射频谐振器件包括声表面波谐振器（surface acoustic wave，SAW）和压电薄膜体声波谐振器（film bulk acoustic wave resonator，FBAR）在生物、化学和物理以及相关领域广泛用于高精度的传感。此外，在无线通信领域，基于其实现的高性能电子器件也应用于多种无线通信系统。作为无线通信模块中最重要的模块之一，射频压控振荡器中的核心单元LC谐振腔尤其是片上电感的整体性能难以提高，从器件层面的性能优化也已经成为当今研究所面临的一个重要问题。本文围绕这些新型射频器件的应用领域，在理论建模、器件设计和优化、工艺制备、系统集成和测试验证等方面存在的主要问题展开了深入系统的研究。首先，设计并实现了采用LiNbO3衬底和纳米尺寸叉指结构的工作频率高达6.4GHz的新型SAW谐振器。通过有限元分析仿真进行器件的设计和性能优化，确定了器件结构和尺寸，之后采用优化工艺参数利用电子束曝光（electron beamlithography，EBL）制作纳米尺寸的叉指结构。制备的超高频SAW器件实现了原子分辨率的生物检测，并对DNA分子的检测中获得了高达的6.7×10-16g/cm2/Hz的灵敏度和单个DNA碱基和单细胞的区分能力。此外，该器件具有良好的可重复性、稳定的检测结构、对待测样品较低的要求以及低成本的优势，可克服现有传感器的局限，在未来的高频率、高精度的生物传感领域具有重要的应用前景。其次，从系统整体性能的优化和CMOS兼容性等角度出发，提出了在CMOS无线通信系统芯片上集成FBAR谐振器和滤波器的方案。对FBAR器件制备的多项关键工艺如AlN压电薄膜制备和刻蚀、电极的制作、差频层的定义和刻蚀、器件谐振单元结构释放等进行了系统的研究，获得了用于FBAR谐振器和FBAR滤波器的多项关键工艺参数和设计方法，并进一步验证了FBAR器件CMOS集成方案的可行性。以此为基础，进行了FBAR谐振器和滤波器的结构和参数优化、工艺制备和系统集成，获得了采用FBAR做谐振腔的CMOS Pierce振荡器。并通过特定的FBAR谐振器片上串并联，获得中心频率约2.4GHz，带宽约60MHz的FBAR滤波器，滤波器的插入损耗约0.7dB,反射系数小于-8dB，偏离中心频率80MHz处的带外抑制为47dB。通过与CMOS工艺制备的2.4GHz接收机集成，其可集成、高频率、高功率处理能力的特点也为实现下一代全集成的无线射频接收机前端通信系统奠定了基础。最后，对提高射频压控振荡器（voltage controlled oscillator，VCO）整体功耗、噪声和集成度等性能进行了系统研究。从提高内部LC谐振腔中无源电感器件的品质因数和减小器件尺寸入手，采用新型高频磁材料集成的射频片上磁电感替代VCO中的常规电感。通过对材料的合成和制备工艺优化，研制出高磁导率、高电阻率和低损耗的磁材料，降低了集成磁材料引起的损耗。并对集成工艺引入损耗的降低进行了系统研究，获得了采用CMOS兼容的工艺实现磁材料与片上电感的集成的方案。在1.8GHz的工作频段，VCO片上电感的电感量提高了49.8%，品质因子提高了59.2%，获得了26%的VCO片上电感面积缩减。在100kHz，1MHz和10MHz频率偏移处，相位噪声分别降低20.1dB,7.4dB和1.6dB，VCO整体功耗降低16.7%，获得了202dBc/Hz的优值(figure of merit, FOM),为LC-VCO的研究中迄今报导的最高值。