近年来,伴随着电子通信技术的长足发展,卫星导航技术已被人类社会所接纳并逐步变革为现代人类生活不可或缺的部分。目前,世界上能提供服务的卫星导航系统有美国的全球定位系统、欧洲的伽利略卫星导航系统、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统以及我国的北斗卫星导航系统。而前三者均不具备北斗卫星导航系统傲视群雄的用户终端双向短报文通信功能,这得益于北斗卫星导航终端中射频收发机出色的性能。而终端射频收发机中一枚性能卓越的射频功率放大器芯片可以高效率、高保真地放大终端需要发射的信号功率,这是保障北斗卫星导航终端性能的关键所在。由此可见,开展研究具有高效率、高功率、线性化的功率放大器芯片具有重要的科学意义及工程应用价值。本文采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一款适用于北斗卫星导航系统终端的高效率、高功率、线性化、小尺寸的GNSS功率放大器芯片。该芯片采用三级放大拓扑结构,运用负载牵引、源牵引以及阻抗匹配技术将三级放大管芯相连,并在片外的芯片输出端口采用谐波抑制技术设计了输出匹配网络电路,分别针对二、三、五次谐波分量进行了有效抑制,实现了功放芯片的高功率和高效率。提出温度不敏感线性化偏置技术与稳定性电路一体化设计方法,成功设计出小型化的自适应偏置电路,保障了功放芯片在温度变化大、输入功率高的情况下线性度的高稳定性。采用异构微组装工艺将芯片裸片与微小表面贴装元器件进行高密度互连,实现了功放芯片的小型化设计,最终设计出的芯片封装大小为5 mm×5 mm×1 mm。提出基于ADS、ANSYS建立多物理场的联合仿真平台,对功放芯片进行了电路、电磁和热性能联合仿真及迭代优化,确保了芯片性能达标的同时,为芯片成品率提供了可靠保障。基于EDA软件对所设计GNSS功放芯片进行了性能仿真,结果表明:本文设计的GNSS功放芯片在供电电压为5 V时,于1.6~1.65 GHz频段内,GNSS功放芯片的线性增益达到38.3 dB,增益平坦度为±0.4 dB;射频端口驻波比均小于1.8:1;输出1 dB压缩点大于38 dBm;芯片饱和输出功率大于38.9 dBm,并在饱和输出功率点的功率附加效率高达45%;二、三、五次谐波抑制度均优于-65 dBc。就仿真结果而言,本文所设计的GNSS功率放大器芯片达到了预期指标要求。