在现代微波毫米波通信系统中,混频器作为接收系统的核心器件,对整个系统的性能优劣起着重要作用。微波毫米波混频技术研究对于毫米波应用系统的发展起着重要作用。本文基于基波混频,偶次谐波混频,奇次谐波混频三种混频方式研究了三种混频器,并对三种混频方式的优劣性行了比较。首先研究了一种微波段固定中频频率的超宽带双平衡基波混频器和一种全Ka波段固定中频频率的二次谐波混频器。这两种混频器具有固定的中频频率,在二次变频超外差接收机系统中,固定的低中频可以降低二次下变频设计难度,简化系统结构。然后研究一种W波段三次谐波混频器,既解决了W波段二次谐波混频带来的本振源获取难度大问题,又避免了高次谐波混频带来的变频损耗恶化问题。在研究混频器的过程中,为提高仿真精确度和电路性能,对平面肖特基二极管物理结构和加工工艺研究,建立了二极管非线性等效电路模型和三维电磁模型,并验证其准确性。为方便系统集成和实现系统小型化,研究了多种波导到微带线的过渡结构,包括波导-微带探针过渡,波导-悬置微带单面鳍线过渡,基片集成波导-微带渐变过渡。为满足各端口间隔离度,并提高中频提取信号的质量,对比研究了多种结构的低通滤波器,并最终选择CMRC宽阻带低通滤波器。利用ADS-HFSS场路联合仿真法对混频器进行谐波仿真,实验结果表明,该仿真方法准确度较高,可有效预测电路性能。实验结果表明超宽带双平衡基波混频器射频相对带宽达到109%,变频损耗小于11dB,三端口隔离度均大于10dB,与仿真结果吻合度较高。Ka波段分谐波混频器射频频率覆盖全Ka波段,全波段变频损耗小于9.5dB,三端口隔离度均大于25dB,也与仿真结果有较高吻合度。W波段三次谐波混频器在射频频率92-96GHz内变频损耗12.5±2dB左右,大部分频率点处变频损耗小于13dB,IF-LO端口隔离度大于29dB,可有效避免本振能量泄露。