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随着毫米波、亚毫米波芯片及电路技术的发展，毫米波、亚毫米波系统在天文、医学、通信等领域中得到了越来越广泛的应用。作为毫米波、亚毫米波超外差系统核心的频率源技术也得到了长足的发展，尤其是固态倍频源有取代诸如真空管振荡器、光学振荡器等频率源的趋势。本文主要研究毫米波、亚毫米波频段固态倍频器的设计及制作方法，所取得的主要研究成果包括:
(1)研究毫米波、亚毫米波频段固态倍频器的核心部件——肖特基二极管的建模方法。分别采用等效电路模型法以及物理模型法对MACOM公司的MA46H146肖特基变容二极管以及UMS公司的DBES105a肖特基变阻二极管进行建模。在倍频器仿真中研究DBES105a二极管的物理模型中某些未知尺寸参数的变化对倍频器性能的影响，从而提高模型的可靠性。本文所设计倍频器的测试结果与仿真结果较好的吻合度也验证了该建模方法的准确性。
(2)采用MA46H146肖特基变容二极管分别设计了Q频段以及W频段两款单管倍频器。Q频段倍频器的测试结果与仿真结果较为吻合，在43GHz～49GHz频率范围内，倍频器输出功率大于5.5dBm，倍频效率大于12％。W频段倍频器测试结果与仿真结果存在一定的差异，测试输出功率比仿真结果平均低5dB以上，这主要是因为变容二极管的推荐最高工作频率不够高（约60GHz左右），且设计中采用了简化的等效电路模型。
(3)提出一种便于外加偏置的平衡式二倍频器结构。该结构通过对传统的鳍线/悬置微带线倍频器结构进行改进，将鳍线端口而不是悬置微带线端口作为倍频器的驱动信号输入端口，并采用带有偏置电路的悬置微带/波导过渡为二极管提供外加偏置电压。本文采用MA46H146变容二极管设计了一款Q频段平衡式二倍频器，采用DBES105a变阻二极管设计了一款W频段平衡式二倍频器。其中Q频段平衡式二倍频器在33GHz～50GHz频率范围内，输出功率大于10dBm，倍频效率大于10％。W频段平衡式二倍频器在92GHz～96GHz频率范围内，输出功率大于5dBm，倍频效率大于3％;峰值输出功率为8.5dBm，对应峰值倍频效率为7％。对W频段倍频器的仿真及实验表明，外加偏置可优化变阻倍频器的性能，使其在不同驱动功率下都达到最佳倍频效率。这也验证了本文所提出的平衡式二倍频器结构的有效性。
(4)采用石英基片工艺研制了一款D频段平衡式二倍频器。首先提出一种适合于石英基片的波导/鳍线过渡结构及安装方式，并通过仿真和实验验证了该结构的可行性。倍频器的测试结果表明，在驱动功率为14.4dBm，二极管偏置电压为-0.4V时，最大输出功率为5.3dBm，峰值倍频效率为12.9％。
(5)提出一种基于双面鳍线/双面悬置微带线的单基片单腔体功率合成式二倍频器。为提高倍频器的输出功率，功率合成式倍频是目前国际上的研究方向之一。据作者所知，本文为国内首个成功研制出功率合成式倍频器。与国外采用Y-型波导功率合成以及双基片单腔体功率合成式倍频不同，本文设计了一款W频段单基片单腔体功率合成式倍频器，具有集成度高、便于加工和装配的优点。测试结果与仿真结果吻合较好，在驱动功率为20dBm，输出频率86GHz～94GHz范围内，输出功率大于6.3dBm，峰值输出功率为9dBm。