太赫兹频段的射频前端系统由波导传输结构和混频器级联构成，信号从天线接收后经波导传输至混频器进行下变频，或从混频器输出经波导传输至天线辐射。波导传输损耗和混频转换效率共同决定了前端的整体性能，级联预算模型将各级的损耗和增益进行累加，为系统设计提供性能预测和指标分配的定量依据。传统级联预算模型建立在低频段射频系统的经验基础上，将波导损耗视为固定值，将混频器转换损耗视为与频率无关的常数。在太赫兹频段，波导损耗随频率升高而急剧增加，混频器转换效率对频率和本振功率的依赖性显著增强，传统模型的计算结果与实测数据之间的偏差增大。级联预算模型的重构需要将波导损耗和混频转换效率的频率依赖性纳入模型框架，使预算结果能够反映太赫兹频段的实际物理特征。
波导传输损耗在太赫兹频段的频率依赖性来源于导体损耗和介质损耗的共同作用。导体损耗由波导内壁金属的有限电导率引起，电流在金属表面的趋肤深度随频率升高而减小，表面电阻增大，单位长度的导体损耗随频率的平方根增长。介质损耗由波导内填充介质或残留气体的损耗正切角引起，损耗功率与频率成正比。在太赫兹频段，导体损耗在总损耗中的占比较低频段有所下降，介质损耗和表面粗糙度引起的散射损耗占比上升。波导内壁的表面粗糙度与趋肤深度可比拟时，电流路径的曲折增加了有效电阻，粗糙度散射损耗随频率升高而增大。波导的法兰连接和弯折结构引入额外的插入损耗，连接处的阻抗不连续和弯折处的模式转换导致反射和辐射损耗。级联预算模型需将波导的直段损耗、连接损耗和弯折损耗分别建模，根据实际传输路径的结构组成计算总损耗。
混频转换效率在太赫兹频段的频率依赖性体现在本振驱动和器件非线性两个方面。混频器的转换损耗定义为中频输出功率与射频输入功率之比，转换损耗与混频器的工作点密切相关。本振功率较低时混频器工作在非线性不充分的区域，转换损耗较高。本振功率增加后转换损耗下降，但本振功率超过阈值后混频器进入饱和状态，转换损耗不再改善甚至因本振噪声的转移而恶化。在太赫兹频段，本振源的可用功率有限，混频器难以达到最优的本振驱动电平，转换损耗高于低频段的典型值。混频器件的非线性特性随频率升高而退化，二极管的结电容和串联电阻在太赫兹频段影响混频效率，晶体管的增益和截止频率限制了其作为混频器件的适用频率范围。级联预算模型需将混频器的转换损耗表示为本振功率和射频频率的函数，而非固定常数。
级联预算模型的重构需要在模型框架中引入频率变量和功率变量。模型将前端链路划分为波导传输段和混频器段，每段的损耗或增益表示为频率的函数。波导段的损耗函数由导体损耗系数、介质损耗系数和粗糙度散射系数组成，各系数的取值根据波导的材料和加工工艺确定。混频器段的转换损耗函数由本振功率和射频频率共同决定，函数形式根据混频器的类型和器件参数确定。模型的计算流程沿信号路径逐级累加损耗和增益，在每一级根据当前频率计算该级的损耗值。对于宽带信号，模型在频域上分段计算，将信号带宽划分为多个子带，每个子带使用对应的频率计算损耗，最后将各子带的预算结果综合为总性能指标。分段计算提高了模型在宽带条件下的准确性，但增加了计算量。级联预算模型的重构还需要考虑温度对波导损耗和混频效率的影响。太赫兹前端的波导材料和混频器件的电性能随温度变化，金属波导的电导率随温度升高而下降，导体损耗增加。混频器件的结电容和串联电阻随温度变化，转换损耗相应改变。在星载和户外应用中，环境温度的变化范围较大，温度效应在预算模型中的引入使性能预测能够覆盖不同工作条件。温度变量的引入增加了模型的维度，模型参数的标定需要覆盖多个温度点，标定工作量和数据量相应增加。在温度变化对性能影响较小的场景中，模型可采用固定温度下的参数以简化计算。
工程验证中的级联预算模型需要与实测数据进行比对以评估模型的准确性。测试系统包括太赫兹矢量网络分析仪扩展模块、波导测试件和混频器测试电路。波导测试件覆盖直段、弯折和法兰连接等典型结构，测量各结构在不同频率下的插入损耗。混频器测试电路测量不同本振功率和射频频率下的转换损耗。实测数据用于拟合模型中的系数，并验证模型在不同频率和功率条件下的预测偏差。比对结果表明重构后的级联预算模型相比传统模型在太赫兹频段的预测偏差明显减小，模型能够反映波导损耗随频率上升的趋势和混频器转换损耗随本振功率变化的非线性特征。
