硅技术以其低成本、高集成度等优势，在微波和毫米波系统中越来越受到关注和采用，逐渐取代化合物半导体的主导地位。本论文以毫米波高速无线通信为应用背景，对基于硅技术的毫米波单片集成频率信号源的设计理论与技术进行了系统研究，主要创新工作如下:　　(1)对采用开关电容阵列的压控振荡器的参数估算方法进行研究，有效提高了参数估算精度;在此基础上，设计并研制了输出频率范围为18.29GHz～21.6GHz的压控振荡器芯片。　　(2)提出了一种平衡充放电电流的电荷泵结构，降低了频率综合器的输出参考杂散;在此基础上，设计并研制了输出频率范围为18.29GHz～21.48GHz的锁相环频率综合器，测试结果表明其相位噪声为-94dBc/Hz@1MHz和参考杂散抑制度为-58dBc。　　(3)通过改进双模分频器的电路结构，提高了双模分频器的工作频率;在此基础上，设计并实现了步进为8分频范围为128～248的整数分频频率综合器。　　(4)提出了一种差分共基倍频结构并改进了巴伦输出匹配方法，有效提高了巴伦输出差分信号的平衡性，从而展宽了倍频级的频率带宽;在此基础上，设计并研制了最大变频增益为20dB、最大输出功率为8dBm、输出频率范围为27GHz～41GHz的二倍频器和最大变频增益为13dB、最大输出功率为3.7dBm、输出频率范围为75GHz～92GHz的四倍频器。　　(5)分析了共射共基结构的放大系数及稳定性，并提出了一种分布式共基滤波电容的连接结构，提高了放大增益并改善了电路的稳定性;在此基础上，设计并研制了最大输出功率为28dBm的7.7GHz～12GHz功率放大器和最大输出功率为16.3dBm的77GHz～97GHz功率放大器。