随着移动通信技术的飞速发展,通信设备正朝着大带宽、高频率的毫米波频段演进,并且电子信号的复杂度和瞬变特性呈现急剧上升趋势,这对无线通信和电子测试仪器等领域提出了更高的需求。为了加速毫米波通信技术的商用,相关测试仪器的研发已经提上日程。毫米波通信测试仪器会因为器件非理想特性而产生相位噪声和带内平坦度增益等误差,影响测试结果的准确性。为了消除这些误差,需要对测试仪器进行相位噪声和带内平坦度增益的补偿。毫米波通信测试仪器设计中,相位噪声的产生是因为采用多次倍频技术为毫米波基波混频器提供毫米波本振,这个过程中附加产生的相位噪声,会造成系统解调指标恶化。因此,需要对仪器本身的相位噪声进行补偿以消除其对被测设备的影响。传统的基于PTRS的相位噪声估计与补偿算法,其结构简单但是频率偏移及采样时钟偏移仍然需要增加导频信号进行补偿。因此,需要一种综合估计与补偿算法,粒子滤波算法避免了采用PTRS算法因颗粒度过大导致估计精度低的问题,综合估计也提高了测试补偿效率。毫米波通信测试仪器设计中,带内平坦度增益的产生是因为信号传输增益会随着频率的不同产生波动,例如,射频放大器、混频器和中频滤波器都会影响整个射频传输网络的增益特性,引起带内平坦度增益变化,造成信号失真。虽然在两级放大器间引入匹配电路,能够进一步减少了放大器间适配造成的频响恶化。但是放大器本身的频响依然存在,并且由于滤波网络带来的纹波无法解决,需采用数字滤波器进行补偿,以获得高精度EVM测试结果。在补偿器实现过程中,传统结构的并行滤波器乘法器使用量过多导致FPGA硬件资源消耗过甚。需要一种新型结构的滤波器进一步减少乘法器的使用。本文从毫米波大带宽信号出发,研究了相位噪声估计与补偿、平坦度补偿及其实现技术。主要工作及创新点如下:（1）提出了基于粒子滤波的相位噪声、频率偏移以及采样时钟偏移的综合估计算法,利用粒子滤波算法良好的鲁棒性和适应性,有效的估计与补偿了相位噪声、频率偏移以及采样时钟偏移,成功应用于毫米波通信测试仪器中。实验表明,本算法在载波频率为28GHz,带宽为400MHz,调制方式为64QAM时,毫米波通信测试仪EVM指标达到2.21%。（2）提出了基于频率采样法的大带宽信号带内平坦度补偿算法。算法利用宽带稀疏信号获取频率响应参数,并利用该系数设计补偿滤波器。补偿模式下,在FPGA中对基带信号进行幅度补偿,从而满足毫米波射频传输网路增益平坦度1d B的要求,并且接收机400MHZ的QPSK信号解调指标达到了1.404%。（3）设计了一种并行快速FIR数字滤波器,能够节约平坦度补偿器硬件实现资源。相比传统并行FIR滤波器,在FPGA实现中4路快速FIR数字滤波器减少了25%的DSP使用量和22.4%的LUT使用量,同时降低了24.1%的DSP功耗。