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混频器作为超外差接收系统的前置器件,其性能对整个系统有很大影响。谐波混频器因将本振工作频率降低为基波混频器本振的1/2或1/4甚至更小进行混频,从而可以采用现有的高性能频率源作为本振,避免了毫米波段高性能、高功率本振源因研制成本高、难度大而难以获得的问题,在毫米波段获得了广泛应用。本文基于管对式谐波混频电路分别对8mm和3mm四次谐波混频器进行了研究。8mm四次谐波混频器设计中,首先采用传统管对电路即四条开/短路枝节结构。仿真结果表明在1GHz带宽内变频损耗优于-10dB,与之前文献结果吻合,但带宽小。为增加带宽,在后续方案中采用高低阻抗低通滤波器代替反射射频信号的开路枝节。经计算得到如下结果:射频信号在33.3GHz~36GHz范围内变频损耗优于-10dB,最小变频损耗为-7.2dB,带宽从1GHz增加到2.7GHz,性能改善明显。测试结果为,射频信号在31.8GHz~36.1GHz时,变频损耗在-10.2dB~-12.5dB之间变化。3mm四次谐波混频器设计采用8mm四次谐波混频器改良后的结构作为基础。仿真计算结果为:射频信号在92.7GHz~96.7GHz,4G带宽内变频损耗优于-17dB,最优处为-14.2dB。基于锁相环和混频的综合频率合成技术,本文采用双PLL+混频设计了8mm四次谐波混频器本振源。主环采用步进为10MHz的小数分频PLL实现跳频功能;副环采用固定点频6.5GHz的整数分频PLL,其输出与主环信号进行上变频获得8GHz~9GHz信号。实测本振源在8GHz~9GHz所有频点功率大于10dBm,10k处相位噪声优于-89dBc/Hz,杂散抑制大于41dBc,满足设计目标。