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随着无线通信技术的发展,高数据传输速率,高集成度,低成本的射频前端电路成为近年来学术界和工业界研究的热点。工作在毫米波频段的电路可以利用更多的带宽资源,因此具有更高的数据传输速率。在主流的半导体制造工艺中,CMOS工艺具有更高的集成度和更低的成本。开关和环形器在射频前端电路中起着信号选择的作用,是无线通信系统的关键模块。本论文基于Bulk CMOS工艺,研究并设计了工作在毫米波频段的开关和环形器芯片。本文首先介绍了硅基毫米波开关和环形器的研究背景和意义,同时也介绍了国内外相关工作的研究现状和发展动态。这些内容进一步确认了本课题的研究意义和研究可行性。接着笔者分析了 MOSFET的工作原理和等效模型,并介绍了主要的无源器件:电感,变压器巴伦和传输线。它们是电路的重要组成部分。随后笔者分析了开关和环形器的主要参数:插入损耗,隔离度,回波损耗和功率容量,并分析了改善这些参数的方法。通过对器件和电路参数的介绍,读者可以对硅基毫米波开关和环形器有一个全面的了解。紧接着,基于上述的基础知识,本文采用标准的Bulk CMOS工艺研究并设计了一款单刀双掷(SPDT)开关芯片和两款环形器芯片。所设计的单刀双掷开关芯片基于65-nmCMOS工艺。后仿真结果表明,在25GHz～30GHz的工作频率内,开关发射和接收模式的插入损耗分别小于1.72dB和0.91dB,隔离度分别大于26dB和16.6dB。在28GHz,发射和接收模式的输入1 dB压缩点分别为31.8dBm和9.1 dBm。芯片版图面积仅为190um*135um。所设计的有源准环形器芯片基于180-nm CMOS工艺,测试结果表明,在中心频率28GHz,准环形器的插入损耗分别为-10.2dB和-11.5dB,在全频带内,准环形器的各项隔离度均大于17.3dB。准环形器芯片的核心面积为460um*560um。最后,为了提高硅基片上环形器在毫米波频段的电路性能,本论文基于65-nm CMOS工艺,研究并设计了一款无源环形器。后仿真结果表明,在中心频率28GHz,无源环形器的插入损耗均小于6.86dB。隔离度均大于13dB。回波损耗均大于16.5dB。发射和接收模式的输入1dB压缩点约为12dBm。无源环形器的核心面积为900um*1400um。上述开关和环形器芯片的设计加深了笔者对信号选择电路基本原理的理解,同时也为国内毫米波开关和环形器的研究提供了思路。