Short Millimeter Wavelengths at Candidate Sites for Millimeterand Sub-Millimeter-Wave Telescopes. Applied Sciences. 2023;13(21):11706. DOI: 10.3390/app132111706

Nakamura K., Kawasaki K., Iwasawa N., Yamaguchi D., Takeuchi K., Shibagaki N., et al. Verification of Applicability of 90 GHz Band Millimeter‐Wave for Obstacle Detection to Railway. IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering. 2023;18(6):960–969. DOI: 10.1002/tee.23766

Пак А. А., Куттыбаева А., Изимбетова А., Смайлов Н. Анализ радиоканалов миллиметрового диапазона 5 G. German International Journal of Modern Science. 2021;9:44–49. DOI: 10.24412/2701-8369-2021-9-1-44-48

Litvinov G. E., Smychek V. B., Halinouskaya N. V., Evseenko N. A., Lapin A. V. The effectiveness of EHF therapy in patients with malignant neoplasms suffering from chronic pain syndrome. Health and Ecology Issues. 2023;20(1):32–40. DOI: 10.51523/2708-6011.2023-20-1-04

Wang R., Mei Y., Meng X., Ma J. Secrecy performance of terahertz wireless links in rain and snow. Nano Communication Networks. 2021;28(1):100350. DOI: 10.1016/j. nancom.2021.100350

Кучумов А. А., Смирнов С. О. Исследование основных характеристик распространения волн в верхней части миллиметрового диапазона длин волн. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2017;11(3):12–16.

Бутков В. П., Губарев Д. Е., Зикий А. Н., Зламан П. Н. Серийные детекторы СВЧ (обзор). Инженерный вестник Дона. 2017;44(1):1–13.

Ufschlag T., Schoch B., Wrana D., Wagner S., Schwantuschke D., Raay F. van, et al. Integrated GaN Power Detector for High Power Millimeter-Wave Applications. 2024 IEEE Topical Conference on RF/Microwave Power Amplifiers for Radio and Wireless Applications (PAWR). Conference Proceedings. 21–24 January 2024. San Antonio, TX, USA. IEEE; 2024. Pp. 74–77. DOI: 10.1109/PAWR59907.2024.10438607.

Дятлов А. П., Дятлов П. А., Кульбикаян Б. Х. Амплитудный пеленгатор с повышенной помехозащищенностью. Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2004;2:12–16.

Wang F., Zeng X., Wu C., Wang B., Liu K. J.R. mmHRV: Contactless Heart Rate Variability Monitoring Using Millimeter-Wave Radio. IEEE Internet of Things Journal. 2021;8(22):16623–16636. DOI: 10.1109/jiot.2021.3075167

Пантенков Д. Г., Гусаков Н. В., Ломакин А. А. Методический подход к радиоконтролю сигналов спутниковой связи с оценкой требуемых энергетических характеристик приемных станций. Известия высших учебных заведений. Электроника. 2022;27(3):382–406. DOI: 10.24151/1561-5405-2022-27-3-382-406

Виллер К. Э. Кристаллические детекторы. Пер. с англ. М.: Советское Радио; 1950. 332 с.

Иванов С. Н., Пеин Н. А., Скворцова Н. Е., Соколова Ю. Ф. Физические основы работы полупроводниковых СВЧ-диодов. М.: Советское Радио; 1965. 188 с.

Стриха В. И., Бузанева Е. В., Радзиевский И. А. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки. Физика. Технология. Применение. М.: Советское Радио; 1974. 248 с.

Спецификация на материалы для производства гибких печатных плат. Полиимид. URL: https://www.rezonit.ru/upload/spetsifikatsii/PyraluxAPclad_DataSheet. pdf (дата обращения: 22.03.2024).

Божков В. Г., Бекезина Т. П., Бурмистрова В. А. Диоды с барьером Шоттки на основе термостойких контактов Ir-GaAs и Pt/Ir-GaAs, созданных электрохимическим осаждением. Доклады ТУСУР. 2022;25(1):48–52. DOI: 10.21293/18180442-2021-25-1-48-52

Балакший В. И., Белов А. А. Амплитудное детектирование. Методическая разработка к одноименной задаче «Практикума колебаний» кафедры физики колебаний. М.: Изд. физического факультета МГУ; 2006. 19 с.

Диоды полупроводниковые СВЧ детекторные. Методы измерения тангенциальной чувствительности. ГОСТ 19656.13-76. URL: https://gostassistent.ru/doc/6c1eb919-cd21–4612–8536-bb74074c511b?utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F (дата обращения: 15.03.2024)

Белов Л. Компания Farran Techology. Компоненты и подсистемы вплоть до терагерцевого диапазона. Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2009;8:18–21.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2024.8.2.003