随着新一代通信技术及雷达技术的发展,毫米波相控阵系统得到了广泛的应用,其赋予了收发机灵活的波束赋形、波束扫描能力,并且提高了工作距离,而移相器作为核心相位控制单元,成为近年来学术界与工业界的研究热点。本文首先介绍了大规模相控阵系统的基本理论,基于一维均匀线阵,介绍了窗函数加权法、零陷滤波法以及自适应波束优化等主流波束赋形算法。针对射频移相、数字移相、中频移相、本振移相以及混合移相等架构进行了分析对比,最后研究了相控阵系统中阵列单元数,天线间距,通道间隔离度对阵列天线方向图的影响,以及幅相控制模块的控制精度和均方根（Root-Mean-Square,RMS）误差对相控阵系统性能的影响。其次,从硅基器件模型及物理结构入手,分析了无源电容电感,晶体管开关的等效电路模型,通过P-N结扩散理论对晶体管导通电阻和关断电容的温度特性进行了解释。通过加入晶体管关断寄生参数Coff,建立了完整的低通移相网络模型,修正了在毫米波频段串联电感Ls、并联电容Cp的相位公式,并以此为基础分析了在无源移相器中移相量随温度变化的关系。针对开关型移相器,在Ka波段多功能数控移相收发组件中,对开关型低通Π移相单元的温度特性进行了-55～85℃的高低温测试,对上述的理论分析和推导进行了验证。在W波段FMCW（Frequency-Modulated-Continuous-Wave）调频连续波相控阵雷达芯片中,提出了基于晶体管寄生电容的温度补偿结构以及步进式编码设计,提高了高精度的移相单元的移相精度及温度鲁棒性。在片测试结果表明,RMS相位误差小于4°,RMS幅度误差小于1 dB,工作温度覆盖-55～85℃。针对矢量调制型移相器,在E波段相控阵通信前端芯片中,提出了基于变压器耦合的两级级联全差分宽带正交耦合器,拓展其幅度平衡性带宽到65～80 GHz,同时插入损耗仅为5.9 dB;采用改进的吉尔伯特单元可变增益放大器,提高了移相器的线性度。在电流加权分配型数模转换电路中引入额外的有源温度补偿偏置电路,从而改善了附加幅度误差,同时弥补了移相器在高温工作时增益的恶化,提高了温度鲁棒性。EM（Electro-Magnetic Simulation）电磁仿真结果表明,该移相器在0～90°相位范围内,RMS相位误差小于1.4°,RMS幅度误差0.5 dB,插入损耗为-5±0.8 dB。