随着电子信息技术的快速发展，各类半导体电子产品已经遍及人们的日常生活，它们可用作信息传输、信息存储、信息探测、激光与光学显示，以及各种控制器件等。它们的发展与各种新型半导体材料以及工艺的更新换代密不可分。GaN和SiC等宽禁带化合物半导体材料被誉为是继第一代（锗、硅）和第二代（砷化镓等）半导体之后发展起来的第三代半导体材料。因其优越的光学、电学和热学性能，以氮化镓(GaN)为代表的Ⅲ-Ⅴ族宽禁带化合物半导体材料成为当前全球研究的热点，是用于研制微电子器件和光电子器件的理想半导体材料。GaN器件和电路的应用范围已经扩展到军事通信、电子战、军用及民用雷达、有线电视线路放大器、LED照明、数字视频广播、通信基站以及医药市场等领域。　　在射频/微波通信领域，GaN器件因其具有较高的崩溃电压、较高的功率密度，从而成为高功率研究及应用领域的热门方向。人们对GaN的研究，目前主要集中在基于GaN的单片集成功率放大器、低噪声放大器、振荡器、开关，以及混合集成的功率放大模块、内匹配管等。本论文针对基于GaN的微波有源电路开展了较为深入的研究，主要的创新点在于采用了模糊电磁学、解析矩量法等电磁学理论，分析了与集成电路相关的无源结构及传输线的特性，同时，研究设计了一系列基于GaN的新型单片集成及混合集成电路。本论文的主要研究工作可以概括如下:　　1.基于模糊电磁学与解析矩量法等理论，对键合线及偏移双面平行带线(Double-sided Parallel-strip Line，DSPSL)进行了理论分析:针对键合线在芯片互连中的应用，通过解析矩量法对单根键合线及多根键合线组成的阵列进行了深入的理论分析，得到了相应的阻抗解析表达式。这一研究可以对键合线在芯片互连中给芯片性能造成的影响进行较为准确的评估，并可为芯片设计提供一定的技术参考。另外，采用模糊电磁学理论，对偏移DSPSL的特性进行了深入的分析，并推导出精确的特征阻抗解析表达式，为将偏移DSPSL用于有源电路的偏置电路设计提供了理论参考。　　2.基于0.35μm AlGaN/GaN HEMT(High Electron Mobolity Transistor)工艺的单片集成电路设计:GaN HEMT作为功率器件，主要应用于功率放大器等电路的设计。本文主要基于两种不同尺寸的GaN HEMT，分别设计了两个独立的单级功率放大器及一个双级功率放大器;基于E类功率放大器的设计理论，采用反馈的方式，设计了一个单片高效率功率振荡器，实现了较高的输出功率及较低的相位噪声特性;另外，在单级功率放大器设计的基础上，利用功率放大器的单向传输特性，并结合片上集总式Wilkinson功分器，首次设计了一个基于GaN HEMT的单片集成有源准-环行器，实现了发射支路和接收支路的传输增益，端口间具有较好的隔离，同时可承受较高的功率容量。　　3.基于GaN的混合集成电路设计:采用基于0.35μm AlGaN/GaN HEMT工艺设计的单级功率放大器，结合键合线及PCB上分布式Wilkinson功分器，设计了一个混合集成有源环行器，实现了在接收支路和发射支路的增益，同时具有较好的隔离度，且实现了较高的功率容量;另一方面，为了同时实现较高的传输增益，并能够抑制功率泄漏现象，采用分立的GaN HEMT设计了一个带有前馈支路的混合集成有源准环行器。在设计过程中，采用前馈支路的信号去抵消发射端口泄漏到接收端口的信号，从而最终实现了高功率容量、高发射增益、高隔离度、低功率泄漏等优良的特性。此外，利用偏移DSPSL易于实现高特性阻抗的优点，将其应用于一种双频直流偏置电路的设计中，从而极大地扩展了该双频直流偏置电路的频率范围;在此基础上，设计了两个基于分立GaN HEMT的双频功率放大器，有效地验证了技术方案的可行性。