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无线通讯系统在近些年中迅速进步,人们对于无线通讯系统需求逐渐增多。那么针对于这些要求,多种不同调制方式、不同模式的通信系统同时存在是未来的发展方式之一。如果只是将不同的通信系统组合在一起,那么会消耗大量的成本、占用大量的面积;而且不同通信系统会互相干扰从而导致性能下降。所以,可以同时兼容多种协议的收发设备成为现今的主流发展方向。而且随着互补金属氧化物半导体（Complemetary Metal Oxide Semiconductor,CMOS）工艺的不断发展,模拟与数字模块的性能也迅速进步,但是对于发射机的重要核心之一的功率放大器（Power Amplifier,PA）来说却相反,CMOS工艺不断进步,特征尺寸下降,击穿电压不断下降,PA的输出功率、效率、线性度也不断下降;伴随无线通信的发展,其工作模式越来越多样、信号速率越来越高,面临多种通信协议的提出,带宽、效率、线性度都是现今PA的主要优化方向。虽然近些年,高效率与高线性度的PA也不断地推出,但都是基于单频点或者窄带应用的,不能应用在宽带PA中。因此本文对于高性能宽带PA的实现进行研究。PA的性能是由其本身的放大特性与传输特性共同决定的,晶体管是直接影响PA放大特性的器件,因此需要对于CMOS工艺下的MOSFET特性与模型进行讨论,从工作材料、叠层结构两个方面对比了CMOS工艺与砷化镓（Gallium Arsenide,Ga As）工艺的区别,并突出CMOS工艺的优点。研究MOSFET的直流性能、小信号性能、大信号性能与其物理尺寸之间的关系。着重介绍了MOSFET模型的发展历程,针对这些模型缺陷,改进MOSFET大信号模型,并分别介绍其所描述的寄生效应;针对改进的MOSFET模型推导与整理出描述器件寄生与物理尺寸间关系以及器件寄生与端口性能间关系的模型公式。PA的传输特性直接取决于匹配网络的设计优劣,首先以实际PA为基础,从整个流程中介绍共轭匹配的实现方法;然后对比共轭匹配与负载牵引匹配的区别,突出最优阻抗的作用与其对于PA设计的重要性;最后利用新改进的MOSFET模型分析共源级与共源共栅（Cascode）PA的最优负载与频率之间的关系。根据公式进行分析如何降低频率波动,提高PA的Psat频率稳定性,从而提升宽带PA在整个工作频段内的Psat与饱和输出效率。通过前面的分析提出PA中阻碍带宽扩展的因素,因此本文选取线性度提升技术中的跨导中和技术与效率提升技术中的可变偏置技术进行带宽扩展。首先对于效率提升技术中的可变偏置技术的带宽进行了拓展,利用亚阈值功率检测作为可变偏置技术中的偏置产生模块从而令可变偏置技术的工作带宽得以拓展,并将此技术与第四章中对于Cascode结构的最优阻抗分析相结合应用在45～2500 MHz CMOS PA中分别提升宽带PA的回退效率与饱和输出效率;接下来利用负反馈电阻与交叉耦合电容技术对于跨导中和技术进行带宽扩展,使这种线性度提升技术可应用在宽带条件下,将此技术应用在45～2500 MHz CMOS驱动级PA中来提升宽带PA的线性度;并完成了45～2500 MHz CMOS射频前端的设计。最后对于以上宽带PA与宽带射频前端进行流片、封装和测量。