近几十年来,无线通信系统经历了爆炸式增长,而射频(RF,Radio Frequency)收发模块是无线通信系统中必不可少的部分,其中的收发器需要一个单刀双掷(SPDT,Single-pole Double-throw)的收发(T/R,Transmit/Receive)开关来提供发送器和接收器之间的隔离;降低SPDT开关的插入损耗、带宽扩展等性能对超宽带、多模无线通信系统的进一步发展十分关键。本文研究了单刀多掷(SPMT,Single-pole Multi-throw)开关的基本工作原理、经典电路结构和端口匹配网络。首先对应用于RF收发模块中的单刀双掷开关和应用于开关光束阵列的单刀多掷开关展开了调研,并对工作在直流(DC,direct-current)至50GHz频段内的单刀多掷(包括单刀双掷、单刀四掷、单刀六掷、单刀八掷)开关的电路结构及相应的优缺点等进行了理论研究与分析。重点研究了晶体管串联、串-并联、差分等结构的SPDT开关,分析了不同的端口阻抗匹配网络(T型、π型、L型)对SPMT开关的影响,同时研究了能够改善SPMT的插入损耗(IL,Insert Loss)、隔离度度(ISO,Isolation)等性能的技术——深n阱技术、衬底浮动技术等。最终分析比较得出晶体管串-并联结构适用于单刀双掷、单刀四掷和单刀六掷开关,而晶体管串联的结构适用于单刀八掷开关;同时π型的输入端口阻抗匹配网络能使SPMT开关具有最佳的谐振。经过上述研究分析,本文基于40nm低泄露CMOS工艺,分别对SPDT、SP4T(Single-pole four-throw)、SP6T(Single-pole six-throw)和 SP8T(Single-pole eight-throw)开关电路的电路结构、匹配网络等进行了设计与分析。本文完成了具有高于20GHz的超宽带、低于-18dB的回波损耗(RL,Return Loss)、小于-3dB的插入损耗和大于32dB的高隔离度的单刀双掷、单刀四掷、单刀六掷和单刀八掷开关的设计与仿真。最后,对SPMT开关电路进行了版图设计,其中SPDT开关的芯片面积是561*571um2;仿真结果表明后仿真结果与前仿真结果相比,单刀多掷开关的插入损耗和回波损耗有所增加。本文设计的SPMT开关能够满足多频段、多模等无线通信系统对开关的性能要求。