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现代通讯系统中通常采用超外差接收机。混频器作为频率变换的器件，是超外差系统中必不可少的组成部分，其性能直接影响着通讯系统的质量。在现代电子对抗和微波测量等应用中，都要求接收系统具有良好的抗干扰能力。在毫米波通讯系统中，毫米波信号源还未完全成熟，如何实现低成本、高稳定性、高性能的混频方案成为了当今毫米波通讯研究的热点。针对以上问题，本文以高性能的混频技术在微波、毫米波频段的应用为研究对象，分析了平衡混频器、镜像抑制混频器和谐波混频器等理论基础，提出了设计方案，并通过实验验证了方案的可行性。本文首先提出了相位平衡型镜像抑制混频方案，介绍了一个X波段镜像抑制混频器的设计与实现。其混频单元是采用Agilent公司的HSMS-8202二极管对设计的90度相移型单平衡混频器，射频和本振信号分别从同相功率分配器和90度电桥输入到两路二极管单元，中频输出通过90度集总参数合路器合成输出。结合ADS和HFSS完成90度电桥、功率分配器、低通滤波器、90度中频合路器和匹配电路的仿真。最后对设计的混频器进行了测试，测试结果表明：13.2dBm为最优本振功率，其对应的变频损耗最低。在9.3-9.7GHz的频带内变频损耗为8.8-9.9dB，镜像抑制度为17-30dB，LO-RF端口隔离度为20-25dB，1dB输入功率压缩点为11.6dBm，测试数据达到设计指标要求。最后对数据进行分析并提出改进措施。同时，本文采用2次谐波混频方案，完成了一个Ka波段混频器的设计和实现。混频二极管采用Alpha公司的DMK-2308反向并联二极管对，通过在二极管对两端加入反射枝节线和带通滤波器实现低变频损耗和高端口隔离度。中频信号通过低通滤波器取出。本文充分结合HFSS电磁仿真和ADS电路仿真各自的优势，从而大大提高了设计的准确度。实测结果为：当本振输入功率为4dBm时，混频器变频损耗达到最优值，其最小值为6.6dB，在27.6-33.5GHz的频带内变频损耗小于10dB，LO-RF端口隔离度为30.2-52.3dB，1dB输入功率压缩点为-3dBm，测试数据达到了设计指标要求。