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随着无线通信技术的迅猛发展及高速率宽频带通信市场需求的不断扩大，设计和实现具有高集成度、高性能、低功耗和低成本的毫米波单片集成电路迫在眉睫。近年来，随着深亚微米和纳米CMOS工艺的日趋成熟，其沟道长度不断减小，截止频率fT不断增加，和Si基CMOS具有低成本、低功耗以及能与基带IC模块的工艺相兼容等特点，设计和实现毫米波CMOS集成电路已成为国际上的研究热点。本文采用标准0.18pm 1P6M CMOS工艺对应用于毫米波段的有源、无源器件进行了建模，并设计实现了36GHz CMOS集成压控振荡器和收发机开关。
本文首先对应用于毫米波段的无源器件(共面波导传输线)和有源器件(MOS场效应晶体管和MOS变容管)进行了详细的探讨，研究了它们的器件构造、工作原理、版图、等效电路模型等，给出了具体的建模方法和过程。随后分析了无线收发机中压控振荡器(VCO)和开关的实现方案，并研究了VCO的相位噪声，给出了适合毫米波应用的36GHz串并(Series-Shunt)联式对称开关结构和双推(push-push)式的交叉耦合VCO结构。
本文采用MINIMOS-NT器件仿真软件设计实现了基于标准0.18μm CMOS工艺，栅长0.18μm，栅宽100μm的NMOS晶体管建模以及积累型MOS变容管的建模，采用HFSS首次完成了Si基新型V型接地共面波导(VGCPW)传输线的物理建模，由物理模型得到的等效传输线电路模型可以较好地预测其真实器件从100MHz到40GHz频率范围内的高频性能。采用Candence平台完成了对36GHz双推式CMOS压控振荡器(VCO)和开关(SWITCH)的仿真和版图设计，并采用Diva验证工具完成了电路的DRC和LVS验证。VCO获得了调谐范围为34.3～37.1GHz，相位噪声为-124.7dBc/Hz@1MHz，功耗为27mW；开关获得插入损耗<0.45dB，隔离度>46dB,P1da=12dBm的较好仿真结果，各项性能达到了预定的设计指标。