随着无线通信技术的不断创新与发展,现代无线通信已经应用在各行各业,尤其是在智能汽车的无人驾驶技术领域大放光彩,而汽车雷达（automotive radar）是保证无人驾驶稳定性和安全性的关键,在预防交通事故中起着重要的作用。互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺的发展促使晶体管的特征频率（fT）大幅上升,降低了对Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体技术的依赖,能够满足E波段（71～86 GHz）的应用,因此,人们将目光转向了更高频率的毫米波（millimeter-wave）频段。虽然市场预测非常乐观,但是毫米波雷达的高集成度、高性能、低功耗和低成本技术仍然是挑战。因此设计出成本低、集成度高、与数字电路兼容等优点的毫米波电路具有重要的实际意义。毫米波雷达收发机主要实现信号在不同频率之间的接收和发射功能,主要表现为接收射频信号解调为中频信号,发射基带信号调制为射频信号。本文的研究是基于标准65 nm CMOS工艺,设计一款应用于77 GHz毫米波汽车雷达收发机中的混频器（mixer）模块,其工作内容如下:（1）首先,介绍了国内外混频器的历史研究进展,对比了性能及特点,进而在传统混频器吉尔伯特（Gilbert）结构的基础上,对混频器的基本原理和性能参数作了详尽的介绍,提出了混频器增益、噪声和线性度等性能指标之间的折衷问题,分析了电路性能的平衡关系。（2）然后,介绍了无源器件片上巴伦（balun）的工艺特点,分析了片上巴伦的性能参数和设计方法,利用改变几何结构来优化参数,阐述了巴伦在混频器中使用的必要性以及进行端口阻抗匹配时需要注意的匹配规则和优先级,系统地整合了混频器与无源器件巴伦之间的理论知识和关系。最后通过仿真对比设计了一款堆叠结构的八边形片上巴伦,具有良好的不平衡度和插入损耗等性能指标。（3）最后,通过前文的理论基础和参数分析,对Gilbert结构进行了改进与设计,例如叠加晶体管,并联峰值电感以及添加负载电流源等,设计了一款中心频率为77 GHz的有源双平衡下变频混频器。当中频（IF）固定在100 MHz时,在1 dBm的本振信号驱动功率下,实现了最大转换增益（CG）为12.97 dB,最小噪声系数（NF）为12.56dB,输入1 dB压缩点(IP1dB)为-15.75 dBm,输入三阶交调点（IIP3）为-8.15 dBm,本振（LO）端口至射频（RF）端口的（LO-to-RF）隔离度（isolation）为49 dB,在1.2 V的电源电压下功耗为6.95 mW。该设计模块适用于77 GHz的毫米波接收机汽车雷达。