随着通信速率需求的日益增长,毫米波频段大量的频谱资源被逐渐重视。目前,毫米波频段功率放大器的研究已取得一定的成果,并在部分产品中得以应用。然而,在实现高性能、低成本、高可靠和面向特定应用的功率放大器上仍有许多实际问题值得研究。本文在回顾毫米波功率放大器设计技术的基础上,进一步研究了接收频带噪声抑制、宽带工作和d B线性功率检测等方向。为了满足Ka频段5G毫米波和卫星通信相控阵应用的需求,本文介绍了一款宽带功率放大器的设计方法。通过低耦合变压器、谐波控制电路的应用和有源和无源器件的优化,设计的功率放大器的增益、带宽、线性度等性能较为均衡。仿真结果表明,所设计的功率放大器的3 d B带宽从22.7至33.5 GHz,覆盖了Ka频段5G和卫星通信的主要频带。此外,在提供约12 d Bm的饱和输出功率时,功率放大器的峰值功率附加效率超过38%,适合于大规模相控阵的应用。为了满足功率检测需求,功率放大器的输出匹配网络中集成了一个d B线性功率检测模块,提供约30 d B的输出功率检测范围。在Ku频段的卫星通信应用中,发射、接收频段频率间隔短,大规模发射阵列的接收频带噪声会通过空间耦合影响到附近的接收阵列,降低其接收灵敏度和信噪比。为了解决这一问题,本文在功率放大器的级间匹配网络中增加陷波滤波器以抑制噪声。为了最大化噪声抑制并减小陷波滤波器对功率放大器性能的影响,设计中在初级线圈集成了一个串-并联LC陷波滤波器结构,并通过无源器件的联合优化提升了谐振结构的品质因数。设计的功率放大器采用65nm CMOS体硅工艺制造,其核心面积为0.35×0.85mm~2。测试表明,设计的功率放大器3 d B带宽从13.7 GHz至16.7 GHz,饱和输出功率为14.5 d Bm,峰值功率附加效率为24.1%。在10至12 GHz的接收频带范围,相对增益抑制超过30 dB。