毫米波以其独特的优点在电子系统中扮演着重要的角色，对该波段射频器件的研究具有重要的学术价值。倍频技术能将研究得较成熟的微波频段信号拓展到毫米波、亚毫米频段，该技术提高了系统的稳定性和可靠性，是获得W波段信号源的一种有效途径。本文介绍和分析了毫米波的特点和毫米波信号源的几种常见获取方法，综述了国内外毫米波倍频器和放大器的发展动态，并结合课题的实际情况，提出了如下设计方案：以倍频级联的形式得到宽带六倍频器，以MMIC芯片实现W波段功率放大器。整个倍频放大模块包括五个部分：Ku波段二倍频-滤波-前置放大-三倍频-功率放大。根据各组成部分的基本原理得到具体的电路，并对其进行仿真、优化、测试和调试。为了提高效率和准确度，课题结合HFSS和ADS软件对带通滤波器、微带-探针-波导过渡转换结构和W波段三倍频器等进行了仿真和优化。Ku波段二倍频器和功率放大器均由AMMC-5040芯片实现，达到了简化电路设计的目的。综合考虑带宽、电路尺寸和制作工艺等因素，采用了直接耦合短截线构成的带通滤波器来抑制输入基波和二倍频后产生的三次谐波，仿真结果显示其带内插入损耗小于0.5dB，带外抑制大于20dB。由反向并联的肖特基二极管对组成的平衡电路有效地抑制了偶次谐波，实现了带宽宽和紧凑性好的电路结构。W波段处于高频段，对其电路的加工和装配等要求都很高，本文末尾对此过程中需注意的事项作了相应的介绍。本设计的测试结果表明，W波段六倍频器在整个75~110GHz的频带范围内，输出功率大于-8dBm，在75~80GHz及93~101GHz范围内，输出功率大于0dBm；整个W波段倍频放大模块在75~104GHz范围内，输出功率大于0dBm，最大输出功率为8.5dBm。整个模块具有频带宽、体积小、输出功率较高和谐波抑制度好的优点，可为毫米波前端提供较好的本振源。