随着射频集成电路中片上系统(SOC)的迅猛发展,单片无源器件,包括电感、电容、变压器和巴伦等,已被广泛应用在射频集成电路设计中,尤其是片上螺旋变压器,它可以实现阻抗变换、谐振负载、低噪声反馈、带宽增强以及差分到单端转换等功能,因此设计出高性能、低成本的片上螺旋变压器是研究工作的主要目标。尽管目前单片变压器的制造工艺取得了很大的突破,但是片上螺旋变压器的建模在很大程度上仍被忽视,没有显著的进步。现有的工艺库中几乎没有片上螺旋变压器的等效电路模型,所以大量的时间被浪费在变压器的优化设计上,且精度也达不到要求。因此,建立适用于射频集成电路的精确的片上螺旋变压器等效电路模型有着深远的意义。本文基于硅衬底的片上螺旋变压器,对几何参数特性、等效电路模型以及参数提取方法进行了研究与分析,主要内容包括：1)介绍了片上螺旋变压器的结构原理与常用的参数指标,包括耦合系数、品质因数和插入损耗等；2)研究了中心抽头变压器、交错互绕变压器和叠层结构变压器的性能优劣以及这三种结构变压器分别适用的电路；3)分析了线宽、间距、内径和圈数等四个几何参数的变化对片上螺旋变压器性能的影响,探究其优化设计的方法,使得变压器可以满足不同射频电路的要求；4)提出了一种改进的片上叠层式变压器等效电路模型参数提取方法,该方法结合了直接提取法和优化法,利用直接提取法确定参数初值,利用优化法改进精度,在保留两种方法优点的同时,克服了这两种方法的缺点；5)推导了等效电路模型参数提取方法的公式,通过100MHz-60GHz频段内模拟结果与测试结果的对比,验证了该参数提取方法的正确性与精确度。