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随着无线通信系统的逐步演变和发展，人们对数据速率、信号调制方式也有了更加高的需求。通信系统变得更加庞大和复杂，因此在通信过程中对信号的带宽和峰均功率比提出了更高的要求。同时，现代的通信系统应该有着更加多变的应用场景，所以需要对通信系统进行持续的优化和改进，尤其是功率放大器方面，于是设计一款小型、高效、低功耗的功率放大器将对无线通信系统有着重要意义。
本文主要阐述无线通信系统下射频功率放大器的分析和设计，首先介绍了功率放大器的研究背景和意义，以及讨论了目前国内外对功率放大器的研究现状和趋势。基于功率放大器的基本原理上，提出了F类功率放大器和异相功率放大器。本文具体研究成果如下：
(1)提出一种适用于5G通信网络的F类功率放大电路，采用两级级联的形式。为了提高电路增益、增益平坦度以及减少直流功耗，首级采用两级共源管堆叠的电流复用结构，次级采用多次谐波控制的谐振输出包络。通过仿真实验，工作在1.8V，频率为3.5GHz下，可获得最大的饱和输出功率为13.5dBm，44%的漏极效率(DE)，43.9%的功率附加效率(PAE)，首级增益为8.3dB，电路总增益为22.7dB，通过仿真实验结果可知该电路拥有良好的功率放大特性。
(2)提出了一种非隔离的F类异相合成器结构，单支路沿用所提F类的功率放大器，整体采用双支路合成的方式。为了改善传统威尔金森合成器隔离电阻造成的功率损耗问题，本文使用的是LC补偿的非隔离的Chireix合成器，同时在传统的LC合成器的基础上增加了补偿电感，弥补了相位失衡造成功率和效率的损失。通过实验仿真，在1.8V电压，3.5GHz频率下，电路最大饱和输出功率20.5dBm，PAE为42.8%。当最大输出效率对应的输入功率回退6dB和9dB时，回退效率提升效果比较明显。输入5MHzLTE的仿真调制信号时，可以得到在?5MHz时的相邻信号功率比为-20.5dBc/-20.7dBc，数字预失真后为-44.5dBc/-44.7dBc，相较于原来的线性度方面改善24dB，实验结果表明异相放大器有着良好的功率输出特性。
本文提出的电路实验仿真和版图绘制均在cadence实验平台，并使用ADS辅助优化设计，以上所提电路工艺均采用GlobalFoundry(GF)0.13μmCMOSLP工艺，与同期已发表的电路相比，本文所提出的功率放大器有着较明显的优势，尤其是效率和输出增益方面。
本文主要阐述无线通信系统下射频功率放大器的分析和设计，首先介绍了功率放大器的研究背景和意义，以及讨论了目前国内外对功率放大器的研究现状和趋势。基于功率放大器的基本原理上，提出了F类功率放大器和异相功率放大器。本文具体研究成果如下：
(1)提出一种适用于5G通信网络的F类功率放大电路，采用两级级联的形式。为了提高电路增益、增益平坦度以及减少直流功耗，首级采用两级共源管堆叠的电流复用结构，次级采用多次谐波控制的谐振输出包络。通过仿真实验，工作在1.8V，频率为3.5GHz下，可获得最大的饱和输出功率为13.5dBm，44%的漏极效率(DE)，43.9%的功率附加效率(PAE)，首级增益为8.3dB，电路总增益为22.7dB，通过仿真实验结果可知该电路拥有良好的功率放大特性。
(2)提出了一种非隔离的F类异相合成器结构，单支路沿用所提F类的功率放大器，整体采用双支路合成的方式。为了改善传统威尔金森合成器隔离电阻造成的功率损耗问题，本文使用的是LC补偿的非隔离的Chireix合成器，同时在传统的LC合成器的基础上增加了补偿电感，弥补了相位失衡造成功率和效率的损失。通过实验仿真，在1.8V电压，3.5GHz频率下，电路最大饱和输出功率20.5dBm，PAE为42.8%。当最大输出效率对应的输入功率回退6dB和9dB时，回退效率提升效果比较明显。输入5MHzLTE的仿真调制信号时，可以得到在?5MHz时的相邻信号功率比为-20.5dBc/-20.7dBc，数字预失真后为-44.5dBc/-44.7dBc，相较于原来的线性度方面改善24dB，实验结果表明异相放大器有着良好的功率输出特性。
本文提出的电路实验仿真和版图绘制均在cadence实验平台，并使用ADS辅助优化设计，以上所提电路工艺均采用GlobalFoundry(GF)0.13μmCMOSLP工艺，与同期已发表的电路相比，本文所提出的功率放大器有着较明显的优势，尤其是效率和输出增益方面。