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近几年来，移动通信、卫星导航、射频识别等无线通信技术得到了迅速发展，这些应用在人们日常生活中已经变得不可或缺。无线通讯应用领域的收发机架构和系统正逐渐向高集成度、低功耗、低成本的方向发展。射频功率放大器是无线通信系统发射机中的重要模块之一，其性能好坏直接影响整个通信系统能否正常工作并提供优质的服务。CMOS功率放大器能够有效提高系统集成度、减小功耗、降低成本，无论在学术界还是工业界，如何用CMOS工艺实现功率放大器模块都已经成为了研究的热点。本文首先详细分析了各种功率放大器的电路结构和性能特点，在此基础上决定采用适用于恒包络调制的开关类功率放大器实现调制信号的功率放大，此类功放相对于传统的线性功率放大器有更高的效率，其中E类开关功率放大器由于其高效、易于实现等特点被广泛运用，但在低频率时E类功率放大器难以达到足够的输出功率和效率。本文实现的多频段开关功率放大器在高频段(433MHz)采用E类匹配方式，在较低的频段(315MHz、230MHz)采用新颖的方波匹配。为了保证电路稳定工作，输出开关晶体管采用Cascode结构，经过电路分析，共源级设计为薄栅氧晶体管，共栅级为厚栅氧晶体管。采用改变输出晶体管尺寸的方法实现输出功率的数字控制，此方法具有39dB的大输出功率控制范围，同时在功率回退情况下也有相对较高的漏极效率。本文采用0.18μm标准CMOS工艺，使用Cadence Spectre工具进行设计与仿真，Virtuoso工具进行版图绘制。版图后仿中，在230MHz、315MHz、433MHz分别实现了20.35dBm、20.1dBm、20.45dBm最大输出功率，45.42%、38.4%、40.75%的峰值漏极效率，各频段的二次、三次谐波都得到了足够的抑制，实现了功率放大器多频段、大功率输出、高效率稳定工作。流片测试结果显示本功率放大器能够有效实现功率放大，最大输出功率达到19.81dBm，最大漏极效率为41.6%，实现了设计目标。