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本文对AlGaN/GaN HEMT器件模型研究的基础上，进行了MMIC功率放大器的设计。本论文从无源器件的建模（MIM电容和TaN薄膜电阻）研究开始，接着对AlGaN/GaN HEMT有源器件进行进一步的深入分析研究。在无源器件和有源器件模型研究的基础上，进行了几款MMIC功率放大器的设计，同时验证了模型。在研究和试验中，发现了几种新的修改技术和新的分析方法。 本研究主要内容包括：⑴提出了新的MIM并联电容器和串联电容器模型的提取方法。这种方法使用了平行板面积和等效电路元件参数的线性表达技术。每个元件的方程式在100MHz-40GHz的频率范围内对测试和S参数的优化拟合仿真。⑵在高功率工作状态下拟合AlGaN/GaN HEMT的源漏电流(Ids)时，提出了一个新的修改型Angelov电流-电压特性模型方程。一个准确的RF电流仿真对该器件模型功率仿真的正确性至关重要。因此，在大信号提参建模过程中，增添一个随RF输入频率变化的RF源漏电流源可大大增加模型的准确性。给出了模型在9.6GHz下频率下，AB类准静态偏置下，输出功率、增益和功率附加效率的改善拟合结果。⑶提出了一种针对8×100微米的AlGaN/GaN HEMT管芯的采用连续波和脉冲功率联合仿真的优化建模方法。由于连续测试过程中，会发生较严重的自热效应;与连续波测试相比，脉冲测试时的功率增益显著提高。在三个不同的器件上，用不同的准静态偏压对其脉冲功率测试，用来比较以最终确定连续波和脉冲测试下最适合设计功率放大器的器件模型。论文给出了模型在9.6GHz下的输出功率和增益仿真结果。⑷研究了不同栅指数AlGaN/GaN HEMT器件的负载牵引测量技术，还研究了可缩放的小信号模型，用它来分析栅指数与器件模型参数的关系，同时比较了8.8和10.4 GHz下的小信号模型S参数与负载牵引测量得到的反射系数。论文给出了器件栅指数与负载牵引测试结果之间的关系。⑸完成了两级Ka波段AIGaN/GaN HEMT MMIC功率放大器的设计，32-34GHz下的增益为10 dB。同时设计了单级F类和F-1类X波段AlGaN/GaNHEMTMMIC功率放大器，功率附加效率达43％。