在近几年中,W波段在民用和军事上的应用越来越受关注,特别是在此频段内相对较宽的可用带宽和较小的天线尺寸,使得其对高分辨率的成像系统有很大的吸引力。本文利用波导-微带的混合集成一体化方式,研制了一款带介质透镜集成一体化3mm收发前端系统。论文首先确定带介质透镜收发前端的整体框架,然后对系统的整体指标进行了规划,并分解指标到各个具体部件,最后完成各有源和无源核心组件的研制。首先对介质透镜天线进行研制,其中馈源天线采用微带贴片形式,并利用同是圆形的馈电贴片和缝隙槽组合以及渐变的馈槽间隙宽度实现高的电磁耦合。同时,利用缝隙加载方式来拓宽天线的带宽,形成超宽带天线模型,并将输入端辐射贴片改成阶梯型以改善阻抗。接着根据馈源天线选择透镜的类型为球面透镜,该透镜易于聚焦和加工装配,能嵌于馈源上方组合成透镜天线,实现天线波束汇聚和增益提升。相比传统贴片天线增益提高了,能达到21dB,同时也扩宽了带宽。且相比其他同类型的介质透镜天线而言在增益和波束宽度同等水平下,尺寸更小(馈源15*15mm,透镜半径R=7mm)、旁瓣抑制高(18dB)。波导转微带过渡结构采用波导-探针-微带过渡形式,它能使链路实现易于加工、装配方便等特点,该过渡结构测试结果满足实际需要。滤波器采用H膜波导滤波器结构,滤波器放置在波导口和微带过渡的一段波导腔内,充分利用了链路空间,且实现了较低的插入损耗、较高的带外抑制以及带内较好的平坦度。论文中收发链路的有源部件均选择单片微波集成电路(MMIC)进行设计。在低噪声放大器的设计中,通过对芯片的选型、稳定性分析、偏置电路的设计以及对芯片腔室进行仿真设计等一系列设计后,实现了放大器的噪声系数小于3.3dB,增益为21±1.5dB。功率放大器的设计采用GaN材料的芯片,其测试表明输出功率大于18dBm。收发开关芯片采用gotmic公司的单刀双掷开关,实现收发链路的隔离。在各关键部件研制满足课题指标要求的基础上,对整个系统的链路结构进行布局,设计出能实现集成一体化的腔体,并对部分核心的技术指标进行测试。其中工作带宽为90~96GHz,接收链路噪声系数小于3.5dB,发射链路功率大于15dBm,课题设计为今后毫米波多芯片电路与天线集成方面提供了参考。