现代社会中,无线电通信技术与市场日益成熟,通信频段资源愈发地紧张,低频频段的频谱资源已被开拓殆尽,毫米波频段则尚有很大的利用空间,且其还拥有通信带宽较宽等优点。于是,毫米波频段便作为目前电子技术全新拓展的主要频段,在通信,雷达,制导等方面有了广泛的发展与应用。而作为微波,毫米波收发电路中的核心器件的功率放大器,整个通讯系统的性能将直接受其影响,因此对其的研究具有重要意义。同时,微波频段器件所需要的加工精度和其工作频率对应的波长有关,其波长越短,对加工精度要求便越高。为了满足加工精度的要求,工作频率在X波段及以上的器件都更倾向于用单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC)的方式来实现,MMIC是一种同一块半导体基板上同时集成了有源以及无源元器件的微波电路,其与普通的微波集成电路(Microwave Integrated Circuit,MIC)的区别在于,后者是一种不同元器件使用不同加工工艺的混合集成电路,其通过将有源元件和无源元件通过焊接或导电胶黏接等外部连接的方式集成于同一个基片上,其缺点在于重复生产能力差,需要手工调整电路来达到性能指标,这使得其不适用于批量生产。本文基于WIN半导体的GaAs pHEMT工艺,着重探究了Ka波段功率放大器的设计理论与方法,涉及宽带匹配结构、芯片面积压缩技巧、低频稳定性和非线性稳定性的稳定方法等。设计并仿真了一个工作频带位于32-40GHz的宽带高效率功放,其基于WIN半导体PP1011工艺,流片加工并通过了测试,测量的数据显示,带内输出功率100mW,带内PAE在30%-35.5%之间。此外,设计了一个工作频带位于28-31GHz的2W高线性度功放,其基于WIN半导体PP1551工艺,该项目完成了第一轮设计、流片。测试结果表明其回波特性,IM3指标基本满足要求,工作频带的高频部分饱和输出功率及PAE有所不足,整体小信号增益也有所欠缺,经分析得出原因后将在第二轮流片设计时对其进行改进。同时设计了一款工作于33-36GHz的T/R芯片,其同样基于WIN半导体PP1011工艺,整版电磁仿真结果基本符合指标要求。在33GHz-36GHz的工作频带内,功放部分电路的输入回波优于13dB,输出回波优于7dB,小信号增益大于13dB,饱和输出功率大于28dBm,PAE大于22%;低噪放部分的两个端口的回波损耗都优于17dB,小信号增益大于13dB;噪声因子小于2.3dB。