为了适应快速增长的无线通信市场的巨大需求,往往需要研究能够在射频频段工作的高性能单元电路和高品质因子的无源器件,而螺旋电感由于它的低成本和易集成等优点成为了射频片上系统发展的瓶颈。本文据此主要对射频片上螺旋电感进行了三个方向的研究:建立精确RLC电感模型的研究、片上电感优化设计的研究以及提高电感品质因子(quality factor, Q )的研究。首先,基于部分元件等效电路(partial element equivalent circuit, PEEC)方法,采用C++软件进行编程计算,研究出一种新的螺旋电感等效电路模型。该等效电路模型中的每个元件都代表明确的物理意义,可有效的反映螺旋电感中的趋肤效应、邻近效应等分布效应的影响。通过与全波分析方法相比,证明此模型在相当宽的频率范围内是有效和可行的,可广泛应用于多层内埋置射频无源电路的优化设计和仿真。其次,针对螺旋电感的物理模型,运用粒子群优化算法对螺旋电感设计参数进行优化。在工艺参数和工作频率确定的条件下,快速找出满足电感值和其他约束条件的所有版图参数,从而得到最高的品质因子。我们的优化计算结果与等Q值线图、三维电磁场仿真软件的仿真结果相比较,最大只有约2.80%的计算误差,表明该优化设计方法能够提供足够的精度和快速的优化计算速度。最后,我们采取粒子群算法优化螺旋电感的方法,设计了截止频率为2.4GHz的低通滤波器(Low Pass Filter, LPF),并利用ADS对LPF的主要性能指标进行了模拟仿真。通过对比优化前后的仿真结果,发现该方法确实可以提高LPF的性能,并且从侧面验证了粒子群算法优化螺旋电感的正确性和实用性。