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射电望远镜经过80年的发展,其灵敏度和观测效率取得了非常大的进步,未来射电望远镜的观测需要空前高的灵敏度和效率,这就对其接收机的带宽、噪声和波束提出了更高的要求。接收机的技术瓶颈主要是低噪声放大器（LNA）、混频器（Mixer）等,这些组件很大程度决定了接收系统的性能。射电望远镜需要对深空中的全波段信号进行观测,但是相对于其它波段,K波段信号易被大气中的水蒸气吸收,经过大气层的衰减到达地面的强度更小,所以K波段接收机对其中的低噪声放大器和混频器的性能要求更高。然而,由于存在信号衰减等问题,K波段长期以来被认为不适合长距离通信,对K波段接收机关键技术的相关研究较少,无法满足未来全波段射电望远镜的需求,因此对K波段接收机的低噪声放大器和混频器的研究具有较大的意义。铟镓砷赝调制掺杂异质结场效应晶体管（InGaAs pHEMT）是一种异质结高迁移率晶体管,它具有低噪声、高迁移率和高增益的特点,是射频接收机前端各个模块良好的器件选择,在高速电路中应用广泛。本文将采用InGaAs pHEMT先进工艺,探索K波段超宽带低噪声放大器和混频器的设计方法。本文取得的主要成果如下:1)基于WIN公司的0.15μm InGaAs pHEMT器件工艺设计了一款K波段三级超宽带低噪声放大器。对多级低噪声放大器各级间匹配困难、稳定性差和噪声系数难以控制等问题给出了解决方案:提出了一种三级LNA补偿匹配理论并完成各级间的匹配,提高了K波段的增益平坦度并实现了超宽带;采用电感和传输线共同匹配的方法平衡了增益与噪声之间的矛盾;采用电阻吸收和源极反馈增加了电路的稳定性。最终设计的超宽带低噪声放大器的频率范围为18～26.5 GHz,在带宽内的平均增益S21为26 dB,增益平坦度为1.7 dB,1-dB压缩点为3.3 dBm,在300 K的稳度下噪声系数小于2.2 dB,静态功耗为48 mW,在全频段绝对稳定,版图面积大小为2100×900μm2。2)基于WIN公司的0.15μm InGaAs pHEMT器件模型设计了一款基于Cascode结构的K波段超宽带混频器。针对传统Cascode结构的不足提出了修正偏置改进方案,并分析不同偏置条件下的混频器工作模式,选取适合器件工艺的最优模式进行设计。最终设计的混频器的中频（IF）输出频率范围为2～10 GHz。仿真结果显示,在本振（LO）频率为28 GHz、功率为0 dBm的输入下,混频器的转换增益高于-7.5 dB,变化幅度小于2.6 dB。混频器的本振–射频（LO-RF）、本振–中频（LO-IF）、射频–中频（RF-IF）隔离度分别为-23 dB、-33 dB、-42 dB,版图面积大小为1500×870μm2。3)将上述设计的低噪声放大器和混频器连接起来,组成低噪声下变频器系统。仿真结果显示,当射频输入频率范围为18～26 GHz、本振输入信号频率为28 GHz且功率为0 dBm时,该系统的中频输出频率范围为2～10 GHz,平均转换增益为19.5 dB,噪声系数小于4.5 dB,满足K波段射电望远镜接收机的要求。