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目前，由于无线通讯技术的飞速发展，迫切需求在各种复杂环境下具有高精度、多通道、大数据以及抗干扰等高性能的相控阵雷达(Phased Array Radar， PAR)系统。相控阵天线由大量小型天线单元排列成阵面组成，而天线单元都由不同的移相开关控制，通过开关调整各天线单元输出的相位，就能合成不同相位的波束，控制每个单元相位的就是一个T/R(TransmiT/Receive)模块。因此作为T/R模块的关键电路，研究能同时工作在多个频段的超宽带移相器和衰减器就尤为重要。
本文基于SMIC40nmCMOS工艺，完成了两个超宽带CMOS6-bit移相器和衰减器的设计。论文主要工作如下：
(1)对移相器与衰减器的关键器件MOS开关的性能进行了详细的分析。针对MOS开关的连接方式、尺寸、偏置电压和固有相位误差都进行了详细的分析，提出了MOS开关优化方案，尽量减小MOS开关的寄生效应对电路的影响。
(2)研究设计了一种工作在14~20GHz超宽带内的6位移相器。通过分析不同移相器类型的优缺点与适用范围，再结合仿真分析进行对比，选取合适的类型进行电路设计。11.25°、22.5°、45°和90°相移单元采用桥T型相移结构，这种结构具有占用面积小、插入损耗小等优点；5.625°相移单元由于需要极大的电感和极小的电容，不能采用桥T型结构进行设计，提出了一种拓扑结构更加简单，尺寸更小，且插入损耗也很低的小相位相移结构。而对于180°大相移电路，采用两个90°相移单元级联而成。再通过逐位迭代进行仿真比较的方法，确定移相器6个基本单元的级联方式。最后进行了版图设计及仿真。芯片面积为3.26×0.76mm2，相移量最大为355.78°，且平坦度良好，插入损耗小于10.65dB，后仿真相移误差小于3°，移相器整体性能良好，符合设计要求。
(3)研究设计了两个6位衰减器，分别工作在11.1~31GHz和30~50GHz带宽内。通过与其他结构类型进行仿真对比，选取桥T型结构进行0.5dB、1dB、2dB和4dB小衰减位的设计，选取π型结构进行8dB和16dB大衰减位的设计。采用逐位迭代进行仿真比较的方法，确定衰减器6个基本单元的级联方式。最后进行了版图设计及仿真。
1)工作带宽为11.1~31GHz时，衰减量最大为31.48dB，插入损耗小于2.84dB，输入输出回波损耗均小于-10dB，隔离度良好。
2)工作带宽为30~50GHz时，衰减量最大为31.36dB，插入损耗小于4.38dB，输入输出回波损耗均小于-10dB，隔离度良好。
设计的两个衰减器的芯片面积为0.14×0.07mm2。设计的这两款6位衰减器均满足了工作在超宽带且插入损耗低，衰减误差小的要求，电路性能良好。
本文基于SMIC40nmCMOS工艺，完成了两个超宽带CMOS6-bit移相器和衰减器的设计。论文主要工作如下：
(1)对移相器与衰减器的关键器件MOS开关的性能进行了详细的分析。针对MOS开关的连接方式、尺寸、偏置电压和固有相位误差都进行了详细的分析，提出了MOS开关优化方案，尽量减小MOS开关的寄生效应对电路的影响。
(2)研究设计了一种工作在14~20GHz超宽带内的6位移相器。通过分析不同移相器类型的优缺点与适用范围，再结合仿真分析进行对比，选取合适的类型进行电路设计。11.25°、22.5°、45°和90°相移单元采用桥T型相移结构，这种结构具有占用面积小、插入损耗小等优点；5.625°相移单元由于需要极大的电感和极小的电容，不能采用桥T型结构进行设计，提出了一种拓扑结构更加简单，尺寸更小，且插入损耗也很低的小相位相移结构。而对于180°大相移电路，采用两个90°相移单元级联而成。再通过逐位迭代进行仿真比较的方法，确定移相器6个基本单元的级联方式。最后进行了版图设计及仿真。芯片面积为3.26×0.76mm2，相移量最大为355.78°，且平坦度良好，插入损耗小于10.65dB，后仿真相移误差小于3°，移相器整体性能良好，符合设计要求。
(3)研究设计了两个6位衰减器，分别工作在11.1~31GHz和30~50GHz带宽内。通过与其他结构类型进行仿真对比，选取桥T型结构进行0.5dB、1dB、2dB和4dB小衰减位的设计，选取π型结构进行8dB和16dB大衰减位的设计。采用逐位迭代进行仿真比较的方法，确定衰减器6个基本单元的级联方式。最后进行了版图设计及仿真。
1)工作带宽为11.1~31GHz时，衰减量最大为31.48dB，插入损耗小于2.84dB，输入输出回波损耗均小于-10dB，隔离度良好。
2)工作带宽为30~50GHz时，衰减量最大为31.36dB，插入损耗小于4.38dB，输入输出回波损耗均小于-10dB，隔离度良好。
设计的两个衰减器的芯片面积为0.14×0.07mm2。设计的这两款6位衰减器均满足了工作在超宽带且插入损耗低，衰减误差小的要求，电路性能良好。