随着现代电子通信技术的快速发展,单片微波集成电路凭借体积小、重量轻、可靠性好、抗干扰能力强和一致性好等优势在电子通信系统中有着广泛的应用。作为单片微波集成电路重要的组成部分,宽带功率放大器芯片是相控阵雷达和军事电子战系统的核心,近年来一直都是研究的热点之一。基于某项目需求,采用0.25μm GaN HEMT工艺,本文设计了一款X~Ku波段宽带功率放大器芯片。GaN HEMT模型的准确性对宽带功率放大器的设计尤为重要,其大信号输出阻抗是决定宽带匹配和增大带宽的关键参数之一。然而,如何获得精确的GaN HEMT大信号模型一直是研究的难点。为了提高设计的准确度,提出了一种有源器件的大信号输出阻抗的等效RC模型,可以获得任意尺寸的GaN HEMT的精确输出阻抗。RC模型具有一定的物理意义,用于表征具有电流和电压摆幅限制的有源器件。在宽带功率放大器的阻抗匹配网络设计中,直接利用RC模型代替GaN HEMT的大信号输出阻抗的PDK模型。宽带功率放大器的电路设计采用两级放大,第一级采用负反馈结构,降低阻抗匹配网络的Q值,通过带通匹配网络拓扑,实现了宽带阻抗匹配网络,成功研制了宽带功率放大器芯片。通过对宽带功率放大器芯片进行微组装,搭建在片测试系统和夹具测试系统,全方位测试了设计芯片的性能指标。测试结果表明,在28 V的工作电压下,8~18 GHz的工作频带内,宽带功率放大器实现了饱和输出功率大于30 dBm,功率附加效率大于21%,功率增益大于15 dB。芯片尺寸为2.20 mm×1.45 mm。该芯片电路具有频带宽、效率高、尺寸小的特点,主要用于毫米波收发组件、无线通信等领域,具有广泛的应用前景。