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InP基HEMT器件具有高截止频率、高增益、高热导率和低噪声等特点,其在毫米波高频段电路系统中的应用受到了越来越广泛的关注。其中,单片集成MMIC混频器(Mixer)是前端收发系统的核心电路之一,它所起的作用是完成频谱搬移的工作,其性能好坏会对通讯系统的质量带来直接影响。直至目前,对于W波段系统,如何在降低电路复杂度的同时还能获得高性能的MMIC混频器,仍然是一项极具挑战性的课题。本文基于中科院微电子研究所自主制备的100-nm栅长InP基HEMT器件,对W波段平衡式电阻型混频器及镜像抑制电阻型混频器的关键性能展开研究。首先从W波段MMIC混频器的研究近况开始,详细介绍了InP基HEMT的工作机制、工艺流程及器件模型的提取工作。紧接着以HEMT器件为核心,对电阻型混频单元的混频机制进行解释,并在此基础上,设计了单端电阻型混频器,联合仿真结果:在固定栅压VG=-0.6 V,输入LO=10 dBm@94 GHz,RF=-10 dBm@96GHz时,变频损耗达到最小7 dB,但本振-射频的隔离度效果表现不佳,仅有10 dB。针对单端电阻型混频器的隔离度较差问题,本文通过Lange电桥引入平衡结构,研制了平衡式电阻型混频器。在与单端混频器相同的本振和射频信号驱动下,其联合仿真结果:变频损耗为8 dB,本振-射频的隔离度得到大幅提升至32 dB。随后,结合Lange电桥和Wilkinson功分器,研制了一款镜像抑制混频器,联合仿真结果:变频损耗为8 dB左右,镜像抑制度在工作频率范围内大于20 dB。为了便于同其他电路级联组成系统,本文还对波导-微带过渡电路型的封装模块展开了研究,提出采用扇形结构探针来耦合波导中的TE10模以拓展工作带宽,仿真结果:在工作频率83~106 GHz范围内,回波损耗>20 dB,插损<0.2 dB,带内不平坦度<1 dB。之后将平衡式MMIC混频器装配到封装模块中进行联合仿真,变频损耗在工作带宽内小于12 dB。最后,对流片出来的平衡式电阻型混频器进行在片测试。实际测试结果:在LO=10dBm@94 GHz,RF=-10 dBm的驱动下,中频输出4 GHz范围内,变频损耗小于12 dB,LO-RF的隔离度大于20 dB。