随着市场对无线通信、射频识别、移动电视及其它消费类电子设备及系统的需求越来越大,对电子设备的小型化、高性能、低成本、低功耗要求越来越高,因此片上系统(SOC, System On a Chip)激发了人们极大的兴趣。然而,对于工作在较高频率的射频和微波电路系统来讲,高性能无源器件的设计成为了瓶颈之一。片上无源器件,特别是单片集成变压器和巴伦等,对于改善电路性能起着至关重要甚至是决定性的作用,特别是当电源电压越来越低时,变压器有着特殊的重要性。而巴伦在需要单端与双端差分电路转化的时候更是不可或缺。然而,由于硅基衬底具有损耗特性,而且片上集成变压器和巴伦结构本身的复杂性和各种寄生效应的存在,高性能变压器和巴伦的设计一直是一个具有挑战性的课题,且至今仍缺少全面系统的研究。本文基于IBM7wl工艺,以片上集成螺旋变压器和由变压器构成的巴伦为研究对象,利用Ansoft HFSS三维电磁场仿真软件,从几何设计的角度对变压器和巴伦展开研究。首先以匝比为1：1的共面变压器为研究对象,通过大量仿真和对比分析,总结出几何设计参数对于变压器性能的影响。然后研究了匝比为1：N的变压器,总结了初级线圈多匝并联对于变压器性能的提升作用。接着探讨了叠层结构变压器,包括错层结构,对不同结构的叠层变压器进行了仿真分析,总结了不同结构的优缺点。在以上讨论的基础上设计了一个变压器,具有较好的插入损耗性能和较高的自谐振频率。最后研究了片上集成巴伦的优化设计,将对变压器的研究所得到的结论应用于巴伦上,设计了一个叠层巴伦,具有较好的平衡度和较小的插入损耗。此外,论文对一个巴伦的优化方法也进行了仿真研究,即加宽中心抽头的方法,仿真结果显示这个方法对于巴伦性能的提升具有重要作用。