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作为通信发射后端最关键的部件,功率放大器一直受到国内外研究学者的高度关注。现代通信存在多种不同调制方式,信号传输伴随着相位或幅度信息的传递。调幅或调频对应着信号包络是否恒定,也决定放大器中相位和幅度的压缩特性要求。本文研究适合于不同信号特性的高效率功率放大器,主要研究如下3点：1.研究作为恒包络传输最佳候选的高效率放大器是本文的重点之一,文中着重介绍谐波控制的F类和逆F类功率放大器的设计和实现方法。高效率F类放大器从实际器件结构切入,理论上指出一种紧凑的微带拓扑结构。实验结果表明,此功放工作在2.995GHz时输出功率为37.3dBm,增益为12.3dB,功率附加效率为72.9%。2.应用实际设计工具和谐波控制方法,并考虑实际复杂的GaN HEMT模型及非线性漏极电容对模型的影响,设计出谐波控制的逆F类放大器。实测3.5GHz时,输出功率达39.9dBm,漏极效率约81%,与采用GaN HEMT封装器件的最新高效率功放对比,该效率达到国际水平。3.本文另一重点是研究用于放大变包络信号的宽带高回退效率Doherty放大器。通过研究限制实际高回退效率及带宽的Vknee电压特性和四分之一波长线转换比等因素,指出一种宽带Doherty放大器结构设计方法并应用大功率Si LDMOS器件验证。在2.25-2.55GHz带宽内连续波测试,结果表明回退7dB时输出功率为42.6±0.6dBm,漏极效率均高于41%,各指标表明该设计方法的可实现性。本文提出的几种功率放大器的实现理论,为当代发射机中高效率功率放大器提供了设计方法。本文内容共分为六个章节。第一章为引言介绍了本文高效率放大器的选择和课题目的。第二章对功率放大器的主要技术指标和几种高效率放大器类别进行介绍,并描述了本文涉及的概念和仿真、测试等平台。第三章对一种紧凑型F类功率放大器的实现进行了具体的理论推导并验证。第四章详细分析了采用谐波控制原理的逆F类高效率功率放大器的设计和实现方法。第五章指出宽带Doherty功率放大器中采用的一些改进的方法,并通过实验验证了设计方法的正确性。第六章对本文内容进行了总结概述,并针对未来多倍频程宽带和更高峰均比信号,通过仿真指出了一些可借鉴和研究的高效率放大器设计方向。