随着社会的发展和科技的进步,宽带通信、高精度雷达和航空遥感等军民用领域对射频前端系统的要求越来越高。低噪声放大器是射频前端系统中至关重要的一环,其噪声系数和增益决定了射频前端系统的灵敏度和动态范围。在科技发展日新月异的今天,射频前端系统的工作频率已经上升到微波毫米波频段,因此对高性能微波毫米波低噪声放大器的研究显得尤为重要。InP HEMT器件凭借着卓越频率、噪声、增益特性,是微波毫米波、太赫兹波段MMIC设计最具竞争力的器件,其广泛应用在成像、探测、通信等多个领域。本文主要针对InP HEMT小信号模型和噪声模型展开研究,并利用建立的噪声模型完成一款W波段宽带低噪声放大器设计。主要研究内容如下:一、改进的InP HEMT小信号模型。本文首先利用传统HEMT小信号模型对InP HEMT器件进行建模,并对传统小信号模型中存在的问题进行分析。针对传统小信号模型S参数高频拟合精度差的问题,提出了考虑沟道对称分布效应和衬底损耗效应的改进InP HEMT小信号模型。针对改进InP HEMT小信号模型,提出了一套详细的参数提取方法。结果表明改进的小信号模型能够显著改善S参数在高频下的拟合精度。二、改进的InP HEMT噪声模型。本文首先基于传统的PRC噪声模型和温度噪声模型对InP HEMT器件的噪声特性进行表征,并利用噪声相关矩阵对噪声模型中最小噪声系数被低估的问题进行分析。分别提出了考虑沟道分布效应和衬底损耗效应的改进PRC噪声模型和温度噪声模型,针对两种改进的噪声模型分别提出详细的噪声因子提取方法,并验证模型的准确性。结果表明考虑了沟道对称分布效应和衬底损耗效应的噪声模型能够显著改善最小噪声系数被低估的问题,从而提高噪声模型的拟合精度。改进噪声模型将应用于后续电路设计中,从而提高电路流片成功率。三、W波段宽带低噪声放大器。本文完成了一款基于InP HEMT共面波导(CPW)工艺的W波段宽带低噪声放大器设计。该放大器在三级级联结构的基础上,利用多级滤波器宽带输入匹配技术和增益补偿技术在75～105 GHz频带内实现了良好的宽带噪声增益特性。后仿结果显示,在75-105 GHz频段内,输入反射系数小于-13d B,输出反射系数小于-12d B,小信号增益为20.1±0.2d B,噪声系数为3.15±0.15 d B,全频带绝对稳定。