现代生活中,关于无线通信的射频收发系统已经融入了人们生活中的方方面面,应用十分广。随着技术的发展,研究频段也发展至毫米波段,同时普通高频波段的研究也更加深入。由于人们对集成芯片中电路的性能要求与日俱增,对收发机中必不可少的定向耦合器与下变频混频器的性能优化越来越迫切,如何设计低成本、低功耗、高性能的定向耦合器与下变频混频器成了业界的一个探索热点。同时,该研究对于现代通信的持续发展有重要的意义。首先,论文总结了国内外定向耦合器与下变频混频器的研究进展,并对本论文电路中所使用的工艺和巴伦、电感等无源器件结构进行了介绍和分析。然后,本文采用砷化镓(GaAs)工艺设计了一款45～85GHz宽带耦合器电路。电路采用上下对称的三节微带线附带交错枝节结构实现,枝节增加了耦合器中微带线之间的耦合电容与对地电容,更好地抵消了耦合器不连续性引入的寄生参数影响,补偿了耦合器奇模与偶模之间相速度差异引起的隔离端信号泄露,改善了耦合器的隔离度和方向性。由三维电磁场仿真表明,在45～85GHz的频段内,耦合器各端口回波损耗均小于-26d B,输出端口的传输损耗为-0.8d B。耦合器的耦合度达到了-9.5d B,隔离度均优于-32d B,其方向性均大于23d B。耦合器核心结构面积为0.31×0.12mm~2。此外,本文还基于0.18μm CMOS工艺,采用吉尔伯特结构设计了一款20～30GHz的下变频混频器。该混频器中采用了相位性能较好的变压器巴伦实现了电路信号的差分输入,并使用弱反型偏置技术,使得电路具有较低的功耗。此外,输出端采用了电阻反馈的缓冲放大器,增加了电路的增益;同时吉尔伯特的高平衡结构,使电路拥有了较优的端口隔离度。仿真结果表明,本振功率为-6d Bm时,混频器在20～30GHz频段内实现了7.8～9.8d B的平坦转换增益,端口隔离度均在27d B以上。电路在1.8V的工作电压下,静态工作电流10.5m A,芯片面积为1.41×0.88mm~2。本文设计的定向耦合器在宽带内实现了高方向性,混频器实现了低功耗与平坦的转换增益,对之后无线通信领域电路的设计有一定的借鉴意义与应用价值。