现代通信技术迅猛发展,拥有更宽工作带宽的通信系统更加受到青睐。作为系统的关键部分,功率放大器的工作带宽和效率直接影响到系统的整体性能。传统功放采用基于硅(Si)或砷化镓(GaAs)材料的芯片设计,效率和输出功率较低。氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)由于其突出的半导体材料特性,在提高输出功率和效率,扩展工作带宽方面的潜力比第二代半导体材料更大。本文设计了一款高效率、S波段宽带功率放大器,详细说明了直流供电电路,射频放大电路和腔体的设计思路以及最终调试的过程。射频电路部分采用两级级联的方案,驱动级放大器采用TGA2597-SM GaN芯片,末级放大器采用CGH40010F芯片。本文对多种阻抗匹配的方法进行平行对比与分析,挑选出最优匹配方案进行设计,并在已有匹配网络的基础上,通过改变微带线宽度实现功率均衡。直流供电电路部分,通过对所用电压芯片进行分析,提出了切实可行的方案实现晶体管工作时的加电顺序。本文充分考虑了芯片的结构和布局,采用背馈电式结构设计腔体。通过电磁仿真软件对腔体谐振频率进行仿真,避免谐振频率落入放大器的工作带宽内。最后,本文总结了实际测试过程遇到的自激和失配等问题,从原理上分析了自激产生的原因,总结了产生自激后的处理方法。对射频电路微带线的每部分的特性进行仿真分析,确定调节匹配的最佳位置。通过测试,功率放大器工作带宽2-3.7GHz,在带宽内增益高于26dB,输出功率高于40.5dBm,效率在50%-71%之间。