随着现代医疗技术的进步，更多治疗技术的出现，对于很多疾病的治疗产生了巨大的影响。而微波热疗作为一种对肿瘤的辅助治疗，在近十年得到了越来越多的关注。微波热疗具有非常多的优势：渗透深度较大，对组织和器官的加热速度快，对于高温加热的范围可控性强，具有对局部选择性加热的能力，安全性和可靠性高，应用方便。随着关于电磁场与身体组织之间相互作用的研究不断深入，高频电磁场也逐步应用于医学诊断和治疗。而微波热疗的治疗效果直接由微波的功率控制和辐射效果决定，因此对于高效的功率放大系统及辐射天线的优化设计就尤为重要。因此本设计基于微波热疗系统的实际应用需求，分别对射频功率放大器和微波辐射计进行设计。首先，对功率放大器的基本设计理论进行了详细介绍，包括放大器的分类、基本特性参数及功放设计所应用的技术。在理论基础之上，本文提出了基于915MHz热疗系统多级功率放大器的设计，应用ADS2009（Advanced DesignSystem）系统仿真软件，按照单管放大器的一般设计过程对各级放大器进行设计与优化，重点讨论了匹配设计上的重点与难点，同时提出了压控衰减电路的设计，并最终对后两级进行了级联与优化，电路可以在0.88GHz~0.98GHz实现良好的输入匹配，输出级电路的效率可达到49.7%。其后，对最终的优化电路进行了加工制作，进行了系统的调试与测量。其次，提出了应用Doherty结构的优化设计，使用等分Doherty放大器对输出级电路的效率进行提升，最终可以实现55.3%的附加效率。最后，提出了加脊圆波导的辐射计设计，在对波导天线的理论进行介绍后，应用等效面积理论对加脊圆波导天线的尺寸进行初步确定，通过CST STUDIO仿真软件对天线进行建模、优化和仿真，实现了良好的输入匹配和辐射。