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随着微波通信的发展,毫米波系统的应用越来越广泛,特别是在国防、军事领域中。在现代电子对抗中,要求设备具有体积小、重量轻、可靠性高、稳定性强、抗干扰能力强、可大批量生成且产品性能一致性好等特点。微波单片集成电路(MMIC)在这些方面则具有极大的吸引力。毫米波功率放大器是毫米波电子系统中极其重要的部件。我国在毫米波功率放大器芯片方面的研究较为落后,西方发达国家对此频段芯片一直处于禁运状态。本课题致力于此种功放单片的研究和设计,开发高功率输出的功放芯片。论文首先对MMIC技术的特点、国内外发展动态和现状进行了介绍,并根据TriQuint公司的产品TGA4916提出了本课题的设计指标。通过对该指标和现有工艺的分析,选定了特征栅长为0.15μm的GaAs pHEMT耗尽型功率管作为本设计的有源器件。之后介绍了放大器的工作原理及主要参数,结合设计指标与工艺参数,制定了Ka频段高功率功放芯片的拓扑结构：三级放大,末级三十二路功率合成的平衡式放大器。有源pHEMT管芯工作在A类状态,先后设计了正交耦合器、馈电网络、负载牵引和源牵引匹配网络以及功率分配合成网络,再对电路进行版图设计、电磁仿真和参数修正,最终确定芯片的加工版图。该芯片实现仿真工作带宽28GHz-31GHz,小信号增益大于23.5dB,当输入功率为Pin=17dBm时,输出功率大于40dBm,附加效率大于24%,芯片尺寸为5.52mm×7.25mm×0.05mm。最后,论文简要介绍了另一款以0.151μm低噪放工艺研制的Ka频段MMIC单平衡混频芯片的设计、仿真,最后进行了流片及实物模块测试,做出了比较分析和总结。芯片实现射频、本振带宽30GHz～40GHz基波混频,两路中频输出,中频带宽DC～5GHz,每路变频损耗带内优于-10dB,变频损耗典型值-8dB,无直流功耗。芯片尺寸1.68mm×1.81mm。