随着硅工艺和通信技术的飞速发展,射频集成电路(RFICs)制造技术和特性分析成为学术界和工业界研究的热点。作为射频集成电路的核心部件,片上螺旋电感已被广泛应用到射频模块中,如压控振荡器、低噪声放大器、功率放大器、混频器以及阻抗匹配电路中。而芯片上的单片变压器广泛地应用于射频集成电路中的阻抗变换、阻抗匹配、直流隔离、信号耦合中。在过去的十几年里,对于如何设计高性能螺旋电感,人们做了大量的实验和理论研究工作。为了有效地增强螺旋电感的品质因数,学者们提出很多工艺上的或者形状上的优化方案,例如悬空垂直结构,差分驱动模式,应用高阻硅作为衬底,应用格状接地屏蔽(PGS)等。进一步地,芯片占用的面积也是设计者们必须注意的问题,平面螺旋电感占据的芯片面积相对其它片上器件来说比较大。为了进一步缩小芯片面积,降低制造成本,人们提出了多层螺旋电感和变压器的结构。一方面,先进的芯片制造工艺为射频和微波集成电路提供了更广阔的设计空间,以至于多种三维立体结构纷纷应用在这些高性能电路中,但另一方面使得多层螺旋结构无源器件建模变得更加困难。因此无源元件的准确建模、参数提取和优化设计已经成为射频微波集成电路的关键技术之一。本论文第二章首先概要地阐述了前人们提出的经典电感结构、改进的电感模型以及电感模型中各个参数的提取方法;第三章介绍了平面螺旋电感和多层螺旋电感低频电感的计算方法,重点介绍利用部分元等效电路(PEEC)方法提取频变电感和频变电阻;第四章详细介绍了共面传输线和螺旋电感衬底涡流损耗的参数提取;第五章介绍了片上螺旋电感的设计,分析研究了一种新型的群组交叉差分电感结构,这种结构相比传统的差分电感结构,在占有同样大小电感值和芯片面积前提下,能够使寄生电容降到最低,从而获得较高的自谐振频率。进一步介绍了多层电感两种新型电路模型,一种为新型频变电路模型,另一种为可以拓展的分布式电路模型,模型预测结果和试验结果的良好吻合验证了模型的正确性和有效性。