随着对微波技术的不断研究,对微波电路小型化、低功耗、低成本的需求也在日益增长。自振混频技术是集混频功能和本振功能于一体的技术,可以在一个有源器件上实现两种功能。将该技术应用在接收机前端,可以简化电路的结构并降低成本。自振混频技术在雷达系统、辐射计、通信系统等很多领域都展现出巨大潜力,因此有必要对自振混频技术进行深入的研究。本文介绍了自振混频技术的发展动态和工作机理,通过基于辅助源电路的谐波平衡方法对自振混频器进行仿真分析及优化,并对该方法进行了详细分析。以提高变频增益和提升信号接收灵敏度为目标,分别研制了X波段自振混频器、二次谐波自振混频器和三次谐波自振混频器。本文首先研制了X波段振荡器,对振荡器的工作原理进行分析后,分别对振荡器各部分结构进行设计,并进行小信号分析及大信号分析。该振荡器实现稳定起振,振荡频率12GHz,输出功率9.83dBm,为研制自振混频器起到铺垫作用。其次,采用FET管研制了性能优良的X波段自振混频器,该自振混频器实现接收灵敏度-90dBm,在-42dBm变频增益达到最大值为5.5dB。谐波自振混频技术是基于基波自振混频技术的更深层次研究。对谐波自振混频技术的原理和特点进行分析后,采用平衡式结构研制谐波自振混频器。在输出端采用同相叠加功率合成的结构研制出二次谐波自振混频器,实现接收灵敏度-90dBm,最大变频增益2.7dB。同时在输出端采用巴伦结构研制出三次谐波自振混频器,并实现接收灵敏度-80dBm,最大变频增益3.5dB。最后,本文提出将锁相环与自振混频技术相结合,以提升自振混频器工作的稳定性和变频增益。在分析了锁相环的工作原理后,基于自振混频器的电路拓扑结构,提出了锁相电路实现方案。锁相环电路采用单环整数分频的实现方案,设计相应有源环路滤波器,对X波段自振混频器实现锁定,锁定频率12GHz,最终实现变频增益最大值为8.8dB。本文对自振混频技术进行了深入的分析和研究,对电路的小型化具有积极推动作用及参考价值。