最近十年,无线领域如手机、智能化运输系统和可视电话取得了令人瞩目的发展,迫切需要这样一个收发机:高度集成、低成本、小面积和低功耗。随着CMOS工艺特征尺寸不断减小和无线通讯技术的迅速发展,高速通信和无线应用开始使用深亚微米CMOS工艺来实现。MIM电容是CMOS工艺中一个重要的无源器件,在偏置电路、低噪声放大器和振荡器等电路中得到广泛应用。在混合信号集成电路设计中,衬底耦合会干扰模拟电路的正常工作。为减小衬底耦合效应,人们在MIM电容和衬底之间设计了接地屏蔽结构。本文研究了一种凹形接地屏蔽结构,分析了凹形接地屏蔽对Q值和电容主值的影响。采用0.13μm CMOS工艺设计了MIM电容。测试证明,凹形接地屏蔽提高了MIM电容的Q值。和不带接地屏蔽结构比较,在11.8GHz处Q值提高了11%,在18.8 GHz处提高了14%。另外,将实验结果和传统的平面形接地屏蔽在寄生电容方面作了比较。实验表明,凹形接地屏蔽减轻了对MIM电容和屏蔽层间寄生电容的影响。另外,我们分析了片上测试技术和参数提取方案。由于凹形接地屏蔽简化了衬底的建模,基于设计结构提出了带凹形接地屏蔽MIM电容一个简单的电路模型。为了设计的高产出率,需要准确的电路模型。当频率上升到5 GHz及以上,电路设计师需要有在宽频带有效的简单电路模型用于仿真。本文在分析了趋肤效应和邻近效应的基础上,提出了一个LTCC电感的宽带电路模型。该模型用三种LTCC电感(曲折线形电感,螺旋电感和螺旋堆叠电感)得到验证。由于这个模型由频率无关的元件组成,所以可以用于SPICE兼容的模拟器中。由于片上螺旋电感易于集成,所以在射频集成电路中得到广泛使用。它是压控振荡器、滤波器和低噪声放大器的重要器件。基于趋肤效应、邻近效应和衬底损耗的分析,提出了片上电感的宽带电路模型。该模型用二维电感在0.13μm CMOS工艺下得到了验证。这个二维电感有两个变量:圈数和半径。这种模型在较宽频带范围内(甚至超越谐振频率)吻合测量结果,且最大误差是4.91%。为优化压控振荡器的设计,分析了压控振荡器的相位噪声产生机制,分析了无源器件在电感电容压控振荡器的应用。基于SMIC工艺设计库(PDK),改进了一种MIM电容,其面积比PDK中MIM电容的面积小。这相应减小了LC VCO的面积。采用PDK中的MIM电容设计了一个电感电容压控振荡器,用这种改进的MIM电容设计了另一个电感电容压控振荡器。测试比较了这两个振荡器在相位噪声和输出频率上的差别。在产生正交信号VCO的设计中,采用二分频结构,实验研究了缓冲器对VCO性能的影响。采用的是0.18μm CMOS工艺,以上两个改进在单个模块上进行了验证,然后放到频率合成器中进行验证。