为了满足将来无线通信系统对高频化和小型化的要求,收发前端MMIC放大器的研究一直以来备受瞩目。其中,位于接收前端的MMIC低噪声放大器,其性能影响着接收系统的灵敏度和噪声特性。而作为发射前端的MMIC功率放大器,其效率则影响了整个系统的效率。因此,本文将针对MMIC低噪声放大器的噪声问题和MMIC功率放大器的效率问题展开研究,本论文的主要研究内容如下:1、本文首先对MMIC收发系统的架构进行了总结,并分析了接收前端MMIC低噪声放大器与发射前端MMIC功率放大器的重要性。然后,针对收发前端MMIC放大器的实现,对不同衬底工艺之间MMIC电路性能的差别进行了对比分析,并选择了合适的实现工艺。最后,针对实现MMIC放大器的关键器件,对其器件模型、等效电路、以及电压电流极限条件等进行了深入研究。2、本文在MMIC低噪声放大器的研究中,首先针对影响晶体管噪声系数的因素展开了研究和分析。然后针对传统输入网络引入过多额外噪声的问题,提出一种简化的偏置网络结构和一种低噪声的输入匹配网络结构,实现了噪声匹配的同时大大减少了输入网络额外噪声的引入,使得该结构的低噪声放大器具有良好的噪声性能。为了对该低噪声输入网络结构进行验证,本文基于卫星通信的应用前景,采用0.13μm GaAs pHEMT工艺完成了一个工作频段为12~18GHz的MMIC低噪声放大器的设计。测试结果显示:在12~17.5GHz频段内,其噪声系数为1.5dB左右,而在16.5GHz频点处,噪声系数更优于1.21dB。在单音小信号的测试下,该低噪声放大器在12~18GHz频段内,增益为22±1dB,而在13~17.5GHz频段内,增益平坦度更优于±0.5dB,与同类的Ku波段低噪声放大器相比具有可比性。3、本文在MMIC功率放大器的研究中,首先分析了基于波形工程的高效率连续类功放的工作机制,然后再针对影响MMIC功放效率的关键问题,进一步展开了研究,其中包括:MMIC设计中阻抗匹配的问题,通孔的寄生参数对最优阻抗的影响,带谐波控制的功率合成匹配网络的设计,以及前级放大器效率对整体效率的影响。为了验证高效率MMIC功放设计方法的可行性,本文基于5G通信的应用前景,采用0.13μm GaAs pHEMT工艺完成了一个工作频段为26.5~29.5GHz的MMIC功率放大器的设计。电磁仿真结果显示:在26.5~29.5GHz频段内,漏极效率为50.9%~55.2%,输出功率为30.5~31.1dBm,增益大于10dB,与近期同类的Ka波段MMIC功率放大器相比,其漏极效率具有相当的优势。