太赫兹(300 GHz～3 THz)电路在无损探测、深空遥感以及高速通信等方面有非常广阔的应用前景,太赫兹信号源在太赫兹电路中起着十分关键的作用,但太赫兹频段电路的设计存在着很多困难。CMOS工艺具有集成度高,制造成本低的优点,但基于CMOS工艺设计的太赫兹信号源具有输出功率过低的问题,很难应用到实际的通信系统中。为了解决这个问题,本文采用了将四个太赫兹振荡器单元电路进行功率耦合,从而得到一个较大的输出功率。本文中使用四核三推振荡器的电路结构产生太赫兹信号,电路中包含了四个太赫兹单元电路,单元电路采用三推结构,使用带地的共面波导(GCPW)作为电感,与晶体管内部的电容谐振,产生的基波信号频率在100GHz左右,并利用器件非线性所产生的三次谐波得到所需的太赫兹输出信号。为了得到更精确的仿真结果,还对晶体管上叠层金属的寄生电容、GCPW与晶体管的连接头进行了电磁仿真。为了得到更大的输出功率,将四个振荡单元电路进行互连,从而将振荡信号实现同步,将单元电路的三次谐波提取出来进行功率合成,并输出到负载上,从而得到高输出功率的太赫兹信号。本文使用了40 nm CMOS工艺设计了两款太赫兹四核三推振荡器芯片,差别仅为单元电路之间是否进行互连。本文完成了电路设计、版图设计和路场混合仿真,并进行了流片及在片测试。两者的版图面积均为0.275mm~2,在0.9V直流电压下,互连的太赫兹信号源芯片振荡频率为323.83GHz,输出功率为-15.98dBm,1MHz处的相位噪声为-71.50dBc/Hz,功耗为109.8 mW;未互连的太赫兹信号源芯片的振荡频率为329.24GHz,输出功率为-20.78dBm,1MHz处的相位噪声为-71.00 dBc/Hz,功耗为114.3mW。