现代通信技术的快速发展导致低频段的频谱资源日渐缺乏,毫米波频段富含大量可用频谱,能够支持更高速率的数据传输,满足第五代（5G）通信的要求。随着5G的商用,毫米波中的5G频段,逐渐成为近年来的研究热点。由于CMOS制造工艺的日益提升,并且具有易集成、价格低的优势,被广泛应用于毫米波电路中。发射机是通信系统中用于发射信号的主要模块之一,其中功率放大器用于将射频信号放大到所需输出功率,以便信号可以到达接收机。可见利用CMOS工艺,设计具备高性能的功率放大器以适应多变的通信系统需求具有深刻的研究意义,本文借助65 nm CMOS工艺设计两款应用于5G频段的功率放大器,主要内容如下:1.调研了功率放大器的技术类型,介绍功率放大器的重要指标,并分析了不同类型功率放大器的工作原理,确定采用的功率放大器的类型。2.阐述功率放大器设计方法,分析CMOS工艺中有源晶体管和无源器件模型,并说明晶体管性能参数给电路设计带来的影响和挑战,通过仿真分析晶体管尺寸对电路性能参数的影响,为晶体管的尺寸选择提供参考。深入分析共轭匹配和负载线匹配理论设计的原理和方法,并对匹配网络进行介绍。3.基于65 nm CMOS工艺设计了两款适用于毫米波5G频段的功率放大器。第一款为单端结构,驱动级为共源共栅结构,输出级为共源结构,并在共源共栅结构中利用自偏置技术提高晶体管电压承受能力,设计匹配网络减少信号反射带来的损耗。在1.2 V电源电压下,电路的增益为21 dB,饱和输出功率为14.7 dBm,效率为18%。为了进一步提高输出功率,第二款电路采用两级差分共源结构实现,利用交叉耦合电容结构减轻电路的寄生效应,提高电路的增益、稳定性和效率性能。在1.2 V供电电压下,工作频率为28 GHz时,实现了17 dBm的饱和输出功率和21%的效率并且增益可达到18 dB。