毫米波固态源是毫米波系统的核心部件之一，高性能毫米波固态源理论与技术的研究对于发展毫米波应用技术及太赫兹（THz）技术具有重要意义。本文基于国产IMPATT器件和GUNN器件的技术水平，以充分挖掘国产器件的潜力、独立自主地研制高性能毫米波固态源为目标，深入研究了谐振腔稳频和压控毫米波振荡器的理论与实现技术。提出了多种新型负阻振荡器的电路结构形式，建立了相应的等效电路模型，据此对振荡器性能进行了深入的分析计算，并完成了相关实验研究工作。在毫米波谐振腔稳频振荡器和压控振荡器理论与实现技术等方面取得了新的研究进展。主要的研究成果包括以下五个方面： 1．对毫米波反射式谐振腔稳频振荡器进行了理论与实验研究。改进了已有的毫米波反射式谐振腔稳频谐波振荡器的简化电路模型，考虑了谐振腔对二次谐波的耦合作用和谐波输出端不完全匹配的影响，建立了一个更为精确的电路模型，据此分析了毫米波谐波振荡器的频率稳定度等性能参数与电路模型参数之间的关系，得到了振荡器稳频系数和效率分别随谐振腔等效电阻和耦合端口反射系数变化的一般规律，讨论了性能参数之间的相互制约关系，为设计高频率稳定度、低相位噪声的反射式谐振腔稳频谐波振荡器充实了电路理论基础。针对国产IMPATT器件和GUNN器件，研制了毫米波反射式谐振腔稳频振荡器，完成了振荡器的调试以及结果的测试和分析。实验结果表明，与低品质因数自由振荡器相比，反射式谐振腔稳频振荡器输出信号的相位噪声改善量超过13dBc/Hz@1MHz，频率稳定度改善接近一个量级。 2．为了获得高频率稳定度和低相位噪声的毫米波信号，对毫米波传输式谐振腔稳频振荡器的特性进行理论建模与实验研究。建立了毫米波传输式谐振腔稳频谐波振荡器的等效电路模型，分析了它的机械调谐特性，推导了效率和品质因数等参数与电路参数之间的解析表达式，得到了振荡器性能参数随电路参数变化的一般规律。讨论了振荡器设计中的几个具体问题，对这类振荡器的优化设计具有指导作用。在实验研究方面，设计并加工了毫米波传输式谐振腔稳频振荡器腔体，以国产IMPATT器件和GUNN器件为有源器件，完成了实验的设计、振荡器的调试以及结果的检测和整理。从结果可以看出，与低品质因数自由振荡器相比，传输式谐振腔稳频振荡器输出信号的相位噪声降低16dBc/Hz@1MHz以上，频率稳定度改善一个量级左右。 3．为精确设计毫米波波导型压控振荡器（VCO），提出了数值计算和等效网络相结合的分析方法。以有源器件和变容管的侧表面作为两个参考面，建立两端口等效网络模型。利用模式匹配法，通过计算分别得到了并联结构和串联结构毫米波波导型VCO腔体内的电磁场分布参数。借助电磁场参数提取两端口等效网络的参数。通过网络变换，最终建立起外电路阻抗与变容管阻抗以及振荡器腔体结构参数的关系，所得结果可应用于优化设计腔体的结构与尺寸，从而设计出满足要求的VCO腔体结构。在理论分析的基础上，利用国产变容管和GUNN器件，研制了V波段并联结构VCO。构建了输出信号的功率和频率检测系统，完成了振荡器的调试及数据的采集和整理。实验结果表明，这种VCO的电调谐带宽超过200MHz，输出功率大于15mW，具有较好的线性度和合适的推频系数，适用于毫米波锁相环路之中。 4．为了产生低相位噪声和高频率稳定度的电可调信号，提出了毫米波谐振腔稳频变容管电调谐振荡器的技术方案。首先给出了两种谐振腔稳频变容管电调谐振荡器的电路结构形式，并建立了这两种结构振荡器的等效电路模型，然后依据等效电路研究了振荡器在电调谐过程中的模式问题，推导了品质因数和效率与电路参数之间的解析表达式，分析了性能参数随电路参数变化的一般规律，并对比讨论了两种结构振荡器各自的特点。理论研究表明，通过合理地设计腔体结构，这两种结构振荡器都具有降低输出信号相位噪声和改善振荡器频率稳定度的效果。 5．针对国产毫米波器件输出功率有限的现状，为获得较大功率的电可调信号，提出了毫米波单腔多器件变容管电调谐振荡器的电路结构。给出了这种振荡器的等效电路模型，基于单腔多器件振荡器的电路理论和电路模型，研究了振荡器的电调特性，分析了它的品质因数和效率等性能参数随电路参数的变化关系。理论分析结果表明，这种振荡器能在不影响单有源器件VCO主要性能的情况下，输出较高功率的电可调谐信号，它适用于利用国产器件研制较高功率的毫米波压控振荡器。