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毫米波是整个电磁频谱不可或缺的一段。毫米波以其频带宽、波长短为特征,在通信、雷达、制导、遥感、射电天文等许多领域具有重要的应用价值。在毫米波频段,研制输出功率大、稳定性高、噪声性能好的基频振荡器已变得困难,而利用较低频率的信号通过倍频产生高次谐波则成为获得毫米波源的重要途径。本文介绍了毫米波倍频器的发展动态和相关基本理论,并在此基础上设计了基于肖特基变容二极管的W波段单路三倍频器、双路三倍频器和基于波导T形节的四路功率合成三倍频器。倍频器采用波导和微带线混合集成的电路形式。为提升输出功率,倍频器采用变容管对形式的电路结构。倍频电路的研制采用“场”与“路”联合仿真的方法,将电路的线性部分与非线性部分有机结合起来。首先通过曲线拟合得出变容管建模所需的相关参数,并建立变容管模型,另一方面建立输入输出过渡、滤波器等无源结构模型并仿真。然后将仿真数据与建立好的变容管模型共同进行谐波平衡优化仿真,得到最佳的倍频电路匹配结构。最后加工电路、装配、实测。所研制的单路三倍频器,在驱动功率为100mW时,在105GHz-110GHz频带内输出功率在5mW以上;在110GHz处输出功率为9.03mW;最大输出功率为108.9GHz处的10.25mW,相应倍频效率达10.3%。所研制的双路三倍频器,在驱动功率为200mW时,在101GHz-108GHz频带内输出功率在10mW以上,在110GHz处输出功率为9.15mW;最大输出功率为103.8GHz处的20.23m W,相应的倍频效率达10.1%。所研制的基于波导T形节的四路功率合成三倍频器在102.3GHz、105.6GHz、106.5GHz、108.3GHz、110.1GHz和113.4GHz处功率合成效率在70%-80%之间,最大输出功率为101.7GHz处的24.65mW。所研制的倍频器作为驱动源可以为毫米波通信系统提供实现方案,同时本课题的设计对太赫兹倍频器的研究也有重要的借鉴意义。