针对应用于基站的毫米波功率放大器，本文使用两种功率合成方案，设计了两款基于CMOS 工艺的 E 波段功率放大器，每个功率放大器包含驱动放大器、功分器、第一级放大器、第二级放大器和最后的功率合成器几个部分，重点研究了在 CMOS工艺下，毫米波频段晶体管的设计与优化，无源器件的分析与应用，片上无源器件平衡度的分析以及 E 波段功率放大器的设计等。
　　在毫米波频段晶体管的设计与优化方面，本文针对功率放大器电路应用，详细分析和讨论了晶体管的功率增益特性及其版图设计与寄生对电路的影响，给出了一些优化设计方案，同时针对功率放大器具体应用，讨论了晶体管大信号工作状态下所存在的直流点漂移、晶体管内部电容变化两个现象。
　　在无源器件的分析与应用方面，本文重点阐述了利用无源器件实现阻抗匹配的思路和方法，提出宽带匹配在具体实现中可以分为宽频段平坦阻抗特性的实现以及阻抗变化的实现两个步骤。此外，本文还介绍了变压器的常用电路模型，以及功率合成器和功分器，并针对毫米波频段的具体应用以及问题，分析了适用于E波段功率放大器的合成方案。
　　对于无源器件的平衡度问题，本文在简要介绍平衡度问题的具体所指后，针对阻抗平衡度的分析与优化，本文提出了一种系统的，可以从电路角度对无源器件平衡度性能进行分析的方法，该方法通过将无源器件某端口的输入阻抗特性用电路中的电流通路情况来形象化描述，使得设计者可以找到平衡度失配的原因。根据所述方法的指导，本文提出了改善无源器件平衡度的具体措施，仿真结果显示，改善后无源器件的平衡度可以得到30%以上的优化。
　　最后，对于 E 波段功率放大器电路的设计，本文重点介绍了高阶调制下对功率放大器的具体要求，增益压缩与增益扩张，AM-AM和AM-PM失真几个具体理论，并从具体应用场景和需求出发，阐明了本文功率放大器在指标确定、电路架构与电路选取的具体过程，并在介绍功率放大器电路中有关匹配和稳定性设计等工作后，展示了本文所设计的 E 波段功率放大器版图和仿真结果，结果表明，本文所设计的两款功率放大器小信号最高增益大于20dB，输出1dB压缩点大于12dBm，饱和输出功率最高可达15dBm。