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宽带无线通信系统以及毫米波车载雷达等的发展推动了毫米波单片微波集成电路(MMIC)技术的发展,MMIC技术在降低通信系统成本、提高性能和系统的稳定性方面非常具有吸引力,因此众多MMIC器件已经被研制出来并已广泛使用在雷达、通信、电子战和精巧武器方面。在毫米波通信系统中,毫米波功率放大器是一个不可或缺的关键组成元件,许多高性能的毫米波功率放大器已经被报道。微波集成放大器主要有两类:单片微波集成电路(MMIC)放大器和混合微波集成(HMIC)放大器。与HMIC放大器相比,MMIC放大器通常尺寸小、批量生产成本低、寄生参数小、生产重复性好,MMIC放大器的小尺寸、高成品率也导致了其拓扑结构受限、匹配损耗增加、性能不能达到最佳等问题。但在毫米波频段,由于加工精度等原因,HMIC放大器性能以及可靠性通常较差,甚至不可用,而MMIC放大器通常能获得较好的性能和可靠性。随着系统工作频率向毫米波频段发展,工作频率高、稳定性高和相位特性好的毫米波源已经成为系统成败的关键,一些已经被报道的毫米波振荡器的主要缺点是其频率带宽差,与毫米波振荡器相比,毫米波倍频器能提供更加可靠和精确的频率信号,产生更低的相位噪声、好的基频抑制度和隔离度,它为毫米波无线通信系统提供了高质量的毫米波源,许多高性能的毫米波倍频器已经被研制出来。本文研究并设计了一个U波段功率放大器和一个W波段频率二倍频器,在U波段功率放大器的设计中使用了一个三级级联的结构,在输入功率为6dBm、输入频率为37GHz~49GHz范围内获得了不低于11dB的功率增益和好于-11dB的回波损耗,输出1dB压缩点不低于12dBm,放大器相对带宽为27.9%,芯片尺寸1.90mm×1.21mm。为了获得好的基频和三次谐波抑制度,W频段二倍频器采用平衡式结构,一个Marchand巴伦被使用在倍频器的输出端以产生等幅度反相位的信号输出。W频段二倍频器在输入频率在36.5GHz~49GHz、输入功率为18.5dBm时获得了好于20dBc的基波以及三次谐波抑制度,典型倍频损耗为8dB,倍频器相对带宽29.2%,芯片尺寸1.30mm×1.29mm,整个设计采用0.15um pHEMT MMIC工艺完成。