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E波段覆盖工作频段为60GHz-90GHz,其中71GHz-76GHz、81GHz-86GHz两个频段拓展了无线传输紧张的频谱资源,应用与发展前景非常广阔。本文以实现E波段低成本、宽频带、低损耗的高性能上下变频系统为目标,利用低成本的商用肖特基二极管MA4E1310,研制了E波段低中频基波混频器、E波段高中频基波混频器、E波段四次谐波混频器以及作为本振源的V波段三倍频器,同时研制了高选择性的E波段和V波段波导腔体滤波器。本文主要研究进展包括以下内容:1、基于MACOM公司的肖特基二极管MA4E1310,采用90°相移型结构,设计了用于实现下变频的E波段低中频基波混频器。用HFSS仿真设计了波导-微带过渡结构、定向耦合器、IF接地回路、IF低通滤波器、肖特基二极管对及其输入输出匹配电路,结合ADS的仿真,对电路结构的参数进行优化,根据优化结果进行加工测试。实验测试结果表明,固定IF频率为5MHz,混频器在频率74GHz-88GHz范围内,变频损耗为7.8dB-10.8dB,平坦度优于±1.5dB,在82GHz处变频损耗最低为7.8dB。2、基于同样型号的肖特基二极管,设计了180°相移型的E波段高中频基波混频器。在定向耦合器靠近LO端的输出臂上添加90°相移线构成180°混合网络,从而使得该混频器可用于上、下变频。通过在耦合器输入、输出臂上增加短路线的方法拓展了耦合器的带宽。将设计的180°混合网络、二极管及其输入输出匹配电路、IF低通滤波器、IF接地回路等组合起来,在HFSS软件中建立一个完整的三维电磁仿真模型。采用HFSS三维电磁仿真和ADS谐波平衡法电路仿真相结合的方法,对模型进行优化,根据优化结果进行加工测试。实验结果表明,固定IF频率为15.7GHz,混频器在频率66GHz-76GHz范围内,下变频变频损耗为9.7dB-12.2dB;最佳LO功率为15dBm左右;RF信号1dB压缩点大于3dBm。上变频变频损耗为8.9dB-12.1dB;在50GHz-76GHz频段内,混频器LO-RF隔离度在12dB以上。该混频器具有优良的宽频带、低变频损耗特性,可应用于E波段超外差下变频系统中。3、基于同样型号的肖特基二极管,设计了V波段非平衡式三倍频器。二极管对采用反向并联（APDP）的方式接入电路。利用HFSS软件对输入低通滤波器、输出波导-微带探针过渡结构、二极管对及其输入输出匹配电路等无源模块进行了仿真设计。建立了全尺寸三维电磁仿真模型,采用HFSS和ADS相结合的仿真方法,对输入输出匹配电路进行优化,并进行实物加工。测试结果表明,输入功率为20dBm,三倍频器在49GHz-61GHz频段内,输出功率典型值为4.5dBm,功率变化波动范围小于±0.75dBm;在频率50.3GHz-60.3GHz范围内的倍频损耗小于16dB,典型值为15.5dB。实验测试结果与仿真结果基本吻合。该V波段三倍频器可以作为E波段高中频混频器本振源中的一部分,用于构建E波段超外差下变频系统。采用波导感性膜片结构,在HFSS中分别设计了E波段、V波段腔体带通滤波器。实验测试结果表明,E波段带通滤波器在频带66GHz-76GHz范围内,插入损耗典型值为0.5dB;在带外80GHz、62GHz处的抑制度大于25dB。V波段带通滤波器在频带50.3GHz-60.3GHz范围内,插入损耗典型值为0.5dB;在带外64.3GHz、48.3GHz处的抑制度大于20dB;实测结果与仿真结果吻合度较好。4、构建了E波段超外差下变频系统并进行了系统联调和性能指标测试。该系统主要由E波段高中频混频器及其本振源模块、Ku波段下变频及其本振源模块组成。将研制的E波段高中频基波混频器、E波段腔体带通滤波器、V波段三倍频器以及V波段腔体带通滤波器应用于该系统中。E波段高中频基波混频器用于实现第一次下变频;V波段三倍频器结合X波段跳频源模块以及二倍频模块,作为E波段高中频基波混频器的本振源;E波段、V波段腔体带通滤波器分别滤除E波段高中频混频器射频信号以及本振信号中的杂谱,提高下变频输出频谱的纯度。系统测试结果表明,射频频率在66GHz-74GHz范围内,二次变频后的中频输出功率平坦度优于±1.5dB。5、基于同样型号的肖特基二极管,采用反向并联二极管对结构（APDP）,设计了E波段四次谐波混频器。利用HFSS对混频器的LO输入带通滤波器、RF输出波导-微带探针、LO及RF回收网络、IF低通滤波器、二极管对及输入输出匹配电路进行仿真设计。IF低通滤波器采用改进的3级CMRC结构,该结构尺寸小,且对整个LO信号频带的抑制度在60dB以上,有效提高了LO-IF端口间的隔离度。利用HFSS场分析和ADS路分析相结合的设计方法,对混频器电路进行了整体优化。根据仿真优化结果进行实物加工,实验测试表明,固定IF频率为1GHz,RF频率在72GHz-84GHz范围内的变频损耗为13dB-19.5dB,平坦度优于±3.3dB。该混频器在E波段低成本、小型化接收系统设计中具有良好的应用前景。