本文面向TD-LTE第四代移动通信业务,基于GaAs单片集成电路(MMIC)项目,设计了一款应用于手机等用户设备(UE)的功率放大器(PA)芯片。功率放大器使用Ga As HBT作为核心功率器件,通过两级放大实现高线性的设计要求。本文系统介绍了射频器件衬底材料体系,GaAs HBT器件模型理论、建模方法,工艺线工艺设计套件(PDK),并以WIN HBT工艺参数使用ADS制作了一个KIT的样本。通过对PA的线性化技术的分析,最终设计了适用于芯片级PA的自适应偏置电路,在进一步稳定了PA的输入偏置电流的同时,抑制了HBT因增益压缩、温漂等现象引起的失真,提高了PA的线性性能;并在设计中将PA第一级放大器设计为预失真模块,第二级放大器作为主放大模块,最终将PA的ACPR改善了17dB。在设计过程中,对每一个HBT使用了RC并联稳定网络,并分析了其稳定性能;使用估算和仿真结合的方法选取了适当数量的HBT作为两级放大的功率管芯;第二级放大器使用了Load-pull技术实现了最大功率匹配以提高PA的输出功率,而第一级作为驱动级采用了共轭匹配的方法产生最大增益。为产生更低的匹配损耗,重新仿真设计了匹配用的无源电感。最后使用ADS Momentum 2.5D电磁仿真工具对版图进行电磁仿真,并采用联合仿真的方法确定版图后的PA性能。考虑了工艺误差,最后设计得到的PA为通信Band 41频段,中心频率f0为2.6GHz,增益大于等于31d B,1d B功率压缩点功率为30d Bm,邻信道功率比ACPR(5MHz)、功率附加效率PAE在输出功率29dBm时分别为-41dBc和46%。