W波段覆盖75～110GHz，是毫米波中重要的窗口频率，随着电子信息技术的飞速发展以及遥感、安检等领域对接收前端要求的提高，W波段接收技术的研究具有重要现实意义。E波段工作频率为60～90GHz，包括60GHz和77GHz两个开放频段，近年来在测速测距、防撞雷达等民用领域引发持续研究热潮。围绕W波段和E波段接收技术的研究是目前毫米波应用中的热门课题。　　目前W波段和E波段应用系统前端采用的接收体制通常分为两类:超外差式和直接检波式。超外差式接收机在灵敏度、动态范围和抗干扰能力等方面具有很大的优势，混频器是超外差式接收机系统中的关键部件。在W波段，基波混频器需要毫米波高性能本振源，往往带来制作成本高、设计难度大的问题，谐波混频器将本振频率降低到了1/N(N是谐波次数)射频频率，极大地降低了本振源的设计难度。直接检波式接收机具有噪声低，直流功耗小，不需要本振源以及系统构成简单等优点，是未来接收前端的发展方向。如何提高直接波式接收机的灵敏度、动态范围一直是研究的热点。目前在E波段，国外已经有了可供工程实用的检波器产品，但是国内的检波器产品仅在微波频段研究比较成熟，E波段及以上频段的高性能检波器产品往往需要依靠从国外进口。因此，研制高灵敏度的E波段的检波器产品具有很重要的工程实用价值。　　本文立足国内现有技术条件，以实现高性能W波段谐波混频器及E波段检波器为目标，针对影响混频和检波电路性能的关键技术问题，基于课题组已经研究成熟的Schottky器件毫米波宽带等效电路模型、宽带高次谐波混频器的电路方案，设计并实现了高性能W波段三次谐波混频器和E波段宽带检波器。本文研究进展包括以下内容:　　1、采用UMS公司的DBES105a串联双Schottky结混频二极管，基于本课题组大量的研究工作基础和相对较为成熟的Schottky二极管等效电路模型，对采用波导内同向串联二极管对平衡结构的W波段三次谐波混频器进行了电路建模分析、优化设计与实验研究。本文采取奇次谐波混频器结构，将Schottky二极管直接设计在RF波导末端的悬置微带线上，使得RF信号在波导模式下直接耦合加载到串联二极管对上，减少了信号损耗。通过充分利用软基片金属化通孔工艺技术，最大程度地使得Schottky二极管的就近接地，实现其在悬置微带上和波导内的RF与本振信号同时良好接地。所采取的悬置微带平衡混频电路结构具有RF波导主模与LO微带主模的模式正交隔离的固有特性，通过优化RF波导四分之一波长短路面尺寸，使RF信号最大化加载到混频管对上。在RF波导和微带电路交界处，为了抑制RF信号高次模泄漏到LO端，在二极管对的LO输入端和IF输出端微带匹配电路部分增加了两级级联的四分之一RF波长开路线，减小RF信号的损失，同时起到回收LO三次谐波分量的作用。混频器IF端低通滤波器采用改进的两级级联CMRC结构，尺寸小，消除了寄生通带影响，有效提高了LO～IF隔离度，抑制RF信号泄漏，提取中频有用信号。利用HFSS全波分析与ADS电路仿真相结合的设计方法，对W波段三次谐波混频器总体电路进行了仿真优化设计。在理论分析与仿真优化设计的基础上，加工制作了W波段三次谐波混频器实验样品。实验结果表明，该混频器在本振为25GHz，中频在0～13GHz内的变频损耗典型值为15dB;当固定中频为2GHz，在射频75～85GHz频段内，变频损耗实测结果为10.9～18.9dB。当本振为31.5GHz，射频频率为91.5～97.5GHz（中频0～3GHz）范围内，变频损耗为10.5dB～18.2dB;当固定中频为2GHz，射频频率在90～100GHz范围内，测量得到变频损耗为11～17.2dB。可见，所设计的谐波混频器在W波段宽频带范围内实现了优良的低变频损耗特性。　　2、在全面分析毫米波检波器电路设计方案的基础上，为了便于仿真优化设计及电路实现，选取了以宽带鳍线射频输入结合高低阻抗线作为输入匹配网络的E波段宽带检波器电路方案。针对E波段检波器波导-鳍线-微带过渡结构、射频匹配网络、低势垒检波二极管和视频输出低通滤波器各电路组成部分，采用场分析与路分析相结合的方法进行了仿真建模与优化设计。对于射频匹配网络部分，由于目前缺乏精确的二极管的非线性特性物理模型，首先在电路仿真软件ADS中计算二极管等效阻抗，然后再利用场分析方法，在HFSS软件中进行匹配电路的仿真和优化，最后导出匹配网络的S参数文件，并在ADS软件中用二极管Spice模型对匹配模块的仿真结果进行验证。在仿真优化设计的基础上，加工制作了E波段检波器实验样品。实验测试结果表明，该检波器的电压灵敏度在70～80GHz频段内大于500mV/mW;在70～76GHz频段内大于1000mV/mW，实现了在宽频带范围内良好的检波灵敏度性能。