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论文研究了X波段MMIC功率放大器的电路设计,内容包含:回顾MMIC技术的发展和应用,及其相对于HMIC的优势;简单描述pHEMT二维电子气的形成机理,pHEMT晶体管的小信号和大信号模型的主要性能参数;最后详细介绍X波段的MMIC功率放大器设计过程。论文采用台湾WIN半导体公司0.15μmGaAs pHEMT工艺线,使用ADS软件仿真设计了一个8～11 GHz单片功率放大器。该放大器采用四级放大的拓扑结构,分别为两级的增益放大级、驱动级、功率放大级。第一级pHEMT栅宽为4×75um,为输入的信号提供15dB左右的增益,第二级pHEMT共四个单胞合成,单胞栅宽为4×75um,进一步为小信号提供增益,并为后面的驱动级提供足够的增益。第三级由8个单胞组成,每个单胞为4×100um,主要为末级提供足够的驱动功率输入。末级共有16个单胞合成,每个单胞为8×100um,工作在饱和区,提高了芯片的饱和输出功率。四级均采用双电源供电,漏极和栅极加偏置电压,工作于A类方式,末级工作在AB类,以获得最小的线性失真和最优化的输出功率,并兼顾了效率。输入和输出级的功率分配合成网络均选用了一分二的Wilkinson功率分配合成网络。经过优化仿真和对版图芯片版图的优化,放大器在工作频带内小信号增益为24dB以上,增益平坦度为1dB,输入输出电压驻波比≤2,频段内1dB压缩输出功率达到37.3dBm,饱和输出功率大于38.02dBm,片内阻抗为75欧姆,输入输出均匹配到50欧姆标准阻抗,版图面积为5.18mm×6.97mm得到的仿真结果表明,设计的功率放大芯片能够实现了预期的设计指标。