由于毫米波的短波长和宽频带特性,其在通信、雷达、射电天文、遥感等领域体现了较大的应用价值,毫米波技术成为近年来研究的热门领域,毫米波系统中毫米波源的需求也日益增加。借助毫米波倍频器可以更好得获取频率稳定度和相位噪声特性较好的毫米波频率源。其中有源倍频器的损耗小,甚至有实现变频增益的可能性。得益于有源倍频技术在倍频增益上的优越性,其能够有效降低毫米波源的设计指标和难度。因此,本文对毫米波有源倍频器的发展和基本原理进行了调研,为探索基于混合集成设计毫米波有源倍频器的极限性能,分别设计了 Ka波段有源二倍频电路、U波段有源二倍频电路和V波段有源三倍频电路。其中Ka波段有源二倍频电路性能较好,在倍频器输出37-42GHz频率内的变频损耗小于10dB,最大倍频增益为0.2dB,最大输出功率为2.2dBm。U波段有源二倍频和V波段有源三倍频测试性能不太理想,通过详细分析推测,可能是由于晶体管封装相当于低通滤波器,其截止频率低于U波段二倍频输出频率。并且基于Ka波段有源二倍频电路,进一步深入探索研究了倍频器与天线的协同设计,针对毫米波短距离通信和雷达发射系统的应用,设计了多通道有源倍频电路、Ka波段微带串馈天线和多通道有源倍频发射机。其中天线增益达到14dBi,多通道倍频发射电路与课题组二次谐波接收混频器进行联合收发测试,其最大作用距离达到178m,可应用于物联网、Wi-Fi、蓝牙等短距离通信应用场景。最后,对K波段的振荡器电路和K波段自振混频电路进行研究设计,自振混频振荡频率为24GHz左右,在1GHz工作带宽内混频平均增益为2.2dB。该设计为倍频发射信号的接收提供了参考思路。