针对多层集成电路中由于共地面开窗引起的寄模问题，通过对比“窗口遮挡”形式和多种背孔阵列抑制寄生模传播效果，发现“窗口遮挡”形式在有效抑制寄生模传播的同时会极大地增加电路损耗，存在最简背孔阵列可以达到抑制寄生模传播的效果。在不改变工艺结构的前提下，“双背孔”和“四背孔”形式可以分别满足 200 GHz/300 GHz以下介质膜抑制需求，此时背孔所占面积最小，可以有效减小背孔排列密度，增加电路集成度。

展示了一种基于新型自组装微带-波导过渡的D波段(110~170 GHz)发射机模块.过渡结构的仿真平均插入损耗为0.6 dB, 回波损耗于带内基本优于10 dB.基于该过渡结构以及阻性混频器和倍频器芯片, 设计了一种D波段发射机模块.该发射机模块工作于110~153 GHz, 峰值输出功率于150 GHz可达-4.6 dBm, 3 dB带宽为145.8~159.3 GHz.使用该模块进行了64-QAM高阶无线通信测试, 测试传输速率为3 Gb/s, 验证了模块封装方案的实用性.

利用90 nm InAlAs/InGaAs/InP HEMT工艺设计实现了两款D波段(110~170 GHz)单片微波集成电路放大器.两款放大器均采用共源结构, 布线选取微带线.基于器件A设计的三级放大器A在片测试结果表明: 最大小信号增益为11.2 dB@140 GHz, 3 dB带宽为16 GHz, 芯片面积2.6 mm×1.2 mm.基于器件B设计的两级放大器B在片测试结果表明: 最大小信号增益为15.8 dB@139 GHz, 3 dB带宽12 GHz, 在130~150 GHz频带范围内增益大于10 dB, 芯片面积1.7 mm×0.8 mm, 带内最小噪声为4.4 dB、相关增益15 dB@141 GHz, 平均噪声系数约为5.2 dB.放大器B具有高的单级增益、相对高的增益面积比以及较好的噪声系数.该放大器芯片的设计实现对于构建D波段接收前端具有借鉴意义.

利用改进的小信号模型对采用100 nm InAlAs/InGaAs/InP工艺设计实现的PHEMTs器件进行建模, 并设计实现了一款W波段单片低噪声放大器进行信号模型的验证。为了进一步改善信号模型低频S参数拟合差的精度, 该小信号模型考虑了栅源和栅漏二极管微分电阻, 在等效电路拓扑中分别用Rfs和Rfd表示.为了验证模型的可行性, 基于该信号模型研制了W波段低噪声放大器单片.在片测试结果表明：最大小信号增益为14.4 dB@92.5 GHz, 3 dB 带宽为25GHz@85-110 GHz.而且, 该放大器也表现出了良好的噪声特性, 在88 GHz处噪声系数为4.1 dB, 相关增益为13.8 dB.与同频段其他芯片相比, 该放大器单片具有宽3 dB带宽和高的单级增益.

基片集成波导(SIW)既有波导的损耗低、品质因数高、功率容量大的特点, 又兼具微带线的低剖面、尺寸小、易于与其他平面电路集成的优点, 被广泛应用于微波电路设计之中。鉴于目前测试系统及级联都采用矩形波导端口, 为实现对SIW元器件的测试及系统集成, 须对SIW元器件进行过渡结构设计。采用三维高频电磁仿真软件仿真和优化, 设计了一种新型 SIW-波导过渡结构。仿真结果表明: 该结构在 205~225 GHz频段内, 带内插入损耗在 0.5~0.6 dB之间, 回波损耗大于12 dB; 背对背结构, 插入损耗小于 1.5 dB, 回波损耗大于 10 dB, 相对带宽 11.4%。

介绍了一种基于低温共烧陶瓷工艺的新型高度集成毫米波无源接收前端, 该前端由阵列天线、馈电网络和带通滤波器构成.上述无源器件以天线集成封装方式经过一体化设计, 并应用于毫米波无线系统.首先, 设计了2×2线极化空气腔阵列天线, 通过采用新颖的内埋空气腔体结构, 使天线最大增益提高了2.9 dB.其次, 将具有双层谐振结构的三阶小型化发卡型带通滤波器和天线馈电网络进行一体化设计.该滤波器测试结果显示:插入损耗为1.9 dB, 3 dB相对带宽为8.1%(中心频率为34 GHz).最后将上述天线和滤波网络进行一体化设计, 实现了三维无线接收前端.在集成结构中, 通过采用金属柱栅栏抑制了寄生模式.测试结果显示天线最大增益可达14.3dB, 通过集成滤波馈电网络, 其阻抗带宽为2.8 GHz.该新型一体化集成前端系统具有良好的射频性能, 可作为全集成无源前端应用于Ka波段无线系统中.

介绍了一个用于混频器设计的肖特基二极管模型.根据二极管的物理结构，建立了三维电磁模型，并采用有限元法分析该模型.根据二极管中分布的寄生效应，建立了直到110 GHz的宽带等效电路.基于该等效电路，设计并优化了一个Ka频段的平衡式混频器.在32~37 GHz频率范围内，测试的变频损耗为7.5~10 dB.测试结果与仿真结果吻合地较好.