微波放大器芯片作为射频前端核心模块,应用场景涵盖了雷达、通信、物联网等领域。双向放大器（Bidirectional Amplifier,BDA）可应用于时分双工系统中。实现收发链路共用上下变频组件,使系统低成本、小型化、高集成度。由于毫米波高数据传输速率的优势,以及毫米波电路小型化的特点,毫米波技术应用背景愈发广泛。首先通过对双向放大器和Ka波段低噪声放大器的研究状况进行了调研和分析,为论文的研究工作提供指导方向。然后对p HMT工艺结构以及晶体管、电容、电阻、电感的等效模型进行研究及理论分析。随后研究了放大器增益、稳定性、效率等基本指标。本文主要工作贡献如下:利用0.25um p HEMT工艺设计了一款Ku波段14-18GHz BDA。该BDA集成了输入输出单刀双掷开关、发射链路的功率放大器、接收链路的低噪声功率放大器。收发放大器都采用自偏置结构,实现单电源供电。经测试该双向放大器在发射模式下,带内小信号增益24.2±0.8d B。16GHz频点的饱和输出功率为23.6d Bm,对应功率附加效率为28.3%。在接收模式下,带内小信号增益为13.1±0.7d B,噪声系数为4.2-4.7d B。在16GHz的输入输出1d B压缩点(P1d B)分别为10.3d Bm和22.8d Bm。芯片尺寸为2.15mm×1.55mm。据作者所知,与频段相近的设计相比,该双向放大器在发射模式具有更高的功率附加效率,在接收模式具有更高的输入输出P1d B。论文还采用0.15um p HEMT工艺,设计了一款Ka波段LNA。该LNA利用电流复用和自偏置技术实现了单电源供电。对电流复用中的电流“牵制”效应进行分析,合理选择了晶体管尺寸,以满足输出P1d B要求。仿真结果显示,该LNA在带内32-36GHz实现了18-18.7d B较平坦的增益。输入输出回波损耗基本在10d B以上。该LNA的带内噪声系数约2.15d B,输出P1d B为4.3-5.4d Bm。在5.5V单电源供电下,静态电流7.9m A,直流功耗43.5m W,芯片尺寸1.5mm×0.8mm。该LNA适用于较高电压的单电源供电场景,实现低功耗目的。与先前报道基于GaAs pHEMT工艺的Ka波段LNA相比,该LNA芯片面积更紧凑,功耗更低。