在5G通信和物联网高速发展的牵引下,射频微波前端电路和模块的需求急剧增加,微波单片集成电路(MMIC)解决了军用和民用电子设备对微波集成电路与系统提出的高集成度、低功耗、小型化、可靠性高等要求。其中MMIC功率放大器作为射频微波前端发射链路最重要的部件,其性能的好坏直接决定了信号发射的质量。本文针对应用于相控雷达、航海通信和卫星通信X波段的MMIC功率放大器,基于0.5μm AlGaAs/In GaAs/GaAs p HEMT工艺设计了一款工作于8~12GHz的宽频带三级功率放大器,对MMIC设计流程和总体设计方案、管芯尺寸的选择、直流偏置技术、匹配网络设计和稳定性改进方法进行了详细阐述,最终实现了系统要求的性能。测试结果表明,所设计功放在8~12GHz频带内,小信号增益大于21dB,增益平坦度小于2dB,输入输出回波损耗小于-10dB,饱和输出功率大于26dBm,最大功率附加效率大于30%。本文还对晶体管的沟道温度进行解析求解和数值分析,根据厂商提供的工艺库信息,使用有限元分析软件Comsol Multiphysics对设计所用的末级管芯的几何模型进行热稳态求解,得到管芯的温度分布数据,仿真结果表明稳态峰值温度达122℃。本文提出的数值分析方法在MMIC设计的可靠性分析中,能够快速有效地对管芯峰值温度进行评估。