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随着微波毫米波集成电路技术的进步,有源相控阵雷达技术也在不断的发展。T/R（Transmit/Receive）组件作为相控阵雷达中的关键部件,其性能直接影响到相控阵雷达的整体性能。为了适应相控阵雷达系统多功能、高集成、高性能、低成本的发展需求,CMOS和SiGe BiCMOS等硅基半导体工艺已被广泛应用于T/R组件电路设计中。因此,采用硅基工艺对T/R组件中的电路进行研究和设计具有重要的现实意义和应用价值。本文致力于Ku波段硅基相控阵收发组件的关键技术研究与芯片设计。基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,本文完成了 6-18 GHz宽带无源巴伦、两款12-18 GHz单刀双掷开关、15-17 GHz低噪声放大器、14-16 GHz单级功率放大器、14-18 GHz两级功率放大器、12-17 GHz 6位数控步进衰减器、10-18 GHz 6位数控有源移相器、6-18 GHz 6位数控有源移相器和13-15 GHz硅基幅相控制多功能系统芯片的流片验证。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,提出了一种适用于微波、毫米波电路设计的路场混合仿真方法。在对无源巴伦研究分析的基础上,采用开路短截线补偿技术,设计了一款工作在6-18 GHz频率范围内,幅度平衡度和相位平衡度优良的宽带无源巴伦芯片,为后续章节有源移相器的设计提供所需的巴伦。测试结果表明:在6-18 GHz频率范围内,该宽带无源巴伦幅度不平衡度小于1 dB,相位不平衡度小于2.2°。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,采用深N阱NMOS射频nfettwrf晶体管和dgnfettwrf晶体管,使用串并联电路结构并结合衬底浮接技术和LC谐振技术,设计了两款工作在12-18 GHz频率范围内的单刀双掷开关芯片。测试结果表明:1.小线性度串并联单刀双掷开关插入损耗小于1.97dB,开关隔离度大于-29.5dB,开关线性度大于11.98dBm;2.线性度可调串并联单刀双掷开关损耗小于2dB,开关隔离度大于-37.5dB,开关线性度最高可达26.8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用SiGe HBT晶体管,设计了一款工作频段位于15-17 GHz,带有片内温度补偿电路和ESD保护电路的低噪声放大器芯片。测试结果表明:在15-17 GHz频段范围内,增益S21为15.1～13.6 dB,噪声系数为3.4～3.8 dB,输入端口S11小于-9.1 dB,输出端口S22小于-10.4 dB,输入线性度IP-1dB大于-9.8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用SiGe HBT晶体管,设计了两款工作频段位于Ku波段的功率放大器芯片。测试结果表明:1.单级功率放大器的工作频段位于14-16 GHz,增益 S21 为 9.3～7.3 dB,输入端口 S11 为-8.4～-12.4 dB,输出端口 S22 为-5～-6.2dB,输出线性度OP-1dB最大可达17.83dBm,最大功率附加效率PAE可达17.9%;2.两级功率放大器的工作频段位于14-18 GHz,增益S21为22.4～26.9 dB,输入端口S11为-6.5～-20.7 dB,输出端口-3.3～-7dB,输出线性度OP-1dB最大可达21.43dBm,最大功率附加效率PAE可达18%;本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,对数控衰减器中常用的衰减单元电路进行了相应的分析和研究,在研究的基础上提出了一种新的电容补偿方法,设计了一款工作频段位于12-17 GHz的6位数控衰减器芯片。测试结果表明:在12-17 GHz频率范围内,衰减器输入端口 S11<-13 dB,输出端口 S22<-14 dB,插入损耗为6.99～9.33 dB,最大衰减量为31.8～30.3 dB,衰减RMS幅度误差值为0.58～0.36 dB,衰减RMS相位误差值为2.06°～3.46°,输入线性度 IP-1dB 为 13.6～16.2 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,使用宽带无源巴伦,结合两级RC多相滤波器和正交全通滤波器电路结构,采用矢量调制的方法设计了两款6位数控有源移相器芯片。同时,对有源移相器电路中所要使用到的电路模块进行了详细的分析和介绍。测试结果表明:1.10-18 GHz 6位数控有源移相器输入端口 S11<-8.9 dB,输出端口 S22<-11.5 dB,增益幅度S21为-10.1～-12.8 dB,移相RMS幅度误差小于1.1 dB,移相RMS相位误差为1.5°～3.7°,在0°移相状态（参考态）下,输入线性度IP-1dB为9.4～11.2 dBm;2.6-18 GHz 6位数控有源移相器输入端口S11<-9.2 dB,输出端口 S22<-10.4 dB,增益幅度S21为S21为-1.85～0.95 dB,移相RMS幅度误差小于1.04 dB,移相RMS相位误差小于4.36°,在0°移相状态（参考态）下,输入线性度IP-1dB为5.4～8 dBm。本文基于0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,结合所研究的各个子模块电路,设计了一款工作频段位于13-15 GHz的硅基幅相控制多功能系统芯片。测试结果表明:在13.6～15.5 GHz频率范围内,接收链路增益大于7 dB,噪声系数值为10.2～17.8dB。在13～15 GHz频率范围内,接收链路移相RMS幅度误差为1.07～1.46 dB,移相RMS相位误差为3°～4.51°,最大衰减范围为29.5～28.2 dB,衰减RMS幅度误差为0.81～1.42 dB,衰减RMS相位误差为3.47°～4.8°,在14 GHz频率处的输入1dB压缩点为-15.4 dBm;在13.2～15.1GHz频率范围内,发射链路增益大于5 dB。在13～15 GHz频率范围内,发射链路移相RMS幅度误差为0.33～2.07 dB,移相RMS相位误差为3.4°～4.89°,最大衰减范围为29.2～28 dB,衰减RMS幅度误差为1～1.67 dB,衰减RMS相位误差为3.38°～6.46°,在14 GHz频率处的输入1dB压缩点为4.6 dBm,饱和输出功率为13 dBm。初步实现了相应的衰减移相功能,并为后续的设计改进提供了坚实基础。