随着毫米波技术的迅猛发展以及电子系统的不断更新换代,其对毫米波频率源的性能要求越来越严格。倍频链路是实现毫米波频率源的一种重要方式,它不仅能降低系统的振荡频率,同时兼具微波波段高的频率稳定度和低的相位噪声等优点。本文以倍频链路为基础,采用微波锁相环+倍频链路的方式实现了104GHz倍频源。倍频源的相位噪声性能取决于基波信号源,这是本文的难点之一。本文首先对锁相环的基本结构、传递函数及其噪声模型进行理论分析。在此基础上,采用锁相式频率技术,设计了具有低相噪、低杂散的13GHz基波信号源。测试结果显示13GHz锁相环的相位噪声达到-109.89dBc/Hz@10kHz;在2GHz带宽范围内,杂散抑制度优于-70dBc。倍频链路中末级二倍频器的倍频效率直接决定了倍频源的输出功率,准确的二极管模型以及采用变容管是提高倍频效率的关键所在。本文根据MA46H146变容管的C-V曲线提取其关键物理参数,并根据器件尺寸及经典的物理公式,使用三维电磁仿真软件HFSS建立三维封装模型。在此基础之上,使用HFSS和ADS相结合的方法,设计了串联单管结构的F波段二倍频器。测试结果表明,当输入驱动功率为80mW,外加-5V偏置电压时,二倍频器在103GHz处的输出功率达到12.6mW,倍频效率达到15%。在104GHz处的输出功率为7.7mW。目前,在此频段,国内还未见使用单管二倍频器获得相似的倍频效率。而且,二倍频器的仿真曲线和实测曲线一致性较好。最后,本文对104GHz本振源模块进行了整体性能测试。测试结果表明:104GHz源模块输出功率为8.6mW;相位噪声为-90.55dBc/Hz@10kHz;在3GHz带宽范围内,杂散抑制度优于-60dBc。