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低温共烧陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramic, LTCC)技术是共烧陶瓷多芯片组件(MCM-C)中的一种高集成度多层布线封装技术。其三维立体结构给传统的微波毫米波电路与系统设计引入了灵活的设计实现方式,所以进行本课题的研究就非常有实际意义。本文分析并研究了采用LTCC技术实现毫米波电路的理论和设计。本文首先论述了毫米波及其特点,毫米波集成电路及其发展趋势,介绍了国内外LTCC频率合成器的发展动态。针对课题各项指标的要求,通过建立锁相环路的相位噪声模型,分析了输出信号相位噪声与环路结构及环路内各器件噪声特性的关系,确定了锁相+混频+倍频的方案,并进行了方案指标的分配及指标核算。然后分析了LTCC技术的工艺流程及特点,以及LTCC技术的自身优势与不足之处,从工艺角度为利用LTCC技术实现毫米波电路的设计与制作打下了基础。基于对LTCC工艺的掌握,对本课题所设计的系统中必须攻克的LTCC技术与频率合成电路相结合的关键技术进行了一系列研究和分析,其中包括微波毫米波层间互连结构、信号隔离与屏蔽、微波倍频链中埋置型带通滤波器、毫米波倍频链中介质集成波导(SIW)滤波器的研究。提出了一种结构新颖的LTCC埋置型折叠SIR滤波器和蝌蚪型SIR滤波器,实现了微波带通滤波器的小型化和宽的带外抑制能力,实测结果都符合设计初衷。提出了一种采用SIW结构的微波毫米波折叠滤波器结构,在LTCC多层基板上设计了一种新颖的小型化毫米波SIFW带通滤波器,与SIW滤波器相比体积减小一半。在技术难点攻克的基础之上,本文进而对Ka波段频率合成器的系统设计、整体LTCC多层布局、布线进行了研究分析,最后对整个系统(包括锁相环路、微波倍频链、毫米波倍频链)分模块加工并调试,成功实现了输出频率为34.8GHz～35.2GHz,步进40MHz的Ka波段频率合成器。在整个输出频率范围内,相位噪声指标优于-83dBc/Hz@1kHz、-81dBc/Hz@10kHz、-90dBc/Hz@100kHz;跳频时间小于15μs;杂散抑制度大于61dBc;谐波抑制度大于41dBc;输出功率大于16.9dBm;整个LTCC频率合成器的基板面积为33cm2。