由于频谱资源的日益紧张,当前对通信、雷达制导、电子对抗以及遥感遥测等领域电子系统的研究已经深入至毫米波甚至更高的频段。而且,随着科技的进步,人们对毫米波系统的性能要求愈来愈高。就毫米波通信系统而言,为了得到较高的通信质量,一般要求系统的本振频率源具有极高的频率稳定度和频谱纯度。另外,在某些特定的环境中,还要求系统能做到小型化。本课题即是基于这个方向,研制出了一种用于卫星通信的低相位噪声,低杂散毫米波收发前端系统。对于毫米波频段的接收、发射系统,本振频率源始终是系统中的技术难点之一,它对整个系统的性能好坏具有直接的影响,所以一般采用频率合成技术来实现。对直接式频率合成方法,由于输出的谐波和寄生频率分量难以抑制而较少采用;广泛采用的直接数字式频率合成方法,却面临输出频率上限难以提高和输出杂散的难以抑制两个难题。因此,对于微波、毫米波频段的频率合成器主要还是采用间接锁相合成的方法,并基于专用集成芯片来设计。本文根据课题提出的要求,在对当前常用的接收和发射方案进行了深入的研究之后,完成了对收发前端系统的方案设计,然后通过设计并实现发射模块的本振频率合成源系统,来验证了方案的可行性。在对相关理论做了详细分析的基础上,我们采用了一种新颖的单本振二次变频方案来做为发射模块的实现方案。该方案采用单本振源来实现二次变频,在保留传统二次变频方案优点的同时,大大降低了本振的实现难度,且更具灵活性。方案中,发射模块的两级本振信号通过对一锁相频率源进行倍频来得到。由于系统对相位噪声指标的要求非常高,所以该锁相频率源的实现成为了课题的难点。在设计过程中,我们分析了锁相环路的噪声模型,并对各单元模块进行了精心的器件挑选、设计和仿真,经过反复的调试最终使系统的具有优良的相位噪声指标,并取得了理想的测试结果。经过实际测试,发射机系统可将频率为0.95～1.45GHz的已调信号变频至毫米波频段进行发射,输出信号的相位噪声指标优于-81dBc/Hz@1kHz、-88dBc/Hz@10kHz、-103dBc/Hz@100kHz、-115dBc/Hz@1MHz,杂散优于-55dBc。最后,针对本次设计的不足之处,本文提出了一些改进措施,以及文中所采用的一些设计方法,对以后的研究和设计工作均具有一定的参考价值。