摘要
当前，微波器件朝着小型化的方向不断发展，功能也在不断增加，对体积也要
求越来越小。二维平面已经渐渐不能满足小型化的要求，因此逐渐趋于利用三维空
间，把电路集成在一起，在小型化的同时，满足多功能的需求。
本文旨在将多通道宽带接收机中的本振倍频链路进行多层电路化设计，充分
利用高度上的空间，将无源的功率分配网络置在内层，将频综、放大、倍频、滤波
等器件放在表层，内外层交叉放置，在缩小整体电路体积的同时，还能有效降低干
扰，提高整个本振电路的性能。
本文首先分析了单层本振链路的不足之处，针对其体积较大、杂散较多等问题
给出了基于多层微波板的多通道本振倍频链路设计方案。为了实现信号在多层电
路不同传输层中的传输，本文分析了各传输层的特点，结合多层PCB工艺给出了
适合在混合介质中传输的内层传输线形式。随后针不同层间的互连结构进行了电
路等效和建模仿真分析，找出了影响其传输性能的主要因素，并充分利用多层PCB
工艺的优势，引入类同轴结构，采用通孔代替盲孔，减小插入损耗的同时，还能降
低工艺要求和成本。仿真结果表明该垂直互连结构在0~40GHz频率范围内，回波
损耗优于20dB，插入损耗优于0.5dB。
随后设计了内层的宽带威尔金森功率分配器，置于内层的威尔金森功率分配
器的隔离电阻由于多层PCB工艺的限制，一直是内层功分器设计的一个难点和痛
点，为了降低工艺难度和对加工精度的要求，通过垂直互连结构将隔离电阻外置于
表层电路，在保持良好功分性能的同时，大大降低了加工难度。仿真结果表明该八
路功分网络功分性能良好，在20~40GHz的工作频率范围内，回波损耗优于20dB、
各端口的插入损耗优于2dB、幅度/相位一致性良好、各端口之间的隔离度优于20
dB。
为了实现本振信号的宽带输出，直接采用了集成VCO的宽带频率综合器，但
由于频率综合器内部和倍频链上均有二倍频器，二者的强非线性作用导致最后输
出的本振信号中会包含较多的谐波信号，且高低次谐波信号相互交叠，无法通过简
单的低通或者高通滤波器滤除。通过对倍频产生的谐波杂散信号的分析，采用基于
薄膜工艺的三段开关滤波器组分段滤除各段的倍频杂散信号。仿真结果表明各段
滤波器各自的通带内，插入损耗优于1.5dB，回波损耗优于20dB，上下边带2GHz
外的抑制度均大于35dB。
最后充分利用多层微波电路的优势，把内层和表层电路进行了集成，并对各单
元电路和整个倍频链路进行了测试，测试结果表明整个倍频链路的方案可行，能够
满足多通道宽带本振信号的要求。本文深入探讨了基于多层微波电路的层间互连
结构、层间电路、隔离电阻外置功分网络等微波结构和电路的设计，为微波电路的
多层化设计提供了新的思路和参考。
关键词：多层电路，垂直互连，宽带功分器，开关滤波器，外置隔离电阻
ABSTRACT
Currently,microwavedevicesareconstantlydevelopingtowardsminiaturization,
withincreasingfunctionalityandagrowingdemandforsmallervolumes.Thetwo-
dimensionalplaneisgraduallyunabletomeettherequirementsofminiaturization,soit
isgraduallytendingtousethree-dimensionalspacetointegratecircuitstogether,while
miniaturizing,tomeetmultifunctionalneeds.
Thisthesisaimstodesignamulti-layercircuitforthelocaloscillatorfrequency
doublinglinkinmulti-channelbroadbandreceivers,fullyutilizingthespaceathigh
altitude.Thepassivepowerdistributio