随着毫米波通讯在商业和军事应用的快速发展,作为毫米波系统的关键部件毫米波源的需求也在日益增长。通常来说,毫米波源的获取方式有两种,一是通过直接振荡获取,二是通过倍频获取,然而通过直接振荡获得的毫米波源,它的频率稳定性和相位噪声特性往往很难满足工程的需要,所以毫米波源的获取主要通过倍频方式。本文介绍了毫米波的特点及倍频器的倍频机理和发展动态,研究并提出了一种基于分离二极管对的具有补偿焊盘结构的平衡式倍频技术。利用该技术并结合电路分析技术和三维场分析技术,以提高倍频输出功率和增加输出信号稳定性为目标,分别研制了F波段倍频链路的各频段电路模块。首先,研究了肖特基二极管的建模方法。结合电路等效的思想,建立了能够表征肖特基二极管特性的仿真模型。其次,提出了一种基于分离二极管对的微带补偿焊盘结构。该结构是对传统分离二极管对微带焊盘的一种改进,该补偿焊盘能够有效的补偿由二极管焊盘所产生的寄生电容效应。本文采用肖特基二极管研制了性能优良的Ka频段倍频器,该倍频器在30-37GHz频率范围内的输出功率均在4dBm以上,在35.4GHz时输出功率最大为5.8dBm。然后,基于功率合成思想,研究了微带-波导过渡结构。分别研制了Ka波段及F波段的E面双探针微带-波导过渡,该过渡结构可实现两路功率分配与合成的功能。本文采用肖特基二极管研制了F频段双路平面功率合成倍频器,该倍频器在75.6-105GHz输出频率范围内,输出功率均在7dBm以上,在97.5GHz频率处,最大输出功率为9.8dBm。最后,展开了F波段倍频链路的研究,研制了相应频段的驱动功率放大器,结合各频段倍频器完成F波段倍频链路的研制。本文提出的倍频器结构可以推广到更高频段,对亚毫米波及太赫兹频率源的获取具有积极推动作用。