随着科学技术的不断发展，无线通信技术发展日新月异，无线局域网发展更是迅速无比。在这种大形势下，Wi-Fi（Wireless Fidelity、无线保真）技术应运而生。目前IEEE在802.11a和802.11n的基础上提出了制定IEEE 802.11ac标准，在该标准的基础上，本课题提出了5.8GHz功率放大器的设计和研究。近年来随着无线通信的发展，射频收发机系统对低成本、低功耗、高集成度和高数据传输速率提出了更高的要求。作为射频收发前端核心模块之一的功率放大器芯片目前主要采用化合物半导体工艺实现，这和基于CMOS工艺的其它模块在同一芯片上集成带来了很大的难度。采用CMOS工艺来设计功率放大器可以解决集成化的问题。但CMOS工艺中低跨导、低击穿电压的有源器件和低品质因数、高损耗的无源器件成为设计高可靠性功率放大器的难点。因此，采用CMOS工艺设计大功率、高线性和高效率的功率放大器成为了射频集成电路设计的一个新的挑战。射频功率放大器的设计也是目前国际研究的一个热点。本文首先综述了国内外研究功率放大器的研究进程，描述了采用CMOS工艺实现功率放大器遇到的一些困难和挑战，总结了业内电子工程师应对这些困难和挑战的应对措施，并将功率放大器分为输入、输出、有源放大三个模块进行分析，以便于清楚的了解功率放大器各个模块的工作原理，为后文功率放大器的设计提供了良好的基础。其次，通过对功率放大器稳定性的分析和稳定性改善措施的研究，提出了一种计算RC反馈网络中器件值的计算机辅助方法，该RC反馈网络用于改善功率放大器稳定性，并设计了共源、共源共栅单级放大器对该方法进行了验证；本文研究了目前已发表的功率放大器器件级线性化方法，根据其他电子工程师的研究方法，提出了一种改善功率放大器线性的新方法，并采用IBM 90nm CMOS工艺设计了单级功率放大器对该方法进行验证，证明了该线性化方法的可行性，采用该方法实现的1dB压缩点输出功率较之于目前存在文献中提到的方法高出了1.7dBm。再次，采用上华0.18μm CMOS工艺设计了单端功率放大器。该功率放大器采用三级实现。功率级采用共源放大器，使用了厚栅器件，这样可以通过该器件高的工作电压而得到较大的输出功率。该功率放大器的前两级均采用了共源共栅结构，提高了增益和反向隔离度，有效地缓解了栅氧击穿和热载流子效应的问题，本次设计的功率放大器1dB压缩点输出功率为22.7dBm，饱和输出功率23.5 dBm，功率增益为20.2dB，效率为40.8%。最后，分析了采用CMOS工艺设计功率放大器在提高输出功率方面较之于使用化合物工艺的劣势和目前存在的功率放大器的合成方式，采用SMIC 65nm CMOS工艺设计了基于变压器功率合成方式的功率放大器。该功率放大器的有源放大单元采用了伪差分对电路，有效地抑制了封装效应和晶体管源端键合线时对功率放大器增益和稳定性的影响，减小了功率放大器的大信号通过衬底耦合对其他电路的影响。在功率放大器设计中采用中心抽头变压器，去除了扼流电感的使用，有效利用了变压器初级/次级线圈作为电感，提高了电路的集成度。该四路合成功率放大器1dB压缩点输出功率为19.42dBm，饱和输出功率20.85 dBm，功率增益19.96 dB。综上，本文基于Wi-Fi技术的应用，对功率放大器的稳定性和线性度进行研究，提出了计算稳定性改善网络元件值的计算机辅助算法和线性度的改善方法。采用无锡上华0.18um RFCMOS工艺和SMIC 65 nm CMOS工艺分别设计了单端功率放大器和基于变压器合成的功率放大器为最终采用CMOS工艺设计实现实用的射频集成电路和射频产品奠定了良好的基础。