随着当前移动通信领域的快速发展,5G毫米波技术凭借丰富的频谱资源成为了未来通信系统的核心发展方向。GaN器件作为第三代半导体的代表,有着优秀的频率特性、高的击穿电压和高电子饱和速率。同时单片微波集成电路（MMIC）也成为小型化、高集成度设计的最佳选择。因此,GaN MMIC电路能够5G毫米波射频前端芯片的高性能需求。基于当前国内外形势与5G通信竞争环境,研究面向5G毫米波通信的GaN MMIC射频前端芯片具有重要的研究意义与工程应用价值。本文的主要研究内容如下:（1）针对5G毫米波宽带低噪声放大器在高增益和低噪声方面的需求,采用负反馈技术与宽带匹配网络,基于OMMIC GaN/Si工艺设计了一款超宽带低噪声放大器,该低噪声放大器能在20-45 GHz内实现平坦的高增益和低的噪声。（2）针对5G毫米波频段内功率放大器在高效、宽带、高回退和小型化等方面的需求,主要设计了四款毫米波功率放大器。在24-30 GHz内,分别采用OMMIC GaN/Si工艺和WIN GaN/Si C工艺设计了两款功放,与报道文献相比分别具有高效率易集成和小型化的优点。在5G毫米波Doherty功放研究中,采用OMMIC GaN/Si工艺设计了一款在宽带范围内具有高的饱和与回退效率的Doherty功放。在5G毫米波超宽带功放的研究中,采用OMMIC GaN/Si工艺,基于共用电感负反馈结构和宽带匹配网络设计了一款24-40 GHz的超宽带功放,在超宽带范围内能实现高效率和高增益。（3）针对SPDT开关插入损耗和隔离度之间的矛盾,在传统晶体管串并联结构的基础上,采用电感谐振的方法来提升开关的性能。基于两种不同GaN工艺的特点,分别采用不同的改进型结构设计了两款24-30 GHz SPDT开关,均具有优异的插损和隔离度。（4）在前述章节的单个毫米波GaN功放、低噪放和SPDT开关芯片性能提升的基础上,通过模块间协同设计,采用OMMIC GaN/Si工艺设计了一款24-30 GHz射频前端芯片。该电路在发射模式下的发射效率在28%以上,接收模式下噪声系数在2.2 d B以下,电路结构紧凑,具有小面积低成本的优点。本文对毫米波GaN射频前端芯片进行了研究设计。所提出的相关芯片设计在无线通信中具有应用潜力。