1、近年來，隨著衛(wèi)星通信、移動通信以及物聯(lián)網(wǎng)等技術的迅猛發(fā)展，人們對無線通信系統(tǒng)的容量和傳輸速率的要求不斷提高。無線電頻譜的低端頻段已無法滿足現(xiàn)代通信的需求，因而研究高速率、寬頻帶的微波/毫米波通信系統(tǒng)已成為學術界與產(chǎn)業(yè)界關注的焦點。收發(fā)機前端電路是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分，包括天線、低噪聲放大器、功率放大器、混頻器、開關等功能模塊。目前基于CMOS工藝設計實現(xiàn)的微波/毫米波前端電路因其具有價格低、集成度高等優(yōu)點而得到大家的青睞，具有廣泛

2、的應用前景。然而，CMOS電路存在襯底損耗大以及性能易受工藝參數(shù)、供電電源、環(huán)境溫度等因素變化的影響（PVT，Process-Voltage-Tempreture）等問題，這對微波/毫米波前端電路的元器件模型和優(yōu)化設計方法提出新的要求和挑戰(zhàn)。圍繞這些問題，從元器件建模技術與電路架構兩方面展開研究。研究了片上傳輸線和晶體管的精確建模方法，針對PVT波動設計了自愈合功率放大器，針對CMOS襯底損耗大而設計了低損單刀雙擲開關（SPDT，Sin

3、gle-Pole Double-Throw）、片上天線等前端關鍵模塊。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴分析了傳統(tǒng)頻率依賴型RLGC傳輸線模型、分數(shù)階RLGC傳輸線模型及影響傳輸線性能的介質(zhì)損耗、輻射損耗、非準靜態(tài)效應等高頻效應，提出了一種采用記憶依賴型導數(shù)概念對傳輸線進行建模的方法?；赟MIC65nmCMOS工藝以及TSMC90 nm CMOS工藝分別設計共面波導測試結(jié)構，通過在DC-67 GHz頻段內(nèi)的三種模型與測試的特征阻抗和S

4、參數(shù)結(jié)果對比表明，記憶依賴型RLGC傳輸線模型具有精度高、頻帶寬等優(yōu)點。⑵基于非線性散射函數(shù)提出了一種新的非線性行為模型。通過穩(wěn)懋(WIN Semiconductors)工藝下的pHEMT器件(PP1010MS)對新模型進行驗證。結(jié)果表明，基于非線性散射函數(shù)的二次項擴展模型能在不增加模型復雜度的同時，提高模型的精度。此外，基于新模型設計了一款工作在20 GHz的功率放大器，驗證了該模型的有效性。⑶基于TSMC90 nmCMOS工藝設計了

5、一個具有自愈合功能的60 GHz功率放大器芯片。該功率放大器具有負載匹配網(wǎng)絡可調(diào)節(jié)以及輸出功率可檢測特性，理論分析與仿真結(jié)果驗證了該架構的功率放大器具有自我愈合的功能。⑷基于TSMC90 nm CMOS工藝設計了一款60GHz單刀雙擲開關，在該設計中，創(chuàng)新性地提出了損耗補償機制的串并聯(lián)結(jié)構，減少了串聯(lián)支路的寄生電容損耗，從而改善了開關的插入損耗并提高隔離度。⑸在PCB(F4BM220)板上設計和實現(xiàn)了S波段的CRLH-TL共面波導基諧振