毫米波电路无论是在未来的无线通信还是雷达领域,都很具研究前景和价值。而先进的CMOS工艺已经具有应用在毫米波电路的潜力。因此,本文主要探索了基于CMOS工艺的毫米波接收机的设计方法,重点研究了毫米波频率的CMOS晶体管、片上无源器件、低噪声放大器以及接收机的设计思路和优化方法。首先,本文研究了毫米波频率的CMOS晶体管设计。本文详细讨论了晶体管的增益和噪声性能,重点分析了栅电阻对增益和噪声的影响,在此基础上优化了晶体管的设计。然后,本文分析了晶体管的稳定性,引入了中和技术提高晶体管的稳定性,同时也讨论了中和技术的局限。然后,本文详细讨论了毫米波电路中常用的无源器件的设计和优化,包括电容、电感、传输线和变压器,et al。其中,本文着重比较了常用的传输线和变压器结构的特点和性能,研究了传输线和变压器的设计和优化方法,为之后的低噪声放大器设计提供了基础。随后,本文在前面对晶体管和无源器件的分析的基础上,研究了应用于77-GHz汽车雷达系统的低噪声放大器设计。本文首先讨论了低噪声放大器的相关原理与主要结构,确定了三级伪差分共源放大器的拓扑。每级放大器中,本文引入了中和电容提高放大器的增益和稳定性。然后,针对所设计的毫米波低噪声放大器,本文具体分析了其输入匹配和级间匹配的设计和优化方法,并完成了芯片版图设计并展示了测试结果。所设计的低噪声放大器的最高功率增益为15.9 dB,最高增益的频率为81 GHz。LNA增益的3-dB带宽为74-93 GHz。仿真结果表明该LNA的最小NF为5.9 dB。最后,本文研究了应用于77-GHz汽车雷达系统的毫米波接收机设计。我们先介绍了毫米波雷达接收机的工作原理,并确定了所设计的接收机的结构。该接收机采用了直接变频架构,包括低噪声放大器、双平衡无源混频器和可变增益中频放大器。根据仿真结果可见,该毫米波接收机的射频带宽约为80~94 GHz,中频带宽约为0.1~5.5 MHz。该接收机的最高转换增益为56 dB,最低NF约为6.8 dB。