本文主要研究了基于GaN材料的高频功率放大器的设计，以及基本的热分析理论，阐述了热分析在功率放大器设计过程中的必要性。功率放大器是T/R组件的核心部分，相控阵雷达的发展对T/R组件的性能要求越来越高，每组T/R模块都具有独立的接收发射功能，任何一组T/R模块的损坏都不会影响其他模块的工作，这必然将提升系统工作的稳定性。因此T/R模块本身性能就决定着整机工作性能，一方面我们希望T/R模块的性能不断提升，另一方面我们希望尽可能降低T/R模块的体积，降低成本，以使整机朝着小型化的方向发展。T/R模块具有接收发射功能，它的组成部件有滤波器、混频器、放大器、低噪放等，本文紧紧围绕Ka波段研制设计功率放大器，鉴于材料对放大器性能的影响，研制中使用性能颇佳的GaN材料，不论在电子漂移速度方面，还是在击穿电压和禁带宽度等方面，GaN材料都表现出巨大的优势，成为设计高频段功率放大器的最佳选择。为实现小型化，我们采用单片集成技术，这一技术不但能大大降低生产成本，而且放大器的稳定性高、输出功率大。但是同时也将产生另外一个重要的问题，功率放大器在T/R模块中是最主要的热源，管芯集电结产生的热量源源不断地释放出来，这部分热量如果不能得到有效的释放控制，势必会影响T/R模块的工作以及整机性能，因此就必须对功率放大器以及T/R模块进行热分析。本文首先设计仿真出35-37GHz工作频带的功率放大器，其输出功率大于34dBm，功率附加效率大于12%，增益高于9dB，带内增益平坦度小于1.0dB，已达到了最初的设计指标。因MMIC芯片最终需要在LTCC基板上安装来构建T/R组件，在这个过程中就要解决芯片的散热问题。本文在给出三种MMIC装配模型之后，运用ANSYS对三种装配模型依次进行了热仿真分析，从而找出最佳的散热装配模型。装配模型确定之后，影响其散热性能的主要是热通孔的布局，以及通孔尺寸和孔间距。为进一步提高散热性能，文章对散热通孔布局不同的几种模型进行了热仿真分析，最终确定了散热性能与热通孔布局的关系。完成这些工作，就为后期MMIC流片成功实现装配提供了指导。