近年来,w波段成为毫米波通讯、成像雷达等方面应用的重要频段,W波段谐波混频器能使所需的本振信号降为射频频率的1/2、1/3或更小,可以大大改善W波段应用的成本和研制难度。因此设计性能优良、可靠性高的谐波混频器芯片具有很高的实用价值。本文采用0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计W波段谐波混频器芯片。根据谐波混频原理和设计指标的要求,对需要的无源巴伦进行了理论介绍和仿真设计,并完成了两款W波段混频器的设计：带有倍频器的三次谐波混频器和双平衡三次谐波混频器。用于W波段的巴伦采用多层耦合结构设计,用对称的S型结构以减小巴伦面积,得到的巴伦尺寸为150μm×220μm,带宽65-105GHz,插入损耗<4.8dB,幅度不平衡度<0.7dB,相位不平衡度<10度。用于Ka波段的巴伦是平面结构,以螺旋形状实现,得到的巴伦尺寸十分紧凑,尺寸为120μm×340μm,带宽20～40GHz,插入损耗<4.5dB,幅度不平衡度<0.6dB,相位不平衡度<11度。在进行各功能模块的理论分析和软件仿真后,完成了这两款混频器的版图绘制。在前一个混频器的设计中,采用三倍频器+放大器+Gilbert混频的结构,仿真结果显示,实现射频带宽81～91GHz,中频输出1GHz,变频损耗7.3-9.2dB,本振/中频的隔离度>35dB,本振/射频的隔离度>50dB,芯片面积为1290μm×865μm;对于后一个混频器的设计,用有源双平衡结构,仿真结果显示,实现射频带宽81～91GHz,中频输出1GHz,变频损耗7-8dB,本振/中频的隔离度>35dB,本振/射频的隔离度>45dB,芯片面积为1030μm×920μm,与前一个混频器相比,该混频器具有更小的尺寸和更优的温度稳定性。两款混频器仿真结果均优于指标要求,为流片奠定了基础。最后,对带有倍频器的三次谐波混频器进行了流片以及测试,测试结果表明,混频器的变频损耗为13.2-17dB,本振/中频的隔离度≥30dB,本振/射频的隔离度≥33dB。基本达到指标要求,还需要对该电路拓扑和设计做进一步地优化与摸索。本论文对W波段谐波混频器的研究有着重要的实践价值。