【摘 要】
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为了满足人们日益增长的通信需求,无线通信系统采用的频率越来越高,信号的调制技术不断丰富,需要通信设备提供更好的性能。功率放大器作为射频通信系统的重要部件之一,极大地影响了系统的整体性能。因此,为了提高收发系统的性能,对功率放大器的深入研究势在必行。本文首先对目前国内外的研究人员对功率放大器的相关研究进行了介绍,找出目前对功率放大器的需求,并以此确定本课题的开展方向与内容。然后详细地介绍了F类、连续
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为了满足人们日益增长的通信需求,无线通信系统采用的频率越来越高,信号的调制技术不断丰富,需要通信设备提供更好的性能。功率放大器作为射频通信系统的重要部件之一,极大地影响了系统的整体性能。因此,为了提高收发系统的性能,对功率放大器的深入研究势在必行。本文首先对目前国内外的研究人员对功率放大器的相关研究进行了介绍,找出目前对功率放大器的需求,并以此确定本课题的开展方向与内容。然后详细地介绍了F类、连续B/J类、连续逆F类工作模式的基本原理以及负载牵引技术。在这些理论分析的基础上,针对目前功率放大器的需求提出了进一步的解决方案,完成了三个功率放大器的设计和加工测试以及一款单片微波集成电路（Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC）功率放大器的设计:（1）提出了一种输出匹配结构简化的高效F类功率放大器,无需额外的微带线,仅仅重复利用漏极偏置微带线和基波匹配的微带线就能实现二次谐波控制和三次谐波控制。测试结果表明,在1.5GHz到2.4GHz的工作频率内,输出功率位于40.6d Bm到41.6d Bm之间,漏极效率位于69%到81%之间,增益（Gain）位于10.5d B到11.5d B之间。（2）针对连续B/J类功率放大器提出了一种新的电压时域波形公式。该公式表明,可以在功率和效率操持与传统连续B/J类功率放大器相同的条件下,扩大阻抗空间,增加阻抗匹配的灵活度,扩大带宽,而无需付出降低功率或效率的代价。测试结果表明,在1.5GHz到2.5GHz的频率范围内,输出功率位于40.6d Bm到41.9d Bm之间,漏极效率位于72.4%到79.1%之间,增益位于10.6d B到11.9d B之间。（3）针对连续逆F类功率放大器提出了一种新的电流时域波形公式。该公式表明,可以在功率和效率保持与传统连续逆F类功率放大器相同的条件下,扩大阻抗空间,增加阻抗匹配的灵活度,扩大带宽,而无需付出降低功率或效率的代价。基于此结合Doherty技术设计了一款放大器。测试结果显示,在1.8GHz到2.4GHz的工作频率内,饱和输出功率为43.5d Bm到44.3d Bm,漏极效率在66%到71.7%,功率回退6d B时,效率在48.6%到57.1%。（4）采用Ga N HEMT工艺设计了一款高功率MMIC功放。最终功放的仿真结果为,在37GHz到42GHz,输出功率在30.6d Bm到31.8d Bm之间,增益在15.6d B到16.8d B之间,功率附加效率（Power Added Efficiency,PAE）在10.8%到12.7%之间。
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