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F类功率放大器是一类通过抑制功放输出的谐波以实现效率提升的功率放大器,早在1922年就有相关的研究。近年来因其效率理论值可达100%再次成为研究的热门,特别是其结构简单的优点,给F类功率放大器带来了更大的发展空间。在多种通信标准共存的今天,将此类传统且具有生命力的技术扩展到多频的应用中,具有巨大的意义。本文旨在设计实现一款共时双频F类/逆F类功率放大器,将F类技术扩展至双频的实际应用中。为此,本文完成了以下工作：1)分析了双频F类功放的设计方法、共时双频功放的工作模式和设计难点,通过建模分析和仿真验证,指出影响功放共时双频性能的主要因素是输出信号中的谐波和互调成分,并提出了谐波及互调分量抑制解决方案；2)基于双频阻抗变换器解析解法复杂、无解以及有解但解难以工程实现等原因,给出了利用史密斯圆图的图形化解法,该解法具有简化计算、便于工程化应用等优点。3)设计并实现了一款1.85GHz/2.65GHz共时双频F类／逆F类功率放大器,测试结果表明：该双频F类功放两个频段的增益分别为14.9dB和14.5dB,单音连续波测试结果两个频段峰值功率分别为40.6dBm和40.8dBm,峰值漏极效率分别为77.4%和75.4%,当功放工作于共时双频模式时,峰值输出功率达到39.9dBm,峰值效率达到59.7%,使用带宽20MHz的16QAM调制信号测试,预失真后,相邻信道功率泄露比低于-45dBc。本文设计实现的共时双频F类／逆F类功率放大器各项性能良好,具有很大的实用价值和应用空间。特别是关于共时双频功放以及双频阻抗变换图解法的研究对于双频功放的设计和发展具有重要的参考价值。