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近年来射频通信技术得到了飞速发展,射频通信系统对信道容量提出了更高要求,且频谱中低频段的开发利用已接近饱和,使得毫米波集成电路得以迅猛发展。射频功率放大器(Power Amplifier,PA)位于射频收发系统前端,是射频通信系统的重要组成部分,对整个射频收发通信系统有着至关重要的影响。本文首先介绍了毫米波功率放大器的研究背景及意义,简述了近些年国内外关于毫米波功率放大器的研究现状,其次,分析了功率放大器的相关理论。最后,基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计了两款中心频率分别为35GHz和65GHz的功率放大器。本文的主要工作如下:(1)本文对高输出功率的功率放大器进行了研究。采用两路合成的设计方法提高功率放大器的输出功率,基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款具有高输出功率的35GHz AB类功率放大器。整体电路使用两路合成伪差分电路结构,输入级功率分配和输出级功率合成均是利用威尔金森功分器进行的。两条支路结构完全相同,均是两级电路,其中,第一级利用共射电路,第二级利用Cascode电路。匹配电路采用电容和传输线的组合,以保证信号高效率传输。其电源电压为1.8V和3.3V,总功耗为1W,在中心频率35GHz得到整体电路后仿真结果:功率放大器输出1dB压缩点OP1dB为22.9dBm,小信号功率增益Gp为25.5dB,最大功率附加效率PAEmax为17.2%。(2)本文对高增益的功率放大器进行了研究。电路采用单路三级Cascode结构,以此来提高功率放大器的增益。基于0.13μm SiGe BiCMOS工艺设计了一款具有高增益的65GHz功率放大器。每一级均采用Cascode结构,这样整体电路的输入输出间隔离度非常高,电路性能得到很大改善。为减弱版图设计时器件之间的相互影响,管子栅极采用电压源和电阻串联的偏置方式,也有利于后期芯片调试。匹配网络采用电感和电容的组合,电感相较于传输线,前者的版图面积更小。电源电压为2.5V,总功耗为186mW,在中心频率65GHz得到整体电路仿真结果:小信号功率增益 Gp=45.7dB,OP1dB=10.2dBm,PAEmax=21.9%