随着无线通信系统的发展,相控阵系统的应用日益广泛。得益于硅基工艺的高集成度与低成本,硅基工艺在通信系统中得到了广泛的应用。本文针对硅基射频与毫米波相控阵系统中移相器与可变增益放大器进行了深入的研究,主要研究内容分为如下五个部分:1.幅相控制误差对相控阵合成波束的影响研究。首先,以一维均匀分布天线阵列为例,介绍了波束合成的原理以及合成波束的参数计算公式。其次,分析了相控阵系统中幅度与相位误差的来源,重点介绍了移相器与可变增益放大器的幅相误差特点。最后,通过Matlab仿真了不同大小的幅度与相位误差对合成波束性能影响。仿真结果为相控阵系统关键参数设计提供了理论依据,如阵列的单元数、相位控制精度、增益控制精度等。2.宽带低附加相移可变增益放大器研究。提出了有源交叉耦合相位补偿技术和低相位误差的增益控制方法,在CMOS工艺下实现了宽带、低附加相移的可变增益放大器。基于提出的设计方法,采用65nmCMOS工艺,实现了一款工作频带为20～43GHz,峰值增益为15.2dB,增益调节范围为23dB的可变增益放大器。在20～36GHz频带内,插入相位变化小于2°;在20～43GHz内,插入相位变化小于6°。3.高精度高鲁棒性数字控制可变增益放大器研究。提出了具有高鲁棒性的增益控制技术,增大了可变增益放大器的工作温度范围和供电电压范围。基于提出的增益控制技术,采用180nmCMOS工艺,实现了一款工作于8.5～11.6GHz,峰值增益为8dB,增益调节范围为15dB,增益控制精度为1dB的数字可变增益放大器。在-25～110℃,供电电压1.6～2.0V的条件下,RMS增益误差小于0.7dB,RMS相位误差小于1.7°。4.低相位误差矢量求和型移相器研究。提出了半象限相位控制技术和高效的相位优化方法,在实现低相位误差的同时,大幅降低了相位测试与相位校准的复杂度。基于提出的设计和相位优化方法,采用180nmCMOS工艺,实现了一款工作于13.4～15.5GHz的6-bit移相器,峰值增益为3.8dB。在仅测试了64个相位状态的条件下,相位优化后得到的RMS相位误差小于2.3°。5.高精度可变增益移相器研究。提出了线性相位控制技术以及正交幅相控制技术,提高了矢量求和型移相器的相位控制准确度,并在不额外增加增益调节模块的前提下,实现了输出增益可调,增益调节与相位调节互不影响。基于提出的设计技术,采用65nmCMOS工艺,实现了高精度、宽工作温度范围的可变增益移相器。该可变增益移相器实现了6-bit相位精度与14.8dB增益调节范围,工作频带为52～64GHz。在工作温度范围为-25～110℃,供电电压为1.0～1.2V的条件下,RMS相位误差小于3.3°,RMS增益误差小于0.5dB。