随着无线通信技术的高速发展,低频段的频谱资源已经被WIFI、蓝牙等应用消耗殆尽,研究人员日益重视毫米波段的开发和应用,包括第五代移动通信、汽车雷达、气象雷达、临床医学、波谱学等。毫米波频段的电路具有极高的工作频率,因而对器件工艺的要求很高。诸如Si Ge、HBT、CMOS、Ga As、Ga N、In P等工艺在众多毫米波电路的应用中呈现你追我赶的态势。硅基工艺如CMOS,由于具有低廉的成本和超高的集成度,在这场竞赛中一直保有一席之地。然而硅基工艺也存在着耐压值低、衬底损耗高等缺点,因此如何采用硅基工艺设计出高性能的毫米波电路一直是国内外学者研究的热点。本文主要对硅基毫米波功率放大器进行了深入的研究。本文的主要研究工作如下:基于变压器的功率合成型功率放大器的研究。分析了影响共源级放大器增益和稳定性的机制,及其相应的解决方法。分析了目前常用的几种功率合成方法的优缺点,并采用直接并联型功率合成技术设计了两款功率放大器。第一款功率放大器工作在W波段,采用65-nm CMOS工艺实现,仿真显示其峰值增益为15.7dB,最大饱和输出功率达到了14.6dBm,3dB带宽为20 GHz。第二款功率放大器采用相同的工艺实现,工作于26 GHz,实现了25.8dB的小信号增益,饱和输出功率和峰值功率附加效率分别为18dBm和22%。非均匀分布式功率放大器的研究。分析了现有分布式放大器的技术特点,提出了适用于CMOS工艺的一种非均匀分布式功率放大器的设计方法,与常规均匀分布式功放相比,这种结构能实现更高的输出功率和效率。最后采用180 nm CMOS工艺设计了一款3dB带宽为1.7～12.6 GHz,最大饱和输出功率和功率附加效率分别为21dBm和27.7%的功率放大器。超宽带高线性度功率放大器的研究。本文研究了基于变压器实现宽带匹配网络的方法,在此基础上,提出了一种用于改善共源共栅放大器的线性度和输出回波损耗的电路结构,设计了一款工作频率覆盖了整个Ka波段的宽带、高线性度功率放大器。仿真显示其3dB带宽覆盖了21.5～40 GHz,峰值增益为20dB,最大饱和输出功率为19.2dBm,最大OP1d B为16.1dBm,最大功率附加效率为25.2%,同时其IMD3在-5～5dBm的范围内较普通A类放大器最高提升了30dBc。