为满足未来无线通信系统对海量数据高速率传输的要求,通信系统中的关键设备——功率放大器(功放),承载了越来越多的期待,包括高效率、宽频带、数字化等指标要求。连续型功率放大器在效率提升、带宽拓展、线性改善等方面具有巨大潜力,对其进行研究有利于高性能功放的设计。本文将以基本的连续型模型为开端,推导出具有更丰富解空间、更广适用面的各类连续型模型。本文主要研究内容及创新点总结如下:1、本文对各类传统的连续型模型进行了归纳总结,对其电压、电流时域波形以及各自的阻抗解空间进行对比。基于最新的混合连续型功放,本文提出了新型混合连续型模型,相比于前者,后者的电流电压波形均被重新塑造,最佳设计阻抗的限制条件更为宽松,匹配网络的设计难度得到进一步降低。基于这一模型,本文详细地介绍了使用低通滤波器原型设计匹配网络的方法,包括阻抗的匹配、分离元件到微带线的转换等。最后,设计了一款工作频带为2.3-3.9 GHz的功率放大器,实测漏极效率为57%-79%,增益大于9.8 dB,与近期其他连续型模型相比具有可比性。2、本文结合连续逆F类、最平坦连续逆F类等逆模型,推导了最佳基波阻抗实部可发生变化的混合连续逆模型。相比于传统逆模型,可变的基波阻抗实部能够为宽带匹配网络设计提供一个宽松的设计环境,有利于宽带高效率功放的设计。作者也分析了该功放模型输出性能随着设计空间(Design Space)拓展的变化情况,可以看出,在一定的拓展范围内,该模型仍然能够保持高效率状态。基于这一模型,作者采用阶梯阻抗变换线结构设计了一款工作在3.2-3.7 GHz的功放,单音信号测试时,其饱和漏极效率高于70%;使用5 MHz间隔的双音信号测试时,在载波互调比满足-30 dBc条件下,漏极效率大于40.3%。3、本文分析了连续类模型基于“波形工程”的高效率工作机制,对经典连续B/J类模型进行了拓展,从时域上理论地推导出了具有任意次谐波成分的电压波形。相比于连续B/J类模型中,最佳基波和谐波阻抗实部为单一阻抗的情况,所提出的模型中的基波和二次谐波阻抗的实部和虚部均能发生变化,并且能够提供多个可供选择的最佳解空间,能够满足设计者不同的场景需求。采用基于“封装工程”的匹配网络设计方法,作者计算出了最佳阻抗在封装端面的空间位置,并设计了一款2.85-4.25 GHz频段的功率放大器,饱和效率为58%-78%,漏极附加效率为54.5%-73%;在峰均比为8.6 dB的5 MHz WCDMA宽带测试信号下,当输出功率满足36 dBm时,相邻频道泄漏比为-31.5--38 dBc,平均漏极效率为38%-48%。4、本文分析了跨倍频程连续型功放设计的难点,依据拓展连续B/J类模型,设计了一款0.7-3.6 GHz跨多倍频程高效率功率放大器。在设计过程中,作者对最佳阻抗解空间的选择进行了讨论,并依据该最佳解空间进行后续功放设计;对谐波失配(包括二次谐波与三次谐波失配)对效率和匹配网络设计带来的影响进行了分析,给出了匹配网络设计时需要注意的准则,给出了二次谐波阻抗偏离最佳阻抗右侧、三次谐波通过史密斯圆图边缘靠近开路点有利于效率提升的结论;最后结合晶体管的封装网络设计了紧凑型输出匹配网络。测试结果显示,设计频带内,PAE大于47%,增益为9.6-12.6 dB,饱和输出功率大于10 W。