载波直接调制技术是目前国内外研究的热门领域之一,矢量调制器作为该技术的典型应用受到越来越多的重视。国外对矢量调制器的研究已有20年之久,现已达到成熟阶段,并已应用于数字通信系统、雷达对消系统、相控阵天线中。而国内在近几年才开展了对矢量调制器的研究,由于加工工艺的限制,产品在较高频段尚没有得到广泛应用。本文对矢量调制器进行了研究,并借助台湾WIN公司的MMIC工艺线设计了一款工作于W波段的平衡I-Q矢量调制器单片,之后又进行了矢量调制器的模块化设计。由于W波段的矢量调制器在国内鲜有报道,因此本文的研究对该领域未来的发展具有重大的参考价值。本文首先介绍了平衡I-Q矢量调制器与其他常见类型的矢量调制器相比所具有的优势,并分析了其工作原理。之后采用0.15μm GaAs PHEMT工艺线设计了一款工作于W波段的平衡I-Q矢量调制器单片。文中详细介绍了其设计过程,包括正交耦合器和同相合路器的选取以及MMIC设计中的一些注意事项,并结合电磁仿真软件ADS和HFSS完成了平衡双相幅度调制器单片和平衡矢量调制器单片的版图设计。在设计过程中我们发现,采用端口特性阻抗为50欧姆的Lange耦合器所制成的平衡双相幅度调制器动态范围较小,我们通过将该处的Lange耦合器的端口特性阻抗提高至70欧姆,实现了平衡双相幅度调制器动态范围的增加,同时也使得最终的芯片版图面积更小。仿真结果显示,平衡双相幅度调制器的幅度衰减量从9dB到40dB,并实现了双相调制,相位误差小于2°,输入输出端口回波损耗在整个W波段内都大于14dB,单片尺寸为1.4mm×0.7mm;平衡矢量调制器的最小插入损耗为11dB,最小全相插入损耗为15dB,并实现了整个360°相位的变化,在整个W波段内,输入输出端口回波损耗均大于14dB,该仿真结果已达到了较好的水平,单片尺寸为1.9mm×1.3mm。由于该矢量调制器单片尚未投送流片,本文又利用现有的W波段平衡双相幅度调制器单片,采用混合集成的方式设计了矢量调制器模块。最后对该模块进行了加工、装配和测试,分析了其测试结果并提出了改进方案。