毫米波器件及其相关测试设备,受到西方发达国家对我国实行不同程度的禁运。因此,研究设计出毫米波宽带信号源,对于国防建设和国内毫米波技术发展具有重大意义。本论文正是针对上述问题,以毫米波宽带倍频为主要研究对象,设计毫米波宽带倍频源。首先,基于固态阻性倍频理论,推算倍频效率,综合考虑频率划分,进行毫米波宽带倍频链的方案设计。然后,基于有源倍频理论,进行Ka波段宽带二倍频方案研究设计。同时,研究了三线耦合滤波器理论,设计出一种新型的宽带带通三线耦合滤波器,在Ka波段实现了相对带宽40%,解决了宽带基波抑制问题。本文重点为W波段三倍频器设计。通过详细研究W波段各种宽带倍频结构,基于谐波平衡法和平衡结构理论,分别设计了三种宽带倍频器——微带形式、鳍线形式和单片形式:微带形式倍频器,以微带与外腔体的连接方式实现了二极管反向并联结构,解决了宽带谐波抑制和提高功率输出的问题。同时采用缩短功能单元匹配线长度,直接匹配的方法,解决了宽带内功率反射叠加由于180度相位差产生的功率凹点的问题;鳍线形式倍频器,利用双面鳍线的结构实现二极管的反向并联,采用模块调谐方式弥补加工误差带来的影响;单片形式倍频器,主要起到对比和功率修正作用。测试表明,本文设计中W波段全频段性能最优的微带形式宽带倍频,在75~110GHz输出功率0～-14.5dBm,W波段倍频损耗20～34.5dB,谐波抑制度基本20dBc以上。