基于 0.25 μm SiC衬底的 GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)工艺，根据有源器件的 Gmax和输出功率密度，选择末级功率器件尺寸并确定其最优阻抗；采用三级放大器，其栅宽比为 1:4:16，实现高功率增益和高效率；利用等 Q匹配技术，把偏置电路融入匹配电路中，实现简单、低损耗和宽带阻抗变换；借助电磁场寄生参数提取技术实现紧凑型芯片版图，尺寸为 2.8 mm×2.0 mm。测试结果表明，偏置条件漏极电压 UD=28 V、UG=-2.2 V，在 2~6 GHz频率范围内，功率放大器增益大于 24 dB，饱和输出功率大于 43 dBm，功率附加效率大于 45%，可广泛应用于电子对抗和电子围栏等领域。

基于单片微波集成电路技术设计了一款 S波段频率可调谐滤波器芯片, 该可调谐滤波器芯片采用信道化结构, 通过选择不同通道实现宽调谐比。其中每个通道采用多级放大器与无源滤波网络级联的形式提高该滤波电路的选择性, 通过在无源滤波网络引入变容二极管实现通道频率的连续调谐, 该结构可在滤波器具备较高选择性的前提下实现宽调谐比。采用 0.25 μm GaAs赝配高电子迁移率晶体管 (PHEMT)工艺设计了一款 S波段双通道信道化可重构滤波器, 仿真结果表明, 在 0~3 V控制电压范围下, 该滤波器中心频率调谐范围为 2.5~4 GHz, 带宽变化范围为 420~650 MHz, 调谐比达到 60%, 滤波器芯片尺寸为 3 mm×3.1 mm。该设计为片上可重构射频滤波实现宽频率调谐比提供了一条技术途径。

随着单片微波集成电路(MMIC)集成度和复杂度的提高，芯片功能模块之间的距离越来越近，特征线宽越来越窄，对于分析芯片内部的信号路径和信号的完整性，能够提供芯片表面的高分辨微波场成像显得尤为重要。为了解决准确检测芯片内部结构完整无损的问题，这项工作采用了一种基于光纤的近场扫描探头的方法，其中包含氮空位(NV)色心的金刚石颗粒固定在光纤的尖端，通过搭建光路并接收金刚石NV色心的荧光信号，从而推理出被测芯片的磁场强度。该实验选取一个微波低噪声放大器芯片内部的区域进行扫描成像，得到了较好的成像结果，并准确分析出芯片的信号线走势。这些结果为高度集成芯片和滤波器等集成器件的功能和失效分析提供了变革性的方法。

介绍基于GaAs变容二极管工艺的电调滤波器芯片的研究与设计，包括变容材料制备、二极管模型建立以及电路设计。设计数款电调滤波器，工作频段范围覆盖1~19 GHz。测试结果显示，电调滤波器具有 超过一个倍频程的调谐范围，器件击穿电压大于+30 V。本文选取中心频率为2~5 GHz可调的一款电调滤波器进行详细介绍，控制电压范围为0~15 V，插入损耗在10 dB左右，输入和输出驻波(电压驻波比)均优于1.8。 设计的系列化电调滤波器具有一致性高、小型化、低成本和免调试等优势，拥有良好的应用前景。

随着射频/微波器件的快速发展及其应用领域的日益扩大，基于半导体单片集成技术的多种器件集成工艺不断发展。研究了一种采用AlGaAs--InGaAs的砷化镓化合物衬底。琥珀酸湿法蚀刻工艺对器件电性能影响较小。将耗尽型和增强型赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic High--Electron--Mobility Transistor, pHEMT)器件集成于同一芯片半导体工艺技术。结果表明，增强型晶体管Y型栅极的线宽为0.25 m，开启电压为0.3 V；耗尽型晶体管栅极的线宽为0.5 m，开启电压为-0.8 V，实现了在同一芯片上集成从负到正的栅极电压分布，为设计者提供了更为宽广的设计平台。这种集成技术可以应用于低噪声放大器、线性天线开关、滤波器以及功率控制装置等领域。

采用 GaAs工艺设计了一个 12~18 GHz毫米波单片集成电路(MMIC)低噪声放大器 (LNA)。采用三级单电源供电放大结构, 运用最小噪声匹配设计、共轭匹配技术和负反馈结构, 同时满足了噪声系数、增益平坦度和输出功率等要求。仿真表明: 在 12~18 GHz的工作频带内, 噪声系数为 1.15~1.41 dB, 增益为 27.9~29.1 dB, 输出 1 dB压缩点达到 15 dBm, 输入、输出电压驻波比(VSWR)系数小于 1.72。

作为低频段混频电路中的典型拓扑结构, 基尔伯特单元在毫米波、太赫兹领域的应用较少, 在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单片微波集成电路 (MMIC)设计中, 超过 100 GHz的基尔伯特混频器很少有文献报导。基于 70 nm GaAs mHEMT工艺, 设计了一款 120 GHz的双平衡式基尔伯特混频器, 同时对该混频器版图结构进行优化改进, 提升了混频器中频差分输出端口间的平衡度。仿真结果显示该混频器在本振输入 0 dBm功率时, 在 100~135 GHz频率范围内有 (-7.6±1.5) dB的变频损耗, 射频输入 1 dB压缩点为 0 dBm@120 GHz, 中频输出带宽大于 10 GHz, 差分输出信号间的功率失配 <1 dB, 相位失配 <4°。该芯片直流功耗为 90 mW, 面积为 1.5 mm×1.5 mm。

为实现毫米波放大器芯片的宽带、高增益和高效率，基于GaAs pHEMT工艺实现高增益，采用四级级联拓扑结构拓展带宽，利用电流复用结构降低直流功耗，采用T型电抗匹配技术实现最佳输出功率和效率匹配，成功实现了一款31~38 GHz频段的毫米波宽带高效率功率放大器芯片。测试结果表明，该功率放大器芯片在31~38 GHz宽带范围内，线性增益为26~29 dB，饱和输出功率为21.5 dBm，动态电流低于100 mA，饱和效率≥37%，在32~35 GHz内最高效率达45%。