近年来随着毫米波无线系统的迅猛发展,毫米波频率源在成像、医疗、军事等领域的应用越来越普及,应用频段也越来越高,对毫米波信号源的需求也越来越迫切。然而直接设计完成一个高频频率源比较困难,而且频率稳定度和相位噪声等方面不如由低频频率源倍频得到的高频频率源,这就需要通过设计倍频器将低频频率源扩展至高频以满足通信系统的要求。作为其中的构成模块,倍频器将压控振荡器的频率提升到更高的频段,对频率源的性能起着举足轻重的作用。本文首先阐述了毫米波频段倍频器的意义,介绍了国内外关于毫米波倍频器的研究现状,然后分析了倍频器的的设计理论、实现方法和毫米波频段倍频器的性能要求以及倍频器的几种主流的设计方法,最后,基于1um InP HBT工艺和0.45um InP HEMT工艺进行倍频器的设计。论文的主要研究内容和贡献如下:1.基于1um InP HBT工艺对单管倍频器的设计进行了研究。利用晶体管射极接四分之波长传输线的方式提高电路的输出功率,设计了一款输出工作频率为70GHz的二倍频器。和传统的单管倍频器相比,利用该结构设计的倍频器输出功率有明显的提高,电路的频率工作范围60~80GHz,输出功率达到-1.5d Bm,功率增益为-6.5d B,谐波抑制比达到13d Bc,芯片面积是0.265mm~2。2.基于1um InP HBT工艺对宽带倍频器的设计进行了研究。利用片上叠层变压器设计了一款pushpush结构的140GHz二倍频器。通过对变压器的优化,实现了输出频率工作范围125~225GHz的宽带倍频器,和传统的pushpush结构倍频器比较,输出带宽有明显提高,输出功率达到0d Bm,功率增益为-5d B,谐波抑制比达到19d Bc。3.基于0.45um InP HEMT工艺对单管倍频器的设计进行了研究与改进。利用微带线代替电感的做法,缩短了电路原有的设计周期。使用微带线的好处就是,可以结合工艺层信息,将微带线长度和宽度的理论计算结果用于版图的绘制中。电路的工作频率是90~115GHz,输出功率为-3d Bm,功率增益为-8d B,基波抑制比达到20d Bc,版图面积为0.215mm~2,比原来版图面积缩小了0.05mm~2。