低噪声放大器作为射频接收前端的关键器件,其噪声系数几乎决定了接收机的噪声性能,在有限的频谱资源条件下,提高低噪声放大器的线性度和动态范围有利于处理高峰均比信号,使信息传输具有更高的容量和更快的速率,满足人们对通信系统性能日益增长的需求。本文基于0.15um GaAs E-pHEMT工艺,首先分析了器件结构、模型和典型的GaAs制程工艺。其次,从器件层面和电路层面分别介绍了噪声理论和非线性理论。进一步地,总结并提出了单片低噪声放大器的设计要点,完成了S波段宽带单片低噪声放大器的设计和测试验证。测试与设计吻合,在2-4GHz的频率范围内,小信号增益为27dB±0.5dB,噪声系数小于0.65dB。该低噪声放大器的输出P-1为8dBm,从P-1处回退5dB,IMD3约为37dBc。为进一步拓展低噪声放大器的动态范围,改善低噪声放大器在小信号条件下的线性度。本文提出了通过功率合成来提高低噪声放大器输出功率的方法,在放大器级间和输出部分,使用了90°片上集成巴伦。90°巴伦具有良好的端口匹配特性,在级间网络中起到了功率分配和隔离输入输出级的作用,在输出网络中起到了功率合成和输出端口匹配的作用。末级结合采用并联负反馈结构,进一步优化输出级的线性度,最终完成高动态高线性单片低噪声放大器的版图设计与仿真。联合仿真结果表明,该放大器的小信号增益为26dB,噪声系数0.9dB,P-1输出功率大于20dBm,饱和输出功率大于22dBm,在2GHz±50MHz范围内,输入-25dBm间隔10MHz的双音信号,IMD3大于76dBc,满足设计指标需求。