瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers Universityof Technology）2012年1月3日宣布，利用一個(gè)石墨烯晶體管（GFET）便制造出了用于微波用途的次諧波混頻器（新聞發(fā)布資料）。在利用GFET的微波混頻器方面，美國IBM已于2011年6月率先開發(fā)出了相關(guān)產(chǎn)品，但只具備對(duì)輸入信號(hào)和本地振蕩器（LO）的信號(hào)實(shí)施差分與和分的簡單功能（參閱本站報(bào)道）。此次制造的次諧波混頻器憑借更接近實(shí)用水平的設(shè)計(jì)，并運(yùn)用石墨烯的雙極性（ambipolar）特點(diǎn)，與現(xiàn)有的混頻器相比實(shí)現(xiàn)了電路構(gòu)造的大幅簡化和小面積化。

    次諧波混頻器是從RF信號(hào)直接輸出基帶信號(hào)（直接轉(zhuǎn)換方式）或者輸出低IF（中頻）信號(hào)（低IF方式）的常用混頻電路之一。LO的頻率為fLO、RF信號(hào)的頻率為fRF時(shí)，被輸出的IF信號(hào)的頻率為|fRF－2fLO|。此次制造的次諧波混頻器在fRF為2GHz、fLO為1.01GHz時(shí)，輸出|fRF－2fLO|＝20MHz的IF信號(hào)。

    具體的電路構(gòu)成非常簡單。將LO信號(hào)施加于源電極接地的GFET柵極電極。另外，向漏電極輸入通過高通濾波器（HPF）后的RF信號(hào)，將其反射波經(jīng)由低通濾波器（LPF）作為IF信號(hào)取出。次諧波混頻器一般會(huì)大量采用晶體管，而此次制造的次諧波混頻器只用1個(gè)GFET即可實(shí)現(xiàn)。因此，“與原來的混頻器相比，大幅縮小了小面積”（查爾姆斯理工大學(xué)）。

    次諧波混頻器的工作機(jī)制如下：首先，通過用LO信號(hào)來調(diào)制柵極電極，使石墨烯的電阻值、即GFET的源－漏電極間電阻（Rds）以2fLO頻率變化。這是為了利用該GFET具有的雙極性，在LO信號(hào)振幅的谷點(diǎn)和頂點(diǎn)分別獲得Rds峰值。

    由于RF信號(hào)被輸入漏電極，因此會(huì)產(chǎn)生與Rds變化相應(yīng)的反射波。該反射波與原RF信號(hào)的合成波的頻率成分為fRF±2nfLO等。其中，fRF－2fLO可用作IF信號(hào)。

    采用“機(jī)械剝離法”從天然石墨中取得石墨烯，然后將其置于SOI基板上即可制造出GFET。光反射率的檢測(cè)結(jié)果證實(shí)，剝離的石墨層即為單層的石墨烯。