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毫米波混频器是毫米波通信、雷达、电子对抗、测量等系统中的关键部件。而镜频抑制混频器能够在宽带、低中频的情况下实现良好的镜频抑制。采用毫米波镜频抑制混频器,可在保证镜频抑制性能的前提下,采用1次变频接收机,从而大大简化接收构成,减少本振数量,改善毫米波系统电磁兼容性,减小接收机体积、重量、功耗,并降低成本。高性能毫米波本振源实现难度大,成本高。采用亚谐波混频器(Sub-harmonic Mixer)可将本振频率降为基波频率的1/2或1/4,从而克服了直接采用毫米波本振源带来的困难,降低了射频接收机的技术难度和系统成本。本文首先介绍了一种毫米波段具有镜频抑制功能的四次谐波混频器的设计与实现。此镜频抑制混频器采用谐波混频器作为单元混频器,将本振频率降低为基频的1/4。镜频抑制混频器包含两个单元混频器,射频正交功分,本振同相功分,中频正交合成。通过设计控制单元混频器幅度和相位平衡,在固定低中频下,实现了宽带镜频抑制。该混频器主要采用微带混合集成电路,薄膜陶瓷基片制作。通过测试,当中频固定在70MHz,在射频大于4GHz带宽内,变频损耗小于11.2dB,镜频抑制度大于20dB。之后研究了采用HP公司的20-40GHz放大器芯片(HMMC-5040)设计制作PHEMT(Pseudomorphic High Mobile Transistor)变频器,通过测试,给出了实验结果,并通过实验验证了采用PHEMT二次谐波混频模式,实现上下混频的可行性。最后,介绍了基于PHEMT本振倍频放大,和PHEMT栅极基波混频器设计的毫米波段镜频抑制谐波混频器,并进行了MMIC仿真设计研究,最后给出了仿真设计结果和MMIC设计版图。文中详细介绍了镜频抑制混频器、谐波混频器以及PHEMT混频器的工作原理。利用微波电路仿真软件ADS(Advanced Design System)以及高频场仿真软件Ansoft HFSS完成毫米波混频器电路的设计、电磁仿真和电路优化技术。测试与仿真结果吻合较好,表明了本文设计方法的有效性。