随着移动通信产业的快速发展,用户对现代无线通信网络的数据吞吐量、峰值数据速率以及延迟等方面的要求也有了显著提高。由此,第五代(5th Generation,5G)移动通信技术逐渐兴起,以更快的速率和更低的延迟实现数据传输。在无线通信网络中,射频收发电路在很大程度上影响系统性能,其收发的射频信号质量决定了信号功率、带宽、通信质量和网络连接速率等多项通信指标。本文主要针对24-28GHz射频前端接收电路进行了研究与设计,主要包括毫米波频段低噪声放大器和射频混频器。首先,本文针对传统共栅极低噪声放大器存在输入阻抗匹配和噪声系数的折衷问题,设计了电阻负反馈跨导增强低噪声放大器。通过采用电容交叉耦合结构,显著提高了低噪声放大器的输入等效跨导,并且差分结构不会引入额外的噪声因素。另一方面,在跨导增强的基础上引入源极负反馈电阻,实现了输入阻抗匹配与噪声系数的独立优化,同时在一定程度上提升了电路线性度。后仿真结果显示,该低噪声放大器在24-28GHz频段内噪声系数<3.4dB,增益>24dB,波动<1.2dB,输入回波损耗<-12dB,输入三阶交调点>-5dBm,芯片面积0.17mm2,功耗18.6mW。其次,本文设计了结合交叉耦合晶体管对负载的宽带有源混频器,主要包括跨导级、开关级、负载级和中频放大电路。通过在传统电阻负载Gilbert有源混频器的基础上结合交叉耦合的有源负载,提高了混频器的转换增益和噪声性能。另一方面,缓解了低电压应用的矛盾,有利于降低电路功耗。同时,中频输出缓冲器具有放大中频信号及滤波的功能。该混频器中频输出带宽1GHz,后仿真结果显示,转换增益>19.8dB,噪声系数NF(DSB)<9.6dB,输入三阶交调点>0dBm,各端口隔离度优于-45dB,芯片面积0.11mm2,功耗8.0mW。最后,本文基于24-28GHz低噪声放大器和射频混频器,完成了应用于5G通信系统的射频前端电路的实现,包括版图设计优化以及电磁仿真验证等。本文所有设计均基于55nm CMOS工艺实现,通过仿真验证,各模块指标均达到设计要求。电路中频输出带宽1GHz,在24-28GHz频段内转换增益>36dB,噪声系数NF(DSB)<5.4dB,输入回波损耗<-11dB,输入三阶交调点>-12.8dBm,系统整体性能良好。