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太赫兹技术在宽带通信、医学成像、安全检查、天文探测等领域具有广阔的应用前景,近年来逐渐成为科学研究的热点。由于缺少稳定、可靠、有效的太赫兹源,太赫兹技术的发展受到很大限制。因此,在太赫兹技术的研究中,首先需要解决太赫兹源的问题。基于半导体器件的太赫兹固态倍频源具有体积小、可靠性高、便于集成等优势,成为目前获得太赫兹波的主要方式。本文在对平面肖特基二极管工作原理进行深入研究的基础上,首先基于二极管三维物理结构与本征SPICE参数建立了二极管完整工作模型,然后研究了负载牵引和谐波负载阻抗优化在提取二极管工作模型最佳嵌入阻抗时的差别,发现两种方法虽然算法和过程不同,但是其结果趋于一致,实际中两种方法可以嵌套使用。接下来运用分部设计与整体设计相结合的倍频器综合设计方法和场路协同设计方法分别设计了一款160GHz宽带二倍频器和一款220GHz高效二倍频器,最后搭建了倍频器测试平台分别对所设计的两款倍频器进行了测试。对160GHz宽带二倍频器的测试结果表明,该倍频器在100mW输入功率驱动下,在140~180GHz频段具有8%左右的变频效率,平均输出功率约8mW;在135~190GHz频段内倍频效率大于4%,3dB带宽约34%;在174mW输入功率驱动下,在166GHz处获得了最大输出功率17.8mW。该倍频器工作于自偏置条件下,最佳的自偏置电阻不大于100Ω,无需外加偏置电压。与国内外相同频段的倍频器相比,本文设计的160GHz二倍频器在整体性能上达到了比较先进的水平。对220GHz高效二倍频器的测试结果表明,当外加-4V偏置电压时,该倍频器在33mW输入功率驱动下,在220GHz处获得了2.5mW的最大输出功率,倍频效率为7.5%。仿真表明,在更大的输入功率驱动下,该倍频器将有更大的输出功率和倍频效率。本论文的研究成果在太赫兹频段宽带与高效倍频器的设计方面积累了经验,将为后续更高频段倍频器的设计提供参考。