在移动互联网和物联网的推动下,未来10年移动网络将会面对1000倍的数据流量的增长,而当前的4G网络难以满足如此快速增长的需求。在下一代移动通信(5G)中,毫米波(MMW)与大规模天线阵列将成为解决无线通信带宽和容量的重要技术手段。首先,MMW可以提供丰富的优质频带资源,能够解决当前频带资源短缺的问题。其次,天线的物理尺寸正比于波段的波长,因此毫米波波段对应的天线尺寸小,这正是多收多发系统(MIMO)所需要的,可以与大规模天线阵列完美配合。然而,由于天线单元的数量庞大,使用传统的射频电路不仅受限于电子器件带宽,还会面临硬件成本以及功耗问题,难以大规模集成化。大规模集成化面临的问题势必会阻碍系统容量的进一步提升。因此,利用集成光路(PIC)实现高性能毫米波通信系统的方案,吸引了学术界的广泛关注。最重要的动机之一就是,基于光子技术能够产生高质量的毫米波信号,具体来说包括相位噪声小、易调谐、可突破电带宽瓶颈等优势。除此之外,集成光路技术中研究最为广泛的硅基集成光路,其加工工艺与互补金属氧化物(CMOS)工艺相兼容,具有低成本、低功耗、抗电磁干扰等优势,而且可以大规模集成。因此,硅基光子集成技术有很大的潜力去解决毫米波段大规模天线阵列的集成化问题。本论文针对5G技术中的毫米波段大规模阵列天线系统相关的应用场景,提出了一种硅基光子集成芯片,能够实现多通道集成化毫米波信号的产生,所制备的器件尺寸为1.1×2.1 mm~2,集成了7个独立的通道,每个通道都可以实现两个重要功能:片上偏振自动反馈控制和双波长光源直接拍频法产生毫米波信号。片上偏振自动反馈控制功能由片上硅基偏振控制(SPC)单元和外围控制电路实现,可以将任意偏振态的输入信号光转化为TE模式,以保证信号光和本振光的偏振一致性。经过片上偏振自动控制之后,就可以使用双波长外差式拍频法产后所需频率的毫米波电信号。在性能验证实验中,本文首先实现了约7 ms的偏振自动控制时间和超过27 dB的输出端与监控端的消光比。之后实现了片上7路毫米波信号的产生,所产生的毫米波射频载频为28 GHz,每路携载4 Gb/s的QPSK信号,并经DSP相干接收机解调后得到了每路信号的星座图,经计算得到每路QPSK信号的信噪比SNR约为17.5 dB。